омывающая незамерзающая жидкость и способ ее приготовления

Формула изобретения

1. Омывающая жидкость, включающая компонент, снижающий температуру замерзания, отличающаяся тем, что она включает в качестве упомянутого компонента метиловый эфир пропиленгликоля, а также анионное поверхностно-активное вещество (ПАВ), неионогенное ПАВ, трилон Б, краситель, отдушку, триэтаноламин, фосфорную кислоту и воду при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Метиловый эфир пропиленгликоля	от 15,5 до 55
Анионное ПАВ	0,05-0,3
Неионогенное ПАВ	0,05-0,3
Трилон Б	0,003-0,01
Триэтаноламин	0,005-0,15
Фосфорная кислота	0,005-0,15
Отдушка	0,1-0,3
Пеногаситель	0,0005-0,5
Краситель	0,0001-0,00025
Вода	до 100%

2. Омывающая жидкость по п.1, отличающаяся тем, что она включает этиленгликоль 0,1-5.

3. Омывающая жидкость по п.2, отличающаяся тем, что использована деионизированная вода.

4. Способ приготовления омывающей жидкости, включающий приготовление высококонцентрированного раствора метилового эфира пропиленгликоля в деионизированной воде путем смешивания 90% метилового эфира пропиленгликоля и 10% деионизированной воды, в полученный раствор при перемешивании вводят анионное и неионогенное поверхностно-активное вещество, трилон Б, триэтаноламин, фосфорную кислоту, пеногаситель, отдушку, краситель и, при необходимости, этиленгликоль, в полученный раствор вводят при постоянном перемешивании деионизированную воду для получения соотношения компонентов по п.1, продолжают перемешивание раствора до полной однородности и фильтруют.

Описание изобретения к патенту

Группа изобретений относится к составам моющих средств и способам их получения. Состав может быть использован в качестве омывающей незамерзающей жидкости для очистки лобового стекла автомобиля в зимнее время.

Известна омывающая незамерзающая жидкость, включающая метанол и воду /US 3978010, 20.12.1973/.

В омывающую жидкость вводят поверхностно-активные вещества для того, чтобы растворять жировые и масляные загрязнения, а также красители и отдушки для придания приемлемого цвета и запаха.

В состав омывающей жидкости также вводят антикоррозионные присадки для уменьшения коррозии металлических частей в подкапотном пространстве автомобиля.

Кроме того, используются этанол денатурированный и изопропиловый спирт - бесцветные, прозрачные, летучие жидкости с характерным запахом.

В связи с высокой летучестью, омывающие жидкости на их основе оставляют неприятный запах в салоне автомобиля. Этиловый спирт и изопропиловый спирт являются наркотиками, а вводимые в этиловый спирт денатурирующие присадки являются экологически опасными веществами (Хлесткова Н, В. Диссертация «Разработка и исследование стеклоомывающих жидкостей для средств транспорта на основе экологически безопасных компонентов», 2003 г., Москва).

Известно также, что денатурированные спирты содержат канцерогены /RU № 2333944, 22.05.2007/.

В связи с этим, оба спирта оказывают наркотическое действие на организм человека, раздражающе действуют на верхние дыхательные пути, и это является их существенным недостатком.

Недостатком спиртовых омывающих жидкостей, в связи с их высокой летучестью по сравнению с водой, является их способность расслаиваться на лобовом стекле автомобиля при движении на большой скорости, в результате чего образуется ледяная пленка.

Недостатком омывающих жидкостей на спиртовой основе является их высокое коррозионное воздействие на металлические детали автомобиля, на резиновые детали и лакокрасочное покрытие автомобиля, наиболее агрессивным в этом плане является изопропиловый спирт.

Прототипом является омывающая жидкость, включающая в качестве незамерзающего компонента изопропиловый спирт, а в качестве растворителей жировых пленок и грязи - метиловый эфир пропиленгликоля и пропиленгликоль, триэтаноламин в качестве антикоррозионной присадки, анионное поверхностно-активное вещество в качестве моющего средства, и воду / US 4784786, 15.11.1988/.

В прототипе содержание изопропилового спирта составляет 15% и более, как основного компонента для снижения температуры замерзания воды, и добавка метилового эфира пропиленгликоля в количестве 0,25% как чистящего средства от жира и грязи, из-за чего вследствие большого содержания изопропилового спирта состав токсичен и вреден для здоровья. Метиловый эфир пропиленгликоля в этом изобретении в качестве малой добавки выполняет дополнительную функцию как известный растворитель, разрушая маслянистую пленку на стекле, и в комплексе присадок обеспечивает моющие свойства, но он не является основным компонентом, снижающим температуру замерзания, и не обеспечивает снижение температуры замерзания, как в предлагаемом изобретении.

В предлагаемом изобретении метиловый эфир пропиленгликоля - основной компонент, снижающий температуру замерзания воды, благодаря этому уменьшилась токсичность состава омывающей незамерзающей жидкости, которая обладает меньшей летучестью и менее агрессивным воздействием на резину и металлы по сравнению с жидкостью на основе изопропилового спирта.

Таким образом, недостаток известной омывающей жидкости состоит в том, что изопропиловый спирт обладает наркотическим действием и является агрессивным агентом, который вызывает набухание резины, коррозию металлических материалов и размягчает лакокрасочное покрытие.

Предлагаемое изобретение направлено на уменьшение коррозии металла, набухания резиновых деталей и лакокрасочного покрытия в интервале температур кристаллизации от -5°C до -40°C.

Для решения задачи предложена омывающая жидкость, включающая метиловый эфир пропиленгликоля в качестве компонента, снижающего температуру замерзания воды, анионное поверхностно-активное вещество (ПАВ), неиногенное ПАВ, трилон Б, краситель, отдушку, триэтаноламин, фосфорную кислоту и деионизированную воду при следующем соотношении компонентов, масс.%:

Метиловый эфир пропиленгликоля - от 15,5 до 55,

Анионный ПАВ - 0,05-0,3,

Неионогенный ПАВ - 0,05-0,3,

Трилон Б - 0,003-0,01,

Триэтаноламин - 0,005-0,15,

Фосфорная кислота - 0,005-0,15,

Отдушка - 0,1-0,3,

Пеногаситель - 0,0005-0,05,

Краситель - 0,0001-0,00025,

Вода - до 100%.

Омывающая жидкость может включать этиленгликоль 0,1-5.

Для решения задачи также предложен способ получения омывающей жидкости заключающийся в том, что готовят высококонцентрированный раствор метилового эфира пропиленгликоля (МЭПГ) в деионизированной воде путем смешивания 90% метилового эфира пропиленгликоля и 10% деионизированной воды, в полученный раствор при перемешивании вводят анионное и неионогенное поверхностно-активное вещество, трилон Б, триэтаноламин, фосфорную кислоту, пеногаситель, отдушку, краситель и, при необходимости, этиленгликоль, и в полученный раствор при перемешивании вводят деионизированную воду, исходя из необходимой температуры замерзания, продолжают перемешивание до полной однородности и фильтруют.

Предложенная омывающая жидкость представляет собой прозрачную окрашенную жидкость без механических примесей и взвесей с мягким запахом отдушки.

По классификации ООН МЭПГ относится к 3-му классу опасности, является умеренно опасным веществом, также как и изопропиловый спирт.

Таблица 1
Сравнительные данные физико-химических, пожароопасных и токсических свойств
Показатели	Изопропиловый спирт	Метиловый эфир пропиленгликоля
1. Температура кипения	82,4°C	120°C
2. Температура замерзания	-85°C	-95°C
3. Давление пара при температуре 20°С, кПа/мм рт.ст.*	4,3 кПа/32,25 мм рт.ст.	1,2 кПа/9,00 мм рт.ст.
4. Плотность жидкости, при температуре20°С, г/см3	0,785	0,921
5. Вязкость при температуре 25°С	2,65 сСт	1,85 сСт
6. Температура вспышки	12°С	31,7°С
7. Пределы взрываемости в воздухе,	2-12%	1,7-11,5%
%объем.
8. Температура самовоспламенения, °С	455	287
9. Ld50 на кожу	ГОСТ 9805-84	11000 мг/кг
	12800 мг/кг	кролик
10. ПДК, мг/м3	10	369 (США)
11. Ld50 орально для человека, мг/кг	5045	3000

При сравнении физических свойств следует отметить, что метиловый эфир пропиленгликоля имеет более высокую температуру кипения при атмосферном давлении: 120°С против 82,4°C для изопропилового спирта, более низкое давление пара 9 мм рт.ст.(1,2 кПа), при температуре 20°C, против 32,2 мм рт.ст.(4,3 кПа) для изопропилового спирта, т.е. изопропиловый спирт более летуч по сравнению с метиловым эфиром пропиленгликоля.

Обе жидкости замерзают при очень низких температурах: температура замерзания МЭПГ равна -95°C, а для изопропилового спирта она равна -85°С.

Здесь следует отметить очень важный показатель - вязкость, который определяет текучесть жидкости и соответственно ее работоспособность, особенно при низких температурах.

Как следует из таблицы № 1, вязкость при 20°C МЭПГ равна 1,85 сСТ, а изопропилового спирта она равна 2,65 сСт, т.е. в 1,4 раза выше.

По токсическим свойствам МЭПГ относится к 3 классу опасности, является умеренно опасным веществом, так же, как и изопропиловый спирт.

Как видно из таблицы, МЭПГ имеет также сравнимые с изопропиловым спиртом показатели воздействия на кожу: Ld50 11000 мг/кг, против: Ld50 12800 мг/кг для изопропилового спирта и при приеме внутрь: Ld50 3000 мг/кг для МЭПГ и Ld50 5045 мг/кг для изопропилового спирта.

Однако, показатели предельно допустимой концентрации в воздухе рабочих помещений этих продуктов существенно отличаются. Согласно ГОСТ 9805-84, ПДК для изопропилового спирта в воздухе рабочих помещений равна 10 мг/м³, в то время как для МЭПГ, согласно данным фирмы Daw Chemical (США), ПДК в воздухе рабочих помещений равна 369 мг/м³.

По пожарной опасности МЭПГ относится к легковоспламеняющимся жидкостям (ЛВЖ). Температура вспышки равна 31,7°С, и пределы взрываемости в воздухе равны 1,7-11,5% объемн.

Изопропиловый спирт также является легковоспламеняющейся жидкостью с температурой вспышки 12°C, и пределы взрываемости - в интервале 2-12% объемн.

Таблица 2
Температура замерзания СОЖ в зависимости от состава
Содержание, %		Температура замерзания, °С	Плотность при 20°С, г/см3
МЭПГ	МЭГ
15,5	0	-5	0,998
22	2	-10	1,003
27,5	2	-15	1,003
32	2	-20	1,0025
37,5	2	-25	1,001
45	0	-30	0,9985
52	0	-36	0,988
53	2	-40	0,9915
62	0	-48	0,9815
70	2	-54	0,972
80	2	-58	0,9575
90	2	-67	0,940

Из таблицы 2 видно, что рабочий диапазон температур для зимней стеклоомывающей жидкости (от -5°C до -40°C) достигается при содержании МЭПГ 15,5% для -5°C, и 53% МЭПГ и 2% МЭГ для температуры -40°C.

Таблица 3
Измерение вязкости СОЖ на вискозиметре
№	СОЖ	Температура, °С/вязкость, сСт
		0	-5	-10	-15	-20	-25	-30		-35
1	СОЖ на -5	4,03	4,65
	МЭПГ
	15,5%
	Вода
	83,858%
	Неонол
	0,06%
	Отдушка
	0,2%
	Присадки*
2	СОЖ на	4,828	6,553	7,932
	-10
	МЭПГ
	20%
	МЭГ 2%
	Вола
	77,358%
	Неонол
	0,06%
	Отдушка
	0,2%
	Присадки*
3	СОЖ на	6,898	9,243	11,312
	-15
	МЭПГ
	27,5% МЭГ 2%
	Вода
	69,898%
	Неонол
	0,06%
	Отдушка
	0,2%
	Присадки*
4	СОЖ на	8,06	10,85	14,57	19,84
	-20
	МЭПГ
	32,0%
	МЭГ 2%
	Вода
	65,418%
	Отдушка
	0,2%
	Присадки*
5	СОЖ на	9,312	12,761	17,245	24,143		34,49
	-25
	МЭПГ
	37,5%
	МЭГ 2%
	Вода
	59,918%
	Отдушка
	0,2%
	Присадки*
6	СОЖ на	10,23	14,88	17,67	28,21	38,44	54,87
	-30
	МЭПГ
	45%
	Вода
	54,358%
	Неонол
	0,06%
	Отдушка
	0,2%
	Присадки*
7	СОЖ на	12,41	16,55	22,07	31,04	44,49	70,70	106,91	171,76
	-40
	МЭПГ
	53%
	МЭГ 2%
	Вода
	44,358%
	Неонол
	0,06%
	Отдушка-
	карибский
	лимон
	0,2%
	Присадки*
8	Прототип	11,38	16,55	23,11	35,52	51,04	79,39
	СОЖ на
	-30
	АИПС
	34.5%
	Вода
	63,29%
	МЭГ 2%
	Неонол
	0,06%		1
	Отдушка 0,15%
Присадки*: анионный ПАВ - 0,1%, триэтаноламин - 0,01%, фосфорная кислота - 0,01%, трилон Б - 0,002%.

Как следует из таблицы 3, стеклоомывающие жидкости на основе МЭПГ являются работоспособными в широких интервалах температур. При сравнении СОЖ на МЭПГ с рабочей температурой -30°C и СОЖ на изопропиловом спирте на -30°C вязкость предлагаемой жидкости на МЭПГ ниже, чем на изопропиловом спирте во всем интервале температур от 0°C до - 30°C, на 11% при 0°C и на 44% при температуре -25°C.

Расширение рабочего диапазона температур в сторону повышения до 0°С экономически нецелесообразно, так как при этих температурах используются более дешевые летние омывающие жидкости на воде.

А снижение температуры эксплуатации ниже - 40°С нецелесообразно из-за повышения вязкости и, соответственно, снижения текучести омывающей жидкости, основной рабочей характеристики.

Примеры омывающей незамерзающей жидкости для стекол автомобилей с различными температурами замерзания на основе водных растворов метилового эфира пропиленгликоля приведены в таблице 4, где указан состав смеси в % масс.

Таблица 4
Примеры омывающих жидкостей при трех температурах замерзания
Температура	-10	-20	-30
кристаллизации, °С
Компоненты стеклоомывателя, % масс.
Метиловый эфир	22	32	45
пропиленгликоля
Моноэтиленгликоль	2	2	0
Анионное ПАВ	0,1	0,1	0,1
Неиогенное ПАВ	0,06	0,06	0,06
Трилон Б	0,002	0,002	0,003
Триэтанол амин	0,01	0,01	0,01
Фосфорная кислота	0,01	0,01	0,01
Отдушка	0,1	0,1	0,1
Пеногаситель	0,0010	0,001	0,001
Краситель	0,0001	0,0001	0,0001

Полученную омывающую жидкость фильтруют, измеряют значение pH, температуру замерзания.

Таблица 5
Показатели качества омывающих жидкостей
Наименование показателя	Предложенная жидкость (активный компонент МЭПГ)	Жидкость по патенту US 4784786(активный компонент изопропанол)	Жидкость по норме ТТМ 327.3-2006. Технические требования
Внешний вид	Однородная прозрачная жидкость с цветом применяемого красителя и запахом применяемой отдушки	Однородная прозрачная жидкость с цветом применяемого красителя и запахом применяемой отдушки	Однородная прозрачная жидкость без осадка и видимых механических примесей
Плотность при 20°С,	1,000	0,950
г/см3
Показатель	7,82	5-7,5	6,5-10
активности водородных ионов (РН)
Температура	-30	-30	+ 50 до -40
замерзания, °C (в соответствии с весовым содержанием активного компонента)
Вязкость, сСт	t=-15°C	t=-15°C
	v=27,59	v=30,89
	t=-20°C	t=-20°C
	v=41,23	v=45,31
Чистящая	91	89	Через ветровое
способность, %, не			стекло дорога
менее			должна быть
			отчетливо видна
Воздействие на
резину
(хлоропреновый
каучук)
Изменение массы, %	±0,47	±1,12	В пределах ±1,5
Внешний вид	Образец не	Образец не	Не должно быть
образца после испытаний	изменился по цвету, без трещин, без сажи	изменился по цвету, без трещин, без сажи	дефектов (жесткости поверхности, сажи, трещин)
ПДК активного	369 (США)	10
компонента, мг/м3
Действие на лакокрасочное покрытие	Цвет пластин не изменился, нет набухания краски и отслаивания	Цвет пластин не изменился, покрытие недостаточно стойкое (отслоение)	Не должно быть мягкости, разбухания краски, изменения яркости цвета
Коррозия металлов, Изменение массы,	Раствор прозрачный	Раствор содержит взвеси и осадок	Раствор прозрачный
г/м2 × сут.
Алюминий	0,00193	0,01538	±0,3
Нержавеющая сталь	0,00216	0,01307	±0,15

Из представленных в таблице данных видно, что предлагаемая омывающая жидкость обладает высокой моющей способностью, не оказывает коррозионного воздействия на металл, не повреждает лакокрасочное покрытие и резину, в то время как в известном образце на изопропаноле имеет место нарушение лакокрасочного покрытия вплоть до его отслаивания и набухание резины сильнее в 2 раза.

Омывающая жидкость представляет собой прозрачную окрашенную жидкость с мягким запахом отдушки, относящуюся к умеренно опасным продуктам с меньшей летучестью в 3 раза и вязкостью ниже на 10%-12%, по сравнению со стеклоомывающей жидкостью на изопропаноле. Температура замерзания жидкости от -5°C до -40°C позволяет ее эксплуатировать в зимнее время, при этом стеклоомывающая жидкость обладает высоким моющими и антиобледенительными свойствами и обеспечивает смывание загрязнений с лобового стекла и световых приборов автомобиля с использованием встроенного стеклоомывающего оборудования автомобиля.