КОМПОЗИЦИЯ ПРОТИВ ЗАПОТЕВАНИЯ И ОБЛЕДЕНЕНИЯ СТЕКОЛ Российский патент 2005 года по МПК C09K3/18 

Предлагаемое изобретение относится к бытовой химии, а именно к средствам, применяющимся против запотевания и обледенения ветровых стекол транспортных средств; смотровых стекол средств индивидуальной защиты (СИЗ). Оно может быть также использовано в быту для предотвращения обледенения стекол витрин и др.

Известна композиция, обладающая антизапотевательными свойствами, содержащая неионогенное поверхностно-активное вещество - моноалкиловый эфир полиэтиленгликоля и тиомочевину [RU, 2083629, С 09 К 3/18, 1997].

Недостатком известной композиции является отсутствие у нее противообледенительных свойств. Также после нанесения на поверхность данный состав создает маслянистый, загрязняющий поверхность смотровых стекол слой. В результате поверхность стекла становится мутной, видимость через обработанное этим составом стекло ухудшается. К тому же, после обработки известной композицией смотровых стекол СИЗ под маской ощущается специфический запах ПАВ, который обнаруживается сразу и переносится с трудом (першение в горле) (конструктивная особенность смотровых стекол СИЗ в том, что они располагаются вблизи лица).

Известна другая композиция против запотевания и замерзания стеклянных поверхностей, содержащая глицерин, спирт этиловый, воду [RU, 2056453, С 09 К 3/18, 1996].

Недостатком известной композиции является ограниченный срок ее защитного действия в связи с растворением компонентов в образующемся на поверхности стекла водном конденсате с последующим их смыванием с защищаемой поверхности и, как следствие, необходимость постоянного нанесения композиции на смотровую поверхность.

Наиболее близка по назначению и составу к предлагаемому изобретению антиобледенительная и противозапотевательная смесь [RU, 2112006, С 09 К 3/18, 1998] - прототип. В состав смеси входят, мас.%: в качестве органического растворителя - изопропиловый спирт или растворитель РЭ-1 - 40,0-80,0; поверхностно-активное вещество - алкилсульфонат натрия - 0,02-0,1; глицерин - 1,0-4,0; краситель синий блестящий индигокармин - 0,0005-0,001; отдушка 0,05-0,4 и вода - остальное.

К недостаткам известной смеси [RU, 2112006, С 09 К 3 /18, 1998] относится следующее. Известная смесь только растворяет ледяной слой, образующийся на смотровой стеклянной поверхности, но не предотвращает самого процесса обледенения. Известная смесь не обеспечивает защиты всей смотровой поверхности от запотевания, так как до 15-30% обработанной данной смесью смотровой поверхности запотевает уже в первые 5-10 секунд после контакта с теплым влажным воздухом. Известная смесь не обеспечивает антизапотевающего защитного действия при температуре стеклянной поверхности ниже минус (10±2)°С. Она характеризуется коротким временем защитного действия, так как легко смывается с защищаемой поверхности вместе с образующимся водным конденсатом, поэтому для обеспечения защитного действия необходимо постоянное обновление защитного слоя, что усложняет ее применение и ведет к повышенному расходу смеси. Также известная смесь содержит от 60 до 80% воды, поэтому сама застывает при температуре окружающего воздуха ниже минус 40°С. Использование известной смеси для защиты внутренней поверхности смотровых стекол со стороны кабины водителя, где опасность запотевания наиболее вероятна, затруднено, так как для ее применения требуется специальное механическое разбрызгивающее устройство - смыватель ветрового стекла.

Технической целью предлагаемого изобретения является создание композиции, которая обладает противозапотевательными и противообледенительными свойствами, обеспечивает двухстороннюю защиту смотровых стекол транспортных средств и средств индивидуальной защиты при охлаждении защищаемой стеклянной поверхности до минус 40°С, обладает длительным защитным действием, не застывает при температуре окружающей среды ниже минус 40°С и для нанесения которой на стеклянную поверхность не требуются специальные технические устройства.

Техническая задача предлагаемого изобретения решается путем использования композиции, включающей, мас.%: поверхностно-активное вещество (ПАВ) - полиоксиэтиленгликолевый эфир синтетических первичных высших спиртов фракции C₁₂-C₁₄ (синтанол АЛМ-10) - 6-25; мочевину или тиомочевину, или смесь мочевины и тиомочевины, взятых в любых соотношениях при их индивидуальном или суммарном содержании - 1-20; глицерин - 5-25; тимоловый синий индикатор - 0,0005-0,02; этиленгликоль - 5-41; все это берется в виде раствора в органическом растворителе - пропиловом спирте (пропанол-1 или пропанол-2) - остальное. Композиция наносится каплями на обе стороны стеклянной поверхности и растирается мягкой тканью по всей поверхности.

Для осуществления предлагаемого технического решения используют ингредиенты со следующими характеристиками.

Полиоксиэтиленгликолевый эфир синтетических первичных высших спиртов фракции C₁₂-C₁₄ по ТУ 6-14-864-88, с изм. 1, 2, 3, 4.

Мочевина (карбамид) по ГОСТ 2081-92

Тиомочевина по ГОСТ 6344-78

Спирт пропиловый (1-пропанол) по ТУ 6-09-783-76

Спирт изопропиловый по ГОСТ 9805-84

Глицерин по ГОСТ 6823-77

Этиленгликоль по ГОСТ 19710-83

Тимоловый синий индикатор (тимолсульфофталеин) чистый для анализа по ТУ 6-09-3501-78.

Полимерное ПАВ - синтанол АЛМ-10 выбрано с целью снижения смываемости с поверхности смотровых стекол водным конденсатом и, таким образом, увеличения срока защитного действия всей композиции. Синтанол АЛМ-10 доступен, он выпускается отечественной промышленностью по ТУ 6-14-864-88, с изм. 1, 2, 3, 4. Использование синтанола АЛМ-10 в количестве менее 6 мас.% сокращает время защитного действия композиции, ведет к повышению температуры замерзания стекол; а выше 25 мас.% - не дает существенных преимуществ.

Мочевина или тиомочевина, или смесь мочевины и тиомочевины вводятся в композицию с целью загущения и, таким образом, снижения ее растворимости в воде. Следовательно, они препятствуют смыванию защитной композиции с поверхности стекла, что позволяет увеличить срок ее защитного действия. Однако введение мочевины или тиомочевины в количестве выше 20 мас.% снижает прозрачность смотровых стекол в начальный период после обработки, а введение их в количестве ниже 1 мас.% может повлечь за собой сокращение срока защитного действия композиции.

Загущение полимерного ПАВ мочевиной или тиомочевиной, или смесью мочевины с тиомочевиной проводят путем кратковременного, в течение 10-15 минут, перемешивания компонентов при температуре от 60 до 200°С, предпочтительно 85-105°С. Проведение процесса загущения при температуре ниже 85°С затрудняет перемешивание смеси синтанола и тиомочевины в связи с ее высокой вязкостью и увеличивает продолжительность процесса загущения в десятки раз. При более высокой температуре время сокращается, но процесс может осложняться термодеструкцией исходных компонентов - мочевины (тиомочевины) или полимерного ПАВ - синтанола с образованием низкомолекулярных продуктов, ухудшающих качество композиции.

Введение в композицию глицерина позволяет усилить противозапотевательные свойства. При использовании глицерина в количестве ниже 5 мас.% противозапотевательные свойства композиции ухудшаются. При использовании глицерина в количестве выше 25 мас.% повышается нижний температурный предел замерзания стекол.

Введение в состав композиции этиленгликоля позволяет усилить ее противообледенительные свойства и понизить нижний температурный предел обледенения стекол до минус 40°С. Использование этиленгликоля в количестве ниже 5 мас.% ведет к повышению нижнего температурного предела замерзания стекол, а использование в количестве выше 40 мас.% - не меняет свойств композиции.

Использование красителя, например, тимолового синего индикатора обусловлено желанием придать композиции привлекательный (товарный) внешний вид. Выбор в предлагаемом изобретении кислотно-основных индикаторов в качестве красящих веществ обусловлен высокой интенсивностью создаваемой ими окраски и, следовательно, низким расходом красителя. Яркая, красивая окраска получается при добавлении в композицию от 0,0005-0,02 мас.% красящего вещества. При меньшей концентрации красителя окраска композиции становится бледной, а при более высокой - чрезвычайно интенсивной, темной. Выбор тимолового синего индикатора произволен. При использовании в тех же концентрациях других кислотно-основных индикаторов можно придать композиции другие цвета. Например, при использовании тимолового синего индикатора получается композиция ярко-вишневого цвета, при использовании метилового оранжевого индикатора - ярко-малинового цвета, а при использовании индикатора ализарина - интенсивно-желтого цвета.

Дополнительным преимуществом от введения в композицию кислотно-основного индикатора является его способность изменять характерную окраску всей композиции при попадании в нее воды и, таким образом, предупредить пользователя об ухудшении защитных свойств композиции.

Введение в композицию органического растворителя - пропилового спирта (пропанол-1 или пропанол-2) позволяет сформировать на поверхности стекла защитный слой, отличающийся высокой однородностью и прозрачностью. Использование для этой цели других спиртов нецелесообразно. Метиловый, бутиловый, пентиловый и другие спирты обладают токсическими свойствами, этиловый сообщает композиции специфический алкогольный запах, он также отличается высокой летучестью, что приведет к снижению гарантийного срока хранения композиции.

Предлагаемое техническое решение демонстрируется следующими примерами.

Пример 1

Композиция готовится по следующей схеме. Синтанол АЛМ-10 в количестве 12 мас.% (12 г) нагревают с мочевиной в количестве 9 мас.% (9 г) при перемешивании и температуре 60°С в течение 60 минут. Полученную смесь ПАВ с мочевиной охлаждают до комнатной температуры (15-30°С) и добавляют в нее в любой последовательности: 20 мас.% (20 г) глицерина, 25 мас.% (25 г) этиленгликоля, 0,02 мас.% (0,02 г) тимолового синего индикатора, органический растворитель - изопропиловый спирт 33,98 мас.% (33,98 г). Смесь перемешивают до образования гомогенного окрашенного раствора, представляющего собой композицию против запотевания и обледенения стекол.

Испытания композиции проводят по следующей схеме. На чистую внешнюю сухую поверхность химического стакана высотой 10-15 см при температуре окружающей среды в 2 см от дна наносят 2-3 капли полученной композиции. Куском мягкой ткани размером 3×3 см композицию растирают по поверхности стакана на площади квадрата с размером сторон 5 см. Заливают в стакан на 2/3 объема ацетон и добавляют в него небольшими порциями сухую углекислоту в количестве, необходимом для создания внутри стакана заданной температуры. Стеклянная поверхность остается прозрачной после охлаждения ацетона до минус 10-11°С и воздействии с внешней стороны на поверхность стакана воздухом, насыщенным водяными парами. При последующем понижении температуры внутри стакана (минус 12°С) обработанная поверхность через 5-7 минут покрывается слоем льда. Необработанная поверхность с момента охлаждения сразу запотевает, затем быстро покрывается слоем инея.

Композиция не застывает при охлаждении до температуры минус 50°С.

Примеры 2-10

В условиях опыта №1 готовят и испытывают защитные композиции различного состава. В таблице 1 приведены рецептуры приготовления композиций и результаты испытаний.

Предлагаемая композиция против запотевания и обледенения стекол в литературе не описана, поэтому она обладает новизной. Было неочевидно, что в заявляемом составе она будет обладать свойствами против запотевания и обледенения при температуре минус 40°С, поэтому она обладает изобретательским уровнем. Компоненты композиции - доступные, промышленная применимость ее не вызывает сомнения. Для ее приготовления и использования не требуется специальное оборудование.

Все композиции, приведенные в таблице, имеют собственную температуру застывания ниже минус 50°С.

Изобретение относится к бытовой химии, а именно к средствам, применяющимся против запотевания и обледенения ветровых стекол транспортных средств, смотровых стекол средств индивидуальной защиты, может быть также использовано в быту для предотвращения обледенения стекол витрин и др. Композиция включает, мас.%: 6-25 поверхностно-активного вещества - полиоксиэтиленгликолевого эфира синтетических первичных высших спиртов фракции С₁₂-С₁₄ (синтанол АЛМ-10), 1-20 мочевины или тиомочевины, или смеси мочевины и тиомочевины, 5-25 глицерина, 5-41 этиленгликоля, 0,0005-0,02 красителя, остальное - растворитель. В качестве последнего используют пропиловый спирт - пропанол-1 или пропанол-2. Композиция обладает противозапотевательными и противообледенительными свойствами, обеспечивает двухстороннюю защиту смотровых стекол транспортных средств и средств индивидуальной защиты при охлаждении защищаемой стеклянной поверхности до минус 40°С, обладает длительным защитным действием, не застывает при температуре окружающей среды ниже минус 40°С и для нанесения которой на стеклянную поверхность не требуются специальные технические устройства. 2 з.п. ф-лы, 1 табл.

1. Композиция против запотевания и обледенения стекол, включающая поверхностно-активное вещество, органический растворитель, глицерин, краситель, отличающаяся тем, что в качестве поверхностно-активного вещества она содержит полиоксиэтиленгликолевый эфир синтетических первичных высших спиртов фракции C₁₂-C₁₄, а также дополнительно содержит мочевину, или тиомочевину, или любую смесь мочевины с тиомочевинной и этиленгликоль при следующем соотношении компонентов в мас.%:

Полиоксиэтиленгликолевый эфир синтетических первичных высших спиртов фракции C₁₂-C₁₄6-25Мочевина или тиомочевина, или смесь мочевины и тиомочевины1-20Глицерин5-25Краситель0,0005-0,02Этиленгликоль5-41РастворительОстальное