ОМЫВАЮЩАЯ НЕ СПИРТОВАЯ НЕЗАМЕРЗАЮЩАЯ ЖИДКОСТЬ ДЛЯ СТЕКОЛ И СПОСОБ ЕЕ ИЗГОТОВЛЕНИЯ Российский патент 2008 года по МПК C11D3/43 C11D1/66 C11D3/20 

Изобретение относится к бытовой химии, конкретно к средствам очистки стекол, световых приборов автомобильной техники, а именно к омывающей не спиртовой незамерзающей жидкости и способу ее изготовления.

В настоящее время в качестве средств для очистки стекол используют стеклоомыватели на водно-спиртовой основе с добавлением поверхностно-активных веществ, антикоррозионных добавок, отдушек (парфюмерных композиций), солюбилизаторов и комплексонов - веществ, способствующих растворению добавок в водно-спиртовой среде, а также красителей. В основе этих стеклоомывателей лежит свойство первичных алифатических спиртов (метилового, этилового, изопропилового) неограниченно растворяться в воде и свойство водно-спиртовых растворов не замерзать при достаточно низких температурах окружающей среды, то есть примерно до минус 60°С. При этом, оставаясь жидким, этот стеклоомыватель обеспечивает смывание загрязнений с лобового стекла автомобиля и его световых приборов. Низкая температура замерзания стеклоомывателей на спиртовой основе (от -15°С до -60°С) позволяет использовать их в зимний период.

Стеклоомыватели на основе метанола описаны в следующих патентах: US 3978010; RU 2171832 и в патентной заявке WO 98/22564.

Применение метанола в качестве спиртовой компоненты в составе стеклоомывателя запрещено Законодательством Российской Федерации.

В качестве основного спиртового компонента при изготовлении стеклоомывателей в настоящее время используют этанол или изопропанол /US 4213873; US 4673523; US 6194362; WO 98/22564; RU 1684326; RU 2051957; RU 2167192; RU 2233317/.

Оба растворителя - и этанол, и изопропанол - бесцветные, прозрачные, летучие жидкости с характерным запахом. Стеклоомыватели на их основе оставляют неприятный запах в салоне автомобиля, оказывают наркотическое действие на организм человека, раздражающе действуют на верхние дыхательные пути. При этом денатурированные спирты содержат канцерогены.

Недостатком спиртовых стеклоомывателей является их способность расслаиваться на лобовом стекле автомобиля на скоростном ходу (спирт испаряется быстрее, чем другие компоненты), и, как результат, при этом образуется ледяная пленка, кроме того, подобные стеклоомыватели оказывают коррозионное воздействие на металлические части автомобиля, на резиновые детали и лакокрасочное покрытие кузова. При этом они пожароопасны при производстве.

Наиболее близким к предлагаемому является состав, описанный в патенте RU 2167192. Этот состав представляет собой средство для очистки автомобильных стекол, включающее в качестве незамерзающего компонента спирт этиловый синтетический денатурированный, поверхностно-активное вещество, трилон Б, отдушку, краситель и воду. Известный состав обладает хорошими чистящими и моющими свойствами, сохраняющимися вплоть до температуры -60°С.

Основной недостаток известного состава в том, что он содержит этиловый спирт, который является наркотиком и вызывает вначале возбуждение, а затем - при продолжительном действии - паралич центральной нервной системы, и при этом этанол содержит денатурирующие добавки, которые обладают канцерогенными свойствами. Следует отметить и пожароопасность производства таких стеклоомывателей - этанол является легко воспламеняющейся жидкостью.

Задачей предлагаемого изобретения является разработка нового состава омывающей незамерзающей жидкости для стекол и световых приборов автомобильной техники с улучшенными характеристиками, устраняющего недостатки водно-спиртовых стеклоомывателей, не вызывающего коррозию металла, резиновых деталей и лакокрасочных покрытий, с различными температурами начала кристаллизации, что позволяет использовать стеклоомыватель в широком диапазоне температур (от -15°С до -50°С), и способ получения такого стеклоомывателя.

Поставленная задача решается предлагаемой омывающей не спиртовой незамерзающей жидкостью, использующей принципиально новый компонент - диметилсульфоксид в качестве незамерзающего компонента, а для разбавления - деионизированную воду, и помимо этого содержащей другие компоненты стеклоомывателя в мас.%:

Диметилсульфоксидот 30 до 50Анионный ПАВ0,1-0,25Неионогенный ПАВ0,08-0,15Трилон Б0,0008-0,0015Ацетат натрия0,01-0,1Карбамид0,03-0,08Краситель кислотный, синий0-0,0001Отдушка (парфюмерная композиция)0-0,0003Деионизированная водадо 100%

Отличием предлагаемой композиции от наиболее близкой, известной композиции, является то, что она содержит в качестве незамерзающего компонента диметилсульфоксид, в качестве ПАВ - анионный и неионогенный ПАВ, в ней использована деионизированная вода, и дополнительно композиция содержит карбамид и ацетат натрия в указанных выше количествах.

Способ получения указанной омывающей не спиртовой незамерзающей жидкости заключается в том, что предварительно готовят высококонцентрированный раствор диметилсульфоксида в деионизированной воде, смешивая 70% диметилсульфоксида и 30% воды, и к полученному раствору добавляют остальные компоненты смеси в количестве в мас.%: анионный ПАВ 0,1-0,25, неионогенный ПАВ 0,08-0,15, трилон Б 0,0008-0,0015, ацетат натрия 0,01-0,1, карбамид 0,03-0,08, краситель кислотный синий 0-0,0001, отдушка (парфюмерная композиция) 0-0,0003, а затем вводят расчетное количество деионизированной воды, исходя из необходимой температуры начала кристаллизации. Раствор перемешивают до полной однородности, фильтруют.

Описываемый стеклоомыватель представляет собой прозрачную жидкость голубого цвета без механических примесей и взвесей с нерезким запахом отдушки (парфюмерной композиции). Нетоксичен /ПДК 20 г/м³/.

При эксплуатации и изготовлении пожаробезопасен. Имеет температуру начала кристаллизации от -15°С до -50°С. При этом стеклоомыватель обладает высокими моющими и антиобледенительными свойствами и является биоразлагаемым.

Используемый в составе предлагаемой моющей композиции диметилсульфоксид (ДМСО) - гигроскопичная бесцветная жидкость без цвета и запаха. Смешивается в любых соотношениях с водой, этанолом, метанолом, диэтиловым эфиром, бензолом, хлороформом, ацетоном. При нагревании выше 150°С начинает медленно разлагаться на диметилсульфид (СН₃)₂S и диметилсульфон (CH₃)₂SO₂. ДМСО - малотоксичен: ЛД₅₀ около 20 г/кг (мыши, внутрибрюшинно). В приведенной ниже таблице представлены физико-химические характеристики диметилсульфоксида.

Таблица 1.
Физико-химические константы ДМСО.ПоказательЗначениеТемпература кипения, °С189Температура плавления, °С18,5Температура вспышки, °С95Плотность при 20°С1,1004Показатель преломления n_D ²⁰1,35880Диэлектрическая проницаемость ε20,7Дипольный момент μ, D2,72Проводимость χ, Ом^-15,8·10^-8

На чертеже представлена кривая замерзания системы ДМСО - вода.

Таблица 2.Температура кристаллизации, °С-100-90-80-70-60-50-40-30-25-15-10Массовая доля ДМСО, %0--707250/7545/8040/8235/8230/8525/87

Из чертежа и таблицы 2 видно, что рабочий диапазон температур для зимних стеклоомывающих жидкостей (от -15° - до - 50°С) достигается при содержании ДМСО от 35% для -15°С до 50% для -50°С (мас.%).

Рассчитывают количество воды, исходя из необходимой температуры начала кристаллизации конечного продукта. Так, если необходимая температура кристаллизации жидкости должна быть - 30°С, то общее количество ДМСО в смеси (согласно данным таблицы 2) должно быть 40%. Зная количество ДМСО в высококонцентрированном растворе, по формуле

Х=(А/В-1)·100,

где Х - %, искомая доля дополнительного количества воды (от первоначального количества смеси),

А - %, доля ДМСО в первоначальном количестве смеси,

В - %, заданная доля ДМСО,

рассчитывают количество воды, необходимое для введения в состав жидкости с температурой кристаллизации -30°С.

Таким образом, искомое дополнительное количество воды равно 75% от первоначального количества смеси.

Примеры омывающей незамерзающей жидкости для стекол и световых приборов автомобильной техники с различными температурами начала кристаллизации на основе водных растворов диметилсульфоксида (ДМСО) приведены в таблице 3, где указан состав смеси в мас.%.

Таблица 3.Температура кристаллизации, °С-15-30-50 Компоненты стеклоомывателя, мас.%   1.ДМСО3040502.Анионный ПАВ0,20,10,23.Неионогенный ПАВ0,10,10,154.Трилон Б0,0010,00150,0015.Ацетат натрия0,050,10,056.Карбамид0,050,050,057.Краситель кислотный, синий0,00010,00010,00018.Отдушка (парфюмерная композиция)0,00030,00030,0003

В качестве анионного поверхностно-активного вещества (ПАВ) применяют Сульфонол - водный раствор 40%-ный по ТУ 2481-106-07510508-2000.

В качестве неионогенного ПАВ - Неонол АФ 9-12 в соответствии с ТУ 2483-077-057-66801-98.

Примеры конкретного выполнения способа.

Пример 1.

В емкости с мешалкой готовят высококонцентрированный раствор ДМСО и деионизированной воды в соотношении 70% ДМСО и 30% воды при перемешивании в аппаратах, оборудованных мешалками, либо в емкости путем многократного (не мене 3-х раз) перекачивания насосом введенного объема смеси, при этом получают однородный раствор с температурой кристаллизации -70°С.

Полученный раствор тарируют в полиэтиленовую тару либо в ПЭТ-тару (канистры от 1 до 10 литров). ПЭТ - полиэтилентерефталат.

Срок годности концентрированного раствора ДМСО - 3 года.

Следующие примеры показывают использование концентрированного ДМСО для приготовления омывающей незамерзающей жидкости с различными температурами кристаллизации.

Пример 2.

Для получения стеклоомывателя с определенной температурой кристаллизации в емкость с мешалкой вводят предварительно приготовленный высококонцентрированный водный раствор диметилсульфоксида в деионизированной воде и добавляют остальные компоненты смеси в количестве в мас.%: анионный ПАВ 0,2, неионогенный ПАВ 0,1, трилон Б 0,001, ацетат натрия 0,05, карбамид 0,05, краситель кислотный синий 0,0001, отдушку (парфюмерная композиция) 0,0003, и затем добавляют рассчитанное указанным выше способом количество деионизированной воды.

Полученный продукт фильтруют, измеряют значение рН и температуру замерзания.

Концентрацию водородных ионов (рН) определяют потенциометрически по ГОСТ 22567.5-93.

Температуру замерзания составов определяют по методике, приведенной в ГОСТ 18995.5-7.3.

Испытание на степень пожароопасности проводят по методике, приведенной в ГОСТ 27924-88.

Показатели моющей способности определяют в соответствии с ОСТ 6-15-1660.

Коррозионное воздействие на металлы определяют по методике, указанной в п.4.5 ГОСТ 28084-89.

Воздействие на резину (набухание резины) определяют по методике, указанной в п.4.7 ГОСТ 28084-89.

Характеристики стеклоомывающей жидкости на основе водных растворов ДМСО и известного состава стеклоомывающей жидкости на основе этилового спирта приведены в таблице 4.

Таблица 4.
Показатели качества предлагаемой стеклоомывающей жидкости в сравнении с составом на основе этанола.Наименование показателяПредложенный состав (активный компонент - ДМСО)Известный состав (активный компонент - этанол), RU 2167192Норма (для спиртовых составов, активный компонент - этанол)Методы испытанийВнешний вид, цвет, запахОднородная прозрачная жидкость с цветом применяемого красителя, с запахом применяемого ароматизатораОднородная прозрачная жидкость с цветом применяемого красителя, с ярко выраженным спиртовым запахом и запахом ароматизатора.Однородная прозрачная жидкость с цветом применяемого красителя, с запахом применяемого ароматизатораВизуально в пробирке dу=50Плотность при 20°С, г/см³1,00,950,89-1,0По ГОСТ 18955,1 раздел 1Действие на лакокрасочное покрытие, баллы100100100 Показатель активности водородных ионов (рН)6,5-7,57,5±1,55-7,5ГОСТ 22567.5-93Чистящая способность, %, не менее9895100По ОСТ 6-15-1660Массовая доля активного компонента, %3535-7640 Температура начала кристаллизации, °С, (в соответствии с весовым содержанием)-30-30-30По ГОСТ 18995.5-73ПДК активного компонента, мг/м³201010 

Из представленных в таблице данных видно, что предлагаемый состав стеклоомывателя обладает высокой моющей способностью, не оказывает коррелирующего действия на металл (имеет значение рН, близкое к нейтральному), не повреждает лакокрасочное покрытие и резину.

Полученный стеклоомыватель представляет собой прозрачную жидкость от голубого до светло-синего цвета без механических примесей с нерезким запахом отдушки, нетоксичную. При эксплуатации и изготовлении пожаробезопасную, с температурой начала кристаллизации от -15°С до -50°С, что позволяет использовать эту жидкость в зимнее время, при этом стеклоомывающая жидкость обладает высокими моющими и антиобледенительными свойствами, биоразлагаемая (разлагается на 95% в течение трех дней) и обеспечивает смывание загрязнений с лобового стекла и световых приборов автомобиля с использованием встроенного стеклоомывающего оборудования автомобиля.

Изобретение относится к средствам очистки стекол, световых приборов автомобильной техники, а именно к омывающей не спиртовой незамерзающей жидкости следующего состава в мас.%: диметилсульфоксид от 30 до 50, анионный ПАВ 0,1-0,25, неионогенный ПАВ 0,08-0,15, трилон Б 0,0008-0,0015, ацетат натрия 0,01-0,1, карбамид 0,03-0,08, краситель кислотный синий 0-0,0001, отдушка (парфюмерная композиция) 0-0,0003, деионизированная вода до 100%; и к способу ее получения. Процесс включает приготовление высококонцентрированного раствора диметилсульфоксида в деионизированной воде путем смешивания 70% диметилсульфоксида и 30% воды, с последующим введением в полученный высококонцентрированный раствор при постоянном перемешивании остальных компонентов стеклоомывателя и затем рассчитанного количества деионизированной воды, исходя из необходимой температуры начала кристаллизации. Технический результат - стеклоомывающая жидкость, имеющая близкий к нейтральному уровень рН (6,5-7,5), обладающая хорошими моющими и антиобледенительными свойствами, не вызывающая коррозию металла, резины и лакокрасочного покрытия автомобиля, возможность ее использования в широком диапазоне температур от -15°С до -50°С. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 4 табл., 1 ил.

1. Омывающая не спиртовая незамерзающая жидкость для стекол и световых приборов автомобильной техники, включающая незамерзающий компонент, поверхностно-активные вещества (ПАВ), трилон Б, краситель кислотный синий, отдушку (парфюмерную композицию) и воду, отличающаяся тем, что в качестве незамерзающего компонента содержит диметилсульфоксид, в качестве ПАВ - анионный и неионогенный ПАВ, в качестве растворителя деионизированную воду и дополнительно содержит ацетат натрия и карбамид при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Диметилсульфоксидот 30 до 50Анионный ПАВ0,1-0,25Неионогенный ПАВ0,08-0,15Трилон Б0,0008-0,0015Ацетат натрия0,01-0,1Карбамид0,03-0,08Краситель кислотный синий0-0,0001Отдушка (парфюмерная композиция)0-0,0003Деионизированная водаДо 100%

неионогенный ПАВ0,08-0,15трилон Б0,0008-0,0015ацетат натрия0,01-0,1карбамид0,03-0,08краситель0-0,0001отдушку0-0,0003

и в полученный раствор добавляют при постоянном перемешивании расчетное количество деионизированной воды, исходя из необходимой температуры начала кристаллизации, и для создания концентрации диметилсульфоксида в растворе от 30 до 50 мас.%, продолжают перемешивание до полной однородности и фильтруют.