Содержание
Из чего провести изготовление незамерзайки для стеклоомывателя в домашних условиях: подбор компонентов
Производство раствора своими руками затевается вовсе не ради экономии денег. Сезонная канистра не в дефиците, хотя цена на «пятилитровку» известного бренда порой кусается. Самодельничают прежде всего с целью изготовить эффективный состав с гарантированными свойствами. Мало ли случаев, когда придорожная эмульсия превращалась в лед на серьезном морозе.
Из чего делают незамерзающую жидкость
В отличие от рецепта летней омывайки базовый состав незамерзайки для авто и пропорции компонентов подбираются исходя из ее рабочей температуры. Основная структура такова:
- Спирт (чем выше концентрация, тем ниже точка замерзания).
- ПАВ (повышают моющую способность).
- Вода (увеличивает конечный объем раствора).
- Краситель (отвечает за эстетическую составляющую средства).
- Отдушка (маскирует истинный запах спирта).
Камень преткновения – спиртосодержащий продукт. Его стоимость предопределяет конечную цену пятилитровой баклажки. Поверхностно-активные вещества, цветовой пигмент и ароматизатор – ингредиенты дешевые. А о воде чего уж и говорить.
Виды спиртов
Калькуляция издержек наглядно показывает, что спиртовая смесь – главный компонент. Действительно, она – единственный модификатор температуры в рецепте любой зимней жидкости для омывателя. Практическое применение нашли три вида спиртов:
- Этиловый. Активно применяется в медицине. Допускается прием внутрь. Обложен акцизами, а потому стоит дорого – от 1 100 рублей за 5 литров.
- Изопропиловый. Технология гидрирования ацетона или гидратации пропилена позволяет получить готовый денатурат за приемлемую цену – 500 рублей/5 литров. Разумеется, употреблять такой состав человеку не рекомендуется.
- Метиловый. Из-за инцидентов с использованием жидкости не по назначению, на его продажу в России уже более 10 лет наложен запрет.
Предпочтительный тип спирта
Несмотря на принадлежность к одному классу веществ, спиртосодержащие смеси имеют различные характеристики. В их числе температура замерзания, запах и вязкость. К слову, температурный аспект можно опустить – все виды без исключения способны понизить планку замерзания до -30°C. А ниже для Европейской части России и не нужно, хотя они могут.
Грамотно бы было выбирать технический спирт исходя из вязкости при определенной температуре, если бы не было разницы в запахе, а запрет на метанол был бы снят. Но сейчас не об этом. На двадцатиградусном морозе метиловый состав втрое эффективнее этанола. А последний практически вдвое превосходит вязкостный показатель изопропила.
На деле изготовление незамерзайки в домашних условиях разумно затевать только из изопропиловой смеси. Она хоть и имеет неприятный запах, но не издает пары, вызывающие легкое алкогольное опьянение, как это делает этиловый состав. Запрета использовать этанол нет, но кому приятно объясняться с сотрудниками ДПС и лишний раз ездить на медицинский осмотр, исход которого непредсказуем.
Может приготовить из водки?
40% водно-спиртовая смесь начинает замерзать при -27°C. Полный переход в твердое состояние наблюдается при -30°C. По вязкостным характеристикам водка занимает промежуточное положение между этанолом и изопропилом. Совершенно иные свойства имеет более крепкий самогон, из которого можно приготовить незамерзающую жидкость.
Финансовая сторона затеи сомнительна – заправка бачка омывателя обойдется дороже полного топливного бака: 1 литр водки дороже 400 рублей. Домашний суррогат – другое дело, но от запаха никуда не деться.
А что по поводу приготовления из средства для мытья посуды?
Блуждающие по Сети рецепты зимней омывайки из моющего средства, мягко говоря сомнительны. Во-первых, непонятны пропорции, а во-вторых – кто оценит вязкость конечного продукта, а она наверняка не в лучшей кондиции. Ради сохранения ресурса насоса стеклоомывателя пользоваться подобными технологиями не рекомендуется.
Рецептура: состав незамерзайки из изопропилового спирта для авто и пропорции компонентов
Фирменные незамерзающие жидкости изготовлены из изопропила. В придорожном ассортименте можно встретить запрещенные омывайки на основе метилового спирта. Раствор хорош – дешев, без запаха, да и насос работает в щадящем режиме. К сожалению, в официальной продаже их не найти, как и метанол. Остается изопропропиловая смесь – она не лучшая, но весомой законной альтернативы ей нет.
Список ингредиентов
Все компоненты реализуются в определенной таре. Оговорим сразу, что будем ориентироваться на изготовление безопасного состава в объеме 5 литров. Остатки непременно будут, и при определенном стечении обстоятельств позволят с минимумом затрат сделать еще одну «пятилитровку» про запас. Итак, состав домашней незамерзайки для авто с соблюдением пропорции включает компоненты, изложенные в таблице.
Ингредиент |
Объем, литров | Цена |
Изопропиловый спирт | 5 |
500 рублей |
Дистиллированная вода |
1 | 50 рублей |
Средство для мытья посуды | 0,5 |
50 рублей |
Эфирное масло |
90 гр. | 100 рублей |
Синька | 0,25 |
50 рублей |
Этиленгликолевый антифриз |
1 |
100 рублей |
В качестве воды лучше использовать дистиллированный раствор – на деталях насоса и форсунок не будет отлаживаться соль. Эфирное масло необходимо для создания ароматизирующего эффекта, а синька придаст изделию товарный вид.
Охлаждающая жидкость снижает летучесть раствора – ведь спирт испаряется быстро с поверхности стекла. При выборе ОЖ можно ориентироваться на подходящие для Hyundai Solaris антифризы или на надписи.
Пропорции
Предельная температура функционирования незамерзайки: -30°C. Планируемый объем – 5 литров. Исходя из этих данных, подбираем концентрацию компонентов и формируем рецепт:
- Изопропил – 3,5 л.
- Дистиллированная вода – 0,75 л.
- Дистилированная вода – 4-6 капель.
- Краситель – 250 мл.
- Моющее средство – 20 мл (2 колпачка).
- Антифриз – 0,5 л.
Соотношение «изопропиловый спирт: вода» подбирается в зависимости от требуемой температуры работы. Зависимость нелинейная, руководствуемся таблицей, рассчитанной на 5 литров готового продукта.
Объем изопропила, литров |
Температура замерзания полученной смеси, °C |
0,5 |
-5 |
1,25 |
-10 |
2,5 |
-20 |
3 |
-25 |
3,5 |
-30 |
4 |
-40 |
Сравнение затрат
Цена пятилитровой бутылки зимней омывайки -25°C известного производителя – около 600 рублей. Такой выбор дает хоть какие-то гарантии работоспособности на морозе. Правда, функциональность при околограничной температуре под вопросом.
Сделанное своими руками точно будет работать в желаемом температурном диапазоне. А промышленные экземпляры с работоспособностью ниже -25°C, что для некоторых регионов важно, найти трудно. Сэкономить вряд ли получится. К примеру, на изложенный рецепт придется потратить 850 рублей. Правда на следующий раз останется 1,5 литра спирта и прочие компоненты в нужном количестве за исключением красителя и воды.
Если приготовить десять литров незамерзающей жидкости для двадцатиградусного мороза, то затраты составят 950 рублей. Все ингредиенты будут грамотно использованы, но повода утешать себя такой экономией нет.
O ДЛЯ СТЕКЛООМЫВАЮЩИХ ЖИДКОСТЕЙ
Технологии очистки ветровых стекол, фар, а также зеркал автомобиля постоянно пополняются новыми разработками. Появляются щетки новых конструкций, устройства, повышающие прижим щетки к стеклу, и т. д. Постоянно разрабатываются новые составы для долос самих щеток. Эти полосы выполняются уже не из обыкновенной резины, а из силикона, тефлона или даже композитного материала на основе натурального каучука с различными неорганическими добавками. В состав материала ленты входит графит для снижения шума и предотвращения образования царапин на стекле. Однако главным фактором, обеспечивающим необходимое качество очистки поверхности, остаются специально разрабатываемые для автомобилей жидкости для омывателя стекол, которые подразделяются на летние и зимние.
Зимние жидкости представляют собой смесь спирта, моющих и ароматических добавок, красителя и воды. На каждый из этих компонентов возложена своя функция, но в совокупности они должны обеспечить выполнение следующих основных требований:
быть безопасными для здоровья водителя, пассажи
ров и окружающей среды;
быстро и эффективно удалять загрязнения различ
ного происхождения (дорожную грязь, снег, лед, жиро
вые или масляные отложения, сажу, копоть, соли и др.) в широком спектре температур эксплуатации, в том числе отрицательных;
не оставлять на стекле бликов, потеков, белых нале
тов и радужных пленок, затрудняющих обзор;
не оказывать разрушающего действия на лакокра
сочное покрытие, резиновые, пластмассовые и хромиро
ванные детали автомобиля, в том числе не вызывать на
бухание резины, из которой изготавливаются уплотни
тели и щетки ветрового стекла, а также не допускать
снижения эластичности полихлорвиниловых трубок, ве
дущих к форсункам распылителя;
• не загрязнять систему и форсунки омывателя.
Основным компонентом любой стеклоомывающей
жидкости является вода. Для производства стеклоомывающих жидкостей используется только специально подготовленная вода высокой степени очистки. Из нее удаляются все примеси и элементы (соли), которые могут привести к загрязнению стеклоомывающей системы, вызвать коррозию металлических поверхностей, забивание форсунок и т. п. Качество воды следует учитывать и при самостоятельном разбавлении концентрата стеклоомывающей жидкости.
Главными компонентами, обеспечивающими функционирование (незамерзание) омывающей жидкости при отрицательной температуре, являются одноатомные спирты. Они также обладают моющими (растворяющими) свойствами. Для производства стеклоомывающих жидкостей в настоящее время применяется этиловый (этанол), метиловый (метанол) или изопропиловый спирт.
Применение спиртов регулируется разрешительными документами органов здравоохранения, а также их стоимостью. Оказать негативное влияние на здоровье человека способен любой из этих спиртов. В то же время последствия от их использования зависят от концентрации и длительности воздействия на организм, индивидуальной восприимчивости и способа интоксикации человека.
Самыми безопасными для человека и окружающей среды являются низкозамерзающие стеклоомывающиежидкости на основе этилового спирта. Этанол представляет собой жидкость с характерным «водочным» запахом. Даже при длительном вдыхании паров этилового спирта с концентрацией, в несколько раз превышающей допустимые значения, получить отравление практически невозможно.
Изопропиловый спирт более токсичен, чем этанол, а по отличительному резкому запаху напоминает ацетон. Применение стеклоомывающих жидкостей на основе изопропилового спирта может привести к ухудшению самочувствия, появлению головокружения и даже головной боли. Особенно часто это проявляется при продолжительных поездках и отсутствии вентиляции воздуха в салоне автомобиля, что характерно для эксплуатации автомобиля зимой.
Метанол обладает наилучшими моющими свойствами. По запаху метанол можно спутать с этиловым спиртом, но по степени вредного воздействия на организм человека он является очень токсичным и опасным веществом. Следует отметить своеобразное коварство метанола. Даже в незначительных концентрациях, например при испарении со стекла автомобиля, метанол обладает способностью к накапливанию в организме, крайне негативному воздействию на зрение, двигательную и нервную систему человека. Проглатывание 5—10 мл метанола достаточно для очень тяжелого отравления, а 30 мл приводит к смертельному исходу. По этой причине стеклоомывающие жидкости, изготовленные на основе метанола, запрещены к использованию Постановлением главного санитарного врача РФ (№ 4 от 25.05.2000).
Работоспособность низкозамерзающей жидкости при разных отрицательных температурах обеспечивается различной концентрацией спиртовой основы. Для изготовления одного и того же количества низкозамерзающей жидкости больше всего потребуется изопропилового спирта и меньше всего — метилового, что создает дополнительные предпосылки для возможного появления его на черном рынке автохимии. Наибольшая вероятность приобрести зимнюю стеклоомывающую жидкость с метиловым спиртом существует на нелегальных торговых точках вдоль автотрасс. Следует помнить, что в незамерзающие жидкости для притупления запаха спирта добавляют отдушки с ароматом лимона, апельсина, яблока и т. п., поэтому в ряде случаев с ходу определить, какой именно спирт применялся, не всегда представляется возможным.
Улучшение очищающих качеств и обеспечение ряда функциональных свойств достигается введением в состав стеклоомывающих жидкостей специальных поверхностно-активных веществ (детергентов-дисперсантов). Благодаря этим препаратам низкозамерзающие жидкости легко справляются с такими загрязнениями, как дорожная грязь, нефтепродукты, соль, птичий помет и т. п.
Одно из важнейших свойств стеклоочищающих жидкостей — пенообразование. При распылении жидкости на стекло форсунками образуется пена, которая механическим способом воздействует на грязь (в том числе на пыль, сажу и т. п.), отделяя ее от стекла и предохраняя его от микрошлифования абразивными частицами, что может вызвать появление матовости. ПАВ, входящие в состав жидкости, покрывают частицы грязи, предотвращая их непосредственный контакт с поверхностью стекла. При этом за счет эффекта флотации (с помощью мельчайших пузырьков воздуха, из которых состоит пена) грязь всплывает и удаляется с очищаемой поверхности стекла. При этом количество пены не должно быть чрезмерным, так как эффект флотации может негативно сказаться на работе щеток, уменьшая их механическое воздействие на поверхность стекла.
Кроме спиртов, отдушек и ПАВ, в стеклоомывающие жидкости добавляются различные колеры (красители), которые не должны значительно «окрашивать» жидкость, так как, попадая на ветровое стекло, могут снижать водителю видимость дороги.
Следует отметить, что применение специальных летних стеклоомывающих жидкостей, а не обычной воды, нетолько создает более комфортные условия для водителя, но и значительно повышает безопасность дорожного движения.
В мире производится огромное количество готовых к применению стеклоомывающих жидкостей различных марок, рассматривать каждую из которых не представляется возможным, да и не имеет смысла. Некоторые добавки к стеклоомывающим жидкостям (табл. 39) выступают именно как добавки к уже используемой жидкости для повышения ее очищающих свойств.
Таблица 39
Характеристики некоторых добавок к стеклоомывающим жидкостям
Препарат | Фирма-производитель, страна | Назначение |
BUGoff | НПП «Астрохим», Россия | Концентрат в бачок омывателя. Летняя добавка для очистки жировых, топливных, растительных пятен, птичьего помета и т. д. |
ХОРС | ЗАО «ХОРС-силикон», Россия | Концентрат омывающей жидкости. Удаление всех видов загрязнений |
«Мухомойка» | ООО «НКХ Энергия», Россия | Концентрированный очиститель стекол. Удаление различного рода загрязнений в летнее время |
Windshield Washer Booster | Hi-Gear Products Inc., США | Моющая добавка к различным скеклоомывающим жидкостям для улучшения их очищающих свойств |
Vision Expert Ultra | Motul S.A., Франция | Концентрированный препарат. Очистка стекол от насекомых и грязи, предотвращение образования льда в бачке омывателя |
Scheiben-Reiniger Super-Konzentrat | Liqui Moly GmbH, Германия | Шампунь в бачок омывателя. Очистка стекол от пятен насекомых, силикона и масла. Биологически разлагаем |
Wish & Klar | Pingo Erzeugnisse, Германия | Моющая добавка в бачок омывателя. Очистка стекол от дорожной грязи, пятен и т. д. |
Рассматривая проблемы поддержания чистоты автомобильных стекол, фар и зеркал заднего вида, следует кратко остановиться на технологиях, которые служат для этих целей, но не связаны напрямую со стеклоомываю-щими жидкостями. Они выпускаются в виде аэрозолей или емкостей с распылителями и применяются самостоятельно. К таким изделиям автохимии относятся антидождь, антизапотеватели, специальные очистители стойких загрязнений стекол, а также препараты нанотехноло-гии, основанные на реализации «эффекта лотоса».
Из-за высокой популярности и эффективности нано-препаратов остановимся подробнее на одном из подобных эффектов и способах его практического применения в автохимии.
В середине 70-х годов прошлого века профессора ботаники Боннского университета (ФРГ) В. Бартхлотт и К. Найнуис обнаружили, что листья и цветки некоторых растений почти не загрязняются, а также заметили, что этот феномен протекает в наноструктурированных поверхностных областях. Впоследствии данное явление было запатентовано и названо «лотос-эффектом» (Lotus-effect®) в честь наиболее яркого представителя таких растений.
Кстати, цветок лотоса издревле считается в буддизме символом незапятнанной чистоты — как известно, листья и нежно-розовые цветки лотоса распускаются в грязной тине водоемов безупречно чистыми.
Этот феномен самоочистки детально исследовался, что позволило открыть удивительные возможности природы защищаться не только от грязи, но и от различных микроорганизмов. Данный эффект наблюдается не только у лотоса, но и у многих других растений, например капусты, камыша, водосбора, тюльпана. Насекомые (стрекозы и бабочки) также наделены свойством защиты крыльев от различных загрязнений, в большей степени неорганического (пыль, сажа), а также биологического (споры грибков, микробов, водоросли) происхождения С помощью электронного микроскопа учеными было обнаружено, что поверхности листьев, цветков и побегов растений покрыты тонкой внеклеточной мембраной — поверхностным слоем (эпидермисом, кожицей). Эпидермис листьев и цветков некоторых растений выделяет вос-коподобное вещество кутин — смесь высших жирных кислот и их эфиров. Жиры и жироподобные вещества, входящие в состав липидов (природных органических соединений), являются одними из основных компонентов биологических мембран. Липиды участвуют в обмене между растениями и окружающей средой (рис. 41).
Рис. 41. Поверхность листа лотоса под электронным
разитирования спор. На оптимизированных таким образом поверхностях проявляются супергидрофобные качества, настолько эффективные, что, например, мед и даже клей на водной основе не прилипают, а полностью стекают с них.
Степень увлажнения твердого тела описывается с помощью контактного угла а (рис. 42), входящего в формулу ат-г — ат_ж = аж_г cos а, где ат_г — напряжение на межфазной границе «твердое тело — газ», ат_ж — напряжение в межфазной границе «твердое тело — жидкость», а аж_г — напряжение в межфазной границе «жидкость — газ».
Нулевой контактный угол обеспечивает полное увлажнение. Это значит, что капля воды стремится растянуться до состояния мономолекулярной пленки на поверхности твердого тела. Контактный угол 180° указывает на абсолютную несмачиваемость, так как капля касается поверхности только в одной точке. Материалы с высоким напряжением граничных поверхностей увлажняются лучше, чем даже, например, тефлон — материал с одним из самых низких напряжений граничных поверхностей. Поведение воды на поверхности зависит от состояния поверхности. Если относительно гладкая поверхность достаточно увлажняема, самоочистка еще больше улучшается.
Попавшая на поверхность листа лотоса капля воды удаляет с него частицы загрязнений. При этом частицы не проникают во внутреннюю часть капли, а равномерно распределяются по ее поверхности. Замечено, что гидрофобная субстанция удаляется каплей воды с гидрофобной поверхности.
При рассмотрении условий протекания лотос-эффекта на наноскопическом уровне механизм этого явления становится более понятным Можно ппелстятштк РиС< 42> Капля жиА'<ости нятным. можно представить на супергидрофобной
себе массажную щетку, на поверхности
Рис. 43. Положение капли воды: а — на макроповерхности; б — на наноповерхности
зубьях которой лежит клочок бумаги, изображающий частицу загрязнений. Пятно «грязи» распространяется только по самым вершинам зубьев, не соприкасаясь с поверхностью щетки. Сила прилипания грязи обусловлена площадью поверхности взаимного контакта. Если бы поверхность была гладкой или имела макрорельеф, как на рис. 43а, то площадь контакта оказалась бы значительной, и грязь удерживалась бы достаточно прочно. Однако из-за острых концов зубьев площадь контакта минимальна, и грязь как бы «висит на ножках». То же происходит и с каплей воды. Она не может «растечься» по остриям и поэтому стремится свернуться в шарик (рис. 436).
Аналогичное явление происходит и с грязью на восковых кристалликах, покрывающих листья лотоса. Поверхность соприкосновения загрязнений с поверхностью листа также крайне незначительна. При этом силы сцепления между каплей воды и частицей загрязнения оказываются намного более высокими, чем между этой же частицей и восковым слоем листа.
У загрязнения имеются две возможности: либо продолжать неустойчиво балансировать «на шипах», либо «слиться» с гладкой ровной поверхностью движущейся капли воды, вследствие чего частицы загрязнений притягиваются к поверхности капли и легко смываются даже небольшим количеством воды. Капли, обволакиваемые повстречавшимися на пути хлопьями грязи, скатываются вниз, оставляя за собой чистую сухую поверхность.
Рис. 44. Схема реализации лотос-эффекта на автомобильном стекле:
1 — нанопокрытие; 2 — капля жидкости (воды); 3 — загрязнение; 4 — поверхность (стекло, краска, керамика и т. д.)
Так как лотос-эффект основан исключительно на физико-химических явлениях и свойствах растений и не привязан только к живой системе, самоочищающиеся поверхности можно технически воспроизвести для всевозможных материалов. Именно поэтому в последнее время проводятся интенсивные исследования по разработке и производству устойчивых к загрязнению и самоочищающихся поверхностей и покрытий.
На рис. 44 представлен механизм «самоочищения» стекла автомобиля, обработанного специальными нано-полиролями. Поверхность модифицирована таким образом, что капля воды катится по ней, собирая грязь, тогда как на гладкой поверхности, она, наоборот, сползая, оставляет грязь на месте.
Препараты такого класса уже выпускаются некоторыми автохимическими предприятиями, например «Хрустальное стекло» российской фирмой «Лаборатория триботехнологии», Rain Guard американской компании Hi-Gear Products Inc. и др. Однако в настоящее время эти препараты предназначены для самостоятельного (автономного) применения в качестве так называемых полиролей стекла, а не в виде присадок к стеклоочищающим жидкостям