Для очищення вітрових стекол, фар, а іноді і дзеркал автомобіля постійно з'являються нові конструкторські розробки: щітки нових конструкцій, устрою для підвищення притиску щіток до скла і т. Д. Розробляються нові склади для смуг самих щіток. Вони вже не гумові, а силіконові або тефлонові, або навіть виготовлені з композитного матеріалу на основі натурального каучуку з додаванням різних неорганічних добавок. Наприклад, до складу матеріалу стрічки вводять графіт для зниження шуму і запобігання утворення подряпин на склі. Однак найбільшою мірою якість очищення залежить від спеціально розроблених склоомиваючих автомобілів рідин, які поділяються на літні та зимові.
Зимові рідини являють собою суміш спирту, миючих і ароматичних добавок, барвника і води. На кожен з цих компонентів покладено своя функція, але в сукупності вони повинні забезпечувати виконання таких основних вимог:
- бути безпечними для здоров'я водія, пасажирів і навколишнього середовища;
- швидко і ефективно видаляти забруднення різного походження (дорожня бруд, сніг, лід, жирові або масляні відкладення, сажа, кіптява, солі та ін.) В широкому діапазоні температур експлуатації (в т. Ч. Негативних);
- не залишати на стеклах відблисків, патьоків, білих нальотів і райдужних плівок, що ускладнюють водієві огляд;
- не чинити руйнівної дії на лакофарбові покриття, гумові, пластмасові та хромовані деталі автомобіля (в т. Ч. Не викликати набухання гуми, з якої виготовляються ущільнювачі і щітки вітрового скла, а також зниження еластичності поліхлорвінілових трубок, що ведуть до форсунок розпилювача);
- не забруднювати систему і форсунки омивача.
Основним компонентом будь-якої склоомиваючої рідини є вода. Для виробництва склоомиваючих рідин використовується тільки спеціально підготовлена вода високого ступеня очищення. З неї видаляються всі домішки і елементи (солі), які можуть привести до забруднення склоомиваючої системи, викликати корозію металевих поверхонь, забивання форсунок і т. П. Якість води слід враховувати і при самостійному розведенні концентрату склоомиваючої рідини.
Головним компонентом, що забезпечує функціонування (НЕ замерзання) омиває рідини при мінусовій температурі, є одноатомні спирти. Вони також мають миючі (розчинювальними) властивостями. Для виробництва склоомиваючих рідин в даний час застосовуються етиловий (етанол), ізопропіловий (ізопропіл) і метиловий (метанол) спирти.
Застосування спиртів регулюється дозвільними документами органів охорони здоров'я, а також їх вартістю. Мати негативний вплив на здоров'я людини в принципі здатний будь-який з цих спиртів. У той же час, їх наслідки залежать від концентрації і тривалості впливу спирту на організм, індивідуальної сприйнятливості і способу інтоксикації людини.
Найбезпечнішими для людини і навколишнього середовища є низкозамерзающие склоомиваючі рідини на основі етилового спирту. Етанол є рідиною з характерним «горілчаним» запахом. Навіть при тривалому вдиханні парів і перебування в салоні автомобіля з концентрацією етилового спирту, в декілька разів перевищує допустимі значення, не рахується небезпечним для здоров'я людини.
Ізопропіловий спирт більш токсичний, ніж етанол, а по отличительному різкого запаху нагадує ацетон. Застосування склоомиваючих рідин на основі ізопропілового спирту може призводити до погіршення самопочуття, появі запаморочення і навіть головного болю. Особливо це проявляється при тривалих поїздках і відсутності вентиляції повітря в салоні автомобіля, що характерно для зимового періоду експлуатації.
Працездатність нізкозамерзающіх рідин з однієї і тієї ж температурою замерзання забезпечується різною концентрацією спиртової основи. Для виготовлення одного і того ж кількості низкозамерзающей рідини найбільше потрібно ізопропілового спирту, а найменше метилового, що створює передумови для появи його на чорному ринку автохімії. З найбільшою ймовірністю можна придбати зимову склоомиваючі рідина з метиловим спиртом на нелегальних торгових точках вздовж автотрас. Для притуплення запаху спирту в незамерзаючі рідини додають аромату із ароматами лимона, апельсина, яблука і т. П. Тому в ряді випадків визначити, який саме спирт застосовувався при їх виготовленні, не завжди представляється можливим.
Підвищення очищувальних функцій і забезпечення ряду функціональних властивостей досягається введенням до складу склоомиваючих рідин спеціальних поверхнево - активних речовин (детергентів - дисперсантів). Завдяки ПАР низкозамерзающие рідини легко справляються з осілими на скло автомобіля самими різними забрудненнями, такими як дорожня бруд, нафтопродукти, сіль, послід і т. П.
Одним з найважливіших властивостей стеклоочіщающіх рідин є піноутворення. При розпилюванні рідини форсунками утворюється піна, яка механічним способом впливає на забруднення, відокремлюючи їх від скла і оберігаючи його від мікрошліфування абразивними частинками і освіти матовості. ПАР, що входять до складу рідини, обволікають частинки бруду, запобігаючи їх безпосередній контакт з поверхнею скла. Одночасно за рахунок ефекту флотації, за допомогою дрібних бульбашок повітря, з яких складається піна, бруд спливає і видаляється з поверхні, що очищається. При цьому кількість піни не повинно бути надмірним, так як ефект флотації може негативно позначитися і на роботі щіток, зменшуючи їх механічний вплив на поверхню скла і створюючи труднощі з видаленням самої піни. З іншого боку, мале піноутворення не забезпечує достатню механічну дію на забруднення і знижує ефективність, а також якість очищення скла автомобіля.
Крім спиртів, ароматів і ПАР, в склоомиваючі рідини також додаються різні кольори (барвники), які не повинні надмірно «фарбувати» рідина, так як, потрапляючи на вітрове скло, барвники можуть погіршувати видимість дороги.
Слід підкреслити, що застосування спеціальних літніх склоомиваючих рідин, а не звичайної води, не тільки створює більш комфортні умови для водія, але і значно підвищує безпеку дорожнього руху.
У світі виробляється величезний асортимент склоомиваючих рідин, розглянути які не представляється можливим, та й не має ніякого сенсу.
Говорячи про проблеми підтримки чистоти скління автомобіля, фар і дзеркал, слід коротко зупинитися на технологіях, які застосовуються для цих цілей, але безпосередньо не пов'язані з якістю і складом склоомиваючих рідин. Вони застосовуються самостійно і випускаються у вигляді аерозолів або ємностей з розпилювачами. До таких препаратів автохімії відносяться антидощ, антизапрівач, спеціальні очисники стійких забруднень стекол, а також препарати нанотехнології, засновані на реалізації «ефекту лотоса».
Внаслідок високої популярності і ефективності препаратів і розробок, заснованих на нанотехнологіях, зупинимося на одному з таких ефектів і способах його практичного застосування в автохімії.
В середині 70-х років XX ст. професора ботаніки Боннського університету (ФРН) В. Бартхлотт (Barthlott) і К. Найнуіс (Neinhuis) виявили, що листя і квітки деяких рослин майже не змочується нею і не забруднюються (рис. 46), а також те, що це дивовижне явище відбувається в наноструктурованих поверхневих областях. Згодом воно було ними запатентовано і названо на честь найяскравішого представника таких рослин - «лотос - ефект» (Lotus? Effect ®).
Мал. 46. Краплі вологи на несмачіваемих поверхні листя
За допомогою електронного мікроскопа вченими було виявлено, що поверхні листя, квіток і пагонів покриті тонкою позаклітинної мембраною - поверхневим шаром (епідермісом, шкіркою). Епідерміс листя і квіток деяких рослин виділяє воскоподобное речовина кутин, що представляє собою суміш вищих жирних кислот і їх ефірів. Жири та жироподібні речовини, що входять до складу ліпідів - природних органічних сполук, є одними з основних компонентів біологічних мембранIt constitutes of an insoluble polymer (cutin) and soluble lipids, usually called »waxes». They are embedded into the polymer and are also present on the surface. (Рис. 47).
Мал. 47. несмачіваемих поверхню аркуша люпину під електронним мікроскопом
На оптимізованих поверхнях (наприклад, квітку лотоса) проявляються супергідрофобние якості, такі, що, наприклад, мед і навіть клей на водній основі не прилипають, а повністю стікають з таких поверхонь.
Матеріали з високою напругою граничних поверхонь зволожуються краще, ніж навіть, наприклад, тефлон - матеріал з одним з найнижчих напружень граничних поверхонь. Поведінка води на поверхні залежить від стану поверхні. Якщо щодо гладку поверхню досить зволожити, то самоочищення покращиться.
Так як «лотос - ефект» заснований виключно на фізико - хімічних явищах і властивості рослин і не прив'язаний тільки до живої системі, то самоочищаються поверхні технічно можна відтворити на всіляких матеріалах і покриттях. Саме тому останнім часом інтенсивно розвиваються дослідження з розробки та виробництва стійких до забруднення і самоочищаються поверхонь і покриттів.
Технології на основі «лотос - ефекту» отримали найбільш широке застосування в автомобільній промисловості: при нанесенні і полірування лакофарбового покриття; спеціальній обробці скління автомобіля; захисної водовідштовхувальним і антибактеріальної просочення внутрішньої оббивки і тентів; модифицировании гумотехнічних виробів і т. п.
Більш того, в даний час є розробки на основі нанотехнологій, що дозволяють взагалі обходитися без води. На забруднені поверхні автомобіля з балона розпилюється спеціальний склад, якої потім розтирається серветкою. В результаті не тільки видаляються утворилися забруднення, але і наноситься захисне самоочищаються покриття, яке потім залишається на поверхні більше півроку.
Автомобільна нанополіроль, що реалізує «лотос - ефект», - в більшості випадків двокомпонентний препарат автохімії, що складається з підготовчої рідини (розчинника) і власне поліролі, що представляє собою суміш часток наноматериал (алмаз, оксиди титану, кремній, вольфрам і т. Д.) В спеціальному середовищі з розчинників і наповнювачів. Вона призначена для оптичної маскування локальних потертостей і подряпин, відновлення початкового кольору і властивостей лакофарбового покриття або скління автомобіля, а також надання їм самоочищаються властивостей.
Ефективність використання нанополіролей для захисту оброблюваних поверхонь відображена на рис. 48.
Мал. 48. Механізм утворення захисного покриття при використанні полиролей: звичайної (ліворуч) і нанополіролі (праворуч)
Як бачимо на схемі, нанополіроль повніше заповнює мікротріщини, забезпечує плавні переходи від поверхонь тріщин до лицьової поверхні, що сприяє нанесенню більш рівномірного захисного покриття.
Нанопрепарати для скління автомобілів випускаються декількох видів: спеціальні захисні водовідштовхувальні плівки, двокомпонентні поліролі, що складаються з ефективних розчинників, власне нанопрепарат і спеціальні наноочістітелі.
Механізм «самоочищення» скла автомобіля, обробленого спеціальними нанополіролямі, представлений на рис. 49. Поверхня модифікована таким чином, що крапля води котиться по ній, збираючи бруд, тоді як на гладкій поверхні, навпаки, крапля води, сповзаючи, залишає бруд на місці.
Мал. 49. Схема реалізації «лотос - ефекту» на автомобільному склі: 1 - нанопокриття; 2 - крапля рідини (води); 3 - забруднення; 4 - поверхня (скла, фарби, кераміки і т. Д.)
При застосуванні спеціальних нанопокриттів і нанополіролей на лобовому склі автомобіля дощ, сніг і бруд не утримуються на його поверхні і при русі несуться зустрічним потоком повітря. При цьому потрапили на скло бітум, рослинні смоли, масляна плівка, які прилипли комахи і т. П. Легко видаляються двірниками - навіть у найважчих випадках. В результаті створення водовідштовхувального ефекту і збереження прозорості скла підвищується безпека на дорозі.
Видимість в нічний час також істотно поліпшується, а зустрічний транспорт засліплює набагато менше. Вода, сніг і бруд, які бризкають з? Під коліс зустрічного транспорту, потрапляючи на бічні стекла, також швидко видаляються з них, не погіршуючи бічного огляду. Те ж стосується і бічних дзеркал, що дозволяють безперешкодно спостерігати за рухом. Все це підвищує безпеку керування транспортним засобом.
У погану погоду стає особливо неприємно, коли дощ або сніг заважають огляду через заднє скло. Захисне водовідштовхувальне нанопокриття і тут забезпечує більшу безпеку при керуванні автомобілем, так як бруд, вода і сніг гірше утримуються на поверхні заднього скла.
Для вантажних машин нанопокриття також є оптимальним рішенням. Лобове скло вантажівки відчуває великий опір повітря, тому водії таких машин вже при швидкості 60 км / год зможуть оцінити переваги захисного водовідштовхувального нанопокриття. Одночасно знизяться витрати на нові склоочисники, так як вони будуть використовуватися менше, в середньому на 50%. При цьому неприємну роботу по регулярному наповненню бака рідиною для склоомивача можна буде робити набагато рідше.
Нанесення захисних нанопокриттів необхідно проводити в суху погоду при температурі не нижче +20 ° С і не вище +45? С.
Робота звичайних склоочисників зі звичайними омивають середовищами не знижує якості обробки і не впливає на довговічність нанопокриття. Якщо водовідштовхувальний ефект знизився, то причина, швидше за все, в його забрудненні. В цьому випадку поверхню потрібно почистити за допомогою м'якого засобу для чищення (найкраще для чищення нанопродуктів), а на закінчення - добре промити проточною водою. Після цієї простої процедури водовідштовхувальний ефект буде відновлений (у текстилю - після висихання). Якщо ж наноплівка пошкоджена, то її можна без проблем відновити, заново обробивши відповідним продуктом пошкоджене місце. При необхідності, після року експлуатації або 20 ... 30 тис. Км пробігу обробку можна повторити.
Покриття стійке до класичних миючих засобів на автомийках і пароочищувач.
В процесі експлуатації зовнішніх впливів також піддаються фари, на них з'являються мікровідколи, тріщини, потертості. Фари мутніють, і зовнішній вигляд автомобіля втрачає привабливість. Крім цього, погіршуються оптичні властивості фар, світло стає бляклим, мутним, розсіяним, такі фари більшою мірою засліплюють водіїв зустрічних автомобілів. Застосування для фар спеціальних нанополіролей дозволяє відновити зовнішній вигляд і оптичні властивості скляних розсіювачів.
Препарати такого класу вже випускаються деякими автохімічної підприємствами, наприклад російською компанією «Автохімпроект» ( «Кришталеве скло»), американськими компаніями Meguiar` s ( «Покоління NXT»), Hi? Gear Products, Inc (Rain Guard), D octor Wax (Nanox ) і деякими іншими. Однак ці препарати призначені для самостійного (автономного) застосування, як так званих полиролей скла, а не присадок до стеклоочіщающім рідинах, тому детально в цій книзі не розглядаються.