HODNOCENÍ PŘÍSTROJŮ PRO MĚŘENÍ JAKOSTI ZIMNÍCH KAPALIN DO OSTŘIKOVAČŮ V PROVOZU

HODNOCENÍ PŘÍSTROJŮ PRO MĚŘENÍ JAKOSTI ZIMNÍCH KAPALIN DO OSTŘIKOVAČŮ V PROVOZU Ja SKOLIL 1*, Štefa ČORŇÁK 2*, Ja ULMAN 3 1* Velvaa, a.s., 273 24 Velvary, Česká republika 2,3 Uiverzita obray v Brě, Kouicova 65, 612 00 Bro, Česká republika Abstrakt: Na vzorcích zimích emrzoucích kapali do ostřikovačů přímo od jejich výrobce Velvaa, a.s., jejichž bod tuhutí byl staove laboratorě kryostatem, byla posouzea přesost měřeí bodu tuhutí u provozích přístrojů refraktometrů (tester RH403, REF 404, 414, Schmidt+Haesch a Velvaa tester). Pro zjištěé odchylky byla avržea korekce a teoreticky zdůvoděo, proč jsou ěkteré z těchto přístrojů pro měřeí bodu tuhutí evhodé. 1. ÚVOD Pro bezpečý výhled a řízeí automobilu je důležitá čistota skel vozidla, protože asi 80 % vjemů získává řidič zrakem. Na kvalitu očištěí skla vozidla má vliv ejeom kvalita stěračů, ale také jakost kapaliy do ostřikovače skla. Zimí kapaliy do ostřikovačů musí zabráit zamrzáí skel, mít dobré čistící účiky, earušovat lak, plasty (polykarboáty) ai pryžové části vozidel. Hlaví složkou emrzoucích směsí do ostřikovačů je kromě demieralizovaé vody líh (alkohol), který sižuje bod tuhutí této kapaliy. Pro ostřikovače se mohou teoreticky používat zejméa dva alkoholy: Ethaol a Isopropaol. Jejich obsah se pak pohybuje přibližě mezi 30 (-20 C) až 85 hm. % (-80 C). Další výzamě zastoupeou látkou jsou glykoly (do 8 hm. %), dále pak tezidy, chelatačí čiidlo a aromatické látky. Glykolová složka (obvykle mooethyleglykol, moopropyleglykol) zabezpečuje mazáí stěračů, tj. odděluje stěrač od skla a sižuje rychlost odpařováí alkoholové složky. Zvýšeé možství glykolu je zpravidla u kapali s bodem krystalizace cca 80 o C, které je uté aředit destilovaou vodou. Bez aředěí glykolová složka může způsobit, že přes sklo eí dobře vidět. Tezidy (detergety, surfaktaty) jsou povrchově aktiví látky, které sižují

povrchové apětí mezi kapalou a pevou složkou a tím usadňují rozpouštěí a odstraňováí ečistot. Aromatické látky mají za cíl odstrait klasický zápach lihu ebo přímo zdůrazit sezoriku dle svého typu (citró, jablko atd.). 2. MATERIÁL A METODY V provozu pro hodoceí jakostích vlastostí zimích kapali do ostřikovačů lze využít refraktometry, jejichž přehled, s vyobrazeím jejich okulárů, je uvede a obrázku č. 1. Ze stupic uvedeých přístrojů (refraktometrů) se odečte teplota bodu krystalizace zimích kapali do ostřikovačů [ o C]. [1] Pozámka: Tester RH403 Tester REF 404 Tester Schmidt+Haesch Tester RHA-503 Tester REF 414 Obr. č. 1. Vyobrazeí refraktometrů a jejich okulárů. Tester Velvaa a) Okulár testerů RH 403, REF 404 je uprostřed vybave stupicí a měřeí bodu tuhutí chladících kapali a bázi propyleglykolu (ozačeí PROPYLENE) v rozsahu 0 C až 40 C a ethyleglykolu (ozačei ETHYLENE) v rozsahu 0 C až 50 C. Stupice alevo určuje hustotu elektrolytu akumulátoru v rozsahu 1.10 1.30 kg/l. Stupice apravo je určeá pro měřeí bodu krystalizace zimích kapali do ostřikovačů a bázi voda/alkohol. Jak se později ukázalo, v tomto případě, pouze pro Isopropaol (tato skutečost ale eí uváděa) v rozsahu 0 C až 40 C. b) Okulár testerů Schmidt+Haesch, RHA-503 a REF 414 je uprostřed vybave stupicí a měřeí bodu tuhutí chladících kapali a bázi ethyleglykolu (ozačeí

ETHYLENE G12/G11) v rozsahu 0 C až 60 C a propyleglykolu (ozačeí G13 PROPYLENE) v rozsahu 0 C až 40 C. Stupice alevo určuje hustotu elektrolytu akumulátoru v rozsahu 1.10 až 1.40 kg/l s vyzačeím úrově abití (RECHARGE, FAIR, GOOD). Dvojitá stupice apravo je určeá a měřeí bodu krystalizace zimích kapali do ostřikovačů a bázi voda/ipa (Isopropaol) s ozačeím SRF1 a a bázi voda/líh (stupice alevo), obě v rozsahu 0 C až 40 C. c) Okulár testeru Velvaa je alevo vybave dvojitou stupicí a měřeí bodu tuhutí chladících kapali a bázi propyleglykolu (ozačeí PROPYLEN GLYCOL) v rozsahu 0 C až 60 C a ethyleglykolu (ozačei ETHYLEN GLYCOL) v rozsahu 0 C až 60 C. Stupice apravo (ozačeí GLACIDET) je určeá pro měřeí bodu krystalizace zimích kapali do ostřikovačů a bázi voda/líh v rozsahu 0 C až 60 C. Tyto diagostické přístroje byly podrobey dílčímu posouzeí přesosti měřeí. Toto posouzeí bylo realizováo a Katedře bojových a speciálích vozidel Uiverzity obray v Brě, ve spolupráci s firmou Velvaa, a.s., Velvary. Přímo u výrobce, ve firmě Velvaa, a.s., pak bylo připraveo šest růzých vzorků zimích kapali do ostřikovačů, každý o obsahu 500 ml. Vlastí měřeí bodu krystalizace těchto vzorků bylo provedeo firmou Velvaa, a. s. podle firemího stadardu. Měřeí bylo prováděo a přístroji typu kryostat začky Lauda RL6 (a obrázku č. 2 zobraze společě s viskozimetrem) [2]. Jedá se o přímě měřeí bodu tuhutí a přístroji vybaveém termostatem - ejpřesější laboratorě dostupé staoveí bodu tuhutí kapali oproti metodám se suchým ledem ebo idexem lomu (epřímá metoda). V této souvislosti je uté zmíit praktický rozdíl mezi bodem tuhutí a počátečí teplotou krystalizace. Zatímco laboratorě apř. a přístroji kryostat se staovuje počátečí teplota krystalizace, tj. teplota při které se objeví prví tvorba krystalků v kapaliě ebo specifický zákal tomu předcházející při jejím ochlazováí. Je teplota tuhutí přímo bodem kdy dojde ke kompletímu ztuhutí roztoku a obvykle je o cca 2-3 C ižší ež počátečí teplota krystalizace. Zákazíku je tedy deklarová (alespoň v pojetí Velvaa, a.s.) bod tuhutí skutečou hodotou počátečí teploty krystalizace a teto reálý rozdíl mezi oběma hodotami reprezetovaý ěkolika C dostává pak kupující avíc jako kompezaci za přesost měřeí / staoveí tohoto parametru.

Obr. č. 2: Kryostat LAUDA type RL6 ve firmě Velvaa, a.s., Velvary. 1-Kryostat, 2- Ubbelohdeho viskozimetr Parametry jedotlivých vzorků jsou zřejmé z tabulky č. 1. Ke kalibraci všech posuzovaých diagostických přístrojů byla jako etalo použita destilovaá voda s bodem tuhutí 0 C. Před samotým měřeím byly vzorky kapali temperováy v laboratoři po dobu 8 hodi s průměrou teplotou okolí 21 o C. Staoveí bodu krystalizace zimích kapali do ostřikovačů refraktometrem se eprovádí přímo (eměří se teplota tuhutí) ale epřímo (určuje se idex lomu). Absolutí idex lomu ějakého prostředí je defiová vztahem: = c v (1) kde: c - rychlost světla ve vakuu, v - rychlost světla v daém prostředí. Dopadá-li paprsek a rozhraí dvou prostředí pod úhlem α láme se v druhém prostředí a pokračuje pod úhlem β viz obr. č. 3. Platí zde tzv. Sellův záko: si α si β = 2 = 1 21 (2) kde: 1, 2 - idexy lomu daých prostředí, 21 - relativí idex lomu obou prostředí.

Obr. č. 3. Lom světelých paprsků a rozhraí dvou opticky růzých prostředí. Pro 2 > 1 se paprsek v druhém prostředí láme ke kolmici a opačě. Úhlu α = 90 o odpovídá maximálí úhel β, který se azývá mezí úhel. V prostředí s větším idexem lomu může světelý paprsek dosáhout pouze tohoto mezího úhlu. Pro ěj bude platit: si90 si β o m = 2 1 (3) Šíří-li se světlo do daého prostředí ze vzduchu, lze položit 1 = 1 a vztah (3) přejde a tvar: 2 = 1 si β m (4) Stačí změřit mezí úhel β m a podle vztahu (4) lze určit idex lomu daého prostředí. Na pricipu měřeí mezího úhlu se kostruují refraktometry. Ze zámé závislosti idexu lomu a kocetraci směsi, apř. alkohol/voda a zámé závislosti bodu tuhutí a kocetraci směsi alkohol/voda lze zjistit teplotu tuhutí. [3] 3. VÝSLEDKY MĚŘENÍ A DISKUSE Souhré výsledky měřeí jedotlivých vzorků zimí kapaliy do ostřikovačů refraktometry a výsledky zjištěé laboratorí metodou jsou uvedey v tabulce č. 1. Z tabulky č. 1 vyplývá, že při měřeí vzorku č. 1 (kapalia Glacidet 10 s bodem tuhutí 10 o C) a vzorku č. 2 (kapalia Glacidet 20 s bodem tuhutí 20 o C) byly všemi testery aměřey hodoty blízké hodotě laboratorí metody s odchylkou ± 2 o C. Z uvedeých výsledků by bylo možé se domívat, že všechy posuzovaé přístroje jsou vhodé pro měřeí bodu tuhutí zimích kapali do ostřikovačů. Po změřeí vzorku č. 3 (kapalia Glacidet 30 s bodem tuhutí 30 o C) a vzorku č. 4 (kapalia Glacidet 40 s bodem tuhutí

40 o C) byly aměřeé hodoty blízké hodotám zjištěým laboratorí metodou pouze hodoty aměřeé testery Velvaa, REF 414, RHA-503 a testerem Schmidt+Haesch. Hodoty aměřeé testery Tester RH 403 a REF 404, v porováí s laboratorí metodou, vykazovaly velký rozdíl (více ež 35 %). Byla vyslovea hypotéza, že tyto epřesě měřící refraktometry by mohl být akalibrováy a jiou směs ež voda/líh. Pro potvrzeí (vyvráceí) této hypotézy byly připravey vzorky č. 5 a 6 (viz tabulka č. 1). Tab. č. 1: Výsledky měřeí (porováí) jedotlivých přístrojů pro zimí kapaliy do ostřikovačů refraktometry s etaloem staoveým laboratorí metodou. číslo Vzorek složeí 1 Glacidet -10 o C (Ethaol 20%, <1% IPA) 2 Glacidet -20 o C (Ethaol 30%, <1% IPA) 3 Glacidet -30 C (Ethaol 40%, <2% IPA) 4 Glacidet -40 o C (Ethaol cca 55%, <2% IPA) 5 6 IPA 40 % H 2 O 60 % IPA 35% H 2 O 65% Bod krystalizace laboratorě, kryostatem LAUDA [ C] Testery RH403, REF 404 [ C] Testery Schmidt+Haesch, RHA-503, REF 414, [ C] Tester Velvaa [ C] - 11-12,5-12 - 11-20,5-20 - 19-20 - 32-22,5-28,5-31 - 40,5-25 - 35,5-39 - 24,5-26,5-41 Mimo rozsah - 22-24 - 34 Mimo rozsah Výsledky měřeí vzorků č. 5 a 6 (viz tab. č. 1) ukázaly, že hodoty aměřeé testery RH 403 a REF 404 jsou blízké laboratorí metodě. Tím byla potvrzeá hypotéza, že teto tester byl kalibrová a směs voda/isopropaol. Tuto hypotézu epřímo potvrdily výsledky měřeí s použitím testerů Velvaa, RHA-503, REF 414 a Schmidt+Haesch, protože aměřeé hodoty buď byly mimo rozsah refraktometru, ebo odchylky měřeí vykazovaly velký rozdíl (více ež 45 %). Z výsledků měřeí uvedeých v tabulce č. 1 vyplývá, že stupice testerů RH 403 a REF 404 byla kalibrovaá a směs voda/ipa (Isopropaol) a stávající stupici elze použít pro testováí zimích kapali do ostřikovačů a bázi voda/líh. K upozorěí a tuto skutečost může emalou mírou přispět i teto příspěvek. Jako důkaz tohoto tvrzeí může posloužit i obrázek č. 4 závislost hodoty idexu lomu Ethaolu a jeho kocetraci ve vodém roztoku při 20 C [4]. Hodota idexu lomu

eředěého Isopropaolu totiž začíá a hodotě 1,377. Čemuž odpovídá i to, že u refraktometrů kostruovaých a měřeí kapali do ostřikovačů z Ethaolu byl pro kapaliu obsahující pouze Isopropaol staove bod tuhutí mohem vyšší ež je skutečost (viz Tab. č. 1, řádek č. 5.). Nebo dokoce mimo rozsah stupice (viz Tab. č. 1, řádek č. 6.) přístroj kostrukčě s tak vysokou hodotou idexu lomu totiž logicky epočítá eí pro Ethaol fyzikálě možá. 1,3700 Ethaol 1,3650 1,3600 1,3550 1,3500 idex lomu 1,3450 1,3400 1,3350 1,3300 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 hm ot.%be zv.látky Obr. č. 4. Závislost hodoty idexu lomu Ethaolu a jeho kocetraci ve vodém roztoku. Nemrzoucí zimích kapaliy do ostřikovačů začky GLACIDET se svým složeím (voda, Ethaol jako domiatí emrzoucí složka, ěkolik procet glykolu a max. 2% Isopropaolu zejméa jako deaturačí složky) ijak eodlišují od ostatích kokurečích kapali do ostřikovačů a českém (středoevropském) trhu, jelikož většímu dávkováí glykolů bráí jejich vyšší viskozita, Isopropaolu zase cea a chemická legislativa (od 15 hm.% dávkováí utá věta R-67, od 20% symbol Xi Dráždivý) a u ostatích alkoholů pak zápach ebo zákoé omezeí pro použití (Methaol) [5]. Pro zásadí zvrat daého stavu se pouhé upozorěí jeví jako málo účié a epostačující, protože přístroje RH 403 a REF 404 jsou v současém období ve začém možství zavedeé a používaé. Z uvedeého vyplývá, že by bylo vhodé, kdyby byla provedea tzv. rekalibrace těchto epřesých testerů a směs voda/líh. Rekalibrací by se vytvořil korekčí diagram, který by umožňoval využití testerů RH 403 a REF 404 pro měřeí

zimích kapali do ostřikovačů také pro směsi voda/líh. Taková rekalibrace byla provedea a Katedře bojových a speciálích vozidel Uiverzity obray v Brě, ve spolupráci s firmou Velvaa, a.s., Velvary. Korekčí diagram, který umožňuje využití testerů RH 403 a REF 404 pro směsi voda/líh, je a obrázku č. 5. -30 Naměřeý bod krystalizace [ o C] -25-20 -15-10 - 24 o C -5-35 o C 0 0-10 -20-30 -40-50 Skutečý bod krystalizace [ o C] Obr. č. 5. Korekce bodu tuhutí emrzoucích směsí do ostřikovačů přístrojem RH403 a REF 404. Postup samoté korekce (opravy) aměřeé hodoty bodu krystalizace zimí směsi do ostřikovačů a skutečý bod krystalizace je s využitím připraveého diagramu velmi jedoduchý. Tak apř. přístrojem RH 403 je aměře bod krystalizace 24 C (obr. č. 5). Tato hodota se zazameá a osu y aměřeý bod krystalizace. Následě se vede z tohoto bodu rovoběžka s osou x. Z průsečíku vedeé rovoběžky a křivky přístroje RH 403 se vede svisle dolů kolmice k ose x skutečý bod krystalizace, a odtud lze odečíst skutečou hodotu bodu krystalizace kokrétí zimí kapaliy do ostřikovačů (v daém případě 35 C). 4. ZÁVĚR Byla posouzea přesost měřeí šesti provozích přístrojů (testery RH 403, REF 404, REF 414, RHA-503, tester Schmidt+Haesch a Velvaa tester) s laboratorí metodou k hodoceí zimích kapali do ostřikovačů.

Z výsledků měřeí vyplyulo, že stupice testerů RH403 a REF 404 pro kapaliy do ostřikovačů je od výrobce akalibrovaa a směs voda/ipa (Isopropaol). Z tohoto důvodu elze teto tester použít pro testováí zimích kapali do ostřikovačů, které jsou a bázi voda/líh. Pro odstraěí tohoto edostatku autoři vypracovali postup korekce, který umožňuje použití testeru RH 403 a REF 404 také pro zimí kapaliy a bázi voda/líh. Bohužel přístroje RH 403 a REF 404 patří a trhu v oblasti refraktometrů mezi ejrozšířeější, vzhledem k tomu, že jsou také přístroji ejlevějšími. Je tedy otázkou, zda se tyto iformace o jejich epřesém měřeí dostaou mezi širokou veřejost a zda by takovéto měřící zařízeí emělo před svým uvedeím a trh podléhat určitému schváleí státím orgáem ebo alespoň ověřeím přesosti ze stray jejich dodavatele. LITERATURA [1] Refraktometry RH 403, REF 404, RHA-503, Schmidt+Haesch, Návody k obsluze. [2] Podiková orma pro staoveí bodu tuhutí kapali do ostřikovačů. PND, Velvaa. [3] ČORŇÁK, Š., SKOLIL, J. Posouzeí přístrojů pro měřeí jakosti zimích kapali do ostřikovačů. I: Opotřebeí, spolehlivost, diagostika 2009. Bro: Tribu 2009, pp. 31-38. ISBN 978-80-7399-847-9. [4] Vohlídal J. a kol.: Chemické tabulky pro středí průmyslové školy chemické a s chemickým zaměřeím, SNTL Praha, 1982. [5] Záko č. 356/2003 Sb., o chemických látkách a přípravcích, v platém zěí. [6] Stráky www: http://www2.ups.edu/faculty/haso/labtechiques/refractometry/iterpret.htm Tato práce byla zpracováa v rámci řešeí výzkumého záměru Fakulty vojeských techologií č. MO0FVT0000401.