Состав и способ для снижения шума и/или загрязнения в системе жидкостного охлаждения двигателя

1 Настоящее изобретение относится к добавкам к системам жидкостного охлаждения,более конкретно к составу и способу для снижения шума и/или загрязнения в системе жидкостного охлаждения двигателя. Известно, что шум возникает в результате турбулентности, кавитации и завихрения при движении жидкости в трубах, трубопроводах и полых изделиях. Широко известен способ снижения шума,возникающего при движении жидкости в закрытых системах, в частности в системе охлаждения теплового двигателя, путем изменения технических характеристик насоса, или путем обнесения источника звука звукопоглощающими материалами, или путем увеличения толщины стенок жидкостного резервуара, или путем снижения до минимума объема системы охлаждения, или путем шлифовки внутренних поверхностей хладоносительных труб, чьи изгибы,сужения, расширения и неровности способствуют турбулентности, кавитации и возникновению завихрения, которые вызывают вибрации и шум. Все эти способы имеют ограниченное применение и неспособны устранить первичные причины шума, а именно кавитацию, турбулентность и завихрения, возникающие в циркулирующей жидкости. Известна добавка к охлаждающей жидкости системы охлаждения автомобиля, представляющая собой дисперсию фибрилированных волокон в водно-спиртовой среде (см. патент США 4 524 158, кл. B 01F 3/00, 18.06.1985 г.). Задачей изобретения является разработка добавки к жидкостной системе охлаждения двигателя, позволяющей снизить шум и/или загрязнение в жидкостной системе. Поставленная задача решается предлагаемым составом для снижения шума и/или загрязнения в жидкостной системе охлаждения двигателя, включающим органический полимерный микроволокнистый материал с аспектным соотношением 10 - 5000, нерастворимый в охлаждающей жидкости жидкостной системы охлаждения. Предлагаемый состав может применяться в способе снижения шума и/или загрязнения в системе жидкостного охлаждения двигателя,который представляет собой дополнительный объект настоящего изобретения. При этом количество добавляемого состава составляет 0,1 - 50 000 ч./млн в пересчете на вес охлаждающей жидкости системы охлаждения. Микроволокнистый материал при внесении в систему жидкостного охлаждения снижает кавитацию, турбулентность, завихрения и,следовательно, шум. Кроме того, он снижает загрязнение, если таковое имеется, внутренних поверхностей системы охлаждения. 2 Предпочтительно аспектное соотношение находится в интервале от 10 до 3000. Чрезмерно высокие аспектные соотношения привели бы к запутыванию отдельных микроволокон и, следовательно, к образованию осадка в текущей жидкости. Предпочтительно органический полимерный микроволокнистый материал представляет собой твердый органический полимер в виде микроволокон со средним диаметром в интервале от 1 нм до 15 мкм и средней длиной в интервале от 100 нм до 3 мм. Полимерные материалы, пригодные для получения микроволокон, должны быть нерастворимы, но легко диспергируемы в данной охлаждающей жидкости. Могут быть использованы, например, полиэтилен, полипропилен, полистирол, поливинилхлорид, поливинилиденхлорид, политетрафторэтилен, полиэтилентерафталат, полиметилметакрилат, найлон, поликарбонат и их сополимеры или смеси. Могут применяться известные благодаря своей термостойкости полимерные соединения,которые включают параамиды, ароматические полиамиды, ароматические простые полиэфиры,простые полиэфирэфиркетоны [поли(простые эфиры диоксикетонов)], ароматические сложные полиэфиры, ароматические полиимиды и полибензимидазолы. Показано, что особо предпочтительными полимерными материалами являются те, которые способны образовать жидкие кристаллы. Специфические примеры включают волокна на основе ароматических амидов, такие как полипарафенилентерефталимидные волокна, полученные путем мокрого прядения из растворов жидких кристаллов в серной кислоте, или полибензбистиазольные волокна, полученные путем мокрого прядения из растворов жидких кристаллов в полифосфорной кислоте. Термин микроволокнистый означает короткую протяженность волокна. Микроволокна не являются микрофибриллированными. Термин легко диспергируемы означает состояние полимерных микроволокон, которые,как это можно наблюдать, образуют однородную суспензию после тщательного перемешивания в течение некоторого периода времени. Выбор полимерного микроволокнистого материала зависит от особенности охлаждающей жидкости, в которой он применяется; в частности, материал не должен реагировать химически ни с охлаждающей жидкостью системы жидкостного охлаждения, ни с жидкостьюносителем. Кроме того, полимерный микроволокнистый материал не должен легко подвергаться деградации, а должен значительное время сохраняться в охлаждающей жидкости. То, что подразумевает термин нерастворимые в жидкости микроволокна, может быть определено с помощью эксперимента, в котором 1 вес.% полимерного микроволокна прибавляют 3 к жидкости и тщательно перемешивают в течение пяти часов при рабочей температуре, затем фильтруют и сушат, после чего определяют уменьшение веса. Если это уменьшение составляет менее чем 10 вес.%, тогда микроволокнистый материал считается нерастворимым. Не существует никаких ограничений, распространяющихся на то, как получен полимерный микроволокнистый материал. Для того, чтобы улучшить диспергируемость микроволокнистого материала в охлаждающей жидкости и повысить стабильность образующейся суспензии, материал может быть обработан подходящим поверхностно-активным агентом или модифицирован химически, или обработан с помощью физических методов. Подходящим поверхностно-активным агентом является модифицированный спиртоэтоксилат (простой этиловый полуэфир многоатомного спирта) или Этилан CPG600, или Монолан 8000/Е 80 от фирмы Экрос Кемиклс Лимитед. Охлаждающая жидкость системы жидкостного охлаждения может быть водной или неводной, например содержащим гидрофторид простым эфиром, водой, маслом, жидким углеводородом или каким-либо другим жидким хладагентом. Для того, чтобы снизить опасность пылевого воздействия на человека, упомянутый материал предпочтительно содержится в носителе. Носителем может быть, например, жидкость,гель или прессованная таблетка, растворимая или диспергируемая в упомянутой охлаждающей жидкости. Носитель предпочтительно полностью растворим в охлаждающей жидкости. Если носителем является жидкость или гель, он должен предотвращать осаждение полимерного микроволокнистого материала при хранении и облегчать точное дозирование при упаковке или при использовании в производственном процессе,связанном с необходимостью разделения больших количеств на порции. Таким носителем может быть силикат магния-алюминия в виде суспензии, пропиленгликоль, спирт, гидроксибензоат, раствор целлюлозы или какое-либо другое приемлемое соединение. Способ по настоящему изобретению находит эффективное применение в том случае, когда жидкости используются в закрытой системе охлаждения, особенно тогда, когда шум или загрязнение являются отрицательными факторами для системы, как в случае автомобильной системы охлаждения, и в более общем случае,когда используется любой тепловой двигатель с системой жидкостного охлаждения. Изобретение будет далее описываться со ссылкой на следующие примеры. Пример 1. Соответствующую суспензию получали путем смешения водно-гликольной смеси (при 002191 4 мерно 33% по весу гликоля) и поверхностноактивного агента (модифицированного спиртоэтоксилата) при содержании 6 ч./млн с полимерным микроволокном найлон-6 размером 10 нм на 1 мкм, т.е. с аспектным соотношением,равным 100, при содержании 50 ч./млн. Раствор подвергали 10000 циклам в автомобильной системе охлаждения. По сравнению с применением одной водно-гликольной смеси добавление полимерного микроволокнистого материала приводило к существенному снижению шума. Однако снижение шума происходило пропорционально увеличению числа циклов в ходе исследования; наблюдалась некоторая деградация суспензии. Кроме того, по сравнению с применением одной водно-гликольной смеси добавление полимерного микроволокнистого материала приводило к измеримому уменьшению поверхностного загрязнения в системе охлаждения. Пример 2. Устойчивую суспензию получали путем смешения водно-гликольной смеси и поверхностно-активного агента при содержании 6 ч./млн,как описано в примере 1, с полимерными микроволокнами на основе ароматического амида, а именно, поли-п-фенилентерефталамида (например Кевлар от фирмы Дюпон), размером 12 мкм на 250 мкм, т.е. с аспектным соотношением 20.9, при содержании 100 ч./млн. Раствор подвергали 10000 циклов в закрытой системе. По сравнению с применением одной водно-гликольной смеси добавление полимерного микроволокнистого материала приводило к существенному снижению шума в течение всего исследования, никакой деградации суспензии не наблюдалось. Наблюдаемое снижение шума было больше, чем в примере 1. Кроме того, по сравнению с применением одной водно-гликольной смеси добавление полимерного микроволокнистого материала приводило к измеримому уменьшению поверхностного загрязнения в системе охлаждения. Пример 3. Устойчивую суспензию получали путем смешения водно-гликольной смеси и поверхностно-активного агента при содержании 6 ч./млн,как описано в примере 1, с полимерными микроволокнами на основе поли-п-фенилентерефталамида размером 5 мкм на 250 мкм, т.е. с аспектным соотношением 50, при содержании 400 ч./млн. Раствор подвергали 10000 циклов в закрытой системе. По сравнению с применением одной водно-гликольной смеси добавление полимерного микроволокнистого материала приводило к существенному снижению шума в течение всего исследования, никакой деградации суспензии не наблюдалось. Наблюдаемое снижение шума было больше, чем в примере 2. 5 Пример 4. Устойчивую суспензию получали путем смешения водно-гликольной смеси и поверхностно-активного агента при содержании 6 ч./млн,как описано в примере 1, с полимерными микроволокнами на основе поли-п-фенилентерефталамида размером 50 нм на 250 мкм, т.е. с аспектным соотношением 5000, при содержании 100 ч./млн. Раствор подвергали 10000 циклов в закрытой системе. По сравнению с применением одной водно-гликольной смеси добавление полимерного микроволокнистого материала приводило к существенному снижению шума в течение всего исследования, никакой деградации суспензии не наблюдалось. Наблюдаемое снижение шума было даже больше, чем в примере 3. Наблюдаемое снижение шума обычно находилось в интервале от 8 до 15 дБ при частоте в интервале от 3 до 10 кГц. Наблюдаемое противозагрязняющее действие, которое трудно оценить количественно,состояло в том, что внутренние поверхности системы охлаждения обычно становились чище и в большинстве случаев удалялось заметное отложение известковых солей. Для того, чтобы уменьшить проявляющийся шум или загрязнение в системе жидкостного охлаждения двигателя автомобиля, состав добавляли в расширительный бачок радиатора автомобиля или непосредственно в радиатор. Если носителем является жидкость, состав может находиться в бутылке. Перед добавлением содержимого в систему охлаждения бутылку встряхивали. Уменьшение шума достигалось сразу после того, как состав полностью распределялся в системе охлаждения, и это происходило вскоре после запуска двигателя. Противозагрязняющее действие наблюдали в течение всего периода времени, когда работал двигатель. Состав можно удалить путем слива и промывки системы охлаждения. Следует понимать, что термин микроволокно подразумевает только короткую протяженность волокон. Микроволокна не являются микрофибриллированными, т.к. это снизило бы эффективность состава, поскольку микрофибры имеют тенденцию к переплетению и образованию скоплений или кластеров, которые скорее осаждаются, а не остаются в суспензии. Предпочтительным является также получение микроволокон из эластичного, а не из хрупкого материала, т.к. в последнем случае микроволокна со временем разрушаются, и эффективность состава снова уменьшается. Особенности, раскрываемые в предшествующем описании изобретения и в последующей формуле изобретения, выраженные в их специфических формах или условиях способа осуществления раскрываемой функции, или способ, или процесс для достижения раскрываемого результата, или класс или группа ве 002191 6 ществ, или составы в качестве подходящих могут по отдельности или в любом сочетании таких особенностей применяться для реализации изобретения в различных его видах. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Состав для снижения шума и/или загрязнения в жидкостной системе охлаждения двигателя, включающий органический полимерный микроволокнистый материал с аспектным соотношением 10-5000, нерастворимый в охлаждающей жидкости жидкостной системы охлаждения. 2. Состав по п.1, в котором аспектное соотношение микроволокон составляет 10-3000. 3. Состав по п.1 или 2, в котором упомянутый материал содержится в носителе. 4. Состав по п.3, в котором носителем является жидкость, причем упомянутый материал нерастворим и может быть диспергирован в жидкости-носителе. 5. Состав по п.3, в котором носителем является гель, растворимый в упомянутой охлаждающей жидкости, причем упомянутый материал нерастворим и может быть диспергирован в геле. 6. Состав по п.3, в котором носитель представлен в виде прессованной таблетки, растворимой или диспергируемой в упомянутой охлаждающей жидкости. 7. Состав по п.4, в котором жидкостьюносителем является гликоль, суспензия силиката магния-алюминия, спирт или гидроксибензоат. 8. Состав по любому из предшествующих пунктов, в котором упомянутый материал имеет средний диаметр 1 нм - 15 мкм и среднюю длину 100 нм - 3 мм. 9. Состав по любому из предшествующих пунктов, в котором упомянутый материал выбирают из п-амидов, ароматических полиамидов, ароматических простых полиэфиров, поли(простых эфиров диоксикетонов), ароматических сложных полиэфиров, ароматических полиимидов, полибензимидазолов, полиэтилена,полипропилена, полистирола, поливинилхлорида, поливинилиденхлорида, политетрафторэтилена, полиэтилентерафталата, полиметилметакрилата, найлона, поликарбоната и их сополимеров или смесей. 10. Состав по п.9, в котором упомянутый материал способен образовать жидкий кристалл. 11. Состав по п.10, в котором упомянутым материалом является поли-п-фенилентерефталамид или полибензобистиазол. 12. Состав по любому из предшествующих пунктов, в котором носитель содержит поверхностно-активный агент, способствующий стабильности упомянутого материала в охлаждающей жидкости системы жидкостного охлаждения. 13. Способ снижения шума и/или загрязнения в системе жидкостного охлаждения двигателя, отличающийся тем, что к охлаждающей жидкости добавляют состав по любому из предшествующих пунктов. 14. Способ по п.13, отличающийся тем, что количество добавляемого состава составляет 8 0,1-50000 ч./млн в пересчете на вес охлаждающей жидкости. 15. Способ по п.13 или 14, отличающийся тем, что состав добавляют к охлаждающей жидкости системы охлаждения автомобиля.