一种研究车辆表面清洁技术时用的人造污垢的制作方法
阅读说明：本技术 一种研究车辆表面清洁技术时用的人造污垢的制作方法 (Method for manufacturing artificial dirt used in research of vehicle surface cleaning technology ) 是由 王会才 韦天辉 于 2021-07-09 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种研究车辆表面清洁技术时用的人造污垢的制作方法,该污垢的制作,首先须以下列重量份的组分为基础配方混合制成水溶液：水1000份；目数>800的非金属矿物粉10-100份；发动机润滑油5-30份；黄原胶1-10份。组分制备水溶液时分四个步骤进行混合,然后按五个步骤的工艺过程喷洒到车身表面,以最终制作成试验所需的表面污垢层。制作的人工污垢成分可调控、其附着效果的仿真性能良好,且取材稳定、成本低廉、操作简单实用,满足试验条件一致性好、随时制备等实际要求。(The invention discloses a method for preparing artificial dirt used in the research of vehicle surface cleaning technology, which comprises the following steps: 1000 parts of water; 10-100 parts of non-metallic mineral powder with the mesh number of more than 800; 5-30 parts of engine lubricating oil; 1-10 parts of xanthan gum. When the components are used for preparing the aqueous solution, the components are mixed in four steps and then sprayed on the surface of the vehicle body according to the five-step process, so that the surface dirt layer required by the test is finally prepared. The artificial dirt manufactured by the method has the advantages of adjustable components, good simulation performance of the adhesion effect, stable material taking, low cost, simple and practical operation, and capability of meeting the actual requirements of good consistency of test conditions, preparation at any time and the like.)
技术领域
本发明涉及试验
技术领域
，具体为一种研究车辆表面清洁技术时用的人造污垢的制作方法。背景技术
人们在研究汽车表面的清洁技术时，如果采用自然形成的车身表面的污垢，不仅不易取得，更会因为前后试验条件不一导致结果可比性不强，试验的效率、数据有效性都会因此大打折扣，且试验很不严谨。例如车身表面的污垢，成分复杂多样：有大气环境中沉降的大颗粒灰尘、PM2.5及更低颗粒的微细尘埃，也有鸟粪、树叶残留物，还有汽车尾气气溶胶、车辆轮胎粉末或刹车粉，沉降方式有马路泥水飞溅、降雨、雾露沉积、气流附壁作用粘附、静电吸附，等等。就车身部位而言，车身上部多为超细粉尘，下部则多泥浆，车头有虫尸，车轮毂多刹车片粉末。简单说来，车身污垢的成份包括：无机矿物质、金属氧化物以及动植物残留产生的有机物等，形态上可以是大块固体颗粒或薄膜层。
为此，需要解决待试验污垢的一致性问题。但目前缺乏针对汽车表面污垢的人造污垢的制作技术。现实的困难是：对于自然形成的车身污垢，即使采用13MPa的高压水也几乎没有清洁效果。相比之下，如果只是一般性地将粘土、灰尘、树叶、污水、润滑油等固液污染物洒到车身上，则只能形成附着力极弱的表层污垢，用5MPa以下的高压水轻轻一冲就可以去除。或者，污垢层的理化特性与实际相去甚远。所以，简单地将污染物喷洒到车身表面以制造人工污垢的做法并不可行，需要在研究污垢成分、污垢粘附机理、污垢破坏机理的基础上，结合理论与实验，提出人造污垢的配方及制作工艺。
为了解决上述问题，本案由此而生。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种研究车辆表面清洁技术时用的人造污垢的制作方法，旨在通过配制洗车液，以及一定的工艺在汽车车身表面制作成人工污垢，用于清洗试验，在人工污垢条件下实现与实际污垢具有较好可比性的清洗效果。
(二)技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种研究车辆表面清洁技术时用的人造污垢的制作方法，该污垢的制作，首先须以下列重量份的组分为基础配方混合制成水溶液：
该基础配方中的非金属矿物粉末可以是蒙脱石粉、高岭土粉末、纳米碳酸钙粉末中的一种，或多种混合而成。在基本配方的组分基础上，可加入目数大于3000目的金属氧化物粉末，如：纳米级的铁、铜的氧化物。
上述组分制备水溶液时分四个步骤进行混合：
S1、预混：将组分中的非金属矿物粉、黄原胶等固形物先混合均匀；
S2、缓慢加水，边加边搅拌；
S3、加润滑油，并充分搅拌；
S4、放入超声波乳化仪，进行充分乳化。
水溶液制成后，可存储备用，用前以摇匀等方式做充分的均质化处理。该种人造污垢的水溶液按下列步骤的工艺过程喷洒到车身表面，以最终制作成试验所需的表面污垢层：
S1、彻底清洁待试验的车身表面；
S2、将人造污垢溶液摇匀后，以水雾状喷洒到车身表面；
S3、自然风干，或在车身表面覆盖一层用水浸润的厚纸后用电吹风吹干；
S4、清洗试验之前，用5MPa以上的清水冲刷试样表面；
S5、待表面干燥后，可用于清洗试验。
作为较优选择，上述喷洒工艺S2中的水雾喷洒所采用的设备是静电喷雾器。喷洒工艺S4所用的清水中添加有表面活性剂，表面活性剂的浓度在0.5‰-5％之间。所述表面活性剂可以是常用的洗洁精、洗衣液产品或单一的烷基磺酸钠、脂肪醇醚硫酸钠等表面活性剂。
本发明的人工污垢配方中，非金属矿物质并不会与洗车液等洗涤剂快速发生化学反应，其选择主要看车漆附着力、亲水亲油特性；发动机润滑油既能模仿汽车尾气中的油气成份，也能强化整个溶液体系与车漆表面的粘附力，具体用量则须考虑矿物质的吸油性；黄原胶是目前增稠、悬浮、乳化、稳定于于一体.性能优越的生物胶，能溶解于冷水且制备水溶液时过程简单快速。
黄原胶具有增稠性、热稳定性、酸碱稳定性，与多种盐类有很好的相容性，对不溶性固体和油滴都有良好的悬浮作用。黄原胶的假塑性令配置所得的溶液具有良好的固相悬浮特性，长期存放也不易导致固体成份沉降在底部并板结硬化。此外，黄原胶可作为乳化剂，防止油水分层。
超声波乳化可使两种或两种以上的互不相溶组分实现均匀混合的乳状液。相比于手工振荡、机械搅拌等方式，超声波乳化处理后的水包油/油包水的分散体系中的液滴更细小，可达10μm以下，乳液更稳定，易于长期保存。
静电喷雾以静电吸引力促进微细污垢与车身表面的吸附，可快速覆盖，深入缝隙。相比于依靠地心引力导致的沉降、堆积过程，附着力更强，更均匀，很好地模拟了静电吸附过程。特别是，车身自然吸附污垢时，污垢附着力随时间而增强。静电喷雾这道工艺，可大大加速了人工污垢的沉积过程，快速达到稳定的附着力状态，省去人工污垢的时效过程，显著提高试验效率。
人造污垢乳液干燥后，进行初步清洗所用的清水中添加了表面活性剂。该表面活性剂的选取以相对于正式的洗车液的作用更弱为宜，浓度不宜太高。主要作用在于促使本步骤中冲刷脱落的污垢乳化、悬浮在水体中，避免重新沉积到人造污垢表面。
正常情况下，人造污垢的水溶液在车身表面可自然风干。有时候，为了快速制备污垢，可以用电吹风以人工加热方式风干污垢。此种情况下，关键是在污垢表层覆盖一张纸，避免用电吹风直接加热快速烘干污垢，以保证污垢在较高温度下对车漆表面有一定时间的渗透过程，增强分子间作用力，避免在快速制备人造污垢的同时，污垢因过快地失水干燥而失真。
(三)有益效果
采用上述技术方案后，本发明与现有技术相比，具备以下优点：本发明提出的人造污垢配方及其施工工艺，经过了大量的材料筛选、清洗试验，证实其粘附力强，具备与现实污垢的交通油膜等难洗污垢相近的粘附特性，可以用作洗车液、高压水清洗工艺研究的参照物，为实际研发工作提供简便可用的高仿真污垢表面，且操作简单、成本低廉、一致性很好，具有很强的实际应用价值。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明作进一步详细阐述。
实施例1：
第一步、制备人造污垢乳液。取蒙脱石粉50克、黄原胶5克，混合均匀，置于容器中，逐步加入1000克水，边加边搅拌，让黄原胶完全溶解不结团，成为水溶液。然后，再加入15克的发动机润滑油，并搅拌均匀。接着，放入超声波乳化仪中振荡30mins。然后，置于容器中备用。如果使用该水溶液时存储时间过长，除了摇匀，更要考虑再次使用超声波乳化仪处理才可使用。
第二步、先彻底清洁待试验的车身部位的表面。接着，以静电喷雾器将人造污垢乳液喷洒到车身，再自然风干。该步骤的工艺可以重复施行多次，以强化污垢层。
第三步、准备足量清水，按5‰比例加入洗洁精，以8MPa泵压对上述污垢表面冲刷15秒。具体冲刷时间根据拟试验的污垢的特性确定。随后，自然干燥或电吹风吹干。
至此，可用于后续清洗试验的人造污垢表面正式制作完成。
蒙脱石粉是重要的黏土矿物，是含水铝硅酸盐构成的层状矿物，颗粒细小，约0.2～1微米，具胶体分散特性。蒙脱石在溶液中很难聚集成大颗粒，分散性和悬浮性极好；悬浮液有一定的黏性、触变性和润滑性；莫氏硬度1～2，密度2～3g/cm3；放置不发霉腐臭，具有一定的吸附作用，实现良好的混合效果。干燥后，微纳米级的蒙脱石粉颗粒附着于车身表面，易于辨识清洗效果。
实施例2：
所述基础配方中的非金属矿物粉末采用高岭土粉末。高岭土是一种常见的粘土矿物，矿物成分主要由高岭石、蒙脱石等组成，其质地细腻，大量含有2μm以下的固体颗粒，且有良好的连续粒级分布，而且干燥强度较好，故能较好地模拟PM2.5等细粒度灰尘的沉积效果。高岭土具有强吸水性，也有良好的悬浮性和分散性、黏结性，利于制备质地均匀的固液两相混合溶液。
实施例3：
所述基础配方中的非金属矿物粉末采用纳米碳酸钙粉末。纳米碳酸钙，因其特有的小尺度效应，可大大改善溶液的附着力、耐洗刷性，并具有很好的防沉降作用。作为配方组成，可提高人造污垢的表面附着力，尤其是对车漆这种非极性物质的表面附着力。
以上3个实施例的细微粉末在人工污垢中的掺杂效果，与大气灰尘中的矿物质成分具有可比性。
实施例4：在基础配方上加入氧化铁粉末，喷洒到车轮毂或类似金属试样表面，可制作成用于轮毂清洗试验的人造污垢。
实践证明，按照上述方法制作的标准型的人工污垢，与汽车车身自然形成的污垢相似性佳，具有一定的代表性，而且反复使用的重复性、一致性好，操作简便、成本也低，可一次性大量制备、长期存储，有效解决了各类清洗试验研究提出的现实需求。
以上实施例采用的非金属矿物质只是较优实施例。根据研究需要，可以是多种非金属矿物粉的混合物；还可以采用双飞粉、腻子粉、炭黑等其它材质，但可能有原料规格繁多品质一致性差等现实问题，但并不违反本发明方法的本质。根据各地道路尘埃的差异和特点，还可以添加粉煤灰等其它材料加以改进优化。
以上实施例，针对汽车车身不同部位的污垢，根据其成分、形成原因的差异，采用不同的配方，可以达到良好的污垢仿真效果。
本发明所用的静电喷雾器，有成熟产品可用，虽然荷电方式不同性能有差异，但都属于公知技术，在此不再细述。前述相关说明中的测试对象是“车身”，这只是为了表述简单化的需要，其实也可以是专门准备的试样，如：一小块汽车玻璃或油漆涂布过的五金件/塑料件，并无本质差异。
本发明基于对现实中汽车车身污垢的微观分析，深刻把握污垢的形成机制、表面粘附机理，提出了快速制备人工污垢的配方和工艺。具体用途上，该人造污垢既可以用于检验不同化学洗涤剂的去污性能，也可以用于检验不同清洗工艺或设备的清洗效果。
以上所述依据实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项使用新型的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其保护的范围。
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