风窗玻璃清洗液洗净力检测的影响因素分析
卓可强, 陈樟森 ,章奇辉, 莫征杰，廖上富，凌飞，周恒
(浙江方圆检测集团股份有限公司,浙江 杭州 310000)
摘要：洗净力作为风窗玻璃清洗液的重要代表性指标之一，是本产品功能属性最直观的体现。本文主要介绍了对洗净力检测结果影响较大的几个因素：标准污染物的配置、玻璃表面的预处理、试验液体喷射量、标准污染物喷射状态、刮刷频率、玻璃明净程度比较方式等，并对影响因素进行了分析探讨。试验人员应在检测中采取一定措施规避以上因素带来的影响，提高结果的准确性。
关键词：风窗玻璃清洗液；洗净力；影响因素
Analysis of Influencing Factors on the Cleaning Power Test of
Windshield Washer Fluid
ZHUO Keqiang, CHEN Zhangsen, ZHANG Qihui, MO Zhengjie，LIAO Shangfu，LING
Fei，ZHOU Heng1
(Zhejiang Fangyuan Testing Group
Co., LTD.,Zhejiang Hangzhou 310000，China)
Abstract: As
one of the key representative indicators of windshield washer fluid, cleaning
power is the most intuitive reflection of the product’s functional attributes.
This paper mainly identifies several factors that significantly influence the
results of cleaning power tests, including the preparation of
standard contaminants, pretreatment of glass surfaces,
the spray volume of test fluid, the spray state of standard contaminants, wiper
frequency, and the method for comparing glass clarity. It also conducts an
analysis and discussion on these influencing factors. Test operators should
take specific measures to mitigate the impact of the aforementioned factors
during testing, thereby enhancing the accuracy of the results.
Keywords: Windshield
washer fluid; Cleaning
power; Influencing factors
随着经济快速发展，我国工业化、城镇化进程加快，机动车的使用已经和家家户户的生活密不可分。据公安部2024年7月8日发布最新统计数据，截至2024年6月底，全国机动车保有量达4.4亿辆，其中汽车3.45亿辆，新能源汽车2472万辆；机动车驾驶人5.32亿人，其中汽车驾驶人4.96亿人。随着机动车使用量日益增长，车用化学品需求也日益增多，汽车风窗玻璃清洗液是其中重要的一种车用清洗剂[1]。车辆在使用过程中，不可避免出现沾染油污、虫胶[2]、冬天结霜、灰尘附着等影响驾驶员视野的情况。由于玻璃水工艺相对简单，国内小作坊生产占比高，导致产品质量高低不一[3-4]。国内汽车风窗玻璃清洗液标准为推荐性标准，市场对该类产品的监管欠缺，汽车风窗玻璃清洗液生产企业和消费者对该产品认知度较低，加上近几年汽车风窗玻璃清洗液生产原料成本持续上涨，造成市场中的汽车玻璃水质量良莠不齐，价格差异较大，行业发展有待规范，产品质量有待加强。使用劣质风窗玻璃清洗液，清洗能力差会影响驾驶员视线，严重时将导致交通事故。近年来，政府各部门也加大对汽车风窗玻璃清洗液产品质量的监管力度。而洗净力作为玻璃风窗清洗液的关键指标之一，需准确的对其进行监督和检测。
汽车风窗玻璃清洗液（也称为玻璃水或雨刷液）是汽车使用和保养中不可或缺的一部分，主要用于清洁汽车前挡风玻璃，确保驾驶员在行驶过程中的视野清晰。其主要成分为水、表面活性剂[5-6]、醇类物质。洗净力作为玻璃风窗清洗液的重要代表性指标之一，是本产品功能属性最直观的体现。目前国内对洗净力检测的方法主要是GB/T 23436-2009附录B 《清洗液洗净力测定法》[7]。主要试验步骤为：用喷雾器把5ml的标准污染物均匀的喷射到刮水器有效刮刷面积内的洁净风窗玻璃表面上，经过10分钟干燥后，控制刮刷频率约20次/分钟的速率往复刮刷10次后停止，此间试验用试样的喷射量为30毫升，然后观察玻璃表面污染物的残留情况，即为玻璃的明净程度。用标准液替代试样，重复上述操作。比较试样与标准液刮洗后玻璃的明净程度，即为试验结果。
洗净力是风窗玻璃清洗液清洗能力的代表性指标，结果是以该产品与标准液在规定条件下洗涤后的风窗玻璃明净成度的比较来表示。虽然该方法标准规定了具体操作步骤，但洗净力结果受“人机料法环”影响较大，试验人员常会遇到试验结果不理想，或者重复测定结果不一致的情况，因此通过探讨分析检测过程中不同因素对其的影响，避免各种因素带来的检测结果不准确，提高检测结果的准确性。
1 影响洗净力结果的因素分析
1.1标准污染物的配置
标准GB/T 23436-2009附录B《清洗液洗净力测定法》标准污染物的配制成分详细见表1。
表1 标准污染物组分
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质量比/% ×× |
|
|
煤油 |
42.8 - |
|
巴西棕榈蜡1号 |
2.0 - |
|
GM46液压油 |
2.0 - |
|
聚二甲基硅氧烷 |
2.0 - |
|
油酸 |
2.0 |
|
活性炭 |
0.2 |
|
水 |
44.5 |
|
吗啉 |
1.5 |
|
硅藻土 |
3.0 |
|
合计 |
100 |
标准规定将称好的煤油、巴西棕榈蜡1号、GM46液压油、聚二甲基硅氧烷、油酸、活性炭一同加热至100℃±3℃,搅拌均匀。将称好的水、吗啉、硅藻土一同加热至90℃±5 ℃,在 2 min~6 min内,边搅拌边缓缓加入上述配制的全部混合物,继续搅拌3分钟至5分钟后,冷却至室温备用。在使用上述标准污染物前应再次进行充分搅拌。但在实际操作中，由于污染物成分各种各样，经过加热混合后，容易形成小块絮状、砂砾状、泥状的黑色污染物。标准规定了对污染物充分搅拌，但对于实际情况中组分复杂的污染物并未做出详细规定。由于洗净力项目是样品和标准液对标准污染物洗净能力的比较结果，操作人员对于污染物的搅拌程度不一，会对实验结果造成较大影响。使用搅拌不均匀且未破开块状的标准污染物，首先容易造成污染物喷头堵塞，造成标准污染物喷射量不准确。在试样试验和标准液试验时，标准污染物量喷射量不一致，导致洗净力检测结果不准确。其次在试样试验或标准液试验时，使用搅拌不均匀且未破开块状的标准污染物，会喷出絮块状污染物，导致比较试验间污染物清洗难易程度不同，导致洗净力检测结果不准确。
要解决标准污染物的配置因素对试验结果的影响，需要对使用时标准污染物的状态进行有效控制。所以在使用标准污染物前，试验操作人员应通过均匀搅拌、破开团块状污染物、摇晃均匀等操作使标准污染物呈现均匀状态后，再进行试验。试验操作人员以此，可以有效的控制该因素对洗净力检测结果产生的影响。
1.2玻璃表面的预处理
试验前，应对风窗玻璃表面进行预处理，保证试验前的玻璃均为洁净玻璃。由于设备在空置期间，玻璃表面不仅会有环境中灰尘和其他污染物积结，还有前次试验的污染物和不易观察油膜残留。实际试验操作时，若未对玻璃表面有效处理至洁净，未洗净的残留灰尘及油膜等污染物，将对整个试验过程造成不利影响。在标准液和试样的比较试验间，试验前不同的洁净程度的玻璃表面会使比较试验间的清洗难易程度不同，从而对洗净力试验结果产生影响。
要解决玻璃表面预处理因素对试验结果的影响，需要在试验前对玻璃表面进行有效的预处理至相同的洁净程度。对1型试样,将10g硅藻土和2g水混合均匀作为抛光剂,来去除风窗玻璃表面的污物,后再用清水冲洗干净玻璃表面。若一次操作不能完全清除污物,可重复上述操作,直到玻璃表面的水膜均匀一致后，自然晾干玻璃。对2型试样,用10g氧化铝和2g水均匀混合作为抛光剂,然后按1型试验的预处理步骤进行操作，直至玻璃洁净。操作人员应仔细的进行试验前玻璃表面的有效预处理，控制试验前玻璃表面的洁净程度，消除因试验前玻璃表面洁净程度不一而产生的影响。
1.3试验液体喷射量
在洗净力项目检测试验中，标准污染物的喷射量为5毫升。标准内并未明示标准污染物喷射量如何进行喷射量控制，只写明使用喷雾器进行5毫升的标准污染物喷射。试验实际操作中，常规的喷雾器无法对标准污染物的喷射量进行准确控制。试验操作人员容易在试样和标准液的比较试验中喷射的标准污染物量不一致，从而使污染物清洗难度不同，导致检测结果并不准确。若试样试验时标准污染物喷射量高于标准液试验时的污染物喷射量，试样试验时标准污染物的清洗难度高于标准液试验，会导致试样洗净力检测结果差于实际结果。若试样试验时标准污染物喷射量低于标准液试验时的污染物喷射量，试样试验时标准污染物的清洗难度低于标准液试验，会导致试样洗净力检测结果优于实际结果。
在洗净力项目检测试验中，试样喷射量为30毫升，标准液喷射量为30毫升。在试验实际操作中，试验操作人员通过试验车辆进行玻璃风窗清洗液试样喷射时，通过拨动玻璃水喷射杆，试验车辆只能进行喷射，无法准确的对试样和标准液的喷射量进行控制。因此，试样和标准液的喷射量容易出现不一致的情况，即比较试验间的清洗有效用量条件不一致，导致检测结果不准确。若试样喷射量高于比较试验中标准液的喷射量，试样的清洗效果会高于实际效果，标准液的清洗效果则会低于实效果，导致洗净力检测结果优于实际结果。若试样喷射量低于比较试验中标准液的喷射量，试样的清洗效果会低于实际效果，标准液的清洗效果则高于实际效果，导致洗净力检测结果差于实际结果。
要解决试验液体喷射量因素对试验结果的影响，需要对试验液体喷射量进行有效的定量喷射控制。在标准污染物、试样、标准液的喷射量控制上，可使用进行过固定喷射量校准的喷射部件进行喷射（见下图1）。
图1喷射量控制部件
本文建议选用通过步进电机、限位器、光电感应开关、电动丝杆滑台、注射针筒、三通电磁阀等配件，制作一个能自动准确控制喷射量的喷射部件，以达到有效控制试验液体喷射量因素对试验结果造成的影响。亦可选用其他能有效控制试验液体喷射量的方法。
1.4标准污染物的喷射状态
试验时，标准污染物应由雾化器在有限刮刷面积内均匀喷射。标准未对雾化喷射器进行详细规定，导致雾化喷射器的种类多种多样。不同的雾化器雾化状态不同，喷射的均匀性也不同。在试验实际操作过程中，雾化喷射器由操作人员手持喷射，易出现试样和标准液比较试验中标准污染物覆盖不均匀的情况。不同的标准污染物覆盖均匀情况，将导致标准污染物的清洗难易程度不一致，从而使洗净力结果检测缺乏准确性。
要消除标准污染物的喷射状态对结果的影响，需从多方面进行控制。在标准污染物雾化喷射器的选择上，应选择能较好控制喷雾面积、喷雾均匀的雾化喷射器，并定期清洗雾化喷头防止堵塞。试验操作人员在比较试验间，持相同雾化喷射器喷射时，采用相同喷射方式在有效刮刷面积内来回喷射，确保比较试验间标准污染物覆盖均匀性基本一致。
1.5刮刷频率
试验中需控制刮刷频率20次/分钟，使刮水器往复刮刷10次后停止。试验实际操作中，操作人员在使用试验车辆进行测试时，试验车辆无法定量设置固定刮刷频率，需手动结合雨刮杆进行速率调节，并在刮刷次数到达后手动拨停雨刮器停止试验。在试验进行时人为控制该试验条件，易出现比较试验间的刮刷速率不一致情况。不同的刮刷频率会导致雨刮和汽车风窗玻璃之间的摩擦力不同，从而使比较试验间雨刮刮刷效果不同。因此，在试样试验和标准液试验中不同刮刷效果，将导致洗净力检测结果出现偏差。
要解决刮刷频率因素对试验结果的影响，主要就是对刮刷频率进行准确的控制。在试验前，应先使用计时器对刮刷频率进行准确调试，确定速率后并在雨刮速率调节杆进行标记。这样可以有效保证比较试验间的刮刷频率准确、一致，确保试验准确进行。条件允许，亦可通过加入自动化控制模块，使刮刷频率可固定设置及精确控制。
1.6玻璃明净成度比较方式
洗净力检测结果为试验用试样与标准液刮洗后的玻璃的明净程度比较结果。然而标准未对观察方式进行详细规定。在试验实际操作中，试验操作人员往往通过肉眼观察，只能主观粗略的对标准液试验后的风窗玻璃明净程度和试样试验后的风窗玻璃明净程度进行比较。该方式存在较大的主观误差和部分局限性。进行完试样试验后，再进行标准液试验测得玻璃明净程度，容易淡忘试样试验的玻璃明净成度。单靠试验操作人员主观印象，无法较好的进行两者之间明净程度的比较，导致洗净力检测结果不准确。并且在实际操作中，当出现试样试验玻璃明净程度与标准液试验玻璃明净程度相近的情况时，两者残留的污染物在有效刮刷面积内程分散状，肉眼观察方式无法进行有效、准确的比较。操作人员无法对两者结果进行有效、准确的比较，最终导致对试样洗净力的检测结果不理想。
为避免因玻璃明净程度比较方式因素对试验结果产生的不利影响，可以采取优化玻璃明净程度比较方式的措施。在试样试验和标准液试验后，采用高像素摄相机在固定位置对试验后的玻璃进行摄像留底。后使用图像处理软件对高清拍摄的试验后玻璃明净程度照片进行处理，画出分散污染物面积，通过两者之间污染物面积大小来对玻璃明净程度结果进行比较。此方式把玻璃明净程度比较结果从操作人员主观判断转化为客观量化比较，解决了结果比较的主观误差和局限问题，提高了检测结果准确性。以此，能有效的解决因玻璃明净程度比较方式因素对洗净力检测结果产生的影响。本文结果比较方式仅供参考，亦可采取其他准确比较方式。
2 仪器比较与选用
洗净力检测标准内可选用的检测装置为试验车辆或刮水器及洗涤器模拟装置。试验车辆无法自动精准的控制刮刷频率、及试验液体喷射量，需操作人员人为加以控制，条件控制受人为因素影响较大。并且试验车辆体积庞大、放置困难、价格昂贵，雨天无法进行试验测试。但试验车辆市场易于购买，只需选择符满足测需求的试验车辆，无需研制。
刮水器及洗涤器模拟装置，可对污染物喷射量、标准液喷射量、试样喷射量、刮刷频率等关键条件进行精准设置及控制。相对试验车辆，该装置自动化程度高、小巧便捷、便于放置，可安置于室内，试验进行不受雨天影响。但该装置市面上并无生产和销售，需自行研制。
综上所述，若选用的试样车辆能满足检测需求的情况下，操作人员进行试验条件的控制，确保比较试验间条件一致性，可选用试验车辆进行试验。刮水器及洗涤器模拟装置，可准确的控制试验所需条件，减少人为控制误差，确保比较试验间条件的一致性。在条件允许的情况下，推荐选用自制刮水器及洗涤器模拟装置。
3 结论（结束语）
本文主要介绍了影响洗净力检测的几个因素，包括标准污染物的配置、试验液体喷射量、标准污染物喷射状态、刮刷频率、玻璃明净程度比较方式等。对相应的影响因素，进行了讨论和解决。同时，也对可选用的检测设备进行了比较与选用，可根据实际情况和需求选择检测设备。在检测过程中，试验人员只需对比较试验的条件加以控制，确保比较试验条件一致，并且通过照相、量化明净程度比较方式等方式，就能确保结果的准确性。实际检测中，由于操作人员不同，样品存在复杂性，也可能出现影响洗净力检测结果准确性的其他因素。检测人员亦应对出现的其他因素进行深入探究和解决。
参考文献：
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[3] 胡小强，王双田，白剑利，等.汽车挡风玻璃清洗剂市场现状与发展趋势[J]．清洗世界，2016,32(9) : 44-47.
[4] 2015年车用玻璃水监督抽查质量分析报告．中国江苏网，2015-11-25.
[5] 赵世民.表面活性剂[M]．北京：中国石化出版社，2005：18-40.
[6] 徐燕莉.表面活性剂的功能[M]．北京：化学工业出版社，2000：138-144.
[7] 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局.汽车风窗玻璃清洗液: GB/T 23436—2009[S]. 2009.
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