Химическая история номер 1. Секретная формула WD-40
Возможно вы уже читали эту историю, но пусть она будет и на этом сайте, чтобы не пропала. Цикл «химических историй» познавательный, годный, рассказывает про химическую промышленность, раскрывает мифы и заблуждения про «химию» и приправлено всё моим своеобразным юмором. Погнали!
Посчастливилось мне работать на одном контрактном химическом производстве типа НПО (научно-производственное объединение), работал я там буквой Н, отвечая за «науку», разработку и анализ.
Вся работа отдела разработки выглядела однотипно: приходит в НПО мужик с улицы контрагент, говорит манагеру, мол так и так, надо сварить вот эту химию (у нас были компаунды и ГСМ, тащмайор) и всучивает бутылку/баклажку с чем-то отвратительным. Манагер по инструкции рассказывает, что надо будет провести реверс-инжиниринг (обратную разработку — лабораторное исследование состава). На моей практике это нужно было примерно в 20% случаев, обычно достаточно открыть две-три советских книжки-справочника, по поставленным задачам выбрать из разработанных в Союзе, скорректировать компоненты, которые уже не производятся после развала производственных цепочек, и продукт уже готов. Затем контрагента-заказчика, по скрипту манагер отводил на экскурсию в самую чистую, лишенную даже намёка на коммерческую тайну, часть производства, где для понта выставлены редко используемые, но блестящие испарители, колонны и приборы, которые завораживали заказчика, как большая грудь подростка, и он был согласен почти на любую цену НИОКР (научно-исследовательской и конструкторской работы). Там и обговаривались условия (к месту реальной работы никого бы на пушечный выстрел не подпустили).
Как правило, такие разработки нужны были предприятиям машиностроения при заменах дорогих импортных химических расходников. Очень распространённая практика, у простых импортных станков часто именно расходники, а не машины, давали бОльшую часть прибыли за бугор капиталистам, по типу чернил для струйных принтеров с ценами выше принтера. В серийный выпуск после разработки наши химикалии уходили не часто, даже если наш продукт получался годным и дешёвым. Далеко не каждый заказчик импортозамещался нашим продуктом на полную силу, и всё равно продолжали покупать импортное, боясь юридического слёта гарантии станков (при использовании сторонних расходников). Крутые станки, центры и линии, кстати, напичканы всякими кондуктометрами и вискозиметрами, вообще физически отказываются работать на сторонних расходниках, как феррари на палёном бензине, но мы и это обходили. Много наших разработок не шли в серию из-за объективной цены малых серий и географических факторов (ну не растут кокосы в РФ и дешевого технического кокосового масла не найти). Оборонке, напротив, было всё равно на цены, ей важно выполнение задачи и сроки - самые вменяемые контрагенты.
Но раз в год обязательно приходил чудак контрагент с банками WD-40 (в случае WD-40 почти всегда- армянин), она же вд-шка, она же жидкость для съёма заржавевших деталей и пьяных механиков.
Закаузчик WD-40 говорил тихо, как-будто нашел клад: «надо посмотреть что там в составе, сделать анализ и эээ давай договоримся, тема очень хорошая». Обычно мы отказывались от вэдэхи, но один заказчик был крайне вежлив, и мы таки согласились принять предоплату за НИОКР и устроить ему самую дорогую в его жизни лекцию по WD-40.
Кто не особо в курсе, что такое WD-40 — проникающая смазка. Проникает в заклинившее соединение и смазывает его.
По легенде, создатель вэдэшки Норманн Ларсен получил заказ на разработку от космического агентства на антикоррозийную защиту ракет, и с 40-ой попытки создал крутой состав. Причём состав получился настолько крутой, что тщательно охранялся вместе с технологией производства, никогда не был оцифрован, и хранится на пожухлом листочке в сейфе. Сразу скажу, что смазкой (именно grease) в российской терминологии она не считается. Первоначальное предназначение вдшки— проникающий состав. Ну то есть очень подвижная и невязкая жидкость, проникающая в тонкие щели заклинивших соединений, смазывающая и способствующая разборки соединения. Основной инструмент механика или демонтажника, наряду с ломом. По той же легенде антикоррозионное действие заключалось в том, что смазка проникала в щели и царапины на поверхности тонкостенных баков с жидким кислородом ракет Atlas, вытесняла из щелей воду и предотвращала обледенение на них (жидкий кислород минус 220 °С как ни как)
Но кроме ракет, всё остальное ВД-шка плохо смазывает и хреновенько защищает от коррозии.
Название WD-40 образовано от Water Displacement (вытеснение воды) само говорит об этом, «40» - по легенде число попыток создания состава. Сразу скажу, что 40 для такого продукта — много. У меня антирекорд разработки - 30, и то из-за ряда ошибок. В химической промышленности так и принято называть продукты в виде слово-число, бренд-индекс. Типа «Мегаклей-11». Число после бренда обычно и есть, тупо номер опытного образца из лабжурнала. Ну или какая-нибудь ерунда по ГОСТу типа «Полиэтилен ПВД 115 03-070». Или просто ничего не значащий номер, как у растворителя №646. Так что «40» могло значить что угодно.
Фирма Ларсена «Рокет кемикал» (офигенный нейминг, завидую) сделала вот такую «ракетную» легенду по происхождению WD-40, может даже правдивую, несмотря на нестыковки в датах, но мировой успех вд-шки был обусловлен далеко не её составом.
Немного отвлечёмся. Самые частые вопросы мне, как к химику от нехимиков это: «посоветуй что от ржавчины», «чем можно смыть то-то». Ну и моими самыми частыми ответами являются соответственно: «болгарка с зачистным кругом» и «порошок с губкой».
К химии многие люди относятся как к магии, к фокусам, и всегда надеятся обмануть, хакнуть реальность и законы физики, взмахнуть волшебной химической палочкой. Справедливости ради, часто это и получается с помощью химии, но почти всегда это дороже других методов. Желание иметь «химию», которая за раз и сразу решит все проблемы - это не русский менталитет, это присуще всем народам.
В СССР у каждого мужика для смазывающих целей была в загашнике расхищенная социалистическая смазка типа «солидол» и баночка с отработкой масла, для прикипевших болтов. А вот у американцев с этим было туго. Нефтепродукты были в 50-х годах несколько с другим ассортиментом и доступом, нежели в СССР. В США были популярны ряд токсичных ГСМ (бариевые смазки и продукты из касторового масла), они качественные, но были доступны не всем. Были продукты и безопасные для частного применения крайне разнились по качеству от штата к штату, а литолы ещё не набрали популярность. И рядовому амеру очень не хватало чего-нибудь под рукой, смазочного, универсального, неядовитого, простого в применении, не грязеобразующего и доступного в свободной продаже. Одно средство для всего.
Как вы догадались, эту нишу крайне удачно заняла WD-40.
Создатель WD-40 гениально провёл рекламную компанию, у продукта на старте была «суперсекретная формула», была легенда о «космическом» применении в ракетах, продажи пришлись на пик популяризации в США космоса. Да и фирма называлась Rocket Chemical Company, что очень способствовало популярности.
Маркетологи выдумывали всё новые и новые места, где можно применить вдшку для сотен бытовых мелочных задач: от удаления птичьего помёта до антизапотевающего покрытия. И несмотря на то, что смазка была слабая, все бытовые и непрофильные задачи вполне выполняла. Плюс WD-40 была малотоксичная, в отличии от нефте-касторовых ГСМ того времени. И вот таким образом Ларсен превратился в мультимиллионера.
А «Секретная формула WD-40» после смерти Ларсена стала местным шоу и достопримечательностью. Исполнительный директор признавался в интервью, что именно интрига с «секретной формулой», а не сама формула, сделала весь успех. Но всё равно многие до сих пор считают наоборот.
Ну и пусть считают, наш заказчик тоже ждал от нас эту секретную формулу.
Мистер Норманн Ларсен не раскрывал состав WD-40, но в обязательном для США MSDS (паспорте безопасности) указано:
50 % — растворитель уайт-спирит;
25 % — вытеснитель углекислый газ;
15 % — минеральное масло (точный состав является коммерческой тайной);
10 % — инертные ингредиенты (точный состав является коммерческой тайной).
И как узнать точнее эти ингридиенты?
Есть такой термин- обратная разработка (reverse-engineering), означающий в широком смысле: разобрать и понять как устроено. В машиностроении и микроэлектронике это целая отрасль на грани с промышленным шпионажем. Тысячи людей задействованы в охоте за схемами и чертежами, каждая айтишная фирма мечтает об исходном коде конкурентов, страсти и интриги, настоящие шпионские скандалы.
Сложнейшие технические задачи решаются, чтобы воспроизвести технологии конкурентов. Даже конструкции некоторых чипов заранее делаются с расчётом на конкурентный реверс-инжиниринг, например, чтобы нельзя было их просветить рентгеном, не разрушив.
А в химической промышленности реверс-инжиниринг рутинное дело.
Секретных формул для химиков нет!
Любую сложную смесь веществ можно разделить на составляющие компоненты, на отдельные вещества и узнать химическую формулу и структуру каждого. Есть разные методы разделения смесей на компоненты — физические (перегонка, перекристаллизация), химические, но хроматография самая популярная - это метод, основанный на разной сорбции разных соединений на пористых носителях. Звучит сложно, но хроматография заслуживает отдельного поста.
Состав WD-40 я знал уже давно, но т.к. с заказчика-армянина мы стрясли кучу денег за реверс-инжиниринг, то ради приличия (и совести) мы анализы всё-таки провели. Заказали образцы WD-40: оригиналы из США, пару промышленных аналогов и просто для наглядности самые разные поддельные WD-40 из ближайших хозмагазинов.
Все образцы разных ВДшек в лаборатории нашего НПО мы разделили физическими методами (вакуум-перегонкой и хроматографией) на отдельные компоненты и проанализировали каждый компонент. Газ для баллончиков у оригинала -это углекислый газ, у подделок - пропан с примесями. Растворитель — уайт-спирит, в оригинале оказался в смеси с пиндосским газолином, мы подогнали для нашего аналога смесь нашинских уайтспирита и петролейного эфира (бензин-калоша) — получилось один в один. Минеральное масло - мы подобрали аналог по вязкости -трансформаторное гидрокрекинга с Ангарского НПЗ. В масле оригинальной вэдэхи была небольшая примесь эфиров — скорее всего касторовое масло или животный жир, обеспечивающие смазывающие свойства, мы вместо этого добавили эфиры 12-оксистеариновой кислоты (потому что были под рукой) ну и самую вкусную отдушку (потому что можем).
А самый секретный инертный компонент был отправлен в соседний НИИ через дорогу. Ради приличия - у нас же НИОКР в предоплату. В НИИ был снят спектр ЯМР (ядерного магнитного резонанса на ядрах H1, C13 и изотопе F19). Это такой метод анализа как томограф, реально томограф, только для молекул, позволяет определить структурную формулу любого вещества в два клика.
Ну это мои коллеги не любят возиться со спектрами и в два клика сразу получают расшифровку, а я люблю расшифровку спектра ЯМР карандашом - получается интересно, как судоку или пасьянс. Поэтому у всех химиков «секретные формулы» вызывают только улыбку.
Собственно, из-за метода ЯМР-спектроскопии на фармацевтических компаниях по 2 душа (до и после смены), и совершенно параноидальные меры безопасности, чтобы никто из сотрудников, специально не унёс миллиграмм субстанции на коже и не осчастливил конкурентов раскрытием структуры и более ранним выходом продукта на рынок с миллиардным экономическим эффектом.
Естественно, «суперсекретным инертным компонентом WD-40» оказались перфторуглеводороды (фторуглероды). Это как углеводороды, только вместо атомов водорода атомы фтора. Очень занимательные соединения, помимо того, что низкой вязкостью и поверхностными свойствами обеспечивают WD-40 ту самую проникающюю способность в заклинившие механизмы, фторуглероды еще могут растворять огромное количество газов, даже можно дышать в этих жидкостях, из них до сих пор пытаются сделать полноценную синтетическую кровь.
Пока мы всё равно зависим от банков крови, но в аптеках можете найти кровезаменитель «перфторан» — это именно фторуглеродный препарат, спасший жизни сотням военнослужащих СССР в 80-х годах.
Сами по себе эти вещества инертны и негорючи, нетоксичны, но вот их производство ооочень вредное, особенно для зубов. В РФ их производят под Пермью, привет пермским стоматологам.
Так вот, мы сварили пробную партию нашей ВД-шки именно с пермскими перфторалканами. По лабораторным анализам наша вэдэшка получилась как оригинал, вэдэшэчку расфасовали, наклеили на тару этикетки от заказчика. На этикетках было не WD-40, и даже не близко, если что, фальсификат наше НПО никогда не делало.
В лаборатории продемонстрировали заказчику проникающую способность наравне с оригинальной WD-40: наша разработка и оригинальное детище мистера Ларсена на порядки превосходили прочие подделки по проникающим свойствам. Ура, секретная формула официально была разгадана.
Сейчас на рынке в РФ, да и в мире, думаю, больше 80 % подделок знаменитой WD-40 разной степени ответственности и опасности (и даже без перфторуглеводородов). Клонов -совсем тьма. Спрос большой только в США, т.к. универсальность WD-40 никому сейчас не нужна, тем более под брендами в РФ типа V-V-40, мимикрирующими под оригинал, или например «жидкий ключ». Вэдэшка нашего НПО, несмотря на почти точное соответствие по свойствам и составу оргинальной WD-40, на условиях небольших партий контрактного производства, оказалась чуть ли не вдвое дороже подделок. C коммерческой точки зрения продукт был посредственным. И с этими грустными словами пробная партия была торжественно вручена армянину.
Мы искренне пожелали ему большой удачи в продажах, а он, кажется, понял, почему мы так долго отказывались от этой НИОКР.
У нас эта эпопея разработки заняла месяц (заранее я знал примерный состав). У заказчика продажа пробной партии заняла полгода, но этому предпринимателю повезло свой аналог загнать "в ноль" по какому-то тендеру, принести нам бутылку коньяка (жуть палёная) и больше мы никогда не виделись.
Успех WD-40 не повторить. Мультимиллионером на универсальной смазке уже никому не стать. Спрос был обусловлен спецификой смазочных материалов в США в то время и местным законодательством. И удачей.
Универсальная бытовая вдшка нужна была в определённом рыночной нише в определённое время, и если не она, так другая смазка заняла бы её место.
«Секретная формула WD-40» -потрясающий рекламный ход, но с развитием хроматографии, масс-спектрометрии и спектроскопии ЯМР, все секретные формулы ушли в прошлое. Где-то это даже грустно.
Аналог в СССР был под наименованием «Унисма-1», но при отсутствии рекламы про него никто наверно и не слышал. Сейчас в РФ проникающих смазок на полках строймагов тьма (предполагаю, что все хотят повторить успех WD-40), есть не только подделки, но и очень крутые промышленные пожаробезопасные продукты на галогенводородных растворителях.
В любом случае, WD-40 - эталонный бренд и история успеха. Сейчас эта американская фирма выпускает дополнительно ещё с десяток других продуктов под этим брэндом. Ничего сильно крутого (СОЖи, моющие средства и похожее), но прикольно, что по негласным правилам химического нейминга другие продукты должны называться WD-41, WD-42, WD-43 и т.д. Но они всё равно идут с гордым именем WD-40 одним брэндом.
А кому интересно, рекомендую на досуге на официальном сайте WD-40 ознакомиться с брендом и историей компании и увидеть, как сбылась самая настоящая «американская мечта» у химического продукта, ставшего из скромного смазочного материала - суперзвездой.
