Aerozol w sprayu - Aerosol spray

Aerozol w sprayu to rodzaj systemu dozującego, który tworzy aerozolową mgiełkę cząstek cieczy. Składa się z puszki lub butelki z ładunkiem oraz propelentu pod ciśnieniem. Kiedy zawór pojemnika jest otwarty, ładunek jest wypychany przez mały otwór i pojawia się jako aerozol lub mgła.

Puszka w aerozolu

Historia

Pojemnik aerozolowy (cząstka chemiczna) wynaleziony przez naukowców z USDA , Lyle Goodhue i William Sullivan.

Koncepcje aerozolu prawdopodobnie sięgają roku 1790. Pierwszy patent na puszki aerozolu został przyznany w Oslo w 1927 r. Norweskiemu inżynierowi chemikowi Erikowi Rotheimowi , a patent amerykański na wynalazek został przyznany w 1931 r. Prawa patentowe zostały przyznane sprzedany firmie ze Stanów Zjednoczonych za 100 000 koron norweskich . Norweska poczta Posten Norge uczciła wynalazek wydając znaczek w 1998 roku.

W 1939 roku Amerykanin Julian S. Kahn otrzymał patent na jednorazową puszkę z aerozolem, ale produkt pozostał w dużej mierze nierozwinięty. Pomysł Kahna polegał na zmieszaniu śmietany i propelentu z dwóch źródeł, aby przygotować bitą śmietanę w domu – nie jest to prawdziwy aerozol w tym sensie. Co więcej, w 1949 roku zrezygnował ze swoich pierwszych czterech zastrzeżeń, które były podstawą jego kolejnych zastrzeżeń patentowych.

Dopiero w 1941 roku puszka aerozolowa została po raz pierwszy skutecznie użyta przez Amerykanów Lyle Goodhue i Williama Sullivana z Biura Entomologii i Kwarantanny Roślin Stanów Zjednoczonych , których uważa się za wynalazców nowoczesnej puszki z aerozolem. Ich konstrukcja wielokrotnego napełniania aerozolu, nazwanego bombą aerozolową lub bombą na owady , jest przodkiem wielu komercyjnych produktów w sprayu. Była to puszka stalowa wielkości dłoni, napełniona skroplonym gazem pod ciśnieniem 75 funtów i produktem, który miał być wydalony w postaci mgły lub piany. Patent na służbę publiczną został wydany na wynalazek i przydzielony Sekretarzowi Rolnictwa do swobodnego użytku mieszkańców Stanów Zjednoczonych. Aerozol skroplonym gazem, który dał mu miotającego cechy, mały, przenośny puszka włączona żołnierzy do obrony przed malarią -carrying komarów przez rozpylanie wewnątrz namiotów i samoloty na Pacyfiku podczas II wojny światowej . Goodhue i Sullivan otrzymali pierwszy Złoty Medal Erika Rotheima od Federacji Europejskich Stowarzyszeń Aerozolowych 28 sierpnia 1970 roku w Oslo w Norwegii w uznaniu ich wczesnych patentów i późniejszej pionierskiej pracy z aerozolami.

W 1948 r. rząd Stanów Zjednoczonych przyznał trzem firmom licencje na produkcję aerozoli. Dwie z trzech firm, Chase Products Company i Claire Manufacturing, nadal produkują aerozole w aerozolu. "Zawór zaciskany", używany do kontrolowania rozpylania w niskociśnieniowych aerozolach, został opracowany w 1949 roku przez właściciela warsztatu Bronx , Roberta H. Abplanalpa .

W 1974 r. dr. Frank Sherwood Rowland i Mario J. Molina sugerowali, że chlorofluorowęglowodory , stosowane jako propelenty w aerozolach, przyczyniły się do zubożenia warstwy ozonowej Ziemi . W odpowiedzi na tę teorię Kongres USA w 1977 r. uchwalił poprawki do ustawy o czystym powietrzu upoważniające Agencję Ochrony Środowiska do regulowania obecności CFC w atmosferze. Program Narodów Zjednoczonych ds. Ochrony Środowiska wezwał do badań warstwy ozonowej w tym samym roku, aw 1981 roku zatwierdził globalną konwencję ramową w sprawie ochrony warstwy ozonowej. W 1985 roku Joe Farman , Brian G. Gardiner i Jon Shanklin opublikowali pierwszą pracę naukową opisującą dziurę w warstwie ozonowej. W tym samym roku w odpowiedzi na autoryzację ONZ podpisano Konwencję Wiedeńską . Dwa lata później formalnie podpisano Protokół Montrealski regulujący produkcję freonów. Wszedł w życie w 1989 roku. Stany Zjednoczone formalnie wycofały CFC w 1995 roku.

Propelenty aerozolowe

Gdyby puszki aerozolowe były po prostu napełnione sprężonym gazem , musiałby być albo pod niebezpiecznie wysokim ciśnieniem i wymagałby specjalnej konstrukcji zbiornika ciśnieniowego (jak w butlach gazowych ), albo ilość ładunku w puszce byłaby niewielka i szybko się wyczerpywała. Zwykle gazem jest para cieczy o temperaturze wrzenia nieco niższej niż temperatura pokojowa . Oznacza to, że wewnątrz puszki pod ciśnieniem para może pozostawać w równowadze ze swoją masową cieczą pod ciśnieniem wyższym niż ciśnienie atmosferyczne (i zdolnym do wyrzucenia ładunku), ale nie niebezpiecznie wysokim. Ulatniający się gaz jest natychmiast zastępowany parującą cieczą. Ponieważ propelent występuje w postaci ciekłej w puszce, powinien być mieszalny z ładunkiem lub rozpuszczony w ładunku. W rozpylaczach gazowych i sprayach zamrażających sam propelent działa jako ładunek. Propelent w puszce do kurzu nie jest „sprężonym powietrzem”, jak się czasem zakłada, ale zwykle haloalkanem .

Chlorofluorowęglowodory (CFC) były kiedyś często używane jako propelenty, ale odkąd Protokół Montrealski wszedł w życie w 1989 r., zostały one zastąpione w prawie każdym kraju ze względu na negatywny wpływ CFC na warstwę ozonową Ziemi . Najczęstszymi zamiennikami CFC są mieszaniny lotnych węglowodorów , zazwyczaj propanu , n- butanu i izobutanu . Stosuje się również eter dimetylowy (DME) i eter metylowo-etylowy . Wszystkie te mają tę wadę, że są łatwopalne . Podtlenek azotu i dwutlenek węgla są również używane jako propelenty do dostarczania artykułów spożywczych (na przykład bitej śmietany i sprayu do gotowania ). Aerozole lecznicze, takie jak inhalatory astmy, wykorzystują hydrofluoroalkany (HFA): HFA 134a (1,1,1,2,-tetrafluoroetan) lub HFA 227 (1,1,1,2,3,3,3-heptafluoropropan) lub kombinacje dwójka. Ostatnio ciekłe propelenty wodorofluoroolefinowe (HFO) stały się szerzej stosowane w układach aerozolowych ze względu na ich stosunkowo niską prężność par, niski współczynnik ocieplenia globalnego (GWP) i niepalność. Ręczne rozpylacze z pompką mogą być stosowane jako alternatywa dla przechowywanego gazu pędnego.

Maszyny do napełniania ciekłym paliwem aerozolowym wymagają dodatkowych środków ostrożności, takich jak montaż na zewnątrz magazynu produkcyjnego w gazowni. Maszyny z ciekłym paliwem aerozolowym są zwykle konstruowane zgodnie z przepisami ATEX strefa II/2G (klasyfikacja strefa 1).

Opakowania

Typowy system zaworów do malowania będzie miał zawór „ żeński ”, którego trzpień stanowi część górnego siłownika. Zawór może być wstępnie zmontowany z miską zaworu i zainstalowany na puszce jako jeden element przed napełnieniem ciśnieniowym. Siłownik zostanie dodany później.

Nowoczesne produkty w aerozolu składają się z trzech głównych części: puszki, zaworu oraz elementu uruchamiającego lub przycisku. Puszka jest najczęściej lakierowana blachą (stal z warstwą cyny) i może być wykonana z dwóch lub trzech kawałków metalu zaciśniętych razem. Puszki aluminiowe są również powszechne i są zwykle używane do produktów, które są droższe lub mają bardziej ekskluzywny wygląd, takich jak produkty do higieny osobistej. Zawór jest zaciśnięty na wewnętrznej krawędzi puszki, a konstrukcja tego elementu jest ważna przy określaniu szybkości natrysku. Siłownik jest naciskany przez użytkownika, aby otworzyć zawór; sprężyna ponownie zamyka zawór po jego zwolnieniu. Kształt i wielkość dyszy w urządzeniu uruchamiającym kontroluje wielkość aerozolowanych cząstek i rozprowadzanie aerozolu.

Alternatywy dla opakowań niezawierających paliwa

Prawdziwe spraye w aerozolu uwalniają swój propelent podczas użytkowania. Niektóre alternatywy niebędące propelentami obejmują różne butelki z rozpylaczem, butelki ściskane i systemy aerozoli sprężonego gazu typu Bag on Valve (BoV) lub Bag in Can (BiC).

Opakowania wykorzystujące system bariery tłokowej firmy CCL Industries lub EarthSafe firmy Crown Holdings są często wybierane dla produktów o dużej lepkości , takich jak pieniące się żele do włosów , gęste kremy i balsamy , produkty do smarowania żywności oraz produkty przemysłowe i uszczelniacze . Główną zaletą tego systemu jest to, że eliminuje przenikanie gazu i zapewnia oddzielenie produktu od propelentu, zachowując czystość i integralność preparatu przez cały okres jego użytkowania przez konsumenta. System bariery tłoka zapewnia również stałą prędkość przepływu przy minimalnym zatrzymywaniu produktu.

Innym rodzajem systemu dozowania jest system bag-in-can (lub BOV, technologia bag-on-valve), w którym produkt jest oddzielany od środka zwiększającego ciśnienie za pomocą hermetycznie zamkniętego, wielowarstwowego laminowanego woreczka, który zachowuje pełną integralność preparatu, dzięki czemu dozowany jest tylko czysty produkt. Wśród wielu zalet, system worek w puszce wydłuża okres trwałości produktu, jest odpowiedni do dozowania w dowolnym położeniu (360 stopni), cichego i nie powodującego wyziębienia rozładunku. Ten system toreb w puszce jest stosowany w pakowaniu produktów farmaceutycznych, przemysłowych, domowych, do pielęgnacji zwierząt i innych, które wymagają całkowitego oddzielenia produktu od gazu pędnego.

Późniejszym rozwiązaniem jest aerozol w aerozolu 2K (dwuskładnikowy), którego główny składnik jest przechowywany w głównej komorze, a drugi składnik jest przechowywany w dodatkowym pojemniku. Gdy aplikator aktywuje aerozol 2K, rozbijając pojemnik z akcesoriami, oba składniki mieszają się. Puszka aerozolowa 2K jest korzystna do dostarczania mieszanin reaktywnych; na przykład, mieszanina reaktywna 2K może wykorzystywać monomer o niskiej masie cząsteczkowej , oligomer i funkcjonalizowany polimer o niskiej masie cząsteczkowej w celu wytworzenia końcowego usieciowanego polimeru o wysokiej masie cząsteczkowej. Aerozol 2K może zwiększyć zawartość ciał stałych i dostarczyć wysokowydajne produkty polimerowe, takie jak utwardzalne farby , pianki i kleje .

Względy bezpieczeństwa

Powietrze w puszkach / miotełki do kurzu nie zawierają powietrza i są niebezpieczne, a nawet śmiertelne, jeśli są wdychane.

Puszki aerozolowe mają trzy główne obszary obaw zdrowotnych:

  • Zawartość może być celowo wdychana w celu odurzenia propelentem (znane jako nadużywanie środków wziewnych lub „sapanie”). Nazywanie ich „puszkami z powietrzem” lub „puszkami ze sprężonym powietrzem” może wprowadzić w błąd ignorantów, którzy pomyślą, że są nieszkodliwe; w rzeczywistości takie niewłaściwe użycie spowodowało śmierć.
  • Oparzenia spowodowane aerozolem mogą być spowodowane rozpyleniem aerozolu bezpośrednio na skórę, co jest czasem nazywane „mrozem”. Ekspansja adiabatyczna powoduje szybkie ochłodzenie zawartości aerozolu po wyjściu z puszki.
  • Propelenty w puszkach aerozolowych są typowymi kombinacjami gazów palnych i wiadomo, że powodują pożary i wybuchy. Jednak niepalne sprężone gazy, takie jak azot i podtlenek azotu, są szeroko stosowane w wielu systemach aerozolowych, takich jak odświeżacze powietrza i bita śmietana w aerozolu, podobnie jak niepalne ciekłe propelenty.

W Stanach Zjednoczonych niepuste puszki aerozolowe są uważane za odpady niebezpieczne , ale nadal są uważane za „nadające się do recyklingu, gdy są puste” w programach recyklingu przy krawężnikach w USA.

Zobacz też

Bibliografia

Linki zewnętrzne