Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Аэрозольный спрей - это тип дозирующей системы, которая создает аэрозольный туман из жидких частиц. Он используется с баллончиком или баллоном, содержащим полезный груз и пропеллент под давлением. Когда клапан контейнера открывается, полезный груз выталкивается из небольшого отверстия и выходит в виде аэрозоля или тумана.

Аэрозольный баллончик

История [ править ]

Аэрозольный баллончик (химическая частица) изобрели исследователи Министерства сельского хозяйства США Лайл Гудхью и Уильям Салливан.

Идея аэрозоля, вероятно, восходит к 1790 году. [1] Первый патент на аэрозольный баллончик был выдан в Осло в 1927 году Эрику Ротейму , норвежскому инженеру-химику [1] [2], а патент США был выдан на изобретение в 1931 году. [3] Патентные права были проданы американской компании за 100 000 норвежских крон . [4] Норвежская почтовая служба Posten Norge отметила изобретение выпуском марки в 1998 году.

В 1939 году американец Джулиан С. Кан получил патент на одноразовый аэрозольный баллончик [5] [6], но продукт оставался в значительной степени неразработанным. Идея Кана состояла в том, чтобы смешать сливки и пропеллент из двух источников, чтобы приготовить взбитые сливки в домашних условиях - не настоящий аэрозоль в этом смысле. Более того, в 1949 году он отказался от своих первых четырех требований, которые легли в основу его следующих патентных требований.

Только в 1941 году аэрозольный баллончик впервые начал эффективно использовать американцы Лайл Гудхью и Уильям Салливан из Бюро энтомологии и карантина растений США , которые считаются изобретателями современных баллончиков. [7] [8] Их конструкция многоразового аэрозольного баллончика, получившего название « аэрозольная бомба» или « бомба от насекомых» , является предшественницей многих коммерческих спреев. Это была стальная банка ручного размера, наполненная сжиженным газом под давлением 75 фунтов и продуктом, который должен был выбрасываться в виде тумана или пены. [9] Патент на государственную службу был выдан на изобретение и передан министру сельского хозяйства.для бесплатного использования людьми Соединенных Штатов. [10] Под давлением сжиженного газа, который придавал ему метательные свойства, небольшая портативная канистра позволяла солдатам защищаться от малярийных комаров путем распыления внутри палаток и самолетов в Тихом океане во время Второй мировой войны . [11] Гудхью и Салливан получили первую Золотую медаль Эрика Ротейма от Федерации европейских аэрозольных ассоциаций 28 августа 1970 года в Осло, Норвегия, в знак признания их ранних патентов и последующей новаторской работы с аэрозолями.

В 1948 году три компании получили от правительства США лицензии на производство аэрозолей. Две из трех компаний, Chase Products Company и Claire Manufacturing, продолжают производить аэрозоли. «Обжимной клапан», используемый для управления распылением аэрозолей низкого давления, был разработан в 1949 году владельцем механического цеха Бронкса Робертом Х. Абпланальпом . [8] [12]

В 1974 г. Фрэнк Шервуд Роуленд и Марио Дж. Молина предположили, что хлорфторуглероды , используемые в качестве пропеллента в аэрозольных распылителях, способствуют истощению озонового слоя Земли . [13] В ответ на эту теорию Конгресс США принял поправки к Закону о чистом воздухе в 1977 году, разрешающие Агентству по охране окружающей среды регулировать присутствие ХФУ в атмосфере. [14] Программа Организации Объединенных Наций по окружающей среде под названием исследований озонового слоя в том же году, и в 1981 году , утвержденную глобальной рамочной конвенции об охране озонового слоя. [15]В 1985 году Джо Фарман , Брайан Г. Гардинер и Джон Шанклин опубликовали первую научную статью, в которой подробно описывалась дыра в озоновом слое. [16] В том же году Венская конвенция была подписана в ответ на разрешение ООН. Два года спустя был официально подписан Монреальский протокол , регулирующий производство ХФУ. Он вступил в силу в 1989 году. [15] США официально отказались от ХФУ в 1995 году. [17]

Аэрозольные пропелленты [ править ]

Если бы аэрозольные баллончики были просто заполнены сжатым газом , либо он должен был бы находиться под опасно высоким давлением и потребовать специальной конструкции сосуда под давлением (как в газовых баллонах ), либо количество полезной нагрузки в баллончике было бы небольшим и быстро истощалось. Обычно газ - это пар жидкости с температурой кипения немного ниже комнатной . Это означает, что внутри баллона под давлением пар может находиться в равновесии с его объемной жидкостью при давлении выше атмосферного.(и может выбросить полезную нагрузку), но не опасно высоко. Как только газ выходит, он немедленно заменяется испаряющейся жидкостью. Поскольку топливо существует в жидкой форме в баллоне, оно должно смешиваться с полезной нагрузкой или растворяться в полезной нагрузке. В газовых пылесосах и замораживающих аэрозолях топливо само по себе действует как полезная нагрузка. Пропеллент в газовом баллоне - это не «сжатый воздух», как иногда предполагают, а обычно галогеналкан .

Хлорфторуглероды (ХФУ) когда-то часто использовались в качестве пропеллентов [18], но с момента вступления в силу Монреальского протокола в 1989 году их заменили почти во всех странах из-за негативного воздействия ХФУ на озоновый слой Земли . Наиболее распространенными заменителями CFC являются смеси летучих углеводородов , обычно пропана , н- бутана и изобутана . Также используются диметиловый эфир (DME) и метилэтиловый эфир . Все они имеют тот недостаток, что они легко воспламеняются . Закись азота и диоксид углеродатакже используются в качестве пропеллентов для доставки пищевых продуктов (например, взбитых сливок и кулинарного спрея ). В медицинских аэрозолях, таких как ингаляторы от астмы, используются гидрофторалканы (HFA): HFA 134a (1,1,1,2-тетрафторэтан) или HFA 227 (1,1,1,2,3,3,3-гептафторпропан) или комбинации два. В последнее время жидкие гидрофторолефиновые пропелленты (HFO) стали более широко применяться в аэрозольных системах из-за их относительно низкого давления пара, низкого потенциала глобального потепления (GWP) и негорючести. [19] Ручные распылители с насосом можно использовать в качестве альтернативы хранящемуся топливу.

Машины для наполнения жидким аэрозольным пропеллентом требуют дополнительных мер предосторожности, таких как установка снаружи производственного склада в газовом помещении. Установки для жидких аэрозолей обычно конструируются в соответствии с правилами ATEX для зоны II / 2G (классификация зона 1). [20]

Упаковка [ править ]

Типичная система красящего клапана будет иметь « охватывающий » клапан, шток которого является частью верхнего привода. Клапан может быть предварительно собран с чашей клапана и установлен на баллончике как одно целое перед заполнением под давлением. Привод добавлен позже.

Современные аэрозольные распылители состоят из трех основных частей: баллончика, клапана и исполнительного механизма или кнопки. Может , наиболее часто лакированный белую жесть (сталь со слоем олова) и может быть изготовлен из двух или трех частей металла гофрированных вместе. Алюминиевые банкитакже распространены и обычно используются для более дорогих продуктов или продуктов, которые должны иметь более привлекательный внешний вид, например, продуктов личной гигиены. Клапан прижимается к внутреннему краю банки, и конструкция этого компонента важна для определения скорости распыления. Пользователь нажимает на привод, чтобы открыть клапан; пружина снова закрывает клапан, когда он отпускается. Форма и размер сопла в приводе контролируют размер аэрозольных частиц и распространение аэрозольного спрея. [21]

Альтернативы упаковки без ракетного топлива [ править ]

Основные статьи: распылитель и бутылка для выжимания

Истинные аэрозольные баллончики выделяют пропеллент во время использования. [2] [3] Некоторые альтернативы без пропеллента включают различные аэрозольные баллончики с распылителем, отжимные баллоны и системы аэрозольных баллонов со сжатым газом «мешок на клапане» / «мешок в банке» (BiC).

Упаковка, в которой используется поршневая барьерная система от CCL Industries или EarthSafe от Crown Holdings , часто выбирается для высоковязких продуктов, таких как гели для волос после вспенивания , густые кремы и лосьоны , пищевые пасты, промышленные продукты и герметики . Основное преимущество этой системы заключается в том, что она устраняет проникновение газа и обеспечивает отделение продукта от пропеллента, поддерживая чистоту и целостность рецептуры на протяжении всего срока службы. Система поршневого барьера также обеспечивает постоянную скорость потока с минимальным удерживанием продукта.

Другим типом системы дозирования является система «мешок в банке» (или BOV, технология «мешок на клапане»), в которой продукт отделяется от нагнетающего агента с помощью герметичного многослойного ламинированного мешка, который поддерживает полную целостность рецептуры, поэтому Выдается только чистый продукт. [22] Среди множества преимуществ, система «мешок в банке» продлевает срок годности продукта, подходит для раздачи в любом положении (на 360 градусов), бесшумной разгрузки без охлаждения. Эта система «мешок в банке» используется для упаковки фармацевтических, промышленных, бытовых продуктов, продуктов для ухода за домашними животными и других продуктов, которые требуют полного разделения продукта и пропеллента.

Новой разработкой является 2К (двухкомпонентный) аэрозоль. В аэрозольном устройстве 2K основной компонент хранится в основной камере, а второй компонент хранится в дополнительном контейнере. Когда аппликатор активирует аэрозоль 2K, разбивая контейнер для принадлежностей, два компонента смешиваются. Аэрозольный баллон 2K имеет преимущество для доставки реактивных смесей. Например, в реакционной смеси 2K можно использовать мономер с низкой молекулярной массой , олигомер и функционализированный низкомолекулярный полимер для получения конечного сшитого высокомолекулярного полимера. Аэрозоль 2K может увеличивать содержание твердых частиц и обеспечивать получение высококачественных полимерных продуктов, таких как отверждаемые краски , пены. , и клеи .

Проблемы безопасности [ править ]

Консервы с воздухом / пылесосом не содержат воздуха и опасны, даже смертельно опасны для вдыхания. [23]

Есть три основных проблемы для здоровья, связанные с аэрозольными баллончиками:

  • Содержимое аэрозоля можно намеренно вдохнуть для достижения интоксикации пропеллентом (так называемое злоупотребление ингалянтами или «пыхтение»). Называя их «баллончиками с воздухом» или «баллончиками со сжатым воздухом», невежественные люди могут ввести в заблуждение, что они безвредны. Фактически, смерть наступила в результате такого неправильного использования. [23]
  • Травмы, вызванные ожогами, вызванными аэрозолем, могут быть вызваны распылением аэрозоля непосредственно на кожу, что иногда называют «обледенением». [24] Адиабатическое расширение вызывает быстрое охлаждение содержимого аэрозоля при выходе из баллона.
  • Пропелленты в аэрозольных баллончиках обычно представляют собой комбинации горючих газов и, как известно, вызывают пожары и взрывы. [25] Тем не менее, негорючие сжатые газы, такие как азот и закись азота, широко используются в ряде аэрозольных систем (таких как освежители воздуха и взбитые сливки в виде аэрозоля), так как содержат негорючие жидкие пропелленты. [26]

В Соединенных Штатах непустые аэрозольные баллончики считаются опасными отходами [25], но по-прежнему считаются «пригодными для вторичной переработки, когда они пусты» в американских программах по переработке отходов. [27]

См. Также [ править ]

  • Аэрозольная краска
  • Fabrican
  • Граффити
  • Глупая строка

Ссылки [ править ]

  1. ^ a b Беллис, Мэри История аэрозольных баллончиков
  2. ^ a b Патент Норвегии № 46613, выданный 23 ноября 1926 г.
  3. ^ a b Патент США 1800156  - Метод и средства для распыления или распределения жидких или полужидких материалов, выдан 7 апреля 1931 г.
  4. ^ Kvilesjø, Свен Оле (17 февраля 2003). «Спрайбоксенс фар эр норск» . Aftenposten (на норвежском языке). Архивировано из оригинала на 30 июня 2008 года . Проверено 6 февраля 2009 года .
  5. ^ Патент США 2170531  - для смешивания аппаратурыжидкость с газом, выданную 22 августа 1939 года.
  6. ^ Карлайл, Родни (2004). Научно-американские изобретения и открытия , с.402. John Wiley & Songs, Inc., Нью-Джерси. ISBN 0-471-24410-4 . 
  7. ^ Патент США 2331117 , поданной 3 октября 1941, и получил 5 октября 1943 г.патенте США 2331117 (серийный номер 413474) для аэрозоля «раздаточное устройство», поданной Д. Lyle Goodhue и William N. Sullivan (включая диспенсер Рисование)
  8. ^ a b Кимберли А. МакГрат (редактор), Бриджит Э. Трэверс (редактор) (1999). Мир изобретений "Краткое содержание" . Детройт: Томсон Гейл. ISBN 0-7876-2759-3.CS1 maint: дополнительный текст: список авторов ( ссылка )
  9. ↑ Статья «Аэрозольная бомба», The Golden Home and High School Encyclopedia, Golden Press , Нью-Йорк, 1961.
  10. ↑ Статья В. Н. Салливана «Аэрозоли и насекомые», «Ежегодник сельского хозяйства - насекомые», Министерство сельского хозяйства США, 1952 г.
  11. ↑ Core, Джим, Розали Марион Блисс и Альфредо Флорес. (Сентябрь 2005 г.) «ARS сотрудничает с Министерством обороны для защиты войск от насекомых-переносчиков» . Журнал сельскохозяйственных исследований Vol. 53, № 9.
  12. ^ Патент США 2631814  - клапанный механизм для дозирования газов и жидкостей под давлением; заявка 28 сентября 1949 г., выдана 17 марта 1953 г.
  13. ^ "История Хлорфторуглеродов ХФУ" . Совет по потребительским аэрозольным продуктам. Архивировано из оригинала на 2015-07-15 . Проверено 20 июля 2015 .
  14. ^ Поправка Законачистом воздухе 1977 года (91  Stat.  685 , стр. 726)
  15. ^ a b Вайс, Эдит Браун (2009). «Венская конвенция об охране озонового слоя и Монреальский протокол по веществам, разрушающим озоновый слой» (PDF) . Библиотека аудиовизуальных материалов Организации Объединенных Наций по международному праву . Организация Объединенных Наций . Проверено 20 июля 2015 года .
  16. ↑ Нэш, Эрик Р. (23 сентября 2013 г.). «История озоновой дыры» . Наблюдение за озоновой дырой НАСА . НАСА . Проверено 20 июля 2015 .
  17. ^ "Ускоренный отказ от озоноразрушающих веществ класса I" . Агентство по охране окружающей среды США. 19 августа 2010 . Проверено 20 июля 2015 .
  18. ^ "Пожары быстро прекращаются" ленивым "газом фреоном" . Популярная механика . Vol. 87. Журналы Hearst . Апрель 1947 г. с. 115 . Проверено 7 июня 2019 года . Было установлено, что химические соединения фреона в бытовых холодильниках, системах воздушного охлаждения и в качестве носителя ДДТ в аэрозольных бомбах от насекомых более эффективны при тушении пожаров, чем диоксид углерода.
  19. ^ «Техническая информация о ракетном топливе Solstice®» (PDF) . Honeywell .
  20. ^ "Аэрозольный пропеллент / Машина для наполнения под давлением - R + R Aerosol Systems Ltd" . R + R Мидленд Лтд . Проверено 19 февраля 2019 .
  21. ^ US5941462A , Шандор, «Variable Распылительная насадка для распылителя продукции», опубликованной 1999 
  22. ^ изображение: аэрозольные баллоны и баллоны под давлением, иллюстрация
  23. ^ а б «Пыль от смерти» . snopes.com . Проверено 24 мая 2015 .
  24. ^ «Дезодорант увеличивает количество ожогов» . ABC News . 10 июля 2007 г.
  25. ^ a b «Безопасность красок и аэрозолей» . uvm.edu . Университет Вермонта. Архивировано из оригинального 11 августа 2015 года . Проверено 20 июля 2015 года .
  26. ^ "Пропеллент Солнцестояния для аэрозолей" . Аэрозоли Honeywell . Проверено 11 марта 2019 .
  27. ^ «Как переработать аэрозольные баллончики» . Земля911 .

Внешние ссылки [ править ]

  • Совет по потребительским аэрозольным продуктам
  • Аэрозольные баллончики - старые патенты и изобретения