Аэрозоль - Aerosol spray

Аэрозольный баллончик

Аэрозоль это тип дозирующей системы, которая создает аэрозоль туман жидких частиц. Он используется с банкой или бутылкой, содержащей полезную нагрузку и пропеллент под давлением. Когда клапан контейнера открывается, полезная нагрузка выталкивается из небольшого отверстия и выходит в виде аэрозоля или тумана. Когда пропеллент расширяется, вытесняя полезную нагрузку, только часть пропеллента испаряется внутри баллона, чтобы поддерживать постоянное давление. За пределами емкости капли топлива быстро испаряются, в результате чего полезный груз остается взвешенным в виде очень мелких частиц или капель.

История

Аэрозольный баллончик (химическая частица) изобрел USDA исследователи, Лайл Гудхью и Уильям Салливан.

Представления об аэрозоле, вероятно, восходят к 1790 году.[1] Первый патент на аэрозольный баллончик был получен в Осло в 1927 г. Эрик Ротейм, а норвежский язык инженер-химик,[1][2] в 1931 г. на изобретение был выдан патент США.[3] Патентные права были проданы компании из США за 100 000 Норвежская крона.[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 неразвитым. 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 аэрозольные баллончики начали эффективно использовать американцы. Лайл Гудхью и Уильям Салливан из Бюро энтомологии и карантина растений США, которые считаются изобретателями современных аэрозольных баллончиков.[7][8] Их дизайн многоразового аэрозольного баллончика получил название аэрозольная бомба или же бомба-жук, является предком 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] На изобретение был выдан патент на государственную службу, который был переуступлен Министр 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 малярия -перенос комары распылением внутрь палатки и самолеты в Тихий океан в течение Вторая Мировая Война.[11] Гудхью и Салливан получили первые Эрик Ротейм Золотая медаль 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 г. Бронкс владелец механического цеха Роберт Х. Абпланальп.[8][12]

В 1974 г. Фрэнк Шервуд Роуленд и Марио Х. Молина предложил, чтобы хлорфторуглероды, используемые в качестве топлива в аэрозольных распылителях, способствовали истощению запасов Земли. озоновый слой.[13] В ответ на эту теорию Конгресс США принял поправки к Закон о чистом воздухе в 1977 г., санкционировав Агентство по охране окружающей среды для регулирования присутствия ХФУ в атмосфере.[14] В Программа ООН по окружающей среде в том же году призвала к исследованию озонового слоя, а в 1981 году утвердила глобальную рамочную конвенцию по защите озонового слоя.[15] В 1985 г. Джо Фарман, Брайан Г. Гардинер, и Джон Шенклин опубликовал первую научную статью с подробным описанием дыры в озоновом слое.[16] В том же году Венская конвенция был подписан в ответ на разрешение ООН. Два года спустя Монреальский протокол, который регулировал производство ХФУ, был официально подписан. Он вступил в силу в 1989 году.[15] США официально отказались от ХФУ в 1995 году.[17]

Аэрозольные пропелленты

Если бы аэрозольные баллончики были просто заполнены сжатый газ, либо он должен находиться под опасно высоким давлением и требовать специальных сосуд под давлением дизайн (как в газовые баллоны ), или количество полезной нагрузки в банке было бы небольшим и быстро исчерпывалось. Обычно газ - это пар жидкости с точка кипения немного ниже чем комнатная температура. Это означает, что внутри баллона под давлением пар может существовать в равновесие с объемной жидкостью под давлением выше, чем атмосферное давление (и может выбросить полезную нагрузку), но не опасно высоко. Как только газ выходит, он немедленно заменяется испаряющейся жидкостью. Поскольку пропеллент находится в баллоне в жидкой форме, его следует смешивающийся с полезной нагрузкой или растворенный в полезной нагрузке. В газовые баллончики и замораживающие спреи, топливо само действует как полезная нагрузка. Пропеллент в газовом баллоне - это не «сжатый воздух», как иногда предполагают, а обычно галогеналкан.

Хлорфторуглероды (CFCs) когда-то часто использовались в качестве топлива,[18] но так как Монреальский протокол вступили в силу в 1989 году, они были заменены почти в каждой стране из-за негативного воздействия ХФУ на озоновый слой. Наиболее распространенными заменителями CFC являются смеси летучих углеводороды обычно пропан, н-бутан и изобутан. Диметиловый эфир (DME) и метилэтиловый эфир также используются. У всего этого есть недостаток: легковоспламеняющийся. Оксид азота и углекислый газ также используются в качестве топлива для доставки пищевых продуктов (например, взбитые сливки и пищевой спрей ). Лекарственные аэрозоли, такие как ингаляторы от астмы использовать гидрофторалканы (HFA): либо HFA 134a (1,1,1,2-тетрафторэтан) или HFA 227 (1,1,1,2,3,3,3,3-гептафторпропан) или их комбинации. Совсем недавно жидкий Гидрофторолефин (HFO) пропелленты получили более широкое распространение в аэрозольных системах из-за их относительно низкого давления пара, низкого давления. потенциал глобального потепления (GWP) и негорючесть.[19] Распылители с ручным 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

Типичная система красящего клапана будет иметь "женский «клапан, шток которого является частью верхнего привода. Клапан может быть предварительно собран с чашкой клапана и установлен на баллоне как единое целое перед заполнением давлением. Привод добавляется позже.

Современные аэрозольные распылители состоят из трех основных частей: баллончика, клапана и исполнительного механизма или кнопки. Банка чаще всего покрывается лаком. жесть (сталь со слоем олова) и может быть из двух или трех металлических частей. гофрированный вместе. Алюминиевые банки также 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

Основные статьи: Распылитель и Выдавить бутылку

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

Упаковка с поршневой барьерной системой CCL Industries или EarthSafe от Crown Holdings часто выбирается за высокие вязкий такие продукты, как вспенивание гели для волос, толстый кремы и лосьоны, пищевые спреды и промышленные товары 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 разлива 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, реактивная смесь 2K может использовать низкую молекулярный вес мономер, олигомер, и функционализированный низкомолекулярный полимер сделать окончательный сшитый высокомолекулярный полимер. Аэрозоль 2K может увеличивать содержание твердых частиц и обеспечивать получение полимерных продуктов с высокими эксплуатационными характеристиками, таких как излечимый краски, пены, и клеи.

Соображения безопасности

Консервированный воздух / dusters делать нет содержат воздух и опасны, даже смертельно опасны для дыхания.[23]

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

  • Содержимое аэрозоля может быть намеренно вдохнул достигать интоксикация от пороха (известного как злоупотребление ингалянтами или "пыхтеть"). 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]
  • Ожог аэрозолем травмы 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] Однако 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 они содержат негорючие жидкие пропелленты.[26]

В США непустые аэрозольные баллончики считаются опасные отходы[25] но по-прежнему считаются «пригодными для вторичной переработки, когда они пустые» в американских программах утилизации отходов.[27]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ а б Беллис, МэриИстория аэрозольных баллончиков
  2. ^ а б Патент Норвегии № 46613, выдан 23 ноября 1926 г.
  3. ^ а б Патент США 1,800,156 - Метод и средства распыления или распределения жидких или полужидких материалов, выпущенный 7 апреля 1931 г.
  4. ^ Квилешё, Свенд Оле (17 февраля 2003 г.). «Спрайбоксенс фар эр норск». Aftenposten (на норвежском языке). Архивировано из оригинал 30 июня 2008 г.. Получено 6 февраля 2009.

    Sprayboksens far er norsk; Erik Rotheim fant opp aerosolflasken, sprayboksen, på 1920-tallet. В 1927 году был выдан патент на оппоненты. [...] и запатентованный налог на прибыль в течение 100 000 крон.

    Отец распылителя - норвежец; Эрик Ротейм изобрел аэрозольный баллон, распылитель, в 1920-х годах. В 1927 году он запатентовал изобретение. [...] патент был продан американской компании за 100 000 норвежских крон.

  5. ^ Патент США 2170531 - Аппарат для смешивания жидкости с газом, выдан 22 августа 1939 г.
  6. ^ Карлайл, Родни (2004). Изобретения и открытия Scientific American, с.402. John Wiley & Songs, Inc., Нью-Джерси. ISBN  0-471-24410-4.
  7. ^ Патент США 2331117 подана 3 октября 1941 г. и выдана 5 октября 1943 г. Патент № 2331117 (серийный № 413474) на «дозирующее устройство» для аэрозолей, поданный Лайлом Д. Гудхью и Уильямом Н. Салливаном (включая чертеж дозатора)
  8. ^ а б 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 (связь)
  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. ^ Ядро, Джим, Розали Марион Блисс и Альфредо Флорес. (Сентябрь 2005 г.) «ARS сотрудничает с Министерством обороны, чтобы защитить войска от насекомых-переносчиков». Журнал сельскохозяйственных исследованийVol. 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. ^ «Хлорфторуглероды История ХФУ». Совет по потребительским аэрозольным продуктам. Архивировано из оригинал на 2015-07-15. Получено 2015-07-20.
  14. ^ Поправки к Закону о чистом воздухе 1977 г. (91Стат.  685, п. 726)
  15. ^ а б 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. Объединенные Нации. Получено 20 июля 2015.
  16. ^ Нэш, Эрик Р. (23 сентября 2013 г.). «История озоновой дыры». Часы НАСА с озоновой дырой. НАСА. Получено 2015-07-20.
  17. ^ "Ускоренный отказ от озоноразрушающих веществ класса I". Агентство по охране окружающей среды США. 19 августа 2010 г.. Получено 2015-07-20.
  18. ^ «Пожары быстро прекращаются с помощью« ленивого »фреона». Популярная механика. Vol. 87. Журналы Hearst. Апрель 1947 г. с. 115. Получено 7 июня, 2019. Химические соединения фреона в бытовых холодильниках, системах воздушного охлаждения и в качестве а ДДТ носитель в аэрозоле бомбы от насекомых Было обнаружено, что они более эффективны при тушении пожаров, чем углекислый газ.
  19. ^ «Техническая информация о ракетном топливе Solstice®» (PDF). Honeywell.
  20. ^ "Аэрозольный пропеллент / Машина для наполнения давлением - R + R Aerosol Systems Ltd". R + R Midlands Ltd. Получено 2019-02-19.
  21. ^ US5941462A, Sandor, "Сменная форсунка для распылителя продуктов", опубликовано в 1999 г. 
  22. ^ изображение: аэрозольные баллоны и баллоны под давлением, иллюстрация
  23. ^ а б "Пыль от смерти". snopes.com. Получено 2015-05-24.
  24. ^ «Дезодорант увеличивает количество ожогов». ABC News. 10 июля 2007 г.
  25. ^ а б «Краска и безопасность аэрозолей». uvm.edu. Университет Вермонта. Архивировано из оригинал 11 августа 2015 г.. Получено 20 июля 2015.
  26. ^ "Пропеллент солнцестояния для аэрозолей". Аэрозоли Honeywell. Получено 11 марта 2019.
  27. ^ «Как утилизировать аэрозольные баллончики». Земля911.

внешняя ссылка