Аерозольний диспенсер

Аерозольний диспенсер (також: аерозольний балон, аерозольна упаковка) — пристрій, який являє собою паковання з внутрішнім тиском для зберігання і контрольованої видачі аеродисперсних систем — дуже дрібних, невидимих неозброєним оком (розмір частинок від 10⁻⁷ до 10⁻⁵ см) рідких або твердих частинок, які знаходяться в зваженому стані в газоподібному або рідкому середовищі. Використовується для одержання аерозолю (піни, туману). Аерозольні диспенсери застосовуються як пристрої разового використання. Виконуються у вигляді металевого або скляного контейнера (у формі пляшки — рідше), проте, можуть бути і збірними (з двох або трьох ємностей) і мати різну форму та конструкцію.

Виготовляється дуже широкий асортимент товарів де використовуються аерозольні диспенсери: лак для волосся, засоби для засмаги, засоби від опіків, засоби від поту, парфумерні рідини, дитяча присипка, креми/гелі для гоління, освіжувачі повітря, освіжувачі ротової порожнини, лікарські форми, лако-фарбові вироби (нітроемалі), харчові продукти (рідкий сир, збиті вершки), перцеві аерозолі що увійшли до штатного спорядження поліцейських США,^[1] аерозолі сльозоточивої та дратівної дії, стиснуте повітря для очищення електронного устаткування й інших чутливих пристроїв, засоби від комах, поліуретан (монтажна піна). Протягом багатьох років лаки для волосся складали більш 30 % від загального об'єму виробництва парфумерно-косметичних товарів у світі.

Таке паковання аерозолей виникло в 1949 році і з того часу отримало широке поширення.

Принцип роботи

Аерозольний диспенсер складається з металевого або скляного балону в якому під тиском перебуває активна речовина (чи продукт) з пропелентом (стиснуті гази), клапанних пристосувань, розпилювальної головки та сифонної трубки. Клапан чи вентиль складається з запобіжного ковпачка, диска, розпилювальної головки, днища, зовнішнього ущільнення, внутрішнього ущільнення, стрижня, пружини, корпуса (кишені), трубки. Ковпачок запобігає випадковому натисканню розпилювальної головки. Герметизація в аерозольному диспенсері залежить від взаємного розташування стрижня та ущільнення на корпусі. В стрижні наявний отвір, який при вільному розташуванні стрижня перебуває вище ущільнення. В цьому стані аерозольний диспенсер герметично закритий. Над вмістом перебуває шар газоподібного стиснутого пропеленту, який створює тиск на вміст ємності. Коли балон закритий, частина газу випаровується і створює всередині ємності тиск 0,3-0,6 МПа.

Механізм роботи такий: для того, щоб користуватись виробом натискають пальцем на головку клапана і відкривають його. Продукт під тиском газу по сифонній трубці подається до отвору в стрижні клапану, який під дією пальця опустився нижче ущільнення, і з отвору виривається струя із сильно розпиленими частинками. Зріджений газ переходить в газоподібний стан і розсіюється в просторі, а активний продукт тонким шаром покриває предмет на який направлений отвір на диску.

В залежності від продукту, струя може нагадувати туман (лаки, фарби, одеколони), дим або порох (пудра, дитяча присипка), піну (шампуні, креми для гоління, харчова пінка).

При використанні як пропеленту зріджених газів тиск в ємкості завжди залишається постійним, оскільки одночасно зі збільшенням об'єму газоподібного шару і зменшення тиску в ньому пропелент із рідкої фази переходить в газоподібну і підтримує постійний тиск доти, поки в ємності є рідкий пропелент.

Пропеленти

Пропеленти, функція яких — видача активного продукту з диспенсера шляхом створення в ньому тиску розділяють на три основні групи:

зріджені гази: фторорганічні з'єднання, тобто хладони: хладон-11 (трихлорфторметан), хладон-12 (дихлордифторметан), хладон-14, хладон-21 (дихлорфторметан), хладон-22 (хлордифторметан), хладон-113 (трихлортрифторетан), хладон-114 (дихлортетрафторетан), хладон-142 (хлордифторетан), хладон-С318 (октафторциклобутан)); хлоровані вуглеводні (вінілхлорид і ін.), вуглеводні парафінового ряду (бутан, пропан, ізобутан і ін.);
зтиснені (важкозтискувані) гази: азот, закис азоту і ін;
леткі органічні розчинники: етиленхлорид і ін.

Хладони (хладон-11, хладон-12, хладон-14), а також їх суміші, широко використовуються у парфумерно-косметичній промисловості. Більшість хладонів негорючі, пожежобезпечні, безколірні, не мають запаху чи смаку.

В Радянському Союзі як пропелент використовували фреони, наприклад суміш фреону-112 і фреону-114, чи суміш їх з ізопропілміристинатом.

Для захисту тари аерозольних упаковок з жерсті та алюмінію використовують однокомпонентні епоксидно–фенольні матеріали.^[2]

Вимоги до пропелентів

Пропеленти повинні відповідати таким основним вимогам:

гранична допустима концентрація по токсичності в повітрі виробничих приміщень не нижче 500см³/м³;
повинні бути хімічно інертними і не піддаватись гідролізу;
при евакуації продукту з диспенсера пропелент не повинен утворювати вибухонебезпечні суміші з повітрям;
не здійснювати подразнюючу дію на шкіру, дихальні шляхи, слизову оболонку очей;
тиск насиченої пари пропеленту при 20 °C повинен знаходитись в межах 0,2-0,8 МПа;
забезпечувати подачу не менше 98 % вмістимого диспенсера.

При виборі пропелентів враховують властивості продукту і вимоги до характеру струї, призначення продукту, консистенцію і хімічний склад продукту, розчинну здатність пропелента, характер дії пропелента на тару. Кількість пропелента залежить від призначення аерозолей і може коливатись в межах співвідношень маси пропелента до продукта від 8:92 до 95:5.

Для отримання піни як пропелента застосовують стиснені (не зріджені) гази: азот, закис азоту, гелій. Азот також виключає можливість окиснення продукта.

Розчинники

Як розчинники використовують органічні розчинники (вуглеводні, спирти, ефіри, кетони і ін) і воду. Розчинники призначені для отримання розчину активної речовини з пропелентом. Також за допомогою пропелента розчинник допомагає розприділенню невеликої кількості повітря в активній речовині. Якщо використовується вода, то при виборі пропелента враховують можливість протікання реакції гідролізу і характер дії пропелента в такому випадку на тару.

Склад одеколонів, на водній основі приблизно такий: 3 % парфумерної композиції, 36 % етилового спирту, 54 % дистильованої води і 7 % пропелентів (хладон-С318 і ізобутан у відношенні 70:30).

Двокамерне паковання

В ній відсутній розчинник, а корисний продукт міститься в еластичному пакеті (плівковий поліетилен або алюмінієва фольга). Цей пакет поміщений в жорстку тару(балон), а пропелент оточує цей пакет зі всіх сторін, створюючи тиск на нього і при відкриванні клапана витісняючи вміст пакету. Таким чином пропелент відділений від тривалого контакту з корисним продуктом.