Защо течният въглероден диоксид не се използва като аерозолен пропелент?

При формулирането на аерозолни продукти изборът на подходящ пропелент е от решаващо значение за работата на продукта, безопасното му използване и ефективността на производствения процес. С растящия спрос към екологично чисти алтернативи на традиционните ЛОС (летливи органични съединения), въглеродният диоксид (CO2) често се споменава в дискусии по този въпрос.

Обаче в отрасъла съществува фундаментално заблуждение: макар CO2 да се използва като компресиран газов пропелент, течен въглероден диоксид никога не се използва като пропелент за аерозоли в стандартната опаковка.

Ако сте производител на аерозоли и оптимизирате производствената си линия, разбирането на физичните принципи, свързани с пропелентите, е от съществено значение за правилния избор на машина за пълнене на аерозоли и осигуряване на безопасното потребление от страна на крайните потребители. По-долу е представено техническото обяснение защо течен CO2 е несъвместим със стандартната аерозолна опаковка.

Физиката на CO2: Проблемът с екстремното налягане

Основната причина, поради която течният въглероден диоксид не може да се използва в традиционните аерозолни кутии, се дължи на парциалното налягане. За да съществува един газ в течно състояние при стайна температура (около 70 °F или 21 °C), той трябва да се поддържа под своето специфично парциално налягане.

Стандартните аерозолни кутии не могат да издържат това налягане

Стандартните аерозолни кутии от ламарина или алуминий, използвани в козметичния, домакински и индустриален сектор, са проектирани да понасят вътрешно налягане от около 90 до 180 PSI. Границата за разрушаване при повечето търговски кутии е около 250–270 PSI.

Ако се инжектира течна CO2 в стандартна аерозолна кутия, вътрешното налягане незабавно ще надвиши структурните граници на опаковката. Кутията ще се огъне, деформира и в крайна сметка ще се разруши експлозивно по линията за пълнене на аерозоли, което представлява катастрофална заплаха за безопасността на операторите и потребителите.

Компресиран газ срещу течен пропелент: каква е разликата?

За използване на CO2 в аерозоли производителите трябва да я прилагат като компресиран газ, а не като течен газ. Разбирането на тази разлика е от жизнено значение за оптимизиране на процеса ви за пълнене с пропелент.

Преимуществото на течния пропелент (LPG, DME, флуоровъглеводороди)

Когато течен пропелент (като LPG) се намира в кутията, той съществува в две фази: течна – в долната част (смесена с продукта) и газообразна – в горната част. Докато потребителят разпрашава продукта, обемът на газовото пространство се увеличава и част от течния пропелент незабавно изпарява, за да замести загубения газ. Това осигурява постоянно и устойчиво налягане при разпрашаване – от първото до последното пръскане.

Ограничението за компресиран газ (CO2, азот)

Когато се използва CO2, той се инжектира като компресиран газ, който се намира в пространството над течния продукт.

• Недостатък: Тъй като няма резерв от течен пропелент, който да се изпарява и да замества изтласкания газ, вътрешното налягане намалява при всяко натискане на разпръсквателя.
• Резултатът: По-слаб модел на разпръскване по мярка на изпразване на кутията, често оставяйки неизползван продукт в дъното ѝ.

Въпреки че компресираният CO2 е изключително желателен поради негоримостта му и липсата на ЛОС (често се използва в спрейове за коса или автомобилни пневматични почистващи устройства), той изисква изключително прецизно оборудване за газово пълнене, за да се инжектира точно определеният обем газ, без да се компрометира цялостта на кутията.

Как изборът на пропелент влияе върху вашата машина за пълнене на аерозоли

Изборът ви на пропелент директно определя техническите изисквания към оборудването ви за аерозолно опаковане.

• Изисквания за взривобезопасност: Ако използвате традиционни течни въглеводородни напълнители (LPG, бутан), вашата среда за напълване и машината за напълване на аерозоли трябва да са строго взривобезопасни (с пневматично задвижване, сертифицирани според ATEX).
• Напълнители за газ под високо налягане: Ако изберете компресиран CO2 или азот, главите за напълване с газ трябва да са проектирани така, че да осигуряват точна инжекция на газ под високо налягане. Пренатоварването дори с незначителна стойност може да доведе до деформация (огъване) на кутията.
• Алтернативно опаковъчно решение (система „торба-вентил“ – Bag-on-Valve): Тъй като компресираните газове като CO2 претърпяват спад на налягането, много производители преминават към машини за напълване по системата „торба-вентил“ (BOV). При BOV системите компресиран въздух или азот/CO2 се втласква между кутията и торбата, пълна с продукт, което гарантира изпразване на 99 % от продукта и непрекъснато разпрашаване без смесване на напълнителя с формулата.