Při formulaci aerosolových výrobků je výběr vhodného pohonného plynu rozhodující pro výkon výrobku, bezpečnost a efektivitu výroby. Vzhledem k rostoucímu požadavku na ekologicky šetrné alternativy k tradičním VOC (těkavým organickým sloučeninám) se v diskusích často objevuje oxid uhličitý (CO2).
V průmyslu však existuje zásadní omyl: i když se CO2 používá jako stlačený plyn pro pohon aerosolů, kapalný oxid uhličitý se nikdy nepoužívá jako pohonný plyn pro aerosoly ve standardním balení.
Jste-li výrobce aerosolů, který optimalizuje svou výrobní linku, je pro výběr správného plnicí stroj pro aérozoly a zajištění bezpečnosti spotřebitelů nezbytné porozumět fyzikálním principům pohonných plynů. Níže najdete technické vysvětlení, proč je kapalný CO2 neslučitelný se standardním aerosolovým balením.
Fyzika CO2: Problém extrémního tlaku
Hlavním důvodem, proč nelze kapalný oxid uhličitý použít v tradičních aerosolových plechovkách, je jeho tlak nasycených par. Aby mohl plyn existovat jako kapalina za pokojové teploty (přibližně 21 °C), musí být udržován pod svým specifickým tlakem nasycených par.
| Typ pohonné látky | Fáze za pokojové teploty | Požadovaný tlak nasycených par |
|---|---|---|
| Tradiční zkapalněné (butan, izobutan, DME) | Tekutiny | 17 až 70 PSI |
| Kapalný oxid uhličitý (CO₂) | Tekutiny | přibližně 850 PSI (58 bar) |
Standardní aerosolové plechovky nezvládnou tento tlak
Standardní plechovky z ocinkované oceli nebo hliníku, používané v kosmetickém, domácnostním a průmyslovém sektoru, jsou navrženy tak, aby odolaly vnitřnímu tlaku přibližně 90 až 180 PSI. Mezní tlak pro většinu komerčních plechovek činí přibližně 250 až 270 PSI.
Pokud byste do standardního aerosolového plechovku vpravili kapalný CO₂, vnitřní tlak by okamžitě překročil konstrukční limity obalu. Plechovka by se prohnula, deformovala a nakonec by praskla explozivně na linku pro plnění aerosolů, čímž by vzniklo katastrofální bezpečnostní riziko pro obsluhu i spotřebitele.
Stlačený plyn versus kapalný pohonný plyn: V čem je rozdíl?
Aby bylo možné použít CO₂ v aerosolech, musí ho výrobci používat jako stlačený plyn, nikoli jako kapalný plyn. Porozumění tomuto rozdílu je zásadní pro optimalizaci procesu plnění pohonných plynů.
Výhoda kapalného pohonného plynu (LPG, DME, fluorouhlíky)
Když je kapalný pohonný plyn (např. LPG) uvnitř plechovky, nachází se ve dvou fázích: kapalná fáze dole (smíšená s produktem) a plynná fáze nahoře. Při stříkání produktu spotřebitelem se objem volného prostoru (head space) zvětšuje a část kapalného pohonného plynu se okamžitě odpaří, aby nahradila ztracený plyn. Tím je zajištěn stálý a rovnoměrný tlak stříkání od prvního až po poslední stříknutí.
Omezení stlačeného plynu (CO2, dusík)
Při použití CO2 se tento plyn vstřikuje jako stlačený plyn, který se nachází v prostoru nad kapalným produktem.
- Nevýhoda: Jelikož neexistuje zásoba kapalného pohonná látky, která by se mohla odpařovat a nahrazovat vytláčený plyn, klesá vnitřní tlak při každém stisknutí trysky.
- Výsledek: Slabší rozstřikovací vzorec při vyprazdňování nádobky, často s nevyužitým produktem zůstávajícím na dně nádobky.
I když je stlačený CO2 velmi žádoucí díky své nehořlavosti a nulovému obsahu VOC (často se používá v sprejích na vlasy nebo v automobilových čisticích sprejích), vyžaduje vysoce přesné zařízení pro plnění plynu, aby byl vstříknut přesný objem plynu bez ohrožení celistvosti nádobky.
Jak volba pohonné látky ovlivňuje vaši strojní linku pro plnění aerosolů
Vaše volba pohonné látky přímo určuje technické požadavky na vaše zařízení pro balení aerosolů.
- Požadavky na výbušnostodolné provedení: Pokud používáte tradiční kapalné uhlovodíkové pohonné látky (LPG, butan), musí být vaše prostředí pro plnění i stroj pro plnění aerosolů přísně protiexplozní (poháněný pneumatikou, certifikovaný podle směrnice ATEX).
- Plniče vysokotlakých plynů: Pokud se rozhodnete pro stlačený CO₂ nebo dusík, musí být vaše hlavy pro plnění plynem navrženy tak, aby přesně zvládaly vstřikování plynu za vysokého tlaku. Přetlak i jen o malé množství může vést ke zkroucení plechovek.
- Alternativní balení (systém Bag-on-Valve – BOV): Protože stlačené plyny, jako je CO₂, zažívají pokles tlaku, mnoho výrobců přechází na plniče systému Bag-on-Valve (BOV). V systémech BOV je stlačený vzduch nebo dusík/CO₂ stlačován mezi plechovku a pytlík naplněný produktem, čímž se dosáhne vyprázdnění 99 % obsahu produktu a nepřetržitého postřiku bez míchání pohonné látky se vzorcem.
Vylepšete svou výrobu s precizními aerosolovými zařízeními
Tekutý oxid uhličitý nikdy nebude životaschopným pohonným prostředkem pro aerosoly kvůli nezvratným zákonům fyziky a limitům tlaku. Bez ohledu na to, zda používáte stlačený CO₂, tradiční LPG nebo zkoumáte moderní technologii Bag-on-Valve, bezpečnost a účinnost vaší výrobní linky zcela závisí na spolehlivosti vašich strojů.
U Aile Automation Equipment , specializujeme se na návrh a výrobu aerosolových plnících strojů světové třídy, které jsou přizpůsobeny vašim konkrétním požadavkům na formulaci a pohonný prostředek. Od poloautomatických laboratorních plničů až po vysokorychlostní plně automatické rotační linky naše zařízení zaručuje přesné dávkování plynu, striktní dodržení bezpečnostních norem a maximální provozní dostupnost výrobní linky.
Kontaktujte ještě dnes náš technický tým
