Pourquoi le dioxyde de carbone liquide n’est-il pas utilisé comme propulseur pour aérosols ?

Lors de la formulation de produits aérosols, le choix du propulseur approprié est essentiel pour assurer les performances du produit, sa sécurité et l’efficacité de sa fabrication. Face à la demande croissante d’alternatives écologiques aux COV traditionnels (composés organiques volatils), le dioxyde de carbone (CO2) est fréquemment évoqué dans les discussions.

Toutefois, une idée reçue fondamentale persiste dans le secteur : bien que le CO2 soit utilisé comme propulseur sous forme de gaz comprimé, le dioxyde de carbone liquide n’est jamais utilisé comme propulseur pour les aérosols dans les emballages standards.

Si vous êtes un fabricant d’aérosols cherchant à optimiser votre chaîne de production, comprendre la physique des propulseurs est indispensable pour choisir le bon machine de remplissage d'aérosol et garantir la sécurité des consommateurs. Voici l’analyse technique expliquant pourquoi le CO2 liquide est incompatible avec les emballages aérosols standards.

La physique du CO2 : le problème de la pression extrême

La raison principale pour laquelle le dioxyde de carbone liquide ne peut pas être utilisé dans les bombes aérosols traditionnelles tient à sa pression de vapeur. Pour qu’un gaz existe sous forme liquide à température ambiante (environ 70 °F ou 21 °C), il doit être maintenu sous sa pression de vapeur spécifique.

Les bombes aérosols standard ne peuvent pas résister à cette pression

Les bombes aérosols standard en tôle d’acier étamée ou en aluminium, utilisées dans les secteurs cosmétique, ménager et industriel, sont conçues pour supporter des pressions internes d’environ 90 à 180 PSI. La limite de rupture de la plupart des bombes commerciales se situe aux alentours de 250 à 270 PSI.

Si vous injectiez du CO2 liquide dans une bombe aérosol standard, la pression interne dépasserait immédiatement les limites structurelles de l’emballage. La bombe se déformerait, s’affaisserait puis éclaterait de façon explosive sur la ligne de remplissage des aérosols, constituant un risque de sécurité catastrophique pour les opérateurs et les consommateurs.

Gaz comprimé contre propulseur liquéfié : quelle est la différence ?

Pour utiliser le CO2 dans les aérosols, les fabricants doivent l’utiliser sous forme de gaz comprimé, et non de gaz liquéfié. Comprendre cette distinction est essentiel pour optimiser votre procédé de remplissage en propulseur.

L’avantage du propulseur liquéfié (GPL, DME, fluorocarbures)

Lorsqu’un propulseur liquéfié (comme le GPL) se trouve à l’intérieur d’une bombe, il existe sous deux phases : liquide au fond (mélangé au produit) et gazeuse en haut. Lorsque le consommateur pulvérise le produit, l’espace libre augmente et une partie du propulseur liquide se vaporise instantanément afin de remplacer le gaz perdu. Cela garantit une pression de pulvérisation constante et stable, depuis la première pulvérisation jusqu’à la dernière goutte.

La limitation liée aux gaz comprimés (CO2, azote)

Lorsque du CO2 est utilisé, il est injecté sous forme de gaz comprimé qui s’accumule dans l’espace libre situé au-dessus du produit liquide. Il ne se mélange pas sous forme liquide.

• L'inconvénient : Comme il n’y a pas de réserve de propulseur liquide destinée à se vaporiser et à remplacer le gaz expulsé, la pression interne diminue à chaque pression de la buse.
• Le résultat: Un jet moins puissant à mesure que le contenant se vide, laissant souvent une partie du produit inutilisée au fond du récipient.

Bien que le CO2 comprimé soit très prisé pour son caractère non inflammable et son absence de COV (il est souvent utilisé dans les laques capillaires ou les bombes d’air comprimé pour automobiles), son injection exige un équipement de remplissage gazeux extrêmement précis afin d’introduire le volume exact de gaz sans compromettre l’intégrité du contenant.

Comment le choix du propulseur influence votre machine de remplissage d’aérosols

Votre choix de propulseur détermine directement les exigences techniques de votre équipement d’emballage sous forme d’aérosol.

• Exigences relatives aux équipements antidéflagrants : Si vous utilisez des propulseurs hydrocarbures liquéfiés traditionnels (GPL, butane), votre environnement de remplissage et votre machine de remplissage d’aérosols doivent être strictement antidéflagrants (entraînement pneumatique, certifiés ATEX).
• Remplisseuses haute pression : Si vous optez pour du CO2 ou de l’azote comprimé, vos têtes de remplissage gazeux doivent être conçues pour assurer une injection précise de gaz à haute pression. Une surpression, même minime, peut provoquer un flambage des boîtes.
• Conditionnement alternatif (système « sac dans la valve ») : Comme les gaz comprimés tels que le CO2 subissent des baisses de pression, de nombreux fabricants passent aux machines de remplissage « sac dans la valve » (BOV). Dans les systèmes BOV, de l’air comprimé ou de l’azote/CO2 est comprimé entre la boîte et un sac rempli de produit, garantissant une vidange du produit à 99 % ainsi qu’un pulvérisation continue sans mélange du propulseur avec la formule.