Zakaj tekoči ogljikov dioksid ni uporabljen kot aerosolni gonilni plin?

Pri formulaciji aerosolnih izdelkov je izbira ustreznega gonilne snovi ključnega pomena za delovanje izdelka, varnost in učinkovitost proizvodnje. Zaradi naraščajoče povpraševanja po okolju prijaznih alternativah tradicionalnim VOC-om (летljive organske spojine), se v razpravah pogosto omenja ogljikov dioksid (CO2).

Vendar obstaja temeljna zabloda v industriji: čeprav se CO2 uporablja kot gonilna snov v obliki stisnjenega plina, se tekoči ogljikov dioksid nikoli ne uporablja kot gonilna snov za aerosole v standardni embalaži.

Če ste proizvajalec aerosolov in optimizirate svojo proizvodno linijo, je razumevanje fizikalnih zakonitosti, ki urejajo gonilne snovi, bistveno za izbiro prave aerosolni stroj za polnjenje in zagotavljanje varnosti potrošnikov. Spodaj je tehnična razlaga, zakaj tekoči CO2 ni združljiv s standardno aerosolno embalažo.

Fizika CO2: Težava ekstremnega tlaka

Glavni razlog, zakaj tekoči ogljikov dioksid ni mogoče uporabiti v tradicionalnih aerosolnih posodah, je tlak izparevanja. Da bi se plin ob sobni temperaturi (približno 21 °C) lahko obstajal kot tekočina, ga je treba hraniti pod njegovim specifičnim tlakom izparevanja.

Standardne aerosolne posode ne morejo vzdržati tega tlaka

Standardne aerosolne posode iz limenke ali aluminija, ki se uporabljajo v kozmetični, gospodinjski in industrijski panogi, so zasnovane tako, da vzdržijo notranji tlak približno 90 do 180 PSI. Meja poškodbe večine komercialnih posod znaša približno 250 do 270 PSI.

Če bi v standardno aerosolno posodico vbrizgnili tekoči CO2, bi notranji tlak takoj presegel konstrukcijske meje embalaže. Posodica bi se deformirala, upognila in končno eksplodirala na polnilni liniji za aerosole, kar bi predstavljalo katastrofalno varnostno nevarnost za operaterje in potrošnike.

Stisnjen plin nasproti tekočemu gonilnemu sredstvu: kaj je razlika?

Za uporabo CO2 v aerosolih morajo proizvajalci uporabiti stisnjen plin, ne pa tekočega plina. Razumevanje te razlike je ključno za optimizacijo postopka polnjenja z gonilnim sredstvom.

Prednost tekočega gonilnega sredstva (LPG, DME, fluorokarboni)

Ko je tekoče gonilno sredstvo (kot je LPG) znotraj posodice, obstaja v dveh fazah: tekočina na dnu (zmešana z izdelkom) in plin na vrhu. Ko potrošnik prši izdelek, se prostor nad tekočino poveča in del tekočega gonilnega sredstva takoj izhlapi, da nadomesti izgubljen plin. To zagotavlja stalni, enakomeren pritisk pršenja od prvega do zadnjega kapljice.

Omejitev stisnjenega plina (CO2, dušik)

Ko se uporabi CO2, se vbrizga kot stisnjen plin, ki se nahaja v prostoru nad tekočim izdelkom.

• Nedostatek: Ker ni zaloge tekočega gonilnega sredstva za izparevanje in nadomestitev izpuščenega plina, se notranji tlak zmanjša vsakič, ko se pritisne na šobo.
• Rezultat: Šibkejši razpršilni vzorec ob praznjenju posode, kar pogosto pusti neuporabljen izdelek na dnu posode.

Čeprav je stisnjen CO2 zelo želen zaradi njegove nevnetljivosti in ničelne vsebine hlapnih organskih snovi (VOC) (pogosto se uporablja v lasnih razpršilih ali avtomobilskih čistilnih napravah), za natančno vbrizganje točne količine plina brez ogrožanja celovitosti posode zahteva izjemno natančno opremo za polnjenje plinov.

Vpliv izbire gonilnega sredstva na vašo napravo za polnjenje aerosolov

Izbira gonilnega sredstva neposredno določa tehnične zahteve vaše opreme za aerosolno embalažo.

• Zahteve glede odpornosti proti eksplozijam: Če uporabljate tradicionalne tekoče ogljikovodikove pogonske plinove (LPG, butan), mora biti vaše polnilno okolje in aerosolna polnilna naprava strogo proti eksploziji (pnevmatsko pogonjena, certificirana ATEX).
• Polnilniki za visokotlačne pline: Če izberete stisnjen CO2 ali dušik, morajo biti vaši polnilni glavi za plin zasnovani tako, da natančno omogočajo vbrizgavanje visokotlačnega plina. Prekomerno povišanje tlaka tudi za majhen delež lahko povzroči deformacijo posode.
• Alternativno embalažo (vrečka na ventilu): Ker se pri stisnjenih plinih, kot je CO2, pojavi padec tlaka, mnogi proizvajalci prehajajo na polnilne naprave za sistem vrečka na ventilu (BOV). V sistemih BOV se stisnjen zrak ali dušik/CO2 stiska med posodo in vrečko, napolnjeno s proizvodom, kar zagotavlja izpraznitev 99 % proizvoda ter neprekinjen pršilni tok brez mešanja pogonskega plina z recepturo.