Spray aerosol - Aerosol spray

Lo spray aerosol è un tipo di sistema di erogazione che crea una nebbia di aerosol di particelle liquide. Comprende una lattina o una bottiglia che contiene un carico utile e un propellente sotto pressione. Quando la valvola del contenitore viene aperta, il carico utile viene espulso da una piccola apertura ed emerge come aerosol o nebbia.

Bomboletta spray

Storia

La bomboletta spray per aerosol (una particella chemio) inventata dai ricercatori dell'USDA , Lyle Goodhue e William Sullivan.

I concetti di aerosol probabilmente risalgono al 1790. Il primo brevetto di bomboletta spray fu concesso a Oslo nel 1927 a Erik Rotheim , un ingegnere chimico norvegese, e un brevetto statunitense fu concesso per l'invenzione nel 1931. I diritti di brevetto erano venduto a una società statunitense per 100.000 corone norvegesi . Il servizio postale norvegese, Posten Norge , ha celebrato l'invenzione emettendo un francobollo nel 1998.

Nel 1939, l'americano Julian S. Kahn ricevette un brevetto per una bomboletta spray usa e getta, ma il prodotto rimase in gran parte sottosviluppato. L'idea di Kahn era di mescolare la panna e un propellente da due fonti per fare la panna montata in casa, non un vero aerosol in quel senso. Inoltre, nel 1949, rinunciò alle sue prime quattro rivendicazioni, che furono il fondamento delle sue successive rivendicazioni di brevetto.

Fu solo nel 1941 che la bomboletta spray fu utilizzata per la prima volta dagli americani Lyle Goodhue e William Sullivan del Bureau of Entomology and Plant Quarantine degli Stati Uniti , che sono accreditati come gli inventori della moderna bomboletta spray. Il loro design di una bomboletta spray ricaricabile, soprannominata bomba aerosol o bomba insetti , è l'antenato di molti prodotti spray commerciali. Era una lattina d'acciaio delle dimensioni di una mano caricata con un gas liquefatto sotto 75 libbre di pressione e un prodotto da espellere come nebbia o schiuma. Un brevetto di servizio pubblico è stato rilasciato sull'invenzione e assegnato al Segretario dell'Agricoltura per il libero uso del popolo degli Stati Uniti. Pressurizzato da gas liquefatto, che gli ha conferito qualità propellenti, il piccolo barattolo portatile ha permesso ai soldati di difendersi dalle zanzare portatrici di malaria spruzzando all'interno di tende e aerei nel Pacifico durante la seconda guerra mondiale . Goodhue e Sullivan hanno ricevuto la prima medaglia d'oro Erik Rotheim dalla Federazione delle associazioni europee di aerosol il 28 agosto 1970 a Oslo, in Norvegia, in riconoscimento dei loro primi brevetti e del successivo lavoro pionieristico con gli spray aerosol.

Nel 1948, il governo degli Stati Uniti concesse a tre società le licenze per la produzione di spray aerosol. Due delle tre società, Chase Products Company e Claire Manufacturing, continuano a produrre spray aerosol. La "valvola a crimpare", utilizzata per controllare lo spray negli aerosol a bassa pressione, è stata sviluppata nel 1949 dal proprietario dell'officina meccanica del Bronx , Robert H. Abplanalp .

Nel 1974, i dott. Frank Sherwood Rowland e Mario J. Molina hanno proposto che i clorofluorocarburi , usati come propellenti negli spray aerosol, contribuissero all'esaurimento dello strato di ozono terrestre . In risposta a questa teoria, nel 1977 il Congresso degli Stati Uniti ha approvato emendamenti al Clean Air Act che autorizzano l' Agenzia per la protezione dell'ambiente a regolamentare la presenza di CFC nell'atmosfera. Il Programma delle Nazioni Unite per l'ambiente ha richiesto la ricerca sullo strato di ozono quello stesso anno e, nel 1981, ha autorizzato una convenzione quadro globale sulla protezione dello strato di ozono. Nel 1985, Joe Farman , Brian G. Gardiner e Jon Shanklin pubblicarono il primo articolo scientifico che descriveva in dettaglio il buco nello strato di ozono. Nello stesso anno, in risposta all'autorizzazione dell'ONU, fu firmata la Convenzione di Vienna . Due anni dopo è stato formalmente firmato il Protocollo di Montreal , che regolamentava la produzione di CFC. È entrato in vigore nel 1989. Gli Stati Uniti hanno formalmente eliminato gradualmente i CFC nel 1995.

Propellenti per aerosol

Se le bombolette spray fossero semplicemente riempite con gas compresso , dovrebbero essere a una pressione pericolosamente alta e richiedere un design speciale del recipiente a pressione (come nelle bombole di gas ), oppure la quantità di carico utile nella bomboletta sarebbe piccola e si esaurirebbe rapidamente. Solitamente il gas è il vapore di un liquido con punto di ebollizione leggermente inferiore alla temperatura ambiente . Ciò significa che all'interno della bombola pressurizzata, il vapore può esistere in equilibrio con il suo liquido sfuso ad una pressione superiore a quella atmosferica (e in grado di espellere il carico utile), ma non pericolosamente elevata. Quando il gas fuoriesce, viene immediatamente sostituito dal liquido in evaporazione. Poiché il propellente esiste in forma liquida nella bomboletta, dovrebbe essere miscibile con il carico utile o disciolto nel carico utile. Negli spolveratori a gas e negli spray antigelo , il propellente stesso funge da carico utile. Il propellente in una bomboletta di gas duster non è "aria compressa" come a volte si presume, ma di solito un haloalcano .

I clorofluorocarburi (CFC) un tempo erano spesso usati come propellenti, ma da quando il Protocollo di Montreal è entrato in vigore nel 1989, sono stati sostituiti in quasi tutti i paesi a causa degli effetti negativi che i CFC hanno sullo strato di ozono terrestre . I sostituti più comuni dei CFC sono miscele di idrocarburi volatili , tipicamente propano , n- butano e isobutano . Vengono utilizzati anche dimetiletere (DME) e metil etil etere . Tutti questi hanno lo svantaggio di essere infiammabili . Il protossido di azoto e l' anidride carbonica vengono utilizzati anche come propellenti per la somministrazione di alimenti (ad esempio panna montata e spray da cucina ). Gli aerosol medicinali come gli inalatori per l'asma utilizzano idrofluoroalcani (HFA): HFA 134a (1,1,1,2,-tetrafluoroetano) o HFA 227 (1,1,1,2,3,3,3-eptafluoropropano) o combinazioni di il due. Più recentemente, i propellenti liquidi idrofluoroolefinici (HFO) sono diventati più ampiamente adottati nei sistemi aerosol a causa della loro pressione di vapore relativamente bassa, del basso potenziale di riscaldamento globale (GWP) e della non infiammabilità. Gli spray a pompa manuale possono essere utilizzati come alternativa a un propellente immagazzinato.

Le riempitrici di propellente per aerosol liquido richiedono precauzioni aggiuntive, come essere montate esternamente al magazzino di produzione in una casa del gas. Le macchine a propellente per aerosol liquido sono generalmente costruite per essere conformi alle normative ATEX Zona II/2G (classificazione Zona 1).

Confezione

Un tipico sistema di valvole per verniciatura avrà una valvola " femmina ", lo stelo essendo parte dell'attuatore superiore. La valvola può essere preassemblata con la coppa della valvola e installata sulla tanica come un pezzo unico, prima del riempimento a pressione. L'attuatore viene aggiunto in seguito.

I moderni prodotti spray per aerosol hanno tre parti principali: la bomboletta, la valvola e l'attuatore o pulsante. La lattina è più comunemente in banda stagnata laccata (acciaio con uno strato di stagno) e può essere costituita da due o tre pezzi di metallo aggraffati insieme. Anche le lattine di alluminio sono comuni e vengono generalmente utilizzate per prodotti più costosi o destinati ad avere un aspetto più pregiato, come i prodotti per la cura personale. La valvola è crimpata sul bordo interno della bomboletta e il design di questo componente è importante per determinare la velocità di spruzzatura. L'attuatore viene premuto dall'utente per aprire la valvola; una molla richiude la valvola quando viene rilasciata. La forma e le dimensioni dell'ugello nell'attuatore controllano la dimensione delle particelle aerosolizzate e la diffusione dello spray aerosol.

Alternative di imballaggio non propellenti

I veri spray aerosol rilasciano il loro propellente durante l'uso. Alcune alternative non propellenti includono vari flaconi spray, flaconi a pressione e sistemi di aerosol a gas compresso Bag on Valve (BoV) o Bag in Can (BiC).

Imballaggio che utilizza un sistema barriera pistone di CCL Industries o EarthSafe da Crown Holdings è spesso selezionato per altamente viscosi prodotti quali postali schiuma gel per capelli , spessi creme e lozioni , diffonde alimentari e prodotti industriali e sigillanti . Il principale vantaggio di questo sistema è che elimina la permeazione del gas e assicura la separazione del prodotto dal propellente, mantenendo la purezza e l'integrità della formulazione per tutta la sua durata di vita del consumatore. Il sistema di barriera del pistone fornisce anche una portata costante con una ritenzione minima del prodotto.

Un altro tipo di sistema di erogazione è il sistema bag-in-can (o BOV, tecnologia bag-on-valve) in cui il prodotto viene separato dall'agente pressurizzante con una busta laminata multistrato sigillata ermeticamente, che mantiene la completa integrità della formulazione in modo viene erogato solo prodotto puro. Tra i suoi numerosi vantaggi, il sistema bag-in-can prolunga la durata di conservazione di un prodotto, è adatto per l'erogazione a tutti gli atteggiamenti (a 360 gradi), lo scarico silenzioso e non freddo. Questo sistema bag-in-can viene utilizzato nel confezionamento di prodotti farmaceutici, industriali, domestici, per la cura degli animali domestici e altri prodotti che richiedono una separazione completa tra il prodotto e il propellente.

Uno sviluppo successivo è lo spray aerosol 2K (bicomponente), con un componente principale immagazzinato in una camera principale e un secondo componente immagazzinato in un contenitore per accessori. Quando un applicatore attiva l'aerosol 2K rompendo il contenitore dell'accessorio, i due componenti si mescolano. La bomboletta aerosol 2K è vantaggiosa per l'erogazione di miscele reattive; per esempio, una miscela reattiva 2K può utilizzare a basso peso molecolare del monomero , oligomero , e funzionalizzato a basso peso molecolare del polimero per effettuare una finale reticolato polimero ad alto peso molecolare. Un aerosol 2K può aumentare il contenuto solido e fornire prodotti polimerici ad alte prestazioni, come vernici polimerizzabili , schiume e adesivi .

Problemi di sicurezza

L'aria in scatola / i piumini non contengono aria e sono pericolosi, anche mortali, da inalare.

Le bombolette aerosol hanno tre principali aree di preoccupazione per la salute:

  • Il contenuto può essere deliberatamente inalato per ottenere l' intossicazione dal propellente (noto come abuso di inalanti o "sbuffi"). Chiamarle "aria compressa" o "bombolette di aria compressa" potrebbe indurre l'ignorante a pensare che siano innocue; infatti, tale uso improprio ha causato morti.
  • Le ustioni da aerosol possono essere causate dalla spruzzatura di aerosol direttamente sulla pelle, in una pratica a volte chiamata "glassa". L'espansione adiabatica fa sì che il contenuto dell'aerosol si raffreddi rapidamente all'uscita dalla bomboletta.
  • I propellenti nelle bombolette spray sono tipicamente combinazioni di gas infiammabili e sono noti per causare incendi ed esplosioni. Tuttavia, i gas compressi non infiammabili come l'azoto e il protossido di azoto sono stati ampiamente adottati in numerosi sistemi aerosol come i deodoranti per ambienti e la panna montata aerosol, così come i propellenti liquidi non infiammabili.

Negli Stati Uniti, le bombolette spray non vuote sono considerate rifiuti pericolosi , ma sono ancora considerate "riciclabili quando vuote" nei programmi di riciclaggio porta a porta degli Stati Uniti.

Guarda anche

Riferimenti

link esterno