پیشرانه های آئروسل موادی هستند که فشار مورد نیاز برای توزیع یک محصول از ظرف آئروسل را فراهم می کنند. آنها به فشار دادن فرمول از طریق دریچه و محرک کمک می کنند و یک اسپری، غبار، کف یا جریان ایجاد می کنند.

انتخاب پیشرانه بر عملکرد اسپری، فشار، سازگاری فرمولاسیون، ایمنی و فرآیند پر کردن محصول آئروسل تأثیر می گذارد. دو دسته اصلی پیشرانه های گاز مایع و پیشرانه های گاز فشرده هستند.

پیشرانه آئروسل چه کاری انجام می دهد؟

در بسته بندی آئروسل معمولی، پیشران تحت فشار در داخل ظرف ذخیره می شود. هنگامی که شیر باز می شود، فشار محصول را از طریق دریچه و محرک خارج می کند.

بسیاری از پیشرانه های آئروسل گازهای مایع هستند. در دمای معمولی ذخیره سازی، آنها می توانند به صورت مایع و بخار در داخل ظرف تحت فشار وجود داشته باشند. همانطور که محصول توزیع می شود، مقداری پیشران مایع تبخیر می شود تا فضای بخار را دوباره پر کند و به حفظ فشار در زمانی که پیشران مایع باقی می ماند کمک می کند.

یک پیشران همچنین ممکن است به عنوان یک حلال یا رقیق کننده در برخی فرمولاسیون ها عمل کند. به عنوان مثال، DME دارای خواص حلال است و می تواند با مواد خاصی سازگار باشد. با این حال، مناسب بودن آن به فرمولاسیون و مواد بسته بندی خاص بستگی دارد.

1. پیشرانه های گاز مایع

پیشرانه های گاز مایع به صورت مایع تحت فشار ذخیره می شوند و بخار تولید می کنند که به فشار دادن ظرف آئروسل کمک می کند. نمونه های رایج عبارتند از CFCs، HCFCs، HFCs، LPG و DME.

(1) CFC ها (کلروفلوروکربن ها)

CFC ها از لحاظ تاریخی در محصولات آئروسل به دلیل ویژگی های فشار مفید و قابلیت اشتعال کم استفاده می شدند. با این حال، آنها به لایه اوزون آسیب می رسانند و در بسیاری از برنامه ها و بازارها حذف شده یا محدود شده اند.

(2) HCFCs (هیدروکلرو فلوئوروکربن)

HCFC ها به عنوان جایگزین های انتقالی برای CFC معرفی شدند. اگرچه پتانسیل تخریب لایه ازن آنها به طور کلی کمتر است، اما همچنان می توانند بر لایه ازن تأثیر بگذارند و تحت کنترل های حذف تدریجی قرار دارند. استفاده فعلی آنها به ماده، کاربرد و مقررات محلی بستگی دارد.

(3) HFCs (هیدروفلوئوروکربن)

HFC ها حاوی کلر نیستند و به طور کلی لایه ازن را تخریب نمی کنند. برخی از آنها در کاربردهای آئروسل که نیاز به فشار خاص یا ویژگی های اشتعال پذیری دارند استفاده شده اند. با این حال، بسیاری از HFC ها پتانسیل بالایی برای گرم شدن کره زمین دارند و در معرض محدودیت های مرتبط با آب و هوا هستند.

(4) LPG (گاز نفت مایع)

LPG درجه آئروسل معمولاً حاوی پروپان، بوتان، ایزوبوتان یا مخلوطی از این گازها است. به طور گسترده ای در محصولات خانگی، مراقبت شخصی، خودرو و محصولات آئروسل صنعتی استفاده می شود.

LPG اغلب به دلیل در دسترس بودن، هزینه و ویژگی های فشار قابل تنظیم انتخاب می شود. قابل اشتعال است، بنابراین فرمولاسیون، طراحی ظروف، عملیات پر کردن و ذخیره سازی باید خطرات آتش سوزی و انفجار را در نظر بگیرند.

(5) DME (دی متیل اتر)

DME در طیف وسیعی از محصولات آئروسل خانگی، مراقبت شخصی و صنعتی استفاده می شود. این خاصیت حلال دارد و ممکن است به حل شدن یا مخلوط شدن با برخی از ترکیبات فرمولاسیون کمک کند.

DME قابل اشتعال است. سازگاری آن با فرمول محصول، پوشش ظرف، اجزای شیر و مهر و موم باید قبل از استفاده ارزیابی شود.

2.  پیشرانه های گاز فشرده

پیشرانه های گاز فشرده به صورت گاز تحت فشار ذخیره می شوند. در بسیاری از بسته های آئروسل معمولی، گاز فضای بالای محصول را اشغال می کند.

همانطور که محصول توزیع می شود، گاز به سمت فضای افزایش یافته گسترش می یابد، بنابراین فشار ظرف معمولا کاهش می یابد. این می تواند باعث ضعیف شدن عملکرد اسپری با خالی شدن ظرف شود.

گازهای فشرده رایج مورد استفاده در کاربردهای آئروسل شامل نیتروژن، دی اکسید کربن و آرگون است. اکسید نیتروژن نیز در برخی کاربردها استفاده می شود، اما رفتار فاز آن به فشار و دما بستگی دارد. در شرایط معمولی آئروسل، ممکن است به صورت گاز مایع وجود داشته باشد.

(1) نیتروژن (N2)

نیتروژن یک گاز بی اثر و غیرقابل اشتعال است که در برخی از محصولات آئروسل و سیستم های کیسه روی دریچه (BOV) استفاده می شود. زمانی می تواند مناسب باشد که فرمولاسیون باید جدا از پیشران بماند.

(2) دی اکسید کربن (CO2)

دی اکسید کربن در کاربردهای آئروسل انتخاب شده استفاده می شود. غیر قابل اشتعال است، اما می تواند در برخی از فرمول ها حل شود و ممکن است بر خواص محصول تأثیر بگذارد. مناسب بودن آن به فرمولاسیون و عملکرد توزیع مورد نیاز بستگی دارد.

(3) آرگون (Ar)

آرگون یک گاز بی اثر و غیر قابل اشتعال است که در کاربردهای تخصصی مورد استفاده قرار می گیرد. در محصولات آئروسل عمومی کمتر از نیتروژن رایج است و استفاده از آن به الزامات عملکرد، در دسترس بودن و هزینه بستگی دارد.

(4) اکسید نیتروژن (N2O)

اکسید نیتروژن در کاربردهای تخصصی خاصی از جمله برخی محصولات مرتبط با مواد غذایی استفاده می شود. رفتار آن تحت فشار با گازهایی مانند نیتروژن متفاوت است و نباید آن را به عنوان قابل تعویض با نیتروژن در نظر گرفت. اگرچه به خودی خود قابل اشتعال نیست، اما می تواند از احتراق پشتیبانی کند.

3. گاز مایع در مقابل گاز فشرده

اینها گرایش های عمومی است. عملکرد واقعی به پیشرانه، فرمولاسیون، دما، ظرف، شیر و سیستم توزیع بستگی دارد.

4. نحوه انتخاب پیشرانه آئروسل

انتخاب پیشرانه باید بر اساس محصول کامل آئروسل باشد، نه فقط خود گاز. عوامل مهم عبارتند از:

 

l سازگاری با فرمولاسیون:  آیا پیشرانه می تواند با محصول مخلوط شود یا بدون تأثیر بر کیفیت آن سازگار بماند؟

l عملکرد اسپری:  آیا فشار، سرعت تخلیه و الگوی اسپری مورد نیاز را فراهم می کند؟

l طراحی بسته بندی: آیا محصول مستقیماً با پیشرانه تماس می گیرد یا با کیسه BOV جدا می شود؟

l ایمنی: آیا خطرات اشتعال پذیری، فشار، پر شدن، ذخیره سازی و حمل و نقل به درستی بررسی می شود؟

l سازگاری ظرف و شیر:  آیا اجزای پکیج می توانند فشار را تحمل کنند و با فرمولاسیون سازگار باقی بمانند؟

l الزامات نظارتی: آیا پیشرانه برای محصول مورد نظر و بازار هدف مجاز است؟

l فرآیند پر کردن:  آیا محصول به پر کردن آئروسل معمولی یا سیستم پر کردن BOV نیاز دارد؟

 

انتخاب نهایی باید از طریق فرمولاسیون و تست بسته بندی، با استفاده از مشخصات تامین کننده و مقررات قابل اجرا تایید شود.

نتیجه گیری

پیشرانه های آئروسل فشار مورد نیاز برای توزیع محصولات آئروسل را فراهم می کنند. گازهای مایع مانند LPG و DME به طور گسترده در سیستم های آئروسل معمولی استفاده می شوند، در حالی که گازهای فشرده مانند نیتروژن و دی اکسید کربن در کاربردهای انتخابی، از جمله بسیاری از سیستم های BOV استفاده می شوند.

پیشران مناسب به فرمولاسیون، عملکرد اسپری، بسته بندی، ایمنی، الزامات پر کردن و مقررات محلی بستگی دارد. درک تفاوت بین گازهای مایع و فشرده به سازندگان کمک می کند تا پیشران مناسبی را انتخاب کرده و محصول آئروسل قابل اعتمادی را طراحی کنند.