สารขับดันละอองลอยคือสารที่ให้แรงดันที่จำเป็นในการจ่ายผลิตภัณฑ์ออกจากภาชนะบรรจุละอองลอย ช่วยผลักสูตรผ่านวาล์วและแอคทูเอเตอร์ ทำให้เกิดเป็นสเปรย์ ละออง โฟม หรือสตรีม

การเลือกใช้สารขับดันจะส่งผลต่อประสิทธิภาพของสเปรย์ ความดัน ความเข้ากันได้ของสูตร ความปลอดภัย และกระบวนการเติมของผลิตภัณฑ์สเปรย์ สองประเภทหลักคือตัวขับเคลื่อนก๊าซเหลวและตัวขับเคลื่อนก๊าซอัด

จรวดขับเคลื่อนสเปรย์ทำอะไร?

ในบรรจุภัณฑ์ละอองลอยทั่วไป จรวดจะถูกเก็บไว้ภายใต้ความดันภายในภาชนะ เมื่อวาล์วเปิด แรงดันจะดันผลิตภัณฑ์ออกทางวาล์วและแอคชูเอเตอร์

สารขับดันละอองลอยหลายชนิดเป็นก๊าซเหลว ที่อุณหภูมิการจัดเก็บปกติ สิ่งเหล่านี้สามารถดำรงอยู่เป็นของเหลวและไอภายในภาชนะที่มีแรงดัน เมื่อผลิตภัณฑ์ถูกจ่ายออกไป เชื้อเพลิงขับเคลื่อนที่เป็นของเหลวจะระเหยกลายเป็นไอเพื่อเติมเต็มพื้นที่ไอ ซึ่งช่วยรักษาความดันในขณะที่ยังมีเชื้อเพลิงขับเคลื่อนที่เป็นของเหลวอยู่

สารขับดันอาจทำหน้าที่เป็นตัวทำละลายหรือสารเจือจางในบางสูตรผสม ตัวอย่างเช่น DME มีคุณสมบัติเป็นตัวทำละลายและสามารถเข้ากันได้กับส่วนผสมบางชนิดได้ อย่างไรก็ตาม ความเหมาะสมขึ้นอยู่กับสูตรเฉพาะและวัสดุบรรจุภัณฑ์

1. ตัวขับเคลื่อนก๊าซเหลว

เชื้อเพลิงขับเคลื่อนก๊าซเหลวจะถูกเก็บเป็นของเหลวภายใต้ความดัน และผลิตไอที่ช่วยเพิ่มแรงดันให้กับภาชนะละอองลอย ตัวอย่างทั่วไป ได้แก่ CFC, HCFC, HFC, LPG และ DME

(1) สารซีเอฟซี (คลอโรฟลูออโรคาร์บอน)

ในอดีตสาร CFC ถูกนำมาใช้ในผลิตภัณฑ์สเปรย์เนื่องจากมีลักษณะความดันที่เป็นประโยชน์และมีความไวไฟต่ำ อย่างไรก็ตาม สารเหล่านี้สร้างความเสียหายให้กับชั้นโอโซน และได้ถูกยุติหรือจำกัดในการใช้งานและตลาดจำนวนมาก

(2) สาร HCFC (ไฮโดรคลอโรฟลูออโรคาร์บอน)

HCFCs ถูกนำมาใช้เป็นทางเลือกเฉพาะกาลสำหรับ CFCs แม้ว่าโดยทั่วไปศักยภาพในการทำลายโอโซนจะต่ำกว่า แต่ก็ยังสามารถส่งผลกระทบต่อชั้นโอโซนได้และอยู่ภายใต้การควบคุมการเลิกใช้ การใช้งานในปัจจุบันขึ้นอยู่กับสาร การใช้งาน และข้อบังคับท้องถิ่น

(3) สาร HFC (ไฮโดรฟลูออโรคาร์บอน)

สาร HFC ไม่มีคลอรีน และโดยทั่วไปไม่ทำลายชั้นโอโซน บางชนิดถูกนำมาใช้ในการใช้งานละอองลอยที่ต้องการแรงดันหรือลักษณะการติดไฟโดยเฉพาะ อย่างไรก็ตาม สาร HFC จำนวนมากมีศักยภาพในการทำให้เกิดภาวะโลกร้อนสูงและอยู่ภายใต้ข้อจำกัดที่เกี่ยวข้องกับสภาพภูมิอากาศ

(4) แอลพีจี (ก๊าซปิโตรเลียมเหลว)

LPG เกรดสเปรย์มักประกอบด้วยโพรเพน บิวเทน ไอโซบิวเทน หรือส่วนผสมของก๊าซเหล่านี้ มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในผลิตภัณฑ์สเปรย์ในครัวเรือน ผลิตภัณฑ์ดูแลส่วนบุคคล ยานยนต์ และผลิตภัณฑ์อุตสาหกรรม

มักเลือก LPG เนื่องจากความพร้อม ต้นทุน และคุณลักษณะแรงดันที่ปรับได้ เป็นสารไวไฟ ดังนั้นการกำหนดสูตร การออกแบบภาชนะ การบรรจุ และการจัดเก็บจึงต้องคำนึงถึงความเสี่ยงจากไฟไหม้และการระเบิด

(5) DME (ไดเมทิลอีเทอร์)

DME ใช้ในผลิตภัณฑ์สเปรย์ในครัวเรือน ผลิตภัณฑ์ดูแลส่วนบุคคล และผลิตภัณฑ์สเปรย์อุตสาหกรรม มีคุณสมบัติเป็นตัวทำละลายและอาจช่วยละลายหรือผสมกับส่วนผสมในสูตรบางอย่างได้

DME เป็นสารไวไฟ ควรประเมินความเข้ากันได้กับสูตรผลิตภัณฑ์ การเคลือบภาชนะ ส่วนประกอบวาล์ว และซีลก่อนใช้งาน

2.  ตัวขับเคลื่อนก๊าซอัด

เชื้อเพลิงขับเคลื่อนก๊าซอัดจะถูกเก็บไว้เป็นก๊าซภายใต้ความกดดัน ในบรรจุภัณฑ์ละอองลอยแบบทั่วไป ก๊าซจะครอบครองพื้นที่ส่วนหัวเหนือผลิตภัณฑ์

เมื่อจ่ายผลิตภัณฑ์ ก๊าซจะขยายตัวเข้าไปในพื้นที่ส่วนหัวที่เพิ่มขึ้น ดังนั้นความดันในภาชนะจึงลดลงโดยทั่วไป สิ่งนี้อาจทำให้ประสิทธิภาพของสเปรย์ลดลงเมื่อคอนเทนเนอร์หมด

ก๊าซอัดทั่วไปที่ใช้ในการใช้งานละอองลอย ได้แก่ ไนโตรเจน คาร์บอนไดออกไซด์ และอาร์กอน ไนตรัสออกไซด์ยังใช้ในการใช้งานบางอย่าง แต่พฤติกรรมของเฟสขึ้นอยู่กับความดันและอุณหภูมิ ภายใต้สภาวะละอองลอยทั่วไป อาจปรากฏเป็นก๊าซเหลว

(1) ไนโตรเจน (N₂)

ไนโตรเจนเป็นก๊าซเฉื่อยและไม่ติดไฟที่ใช้ในผลิตภัณฑ์สเปรย์และระบบถุงบนวาล์ว (BOV) บางชนิด อาจเหมาะสมเมื่อสูตรต้องแยกจากตัวขับเคลื่อน

(2) คาร์บอนไดออกไซด์ (CO₂)

คาร์บอนไดออกไซด์ถูกใช้ในการใช้งานละอองลอยที่เลือก ไม่ติดไฟแต่สามารถละลายได้ในบางสูตรและอาจส่งผลต่อคุณสมบัติของผลิตภัณฑ์ ความเหมาะสมขึ้นอยู่กับสูตรผสมและประสิทธิภาพการจ่ายที่ต้องการ

(3) อาร์กอน (อาร์)

อาร์กอนเป็นก๊าซเฉื่อยและไม่ติดไฟที่ใช้ในการใช้งานเฉพาะทาง พบได้น้อยกว่าไนโตรเจนในผลิตภัณฑ์สเปรย์ทั่วไป และการใช้งานขึ้นอยู่กับข้อกำหนดด้านประสิทธิภาพ ความพร้อมใช้งาน และต้นทุน

(4) ไนตรัสออกไซด์ (N₂O)

ไนตรัสออกไซด์ถูกใช้ในการใช้งานพิเศษบางอย่าง รวมถึงผลิตภัณฑ์ที่เกี่ยวข้องกับอาหารบางชนิด พฤติกรรมของมันภายใต้ความกดดันแตกต่างจากของก๊าซ เช่น ไนโตรเจน และไม่ควรถือเป็นสิ่งที่ใช้แทนกันได้กับไนโตรเจน แม้ว่าจะไม่ติดไฟ แต่ก็สามารถรองรับการเผาไหม้ได้

3. ก๊าซเหลวกับก๊าซอัด

นี่เป็นแนวโน้มทั่วไป ประสิทธิภาพที่แท้จริงขึ้นอยู่กับตัวขับเคลื่อน สูตร อุณหภูมิ ภาชนะ วาล์ว และระบบจ่าย

4. วิธีการเลือกสารขับดันแบบละอองลอย

การเลือกเชื้อเพลิงจรวดควรพิจารณาจากผลิตภัณฑ์สเปรย์ที่สมบูรณ์ ไม่ใช่แค่ตัวก๊าซเท่านั้น ปัจจัยสำคัญได้แก่:

 

ความเข้ากันได้ ของ สูตรผสม:  จรวดสามารถผสมกับผลิตภัณฑ์ได้หรือไม่ หรือยังคงเข้ากันได้โดยไม่กระทบต่อคุณภาพหรือไม่

l ประสิทธิภาพของสเปรย์:  ให้แรงดัน อัตราการไหล และรูปแบบสเปรย์ที่ต้องการหรือไม่?

การออกแบบ บรรจุ ภัณฑ์: ผลิตภัณฑ์จะสัมผัสกับจรวดโดยตรงหรือถูกแยกออกจากกันด้วยถุง BOV

ความ ปลอดภัย: มีการจัดการความเสี่ยงในการติดไฟ ความดัน การบรรจุ การจัดเก็บ และการขนส่งอย่างเหมาะสมหรือไม่

ความเข้ากันได้ของ คอนเทนเนอร์ และวาล์ว:  ส่วนประกอบของบรรจุภัณฑ์สามารถทนต่อแรงกดและยังคงเข้ากันได้กับสูตรหรือไม่

ข้อกำหนด ด้าน กฎระเบียบ: จรวดได้รับอนุญาตสำหรับผลิตภัณฑ์ที่ต้องการและตลาดเป้าหมายหรือไม่

l กระบวนการบรรจุ:  ผลิตภัณฑ์จำเป็นต้องมีการเติมสเปรย์ธรรมดาหรือระบบเติม BOV หรือไม่

 

ตัวเลือกสุดท้ายควรได้รับการตรวจสอบผ่านการทดสอบตามสูตรและบรรจุภัณฑ์ โดยใช้ข้อกำหนดเฉพาะของซัพพลายเออร์และกฎระเบียบที่บังคับใช้

บทสรุป

สารขับดันละอองลอยให้แรงดันที่จำเป็นในการจ่ายผลิตภัณฑ์ละอองลอย ก๊าซเหลว เช่น LPG และ DME ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในระบบละอองลอยทั่วไป ในขณะที่ก๊าซอัด เช่น ไนโตรเจนและคาร์บอนไดออกไซด์ ถูกนำมาใช้ในการใช้งานที่เลือก รวมถึงระบบ BOV จำนวนมาก

สารขับดันที่เหมาะสมขึ้นอยู่กับสูตรผสม ประสิทธิภาพของสเปรย์ บรรจุภัณฑ์ ความปลอดภัย ข้อกำหนดในการบรรจุ และข้อบังคับท้องถิ่น การทำความเข้าใจความแตกต่างระหว่างก๊าซเหลวและก๊าซอัดช่วยให้ผู้ผลิตเลือกเชื้อเพลิงจรวดที่เหมาะสมและออกแบบผลิตภัณฑ์สเปรย์ที่เชื่อถือได้