El aerosol es un tipo de sistema dispensador que crea una niebla de aerosol de partículas líquidas. Se compone de una lata o botella que contiene una carga útil y un propulsor a presión. Cuando se abre la válvula del contenedor, la carga útil sale por una pequeña abertura y emerge en forma de aerosol o niebla.
Los conceptos de aerosol probablemente se remontan a 1790. [1] La primera patente de lata de aerosol se concedió en Oslo en 1927 a Erik Rotheim , un ingeniero químico noruego, [1] [2] y se concedió una patente en los Estados Unidos para la invención en 1931. [3] Los derechos de la patente se vendieron a una empresa estadounidense por 100.000 coronas noruegas . [4] El Servicio Postal Noruego, Posten Norge , celebró la invención emitiendo un sello en 1998.
En 1939, el estadounidense Julian S. Kahn recibió una patente para un aerosol desechable, [5] [6] pero el producto permaneció en gran medida sin desarrollarse. La idea de Kahn era mezclar crema y un propulsor de dos fuentes para hacer crema batida en casa; no es un verdadero aerosol en ese sentido. Además, en 1949, renunció a sus primeras cuatro reivindicaciones, que fueron la base de sus siguientes reivindicaciones de patente.
No fue hasta 1941 que los estadounidenses Lyle Goodhue y William Sullivan de la Oficina de Entomología y Cuarentena Vegetal de los Estados Unidos, a quienes se les atribuye el mérito de ser los inventores de la lata de aerosol moderna, dieron por primera vez un uso eficaz a la lata de aerosol. [7] [8] Su diseño de una lata de aerosol recargable, denominada bomba de aerosol o bomba de insectos , es el antepasado de muchos productos de aerosol comerciales. Era una lata de acero del tamaño de una mano cargada con un gas licuado a 75 libras de presión y un producto que debía ser expulsado en forma de niebla o espuma. [9] Se emitió una patente de servicio público sobre la invención y se asignó al Secretario de Agricultura para el libre uso del pueblo de los Estados Unidos. [10] Presurizada por gas licuado, que le daba cualidades propulsoras, la pequeña lata portátil permitió a los soldados defenderse contra los mosquitos portadores de la malaria rociando el interior de tiendas de campaña y aviones en el Pacífico durante la Segunda Guerra Mundial . [11] Goodhue y Sullivan recibieron la primera Medalla de Oro Erik Rothheim de la Federación de Asociaciones Europeas de Aerosoles el 28 de agosto de 1970, en Oslo, Noruega, en reconocimiento a sus primeras patentes y su posterior trabajo pionero con aerosoles.
En 1948, el gobierno de los Estados Unidos concedió licencias a tres empresas para fabricar aerosoles. Dos de las tres empresas, Chase Products Company y Claire Manufacturing, continúan fabricando aerosoles. La "válvula de engarzado", utilizada para controlar la pulverización en aerosoles de baja presión, fue desarrollada en 1949 por el propietario del taller mecánico del Bronx , Robert H. Abplanalp . [8] [12]
En 1974, los Dres. Frank Sherwood Rowland y Mario J. Molina propusieron que los clorofluorocarbonos , utilizados como propulsores en aerosoles, contribuían al agotamiento de la capa de ozono de la Tierra . [13] En respuesta a esta teoría, el Congreso de los Estados Unidos aprobó enmiendas a la Ley de Aire Limpio en 1977 autorizando a la Agencia de Protección Ambiental a regular la presencia de CFC en la atmósfera. [14] El Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente solicitó la investigación de la capa de ozono ese mismo año y, en 1981, autorizó una convención marco global sobre la protección de la capa de ozono. [15] En 1985, Joe Farman , Brian G. Gardiner y Jon Shanklin publicaron el primer artículo científico que detalla el agujero en la capa de ozono. [16] Ese mismo año, se firmó la Convención de Viena en respuesta a la autorización de la ONU. Dos años más tarde se firmó formalmente el Protocolo de Montreal , que regulaba la producción de CFC. Entró en vigor en 1989. [15] Estados Unidos eliminó formalmente los CFC en 1995. [17]
Si las latas de aerosol se llenaran simplemente con gas comprimido , tendrían que estar a una presión peligrosamente alta y requerirían un diseño especial de recipiente a presión (como en los cilindros de gas ), o la cantidad de carga útil en la lata sería pequeña y se agotaría rápidamente. Generalmente, el gas es el vapor de un líquido con punto de ebullición ligeramente inferior a la temperatura ambiente . Esto significa que dentro de la lata presurizada, el vapor puede existir en equilibrio con el líquido a granel a una presión superior a la atmosférica (y capaz de expulsar la carga útil), pero no peligrosamente alta. A medida que el gas se escapa, es inmediatamente reemplazado por líquido que se evapora. Dado que el propulsor existe en forma líquida en la lata, debe ser miscible con la carga útil o disuelto en la carga útil. En los pulverizadores de gas y aerosoles congelantes , la propia carga útil actúa como propulsor. El propulsor de una lata de gas no es "aire comprimido", como a veces se supone, sino generalmente un haloalcano .
Los clorofluorocarbonos (CFC) alguna vez se utilizaron a menudo como propulsores, [18] pero desde que el Protocolo de Montreal entró en vigor en 1989, han sido reemplazados en casi todos los países debido a los efectos negativos que tienen los CFC en la capa de ozono de la Tierra . Los sustitutos más comunes de los CFC son mezclas de hidrocarburos volátiles , normalmente propano , n- butano e isobutano . [19] También se utilizan dimetiléter (DME) y metil etil éter . Todos estos tienen la desventaja de ser inflamables . El óxido nitroso y el dióxido de carbono también se utilizan como propulsores para transportar alimentos (por ejemplo, crema batida y aerosol para cocinar ). Los aerosoles medicinales, como los inhaladores para el asma, utilizan hidrofluoroalcanos (HFA): ya sea HFA 134a (1,1,1,2-tetrafluoroetano) o HFA 227 (1,1,1,2,3,3,3-heptafluoropropano) o combinaciones de los dos. Más recientemente, los propulsores líquidos de hidrofluoroolefina (HFO) se han adoptado más ampliamente en los sistemas de aerosoles debido a su presión de vapor relativamente baja, su bajo potencial de calentamiento global (GWP) y su no inflamabilidad. [20] Se pueden utilizar pulverizadores con bomba manual como alternativa al propulsor almacenado.
Las máquinas llenadoras de propulsores de aerosoles líquidos requieren precauciones adicionales, como montarlas externamente al almacén de producción en una casa de gas. Las máquinas propulsoras de aerosol líquido generalmente se construyen para cumplir con las regulaciones ATEX Zona II/2G (clasificación Zona 1). [21]
Los productos modernos en aerosol tienen tres partes principales: la lata, la válvula y el actuador o botón. La lata suele ser de hojalata lacada (acero con una capa de estaño) y puede estar hecha de dos o tres piezas de metal unidas . Las latas de aluminio también son comunes y generalmente se usan para productos que son más caros o que pretenden tener una apariencia más premium, como productos de cuidado personal. La válvula está engarzada al borde interior de la lata y el diseño de este componente es importante para determinar la tasa de pulverización. El usuario presiona el actuador para abrir la válvula; un resorte vuelve a cerrar la válvula cuando se suelta. La forma y el tamaño de la boquilla en el actuador controlan el tamaño de las partículas en aerosol y la dispersión del aerosol. [22]
Los verdaderos aerosoles liberan su propulsor durante su uso. [2] [3] Algunas alternativas sin propulsor incluyen varias botellas rociadoras, botellas exprimibles y sistemas de aerosol de gas comprimido Bag on Valve (BoV) o Bag in Can (BiC).
Los envases que utilizan un sistema de barrera de pistón de CCL Industries o EarthSafe de Crown Holdings a menudo se seleccionan para productos altamente viscosos como geles para el cabello postespumante , cremas y lociones espesas , alimentos para untar y productos y selladores industriales . El principal beneficio de este sistema es que elimina la permeación de gas y asegura la separación del producto del propulsor, manteniendo la pureza e integridad de la formulación durante toda su vida útil. El sistema de barrera de pistón también proporciona un caudal constante con una retención mínima de producto.
Otro tipo de sistema de dispensación es el sistema de bolsa en lata (o BOV, tecnología de bolsa en válvula), donde el producto se separa del agente presurizador con una bolsa laminada de múltiples capas herméticamente sellada, que mantiene la integridad completa de la formulación para que sólo se dispensa producto puro. [23] Entre sus muchos beneficios, el sistema de bolsa en lata extiende la vida útil de un producto, es adecuado para todas las actitudes, dispensación (360 grados), descarga silenciosa y sin escalofríos. Una diferencia clave de rendimiento en relación con los verdaderos sistemas de aerosol es que las presiones de dispensación de BoV tradicionales (BoV presurizados únicamente por gas presurizado) disminuyen a medida que se dispensa el producto. Este sistema de bolsa en lata se utiliza en el envasado de productos farmacéuticos, industriales, domésticos, para el cuidado de mascotas y otros productos que requieren una separación completa entre el producto y el propulsor o requieren una evacuación casi completa de formulaciones finas a viscosas.
Un desarrollo posterior es el aerosol 2K (de dos componentes), con un componente principal almacenado en una cámara principal y un segundo componente almacenado en un contenedor accesorio. Cuando un aplicador activa el aerosol 2K rompiendo el recipiente del accesorio, los dos componentes se mezclan. La lata de aerosol 2K es ventajosa para el suministro de mezclas reactivas; por ejemplo, una mezcla reactiva 2K puede usar monómero , oligómero y polímero de bajo peso molecular funcionalizado de bajo peso molecular para producir un polímero final reticulado de alto peso molecular. Un aerosol 2K puede aumentar el contenido de sólidos y ofrecer productos poliméricos de alto rendimiento, como pinturas , espumas y adhesivos curables .
Las latas de aerosol tienen tres áreas principales de preocupación para la salud:
En los Estados Unidos, las latas de aerosol no vacías se consideran desechos peligrosos , [26] pero todavía se consideran "reciclables cuando están vacías" en los programas de reciclaje en las aceras de los Estados Unidos. [29]
que los compuestos químicos de freón en refrigeradores domésticos, sistemas de refrigeración de aire y como
portador
de DDT
en
bombas de insectos
en aerosol son más efectivos para extinguir incendios que el dióxido de carbono.
