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Aerosol-Abgabevorrichtung
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Aerosol-Abgabevorrichtung nach
dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.
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Es ist üblich, zahlreiche verschiedenartige Produkte oder Erzeugnisse
derart abzupacken, daß sie als ein feinverteiltes Aerosol-Spray abgegeben werden
können. Solche Erzeugnisse umfassen beispielsweise Haarsprays, Desodorierungsmittel,
Nahrungsmittel usw. Obwohl sehr viele Erzeugnisse als Aerosole erfolgreich abgegeben
oder verteilt werden können, gibt es zahlreiche Erzeugnisse, die man noch nicht
in dieser Weise aus- oder abgeben kann.
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Bei der Abgabe eines Erzeugnisses als Aerosol liegt das Erzeugnis
im allgemeinen als Flüssigkeit vor und wird in einen Druckbehälter gegeben, worin
dem Erzeugnis ein Treibmittel zugesetzt wird. Während der Abgabe des Erzeugnisses
als
ein Aerosol tritt das Gemisch aus dem Erzeugnis und den Treibmittel über eine Spraydüse
aus dem unter Druck stehenden Behälter aus, wobei das Erzeugnis in der Form eines
feinen Sprays auftritt.
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Es gibt zwei Hauptarten von Treibmitteln, die man für Aerosol-Abgabevorrichtungen
verwenden kann. Dabei handelt es sich zum einen um Kohlenwasserstoffe und zum anderen
um halogenisierte Kohlenwasserstoffe. Beide Arten von Treibmitteln sind mit Nachteilen
verbunden, und die Auswahl eines besonderen Treibmittels hängt von der Natur oder
Art des abzugebenden Erzeugnisses ab.
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Zur Erzeugung des Druckes, der zur Abgabe eines Erzeugnisses in der
Form eines Aerosols erforderlich ist, muß das Treibmittel im allgemeinen in einer
hinreichenden Menge als Gemisch mit dem flüssigen Erzeugnis vorliegen, um das Erzeugnis
durch den Spruh- oder Spraykopf auszustoßen. Dazu muß innerhalb des Behälters ein
hinreichend hoher Innendruck vorhanden sein, beispielsweise von etwa 2,1 kg/cm2
Uberdruck oder mehr. Nach dem Austritt aus dem Sprühkopf ist die Teilchengröße des
Erzeugnisses eine Funktion der Viskosität des Erzeugnisses und des durch das Treibmittel
hervorgerufenen Druckes. Wenn die Viskosität des Erzeugnisses höher ist, sind die
von dem Spraykopf abgegebenen Teilchen des Erzeugnisses im allgemeinen größer.
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Wenn man den Druck des Treibmittels erhöht, nimmt die Größe der Teilchen
des Erzeugnisses ab.
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Wenn man die obigen Uberl2gungen heranzieht, sieht es so aus, als
ob man irgendein beliebiges flüssiges Erzeugnis unabhängig von seiner Viskosität
stets als ein Aerosol verpacken kann, und zwar unter Zugabe einer Treibmittelmenge,
die hinreichend ist, um eine Antriebskraft zu erzeugen, die das Erzeugnis bei der
Abgabe durch den Spraykopf
in ein fernes Spray aufbricht oder verteilt.
In Wirklichkeit wird aber der Ansatz eines erfolgreichen Aerosol-Systems durch eine
Vielzahl von anderen Faktoren erschwert, die es nicht gestatten, lediglich durch
Erhöhen des inneren Treibmitteldruckes auf ein von der Viskosität des Erzeugnisses
bestimmtes Niveau zu einem annehmbaren Aerosol-System zu gelangen.
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So sind zahlreiche Treibmittel mit bestimmten Erzeugnissen bei Anwendung
von verhältnismäßig hohen Treibmittelmengen, die man zum Erzeugen des notwendigen
Treibmitteldruckes zur Abgabe des Erzeugnisses als ein feines Spray benötigt, nicht
kompatibel. So sind beispielsweise bei vielen Aerosol-Systemen Treibmittel-Erzeugnis-Volumenverhältnisse
von etwa- 50:50 erforderlich, um einen Treibmitteldruck zu erzeugen, der ausreicht,
daß das Erzeugnis als feines Spray ausgestoßen wird. Für einige Erzeugnisse, wie
Bratöle, benötigt man gar ein Treibmittel-Erzeugnis-Volumenverhältnis von etwa 95:5,
um das zähflüssige Pflanzenöl in ein feines Spray aufzubrechen oder zu zerteilen.
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Bei hohen Treibmittelmengen kann der von dem Treibmittel innerhalb
des Aerosol-Behälters erzeugte Innendruck zu Schwierigkeiten bezüglich der Sicherheit
führen, falls der Behälter nicht besonders stabil ausgebildet ist. Der Dampfdruck
des Treibmittels ändert sich in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur, die unter
Umständen bis zu 40 oder 50 °C betragen kann. Selbst wenn man eine Aerosol-Abgabevorrichtung
für eine Umgebungstemperatur von etwa 21 0C herstellt, muß der Treibmittelbehälter
hinreichend stark ausgebildet sein, so daß er auch höheren Drücken widerstehen kann,
die bei höheren Umgebungstemperaturen auftreten. Die Kosten eines Aerosol-Erzeugnisses
werden in einem hohen Maße von den Kosten für den Aerosol-Behälter bestimmt. Wenn
die Druckanforderungen an ein Aerosol-System die Verwendung
eines
aufwendigen Hochdruck-Aerosol-Behälters verlangen, wird die Herstellung des Aerosol-Erzeugnisses
wirtschaftlich untragbar.
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Weiterhin ist zu bedenken, daß bei einer Erhöhung des Treibmittel-Erzeugnis-Volumenverhältnisses
die Menge des Erzeugnisses herabgesetzt wird. Dadurch kann däs Aerosol-Erzeugnis
für den Verbraucher unattraktiv werden, da man verhältnismäßig große Treibmittelmengen
bezahlen muß, um eine verhältnismäßig kleine Erzeugnismenge zu erhalten.
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Diese Situation ist bei Aerosol-Bratöl-Spray gegeben, bei denen der
Verbraucher 95 Vor.% Treibmittel mitbezahlen muß, um lediglich einen Erzeugnisanteil
von 5 Vol.% zu erhalten.
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Wenn man das Verhältnis von Treibmittel zu Erzeugnis erhöht, wird
auch die Lebensdauer des Aerosol-Systems infolge der geringeren vorhandenen Erzeugnismenge
herabgesetzt.
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Dadurch wird die Attraktivität des Aerosol-Erzeugnisses fUr den Verbraucher
vermindert.
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Zusätzlich zu diesen wirtschaftlichen Betrachtungen kommen bei Aerosol-Systemen,
die verhältnismäßig große Mengen an Treibmittel benötigen, noch Kompatibilitätsprobleme
zwischen dem Treibmittel und dem Erzeugnis hinzu. So sind beispielsweise verflüssigte
Kohlenwasserstofftreibmittel im allgemeinen bei höheren Treibmittel-Erzeugnis-Volumenverhältnissen
mit Farben inkompatibel, die auf der Basis Wasser beruhen. Das Erzeugnis bildet
nämlich ein Gel, das dann durch eine mechanisch aufbrechende oder zerteilende Düse
nicht mehr in der Form eines feinen Sprays ausgestoßen werden kann. Bei halogenisierten
Kohlenwasserstofftreibmitteln beispielsweise bei Freon, hergestellt von E. 1.
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DuPont de Nemours, treten ebenfalls in Verbindung mit zahlreichen
Arten von Erzeugnissen Kompatibilitätsschwie rigkeiten auf. Um sicherzustellen,
daß man ein Treibmittel zusammen mit einem besonderen Erzeugnis verwenden kann,
muß
das Treibmittel bis zu einem gewissen Grad mit dem betreffenden
Erzeugnis mischbar sein. Halogenisierte Kohlenwasserstofftreibmittel sind aber im
allgemeinen mit Erzeugnissen, die auf der Basis Wasser beruhen, nicht mischbar.
Das Treibmittel und das Erzeugnis bilden nämlich voneinander getrennte Schichten,
so daß das Treibmittel nicht in der Lage ist, das Erzeugnis als ein feines Spray
aus der Spraydüse auszustoßen.
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Zusätzlich zu den Kompatibilitätsproblemen kann die Verwendung eines
besonderen Treibmittels in Verbindung mit einem bestimmten Aerosol-System zu weiteren
Schwierigkeiten führen0 So sind Kohlenwasserstofftreibmittel im allgemeinen bei
höheren Konzentrationen in Luft entflammbar. Wenn daher zum Erzielen einer ausreichenden
Antriebskraft ein hohes Treibmittel-Erzeugnis-Volumenverhältnis nötig ist, ist ein
Kohlenwasserstofftreibmittel im allgemeinen aus Sicherheitsgründen nicht geeignet.
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Halogenisierte Kohlenwas serstofftreibmittel sind im allgemeinen
giftig und bilden bei Berührung mit einer Flamme Phosgen. Darüberhinaus sind halogenisierte
Kohlenwasserstofftreibmittel verhältnismäßig teuer. Infolge ihrer Giftigkeit sind
halogenisierte Kohlenwasserstofftreibmittel in Verbindung mit Nahrungsmittelerzeugnissen
nicht geeignet.
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In Anbetracht der zahlreichen genannten Probleme, die die Kosten,
Sicherheit, Kompatibilität, Entflammbarkeit, Giftigkeit usw. betreffen, werden gewisse
Arten von Erzeugnissen mit Hilfe von Behältern abgegeben, in denen das abzugebende
Erzeugnis von dem Treibmittel körperlich getrennt ist. Diese Behälterarten bezeichnet
man mit Trennpackungsbehälter und werden beispielsweise unter den Namen "SEPRO't
von der Continental Can Company und unter dem Namen "POWER-FLOW" von der American
Can Company vertrieben.
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Bei einem Trennpackungsbehälter ist ein flexibles inneres Behältnis
für das Erzeugnis vorhanden. Dieses innere Behältnis wird durch den Druck eines
Treibmittels zusammengedrückt, das sich in einem Bereich zwischen dem flexiblen
inneren Behältnis und einem starren äußeren Behälter befindet. Das Erzeugnis wird
dabei durch eine Austrittsöffnung gedrückt, die mit dem zusammendrückbaren inneren
Behältnis in Verbindung steht. Wenn es sich bei dem aus dem Trennpackungsbehälter
abzugebenden Erzeugnis um ein schäumendes Erzeugnis handelt, beispielsweise Rasiercreme,
kann das- flüssige Erzeugnis innerhalb des flexiblen inneren Behältnisses ebenfalls
ein beigemischtes Treibmittel enthalten. Wenn das Erzeugnis aus dem inneren Behältnis
austritt, verdampft das dem Erzeugnis beigemengte Treibmittel bei Normaldruck, um
Schaum zu bilden. Eine solche Aerosol-Packung ist aus der US-PS 3 788 521 bekannt.
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Die aufgeführten Schwierigkeiten haben die Verwendung von Aerosol-Abgabevorrichtungen
für zahlreiche Erzeugnisse einschneidend beschränkt und die Anwendung auf gewisse
Erzeugnisse, wie zähflüssige Produkte auf der Basis von Wasser, Nahrungs- sowie
Lebensmittel usw. ausgeschlossen, obwohl bereits ein langähriges Bedürfnis besteht,
auch diese Erzeugnisse als Aerosol abzugeben. Es ist daher in hohem Maße erwünscht,
ein Aerosol-Abgabesystem zu schaffen, das den zahlreichen genannten Unzulänglichkeiten
nicht unterliegt, die bei den üblichen Aerosol-Anordnungen vorkommen, und mit dem
man irgendeine beliebige Art von flüssigen oder pulverförmigen Erzeugnissen einschließlich
von zähflüssigen Farben auf der Grundlage von Wasser und Nahrungsmitteln abgeben
kann.
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Die genannten, bereits seit langem bekannten Schwierigkeiten werden
durch die Maßnahmen im Kennzeichen des Hauptanspruchs überwunden. Die nach der Erfindung
ausgebildete
Aerosol-Abgabevorrichtung kann im wesentlichen in
Verbindung mit irgendeinem beliebigen Erzeugnis vervendet werden, und zwar einschließlich
von Erzeugnissen wie zähflüssigen Farben, die auf der Grundlage von Wasser beruhen
und die bisher in der Form eines feinen Sprays nicht abgegeben werden konnten. Durch
den Erfindungsgegenstand wurde ein Problem gelöst, mit dem sich die Aerosol-Industrie
bereits seit langem befaßte. Insbesondere wurden die Schwierigkeiten überwunden,
die die Inkompatibilität des Erzeugnisses und des Treibmittels, die Entflammbarkeit
des Treibmittels, die Giftigkeit des Treibmittels usw. betreffen.
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Bei einem Aerosol-Abgabesystem nach der Erfindung ist ein flüssiges
Erzeugnis in einem zusammendrückbaren Behältnis enthalten, das sich innerhalb eines
äußeren Behälters befindet. Das Behältnis besteht vorzugsweise aus einem flexiblen
oder zusammendrückbaren inneren Behälter, wie er bei Trennpackungsabgabevorrichtungen
vorkommt. Dem flüssigen Erzeugnis ist eine geringe Menge eines neutralen Gases beigemengt,
das bis zu einem gewissen Grad in dem Erzeugnis löslich oder mit ihm mischbar ist.
Ein mechanisch aufbrechender oder zerteilender Spraykopf, der im allgemeinen eine
Wirbel zone mit darin vorgesehenen Verlängerungsteilen aufweist, auf denen das Erzeugnis
aufschlägt, wenn es sehr schnell durch die Wirbelzone geleitet wird, steht mit dem
zusammendrückbaren Behältnis in Verbindung. Ferner sind Mittel vorgesehen, die dazu
dienen, das zusammendrückbare Behältnis zusammenzudrücken. Diese Mittel können beispielsweise
ein Treibmittel umfassen, das sich in einem Treibmittelbereich zwischen der Innenwandung
des äußeren Behälters und der Außenwandung des flexiblen inneren Behältnisses befindet.
Das Treibmittel kann in dem Treibmittelbereich in einer Menge-vorhanden sein, die
ausreicht, um zwischen dem Treibmittelbereich und dem flexiblen inneren Behältnis
einen Differenzdruck von etwa 0,35 kg/cm2
oder mehr, beispielsweise
1,05 oder 2,1 kg/cm2, zu erzeugen, der ausreicht, um das Erzeugnis zusammen mit
den neutralen Gas bei geöffnetem Ventil aus der mechanisch zerteilenden Spraydüse
auszustoßen.
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Bei dem erfindungsgemäßen Aerosol-Abgabesystem wird das neutrale
Gas beim Durchtritt des Erzeugnisses durch die mechanisch zerteilende Sprülidüse
zumindest teilweise verdampft, und dadurch wird der Lösungs- oder Mischungsgrad
des neutralen Gases in dem Erzeugnis herabgesetzt. Das neutrale Gas wird also in
der mechanisch zerteilenden Sprühdüse vergast. Dadurch wird zusätzliche Turbulenz
erzeugt, die das Erzeugnis weiter aufbricht und zerteilt, so daß das Erzeugnis aus
der Spraydüse als fein verteiltes Spray austritt.
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Das neutrale Gas ist im allgemeinen in dem Erzeugnis innerhalb des
zusammendrückbaren Behältnisses in einer kleinen Mengeenthalten, und zwar mit etwa
10 Vol.% oder weniger, vorzugsweise mit etwa 6 Vor.% oder weniger, obwohl bei einigen
besonderen Erzeugnissen, die eine hohe Viskosität haben, das neutrale Gas innerhalb
eines Bereiches bis zu etwa 25 Vol.% vorhanden sein kann, um zur Herabsetzung der
Viskosität als Lösungsmittel zu dienen. Das neutrale Gas ist in einem flüssigen
Zustand vorzugsweise in dem flüssigen Erzeugnis löslich, um die Viskosität des flüssigen
Erzeugnisses herabzusetzen. Das neutrale Gas weist vorzugsweise einen Dampfüberdruck
von etwa 2,1 kg/cm2 oder mehr auf, hat Jedoch im allgemeinen einen verhältnismäßig
niedrigen Dampfüberdruck von etwa 1,2 kg/cm2, was von der Art des Erzeugnisses abhängt.
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Nach der Erfindung ist das Erzeugnis innerhalb des zusammendrückbaren
Behältnisses vorzugsweise ein Pulver, wie Aluminiumchlorhydrat, Talk, Maisstärke
usw. Wenn es sich bei dem Erzeugnis um ein feinverteiltes Pulver handelt,
kann
das neutrale Gas in einer größeren Menge als die im allgemeinen bei einem flüssigen
Erzeugnis verwendete Menge von 10 Vor.% oder weniger vorhanden sein. Bei einem feinverteilten
Pulver kann das neutrale Gas in einem flüssigen Zustand in einer hinreichend großen
Menge vorliegen, um mit dem pulvrigen Erzeugnis eine Aufschlämmung zu bilden, so
daß das feinverteilte Pulver in den mechanisch zerteilenden Spraykopf geführt werden
kann. Bei einem pulverförmigen Erzeugnis kann das verflüssigte neutrale Gas beispielsweise
in einer Menge bis zu 25 Ges.% oder mehr des pulverförmigen Erzeugnisses vorhanden
sein. Bei einem pulverförmigen Erzeugnis kann auch ein Aufweichungsöl vorgesehen
sein, beispielsweise Isopropylmyristat, das das pulverförmige Erzeugnis veranlaßt,
am Körper haften zu bleiben.
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Eine nach der Erfindung ausgebildete Aerosol-Abgabevorrichtung enthält
somit einen äußeren Behälter, ein in dem äußeren Behälter untergebrachtes zusammendrUckbares
inneres Behältnis, Mittel zum Zusammendrücken des zusammendrückbaren Behältnisses
und eine mechanisch aufbrechende oder zerteilende Spraykopf- und Ventilanordnung,
die mit dem zusammendrückbaren Behältnis in Verbindung steht.
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In dem zusammendrückbaren Behältnis befindet sich zum einen ein verhältnismäßig
nicht schäumendes flüssiges Erzeugnis oder Produkt und zum anderen ein neutrales
Gas oder ein Gemisch aus Gasen, die im flüssigen Zustand zumindest teilweise in
dem flüssigen Erzeugnis löslich oder mit ihm mischbar sind. In einem Treibmittelbereich
zwischen dem zusammendrckbaren Behältnis und dem äußeren Behälter kann ein Treibmittel
vorhanden sein. Das Treibmittel übt einen Differenzdruck auf das zusammendrückbare
Behältnis aus. Dieser Differenzdruck muß hinreichend sein, um das Erzeugnis und
das neutrale Gas durch den Spraykopf bei geöffnetem Ventil auszustoßen. Das neutrale
Gas ist in einer verhalinismäßig
kleinen Menge vorhanden, beispielsweise
von etwa 25 Vol.N oder weniger in bezug auf das Volumen des Erzeugnisses und des
neutralen Gases. Im allgemeinen beträgt die Menge des neutralen Gases nur 10 Vor.%
oder weniger. Das neutrale Gas verdampft beim Durchtritt des Erzeugnisses und des
neutralen Gases durch den Spraykopf zumindest teilweise und erzeugt dabei innerhalb
des Spraykopfes eine Turbulenz, die das Aufbrechen oder Zerteilen des flüssigen
Erzeugnisses in ein feines Spray fördert.
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Vorzugsweiss befindet sich in dem zusammendrückbaren Behältnis ein
pulverförmiges Erzeugnis zusammen mit einem verflüssigten neutralen Gas, das das
Erzeugnis während der Abgabe dem Spraykopf zufUhrt. Beim Durchtritt des Erzeugnisses
und des neutralen Gases durch den Spraykopf verdampft das neutrale Gas zumindest
teilweise, um inner-Xalb des Spraykopfes eine Turbulenz zu erzeugen.
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Die Erfindung wird an Hand einer Zeichnung im einzelnen erläutert.
Die Figur zeigt ein bevorzugtes AusfUhrungsbeispiel einer nach der Erfindung ausgebildeten
Abgabevorrichtung.
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Die Figur zeigt eine Aerosol-Abgabevorrichtung 10, die man beispielsweise
auch als Aerosol-Verteiler oder -spender bezeichnen kann. Die Aerosol-Abgabevorrichtung
10 enthält im wesentlichen einen Trennpackungsbehälter 12, der einen festen äußeren
Behälter 14 und einen darin befindlichen flexiblen Sack oder Beutel 16 aufweist,
der beispielsweise auch ein Balg sein kann. Anstelle eines flexiblen Beutels 16
kann man auch andere zusammendrückbare Behältnisse verwenden, beispielsweise einen
innerhalb eines Behälters verschiebbar angeordneten Kolben. Auf der einen Seite
des Kolbens kann sich das Erzeugnis befinden, und auf der anderen Seite des Kolbens
können Kittel zum Verschieben
des Kolbens untergebracht sein,
beispielsweise Federn oder ein Treibmittel. Der zusammendrückbare Behalter kann
auch einen federnden aufweitbaren Beutel darstellen, der aus einem elastischen Material
besteht. Der Beutel übt dann in seinem aufgeblähten Zustand eine Kompressionskraft
auf das Erzeugnis innerhalb des Beutels aus. Der flexible Beutel 16 kann mit dem
starren äußeren Behälter 14 an dessen oberem Ende 18 fluiddicht verbunden sein,
beispielsweise mit Hilfe einer umgebördelten Abschlußkappe 20.
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Diese Halterungs- oder Abschlußkappe 20 stellt einen Teil einer Ventilanordnung
22 dar, die einen mechanischen Verteilersprühkopf 24 enthält, durch den die Aerosol-Dispersion
abgegeben wird.
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Trennpackungsbehälter sind in verschiedenen Volumengrößen handelsüblich
und können beispielsweise von der Continental Can Company, oder anderen Herstellern
bezogen werden.
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Die Ventilanordnung 22 ist ebenfalls im Handel erhältlich und kann
von verschiedenen Herstellern bezogen werden, beispielsweise der Precision Valve
Corporation oder Aerosol Research Company. Der Sprühkopf 24 ist nach der Erfindung
ein mechanischer Verteilungs- oder Spaltungskopf, der als ein Teil der Ventilanordnung
22 ebenfalls verfügbar ist.
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Ein Treibmittel 26 befindet sich zwischen dem flexiblen Beutel 16
und dem starren äußeren Behälter 14 und ist mit Hilfe eines in eine Einfüllöffnung
30 eingesetzten Stopfens 28 in dem starren äußeren Behälter 14 eingeschlossen. Ein
abzugebendes oder zu verteilendes Erzeugnis 32 befindet sich innerhalb des flexiblen
Beutels 16. Bei dem abzugebenden Erzeugnis kann es sich um ein verhältnismäßig zahfliis
sige s Nahrungsmittelerzeugni 5 handeln, beispielsweise Pflanzenöl, das als verhältnismäßig
feinverteilter
Sprühstrahl durch den Sprühkopf 24 abgegeben werden
soll.
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Nach der Erfindung ist innerhalb des flexiblen Beutels 16 auch ein
neutrales Gas 34 enthalten.
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Nach der Erfindung kann es sich bei dem Treibgas im wesentlichen
um irgendein Treibmittel handeln, beispielsweise Freon-12, Chlorkohlenwasserstoff,
Vinylchlorid, Propan, Isobutan, Kohlendioxid oder dgl. Bei der in der Fig. 1 dargestellten
Vorrichtung 10 kann man beispielsweise ein Gemisch aus Isobutan und Propan als Treibmittel
26 verwenden, und dieses Gemisch kann bei 21,1°C einen Überdruck in einem Bereich
von 2,8 bis 5,6 kg/cm2 haben. Da das Treibmittel 26 mit dem Erzeugnis 32 innerhalb
des Beutels 16 nicht in Berührung kommt, kann man irgendein geeignetes Treibmittel
verwenden, das mit dem Aufbau des Trennpakkungsbehälters 12 kompatibel ist.
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Das neutrale Gas 34 muß bis zu einem gewissen Maße mit dem Erzeugnis
32 mischbar sein. Vorzugsweise ist das neutrale Gas 34 in dem Erzeugnis 32 hinreichend
löslich, und zwar insbesondere im Falle eines flüssigen Erzeugnisses, um dessen
Viskosität herabzusetzen und damit zu bewirken, daß das Erzeugnis durch den Abgabekopf
24 leichter ausgestoßen wird. Aus dem Obigen geht hervor, daß das Jeweils benutzte
neutrale Gas von der Natur des Erzeugnisses 32 abhängt. Wenn es sich bei dem Erzeugnis
32 um ein Produkt auf der Basis von Wasser um ein Nahrungsmittelerzeugnis handelt,
wird als neutrales Gas 34 ein Kohlenwasserstoff verwendet, da halogenisierte Kohlenwasserstofftreibmittel
im allgemeinen mit Produkten, die auf der Basis Wasser beruhen, nicht kompatibel
sind, und die Giftigkeit der halogenisierten Kohlenwasserstoffe ihre Verwendung
in Verbindung mit Nahrungsmitteln ausschließt.
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Geeignete neutrale Gase können beispielsweise Propan, Isobutan, n-Butan,
Hexan und Nichtkohlenwasserstoffgase sein, beispielsweise Stickstoffoxydul, Kohlendioxid,
Stickstoff und dgl. Das neutrale Gas kann im verflüssigten Zustand im Gemisch mit
einem flüssigen Erzeugnis vorliegen, oder ein Anteil des neutralen Gases kann beispielsweise
in dem Erzeugnis in Form einer Gas-Flüssigkeitslösung anwesend sein. In der Aerosol-Abgabevorrichtung
nach der Erfindung werden als neutrale Gase Propan, Isobutan und n-Butan bevorzugt,
da diese Gase in Verbindung mit Lebensmitteln verwendet werden können. Darüberhinaus
zeigen diese Gase eine vernünftige Löslichkeit in einer Vielzahl von flüssigen Erzeugnissen.
Da die Löslichkeit eines neutralen Gases in einem flüssigen Erzeugnis von der besonderen
Natur des flüssigen Erzeugnisses abhängt, wählt man im allgemeinen ein besonderes
neutrales Gas oder ein Gemisch an neutralen Gasen aus, um die Löslichkeit des neutralen
Gases oder der neutralen Gase in einem besonderen Produkt zu optimieren oder die
Viskosität des flüssigen Produkts so gering wie möglich zu halten.
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Falls das Erzeugnis 32 eine Flüssigkeit ist, soll diese Flüssigkeit
beim Ausstoßen aus dem Abgabekopf 24 eine beachtenswerte Schaumbildung nicht hervorrufen.
Der Gehalt des neutralen Gases 34 in einem flüssigen Erzeugnis 32 soll ferner auf
einem hinreichend niedrigen Niveau gehalten werden, daß in dem Erzeugnis keine Blasen
auftreten, nachdem das Erzeugnis durch den Abgabekopf 24 auf eine Oberfläche gesprüht
worden ist.
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In Abhängigkeit von der Natur des Erzeugnisses 32 kann man als neutrales
Gas 34 auch einen halogenisierten Kohlenwasserstoff verwenden, wenn also das flüssige
Erzeugnis nicht auf der Grundlage von Wasser beruht und es sich nicht um Nahrungs-
oder Lebensmittel handelt. Wenn das neutrale Gas ein halogenisierter Kohlenwasserstoff
oder ein
Gemisch aus halogenisierten Kohlenwasserstoffen ist, weist
das neutrale Gas vorzugsweise einen verhältnismäßig niedrigen Dampfdruck auf, beispielsweise
ein Überdruck von etwa 1,2 kg/cm2 und vorzugsweise von etwa 2,1 kg/cm2 oder mehr.
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Der Treibmitteldruck liegt somit in vernünftig niedrigen Grenzen und
sorgt für einen hinreichend hohen Differenzdruck, um das Erzeugnis und das neutrale
Gas durch.den mechanischen Verteilungs- oder Spaltungssprühkopf unter Erzeugung
eines feinen Sprühßtrahls auszustoßen, Die folgende Tabelle stellt die Eigenschaften
von Propan, Isobutan und Butan bei Verwendung als Treibmittel 26 und auch bei Verwendung
als neutrales Gas 34 zusammen. Obwohl in der Tabelle lediglich Propan und Isobutan
aufgeführt sind, kann man auch verschiedene Gemische aus diesen Stoffen verwenden,
um bei 21,1 0C einen irgendwo zwischen 2,17 und 7,55 kg/cm2 liegenden Dampfüberdruck
zu erzeugen, und zwar in Abhängigkeit von dem gewünschten Druck für das Treibmittel
26 oder für das neutrale Gas 34. Andere Treibmittelgase kann. man gleichermaßen
für das Treibmittel 26 verwenden.
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Tabelle Kohlenwasser-Kohlenwasser- Kohlenwasser- stofftreibmittel
stofftreibmittel stofftreibmittel A-17 A-108 A-31 Butan für Test-Eigenschaft Propan
Isobutan Nahrungsmittel verfahren Zusammensetzung in Mol% Äthan Spuren --- --- Chromatografie
Propan 99,3 0,4 0,08 Isobutan 0,6 96,3 0,8 Normalbutan --- 3,2 98,54 Pentan ---
--- 0,48 Totalsättigung min. 99,9 min. 99,9 Chromatografie Dampfüberdruck in ASTM
D-1267 kg/cm² bei 21,1 °C 7,55 2,17 1,19 (mod. 21,1 °C) (amerikanische Gesellschaft
für Materialprüfung) Schwefel in Teile/Mill. nichts nichts nichts ASTM D-1266 Rest
in g/100 ml nichts nichts nichts ASTM D-1353 Säuregrad des Restes neutral neutral
neutral ASTM D-1093 Geruch annehmbar annehmbar annehmbar Panel Wasser in Teile/Mill.
0,0005 0,9995 0,0005 C.F. (Chemiker-Verband
Wenn man die Dispersionseigenschaften
des in dem flexiblen Beutel 16 enthaltenen, abzugebenden Erzeugnisses 32 erhöhen
will, kann man ein Oberflächenbehandlungsmittel zugeben. Falls es sich bei dem Fluiderzeugnis
32 um Nahrungs- oder Lebensmittel handelt, muß das Oberflächenbehandlungsmittel
nicht giftig und im wesentlichen geruchs-und geschmacksfrei sein. Es hat sich herausgestellt;
daß ein für Lebens; oder Nahrungsmittel geeignetes Oberflächenbehandlungsmittel,
beispielsweise Polysorbat 80 USP von der Atlas Chemical Division geeignet ist, insbesondere
in Verbindung mit Pflanzenölen.
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Das Oberflächenbehandlungsmittel kann man einem Fluiderzeugnis in
einer Menge zugeben, die ausreicht, um die Oberflächenspannung des Fluids auf einen
gewünschten Pegel, der zum Versprühen des Erzeugnisses geeignet ist, herabzusetzen,
beispielsweise auf 0,01 bis 0,5 Gew.% des Erzeugnis ses. Das Oberflächenbehandlungsmittel
vermindert die Oberflächenspannung des abzugebenden Fluiderzeugnisses 32 und gestattet
daher die Abgabe des Fluiderzeugnisses 32 als wesentlich feineres Dispersionsspray.
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Wenn man das obengenannte Butan für Lebensmittel als neutrales Gas
34 gemischt mit einem Pflanzenöl verwendet, hat sich herausgestellt, daß die Aufrechterhaltung
eines Verhältnisses von Butan zu Fluiderzeugnis 32 von etwa maximal einem Volumenanteil
Butan auf sieben Volumenanteile Fluiderzeugnis 32 eine hinreichend gute Betriebsweise
sicherstellt, und dennoch die Entflammbarkeitsgrenze für das Butan nicht erreicht
wird.
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In Abhängigkeit von der Viskosität des abzugebenden Fluiderzeugnisses
und des Dampfdruckes des Treibmittelgases 26 kann der Dampfdruck des neutralen Gases
34 beispielsweise in einem Bereich von etwa 0,35 bis etwa 2,8 kg/cm2 bei 21,1 OC
oder in einem weiteren Bereich von etwa 0,21 bis 3,5 kg/cm2 liegen.
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Wenn es sich bei dem abzugebenden Fluiderzeugnis 32 um ein Pflanzenöl
handelt und als neutrales Gas 34 das obengenannte Butan verwendet wird, kann das
Treibmittelgas 26 ein Gemisch aus Isobutan und Propan mit einem Dampfüberdruck von
etwa 4,9 kg/cm2 bei 21,1 0C sein. Dadurch entsteht am flexiblen Beutel 16 ein Differenzdruck
von 3,71 kg/cm2.
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Wenn die Ventilanordnung 22 betätigt wird, drückt das Treibmittel
26 den flexiblen Beutel 16 zusammen und das Fluiderzeugnis 32 sowie das neutrale
Gas 34 werden durch den Kopf 24 ausgestoßen. In dem als mechanischer Aufbrecher
oder Spalter arbeitenden Kopf 24, den man als Wirbelkammer betrachten kann, wird
das Fluid in Bahnen gebracht, in denen eine Zentrifugalkraft auf das Fluid ausgeübt
wird. Stattdessen kann man auch andere Arten von aufbrechenden Anordnungen verwenden.
Das Fluid wird dann durch die Öffnung in dem Kopf abgegeben.
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Das neutrale Gas, das in dem Erzeugnis 32 vorhanden ist, wird im
Kopf 24 zumindest teilweise verdampft. Die Löslichkeit des neutralen Gases in dem
Erzeugnis 32 wird durch die Wirkung des mechanischen Aufbrechkopfes 24 vermindert.
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Dies führt zu einer Gasbildung des neutralen Gases oder der neutralen
Gase innerhalb des Kopfes 24, in dem ein hoher Turbulenzgrad entsteht, durch den
das Erzeugnis in feine Teilchen aufgebrochen wird.
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Wenn das Erzeugnis eine Flüssigkeit ist, tritt eine verhältnismäßig
geringe Schaumbildung auf. Da weiterhin das neutrale Gas oder die neutralen Gase
in verhältnismäßig niedriger Konzentration in dem Erzeugnis vorliegen, wird nahezu
das gesamte neutrale Gas innerhalb des Sprühkopfes oder kurz danach bei Beruhrung
des neutralen Gases oder der neutralen Gase mit der Atmosphäre verdampft.
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Der Dampfdruck des neutralen Gases oder des Gemisches aus den neutralen
Gasen 34 ist im allgemeinen niedrig, da die Funktion des neutralen Gases nicht darin
besteht, als Treibmittel zu wirken, sondern innerhalb des mechanisch aufbrechenden
oder zerteilenden Sprühkopfes 24 zu verdampfen, um das Aufbrechen oder Spalten des
Erzeugnisses in kleine Teilchen zu fördern, die als feines Spray aus dem Sprühkopf
austreten. Das neutrale Gas oder das Gemisch aus den neutralen Gasen 34 kann daher
einen Dampfüberdruck von Null oder weniger haben, solange das neutrale Gas oder
die neutralen Gase innerhalb des Sprlhkopfes 24 verdampfen. Normalbutan hat beispielsweise
einen Dampfdruck von etwa 0 kg/cm2 Uberdruck bei etwa 10 0C, so daß eine nach der
Erfindung ausgebildete Aerosol-Abgabevorrichtung unter Verwendung von Normalbutan
als neutrales Gas bei einer Umgebungstemperatur von 10 0C funktioniert.
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Wenn man den von dem neutralen Gas ausgeübten Dampfdruck auf etwa
2,1 kg/cm² Überdruck oder mehr erhöht, kann man zum Ausstoßen des Erzeugnisses aus
dem in hohem Maße mechanisch aufbrechenden Sprühkopf 24 einen niedrigeren Differenzdruck
auf den flexiblen Beutel 16 einwirken lassen. Wenn man den Dampfdruck des neutralen
Gases erhöht, kann man in Abhängigkeit von der besonderen Natur des Erzeugnisses
eine geringere Menge an neutralem Gas verwenden, um durch den in einem hohen Maße
mechanisch aufbrechenden Spruhkopf 24 ein feines Spray zu erhalten. Bei Verwendung
des in der Tabelle I genannten Gases A-31 als neutrales Gas anstelle von Normalbutan
kann man zum Erzielen eines feinen Sprühstrahls für ein besonderes Erzeugnis im
allgemeinen die Mange an neutralem Gas herabsetzen, da das neutrale Gas A-31 bei
Normalbedingungen einen Dampfüberdruck von 2,17 kg/cm2 aufweist, wohingegen Normalbutan
lediglich einen Dampfüberdruck von etwa 1,19 kg/cm2 bei Normalbedingungen hat. Wenn
man das Gas A-31 als neutrales Gas verwendet, kann man gegenüber der Verwendung
von Normalbutan als neutrales Gas den Differenzdruck zwischen der Innenseite
des
flexiblen Beutels 16 und dem Treibmittelbereich außerhalb des Beutels im allgemeinen
herabsetzen.
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Verwendet man gar als neutrales Gas das handelsübliche Gas A-46,
bei dem es sich um ein Gemisch aus Normalbutan, Isobutan und Propan mit einem Dampfdruck
von 3,22 kg/cm2 überdruck bei Normalbedingungen handelt, kann man die Menge an neutralem
Gas in bezug auf das Gas A-31 noch weiter vermindern.
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Bei Verwendung des Gases A-46 als neutrales Gas gilt für den Differenzdruck
zwischen dem Inneren des Beutels 16 und dem Treibmittelbereich außerhalb des Beutels
das Entsprechende.
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Bei Tests, bei denen ein Antitranspirationspulver gesprayt wurde,
hat sich herausgestellt, daß man das Gas A-46 sowohl für das neutrale Gas als auch
für das Treibmittel verwenden kann, und zwar unter der Voraussetzung, daß dem neutralen
Gas innerhalb des Beutels 16 ein DampfilnterdrUckungsmittel beigemengt wurde. Bei
diesem Versuch wurde als Dampfunterdrukkungsmittel ein halogenisierter Kohlenwasserstoff
(Freon-11, hergestellt von E; I. DuPont de Nemours & Company) zugegeben, wobei
das Dampfdruckunterdrückungsmittel in einer solchen Menge vorhanden war, die ausreichte,
um den Dampfdruck innerhalb des flexiblen Beutels 16 um etwa 0,14 kg/cm2 herabzusetzen.
Der Differenzdruck an dem flexiblen Beutel 16 betrug daher in diesem Fall nur etwa
0,14 kg/cm2 Die Verwendung eines neutralen Gases mit einem höheren Dampfdruck, beispielsweise
von 2,1 kg/cm² überdruck oder mehr, ist insbesondere bei Aerosol-Abgabevorrichtungen
von Vorteil, bei denen das Erzeugnis ein feinverteiltes Pulver ist. Bei der Verwendung
eines neutralen Gases mit einem höheren Dampfdruck ist die Gefahr geringer, daß
sich der das Pulver mechanisch aufbrechende Sprühkopf durch das feinverteilte Pulver
verstopft, wenn es den Sprühkopf passiert. Der Gebrauch eines neutralen Gases mit
einem höheren Dampfdruck, von bei spielsweise
2,1 kg/cm2 Uberdruck
oder mehr, führt auch dazu, daß das gesprühte Erzeugnis beispielsweise im Falle
eines Antitranspirationspulvers im wesentlichen trocken ist, wenn es die Haut berührt.
Dies ist von Vorteil, da das Aufbringen eines nassen Erzeugnisses auf die Haut,
beispielsweise eines durch Normalbutan naß gehaltenen Antitranspirationspulvers,
beim Verdampfen der Flüssigkeit eine Abkühlung verursacht, die man als unangenehm
empfindet.
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Die Verwendung eines neutralen Gases, das bei normalen Temperatur-
und Druckbedingungen einen höheren Dampfdruck aufweist, beispielsweise von etwa
2,1 kg/cm2 Überdruck oder mehr, führt zu einer höheren Turbulenz, wenn das Gemisch
aus dem neutralen Gas und dem Erzeugnis (entweder eine verhältnismäßig nicht schäumende
Flüssigkeit oder ein feinverteiltes Pulver) den in einem hohen Maße mechanisch aufbrechenden
Sprühkopf passieren. Dies ist vorteilhaft, da eine innerhalb des Sprühkopfes infolge
Gasbildung des neutralen Gases erzeugte größere Turbulenz effektiver ist, um ein
Erzeugnis in die Form eines feinverteilten Spray zu bringen.
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Unmittelbar nach dem Verlassen der Austrittsöffnung des Sprühkopfes
verdampft das neutrale Gas mit einer Geschwindigkeit, die von dem Dampfdruck des
neutralen Gases abhängt und die man durch die Anwesenheit von anderen Gasen verändern
kann, beispielsweise durch die Anwesenheit eines Dampfdruckunterdrückungsmittels.
Ein solches Dampfdruckunterdrückungsmittel kann in kleinen Mengen in Verbindung
mit der Hauptgaskomponente vorhanden sein. Wenn man den Dampfdruck des neutralen
Gases erhöht, verdampft das neutrale Gas im allgemeinen nach dem Verlassen der Austrittsöffnung
des Sprülikopfes schneller. Infolge des schnellen Verdampfens des neutralen Gases
nach dem Verlassen der Austrittsöffnung des Sprülikopfes enthält das Erzeugnis im
allgemeinen wenig oder kein neutrales Gas, wenn es die Oberfläche des angesprühten
Objekts berührt. Dies ist bei einem Körperspray von Vorteil,
da
es bereits trocken ist, wenn es die Haut berührt und daher kein unangenehmes Empfinden
auslöst. Wenn es sich bei dem Erzeugnis um eine Farbe handelt, kann das Vorhandensein
von nicht verdampftem neutralem Gas innerhalb der Farbe bei Berührung der zu färbenden
Oberfläche ebenfalls unerwünscht sein, da das Verdampfen des neutralen Gases die
Ausbildung einer glatten Farboberfläche verhindern kann.
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Ein weiterer Vorteil, der sich bei der Verwendung eines neutralen
Gases mit einem höheren Dampfdruck ergibt, beispielsweise mit einem Dampfdruck von
2,1 kg/cm2 Uberdruck oder mehr bei Normalbedingungen, ist die Herabsetzung der Entflammbarkeit
des gesprayten Aerosol-Erzeugnisses. Es gibt mehrere Möglichkeiten, die Entflammbarkeit
eines Sprays zu definieren. Eine der Möglichkeiten besteht darin, daß festgestellt
wird, ob das Spray in einem Abstand von 30 cm von der Austrittsöffnung des Sprühkopfes
entflammbar ist.
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Wenn man dieses Kriterium für die Entflammbarkeit heranzieht, stellt
man bei der Verwendung eines neutralen Gases mit einem Dampfdruck von etwa 1,2 kg/cm2
Überdruck fest, beispielsweise bei der Verwendung von Normalbutan, daß das neutrale
Gas innerhalb der Zeit, die das gesprayte Erzeugnis zum Zurücklegen einer Strecke
von 30 cm von der Austrittsöffnung aus des Sprühkopfes benötigt, noch nicht vollständig
verdampft ist und daher ein entflammbares Gemisch bildet. Wenn allerdings das neutrale
Gas einen höheren Dampfdruck als denjenigen von Normalbutan hat, ist das neutrale
Gas im wesentlichen auf der Strecke von 30 cm hinter der Austrittsöffnung des Spruhkopfes
aus dem gesprayten Erzeugnis verdampft. Das neutrale Gas ist dann, wenn das gesprayte
Erzeugnis in einem Abstand von 30 cm von der Austrittsöffnung des Sprühkopfes mit
einer Flamme in Berührung kommt, nicht mehr vorhanden, so daß die Entflammbarkeit
stark herabgesetzt ist.
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Der Gebrauch eines neutralen Gases mit einem höheren Dampfdruck bringt
einen weiteren Vorteil mit sich, daß man nämlich die Abgabegeschwindigkeit des gesprayten
Aerosol-Erzeugnisses beträchtlich herabsetzen kann. Nach der Erfindung kann im Vergleich
zu herkömmlichen Aerosol-Erzeugnissen, bei denen das Treibmittelgas direkt mit dem
Erzeugnis vermischt ist, eine viel größere Menge des Erzeugnisses innerhalb des
Aerosol-Abgabebehälters vorhanden sein, und zwar unabhängig davon, ob es sich um
ein verhältnismäßig nicht schäumendes flüssiges Erzeugnis oder um ein feinverteiltes
pulvriges Erzeugnis handelt. Obwohl dies vorteilhaft ist, da die Erzeugnisabgabe
effizienter erfolgt, kann diese Effizienz bezüglich der Erzeugnisabgabegeschwindigkeit
zu Schwierigkeiten führen.
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Wenn nämlich eine größere Menge des Erzeugnisses in dem Aerosol-Behälter
enthalten ist, kann die Aerosol-Abgabegeschwindigkeit ein Vielfaches von derJenigen
eines üblichen Aerosols betragen. Dies kann unerwünscht sein, da durch den Sprühkopf
eine viel größere Erzeugnismenge abgegeben wird, als es notwendig oder erwünscht
ist. Bei der Verwendung eines neutralen Gases mit einem bei Normalbedingungen höheren
Dampfdruck, beispielsweise von 2,1 kg/cm2 Uberdruck oder mehr, kann man zwischen
dem Inneren des flexiblen Beutels 16 und dem Äußeren des flexiblen Beutels einen
niedrigeren Differenzdruck vorsehen. Dadurch wird die Erzeugnisabgabegeschwindigkeit
herabgesetzt. Diese Herabsetzung ist etwa der Verminderung des Differenzdrucks am
flexiblen Beutel 16 proportional.
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Bei Spraytests mit einem Antitranspirationspulver war es bei der
Verwendung von Normalbutan als neutrales Gas im allgemeinen erforderlich, am flexiblen
Beutel 16 einen Differenzdruck von.etwa 2,1 kg/cm2 zu verwenden, wobei die Abgabegeschwindigkeit
für das Erzeugnis und das neutrale Gas aus dem Sprühkopf etwa 2p5 g/s betrug. Wenn
man anstelle von
n-Butan das handelsübliche Gas A-31 benutzte,
konnte man den Differenzdruck am flexiblen Beutel 16 auf etwa 1,05 kg/cm² herabsetzen
und dennoch ein sehr feines Spray aus dem Aerosol-Erzeugnis gewinnen. Infolge der
Herabsetzung des Differenzdrucks an dem flexiblen Beutel 16 von etwa 2,1 kg/cm2
auf etwa 1,05 kg/cm2 wurde die Abgabegeschwindigkeit des Erzeugnisses und des neutralen
Gases durch den Spruhkopf näherungsweise halbiert und betrug größenordnungsmäßig
etwa 1 g/s. Diese Herabsetzung der Abgabegeschwindigkeit auf 1 g/s war bei der Verwendung
eines pulverförmigen Antitranspirationsmittels erwünscht.
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Infolge des Herabsetzens der Abgabegeschwindigkeit eines Erzeugnisses,
beispielsweise eines pulverförmigen Antitranspirationsmittels, wird zum einen die
Lebensdauer des Erzeugnisses erhöht und zum anderen eine größere Sicherheit bei
der Anwendung erzielt, da der Benutzer keine Gefahr läuft, eine unter Umständen
gefährlich werdende, zu große Menge aufzutragen. Bei einem Antitranspirationspulver
wird als aktiver Bestandteil Aluminiumchlorhydrat verwendet, das im allgemeinen
als Gemisch mit einem neutralen Kosmetikpulver, beispielsweise Talk, vorliegt. Der
Gehalt an Aluminiumchlorhydrat in bezug auf Talk hängt von der Auftraggeschwindigkeit
des Erzeugnisses in der Form eines Aerosol-Sprays ab. Wenn die Abgabe- bzw. Auftraggeschwindigkeit
verhältnismäßig hoch ist, wird der Gehalt an Aluminiumchlorhydrat herabgesetzt,
während der Gehalt an Talk und anderen Bestandteilen erhöht wird, um sicherzustellen,
daß sich der Benutzer durch Verwendung einer zu großen Menge an Aluminiumchlorhydrat
nicht selbst gefährdet.
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Obwohl somit Aluminiumchlorhydrat die effektive Komponente ist, kann
es erforderlich sein, den Benutzer mit einer größeren Menge an inerten Stoffen zu
versorgen, und zwar aus Sicherheitsgründen.
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Eine bessere Lösung, die die Erfindung durch eine Erhöhung des Dampfdruckes
des neutralen Gases ermöglicht, besteht darin, die Aerosol-Abgabevorrichtung derart
auszubilden, daß an dem flexiblen Beutel 16 ein geringerer Differenzdruck auftritt.
Nun kann man den Prozentsatz des aktiven Bestandteils in der Gesamtformel erhöhen,
ohne daß die Gefahr besteht, daß der Benutzer durch eine zu groBe Anwendungsmenge
des aktiven Bestandteils gefährdet wird.
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Wenn es beispielsweise gelingt, die Abgabegeschwindigkeit des Erzeugnisses
zu halbieren, ist es möglich, den Gehalt des aktiven Bestandteils in dem Erzeugnis
zu verdoppeln.
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Das Erzeugnis ist dann ein effektiveres Erzeugnis, das eine längere
Gebrauchsdauer als die üblichen Erzeugnisse aufweist, die mit einer verhältnismäßig
hohen Abgabegeschwindigkeit infolge des reinen Treibmittelantriebs ausgestoßen werden.
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Ein weiteres Ergebnis, das aus der Verwendung einer geringeren Erzeugnisabgabegeschwindigkeit
folgt, ist darin zu sehen, daß die Abgabe von neutralem Gas in die Atmosphäre herabgesetzt
wird. Wie bereits erwähnt, wird bei der erfindungsgemäßen Aerosol-Abgabevorrichtung
die Menge an neutralem Gas, die man für irgendeinen der verschiedenartigen Erzeugnisansätze
der Aerosol-ASgabeanordnung benötigt, im Vergleich zur Menge an Treibmittelgas,
das bei herkömmlichen Aerosol-Abgabeanordnungen in die Atmosphäre austritt, wenn
das Treibmittelgas direkt mit dem Erzeugnis gemischt ist, stark herabgesetzt. Allerdings
tritt auch bei der erfindungsgemäßen Aerosol-Anordnung zusammen mit dem abzugebenden
Erzeugnis Gas in die Atmosphäre aus. Es ist erwunscht, die Abgabegeschwindigkeit
des neutralen Gases in die Atmosphäre so gering wie möglich zu halten. Durch Erhöhen
des Dampfdruckes des neutralen Gases auf einen Pegel von etwa 2,1 kg/cm2 Überdruck
oder mehr kann man den Gehalt des neutralen Gases in dem Aerosol-Erzeugnis herabsetzen
und;
dennoch ein feinverteiltes Aerosol-Spray erzielen. Der Differenzdruck
an dem flexiblen Beutel 16 kann auch vermindert werden, um die Abgabegeschwindigkeit
des Erzeugnisses und des neutralen Gases durch den Sprühkopf herabzusetzen.
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Infolge einer Verminderung des Gehalts an neutralem Gas in dem Erzeugnis
und auch infolge einer Verminderung der Abgabegeschwindigkeit des Erzeugnisses kann
man somit bei der Abgabe des Aerosol-Erzeugnisses durch den Sprühkopf die Abgabegeschwindigkeit
an neutralem Gas in die Atmosphäre erheblich herabsetzen. Dies ist insbesondere
erwünscht, wenn ein halogenisierter Kohlenwasserstoff entweder als neutrales Gas
oder als eine Komponente in einem neutralen Gasgemisch vorhanden ist, da halogenisierte
Kohlenwasserstoffe für den Menschen als Giftstoffe zu betrachten sind.
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Als bevorzugter Dampfdruck unter Normalbedingungen für das neutrale
Gas wurde bereits ein Dampfdruck von etwa 2,1 kg/cm2 Uberdruck oder mehr genannt.
Die Verwendung eines neutralen Gases mit einem Dampfüberdruck von mehr als 2,1 kg/cm2,
beispielsweise von etwa 7,0 kg/cm2 Überdruck, ist im allgemeinen unpraktisch, da
man dafür einen stärkeren Behälter benötigt, der zu höheren Kosten führen würde.
Aus praktischen Gründen beträgt daher der Dampfdruck nicht mehr als 3,5 kg/cm2 Uberdruck,
obwohl es keinen Grund gibt, der den Gebrauch eines neutralen Gases mit einem höheren
Dampfdruck verbietet, falls die besondere Art des Erzeugnisses zusätzliche Kosten
für einen Behälter, der einem höheren Druck standhält, gerechtfertigt.
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Bei einem wachsenden Berußtsein für die Reinhaltung der Umwelt ist
es durchaus möglich, daß zukünftig die Verwendung von Aerosol-Behältern, die einem
höheren Druck standhalten, gesetzlich vorgeschrieben wird und die Abgabe
von
flüchtigen Lösungsmitteln und dgl. in die Atmosphäre beim Freisetzen von Aerosol-Erzeugnissen
eingeschränkt wird. In diesem Fall könnte ein Bratöl durch Zugabe von Lösungsmitteln
nicht mehr verdünnt werden, und das Bratöl müßte in einem zähflüssigeren Zustand
als Aerosol abgegeben werden. Dies würde die Verwendung von höheren Treibmitteldrücken
bedeuten, und es wäre dann wirtschaftlich, -das zähflüssigere Erzeugnis unter Verwendung
eines neutralen Gases mit einem bei Normalbedingungen wesentlich höheren Druck,
beispielsweise 7,0 kg/cm2 Überdruck, mit der erfindungsgemäßen Aerosol-Abgabevorrichtung
auszustoßen.
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Beim Laden des Trennpackungsbehälters mit einer Aerosol-Anordnung
nach der Erfindung wird der flexible innere Beutel 16 vorzugsweise im Vakuum luftleer
gemacht und dann mit dem Erzeugnis gefüllt. Danach wird das neutrale Gas oder das
Gemisch aus den neutralen Gasen in den inne-'ren Beutel 16 gegeben, und im Anschluß
daran wird der Treibmittelbereich zwischen dem flexiblen Beutel 16 und dem starren
äußeren Behälter 14 mit dem Treibmittel gefüllt. Das Treibmittel wird vorzugsweise
nach dem Anfallen mit dem neutralen Gas oder dem Gemisch aus den neutralen Gasen
eingefüllt, da das neutrale Gas oder das Gemisch aus den neutralen Gasen vor der
Aufladung mit dem Treibmittel leichter zugegeben werden kann.
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Wie bereits erwähnt, ist das erfindungsgemäße Aerosol-Abgabesystem
in vortrefflicher Weise für verschiedenartige Erzeugnisse geeignet, die man bisher
als Aerosol nicht abgeben konnte, beispielsweise Vinyllatex oder Vinylacrylfarbe
auf der Basis von Wasser. Das Aerosol-Abgabesystem nach der Erfindung kann auch
mit Vorteil für Erzeugnisse angewendet werden, die man bereits mit üblichen Aerosol
Anordnungen abgeben konnte, beispielsweise Haarsprays auf der Basis von Wasser.
Bei der Veendung des erfindungsgemäßen
Aerosol-Abgabesystems für
ein Haarspray auf der Basis von Wasser kann man den Wassergehalt des Haarsprays
in vorteilhafter Weise derart herabsetzen, daß ein feiner Sprühnebel erzielt wird,
der nicht so naß ist, wie es bei üblichen Aerosol-Haarsprayansätzen der Fall ist.
Der hohe Wassergehalt bei den üblichen Haarsprayansätzen hängt von den Parametern
der üblichen Aerosol-Abgabevorrichtungen ab, die von dem erfindungsgemäßen Aerosol-Abgabesystem
keinen Gebrauch machen. Durch den Gebrauch des Aerosol-Abgabesystems nach der Erfindung
kann man die Aufbereitung von vielen Erzeugnissen, wie Haarsprays, vollkommen ändern,
und dennoch das Erzeugnis als äußerst feines Spray abgeben. Das erfindungsgemäße
Aerosol-Abgabesystem ermöglicht den Gebrauch einer Vielzahl von neuen Aerosol-Erzeugnissen,
deren Aufbereitung den Grenzbedingungen der üblichen Aerosol-Abgabevorrichtungen
nicht unterworfen ist, bei denen das ,Erzeugnis mit einer verhältnismäßig großen
Volumenmenge eines Treibmittels gemischt wurde, das für das Ausstoßen des Erzeugnisses
durch den Sprühkopf sorgte.
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Wie bereits erwähnt, ist ein mechanisch aufbrechender Sprühkopf ein
integraler Teil des erfindungsgemäßen Aerosol-Abgabesystems, wobei das neutrale
Gas oder die neutralen Gase zumindest teilweise innerhalb des Sprühkopfes verdampft
werden. Es sind zahlreiche mechanisch aufbrechende Sprühköpfe bekannt, die sich
im allgemeinen dadurch auszeichnen, daß sie von einer Wirbelkammer Gebrauch machen,
in der das Erzeugnis einer Zentrifugalkraft ausgesetzt wird, bevor es durch die
Austrittsöffnung des Kopfes in die Atmosphäre gelangt. Grundsätzlich kann man irgendeinen
der zahlreichen mechanisch aufbrechenden Sprühköpfe für das erfindungsgemäße Aerosol-Abgabesystem
verwenden. Eine besondere Art von Sprühkopf ist nicht erforderlich.
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L e e r s e i t e