-
Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Reduzieren der
Tröpfchengröße in Aerosolsprühvorrichtungen,
die ein komprimiertes Treibgas verwenden, und eine Apparatur dafür.
-
Eine
ein verflüssigtes
Treibgas wie flüssiges Butan
enthaltende Aerosolsprühvorrichtung
erzeugt ein Aerosol, in dem die Tröpfchen von relativ kleiner Größe sind.
Zum Beispiel weisen verschiedene bekannte Produkte, die als Aerosolspray
mit verflüssigtem
Treibgas wie flüssigem
Butan (typischerweise bei 40 psi) hergestellt werden, Tröpfchen mit
einem Durchmesser im Bereich von 10 bis 60 Mikrometer mit einer
maximalen Verteilung bei etwa 30 bis 40 Mikrometer auf. Im Vergleich
dazu liegt, wenn das flüssige
Butan in solchen Produkten durch komprimiertes Gas bei einem Druck
von 130 psi ersetzt wird, der Durchmesserbereich der flüssigen Tröpfchen im
resultierenden Aerosol im Allgemeinen im Bereich von 30 bis 110
Mikrometern mit einer Verteilungsspitze im Bereich von 70 bis 90
Mikrometern.
-
In
Aerosolsprühvorrichtungen,
die ein verflüssigtes
Treibgas wie Butan enthalten, verursacht die Aktivierung der Aerosolvorrichtung
das augenblickliche Verdampfen des Butans. Daraus ergeben sich zwei
Mechanismen für
das Auftrennen der Flüssigkeit,
während
sie aus der Aerosolvorrichtung ausgestoßen wird. bei dem ersten Mechanismus
handelt es sich um die Anwendung von mechanischen Kräften, die
auf die Flüssigkeit
einwirken, während
sie aus dem Gehäuse
der Aerosolsprühvorrichtung durch
den Sprühkopf
in die Atmosphäre
getrieben wird. Bei dem zweiten Mechanismus handelt es sich um die
Verdampfung des flüssigen
Treibgases, das selbst das Auftrennen der Flüssigkeit verursacht oder unterstützt.
-
Das
Gesamtergebnis ist, dass das aus einer solchen Aerosolvorrichtung
austretende Spray wie vorstehend erörtert Tröpfchen von relativ kleiner
Größe enthält.
-
Im
Gegensatz dazu verlassen sich komprimierte Luft als Treibgas verwendenden
Aerosolsprühvorrichtungen
gänzlich
auf die mechanischen Kräfte,
die auf die Flüssigkeit
einwirken, wenn sie aus der Aerosolvorrichtung gesprüht wird,
um sie in Tröpfchen
aufzutrennen. Folglich weisen die Tröpfchen verglichen mit der Größe der Tröpfchen aus
einer Aerosolsprühvorrichtung
mit einem flüssigen Treibgas
einen relativ großen
Durchmesser auf.
-
Die
von komprimiertes Treibgas verwendenden Aerosolsprühvorrichtungen
erzeugte relativ große
Tröpfchengröße bedeutet,
dass diese Aerosolsprühvorrichtungen
für manche
Anwendungen nicht geeignet sind, und es müssen Aerosolsprühvorrichtungen
verwendet werden, die verflüssigte
Treibgase enthalten. Der Grund dafür liegt darin, dass die von solchen
Aerosolsprühvorrichtung
hergestellten großen
Tröpfchengrößen zu einem
Spray führen,
das zu nass ist und eine relativ schlechte Verteilung des gesprayten
Produktes bereitstellt.
-
WO
97/28883 offenbart ein Verfahren für die Ausfällung luftgetragener Teilchen
aus der Luft, umfassend das Inkontaktbringen der luftgetragenen
Teilchen mit flüssigen
Tröpfchen
aus einer Haushaltsaerosolsprühvorrichtung,
wobei die flüssigen
Tröpfchen durch
die Aerosolsprühvorrichtung
mit einer unipolaren Ladung versehen werden, die Tröpfchen durch die
unipolare Ladung mit einem Ladung-zu-Massen-Verhältnis im Spray von mindestens
+/– 1 × 10–4 C/kg
bereitgestellt werden und die unipolare Ladung durch einen Kontakt,
der die luftgetragenen Teilchen wegen der gegenseitigen Abstoßung zur
Ausfällung veranlasst,
zwischen die flüssigen
Tröpfchen
und die luftgetragenen Teilchen verlegt wird.
-
US-A-5211317
offenbart eine Niedrigdruck-Aerosolspenderdose, die vorzugsweise
ein komprimiertes Treibgas umfasst.
-
Wir
entwickelten nun ein Verfahren zum Reduzieren der Tröpfchengröße von Tröpfchen,
die unter Verwendung eines komprimierten Treibgases aus Aerosolsprühvorrichtungen
gesprüht
werden.
-
Gemäß der vorliegenden
Erfindung ist ein Verfahren zum Reduzieren der Tröpfchengröße eines
Produktes bereitgestellt, das aus einer Aerosolsprühvorrichtung
ein komprimiertes Treibgas umfassendes gesprüht wird. Dieses Verfahren umfasst
das Versehen der flüssigen
Tröpfchen
mit einer unipolaren Ladung durch Aufladung mittels einer Doppelschicht
während
des Sprühens
der flüssigen
Tröpfchen
aus der Aerosolsprühvorrichtung,
wobei die unipolare Ladung zu einem solchen Grad vorliegt, dass die
Tröpfchen
ein Ladung-zu-Massen-Verhältnis
von mindestens +/– 1 × 10–4 C/kg
aufweisen.
-
Vorzugsweise
wird die unipolare Ladung, mit welcher die Tröpfchen versehen werden, ausschließlich durch
die Wechselwirkung zwischen der Flüssigkeit innerhalb der Aerosolsprühvorrichtung
und der Sprühvorrichtung
selbst erzeugt, wenn die Flüssigkeit
aus ihr heraus gesprüht
wird. Insbesondere ist es bevorzugt, dass die Weise, in der die
flüssigen
Tröpfchen
mit einer unipolaren Ladung versehen werden, auch nicht teilweise
auf die Verbindung der Aerosolsprühvorrichtung mit irgendeiner
externen Ladungsinduktionsvorrichtung so wie an eine Quelle relativ hoher
Spannung angewiesen ist. Bei einer solchen Anordnung ist die Aerosolsprühvorrichtung
selbst gänzlich
abgeschlossen, wodurch sie sowohl für industrielle, institutionelle,
als auch für
Haushaltssituationen geeignet ist. Vorzugsweise werden als Ergebnis
der Verwendung einer Aerosolsprühvorrichtung dafür die flüssigen Tröpfchen mit
einem Ladung-zu-Massen-Verhältnis
von mindestens +/– 1 × 10–4 C/kg
versehen, wobei mindestens eines der Merkmale des Materials des
Sprühkopfes,
der Größe und Form
der Öffnung
des Sprühkopfes,
des Durchmessers des Steigrohrs, der Eigenschaften des Ventils und
der in der Aerosolsprühvorrichtung
enthaltenen Formulierung so ausgewählt ist, dass das erforderliche
Ladung-zu-Massen-Verhältnis
durch Aufladen mittels einer Doppelschicht erzielt wird, das die Tröpfchen während des
tatsächlichen
Sprühens
der flüssigen
Tröpf chen
aus der Öffnung
der Aerosolsprühvorrichtung
mit der unipolaren Ladung versieht.
-
Die
gemäß des Verfahrens
der vorliegenden Erfindung gesprühten
flüssigen
Tröpfchen
weisen im Allgemeinen einen Durchmesserbereich von 3 bis 110 Mikrometern
auf, wobei ein Anteil der Tröpfchen einen
Durchmesser von 10 bis 50 Mikrometer aufweist ein Maximum des Durchmessers
im Bereich von 20 bis 40 Mikrometer liegt.
-
Vorzugsweise
handelt es sich bei der Aerosolsprühvorrichtung um eine Haushaltsaerosolsprühvorrichtung
in Form einer Handaerosoldose.
-
Die
vorliegende Erfindung schließt
in ihrem Rahmen die Apparatur zum Sprühen einer flüssigen Zusammensetzung,
die geladene Tröpfchen
erzeugen kann, ein, wobei die Apparatur Folgendes umfasst:
- (1) einen Behälter zum Aufnehmen der flüssigen Zusammensetzung;
- (2) eine flüssige
Zusammensetzung, die in dem Behälter
enthalten ist;
- (3) einen Sprühkopf
zum Ausstoßen
der Zusammensetzung in Form eines Tröpfchensprays; und
- (4) ein Leitungssystem zum Leiten der Zusammensetzung aus dem
Behälter
zu dem Sprühkopf,
wobei
die Zusammensetzung so formuliert und die Apparatur so konstruiert
ist, dass ein Ladung-zu-Massen-Verhältnis von mindestens +/– 1 × 10–4 C/kg
durch Aufladen mittels einer Doppelschicht erzielt wird, das die
Tröpfchen
während
des Sprühens
der Tröpfchen
aus der Aerosolsprühvorrichtung mit
einer unipolaren Ladung versieht, dadurch gekennzeichnet, dass die
Zusammensetzung ein komprimiertes Treibgas einschließt, und
dass die aus der Vorrichtung gesprühten Tröpfchen einen Durchmesser im
Bereich von 3 bis 100 Mikrometer mit einem Maximum des Durchmessers
im Bereich von 20 bis 40 Mikrometer Durchmesser aufweisen.
-
Das
angegebene Ladung-zu-Massen-Verhältnis
setzt eine verglichen mit der Situation bei bekannten Aerosolsprühvorrichtungen
beträchtliche
Erhöhung
der Ladung, mit der die Tröpfchen
versehen werden, voraus. Zum Beispiel stellt die Ladung, mit der
die Tröpfchen
der aus Standard-Aerosolsprühvorrichtungen
unter Verwendung verflüssigter
Treibgase gesprühten
Flüssigkeiten
versehen werden, ein Ladung-zu-Massen-Verhältnis in der Größenordnung von
nur +/– 1 × 10–8 bis
1 × 10–5 C/kg
bereit. Es ist zu erwarten, dass durch Aerosolsprühvorrichtungen
mit verflüssigten
Treibgasen höhere
Ladung-zu-Massen-Verhältnisse
als mit einer „herkömmlichen" Aerosolsprühvorrichtung
mit komprimiertem Treibgas erhalten werden. Typischerweise weisen
mit komprimiertem Treibgas betriebene Produkte ein Ladung-zu-Massen-Verhältnis von
+/– 5 × 10–8 bis
1 × 10–6 C/kg
auf.
-
Die
unipolare Ladung, mit der die Tröpfchen während des
Sprühens
versehen werden, hat zwei Effekte. Weil alle Tröpfchen dieselbe Ladungspolarität aufweisen,
werden sie voneinander abgestoßen. Folglich
liegt wenig oder keine Vereinigung von Tröpfchen vor, wobei sie im Gegenteil
dazu neigen, sich verglichen mit ungeladenen Tröpfchen in hohem Maß auszubreiten.
Zudem wird verursacht, dass sich die Tröpfchen (über die Raleigh-Grenze) in
eine Vielzahl kleinerer Tröpfchen
auftrennen, wenn die Abstoßungskräfte durch
die Ladung innerhalb der Tröpfchen
größer als
die Oberflächenspannungskraft
der Tröpfchen
sind. Dieser Vorgang dauert an, bis entweder die beiden gegensätzlichen
Kräfte
ausgeglichen sind oder das Tröpfchen
verdampft ist.
-
Durch
die vorliegende Erfindung können
Aerosolsprühvorrichtungen
unter Verwendung von komprimiertem Treibgas hergestellt werden,
wodurch beträchtlich
verkleinerte Tröpfchendurchmesser
erhalten werden und deshalb die Verwendung der Aerosolsprühvorrichtungen
in Anwendungen gewährt wird,
die vorher für
solche Vorrichtungen mit komprimiertem Treibgas nicht verfügbar waren.
-
Zum
Beispiel können
komprimierte Treibgase für
Antitranspirationsmittel, Haarsprays, Insektizide, Gartenbauprodukte,
Luftverbesserer, Wachse und Poliermittel, Ofenreiniger, Wäschestärke und Stoffappreturen,
Schuh- und Lederpflegeprodukte, Glasreiniger und verschiedene andere
Haushalts-, institutionelle, professionelle und industrielle Produkte
verwendet werden.
-
Im
Allgemeinen handelt es sich bei der flüssigen Zusammensetzung, die
unter Verwendung einer Aerosolsprühvorrichtung in die Luft gesprüht wird,
um eine Wasser-Kohlenwasserstoff-Mischung oder -Emulsion oder eine
-Flüssigkeit,
die entweder durch Schütteln
der Sprühvorrichtung
vor Gebrauch oder während
des Sprühvorgangs
in eine Emulsion umgewandelt wird.
-
Während es
bekannt ist, dass alle flüssigen Aerosole
als Ergebnis eines Aufladens mittels Doppelschicht oder der Fragmentierung
der flüssigen Tröpfchen eine
negative oder positive Nettoladung zu tragen, liegt die Ladung,
mit der Tröpfchen
von aus Standardvorrichtungen gesprühter Flüssigkeit, versehen werden,
nur in der Größenordnung
von +/– 1 × 10–8 bis
1 × 10–5 C/kg.
-
Die
Erfindung beruht auf der Kombination verschiedener Eigenschaften
einer Aerosolsprühvorrichtung
zur Erhöhung
der Ladung der Flüssigkeit, während sie
aus der Aerosolsprühvorrichtung
gesprüht
wird.
-
Eine
typische Aerosolsprühvorrichtung
mit komprimiertem Treibgas umfasst:
- 1. Eine
Aerosoldose, die die aus der Vorrichtung zu sprühende Zusammensetzung und ein
komprimiertes Treibgas enthält;
- 2. ein Tauchrohr, das in die Dose hinein reicht, wobei das obere
Ende des Tauchrohrs mit einem Ventil verbunden ist;
- 3. einen Sprühkopf,
der sich auf dem Ventil befindet und zum Bedienen des Ventils heruntergedrückt werden
kann; und
- 4. einen Einsatz, der im Sprühkopf
bereitgestellt ist einen Auslass umfasst, aus dem die Zusammensetzung
gesprüht
wird.
-
Eine
bevorzugte Aerosolsprühvorrichtung
für die
Verwendung in der vorliegenden Erfindung ist in EP-A-1 024 902 beschrieben.
-
Es
ist möglich
die flüssigen
Tröpfchen
durch Auswahl des Erscheinungsbildes der Aerosolvorrichtung, einschließlich Material,
Form und Abmessungen von Sprühkopf,
Sprühkopfeinsatz,
Ventil und Tauchrohr und der Eigenschaften der zu sprühenden Flüssigkeit
mit höheren
Ladungen zu versehen, so dass das erforderliche Ladungsniveau erzeugt
wird, wenn die Flüssigkeit
zu Tröpfchen
verteilt wird.
-
Eine
Anzahl von Eigenschaften der Aerosolsprühvorrichtung erhöht das Aufladen
mittels einer Doppelschicht und den Ladungsaustausch zwischen der
flüssigen
Formulierung und den Oberflächen
des Aerosolsystems. Solche Erhöhungen
werden durch Faktoren, die die Turbulenz des Flusses durch das System
erhöhen
können,
und die die Häufigkeit
und Geschwindigkeit des Kontaktes zwischen der Flüssigkeit,
der Innenoberfläche
des Behälters,
des Ventils und des Sprühkopfsystems
erhöhen
zustande gebracht.
-
Beispielsweise
können
die Eigenschaften des Sprühkopfs
derart optimiert werden, dass das Ladungsniveau der aus dem Behälter gesprühten Flüssigkeit
erhöht
wird. Eine kleinere Öffnung
im Sprühkopfeinsatz
mit einer Größe von 0.45
mm oder weniger erhöht
die Ladungsniveaus der durch den Sprühkopf gesprühten Flüssigkeit. Die Wahl des Materials
für den
Sprühkopf
kann ebenfalls die Ladungsniveaus der aus der Vorrichtung gesprühten Flüssigkeit
erhöhen,
wobei ein Material wie Nylon, Polyester, Acetal, PVC und Polypropylen
die Tendenz zeigt, die Ladungsniveaus zu erhöhen. Die Geometrie der Öffnung im
Einsatz kann derart optimiert werden, dass die Ladungsniveaus auf
der Flüssigkeit
erhöht
werden, während
sie durch den Sprühkopf
gesprüht
wird. Einsätze,
die das mechanische Auftrennen der Flüssigkeit fördern, liefern eine bessere
Aufladung.
-
Der
Sprühkopf-Einsatz
kann aus einem leitenden, isolierenden, halbleitenden oder die statische
Aufladung abbauenden Material hergestellt sein.
-
Die
Eigenschaften des Tauchrohrs können derart
optimiert werden, dass die Ladungsniveaus in der aus dem Behälter gesprühten Flüssigkeit
erhöht werden.
Ein enges Tauchrohr mit einem Innendurchmesser von z.B. etwa 1.27
mm erhöht
die Ladungsniveaus in der Flüssigkeit,
und auch das Material des Tauchrohrs kann zum Erhöhen der
Ladung verändert werden.
-
Ventileigenschaften
können
ausgewählt
werden, die das Ladung-zu-Massen-Verhältnis des
flüssigen
Produktes erhöhen,
wenn es aus dem Behälter gesprüht wird.
Eine kleine Endstücköffnung von
etwa 0,65 mm im Gehäuse
erhöht
das Ladung-zu-Massen-Verhältnis
während
des Sprühens.
Eine reduzierte Anzahl von Löchern
im Schaft, z.B. 2 × 0,50 mm,
erhöhen
ebenfalls die Produktladung währen des
Sprühens.
-
Änderungen
in der Produktzubereitung können
ebenfalls die Ladungsniveaus beeinflussen. Eine Formulierung, die
eine Mischung aus einem Kohlenwasserstoff und Wasser oder eine Emulsion
aus einem unvermischbaren Kohlenwasserstoff und Wasser enthält trägt beim
Sprühen
aus der Aerosolvorrichtung ein höheres
Ladung-zu-Massen-Verhältnis als
eine Formulierung entweder nur aus Wasser oder nur aus Kohlenwasserstoff.
-
Es
ist bevorzugt, dass eine in der vorliegenden Erfindung verwendete
Zusammensetzung eine Ölphase,
eine wässrige
Phase, ein oberflächenaktives
Mittel und ein komprimiertes Treibgas umfasst.
-
Vorzugsweise
schließt
die Ölphase
einen C9-C12-Kohlenwasserstoff
ein, der vorzugsweise in der Zusammensetzung in einer Menge von
2 bis 10 % G/G vorliegt.
-
Vorzugsweise
ist das oberflächenaktive
Mittel Glyceryloleat oder ein Polyglycerinoleat, das vorzugsweise
in der Zusammensetzung in einer Menge von 0,1 bis 1,0 % G/G vorliegt.
-
Die
aus der Aerosolsprühvorrichtung
gesprühten
flüssigen
Tröpfchen
weisen im Allgemeinen Durchmesser im Bereich von 3 bis 110 Mikrometern auf,
vorzugsweise weist ein Anteil der Tröpfchen einen Durchmesser im
Bereich von 10 bis 50 Mikrometer mit einem Tröpfchenmaximum mit etwa 40 Mikrometer
auf. Die aus der Aerosolsprühvorrichtung
gesprühte
Flüssigkeit
kann eine vorgegebene Menge an Feststoffteilchen, z.B. Quarzstaub,
oder eine vorgegebene Menge eines flüchtigen Feststoffs, wie Menthol
oder Naphthalin enthalten.
-
Eine
Dose für
eine erfindungsgemäße Aerosolsprühvorrichtung
ist aus Aluminium oder lackiertem oder unlackiertem Weißblech oder
dergleichen geformt. Der Sprühkopfeinsatz
einer solchen Aerosolsprühvorrichtung
ist z.B. aus Acetalharz geformt. Die seitliche Ventilschaftöffnung weist
vorzugsweise die Form von zwei Öffnungen
mit einem Durchmesser von 0,51 mm auf.
-
Die
vorliegende Erfindung wird nun nur beispielsweise unter Bezugnahme
auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, unter welchen
-
1 ein
schematischer Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Aerosolsprayapparatur
ist;
-
2 ein
schematischer Querschnitt durch das Ventilsystem der Apparatur aus 1 ist;
-
3 ein
schematischer Querschnitt durch den Sprühkopfeinsatz des Systems aus 2 ist;
-
4 die
Gestaltung der Bohrung des in 3 dargestellten
Sprühkopfes
zeigt, betrachtet aus Richtung A;
-
5 die
Gestaltung der Wirbelkammer des in 3 dargestellten
Sprühkopfes,
betrachtet aus Richtung B, zeigt; und
-
6 die
Ergebnisse veranschaulicht, die die Leistungsfähigkeit der vorliegenden Erfindung zeigen.
-
Bezug
nehmend auf die 1 und 2 wird eine
erfindungsgemäße Aerosolsprühvorrichtung
gezeigt. Sie umfasst eine in herkömmlicher Weise aus Aluminium
oder lackiertem oder unlackiertem Weißblech oder dergleichen geformte
Dose 1, die einen Behälter
für eine
Flüssigkeit 3 definiert,
die eine solche Leitfähigkeit
aufweist, dass die Tröpfchen
der Flüssigkeit
eine geeignete elektrostatische Ladung tragen können. Ebenfalls in der Dose
platziert ist ein Gas unter Druck, das die Flüssigkeit 3 über ein
Leitungssystem, das ein Tauchrohr 4, ein Ventil- und Sprühkopfsystem 5 umfasst,
aus der Dose 1 treiben kann. Das Tauchrohr 4 schließt ein Ende 6,
das in einem Randbereich des Bodens der Dose 1 endet und ein
anderes Ende 7, das mit einem Endstück 8 des Ventilsystems
verbunden ist, ein. Das Endstück 8 ist durch
ein Halterungssystem 9, das in eine Öffnung im oberen Teil der Dose
eingepasst ist, befestigt und schließt einen unteren Teil, der
eine Endstücköffnung 11,
mit welchem das Ende 7 des Tauchrohrs verbunden ist, definiert,
ein. Das Endstück
schließt
eine Bohrung 12 von relativ engem Durchmesser am unteren
Teil 11 und einem relativ weiten Durchmesser an ihrem oberen
Teil 13 ein. Das Ventilsystem schließt auch einen Ventilschaft 14 ein,
der innerhalb der Bohrung 12 des Endstücks befestigt und so angeordnet
ist, dass er innerhalb der Bohrung 12 entgegen der Wirkung
der Feder 15 axial verschoben werden kann. Der Ventilschaft 14 schließt eine
interne Bohrung 16 mit einer oder mehreren seitlichen Öffnungen
(Schaftlöchern) 17 ein
(siehe 2). Das Ventilsystem schließt einen Sprühkopf 18 ein,
der eine zentrale Bohrung 19 aufweist, die den Ventilschaft 14 derart
fasst, dass die Bohrung 16 des Ventilschafts 14 in
Verbindung mit der Bohrung 19 des Sprühkopfes steht. Ein Durchgang 20 im
Sprühkopf, der
sich senkrecht zur Bohrung 19 erstreckt, verbindet die
Bohrung 19 mit einer Ausbuchtung, die einen Pfosten 21 einschließt, auf
den der Sprühkopf
in Form eines Einsatzes 22 montiert ist, der eine Bohrung 23 einschließt, die
in Verbindung mit dem Durchgang 20 steht.
-
Ein
Ring 24 aus elastomerem Material ist zwischen der äußeren Oberfläche des
Ventilschaftes 14 bereitgestellt, und normalerweise verschließt dieser
Dichtungsring die seitliche Öffnung 17 im
Ventilschaft 14. Das Ventilsystem ist derart konstruiert, dass
beim manuellen Herabdrücken
des Sprühkopfes 18 er
den Ventilschaft 14, wie in 2 gezeigt, gegen
die Kraft der Feder 15 nach unten drängt so dass der Dichtungsring 24 nicht
mehr die seitliche Öffnung 17 verschließt. In dieser
Position ist ein Weg vom Behälter 2 zur
Bohrung 23 des Sprühkopfes
bereitgestellt, so dass die Flüssigkeit
unter dem Druck des Gases im Behälter über ein
Leitungssystem, umfassend das Tauchrohr 4, die Endstückbohrung 12, die
Ventilschaftbohrung 16, die Sprühkopfbohrung 19 und
den Durchgang 20, zum Sprühkopf getrieben werden kann.
-
Vorzugsweise
liegt die seitliche Öffnung 17, die
die Ventilschaftbohrung 16 mit der Endstückbohrung 12 verbindet,
in Form von zwei Öffnungen
vor, von denen jede einen Durchmesser von nicht weniger als 0,51
mm aufweist, um die Erzeugung der elektrostatischen Ladung zu erhöhen. Des
Weiteren ist der Durchmesser des Tauchrohres 4 vorzugsweise
so klein wie möglich,
z.B. 1,2 mm, um die Ladung, mit der die Flüssigkeit versehen wird, zu
erhöhen.
Die Ladungserzeugung wird ebenfalls gesteigert, wenn der Durchmesser
der Endstücköffnung 11 so
klein wie möglich,
z.B. nicht größer als
etwa 0,64 mm ist.
-
In
Bezug nun auf 3, ist dort in vergrößertem Maßstab ein
Querschnitt durch den Sprühkopfeinsatz
der Apparatur der 1 und 2 gezeigt.
Der Einfachheit halber ist die Bohrung 23 in dieser Figur
als einzelne zylinderförmige Öffnung dargestellt.
Jedoch weist die Bohrung 23 vorzugsweise z.B. die in 4 dargestellte
Anordnung auf. Die Öffnungen
der Bohrung 23 sind mit der Bezugsnummer 31 und
die öffnungsdefinierenden
Teile der Bohrung mit der Bezugsnummer 30 gekennzeichnet.
Die gesamte Umfangslänge
der öffnungsdefinierenden Teile
am Bohrungsausgang ist mit L (in mm) und gekennzeichnet, und a ist
die Gesamtfläche
der Öffnung
am Bohrungsausgang (in mm2), und die Werte für L und
a sind wie in 4 angegeben. L/a ist größer als
8, und diese Bedingung wurde für
die Ladungsentwicklung als besonders förderlich befunden, da sie eine
vergrößerte Kontaktfläche zwischen dem
Sprühkopfeinsatz
und der dort durchtretenden Flüssigkeit
kennzeichnet.
-
Viele
verschiedene Anordnungen können zum
Erzeugen eines ein hohen L/a-Verhältnisses eingesetzt
werden, ohne dass die Querschnittsfläche a bis auf einen Wert verkleinert
wird, der nur niedrige Flüssigkeitsfließgeschwindigkeiten
erlaubt. Folglich ist es z.B. möglich,
Bohranordnungen im Sprühkopfeinsatz
zu verwenden, (i) worin der Bohrausgang eine Vielzahl segmentartiger Öffnungen
umfasst (mit oder ohne zentraler Öffnung); (ii) worin der Ausgang eine
Vielzahl sektorartiger Öffnungen
umfasst; (iii) worin die Öffnungen
zusammen einen Ausgang in Form eines Gitters oder Netzes bilden;
(iv) worin der Ausgang im Allgemeinen kreuzförmig ist; (v) worin die Öffnungen
zusammen einen Ausgang in Form konzentrischer Ringe definieren;
und Kombinationen dieser Anordnungen. Besonders bevorzugt sind Bohranordnungen
im Sprühkopfeinsatz,
worin ein zungenartiges Teil in den Flüssigkeitsstrom hineinragt und
dadurch in Schwingungen versetzt werden kann. Diese Schwingungseigenschaft
kann einen turbulenten Fluss und erhöhte Trennung der elektrostatischen
Ladung der Doppelschicht bewirken, wobei mehr Ladung in die Hauptmenge
der Flüssigkeit
bewegt werden kann.
-
In
Bezug nun auf 5 ist dort ein Grundriss einer
möglichen
Anordnung der Wirbelkammer 35 des Sprühkopfeinsatzes 22 dargestellt.
Die Wirbelkammer schließt 4 seitliche
Kanäle 36 in
gleichmäßigem Abstand
und tangential zur zentralen Fläche 37 ein,
die die Bohrung 23 umgeben. Bei Verwendung läuft die
Flüssigkeit,
die vom Gas unter Druck aus dem Behälter 2 getrieben wird,
entlang des Durchgangs 20 und trifft auf die Kanäle 36 senkrecht
zur Längsachse
der Kanäle.
Die Kanäle
sind derart angeordnet, dass die Flüssigkeit dazu neigt, einer Kreisbewegung
zu folgen, bevor sie in die zentrale Fläche 37 und von da
aus in die Bohrung 23 eintritt. Als Konsequenz wird die
Flüssigkeit
einer starken Turbulenz unterzogen, die die elektrostatische Ladung
in der Flüssigkeit
erhöht.
-
Die
vorliegende Erfindung wird nun beispielhaft in Bezug auf 6 der
beigefügten
Zeichnungen beschrieben, welche die Teilchengrößenverteilung für Aerosolsprays
zeigt, die unter Verwendung verschiedener Aerosolzusammenstellungen
hergestellt wurden.
-
BEISPIEL
-
Die
in diesem Beispiel verwendeten Aerosolzusammenssetzungen basierten
auf dem Dettox Antibacterial Room Spray, hergestellt von Reckitt
and Colman Products Limited. Drei Aerosolspraysysteme wurden wie
folgt miteinander verglichen:
- (A) Dettox mit
flüssigem
Butan als Treibgas in einer Standard-Aerosoldose.
- (B) Dettox mit 130 psi komprimierter Luft als Treibgas in einer
Standard-Aerosoldose.
- (C) Dettox mit 130 psi komprimierter Luft als Treibgas in einer
Standard-Aerosoldose.
Das Ladungsniveau auf den Tröpfchen,
die aus dieser Spraydose ausgestoßen wurden, wurde künstlich auf
ein Ladung-zu-Massen-Verhältnis von
ungefähr –1 × 10–4 C/kg
erhöht,
indem eine Ladung von –10
kv aus einer Hochspannungsstromversorgung am Falz der Dose bereitgestellt
wurde.
-
Die
Teilchengrößen der
flüssigen
Sprays, die aus den Aerosolsprühvorrichtungen
ausgestoßen wurden,
wurden unter Verwendung eines Malvern-Teilchengrößenanalysators gemessen, der
mit einem Anstand von 50 cm von der Aerosoldose platziert war.
-
Die
resultierenden Teilchengrößenverteilungen,
die gemessen wurden, sind in 6 dargestellt. Es
ist ersichtlich, dass die Standard-Aerosolsprühvorrichtung, die verflüssigtes
Butan als Treibgas verwendet, eine Teilchendurchmesserverteilung
erzeugt, die im Bereich von 10 bis 60 Mikrometern mit einem Maximum zwischen
30 und 40 Mikrometern liegt. Die Teilchendurchmesserverteilung für das Standardsystem,
das komprimierte Luft als Treibgas verwendet, lässt einen Teilchendurchmesserbereich von
etwa 30 bis 100 Mikrometern mit einem Maximum zwischen 70 und 90
Mikrometern entstehen. Im Gegensatz dazu lässt die Verwendung eines Systems,
bei dem komprimierte Luft als Treibgas und eine Vorrichtung zum
Versehen der Flüssigkeitströpfchen mit
einer höheren
unipolaren Ladung beteiligt sind, eine Teilchendurchmesserverteilung
entstehen, die im Bereich von 3 bis 110 Mikrometern liegt, wobei der
Hauptteil der Teilchen einen Durchmesser im Bereich von 10 bis 50
Mikrometern aufweist und der Maximalbereich bei 20 bis 30 Mikrometern
liegt.
-
Es
wurde gefunden, dass bei Verwendung von komprimierter Luft als Treibgas,
durch das Versehen der flüssigen
Tröpfchen
mit einer relativ hohen Ladung eine Aerosolsprühvorrichtung für alle bekannten
Anwendungen verwendet werden kann, wohingegen bisher bekannte Vorrichtungen
mit komprimierter Luft wegen der relativ großen Tröpfchengröße, die ein Aerosolspray entstehen
lassen, das als zu nass empfunden wurde und eine zu schlechte Vereilung
aufwies, für
manche Anwendungen ausgeschlossen waren.