JP2001520933A - 圧縮ガス噴射型エアゾール装置 - Google Patents
圧縮ガス噴射型エアゾール装置Info
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Abstract
Description
イズ縮小方法と、そのための装置に関する。
滴が比較的小さなエアゾールを生成する。例えば、液体ブタンなどの液化噴射剤
(通常、40psi)を利用して、直径が10〜60マイクロメータの範囲にあ
り、そのピーク分布が約30〜40マイクロメータであるエアゾールスプレーと
して生成される様々な製品が知られている。比較として、この様な製品の液体ブ
タンを圧力130psiの圧縮ガスと置き換えると、得られたエアゾールスプレ
ー中の液体小滴の直径範囲は、通常30〜110マイクロメータの範囲となり、
そのピーク分布は70〜90マイクロメータの範囲となる。
ール装置の作動によって、ブタンは瞬間的に気化する。その結果、エアゾール装
置から液体が放出されるときには、液体分解(break up:微細化)の2
つのメカニズムが存在する。第1のメカニズムは、液体がエアゾールスプレー装
置の本体からスプレーヘッドを介して大気中に押し出される時に液体に作用する
機械的な力の適用である。第2のメカニズムは、液体噴射剤の気化であり、これ
により液体の分解を生起あるいは補助する。実質的な効果は、この様なエアゾー
ル装置から出るスプレーが、上述のように比較的小さなサイズの小滴を含んでい
るということである。
をエアゾール装置から噴射して粒子状に分解する時に液体に作用する機械的な力
に依存している。したがって、小滴は、液体噴射剤のエアゾールスプレー装置か
らの小滴のサイズと比較すると、直径が比較的大きい。 圧縮ガス噴射剤を利用したエアゾールスプレー装置によって生成された比較的
大きな小滴サイズは、この様なエアゾールスプレー装置がある用途には不適切で
あり、液化噴射剤を組み込んだエアゾールスプレー装置を使用しなければならな
いことを意味する。これは、この様なエアゾールスプレー装置により生成された
大きなサイズの小滴の湿潤性が非常に高く、噴射された生成物の分散性が比較的
劣るためである。
滴のサイズを縮小する方法を開発した。 本発明によれば、圧縮ガス噴射剤を含むエアゾールスプレー装置から噴射され
た生成物の小滴サイズを縮小する方法が提供され、この方法は、エアゾールスプ
レー装置からの液体小滴噴射中に2層帯電によって液体小滴に単極性電荷を付与
し、単極性電荷を、前記小滴が少なくとも±1×10-4C/kgの電荷/質量比
を有するようなレベルとする方法である。
体とスプレー装置自体との間の相互作用のみによって生成されることが好ましい
。特に、液体小滴に単極性電荷を付与する方法は、比較的高電圧の電源などの外
部の帯電装置にエアゾールスプレー装置を接続することに部分的にでも依存しな
いことが好ましい。この様な構成によって、エアゾールスプレー装置は、全くの
自立型となり、産業用、業務用、家庭用の用途に適したものとなる。したがって
、エアゾールスプレー装置のオリフィスから液体小滴を実際に噴射している間に
小滴に単極性電荷を付与する2層帯電によって前記の小滴電荷/質量比を達成で
きるように、アクチュエータの素材、アクチュエータのオリフィスの形状寸法、
ディップ管の直径、バルブ特性、エアゾールスプレー装置内に収容される組成物
の組成といった特性の少なくとも1つを選択してエアゾールスプレー装置を使用
した結果、±1×10-4C/kgの電荷/質量比を小滴に付与することが好まし
い。
クロメータであり、その一部が10〜50マイクロメータの範囲の直径を有し、
ピーク直径範囲が20〜40マイクロメータである。 エアゾールスプレー装置は、ハンディタイプのエアゾール缶の形態の家庭用エ
アゾールスプレー装置であることが好ましい。 本発明は、その範囲に、帯電小滴を生成可能な液体組成物を噴射するための装
置を含んでおり、この装置は、 (1)液体組成物を収容するためのタンクと、 (2)タンク内に収容され、圧縮ガス噴射剤を含む液体組成物と、 (3)組成物を小滴スプレーの状態で放出するためのスプレーヘッドと、 (4)タンクからスプレーヘッドへと組成物を供給するための導管システムとを
含み、小滴がエアゾールスプレー装置から噴射される間に小滴に単極性電荷を付
与する2層帯電によって、少なくとも±1×10-4C/kgの電荷/質量比を達
成できるように、組成物が組成(formurated)され、装置が構成され
ている。
て、小滴に付与される電荷が著しく増加することを示唆している。例えば、液化
噴射剤を利用した標準的なエアゾールスプレー装置から噴射される小滴に付与さ
れる電荷は、約±1×10-8〜1×10-5C/kgの電荷/質量比しか与えない
。液化噴射剤のエアゾールスプレー装置は、「従来」の圧縮ガス噴射剤エアゾー
ルスプレー装置で得られる電荷/質量比よりも高い電荷/質量比を与えるものと
予想される。通常、圧縮ガス作動型エアゾール製品は、±5×10-8〜1×10 -6 C/kgの電荷/質量比を有する。
同じ極性電荷を有するので相互に反撥する。したがって、小滴は、殆どあるいは
全く融合せず、帯電していない小滴よりも大きく広がる傾向にある。さらに、小
滴内の電荷による反発力が小滴の表面張力よりも大きくなると、小滴は、(レイ
リー限界を超えて)更に小さな複数の小滴に分解する。このプロセスは、2つの
対抗力が等しくなるか、あるいは小滴が気化するまで継続する。
圧縮ガス噴射型装置では利用不可能であった用途にもエアゾールスプレー装置を
利用可能とするようなエアゾールスプレー装置が製造される。 例えば、圧縮ガス噴射剤は、制汗剤、ヘアスプレー、殺虫剤、園芸用製品、空
気清浄剤、ワックス/艶出し剤、オーブンクリーナ、糊付剤/衣類仕上剤、靴/
革製品手入れ製品、ガラスクリーナ、その他、様々な家庭用、業務用、職業用、
産業用製品に使用される。
、水と炭化水素との混合物、エマルジョン、使用前あるいは噴射中にスプレー装
置を振盪することによりエマルジョンになる液体である。 液体エアゾールは、全て、2層帯電または液体小滴の分解の結果として、実質
的に負電荷または正電荷に帯電することが知られているが、標準的な装置から噴
射された液体小滴に付与される電荷は、±1×10-8〜1×10-5C/kg程度
でしかない。
加させるために、エアゾールスプレー装置の様々な特性を組み合わせることに依
存している。 典型的な圧縮ガスエアゾールスプレー装置は、 1.装置から噴射される組成物と圧縮ガス噴射剤とを収容するエアゾール缶と、 2.缶中に延び、その上端がバルブに接続されているディップ管と、 3.バルブの上方に配置され、バルブを操作するために押圧可能なアクチュエー
タと、 4.アクチュエータ内に設けられ、組成物を噴出するオリフィスを備えたインサ
ートとを含む。
日に出願されたGB9722611.2に記載されている。 液体が小滴として分散される時に所要レベルの電荷が生成されるように、アク
チュエータ、アクチュエータインサート、バルブ、ディップ管の素材と形状寸法
、噴射対象の液体の特性を含むエアゾール装置の態様を選択することによって、
高電荷を液体小滴に付与することができる。
装置の表面との間の電荷交換が増加する。この様な増加は、装置を介して乱流を
増加させ、容器やバルブ、アクチュエータシステムの内面と液体との接触頻度や
速度を増加させる要素によってもたらされる。 例えば、アクチュエータの特性は、容器から噴射される液体の電荷レベルが増
加するように最適化可能である。アクチュエータインサートの0.45mm以下
の寸法の小型オリフィスは、アクチュエータを介して噴射される液体の電荷レベ
ルを増加させる。アクチュエータの素材の選択も、ナイロンや、ポリエステル、
アセタール、PVC、ポリプロピレンなど、電荷レベルを増加させる傾向にある
素材を用いることによって、装置から噴射される液体の電荷レベルを増加させる
ことができる。インサートのオリフィスの形状は、液体がアクチュエータを介し
て噴射される時に液体の電荷レベルが増加するように最適化可能である。液体の
機械的分解を促進するインサートは、より良好な帯電を与える。
電性の素材で形成してもよい。 ディップ管の特性は、容器から噴出される液体内の電荷レベルが増加するよう
に最適化可能である。例えば、約1.27mmの内径の細いディップ管は、液体
の電荷レベルを増加させ、ディップ管の素材も、電荷が増加するように変更可能
である。
加するように選択可能である。ハウジング内の約0.65mmの小さな後方部材
オリフィスは、噴射中に生成物の電荷/質量比を増加させる。ステム内の穴の数
を少なくして、例えば、2×0.50mmにすることによっても、噴射中に生成
物の電荷を増加させる。 生成物の組成を変えることによって、電荷レベルに影響を及ぼすこともできる
。炭化水素と水の混合物や、相溶性のない炭化水素と水のエマルジョンを含有す
る組成物は、エアゾール装置から噴射された時に、水あるいは炭化水素の単一組
成よりも電荷/質量比が高くなる。
を含むことが好ましい。 油性相は、好ましくはC9〜C12炭化水素を含み、組成物中に2〜10重量% 存在することが好ましい。 界面活性剤は、好ましくはグリセリルオレエートまたはポリグリセロールオレ
エートであり、組成物中に0.1〜1.0重量%存在することが好ましい。
クロメータの範囲であり、好ましくは、その一部が10〜50マイクロメータの
直径範囲であり、小滴のピークが約40マイクロメータである。エアゾールスプ
レー装置から噴射される液体は、所定量の霧煙シリカなどの粒子状物質、所定量
のメントールやナフタリンなどの揮発性固体物質を含有していてもよい。 本発明に係るエアゾールスプレー装置用の缶は、アルミニウム、ラッカー被覆
または非ラッカー被覆の錫プレートなどで形成されている。この様なエアゾール
装置のアクチュエータインサートは、例えば、アセタール樹脂により形成されて
いてもよい。この様な装置のバルブステム側方開口部は、直径0.51mmの2
つの開口部の形態であることが好ましい。
る。この装置は、従来の方法によりアルミニウムあるいはラッカー被覆または非
ラッカー被覆の錫プレートなどで形成された缶1を含み、この缶は、液体の小滴
が適当な静電荷に帯電できるような導電性を有する液体3のためのタンク2を形
成する。ディップ管4とバルブとを含む導管システムとアクチュエータアセンブ
リ5を介して缶1から液体3を押し出すことのできる加圧ガスも、缶の中に配置
されている。ディップ管4は、缶1の底部周辺部で終わる一方側の端部6と、バ
ルブアセンブリの後方部材8に接続する他方側の端部7とを有する。後方部材8
は、缶の上部の開口部に内嵌する取付アセンブリ9により固定され、後方部材オ
リフィス11を形成する下部10を有し、オリフィスにはディップ管4の端部7
が接続されている。後方部材には、下部11側の直径が比較的小さく、上部13
側の直径が比較的大きな孔12が設けられている。バルブアセンブリは、後方部
材の孔12内に取り付けられ、バネ15の作用に抗して孔12内で軸方向に変位
するステムパイプ14を備えている。バルブステム14には、1以上の側方開口
部(ステム孔)17(図2参照)を有する内孔16が設けられている。バルブア
センブリは、中央孔19を有するアクチュエータ18を備え、この中央孔19は
、ステムパイプ14の孔16がアクチュエータの孔19と連通するようにバルブ
ステム14を収容している。孔19に直交して延びるアクチュエータ内の通路2
0は、支柱21を含む凹部に孔19を連結し、この支柱には、通路20と連通す
る孔23を備えたインサート22の形態のスプレーヘッドが取り付けられている
。
の封止リングがバルブステム14の側方開口部17を封鎖している。バルブアセ
ンブリの構造は、アクチュエータ18が手動で押圧されると、図2に示すように
バネ15の作用に抗してバルブステム14を圧下し、封止リング24がもはや側
方開口部17を封鎖しないようになっている。この位置において、液体が、缶内
のガス圧のもとで、ディップ管4と後方部材孔12とバルブステム孔16とアク
チュエータ孔19と通路20とからなる導管システムを介してスプレーヘッドへ
と押し出されるように、タンク2からスプレーヘッドの孔23への通路が提供さ
れる。
成を高めるために、0.51mm以上の直径を有する2つのオリフィスの形態と
なっていることが好ましい。さらに、ディップ管4の直径は、液体に付与する電
荷を増加させるためには可能な限り小さいことが好ましく、例えば、1.2mm
である。また、後方部材オリフィス11の直径が可能な限り小さく、例えば、約
0.64mm以下の場合も、電荷生成が高まる。
が拡大して示されている。この図において、単純化のために、孔23は、単一の
円筒状開口部として示されている。しかし、孔23は、例えば図4に示すような
形状を有することが好ましい。孔23の開口部は、参照番号31で示されており
、孔の開口部形成部は参照番号30で示されている。孔のアウトレットの開口部
形成部の全周囲長はL(mm)で示されており、aは孔のアウトレットの開口部
の総面積(mm2)であり、Lとaの値は図4に示されているとおりである。L /aは8を越え、この状態は、アクチュエータインサートとそこを通過する液体
との接触面積の増加を示しているので、特に電荷発生に導くことが分かった。
L/a比を生成するために、多種多様な形状を採用することができる。したがっ
て、例えば、(i)孔のアウトレットが、複数のセグメント状開口部を備 えている構成(中央開口部はあってもなくてもよい)、(ii)アウトレットが 、複数の扇形開口部を備えている構成、(iii)開口部が、グリル状またはグリ ッド状のアウトレットを形成している構成、(iv)アウトレットが、ほぼ十字 形である構成、(v)開口部が、同心リングの形状のアウトレットを形成して いる構成、そして、これらの構成の組み合わせなどのアクチュエータインサート
孔の構成を用いることができる。舌状部が液体流内に突き出し、それによって振
動可能にしたアクチュエータインサート孔の構成が特に好ましい。この振動特性
は、乱流を起こし、2層の静電荷分極を高め、多くの電荷が液体の大部分に移行
するようになる。
得る構成の平面図が示されている。回転チャンバは、等間隔で設けられ、孔23
を取り囲む中心領域37の接線方向に延びる4つの側方チャネル36を備えてい
る。使用時には、加圧ガスによってタンク2から導出された液体が、通路20に
沿って移動し、チャンネルの長手方向軸に直角なチャンネル36にぶつかる。チ
ャンネルの構成は、液体が中心領域37に、そして孔23に入る前に、回転運動
に従うようになっている。結果的に、液体は、相当な乱流に曝され、これによっ
て液体中における電荷が高まる。
様々なエアゾール組成物を用いて製造されたエアゾールスプレーの粒度分布を示
す。 実施例 この実施例で使用したエアゾール組成物は、Reckitt and Col
man Products Limited製造のDettox抗菌室内スプレ
ーに基づいている。以下の3つのエアゾールスプレー装置を比較した。 (A)標準的なエアゾール缶に液体ブタンガス噴射剤と共にDettoxを入れ
たもの。 (B)標準的なエアゾール缶に130psiの圧縮空気噴射剤と共にDetto
xを入れたもの。 (C)標準的なエアゾール缶に130psiの圧縮空気噴射剤と共にDetto
xを入れたものであって、このスプレー缶から放出される小滴の電荷レベルを、
高電圧電源から缶の継ぎ目に−10kvの電荷を供給することによって、人工的
に電荷/質量比約−1×10-4C/kgに上昇させた。
缶から50cmのところに配置されたMalvern粒度分析装置を使用して測
定した。 図6に測定で得られた粒度分布を示す。液化ブタン噴射剤を用いた標準のエア
ゾールスプレー装置は、30〜40マイクロメータの間にピークを有する、約1
0〜60マイクロメータの範囲の粒径分布を生成することが分かった。圧縮空気
噴射剤を用いた標準装置の粒径分布は、70〜90マイクロメータの間にピーク
を有し、約30〜100マイクロメータの粒径範囲である。対照的に、圧縮空気
噴射剤を含む装置および液体小滴に単極性高電荷を付与する装置の使用によって
、大部分の粒子が約10〜50マイクロメータの粒径範囲にあり、ピーク範囲が
20〜30マイクロメータである、3〜110マイクロメータの範囲の粒径分布
が得られる。
って、エアゾールスプレー装置は、公知の全エアゾール用途に使用可能となるこ
とが分かる。一方、既に公知の圧縮空気装置は、小滴サイズが比較的大きいため
、湿潤性が非常に高く、分散性が非常に劣ることが分かっているエアゾールスプ
レーをもたらすので、ある用途では除外される。
。
す。
Claims (14)
- 【請求項1】 圧縮ガス噴射剤を含むエアゾールスプレー装置から噴射された組成物の小滴サ
イズを縮小する方法であって、エアゾールスプレー装置からの液体小滴噴射中に
2層帯電によって液体小滴に単極性電荷を付与し、単極性電荷を、前記小滴が少
なくとも±1×10-4C/kgの電荷/質量比を有するようなレベルとする方法
。 - 【請求項2】 エアゾールスプレー装置が、家庭用エアゾールスプレー装置である請求項1に
記載の方法。 - 【請求項3】 エアゾールスプレー装置に収容される製品が、エマルジョンである請求項1ま
たは2に記載の方法。 - 【請求項4】 液体小滴が、3〜110マイクロメータの範囲の直径を有し、小滴の一部が1
0〜50マイクロメータの範囲の直径を有する前記の請求項の何れか1つに記載
の方法。 - 【請求項5】 小滴が、20〜40マイクロメータのピーク直径範囲を有する請求項4に記載
の方法。 - 【請求項6】 エアゾールスプレー装置のオリフィスから液体小滴を実際に噴射している間に
小滴に単極性電荷を付与する2層帯電によって前記の小滴電荷/質量比を達成で
きるように、アクチュエータの素材、アクチュエータのオリフィスの形状寸法、
ディップ管の直径、バルブ特性、エアゾールスプレー装置内に収容される組成物
の組成といった特性の少なくとも1つを選択してエアゾールスプレー装置を使用
した結果、±1×10-4C/kgの電荷/質量比が小滴に付与される前記の請求
項の何れか1つに記載の方法。 - 【請求項7】 エアゾールスプレー装置が、油性相と水性相と界面活性剤と圧縮ガス噴射剤と
を含む組成物を収容している前記の請求項の何れか1つに記載の方法。 - 【請求項8】 油性相が、C9〜C12炭化水素を含んでいる請求項7に記載の方法。
- 【請求項9】 C9〜C12炭化水素が、組成物中に2〜10重量%存在する請求項8に記載の 方法。
- 【請求項10】 界面活性剤が、グリセリルオレエートまたはポリグリセロールオレエートであ
る請求項7ないし9の何れかに記載の方法。 - 【請求項11】 界面活性剤が、組成物中に0.1〜1.0重量%存在する請求項7ないし10
の何れかに記載の方法。 - 【請求項12】 帯電小滴を生成可能な液体組成物を噴射するための装置であって、 (1)液体組成物を収容するためのタンクと、 (2)タンク内に収容され、圧縮ガス噴射剤を含む液体組成物と、 (3)組成物を小滴スプレーの状態で放出するためのスプレーヘッドと、 (4)タンクからスプレーヘッドへと組成物を供給するための導管システムとを
含み、小滴がエアゾールスプレー装置から噴射される間に小滴に単極性電荷を付
与する2層帯電によって、少なくとも±1×10-4C/kgの電荷/質量比を達
成できるように、組成物が組成され、装置が構成されている装置。 - 【請求項13】 請求項1に記載の、圧縮ガス噴射型エアゾールスプレー装置において小滴サイ
ズを縮小する方法であって、実質的に実施例の何れか1つを参照して記載されて
いる方法。 - 【請求項14】 請求項12に記載の、帯電小滴を生成可能な液体組成物を噴射するための装置
であって、実質的に添付図面の図1〜図5に図示され、これを参照して記載され
ている装置。
Applications Claiming Priority (5)
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GB9722611.2 | 1997-10-28 | ||
GB9814369.6 | 1998-07-02 | ||
GBGB9814369.6A GB9814369D0 (en) | 1998-07-02 | 1998-07-02 | Compressed gas propelled aerosol device |
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