Аэрозоли (стр. 2 из 6)

3. Области применения аэрозолей

Чем тоньше вещество распылено, тем более значительную активную поверхность оно приобретает. Незначительное количество вещества, распыленное в виде тумана, занимает довольно большой объем. Подобные свойства присущи только аэрозольным системам, в этом их основное преимущество перед другими состояниями вещества и на этом основано их широкое применение в самых различных сферах народного хозяйства.

Аэрозольная форма позволяет в бытовых и промышленных условиях быстро и без лишних затрат труда распылять жидкие и порошкообразные вещества в виде частиц заданного размера.

Использование аэрозолей в целях охлаждения и увлажнения воздуха на фермах, складах, теплицах, позволяет поддерживать комфортные условия для пребывания животных, хранения продукции, роста растений.

Важную роль играют аэрозоли в защите сельскохозяйственных и лесных культур от вредителей, а также в защите животных и птиц от паразитов и болезней.

Аэрозольный способ применения экономически очень выгоден, так как он сокращает удельный расход вещества (в 5-10 раз), повышает эффект его действия и сокращает затраты труда на обработку.

Аэрозоли успешно применяются для изготовления парфюмерно-косметической продукции (дезодоранты, средства по уходу за волосами, муссы, пены, гели, духи, туалетная вода, одеколоны и пр.), продукции бытовой химии (освежители воздуха, полироли, чистящие средства, средства по уходу за мебелью, обувью, антистатики и др.), средства дезинфекции и дезинсекции. Аэрозоли применяют для борьбы с вредителями растений, сорняками, переносчиками болезней человека и животных. К этим сферам использования можно добавить и другие типы продукции в виде аэрозолей, в частности, лаки, краски в аэрозольной упаковке, автомобильные масла, клеи, монтажные пены, антикоррозионные составы, защитные пленки, составы, очищающие механизмы от масла и пр. В ряде стран в аэрозольных упаковках выпускают пищевые продукты: кремы, сбитые сливки, приправки для салатов, майонез, томатный соус, сливочное масло и др.

Однако наиболее значимым применением аэрозолей можно считать использование их в медицине. Многие биологически активные вещества вводят в виде аэрозолей в дыхательные пути больных, в различные полости организма или наносят на пораженные участки поверхности тела.

4. Аэрозольная упаковка

Общая схема устройства аэрозольной упаковки и ее составные части представлены на рисунках 1 и 2.

На рис. 1 показана общая схема аэрозольной упаковки, которая состоит из металлического (алюминиевого или жестяного), пластмассового или стеклянного баллона (контейнера), клапанного устройства 2 с распылительной головкой 3 и сифонной трубкой 4. Поверх распылительной головки обычно надевается защитный колпачок, который предохраняет ее от случайного нажима.

Рис. 1 Рис. 2

На рис. 2 представлена общая схема стандартного клапанного устройства. При нажатии головки шток 5 перемещается вниз, образуя затор между кольцевым выступом 9 и ниппелем 2. Смесь под давлением по сифонной трубке 8, надетой на капроновый карман 7, через кольцевой паз и зазор поступает в головку. Пружина 6 служит для возвращения головки в первоначальное положение. Корпус клапана 4 герметически крепится к баллону с помощью резиновой прокладки 3. При выходе продукта из сопла происходит его механическое распыление.

Имеется очень много конструкций клапанных устройств в зависимости от назначения: клапаны для жидких продуктов, пен, вязких продуктов, порошков и суспензий, дозирующие клапаны и клапаны специального назначения.

Ко всем элементам аэрозольной упаковки предъявляются достаточно жесткие требования, т.к. они должны выдерживать давление 5-6 атм. Рабочее давление в баллоне 2-3 атм.

Наиболее распространенным материалом для изготовления аэрозольных баллонов является металл: белая жесть, черная жесть, алюминий. Металлические баллоны могут состоять из трех, двух и одной детали (моноблок).

Трехдетальный баллон из белой жести появился одним из первых и в настоящее время наиболее распространен. В США баллоны такого типа были выпущены в 40-х годах. Подобный баллон изготавливается по следующей схеме. На листы жести наносится лакокрасочное покрытие, затем лист на специальном станке скручивается в цилиндр необходимого диаметра и сваривается по шву. Дно и крышка изготавливаются отдельно (штамповкой) и прикатываются (привальцовываются ) к корпусу, образуя двойной шов, состоящий из пяти слоев жести.

На современном этапе развития производства баллонов для аэрозольной упаковки появились моноблочные баллоны из алюминия. Благодаря отсутствию швов, они отличаются высокой надежностью в отношении герметичности и прочности. Цилиндрические корпуса таких баллонов изготавливают из плоской заготовки с помощью мощных прессов ударного выдавливания.

Распространению алюминиевых баллонов способствовали: простая технология изготовления, возможность придания им различной формы и наружного оформления, в том числе возможность анодирования.

Аэрозольные упаковки удобны в применении, обеспечивают быстрый эффект при малых затратах веществ. Герметичность аэрозольной упаковки гарантирует защиту содержимого от высыхания, действия влаги, загрязнения микроорганизмами.

5. Пропелленты

Пропеллент – газообразующий компонент аэрозоля, на потенциальной энергии которого основан принцип вытеснения содержимого баллона и его диспергирования. Он должен отвечать следующим требованиям:

- быть негорючим и невзрывоопасным;

- быть биологически безвредным;

- не оказывать раздражающего действия на кожу и слизистые оболочки;

- обладать химической совместимостью с лекарственными веществами;

- быть химически стойким и не подвергаться гидролизу;

- быть химически индифферентным к упаковке - аэрозольному баллону;

- не иметь запаха, вкуса и цвета;

- легко превращаться в жидкость при небольшом избыточном давлении (если его предполагается использовать в сжиженном виде).

5.1 Классификация пропеллентов

Пропелленты классифицируют по химической природе и агрегатному состоянию при температуре 20°С и атмосферном давлении:

1. Сжиженные газы.

Фреоны (хладоны) - фторхлорпроизводные метана, этана, пропана, которые при небольшом избыточном давлении и невысокой температуре окружающей среды из газообразного состояния переходят в жидкое. Применение хладонов удобно тем, что внутреннее давление в баллоне остается постоянным до тех пор, пока в нем находится хотя бы капля сжиженного газа. По мере расходования препарата из аэрозольной упаковки они переходят в газообразную фазу и поддерживают стабильное внутреннее давление, а также участвуют в диспергировании препаратов.

Длительное и чрезвычайно широкое применение фреонов привело к значительным экологическим проблемам – возникновению озоновых дыр и «парниковому» эффекту, ведущим к повышению солнечной инсоляции, нарушению регуляции морских экосистем, увеличению риска развития рака кожи, катаракты, снижению иммунной защиты. В целях предотвращения экологической катастрофы международным сообществом было выработано соглашение (Венская Конвенция 1985 г.), а в 1987 г. был принят Монреальский протокол (Montreal Protocol on Substance that deplete the Ozone Layer), призывающий ограничить производство и использование фреона. Согласно Монреальскому протоколу в развитых странах производство и потребление фреонов должно было прекратиться с 1 января 1996 г. Временное исключение было сделано для жизненно важных препаратов, необходимых для поддержания здоровья и безопасности общества, при отсутствии технически и экономически доступных альтернатив, приемлемых с позиций охраны окружающей среды и здоровья.

Насыщенные углеводороды парафинового ряда (пропан, бутан, изобутан) значительно дешевле хладонов, неполярны, растворяются в спиртах, хлороформе, не гидролизуются в воде, легче её, малотоксичны, но горючи и огнеопасны.

Углеводороды парафинового ряда стабильны в водных средах и легче воды, поэтому употребляются главным образом в водных растворах. В связи с горючестью их не используют в составах, где присутствуют органические растворители или другие огнеопасные вещества. Из насыщенных парафиновых углеводородов в производстве аэрозольных упаковок применяются пропан, бутан, изобутан, пентан, изопентан, гептан и др. Наиболее употребительны их смеси с фреонами, которые при определенных соотношениях компонентов не дают вспышки.

Хлорзамешенные углеводороды (винилхлорид, метилхлорид, этилхлорид, метиленхлорид и метил-хлороформ) применяют для получения аэрозольных составов как растворителя, так и сорастворителя, так как они имеют низкое давление паров. Они употребляются не в отдельности, а только в смеси с фреонами для снижения давления насыщенных паров основных пропеллентов. Применение хлорпроизводных пропеллентов оказалось выгодно экономически, но они разрушают пластмассовые и резиновые упаковки, склонны к гидролизу, причем с повышением температуры скорость гидролиза быстро растет. Перечисленные выше отрицательные качества явились причиной того, что хлорзамещенные углеводороды не нашли широкого применения в производстве фармацевтических аэрозолей.

2. Сжатые газы (трудносжижаемые).

Они нетоксичны, химически инертны, негорючи и не оказывают агрессивного воздействия на металлы и полимерные материалы. Давление, оказываемое ими на содержимое в баллоне, почти не меняется под действием температуры, но постепенно уменьшается по мере расходования, что приводит к неполному использованию содержимого баллона. Кроме того, вследствие падения давления изменяется характеристика струи (ее интенсивность, влажность, степень дисперсности). Газ закачивается в баллон под давлением 5-6 атм и заполняет его на 2/3, что приводит к увеличению объема и веса баллона.