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Formulación de productos automotrices

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Los automóviles son el medio de transporte con mayor utilidad a nivel mundial y se ha convertido en una prioridad en la vida diaria del ser humano. El 90 por ciento de quienes poseen un automóvil, además de preocuparse por su seguridad, están al tanto de conservar su auto en las mejores condiciones. Por ello, las ventas en artículos para la conservación de los autos se han disparado durante los últimos años. Entre estos productos con más demanda por su fácil aplicación, son de aerosol que se dividen en diversas categorías y formulaciones.

Este artículo técnico está enfocado en las formulaciones de diferentes productos destinados al mantenimiento automotriz.

 

ÍNDICE

1. ¿Qué es un aerosol?

            1.1.Ventajas

1.2.Formulación

1.3.Funciones

2. Componentes: Fórmula

            2.1. Base de agua

2.2. Base solvente

3.Componentes: Propelente

4.Componentes: Bote

4.1. Materiales

4.2. Especificación DOT 49CFR178.33*

4.3. Llenado

4.4. Recubrimientos

5.Componentes: Válvula

            5.1. Elección del cuerpo

5.2. Elección de vástago

(número y tamaño de orificios)

5.3. Elección de empaque

(Buna N, neopreno, nitrilo vitón)

5.4. Tubo de inmersión

5.5. Elección de taza

5.6. Elección de activador

6.Pruebas

            6.1.Pruebas: Funcionalidad

6.2.Pruebas: Control de calidad

6.3.Pruebas: Compatibilidad

6.3.1. Pruebas de estabilidad

6.3.2. Pruebas de seguridad

6.4.Pruebas: Estabilidad y seguridad

7.Consideraciones finales

 

  1. ¿Qué es un aerosol?

Sistema de empaque no rellenable, consta de un envase y una válvula dosificadora, donde un producto y un propelente han sido herméticamente sellados.

1.1. Ventajas

  • Facilidad de uso
  • Higiene
  • Portabilidad
  • Aplicación (precisión y cantidad)
  • Reciclaje

1.2. Formulación

  • Fórmula
  • Propelente
  • Bote
  • Válvula

 

1.3. Funciones

Los productos en aerosol para automóvil ya existentes en el mercado, son de dos funciones:

Interno

Desinfección

Limpieza

Inflallantas

A/C

Arrancadores de motores

 Externo 

Protección

Lubricación

Aromatizante

Estética

Limpieza

 

  1. Componentes: Fórmula

De acuerdo a la función y requerimientos:

2.1 Base agua: tensoactivos, solventes en pequeñas cantidades, anticorrosivos, aditivos solubles en agua, ceras, silicones, antiespumantes, bactericidas, partículas suspendidas.

Consideraciones: Solubilidad, estabilidad (emulsiones, coalescencia), corrosión (bote con recubrimiento), espumado, crecimiento de microorganismos, pH, etc.

2.2 Base solvente: mezcla de solventes, tensoactivos, aditivos (lubricantes, silicones, partículas Suspendidas, etc.).

Consideraciones: solubilidad (valor KB), volatilidad, compatibilidad con materiales (válvula, empaques, componentes del sistema al que se va a aplicar), inflamabilidad, riesgos a la salud y riesgos ambientales.

 

 

 Ejemplos:

Aniónicos: Sulfatos, sulfonatos.

Catiónicos: Imidazolinas, aminas quaternárias.

Não iónicos: Álcoois gordurosos polietoxilados, polissorbatos, ésteres de sorbitano, alquil poliglicosídeos.

  

 

 

  1. Componentes: Propelente

Se pueden hacer mezclas para disminuir inflamabilidad, reducir costos, ajustar presión

 

  1. Componentes: Recipiente

 Llenado

Llenado no mayor al 95% del volumen del bote a 50 °C (líquido + propelente), asegurar un llenado de 80-85% de la capacidad del bote garantiza que no se sobrellene y disminuye riesgo de explosión del bote.

Debe tener una resistencia a la explosión de 1.5 veces la presión interna a 55 °C (49CFR173)

5–10% HC, hasta 20% DME para base agua

10-70 % HC, 2-7% CO2 base solvente

 

Recubrimientos

  • Epóxico, fenólico, PU
  • Usar recubrimiento en formulaciones base agua
  • Cuidado si se usa DME y alcohol (mejor usar anticorrosivo)
  • Bases solventes se usan sin recubrimiento, si tienen más de 0.1% de humedad usar anticorrosivo.
  1. Componentes: Válvula
  • Patrón de espreado
  • Descarga
  • Tamaño de partícula
  • Hermeticidad

 

 Elección del cuerpo:

  • Vapor phase: Espreado seco, reduce tamaño de partícula, aumentar propelente, no usar con gas.
  • Válvula 360°: Para aplicaciones que requieran invertir el bote.

Elección de vástago (número y tamaño de orificios)

  • Flujo
  • Patrón de espreado

 

 Elección de empaque (Buna N, neopreno, nitrilo vitón)

  • De acuerdo a formulación, hacer pruebas de hinchamiento preliminares (hasta 10% y que no haya encogimiento).

Tubo de inmersión

  • Hay diferentes diámetros (jumbo, estándar, capilar).
  • Importante considerar la longitud del bote para altura (CSPA) (hacer pruebas, si hay hinchamiento, cortar 5% más).

Elección de taza

  • De acuerdo a formulación y bote. Cut gasket (Al, hojalata), sleeve gasket, laminada (hojalata).

Elección de activador

  • De acuerdo a patrón de espreado y flujo deseado.
  • Diferentes tipos e insertos, puede tener rompimiento mecánico, para tubo de extensión, etc.

 

  1. Pruebas

Para evaluar:

  • Funcionalidad
  • Control de calidad: Físico químicas
  • Compatibilidad con materiales
  • Estabilidad y seguridad

Pueden ser basadas en normas internacionales o nacionales.

 

 

6.1 Pruebas: funcionalidad

Desempeño: limpieza, lubricación, desinfección, estética, etc.

 

 Con base en normas internacionales o diseño o adaptación de pruebas estandarizadas de acuerdo a necesidades (control de variables, (dependientes, independientes) testigos, controles: protocolos).

Existen equipos para evaluar algunos parámetros como son: brillo, color, flujo de inyección, etc.

 

 

6.2 Pruebas de control de calidad

Físico químicas: densidad (ASTM D 333, D 1475, D 2805, viscosidad (ASTM D445), punto de flash (ASTM D92), Kauri butanol (ASTM D 1133), Humedad (ASTM E203), color (ASTM D1500),

centrifugación, % de no volátiles (ASTM D1353), etc.

 

  • Descarga (g/min o ml/min)
  • Patrón de espreado y tamaño de partícula (muy fino (1 mm), fino, medio, grueso y chorro (100 mm))
  • Vaciado (continuo e intermitente)

Tamaño de partícula:

5 mm – 100 mm χ nariz (silicones, fluorosurfactantes)

2 mm – 5 mm χ pasan a los bronquios

1 mm – 2 mm χ alveolos

  • Se realizan antes de aprobar el producto para verificar que él es compatible con materiales

con los que está en contacto.

  • Se hacen pruebas de inmersión a diferentes temperaturas y pruebas en condiciones normales de uso.

 

6.3 Pruebas de estabilidad y seguridad

Pruebas de estabilidad:

  • Producto terminado a 21-25°C y a 50°C.
  • Se verifica que no haya corrosión, microfugas o descomposición del producto (cambio de pH,
  • coalescencia, microorganismos, etc.) a corto y largo plazo.
  • Para productos como emulsiones o que cristalicen, hacer pruebas a 7°C.

Pruebas de seguridad: 

  • Extensión de flama (ASTM D3065)
  • Prueba de ignición de flama (ONU, SGA)
  • Prueba de ignición en espacio cerrado (ONU, SGA)
  • Categorías SGA: 1 (Inflamable)

2 (Extremadamente Inflamable)

* Si el calor de combustión < 20 KJ/g y la distancia de la flama > 15 cm, pero < 75 cm el aerosol es considerado inflamable.

* Si el calor de combustión < 20 KJ/g y la distancia de la flama > 75 cm se considera extremadamente inflamable.

  • Tina de pruebas (presión y resistencia a la temperatura).
  • (NOM-024-SCT-2/2002).

Cada recipiente debe estar sujeto a una prueba realizada en un baño de agua caliente, y la duración de la prueba debe ser tal que el contenido ejerza una presión igual a la que alcanzaría a 55ºC (50ºC si la fase del líquido no excede el 95% de la capacidad del recipiente a 50ºC).

 

  1. Consideraciones finales

* Los productos en aerosol tienen muchos beneficios.

* La complejidad de la formulación de productos en aerosol radica en la cantidad de variables que   se deben conocer y evaluar para tener el producto deseado.

* Es fundamental realizar pruebas y hacer ajustes de ser necesario. El proceso de formulación de aerosoles es iterativo.

* La formulación de aerosoles es una ciencia y un arte que requiere de conocimientos, experiencia y sensibilidad.

* Es importante considerar los efectos a la salud y al medio ambiente cuando estamos formulando un aerosol, además de la cuestión económica.

 

 

Autor: M.I. Ethel Parcero Herrera

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