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Nitrosoles—Primeira Parte

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Os nitrosois não são inflamáveis, motivo pelo qual não é necessário usar uma casa de gaseificação.

Depois de sete décadas, a indústria conta com um novo propulsor de aerossóis, nitrogênio, que é de 78% do ar que respiramos. Embora a capacidade do nitrogênio como propulsor fosse conhecida há tempos, apenas recentemente foi considerada seriamente como fator de risco porque apresenta duas grandes desvantagens:
a) Durante a aplicação o aerossol deve inclinar-se ou reverter sua posição, e ao fazê-lo deixa escapar uma quantidade significativa de gás.
b) A pressão tende a diminuir à medida que o consumidor o utiliza.

Mas agora estes problemas foram, em boa parte, solucionados por desenvolvimentos tecnológicos aplicados em sua maioria aos aerossóis “Bag on valve (BOV)”, aerossóis de pistão e, mais recentemente, aerossóis de compartimento único.

Exemplos de aerossóis com nitrogênio no sistema de BOV são: creme de barbear, spray corporal, protetor solar, depiladores, repelentes de insetos, inseticidas, detergentes de cozinha, temperos alimentícios, enxágues faciais com água ultrapura.

Aerossóis de compartimento único: purificadores de ar e desodorantes de ambiente, lustra-móveis, produtos de limpeza para superfícies duras (os dois últimos vendidos no Mercado Comum Europeu), spray para lentes de contato, repelente de água para botas de couro, enxágue bucal em spray e lubrificantes selecionados.

A lista está completa, mas ainda assim podemos adicionar queijo cremoso em aerossol de pistão e limpadores para partes internas de motores.

Embora esta tecnologia ainda seja incipiente, nos Estados Unidos já existem linhas de produção exclusivas para a fabricação deste tipo de aerossol.

Desvantagens

Uma vez que a inclinação da lata para além da posição horizontal continua a ser um problema, os desenvolvedores preferem não utilizar estes aerossóis em produtos de limpeza para banho, porque manter o dosador essencialmente na posição vertical dificulta sua utilização.

Para esses produtos a preferência é para outras tecnologias de embalagem, tais como o “Jumbo”, que consiste em um tubo de imersão de grande diâmetro, ou o spray “Anyway” (válvula de 360°).

No entanto, os nitrosois de pistão não são afetados pela posição da lata, uma vez que pulverizam continuamente em qualquer ângulo.

A segunda grande preocupação com os nitrosois é a diminuição constante da pressão à medida que é utilizado pelo consumidor, problema para o qual foram encontradas duas soluções:

  1. utilizando uma pressão de gás alta inicialmente, até um máximo de cerca de 10,6 kg / cm2 (150 psi) a 21,1°C (70°C),
  2. colocando menos quantidade de produto no dispenser.

Os aerossóis comuns normalmente estão cheios em volta do 85% da capacidade da lata, os nitrosois geralmente são preenchidos de 55 a 70%. Por exemplo, um ambientador preenche aproximadamente 56% em um recipiente de alumínio DOT 2T com um diâmetro nominal de 59 mm.

A pressão inicial combinada com o volume reduzido do produto rende os melhores resultados. Embora às vezes, pode resultar o uso de pressões excepcionalmente altas do gás inicial, com volumes de enchimento de 60 a 70%.

No entanto, os nitrosois BOV apresentam duas desvantagens: se o aerossol for muito inclinado, ou posicionado ao contrário durante a utilização, uma grande parte do gás vazará através da válvula, o suficiente para evitar uma boa atomização. Além disso, a pressão residual poderá não ser suficiente para que o consumidor esvazie a lata.

Para minimizar este problema, é conveniente alinhar o atuador à curvatura do tubo de imersão.

Uma desvantagem adicional são as medidas especiais dos nitrosois, tais como o ajuste muito apertado do movimento em torno da parte superior da válvula, o que faz com que seja muito difícil para o consumidor virar o dispenser para fora do alinhamento.

Outras desvantagens secundárias dos nitrosois:

  1. Perda de propulsor por inversão da lata.
  2. Requer um atuador mecânico de separação (MBU).
  3. Produz um spray bastante grosso.
  4. A capacidade da bomba diminui ligeiramente à medida que o produto é utilizado.
  5. O gás tem uma leve solubilidade nos produtos.
  6. Chega a produzir espuma indesejada.
  7. A pressão pode mudar (fracionar) o concentrado.
  8. O controle de qualidade com base no peso do gás é insignificante, portanto, é requerido um teste de pressão.
  9. Pequenos vazamentos podem ser prejudiciais devido ao baixo teor de nitrogênio na embalagem (depois do hélio, o nitrogênio é a menor molécula).
  10. O armazenamento a granel não é recomendado, por isso devem ser utilizados cilindros.

Espuma de barbear, purificadores de ar e alimentos são alguns dos produtos que são embalados usando gás nitrogênio.

Vantagens

Para os vendedores, existem vantagens quando se trata de nitrosois. Nos Estados Unidos, para alguns produtos, os regulamentos sobre os compostos orgânicos voláteis (Volatile Organic Compounds/VOCs) são mais rigorosos, o que têm pressionado a indústria a substituir propelentes líquidos com nitrogênio ou ar comprimido.

Outros diferenciais que sustentam a comercialização de nitrosois é que sua produção é de baixo custo, utiliza máquinas de gaseificação que aplicam um ligeiro excesso de pressão para compensar a solubilidade mínima do gás nos produtos. Também não há necessidade de tanques de expansão ou casa de gaseificação.

As oito principais vantagens dos nitrosois a serem consideradas:

  1. O nitrogênio é completamente eco-compatível (78% de ar)
  2. Não são inflamáveis e não produzem VOC´s.
  3. O nitrogênio é completamente inerte, de modo que nenhum produto aerossol com este gás vai ser prejudicial à saúde.
  4. Normalmente se usa de 0 à 0.6% de nitrogênio na formulação e, portanto, mais produto é lançado.
  5. Os nitrosois podem ser cheios com máquinas UTC e TTV em linha ou com gaseificadoras com agitadores rotativos. UTC é aconselhado para produções com BOV.
  6. Quando aquecidos, a pressão aumenta apenas levemente, segundo demonstrado pela Ley de Charles.
  7. O custo do propelente é quase insignificante.
  8. Os nitrosois são quase silenciosos e não afetam animais de fazenda ou domésticos.

É importante salientar que as máquinas foram projetadas para orientar os atuadores especiais na curva do topo da copa de montagem antes de pressionar em seu lugar.

Este processo, quando feito manualmente, é difícil, demorado, e não permite que a produção se realize em alta velocidade.

Os nitrosois BOV no geral são pressurizados aproximadamente a 5kg / cm (com um calibre de 71 psi). No entanto, a pressão e o volume devem ser otimizados para cada produto, o que deve ser uma decisão subjetiva para quem vai comercializar o produto.

Devido à pequena quantidade de propelente utilizado nas formulações, o gás adicionado durante a produção deve ser controlado pela pressão ao invés de controlá-lo pelo aumento de peso.

Os controles estatísticos podem ser feitos utilizando conjuntos pré pressurizados de medidores, outros são menos precisos ao fazer a revisão do peso das latas com máquina de deflexão.

Para evitar vazamentos significativos de nitrogênio ou de ar comprimido em longo prazo, é aconselhável que o copo da válvula esteja provido de uma junta de buna com uma espessura de 1.00 mm, como também é necessário que um bom ajuste, isto é importante para latas de uma e duas peças.

Pressão nos aerossóis

Uma vez que a pressão é um fator chave no desenvolvimento dos nitrosois, vou referir-me a este assunto com algum detalhe. Cientistas criaram e desenvolveram uma série de sistemas de medição da pressão, menciono vários a seguir

Pressão dos nitrosois
Medição Tipos de BOV Outros tipos
kg/cm2 4.89 8.16
Bars 4.80 8.00
psi-calibre 69.9 112.3
Atmósfera 4.74 7.90
Mercurio (mm en 0°C) 3,600 6,001
K pascales 480 800
Dinas/cm2 0.0000048 0.0000080
Mínimo (bars aproximadamente) 4.00 7.00
Máximo (bars aproximadamente) 6.00 10.00

 

A unidade mais usada em todo o mundo para medir a pressão é km/cm2, no entanto, nos Estados Unidos o padrão é o psi-gauge. Para documentos e relatórios mais científicos, se utiliza frequentemente o termo ISO kPa (quilopascal). Esta é uma designação que, às vezes, é mal interpretada pelos técnicos em aerossóis. Também se utiliza o termo “bar” que é igual a 1,33 kg/cm2, pelo qual se usam de forma indistinta.

Porquanto o nitrogênio e o ar comprimido são praticamente insolúveis em água ou líquidos orgânicos, os gases residem quase inteiramente no aerossol, pelo que podem fluir para o espaço conforme a lei de Charles.

Quando o aerossol é aquecido no banho de água quente durante o processo de produção, a pressão apenas aumenta um 10%. Alguns exemplos desse fenômeno são mostrados abaixo:

O aumento da pressão dos nitrosois num banho de água quente a 55,4°C (130°F)
Sistemas Temperaturas
21.1°C 54.4°C
Kg./cm2 4.90 5.56
Psi-calibre 69.6 79.1
Kg./cm2 6.00 6.80
Psi-calibre 85.2 96.5
Kg./cm2 8.16 9.21
Psi-calibre 112.3 126.7
Kg./cm2 4.90 5.56
Psi-calibre 69.6 79.1
Kg./cm2 10.2 11.5
Psi-calibre 145.0 163.1
Kg./cm2 10.6 11.9
Psi-calibre 150.0 168.6

 

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