Аэрозольный баллон
(история изобретения)
Изобретатель: Эрик Андреас Ротхейм
Страна: Норвегия
Время изобретения:
1927 г.
Концепция аэрозолей возникла
еще в 1790 г., когда французскими кондитерами
была обнаружена способность газированного
напитка, выталкиваться из емкости. Следующим
шагом в развитии аэрозолей стало изобретение
сифона, то есть бытового сосуда для хранения
газированной воды и напитков, в 1837 г.
Затем, в 1862 году, учеными был
проведен ряд успешных экспериментов
по распылению жидкости с помощью сжатого
воздуха, но используемые, на тот момент,
металлические емкости, сделанные из тяжелой стали, были слишком громоздкие, чтобы
быть коммерчески успешными.
Наиболее значимый прорыв в истории аэрозолей
произошел в 1920-х – 30-х гг. в городе Осло
когда норвежский инженер-химик Эрик Андреас
Ротхейм в поисках лучшего метода равномерного
нанесения воска на свои лыжи создал прототип современного
аэрозольного баллона и клапана.
Эрик Ротхейм осознавал возможность
различного применения своего изобретения,
поэтому была подана заявка и в 1927 г. был
получен патент на «Способы и устройства
для распыления жидкостей и полужидкой
массы». Тем самым была создана техническая
основа для дальнейшего развития этой
отрасли.
После открытия своего изобретения
Ротхейм начал вести переговоры с ведущими
лакокрасочными заводами Норвегии, чтобы
использовать его идеи в нанесении краски,
но убедить руководство, использовать
новые технологии было достаточно сложно.
Коммерческий успех аэрозольной
упаковки Ротхейма был изначально ограничен.
И так продолжалось вплоть до 1940-го года
пока в США не начало успешно развиваться
массовое производство аэрозолей.
В 1943 г. два американских ученых
из Департамента сельского хозяйства
Лайл Гудхью и Уильям Салливан по заказу
правительства США разработали небольшой
аэрозольный баллон, наполненный химическими
веществами и находящийся под давлением
со сжиженным газом, называемый «бомба
для насекомых», которая использовалась
американскими войсками во время Второй
мировой войны для борьбы с вредными насекомыми.
Это средство было очень популярным
и среди широкой публики, так как после
войны были распроданы через магазины
армии США все излишки этого препарата.
Во время Второй мировой войны в общей
сложности было произведено около 50 миллионов
единиц аэрозольных баллонов – этот период
можно назвать началом массового производства
аэрозолей.
После войны производство расширяется
и уже в 1947 г. 4,3 млн. штук аэрозолей были
изготовлены для гражданского применения.
Производство постоянно росло, и вскоре
аэрозольные баллоны пересекли Атлантический
океан, чтобы попасть в Европу.
В 1949 г. произошло сразу два
знаменательных события: Роберт Абпланальп
изобретает распылительный клапан современного
типа, а Эдвард Сэймур, прислушавшись к
советам своей жены Бонни, налаживает
производство аэрозольной краски.
В настоящее время во всем мире
насчитывается около 50 видов продуктов,
которые выпускаются в аэрозольной упаковке.
Все современные производства аэрозолей
используют безвредные вещества пропелленты,
а не хлорфторуглероды – запрещенные
в 1978 г. Монреальским протоколом как озоноразрушающие.
Удобство и экономичность использования
сделало аэрозоли частью современной
жизни.
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.
Чаще всего аэрозольные баллоны изготавливают
из металла (сталь, алюминий) или из стекла
с полимерным покрытием (полиэтилен или
поливинилхлорид).
Клапанно-распылительная система состоит
из запирающей части (клапана) и распылителя
или насадки. На рис. 1б а изображен пружинный
клапан. Корпус клапана 1 герметично крепится
к баллону через резиновую прокладку.
При нажатии на распылитель 2 вместе с
ним движется шток 3, сжимая пружину 4. Отверстие
5 в штоке выходит из-под резиновой манжеты
6 в полость корпуса клапана 7. Емкость
баллона соединяется с атмосферой, и так
как атмосферное давление ниже, чем в баллоне,
сжиженный газ с лекарственной композицией
под давлением поступает из баллона по
сифонной трубке 8 в отверстие штока 5 и
далее в распылитель 2. Попадая в атмосферу,
пропеллент быстро испаряется, и струя
лекарственного препарата в результате
диспергируется на мельчайшие частицы.
При освобождении распылителя пружина
поднимает шток вверх и действие клапана
прекращается.
Рассмотрим конструкцию
и принцип работы устройства с механическим
насосом(Рис.2).
Также как и аэрозольная,
упаковка спрея состоит из баллона (флакона)
1, герметично закрытого микроспреером
2, сифонной трубки 3. В отличие от аэрозоля
давление внутри баллона равно внешнему
давлению. При этом значительно упрощаются
требования к материалу баллона и его
механическим свойствам. Наиболее часто
используются стекло и полимерные материалы.
Значительно реже - металлические (алюминиевые)
флаконы из-за их относительно высокой
стоимости. Основным и наиболее сложным
элементом является микронасос, который
состоит из дозатора и распылительной
насадки. Для различных препаратов (в зависимости
от способа применения) могут быть применены
насадки, отличающиеся по конфигурации.
а) с насадкой для наружного
применения;
б) с насадкой для местного
применения в полости рта;
в) с насадкой для интраназального
введения.