¿Qué son y cómo funcionan los aerosoles?

Por: SAC

¿Qué son y cómo funcionan los aerosoles?

Fue durante la Primera Guerra Mundial que el químico Frederick G. Donnan nombró por primera vez al AEROSOL, y lo definió como: coloide de finas partículas sólidas o gotitas de líquido suspendidas en el aire o en otro gas. Al principio el aerosol era solamente la nube de partículas microscópicas suspendidas, con el paso del tiempo y la evolución de este producto el término aerosol se trasladó no solo a la forma de la sustancia sino también al envase que la contenía.

La Organización de las Naciones Unidas (ONU), en el Sistema Globalmente Armonizado para la Clasificación y Etiquetado de Productos Químicos (SGA), estableció en 2017 la siguiente definición:

Los Aerosoles, o generadores de aerosoles, son recipientes no rellenables fabricados en metal, vidrio o plástico y que contienen un gas comprimido, licuado o disuelto a presión, con o sin líquido, pasta o polvo, y dotados de un dispositivo de descarga que permite expulsar el contenido en forma de partículas sólidas o líquidas en suspensión en un gas, en forma de espuma, pasta o polvo, o en estado líquido o gaseoso.

Tipos de aerosol.

La generación de aerosoles puede ser de origen natural o debido a la actividad humana (también llamados artificiales), algunos ejemplos de aerosoles naturales son la expulsión de ceniza volcánica, las tormentas de polvo o la pulverización de agua marina. En este artículo nos centraremos solamente en los aerosoles de origen artificial.

Origen del aerosol.

El antecesor del aerosol es nada menos que el sifón, por similitud de un líquido que asciende por un tubo, el sifón es un recipiente hermético que contiene agua carbonatada, también llamada agua de Seltz, soda o gaseosa . El envase está a presión, mantenida por el equilibrio entre el CO₂ disuelto en el agua y el gas libre en la parte superior. Habitualmente se le colocaba una funda metálica como protección frente a una posible explosión, ya que es un recipiente a presión. El sifón va provisto de una válvula para su apertura, que comunica un tubo vertical que desciende hasta el fondo con la salida exterior.

En 1899 los inventores Helbling y Pertsch patentan los aerosoles presurizados utilizando un propelente añadido como el cloruro de etilo. La idea de Helbling y Pertsch facilitó a los médicos de la época aplicar la anestesia local utilizando ampollas que podían calentar con la mano para incrementar la presión y luego rompían un extremo para que el líquido saliera a presión produciendo una sensación de frío en la piel al evaporarse.

La gran innovación aplicable en términos comerciales se la debemos al noruego Erik Rotheim, que en 1927 patentó una lata de aerosol con válvula. La invención funcionaba, pero había problemas con la boquilla, la cual tendía a obstruirse. Erik decidió vender su patente a una compañía americana por el monto de 17.000 dólares.

La invención de Erik tuvo que esperar hasta la Segunda Guerra Mundial para ser utilizada en masa.

En 1941 Goodhue y Sullivan desarrollaron una moderna lata de aerosol que tenía la virtud de poder recargar el gas licuado (cloroflurocarbono o CFC´s) y el principio activo. Su cualidad de ser portátil y recargable abrió un completo horizonte comercial después de la guerra. El gobierno de los Estados Unidos necesitaba urgentemente una solución para reducir las bajas en el Pacífico, ya que los insectos mataban más soldados que los propios enemigos. El excedente de este producto era vendido en el mercado norteamericano.

El aerosol se populariza.

Después de la guerra, tres compañías en Estados Unidos obtienen el permiso para la fabricación de este tipo de aerosol que ya era muy popular entre las familias norteamericanas. Además del insecticida, se utilizaba para desodorantes o lacas para el cabello.

Desde el punto de vista comercial, lo que llevó a la fama al aerosol ¡fue la invención de una válvula!

En 1949 el inventor Robert Abplanalp desarrolló una válvula que se engrapaba o engarzaba (crimp) al envase, logrando mantener su presión interna; el envase de aluminio permitió elaborar aerosoles económicos y prácticos para productos diversos como líquidos, polvos y cremas. En 1953 Robert patentó su invento (crimp-on valve) y fundó la compañía “Precision Valve Corporation” que sigue siendo hoy en día una referencia en este campo.

¿Qué gases se utilizan en el aerosol?

Los aerosoles utilizan gas presurizado para liberar el producto en su interior, a estos gases utilizados en el aerosol se llaman propelentes.

A mediados de los 70´s hubo una preocupación por el uso de los clorofluorocarbonos (CFC´s) en los aerosoles debido a que dañan la capa de ozono, así fue como debido a los cambios en los acuerdos internacionales la industria empezó a utilizar otros gases, y dejó el uso del clorofluorocarbono para situaciones muy específicas con normas muy estrictas. Los gases que más comúnmente se utilizan son:

Gas Licuado de Petróleo.

El gas licuado de petróleo o GLP es una mezcla de hidrocarburos ligeros almacenados en estado líquido y obtenidos de la refinación del petróleo. Se compone de aproximadamente 80% de butano y un 20% de propano, es un combustible llamado “limpio” producido por la refinación del petróleo crudo. Se utiliza principalmente para crema de afeitar, desodorantes, champú seco y algunas lacas para cabello.

Dimetiléter.

El DME o dimetiléter es el producto de la deshidratación del metanol, es un gas incoloro y es un propulsor más potente que el GLP, una de sus características es que puede volver más fluido o viscoso un producto por lo que se utiliza principalmente en cosméticos, protectores solares, lacas y espumas para cabello.

Nitrógeno.

Es uno de los pocos gases que se utilizan para productos cosméticos, se obtiene a partir de aire comprimido, una máquina lo obtiene luego de la separación de las moléculas de oxígeno de las de nitrógeno en forma gaseosa. Se utiliza principalmente en aguas termales.

CO2.

Aunque es conocido por impacto como gas de efecto invernadero, este gas es un potente propulsor que suele ser utilizado mezclado con GLP para dar todavía más potencia a la salida del producto. Se utiliza principalmente en productos técnicos o industriales, como el líquido limpiador de frenos o anticorrosivos.

Aire comprimido.

Se le considera el sistema más limpio, dado que es simplemente eso, aire comprimido dentro una bolsa, también conocido como Bag On Valve (BOV).

Los aerosoles y el medio ambiente.

En 1974 los investigadores Frank Sherwood Rowland y Mario Molina, publicaron un artículo donde predijeron el adelgazamiento de la capa de ozono como consecuencia de la emisión de ciertos gases industriales, los clorofluorocarbonos (CFC). Debido a esta teoría, la Organización de las Naciones Unidas (ONU) emprendió uno de los acuerdos de mayor éxito a nivel mundial: el Protocolo de Montreal, negociado en el año de 1987 y puesto en marcha en 1989.

Este acuerdo internacional tiene como objetivo la eliminación de las sustancias que agotan la capa de ozono, entre los que se encuentran los CFC’s. México fue uno de los primeros países en sumarse a esta causa y firmar este Protocolo, donde se comprometió a emprender los planes y recomendaciones establecidos.

Es importante destacar que los CFC’s eran empleados principalmente para aire acondicionado, gas refrigerante, disolvente en la industria electrónica, en formación de espumas de poliuretano, extintor de incendios, agente desengrasante y en menor escala de propelente para aerosol.

En el caso de México, desde el año de 1990 dejó de emplearlos sustituyéndolos principalmente por propelente hidrocarburo. También se ocupa el Dimetiléter y se trabajan en nuevas propuestas ecológicas, tanto en el propelente como en el envase utilizando cada vez más una gran parte de metal reciclado.

Componentes del aerosol.

Ya hemos visto los diferentes productos y propelentes utilizados en el aerosol, ahora veremos las principales partes que componen la lata de aerosol.

El aerosol se ha convertido en un producto muy popular y la experiencia de compra se basa prácticamente en el envase, pero pocas veces nos detenemos a analizar sus otros componentes, muy importantes para el buen funcionamiento del mismo, como ya dijimos uno de ellos sería el envase, la válvula, el difusor y el tapón.

Envase. El envase es el componente que contiene el producto a utilizar más el gas que se utiliza para su expulsión. Debe ser capaz de soportar la presión del gas y estar acondicionado para el producto que va a contener. Aunque regularmente son de hojalata o aluminio pueden estar fabricados con materiales y recubrimientos diferentes, en función del gas a utilizar y del producto final.

Válvula.

La válvula es un componente invisible pero crucial para el buen funcionamiento del aerosol, ya sea para mantener la inocuidad del producto como para diversas aplicaciones de acuerdo a su contenido, por ejemplo: válvulas que se accionan con poca fuerza, válvulas que pueden mantenerse accionadas, válvulas para fluidos viscosos, válvulas con diferentes volúmenes de salida, etcétera.

La válvula es un conjunto de varios componentes distintos y es la parte que permite el cierre hermético y la correcta salida del producto, lo que la convierte en la parte más importante del aerosol.

Difusor o activador.

El difusor es muy importante en la aplicación, ya que es el componente que caracteriza la difusión del contenido del aerosol de acuerdo con las necesidades específicas del producto.

Tapón.

Esta parte suele ser menospreciada, pues se piensa que no tiene un uso especifico más que embellecer al envase, sin embargo, cumple una función importante, ya que además de darle cierta estética al producto también es un sello de garantía, aísla el producto hasta el momento de su utilización y en algunos casos funciona como difusor.

Del sifón al sistema BOV.

Así como el origen del sifón, el sistema BOV también vio la luz por primera vez en Europa, fue en 1982 cuando se registró en Europa la primera patente de una BOV; esta primera versión usaba ácido cítrico y bicarbonato de sodio para presurizar.

El sistema Bag on Valve (BOV) es una tecnología moderna para el llenado y envasado de productos en aerosol, la cual permite cambiar o mejorar la forma de aplicación de una amplia variedad de formulaciones cosméticas, cuidado personal, cuidado del hogar, farmacéuticas, de alimentos, entre otras.

A diferencia del sistema de aerosol tradicional, donde la fórmula entra en contacto directo con el propelente (formando una mezcla con él), en el sistema BOV se encuentra en una bolsa laminada flexible, compuesta de varias capas (PE, PP, aluminio, PET) y sellada por una válvula. Así, el propelente –que suele ser un gas comprimido– está fuera de la bolsa, por lo que nunca interactúa con el producto.

Con el paso de los años se desarrollaron nuevos materiales que no sólo redujeron los costos de la tecnología, sino que mejoraron las capacidades para el llenado de los productos.

En Estados Unidos se dio la primera penetración importante de productos con sistema BOV hacia el año 2005; se trató del protector solar de Coppertone, el cual tuvo gran éxito. Hoy en día los productos para protección solar con este sistema son muy comunes, prueba de ello son los numerosos protectores y autobronceadores que se encuentran en los supermercados.

Debido al área de oportunidad que representa esta tecnología y la aceptación del consumidor cada vez hay más productos de todas las industrias en esta presentación.

Las principales ventajas del sistema BOV son:

Existe una separación total entre el contenido y el gas propelente, por lo que hay un dispensado completamente puro.

Ideal para productos sensibles al oxígeno, dado que el sistema imposibilita el contacto del producto con el aire, prolongando así la vida de anaquel.

Reducción significativa de inflamabilidad en el producto, esto debido a que se emplean principalmente gases comprimidos no inflamables (nitrógeno o aire).

Amigable con el ambiente, puesto que es reciclable y usa propelentes que no contribuyen con los gases de efecto invernadero.

Puede ser usado en una amplia variedad de productos base agua o solvente, así como líquidos, y en especial fórmulas de alta viscosidad.

El producto se puede usar en cualquier posición, incluso en forma invertida.

Ofrece una tasa alta de evacuación del producto (hasta del 99%), por lo que no se desperdicia.

Se puede reciclar más fácilmente.

Su campo de aplicación es muy amplio, abarca desde el sector farmacéutico, industrial, cuidado personal hasta el alimenticio. Se ha convertido en un sistema que permite el llenado y dispensado de prácticamente todo tipo de productos, aunque es útil especialmente para formas viscosas.

¿Cómo se llena el aerosol con el sistema BOV?

A diferencia del aerosol tradicional el sistema BOV tiene una bolsa flexible de poliamida de aluminio, la bolsa esta enrollada en forma de “S” y se sujeta con dos bandas de papel en la parte inferior y superior respectivamente, esta bolsa va pegada a la válvula.

En el sistema BOV el llenado también es contrario al tradicional, ya que primero se presuriza el envase y luego se carga el producto.

Algunos pasos son:

Se inserta la BOV en el envase.

Se presuriza el envase con aire comprimido o en algunos casos con nitrógeno.

Se inyecta el producto a la bolsa a través de la válvula, el cual nunca tiene contacto con el propelente.

Finalmente se inserta el mecanismo activador, cuando este se presiona, el gas que comprime la bolsa proporciona la fuerza necesaria para descargar el producto sin importar la posición del envase ni la forma física de la aplicación ya sea spray, crema, espuma, etcétera.

¡Después de ese paso el producto está listo para usarse!

El consumo de aerosol en el mundo.

La Federación Europea del Aerosol (Federation European Aerosols/FEA) asegura que es Europa la región con la mayor producción de aerosoles con 5.5 mil millones de unidades producidas durante el 2013.

Los artículos cosméticos y para el cuidado del hogar representan aproximadamente el 80% de la manufactura europea. Los envases para aerosol en Europa son esencialmente de metal y los contenedores de vidrio y plástico casi no se emplean.

Mientras que países con mayor manufactura son Estados Unidos y China, mientras que México todavía no alcanza a estar en los primeros lugares.

Un factor determinante para la industria en el año 2020, fue el consumo del aerosol en tiempos de pandemia debido al SARS–CoV–2. De acuerdo con el Instituto Mexicano del Aerosol (IMAAC), la producción de aerosoles en México durante 2018 fue de 644.54 millones de unidades, de los cuales 406.15 millones fueron productos para el cuidado personal y cosmético, representando el 63% de la producción total, mientras que los productos para el hogar sumaron 48.69 millones, que es el 7% de los aerosoles en México en el período señalado. Sin embargo, los números estimados para los próximos años están en aumento pues en lo que va de la pandemia la producción de gel antibacterial creció 1000%, mientras que la de desinfectante en aerosol hasta 400%.

Es prematuro saber con certeza cuál será el verdadero impacto de la pandemia en el consumo de cosméticos y productos de cuidado personal en aerosol, pero algo es seguro, seguirán siendo importantes para la higiene y el bienestar de las personas.

Lo que nos impulsa en Sigmapack a seguir trabajando para mejorar la industria y la percepción de los consumidores.

En Sigmapack trabajamos conjuntamente con Zigler, empresa europea que cuenta con soluciones de llenado automático o semiautomático para todo tipo de aerosol, especialmente para soluciones BOV.

Contamos también con otras marcas de gran prestigio para el proceso y etiquetado de envases, armadoras de cajas, así como paletizadores y despaletizadores. Todas las soluciones que necesites para empezar desde cero o complementar tus líneas de producción.

Trabajamos con las mejores marcas del mercado para dar el mejor servicio a nuestros clientes. Puedes ver nuestro catálogo virtual o si prefieres puedes enviarnos un correo electrónico a info1@sigmapack.com.mx o bien llamarnos al 555234 3905 ext. 810