如何正确选择冷媒气雾罐

2020-05-09 18:53:00
气雾剂包装形式最早于1940年代中期出现在美国市场。随着气雾剂产品的不断发展,气雾剂包装在各个国家逐渐兴起。气雾罐也广泛用于工业建材,食品医药、家庭护理、汽车美容、个人防护等领域。

1.气雾罐的种类

根据气雾罐的工艺结构,气雾罐分为三大类:单片罐,两片罐和三片罐。请参见下图。

单片罐,也称为铝罐,在化妆品和食品、医药包装行业中大量使用。它使用铝合金薄板作为材料,并且在制造过程中使用薄化和拉伸工艺。所以罐壁的厚度明显比罐底薄。
单片罐在罐口封装的时和铁质的阀门两种不同材质、强度的金属不匹配,内压使罐口变形,导致产生很多问题:罐内介质的泄漏概率较大; 随着时间推移,外界的水分子容易与罐内的介质进行交换,水分含量随着时间的增加而呈几何倍增加;不能在罐上设置泄压装置。

三片罐的应用历史已近200年,传统上是由罐身、罐盖和罐底3部分组成。虽经多次改进,其基本由罐身、罐底和罐盖三片金属薄板组成的结构形式 未发生重大变化。通常以金属薄板为材料经压接、 粘接合电阻焊接加丁成型的罐型包装容器。三片罐的优点是应用范围广、成本低、制造工艺简单,制罐设备成本在可控制范围内。但是三片罐的缺点也非常明显,因为罐身接缝的原因,所以抗压能力较弱。

二片罐是在20世纪50年代人们研制开发的, 现代工艺的发展已经使其在日用化学品行业得到了广泛的应用。其结构由罐身和罐盖组成,故称二片罐。通过冲床将马口铁金属薄板拉伸成型模,使其受到拉伸变形,使罐底罐身连成一体。所以二片罐的底部和侧壁为一整体,没有传统三片式组合罐的侧壁与底部的卷封接缝。正是这些结构特点,能方便地在罐身的上缘部分和下缘部分进行适当地加工修饰,既可以使二片罐结构强度得到改善, 也可以使圆柱形容器的造型更加美观。罐底主要起支撑整个容器的作用。罐底外形主要以圆拱形为主。下缘部分是侧壁与罐底的连接部。它常配合罐底脚设计成合适的外形,以保证二片罐具有足 够的结构强度和适当的外观造型。

另外,罐底可以做成泄压装置,当罐内在一定的温度和外 侧挤压而造成内部的压力陡然上升时候,在罐子底部的应力最薄弱处,设置泄压装置来泄压,从而保护使用者的生命安全。

二片罐相对于三片罐来说,具有下列优点:① 密封性好。二片罐最重要的特点是罐身的侧壁和 底部无接缝,罐内壁完整无接缝,同时有完整的内涂层保护,消除了罐身焊缝与底盖卷封泄露的可能性,整体上致密性好,确保了罐内介质的质量;②安全性高,二片罐由于结构上的原因整体强度要远远高于三片罐,抗压能力突出,能很好地适应3.0 MPa以上的饱和蒸汽压力;③印刷效果好,二片罐 罐身无接缝,造型美观,可以满版印刷,方便设计者 设计美观的商标和图案,且罐身可连续进行印刷,效果好;④生产效率高,二片罐只有两个部件, 没有焊接这一过程,生产工艺要求比三片罐简化, 且罐身制造工艺一致性容易实现。但二片罐也有缺点:其对材料性能、制罐技术、制罐设备等的要求相对较高。
2制冷剂气雾罐的使用

制冷剂是一类较特殊的气雾剂产品,其既是有效原料,又是一种推进剂,也是一种液化气体。能用做制冷剂的物质当前较多,如液氨、含氯氟烃、含 氢氯氟烃、含氢氟烃等。《蒙特利尔议定书》对氟利昂制冷剂的应用进行了限制性淘汰的约定。2005 年后,车用制冷剂开始由二氟一氯甲烷(R22)向1,1,2,2-四氟乙烷(R134a)进行过渡。目前国内外车用制冷剂绝大多数指定用R134a。

根据国际的分类标准,制冷剂根据易燃性分两大类,一种是不燃的,另一种是易燃的。易燃的制冷剂,必须要有专门对应的盛装容器要求。

国际上通用的气雾罐产品检测手段为水浴检测,就是灌装完成的气雾罐均要经过55 ℃这一特定温度下的水中测试,模拟超高温环境下,检查灌装完产品的气雾罐是否在这温度下会出现变形、泄漏等情况。

而制冷剂在 55℃时对应饱和压力的1.5倍将作为区别高低压制冷剂的指标,高于1.8 MPa的为高压制冷剂,低于 1.8 MPa的为低压制冷剂。对于高压制冷剂,必须要有专门对应的盛装容器要求。
对于制冷剂来说,只要满足以上分类的其中一 条,按照国际标准就必须要对盛装容器进行监管, 办理特殊许可证。如果是易燃的,或者是高压的, 那么对应的容器就都需要特殊许可证。其要求在 生产、制造、运输、销售等环节必须要有高压和易燃 品进行安全保护措施。国际上所有的制冷剂产品 都是需要申领特殊许可证的,因为它们不是高压、 就是易燃。以R134a为例,它就符合高压这个特点, 其在55 ℃时候的饱和压力是1.5 MPa, 1.5倍的压力就是2.25 MPa,这就要求能盛装它的容器压力必须 要满足高于2.25 MPa。
  目前我国尚未强制性出台制冷剂金属容器包 装物对上述2个压力的表述,而是一直沿用了气雾罐的行业标准,高压罐变形压力是≥1.8 MPa,爆破压力是≥2.0 MPa;第二标准中指定的变形压力≥1.2 MPa,爆破压力≥1.4 MPa。两种标准规定了不同的压力,实际上,两个标准中指定的压力均不能满足实际需求。以R134a为例,这是市场上最常见的小罐汽车空调维修产品,发生了很多事故。 

根据业内多家制冷剂包装公司的数据,每年发生类似的事故,每起事故都会造成不同的伤害并造成更大的财产损失。这些事故的原因之一是,商业生产的三件式罐基本上达不到所需压力,两片罐满足上述两个压力,变形压力测试数据已经高于所需的2.25MPa。因此,将两片罐用于制冷剂是最合适的选择。

3. 未来的主流
在许多国家,例如美国,加拿大等。禁止将三片罐用于任何制冷剂以及其他易燃易爆的气雾剂产品。
从制冷剂的安全特性出发,选择合适的气雾罐包装容器已成为当前管制市场中的紧迫任务。
目前,在欧洲和美国正在推广第四代制冷剂,并且全球变暖潜能值(GWP)低的2,3,3,3-四氟丙烯(HFO-1234yf)已在国际上用于替代R134a制冷剂。由于HFO-1234yf可燃,因此安全性要求更高,所以对气雾罐的安全性要求会更高。
与三片罐相比,两片罐具有无与伦比的安全优势。因此,将来在制冷剂工业中使用两片罐将成为主流。