Bases de l'emballage|Un aperçu des principes, des processus et des scénarios d'application de la technologie des pompes de pulvérisation
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Introduction:Les dames vaporisant du parfum, utilisant des assainisseurs d’air – tout cela implique des sprays. Les sprays sont largement utilisés dans l’industrie cosmétique et leur effet de pulvérisation détermine directement l’expérience utilisateur. La pompe de pulvérisation, en tant qu’outil principal, joue un rôle crucial. Cet article décrit brièvement les connaissances de base sur les pompes de pulvérisation en tant que catégorie de matériaux d'emballage, pour votre référence.
UN
Définition du produit
Les pompes de pulvérisation, également connues sous le nom de pulvérisateurs, sont des produits de support essentiels pour les contenants cosmétiques et l'un des distributeurs de contenu. Les pompes de pulvérisation peuvent être classées en trois types selon le principe d'atomisation.
Type de pulvérisation sous pression :
Le liquide est accéléré et éjecté sous haute pression (0,3-5MPa) à travers une buse à micro-orifice (ouverture 0,1-0,5 mm). Grâce à l'effet Bernoulli, des forces de cisaillement sont générées, brisant la colonne de liquide en gouttelettes (taille des particules 20-100 μm). Il fonctionne selon le principe de l'équilibre atmosphérique, éjectant le liquide de la bouteille lors du pressage. Le flux de liquide à grande vitesse entraîne également l'air ambiant près de la buse, augmentant la vitesse de l'air et diminuant localement la pression, créant ainsi une zone de pression négative partielle. Cela attire l'air ambiant dans le liquide, formant un mélange air-liquide et obtenant un effet d'atomisation.
Type d'assistance au gaz :
L'air comprimé (ou une-pompe à air intégrée) et le liquide entrent en collision à grande vitesse dans une chambre de mélange (rapport air-sur-liquide de 1 : 1 à 5 : 1). L'énergie cinétique du gaz déchire le liquide en fines particules, atteignant une taille de particule de 10 à 50 μm.
Type ultrasonique :
Une céramique piézoélectrique génère des vibrations à haute-fréquence (20 kHz-1 MHz), créant des ondes capillaires à la surface du liquide qui se désintègrent en gouttelettes de taille nanométrique (taille des particules<10μm), commonly found in medical humidifiers.
Les pompes de pulvérisation combinent la dynamique des fluides de précision avec l'ingénierie des matériaux, conduisant continuellement la technologie d'atomisation vers une efficacité, une précision et un respect de l'environnement plus élevés, devenant ainsi des composants essentiels pour une gestion précise des liquides dans plusieurs industries.
DEUX
Processus de fabrication
Sélection des matériaux
Résistance à la corrosion :Les corps de pompe utilisent généralement du PP (polypropylène), du POM (polyoxyméthylène) ou du métal (acier inoxydable 316L) pour résister aux solvants comme l'éthanol et les huiles essentielles.
Composants de haute-précision :Les buses utilisent de l'acier céramique ou tungstène (dureté supérieure ou égale à HRC60), avec des tolérances d'usinage des micro-orifices de ±5 μm.
Matériaux d'étanchéité :Fluororubber ou PTFE (polytétrafluoroéthylène), avec une plage de résistance à la température de -20 degrés à 120 degrés.
Processus de moulage
Les anneaux de verrouillage (semi-aluminium de verrouillage,-aluminium de verrouillage complet) et les filetages des pompes de pulvérisation sont en plastique, parfois recouverts d'une coque en aluminium ou d'une couche métallisée. La plupart des pièces internes des pompes de pulvérisation sont fabriquées à partir de plastiques comme le PE, le PP, le LDPE, etc., formés par moulage par injection. Les composants tels que les billes de verre et les ressorts proviennent généralement de sources externes.
Traitement de surface
Les principaux composants des pompes de pulvérisation peuvent subir une métallisation sous vide, une aluminisation (galvanoplastie), une pulvérisation, un moulage par injection de couleur, etc.
Traitement graphique
Les graphiques peuvent être imprimés sur la surface du bouton d'actionnement et du collier à l'aide de procédés tels que le marquage à chaud ou la sérigraphie. Cependant, par souci de simplicité, l'impression n'est généralement pas appliquée à la tête de pulvérisation.
Processus de fabrication de précision
Usinage de micro-orifices :Perçage laser : le laser femtoseconde traite les ouvertures inférieures à 0,1 mm, avec une rugosité de la paroi de l'orifice Ra < 0,8 μm. Moulage par micro-injection : le processus LIGA fabrique des buses à l'échelle nano-, adaptées aux applications de micro-pulvérisation médicale.
Assemblage du corps de vanne :La précharge du ressort (force 5-15N) garantit une réponse instantanée de la vanne, en utilisant des robots à six axes pour un positionnement précis. Soudage par ultrasons des joints, avec résistance de soudure supérieure ou égale à 20MPa.
Inspection automatisée :Analyse par caméra-à haute vitesse de l'angle du cône de pulvérisation et de la distribution granulométrique. Test d'étanchéité à l'air (pression de 0,5 MPa maintenue pendant 1 minute sans fuite).
TROIS
Principes techniques
Principaux composants
Une pompe de pulvérisation conventionnelle se compose principalement d'un bouton/tête d'actionneur, d'une buse de diffusion, d'un tube plongeur, d'un capuchon de verrouillage, d'un joint, d'un noyau de piston, d'un piston, d'un ressort, d'un corps de pompe, d'un tube d'aspiration, etc. Le piston est généralement un piston ouvert. En se connectant au siège du piston, il obtient l'effet d'ouverture du corps de pompe lorsque la tige monte et de fermeture de la chambre de travail lors de la descente. En fonction des exigences de conception des différentes structures de pompe, les composants associés peuvent varier, mais le principe et l'objectif ultime sont les mêmes : distribuer efficacement le contenu.
Référence de la structure du produit
Optimisation des buses :Utilise des chambres de turbulence ou des structures de rainures en forme d'éventail pour contrôler l'angle de pulvérisation (15 degrés à 90 degrés) et la zone de couverture.
Soupape de régulation de pression :Le ressort ou le diaphragme intégré- régule le débit de liquide, s'adaptant aux liquides de différentes viscosités (1 à 1 000 cps).
Système anti--goutte :Les vannes à double joint (clapet anti-retour d'entrée + vanne à ressort de sortie) empêchent le reflux de liquide, avec des résidus post-actionnement < 0,01 mL.
Principe de distribution
Processus d'amorçage :Supposons l'état initial : pas de liquide dans la chambre de travail de la base. Une pression sur la tête de l'actionneur pousse la tige, ce qui entraîne le piston et le siège du piston vers le bas, comprimant le ressort. Le volume dans la chambre de travail diminue, la pression augmente, le clapet anti-retour ferme l'extrémité supérieure du tube plongeur. Comme le piston et le siège de piston ne sont pas complètement étanches, l'air est forcé à travers l'espace qui les sépare, les séparant et permettant à l'air de s'échapper.
Processus de prise de liquide :Après l'amorçage, le relâchement de l'actionneur permet au ressort comprimé de se dilater, poussant le siège du piston vers le haut. L'espace entre le siège du piston et le piston se ferme, poussant le piston et la tige ensemble vers le haut. Le volume dans la chambre de travail augmente, la pression diminue (se rapprochant du vide), provoquant l'ouverture du clapet anti-retour. La pression atmosphérique à la surface du liquide dans le récipient force le liquide à pénétrer dans le corps de la pompe, complétant ainsi le processus d'aspiration du liquide.
Processus de distribution :Le principe est le même que le processus d'amorçage. La différence est que le corps de la pompe est désormais rempli de liquide. Lorsque l'actionneur est enfoncé, le clapet anti-retour ferme le haut du tube plongeur, empêchant le liquide de refluer dans le récipient. Simultanément, lorsque le liquide (fluide incompressible) est comprimé, il force l'ouverture entre le piston et le siège du piston, s'écoule dans la chambre de la tige et sort par la buse.
Principe d'atomisation
Étant donné que l'orifice de la buse est très petit, si la presse est lisse (ce qui signifie que le liquide a une certaine vitesse dans la chambre de la tige), le liquide sort du petit orifice à grande vitesse. Cette vitesse élevée du liquide par rapport à l'air est analogue à un flux d'air à grande vitesse - impactant une gouttelette d'eau. Le principe d’atomisation ultérieur est donc similaire à celui d’une buse à impact : l’air brise les grosses gouttelettes en plus petites, les raffinant progressivement. Parallèlement, le flux de liquide à grande vitesse entraîne l'air près de la buse, augmentant sa vitesse et diminuant sa pression, créant ainsi une zone de pression négative locale. Cela attire l'air ambiant dans le liquide, formant un mélange air-liquide et atomisant le liquide.
Référence des paramètres de performances d'atomisation
Distribution granulométrique :Le D50 (taille médiane des particules) doit répondre aux exigences d'application, par exemple 30 à 50 μm pour les sprays de parfum, 80 à 150 μm pour la pulvérisation de pesticides.
Taux de pulvérisation :Les pompes manuelles délivrent 0,05 à 0,2 ml par actionnement ; les pompes électriques peuvent atteindre des débits de pulvérisation continus de 10 à 100 ml/min.
Efficacité d'atomisation :Taux de conversion d'énergie supérieur ou égal à 70%, réduisant les déchets liquides.
Développement technologique
Contrôle intelligent :Intégration de capteurs de pression et de puces MCU pour-ajustement en temps réel des paramètres d'atomisation (par exemple, pulvérisation activée par l'humidité-).
Fabrication verte :Utilisation de plastiques bio-sourcés (par exemple, PBAT) et de technologies de lubrification sans huile-pour réduire la pollution microplastique.
Atomisation au niveau nano- :La technologie d'atomisation électrostatique atteint la taille des particules<1μm, used for pulmonary drug delivery or semiconductor cleaning.
QUATRE
Scénarios d'application
[Image]
Soins personnels et cosmétiques :
Parfums / Sprays hydratants :Les pompes atomisantes à micro-orifices produisent de fines gouttelettes, améliorant ainsi l'absorption cutanée.
Sprays de protection solaire :Les buses grand-angle (60 degrés -90 degrés) permettent une couverture rapide de tout le corps, avec une perte de valeur SPF < 5 %.
Pharmaceutique et Médical :
Administration nasale de médicaments :Pompes de pulvérisation dosées (erreur ± 3 %) pour les médicaments contre la rhinite allergique.
Désinfection des plaies :Pompes de pulvérisation stériles-utilisées avec de l'iodophore pour la stérilisation sans contact.
Agriculture et industrie :
Pulvérisation de pesticides :Des pompes à haute-pression (3 à 5 MPa) associées à des buses de pulvérisation en éventail permettent d'obtenir une couverture de gouttelettes supérieure ou égale à 90 %.
Refroidissement des équipements :Les corps de pompe en métal résistent à des températures élevées, atomisant le fluide de coupe dans les zones de traitement des machines-outils.
Maison et espaces publics :
Désodorisants :Pompes électriques pour pulvérisation chronométrée, atomisant 0,5 à 2 ml par cycle.
Lutte contre les incendies :Pompes à brouillard d'eau ultra-fines (taille des particules < 100 μm) pour un refroidissement rapide et une isolation de l'oxygène.
CINQ
Considérations relatives à l'approvisionnement
Les distributeurs sont divisés en deux types :Sertissez-et vissez-.
Taille de la pompeest déterminé par la taille finale de la bouteille correspondante. Les finitions de la pompe de pulvérisation vont de 12,5 mm à 24 mm. Le débit par actionnement varie de 0,1 ml à 0,2 ml. Ils sont généralement utilisés avec des produits comme les parfums et les gels capillaires. Pour une même taille de finition, la longueur du tube plongeur peut être personnalisée en fonction de la hauteur de la bouteille.
Mesure du dosage de la tête de pulvérisation :La dose de liquide distribuée par actionnement de pulvérisation peut être mesurée par la méthode de la tare ou la méthode de la valeur absolue. La marge d'erreur est inférieure à 0,02 g. La taille du corps de la pompe est également utilisée pour distinguer le dosage.
Les pompes de pulvérisation nécessitent de nombreux moules, ce qui entraîne des coûts de moulage relativement élevés.
Normes de contrôle de qualité :
Uniformité d'atomisation :Testé à l'aide d'instruments tels que Malvern Mastersizers ; Le coefficient de variation (CV) de la taille des particules doit être < 15 %.
Tests d'endurance :Les pompes manuelles devraient présenter une dégradation des performances inférieure à 10 % après 5 000 actionnements.
Compatibilité chimique :Aucun gonflement ni fissure après immersion dans une solution d'éthanol à 50 degrés pendant 72 heures.