Hoe werkt een spuitbus?

De spuitbus is een prachtig stukje techniek wat onderdeel is geworden van onze dagelijkse leven. Het word voor allerlei aspecten toegepast, van haarlak tot slagroom voor op de appeltaart. Wat het product ook maar is, de techniek erachter is hetzelfde: een vloeistof wat in een houder onder druk is gebracht om die te kunnen verstuiven. In dit artikel bekijken we wat voor mechanische aspecten zijn toegepast.
 
Wist je dat…
De voorloper van de spuitbus voor het eerst gepatenteerd werd op 23 november, 1927, door de Noorweeg Erik Rotheim?
Deze patent werd later in 1931 ook in Amerika aangevraagd. Om de uitvinder en de uitvinding te vieren liet de Noorweegse overheid in 1998 een speciale postzegel drukken.

Afbeelding volgt!

Afbeelding 1, Postzegel Noorwegen over de uitvinding van Erik Rotheim.
 

OPBOUW

Als basis bestaat de spuitbus uit de volgende onderdelen:

Afbeelding volgt!

Afbeelding 2, Doorsnede spuitbus.

1.    Behuizing

Dit is vaak gemaakt van staal met een tin coating, maar aluminium word ook nog wel eens toegepast.

Wist je dat…

Spuitbussen bewust een naar binnen gebogen bodem hebben?

Dit heeft twee functies:

1.    Voor het verwerken van de gasdruk.

Als de spuitbus een vlakke bodem had dan zou de gasdruk het metaal naar buiten doen buigen. Door de naar binnen gebogen bodem word de gasdruk verdeeld naar de rand van de bodem.

2.    Om het maximale van het product te gebruiken.

De naar binnen gebogen bodem zorgt ervoor dat de laatste restjes vloeistof naar de rand vloeit.

2.    Klepsysteem

Het klepsysteem heeft een kleine, indrukbare kopstuk (a), waar een smal kanaal (b) doorheen loopt. Het kanaal loopt vanaf de opening(en) bij de bodem van het kopstuk naar de opening van de mondstuk. Een veer (c) duwt de kopstuk omhoog, dit zorgt ervoor dat de opening word geblokkeerd word door een afdichting. Deze opening(en) zijn erg klein, van een diameter van 0,30mm tot 1,00mm. Afhankelijk van het product heeft het kopstuk meerdere openingen bij de bodem.

Wanneer men de kopstuk indrukt loopt de steel door de pakking waardoor de opening vrijkomt, hierdoor kan het vloeistof vrij door de kanaal en de mondstuk bewegen.

Uiteraard zijn er veel verschillende variaties voor het klepsysteem.

Afbeelding volgt!

Afbeelding 3, Doorsnede klepsysteem.

3.    Drukknop met spuitmond

4.    Rietje

5.    Product (a) en Drijfgas (b)

Het product is vloeibaar bij kamer temperatuur en word eenvoudig in de bus gegoten voordat het word afgedicht.

Het word wat complexer wanneer we het hebben over het aandrijfgas, dit omdat er veel mogelijkheden in zijn.

Zo zijn er meerdere soorten aandrijfgassen, de meest toegepaste zijn:

-       LPG (Liquefied Petroleum Gas)

-       Dimethylether (DME) of methoxymethaan

-       CFK’s (chloorfluorkoolwaterstoffen)

Dit word niet meer toegepast wegens het aantasten van de ozonlaag. Er word wel uitzonderingen gemaakt voor medische toepassingen, bijvoorbeeld een inhaler voor astma.

-       Niet-oplosbare gassen (samengeperst lucht of stikstof)

-       Oplosbare gassen (koolstofdioxide)

De aandrijfgassen kunnen op twee manieren toegepast worden:

a.    Als ‘samengeperste gas’

Hierbij word het gas in de spuitbus geperst nadat het is afgedicht, de drijfgas zorgt ervoor dat het product naar de bodem word gedrukt.

b.    Of als ‘vloeibare drijfgas’

Dit is de meer populaire systeem. Vloeibare drijfgas betekend dat de drijfgas een vloeibare vorm aanneemt wanneer het onder hoge druk is, ook al is de temperatuur boven de kookpunt van de drijfgas, dit komt omdat er geen ruimte in de spuitbus is om te veranderen naar een gas. Het drijfgas blijft een vloeistof zo lang de hoge druk aanwezig is.

Afbeelding volgt!

Afbeelding 4, De inhoud verschilt voor de type drijfgas.

Er is tegenwoordig ook een nieuwe ontwikkeling gaande waarbij het product en de drijfgas van elkaar gescheiden is, dit heet ‘Bag on Valve’.

Dit is een alternatief wat voornamelijk gebruikt word bij medische toepassing.
Bron: http://bagonvalve.com/category/blog/

WERKING

De werking is als volgt:
In de spuitbus word het vloeibare product constant onder druk gehouden door een drijfgas.
Wanneer men de plastic drukknop op een spuitbus naar beneden duwt, dan duwt men op een kleine klep, waardoor de onder druk staande inhoud naar buiten stroomt.
Het drijfgas duwt het product, en wat van het vloeibare drijfgas, door de rietje naar de spuitmond (op de drukknop) naar buiten.
Wanneer het mengsel van vloeibare drijfgas met het product uit het spuitmond komt, dan veranderd de vloeibare drijfgas naar een gas vorm. Dit zorgt ervoor dat het product in een fijne nevel gespoten kan worden (bijvoorbeeld een verf spuitbus), er zijn ook ontwerpen waarin dit ervoor zorgt dat een product opschuimd (bijvoorbeeld een slagroom spuitbus).

De kwaliteit van de spuitnevel hangt af van verschillende factoren:

-       De druk van het drijfgas
-       De type klepsysteem wat toegepast is op de spuitbus
-       De samenstelling van drijfgas en product
-       De verhouding drijfgas in vergelijking met het product

Wist je dat…

Verf spuitbussen een kogel (kleine metalen balletje) bevat zodat het drijfgas goed mengt met het product?
Dit zorgt ervoor dat het product in een fijne nevel gespoten kan worden.

Wist je dat…

In 1949 de verf spuitbus is ontworpen door Edward Saymour?
De uitvinding was om met aluminium verf stoom radiatoren te verven.
Bron: http://www.seymourpaint.com/history/
 

Gevaren en milieuvriendelijkheid

a.    Wanneer de spuitnevel in contact komt met vuur
Bij de meeste spuitbussen zijn de aandrijvers brandbaar, dit betekend dat men een vlammenwerper effect krijgt wanneer de nevel in aanraking komt met vuur.
b.    Wanneer de spuitbus te warm word.
Door de spuitbus te verwarmen word de druk in de spuitbus groter en groter, het gas kan niet ontsnappen waardoor de bus ontploft. Uit experimenten is geconstateerd dat spuitbussen ontploffen wanneer deze warmer worden dan 50° Celsius.
c.    Inademen van gevaarlijke gassen
Sommige drijfgassen zijn gevaarlijk waneer het in grote hoeveelheid word ingeademd.
Bijvoorbeeld N2O, lachgas, wat voorheen veel toegepast word in slagroom spuitbussen.
d.    CFK’s (chloorfluorkoolwaterstoffen) als drijfgas
Tot 1980 werden spuitbussen geproduceerd met CFK’s als drijfgas. Men is erachter gekomen dat dit schadelijk is voor de ozonlaag, tegenwoordig word er daarom met alternatieven gewerkt.

Afbeelding volgt!

Afbeelding 5, gebruiksaanwijzing met waarschuwingen op een spuitbus.