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En cosmétiques, les gaz sont habituellement utilisés comme propulseurs dans les aérosols (déodorants, laques, mousses à raser, etc.).
Les aérosols à gaz compriméDans ce type d'aérosol, à l'intérieur de la bouteille un gaz sous pression (6 à 7 fois celle de l'atmosphère) est au dessus du produit qui lui est liquide.
Quand on appuie sur le bouton, la valve s'ouvre et à cause de la différence de pression entre l'air et le gaz dans la bouteille, le produit ainsi qu'une petite partie du gaz propulseur sont expulsés.
L'inconvénient est que la pression diminue au fur et à mesure de l'utilisation (car une partie du gaz propulseur est expulsé d'une part et surtout parce qu'il y a moins de produit donc plus de place pour le gaz d'autre part) et que, si l'on tient la bouteille à l'envers, seul le gaz propulseur est expulsé, ce qui peut rendre le système inefficace.
De plus la bouteille ne peut être remplie qu'avec de 55% à 60% de produit (ce qui explique sans doute que tous les flacons aérosols soient opaques).
Les gaz utilisés sont les gaz constituants de l'air, le dioxyde de carbone (présent aussi dans l'air que l'on respire, mais en moindre quantité) et le protoxyde d'azote (le gaz hilarant), mais l'azote et le dioxyde de carbone sont les plus fréquents.
L'air est constitué d'un mélange d'Azote (75%) et d'Oxygène (25%).
L'Azote, gaz pratiquement inerte, n'est pas inflammable (ce qui n'empêche pas les aérosol propulsés à l'azote de pouvoir l'être).
L'Oxygène quant à lui est un comburant, il est nécessaire à la combustion des gaz inflammables (il se combine avec eux). La combustion est une oxydation vive qui dégage de la chaleur et de la lumière.
Quelques rares aérosols sont propulsés à l'air voire à l'Azote seul.
Les aérosols propulsés à l'air sont facilement inflammables (pas ceux propulsés à l'Azote seul).
Le dioxyde de carbone (INCI : Carbon Dioxide) et le protoxyde d'azote (INCI : Nitrous Oxide) ont des propriétés similaires mais ce dernier est moins corrosif pour la bouteille métallique.
Il existe une variante : les aérosols à poche : dans ce cas, le gaz n'est pas en contact direct avec le produit et ne sort pas de la bouteille : le produit est contenu dans une poche en plastique souple ou en aluminium fin. L'avantage est que le gaz n'est pas en contact avec le produit, il n'est pas expulsé et donc la pression diminue moins vite.
Ce système est utilisé pour les gels à raser par exemple.Les aérosols à gaz liquéfiéDans ce type d'aérosol, le gaz est liquéfié, c'est à dire qu'il y a une phase gazeuse en équilibre avec une phase liquide.
La phase liquide du gaz peut alors faire office de solvant.
L'avantage par rapport au système de gaz comprimé est que :- la pression est constante tout le long de l'utilisation (la quantité de gaz expulsée est compensée par évaporation d'une partie de la phase liquide), ce qui fait que l'on peut se permettre d'avoir une pression de départ plus basse
- il est possible de plus remplir le flacon de produit (de 65 à 75%)
- le liquide évacué contient, outre le produit à proprement parler, une partie de la phase liquide du gaz propulseur qui au contact de l'air se vaporise : les gouttelettes sont plus fines
Si le pression ne dépend pas de la quantité de produit restante dans la bouteille, en revanche, elle varie en fonction de la température : plus la température est élévé plus la pression est forte (risque d'explosion) et plus la température est basse plus la pression est faible (risque d'inefficacité).
Les pricipaux gaz utilisés pour ce genre d'aérosols sont les hydrocarbures, le Diméthyl Ether et les hydrocarbures halogénés.
Les hydrocarbures sont des composants combustibles que l'on trouve dans les gaz naturels. Ils sont constitués d'une simple chaine carbonée H(CH2)nH, linéaire ou ramifiée.
Ils sont tous nocifs et inflammables.
| Liste des hydrocarbures |
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| Nombre d'atomes de carbone | Nom usuel de l'hydrocarbure | Nom INCI de l'hydrocarbure | Odeur | Temperature de liquéfaction | Limite inférieure d'explosivité (en pourcentage de volume dans l'air) | Solubilité dans l'eau | Solubilité dans l'alcool | | 1 | méthane | a priori, pas utilisé | Sans odeur | -161°C | 5,0% vol | Peu soluble (35 mL/L) | Soluble (470 mL/L) | | 2 | éthane | Ethane | Sans odeur | -89°C | 2,4% vol | Peu soluble (47 mL/L) | Très soluble (1500 mL/L) | | 3 | propane | Propane | Douceâtre. Difficilement détectable à faible concentration | -42°C | 2,1% vol | Peu soluble (40 mL/L) | Très soluble | | 4 | butane | Butane | Douceâtre. Difficilement détectable à faible concentration | -0,5°C | 1,8% vol | Peu soluble (23 mL/L) | Très soluble (1900 mL/L) | | 4 ramifié | isobutane | Isobutane | Douceâtre. Difficilement détectable à l'odeur à faible concentration | -12°C | 1,8% vol | Peu soluble | Très soluble (1350 mL/L) | | 5 | pentane | Pentane | Essence | 36°C | 1,4% vol | Insoluble | Infiniment soluble | | 5 ramifié | isopentane | Isopentane | Essence | 28°C | 1,4% vol | Insoluble | Soluble | Leur combustion consomme de l'oxygène et dégage du dioxyde de carbone (gaz carbonique) du monoxyde de carbone toxiques et de la vapeur d'eau.
La plupart des aérosols contiennent plusieurs de ces hydrocabures. Ils sont extrèmement inflammables (en particulier déodorants et les laques qui contiennent aussi de l'alcool) sauf les mousses à raser.
Le Diméthyl Ether quant à lui est le plus simple des éthers. | Le Diméthyléther |
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| Nom usuel de l'éther | Nom INCI de l'éther | Odeur | Temperature de liquéfaction | Limite inférieure d'explosivité (en pourcentage de volume dans l'air) | Solubilité dans l'eau | Solubilité dans l'alcool | | Diméthyléther | Dimethyl Ether | Ethérée. Difficilement détectable à faible concentration. | -25°C | 3,0% vol | Très soluble (3500 mL/L) | Peu soluble (4,7 mL/L) | Bien qu'inflammable, il présente l'avantage d'être très soluble avec la phase aqueuse du produit, ce qui permet de réduire les risques d'inflammabilité (là encore, cela dépend aussi du produit propulsé).
Enfin les hydrocarbures halogénés (initialement on utilisait les chlorofluorocarbures ou CFC, mais ils sont à présents interdits car nocifs pour la couche d'ozone) présentent l'avantage d'être ininflammables et sans odeur. De plus, ce sont de bons solvants.
Les seuls ingrédients de ce type répertoriés dans l'inventaire 2006 sont l'Hydrochlorofluorocarbon 22, l'Hydrochlorofluorocarbon 142b et l'Hydrofluorocarbon 152a, mais je ne les ai jamais vu dans une composition, et ils sont voués à disparaitre.
Annexe : contenances normalisées (80-232-CEE)
| Contenances normalisées pour les récipients métalliques générateurs d'aérosol (gaz propulseur liquéfié) |
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| volume du produit utile (ml) | volume du propulseur (ml) | volume total (ml) | pourcentage de produit utile (en volume) |
| 25 | 15 | 40 | 62,5% |
| 50 | 25 | 75 | 66,7% |
| 75 | 35 | 110 | 68,2% |
| 100 | 40 | 140 | 71,4% |
| 125 | 50 | 175 | 71,4% |
| 150 | 60 | 210 | 71,4% |
| 200 | 70 | 270 | 74,1% |
| 250 | 85 | 335 | 74,6% |
| 300 | 105 | 405 | 74,1% |
| 400 | 120 | 520 | 76,9% |
| 500 | 150 | 650 | 76,9% |
| 600 | 200 | 800 | 75,0% |
| 750 | 250 | 1000 | 75,0% |
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| Contenances normalisées pour les récipients métalliques générateurs d'aérosol (gaz propulseur comprimé) |
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| volume du produit utile (ml) | volume du propulseur (ml) | volume total (ml) | pourcentage de produit utile (en volume) |
| 25 | 22 | 47 | 53,2% |
| 50 | 39 | 89 | 56,2% |
| 75 | 65 | 140 | 53,6% |
| 100 | 75 | 175 | 57,1% |
| 125 | 85 | 210 | 59,6% |
| 150 | 120 | 270 | 55,6% |
| 200 | 135 | 335 | 59,7% |
| 250 | 155 | 405 | 61,7% |
| 300 | 220 | 520 | 57,7% |
| 400 | 250 | 650 | 61,5% |
| 500 | 300 | 800 | 62,5% |
| 600 | 400 | 1000 | 60,0% |
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