Стеклянная трубка - Glass tube

Стеклянные трубки - это в основном полые изделия цилиндрической формы. Их особая форма в сочетании с огромным разнообразием видов стекла (например, боросиликатный, кремень, алюмосиликат, натронная известь, свинец или кварцевое стекло), позволяет использовать стеклянные трубки во многих областях. Например, лабораторная посуда, осветительные приборы, солнечные тепловые системы и фармацевтическая упаковка - это самые крупные.[1]

В прошлом ученые сконструировали свое собственное лабораторное оборудование до того, как взаимозаменяемые стыки матового стекла. Сегодня предпочтение отдается имеющимся в продаже деталям, соединенным стыками из матового стекла; там, где требуется специализированная стеклянная посуда, они изготавливаются на заказ с использованием имеющихся в продаже стеклянных трубок специалистами. стеклодувы. Например, Линия Шленка состоит из двух больших стеклянных трубок, соединенных краны и меньшие стеклянные трубки, которые далее соединяются с пластиковыми шлангами.

Промышленное значение

По сравнению с другими материалами, такими как пластмассы, большое значение имеют цилиндрические полуфабрикаты из стекла. Основные причины - сложность, связанная с трехмерным формованием стекла в целом. Для создания полых предметов из стекла естественным исходным материалом является цилиндрическая форма.

Цилиндрические стеклянные трубки имеют:

• самая низкая площадь поверхности и самый компактный дизайн

• высочайшая механическая стойкость к давлению и ударам

• автоматизация дальнейшей обработки за счет симметрии.[2]

По сравнению с формованной стеклянной посудой процесс вытяжки трубы обеспечивает:

• лучшая оптическая четкость

• более равномерное распределение толщины стенки

• более высокая точность или объем и геометрия в целом

История

До 19 века стеклянные трубки производились исключительно методом выдувания из рта, поэтому производились периодически из партии или расплав стекла. В 1912 году Э. Даннер (Libbey Glass Company) разработал первый в США процесс непрерывной вытяжки труб, работающий в горизонтальном направлении. В 1918 году он получил патент. В 1929 г. во Франции Л. Санчес-Велло разработал процесс вертикального рисования.

Производственный процесс

Стеклянные трубки производятся из различных видов стекла и имеют диаметр от нескольких миллиметров до нескольких сантиметров. В большинстве производственных процессов прямо из расплава вытягивается «бесконечно длинная» стеклянная трубка, от которой отрезаются куски длиной примерно 1,5 м после прохождения роликового конвейера до вытяжной машины.

Производственная линия для вертикального волочения трубы, правая: стеклянная труба в свободном провисании, роликовая направляющая, волочильная машина и съемное устройство, упаковка

Три общих метода различаются по направлению рисования:

Направление рисования по горизонтали

Процесс Даннера

Разрезать рисунок трубки Даннера - синий: вращающаяся трубка Даннера с двигателем и штуцером для подачи воздуха, оранжевый: жидкое стекло и направление рисования
Муфель Danner на стекольном заводе VEB Weißwasser

В процессе Даннера расплавленное стекло выходит из кормушка в виде ремня на наклонно наклоненный вниз вращающийся полый керамический цилиндр - трубу Danner. Через полую трубку продувается сжатый воздух, чтобы стеклянная трубка не разрушилась. На конце трубы образуется так называемый рисунок луковицы, из которого стеклянная трубка свободно прогибается по горизонтальной линии вытягивания.

Если скорость вытяжки сохраняется постоянно, увеличение давления обдува приводит к увеличению диаметра и меньшей толщины стенок;

С помощью этого метода можно получить трубы диаметром от 2 до 60 мм:

Велло процесс

Разрезать трубку Vello - синий: оправка с патрубком для обдува, оранжевый: жидкое стекло и направление вытяжки

В процессе Vello стекло проходит через кольцевую щель снизу питателя. Этот паз образован между круглым выходным патрубком питателя и регулируемой по высоте полой иглой (также оправкой). Здесь и трубка «накачивается» сжатым воздухом. Стеклянная трубка, которая сначала выходит в вертикальном направлении, затем отклоняется в горизонтальное положение в свободном провисании.

Оправка форсунки должна быть отрегулирована эксцентрично относительно форсунки, чтобы избежать неравномерной толщины стенок. Поэтому полученная труба изначально имеет разную толщину стенок, которая уравновешивается после изгиба.

С помощью этого метода можно получить трубы диаметром от 1,5 до 70 мм; Пропускная способность выше, чем при использовании метода Даннера. Кроме того, здесь можно использовать стекла с легколетучими компонентами, такими как бораты (боросиликатное стекло) и оксиды свинца (свинцовое стекло), поскольку температуры на вытяжном сопле ниже, чем в муфеле Даннера.

Без иглы также можно производить стеклянные стержни, при этом диаметр регулируется с помощью сопла, а также скорость вытяжки. Из-за вертикального выхода стекла процессы вытяжки вниз время от времени также указываются под общим термином «Велло», хотя насильственного отклонения в горизонтальное положение нет.

Процессы Danner и Vello используются для производства тонкостенных стеклянных трубок относительно небольшого диаметра с производительностью до 55 тонн в сутки.

Мировой рекорд по самой длинной из когда-либо изготовленных непрерывно вытянутой стеклянной трубке в цельном виде - 10 м SCHOTT Tubing.

Направление рисования вниз (рисование вниз)

Метод вытяжки вниз, в принципе, такой же, как метод Велло, хотя здесь стеклянная трубка не отклоняется, а отрывается в вертикальном направлении.

В раздаче текущий мировой рекорд принадлежит SCHOTT Tubing с 460 мм.[3] Достижимая толщина стенки для больших наружных диаметров более 250 мм составляет около 10 мм. Большая толщина стенки до 15 мм возможна только для меньшего внешнего диаметра. Для боросиликатного стекла (35 мм Durchmesser) может быть достигнута скорость вытяжки 0,3 м / мин.

Направление рисования вертикально вверх (вертикальный рисунок)

Здесь стеклянная трубка образована не оправкой, а отводится от свободной поверхности ванны. Сопло выступает снизу в вытяжное сопло, через которое воздух вдувается в стеклянную трубку. Насадка также удерживает рисунок луковицы, чтобы он не выдвигался вбок. Поскольку качество и скорость вытяжки, достигаемые в процессе вертикальной вытяжки трубы, относительно низкие, в настоящее время этот процесс практически не имеет практического значения.

Дальнейшие процедуры

Стеклянные трубки очень большого диаметра (от 20 до 100 см), необходимые для предприятий химической промышленности, производятся центрифугирование или дует. Однако возможно производство только относительно коротких отрезков труб длиной до одного метра, так называемых трубных дробей.

Изменение

Многие стеклянные трубки можно использовать сразу, например, для систем пневмотранспорта, освещения, фотобиореакторы или как архитектурный объект. Однако модификация стеклянных трубок довольно распространена и незаменима для таких применений, как лабораторное стекло, фармацевтическая упаковка,[4] и диодные герметики. Здесь стеклянная трубка должна быть, например, разрезать, согнуть или даже преобразовать в другую форму (сравните флакон, шприцы и т. д.). В основном это делается путем нагревания образца и / или использования инструмента для механической формовки.

Хотя модификация стеклянных трубок больше не является необходимой лабораторная техника, многие до сих пор знакомы с основными методами. А стеклорез используется для разбивания стеклянных трубок на более мелкие части. Свежесрезанные края полировка пламени перед использованием удалить шероховатую кромку. Стеклянную трубку можно согнуть, равномерно нагревая Пламя Бунзена к Красная жара. Шланг зазубрины может быть добавлен к трубке, обеспечивая лучший захват и уплотнение для крепления пластиковых или резиновых трубок.[5]

Приложения

Стеклянные трубки производятся не только круглой формы, но и различных других форм, например прямоугольной, треугольной и звездообразной. Стеклянные трубки, стержни и профили могут быть изготовлены из разных видов стекла. Они находят применение на различных рынках, таких как фармацевтика, промышленные и экологические технологии, а также электроника. Стеклянные трубки обрабатываются в:

Производители

Несколько компаний специализируются на производстве стеклянных трубок из специальных сортов стекла. Благодаря использованию стекла особого типа с особыми свойствами, стеклянные трубки могут использоваться в различных областях. Некоторые известные производители стеклянных трубок:

  • Компания Four Stars Glass Tube Co., Ltd.
  • Нипро Стекло
  • Фармацевтическое стекло Corning
  • SCHOTT AG

использованная литература

  1. ^ Болтрес, Б.: Когда Glass встречает Pharma, 1. Auflage, ECV Editio Cantor, 2015, ISBN  978-3871934322
  2. ^ http://www.ilpi.com/glassblowing/index.html
  3. ^ http://microsites.schott.com/glasstec2016/english/gtl/glass-tube-record.html
  4. ^ Свифт, Р. и др., Стеклянные контейнеры для парентеральных продуктов, в фармацевтических лекарственных формах: парентеральные препараты, С. Нема и Дж. Д. Людвиг, редакторы. 2019.
  5. ^ Турпин, Г.С. Практическая неорганическая химия. Забытые книги. С. 29–32. ISBN  9781440051845.