Стеклянная трубка

Стеклянные трубки представляют собой преимущественно цилиндрические полые изделия. Их особая форма в сочетании с огромным разнообразием типов стекла (например, боросиликатного , кремневого , алюмосиликатного , натриево-известкового, свинцового или кварцевого стекла) позволяет использовать стеклянные трубки во многих сферах применения. Например, лабораторная посуда , осветительные приборы, солнечные тепловые системы и фармацевтическая упаковка, и это самые крупные из них. ^[1]

В прошлом ученые создавали свои собственные лабораторные приборы до повсеместного распространения сменных соединений матового стекла . Сегодня предпочтительны имеющиеся в продаже детали, соединенные стыками из матового стекла; Если требуется специальная стеклянная посуда, она изготавливается на заказ с использованием имеющихся в продаже стеклянных трубок профессиональными стеклодувами . Например, линия Шленка состоит из двух больших стеклянных трубок, соединенных запорными кранами , и стеклянных трубок меньшего размера, которые далее подсоединяются к пластиковым шлангам.

Промышленная значимость

По сравнению с другими материалами, такими как пластмассы, важность цилиндрических заготовок из стекла высока. Основными причинами являются трудности, связанные с трехмерной формовкой стекла в целом. Для создания полых предметов из стекла естественным исходным материалом является форма цилиндра.

Цилиндрические стеклянные трубки имеют:

• наименьшая площадь поверхности и наиболее компактная конструкция

• высочайшая механическая прочность к давлению и ударам

• автоматизация дальнейшей обработки за счет симметрии. ^[2]

По сравнению с формованным стеклом, где процесс волочения трубки обеспечивает:

• лучшая оптическая прозрачность

• более равномерное распределение толщины стенок

• более высокая точность или объем и геометрия в целом

История

До 19-го века стеклянные трубки производились исключительно методом выдувания через рот, то есть производились периодически из партии или расплава стекла . В 1912 году Э. Даннер (Libbey Glass Company) разработал первый в США процесс непрерывного волочения труб, который работает в горизонтальном направлении. В 1918 году он получил патент. В 1929 году Л. Санчес-Велло во Франции разработал процесс вертикального рисования.

Производственный процесс

Стеклянные трубки производятся из различных видов стекла и диаметром от нескольких миллиметров до нескольких сантиметров. В большинстве производственных процессов непосредственно из расплава вытягивается стеклянная трубка «бесконечной длины», от которой после прохождения роликовой направляющей до волочильной машины отрубаются куски длиной примерно 1,5 м.

Три распространенных метода различаются направлением рисования:

Направление рисования горизонтальное

Процесс Даннера

В процессе Даннера расплавленное стекло течет из питателя в виде ленты на наклоненный вниз под углом вращающийся полый керамический цилиндр - трубу Даннера. Через полую трубку продувается сжатый воздух, чтобы предотвратить разрушение стеклянной трубки. На кончике трубы образуется так называемая волочильная луковица, от которой стеклянная трубка отрывается в свободном провисании по горизонтальной тянущей линии.

Если скорость вытяжки поддерживается постоянной, увеличение давления выдува приводит к увеличению диаметра и уменьшению толщины стенок;

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

Велло-процесс

В процессе Велло стекло проходит через кольцевое отверстие снизу питателя. Это отверстие образовано между круглым выходным соплом питателя и регулируемой по высоте полой иглой (также оправкой). Здесь трубка также «надувается» сжатым воздухом. Стеклянная трубка, которая первоначально выходит в вертикальном направлении, затем в свободном провисании отклоняется в горизонтальное положение.

Оправка сопла отрегулирована относительно центра сопла волочения, чтобы обеспечить постоянную толщину стенок 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 сопле вытяжки ниже, чем в муфеле Даннера.

Без иглы также можно производить стеклянные стержни, при этом диаметр регулируется с помощью сопла, а также скорость вытягивания. Из-за вертикального выхода стекла процессы вытягивания стекла иногда также обозначаются общим термином «Велло», хотя принудительного отклонения в горизонтальное положение нет.

Процессы Даннера и Велло используются для производства тонкостенных стеклянных трубок относительно небольшого диаметра с производительностью до 55 тонн в день.

Мировой рекорд по изготовлению самой длинной в истории цельной стеклянной трубки непрерывной вытяжки составляет 10 м, удерживаемой компанией SCHOTT Tubing .

Направление рисования вниз (down-draw)

Метод вытягивания вниз в принципе аналогичен методу Велло, только здесь стеклянная трубка не отклоняется, а отрывается в вертикальном направлении.

В нижней вытяжке текущий мировой рекорд принадлежит SCHOTT Tubing длиной 460 мм. ^[3] Достижимая толщина стенок для больших наружных диаметров свыше 250 мм составляет около 10 мм. Большая толщина стенок до 15 мм возможна только при меньших наружных диаметрах. Для боросиликатного стекла (35 мм Durchmesser) можно достичь скорости волочения 0,3 м/мин.

Направление рисования вертикально вверх (вертикальное рисование)

Здесь стеклянная трубка не формируется оправкой, а отрывается от свободной поверхности ванны. Снизу в вытяжное сопло выступает сопло, через которое в стеклянную трубку нагнетается воздух. Насадка также удерживает рисуемую луковицу, чтобы она не смещалась вбок. Поскольку качество и скорость волочения, достигаемые в процессе вертикального волочения труб, относительно невысоки, этот процесс в настоящее время практически не имеет практического значения.

Дальнейшие процедуры

Стеклянные трубки очень больших диаметров (от 20 до 100 см), необходимые для предприятий химической промышленности, производятся методом центрифугирования или выдувания . Однако возможно изготовление только относительно коротких отрезков трубки длиной до одного метра, так называемых трубчатых выстрелов.

Модификация

Многие стеклянные трубки можно сразу использовать, например, в системах пневмотранспорта, освещении, фотобиореакторах или в качестве архитектурного объекта. Однако модификация стеклянных трубок довольно распространена и незаменима для таких применений, как лабораторное стекло, фармацевтическая упаковка, ^[4] и герметики для диодов. Здесь стеклянную трубку необходимо, например, разрезать, согнуть или даже придать другую форму (сравните флакон, шприцы и т. д.). В основном это делается путем нагревания образца и/или использования механического формовочного инструмента.

Хотя модификация стеклянных трубок больше не является обязательным лабораторным методом , многие все еще знакомы с основными методами. Стеклорез . используется для разбивания кусков стеклянной трубки на более мелкие кусочки Свежеобрезанные края перед использованием полируются пламенем, чтобы удалить неровные края. Стеклянную трубку можно согнуть, равномерно нагрев ее над пламенем Бунзена до красного каления . заусенцы для лучшего захвата и уплотнения при присоединении пластиковых или резиновых трубок. К трубкам можно добавить ^[5]

Приложения

Стеклянные трубки производятся не только круглой формы, но и различных других форм, таких как прямоугольная, треугольная и звездчатая. Стеклянные трубки, стержни и профили могут быть изготовлены из разных сортов стекла. Они находят применение на различных рынках, таких как фармацевтика, промышленные и экологические технологии, а также электроника. Стеклянные трубки обрабатываются:

мерные цилиндры
галогенные лампы
упаковка фармацевтических препаратов
люминесцентные лампы
фотобиореакторы
Дизайн интерьера
Концепции освещения
презентация продукта
подсветка
лампы для фотовспышек
пневматические конвейерные системы

Производители

Есть несколько компаний, специализирующихся на производстве стеклянных трубок из специальных сортов стекла. Благодаря использованию специального типа стекла с особыми свойствами стеклянные трубки могут быть пригодны для различных применений. Некоторые известные производители стеклянных трубок:

Компания «Четыре звезды» Стеклянная трубка, ООО
Нипро Стекло
Фармацевтическое стекло Corning
ШОТТ АГ

Ссылки

^ Болтрес, Б.: Когда Glass встречает фармацевтику, 1-е издание, ECV Editio Cantor, 2015, ISBN 978-3871934322
^ «Научный учебный центр стеклодувного дела: Домашняя страница» .
^ «SCHOTT | Стекло из идей» .
^ Свифт, Р. и др., Стеклянные контейнеры для парентеральных продуктов, в фармацевтических лекарственных формах: парентеральные лекарства, С. Нема и Дж. Д. Людвиг, редакторы. 2019.
^ Терпин Г.С. Практическая неорганическая химия . Забытые книги. стр. 29–32. ISBN 9781440051845 .

[1] Болтрес, Б.: Когда Glass встречает фармацевтику, 1-е издание, ECV Editio Cantor, 2015, ISBN 978-3871934322

[2] «Научный учебный центр стеклодувного дела: Домашняя страница» .

[3] «SCHOTT | Стекло из идей» .

[4] Свифт, Р. и др., Стеклянные контейнеры для парентеральных продуктов, в фармацевтических лекарственных формах: парентеральные лекарства, С. Нема и Дж. Д. Людвиг, редакторы. 2019.

[5] Терпин Г.С. Практическая неорганическая химия . Забытые книги. стр. 29–32. ISBN 9781440051845 .

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]