Герметическое уплотнение
Герметическое уплотнение — это любой тип уплотнения , который делает данный объект воздухонепроницаемым (предотвращая проход воздуха , кислорода или других газов ). Первоначально этот термин применялся к герметичным стеклянным контейнерам , но по мере развития технологий он стал применяться и к более широкой категории материалов, включая резину и пластик . Герметические уплотнения необходимы для правильного и безопасного функционирования многих электронных и медицинских изделий. При техническом использовании он указывается в сочетании с конкретным методом испытаний и условиями использования. В разговорной речи точные требования к такому уплотнению варьируются в зависимости от области применения.
Этимология
[ редактировать ]Слово «герметик» происходит от имени греческого бога Гермеса . Герметическая печать пришла из алхимии в традиции герметизма . Легендарный Гермес Трисмегист якобы изобрел процесс герметичной герметичности стеклянной трубки с помощью секретной печати. [1]
Использование
[ редактировать ]
Некоторые виды упаковки должны обеспечивать герметичность от потока газов, например, упаковка для некоторых пищевых продуктов, фармацевтических препаратов, химикатов и потребительских товаров. Этот термин может описывать результат некоторых методов сохранения пищевых продуктов , таких как вакуумная упаковка и консервирование . Упаковочные материалы включают стекло , алюминиевые банки , металлическую фольгу и газонепроницаемый пластик .
В некоторых зданиях, спроектированных с использованием принципов устойчивой архитектуры, могут использоваться герметичные технологии для экономии энергии . Зеленые здания могут включать в себя окна, в которых тройное изолированное остекление дополнено аргоном или криптоном для снижения теплопроводности и повышения эффективности . В проектах ландшафтного и наружного строительства воздухонепроницаемые уплотнения могут использоваться для защиты электрических соединений / соединений общего назначения и ландшафтного освещения . Воздухонепроницаемость подразумевает как водонепроницаемость, так и паронепроницаемость.
Герметичная герметизация применяется в полупроводниковой электронике , термостатах , оптических устройствах , МЭМС и переключателях . Электрические или электронные части могут быть герметично закрыты для защиты от водяного пара и посторонних тел и обеспечения правильного функционирования и надежности.
Герметизация для обеспечения герметичности применяется при архивировании значимых исторических предметов. В 1951 году Конституция США , Декларация независимости США и Билль о правах США были герметично запечатаны газообразным гелием в стеклянных футлярах, хранившихся в Национальном архиве США в Вашингтоне, округ Колумбия. В 2003 году они были перемещены в новые стеклянные футляры, герметично запечатанные аргоном. . [2]
В похоронном деле некоторые гробы и усыпальницы герметично закрываются резиновой пломбой и запираются.
Виды эпоксидных герметиков
[ редактировать ]Типичные эпоксидные смолы имеют боковые гидроксильные (-ОН) группы вдоль своей цепи, которые могут образовывать связи или сильное полярное притяжение к оксидным или гидроксильным поверхностям. Большинство неорганических поверхностей — то есть металлов, минералов, стекла, керамики — имеют полярность, поэтому имеют высокую поверхностную энергию. Важным фактором в определении хорошей прочности клея является то, близка ли поверхностная энергия подложки к поверхностной энергии затвердевшего клея или превышает ее.
Некоторые эпоксидные смолы и процессы их обработки могут создавать герметичное соединение с медью, латунью, нержавеющей сталью, специальными сплавами, пластиком или самой эпоксидной смолой с аналогичными коэффициентами теплового расширения и используются при производстве герметичных электрических и оптоволоконных герметичных уплотнений. Уплотнения на основе эпоксидной смолы могут повысить плотность сигнала в проходной конструкции по сравнению с другими технологиями с минимальными требованиями к расстоянию между электрическими проводниками. Конструкции герметичных уплотнений из эпоксидной смолы могут использоваться в герметичных уплотнениях для низкого или высокого вакуума или давления, эффективно изолируя газы или жидкости, включая газообразный гелий, до очень низких скоростей утечки газообразного гелия, аналогичных стеклу или керамике. Герметические эпоксидные уплотнения также обеспечивают гибкость конструкции, позволяя герметизировать провода или штыри из медного сплава вместо гораздо менее электропроводящих штыревых материалов Kovar , необходимых для стеклянных или керамических герметичных уплотнений. При типичном диапазоне рабочих температур от -70 °C до +125 °C или 150 °C герметичные уплотнения из эпоксидной смолы более ограничены по сравнению со стеклянными или керамическими уплотнениями, хотя некоторые герметичные конструкции из эпоксидной смолы способны выдерживать температуру 200 °C. [3]
Виды герметиков стекло-металл
[ редактировать ]Когда стекло и герметически запечатанный металл имеют одинаковый коэффициент теплового расширения, прочность «совпадающего уплотнения» достигается за счет связи между стеклом и оксидом металла. Этот тип герметичного уплотнения стекло-металл обычно используется для применений с низкой интенсивностью, например, в цоколях лампочек. [4]
«Компрессионные уплотнения» возникают, когда стекло и металл имеют разные коэффициенты теплового расширения, так что металл сжимается вокруг затвердевшего стекла при его охлаждении. Компрессионные уплотнения выдерживают очень высокое давление и используются в различных отраслях промышленности.
По сравнению с эпоксидными герметичными уплотнениями стеклометаллические уплотнения могут эксплуатироваться при гораздо более высоких температурах (250 °C для компрессионных уплотнений, 450 °C для совмещенных уплотнений). Однако выбор материала более ограничен из-за ограничений по тепловому расширению. Процесс герметизации выполняется при температуре около 1000 °C в инертной или восстановительной атмосфере, чтобы предотвратить изменение цвета деталей. [5]
Металлокерамические герметичные уплотнения
[ редактировать ]Керамические уплотнения совместного обжига являются альтернативой стеклу. Керамические уплотнения превосходят конструктивные барьеры между стеклом и металлическими уплотнениями благодаря превосходным герметичным характеристикам в условиях высоких нагрузок, требующих надежного уплотнения. Выбор между стеклом и керамикой зависит от применения, веса, теплового решения и требований к материалам.
Герметизация стеклянной посуды
[ редактировать ]Уплотнение твердых тел
[ редактировать ]
Конусные соединения стекла можно герметично герметизировать уплотнительными кольцами из ПТФЭ (высоковакуумная герметичность, степень утечки воздуха 10). −6 мбар × л/сек и ниже), [6] уплотнительные кольца (опционально инкапсулированные уплотнительные кольца) или втулки из ПТФЭ, [7] иногда используется вместо смазки , которая может растворяться в загрязнениях. Лента из ПТФЭ , нить из ПТФЭ и воск — это другие альтернативы, которые находят широкое применение, но требуют некоторой осторожности при намотке на соединение, чтобы обеспечить хорошее уплотнение.
Смазка
[ редактировать ]
Тонкий слой смазки , предназначенной для этого применения, можно нанести на соединяемые поверхности матового стекла, а внутреннее соединение вставить во внешнее соединение так, чтобы поверхности каждого из матового стекла находились рядом друг с другом для обеспечения соединения. Помимо обеспечения герметичности соединения, смазка позволяет впоследствии легче разъединить два соединения. Потенциальным недостатком такой смазки является то, что при ее использовании на лабораторной посуде длительном при высоких температурах (например, при непрерывной дистилляции ) смазка может со временем загрязнить химические вещества. [8] Также реагенты могут вступать в реакцию со смазкой, [9] [10] особенно в вакууме . По этим причинам рекомендуется наносить тонкий слой смазки на толстый конец конуса, а не на его кончик, чтобы он не попал внутрь стеклянной посуды. Если смазка размазывается по всей поверхности конуса при сопряжении, значит, было использовано слишком много смазки. Использование смазок, специально разработанных для этой цели, также является хорошей идеей, поскольку они зачастую лучше уплотняют в вакууме, более густые и поэтому с меньшей вероятностью вытекают из конуса, становятся текучими при более высоких температурах, чем вазелин (обычный заменитель), и более химически инертен, чем другие заменители.
Очистка
[ редактировать ]Швы матового стекла прозрачны, если они чистые и не содержат мусора. Растворители, реакционные смеси и старая смазка выглядят как прозрачные пятна. Жир можно удалить, протерев его соответствующим растворителем; эфиры , метиленхлорид , этилацетат или гексаны хорошо подходят для смазок на основе силикона и углеводородов . Смазки на основе фторэфиров совершенно невосприимчивы к органическим растворителям. Большинство химиков просто стирают их, насколько это возможно. Некоторые фторированные растворители могут удалить фторэфирные смазки, но они дороже, чем лабораторные растворители.
Тестирование
[ редактировать ]Доступны стандартные методы испытаний для измерения скорости проникновения паров влаги , скорости проникновения кислорода и т. д. упаковочных материалов. Однако в готовых упаковках используются термосварки, соединения и затворы, которые часто снижают эффективный барьер упаковки. Например, стекло стеклянной бутылки может иметь эффективный общий барьер, а завинчивающаяся крышка и укупорочный вкладыш могут отсутствовать.
См. также
[ редактировать ]
Примечания
[ редактировать ]- ^ «Онлайн-этимологический словарь» . www.etymonline.com .
- ^ «Истоки проекта Хартии свободы» . 25 июня 2001 г. Проверено 7 ноября 2015 г.
- ^ «Технический документ по герметичному проходному соединению | Электрические компоненты Douglas» . Дуглас Электрикэл Корп . Проверено 23 декабря 2021 г.
- ^ «Герметическое уплотнение | Уплотнение стекло-металл | Elan Technology в США» . Элан Технология . Проверено 3 декабря 2015 г.
- ^ «Технология герметизации стекла и металла | Dietze Group» . Группа Дитце . Проверено 1 июля 2019 г.
- ^ Глиндеманн, Д., Глиндеманн, У. (2001). «Несмываемая стеклянная посуда с коническим соединением и герметичные контейнеры с новым уплотнительным кольцом из ПТФЭ». Fusion (ASGS) 48 (2): 29–33.
- ^ Loughborough Glass Co., Ltd. (1957). «Втулки для замены смазки в притертых стыках стекла». Журнал научных инструментов . 34 (1): 38. Бибкод : 1957JScI...34...38L . дои : 10.1088/0950-7671/34/1/429 .
- ^ Роб Тореки (30 декабря 2006 г.). «Соединения стеклянной посуды» . Интерактивное обучение Paradigms Inc.
- ^ Хайдук И., «Силиконовая смазка: удачный реагент для синтеза экзотических молекулярных и супрамолекулярных соединений», Organometallics 2004, том 23, стр. 3–8. дои : 10.1021/om034176w
- ^ Люциан К. Поп и М. Сайто (2015). «Случайные реакции с участием силиконовой смазки». Обзоры координационной химии . 314 : 64–70. дои : 10.1016/j.ccr.2015.07.005 .
