Slipad glasfog
Slipade glasfogar används i laboratorier för att snabbt och enkelt montera ihop läcktäta apparater från utbytbara allmänt tillgängliga delar. Till exempel kan en rundbottnad kolv , Liebig-kondensor och oljebubblare med slipade glasfogar snabbt sättas ihop för att återloppskoka en reaktionsblandning. Detta är en stor förbättring jämfört med äldre metoder för specialtillverkade glasvaror, som var tidskrävande och dyra, eller användningen av mindre kemikaliebeständiga och värmebeständiga korkar eller gummiproppar och glasrör som fogar, vilket också tog tid att förbereda. .
En av glasvarorna som ska sammanfogas skulle ha en inre (eller han) fog med den slipade glasytan vänd utåt och den andra skulle ha en yttre (eller hon) fog med en motsvarande passande kona med den slipade glasytan vänd inåt. För att koppla ihop glaskomponenternas ihåliga inre utrymmen, är slipade glasfogar ihåliga på insidan och öppna i ändarna, förutom proppar.
Historia
Råversioner av koniskt avsmalnande slipade glasfogar har gjorts ett bra tag, särskilt för proppar för glasflaskor och retorter . Råglasfogar kunde fortfarande fås att täta bra genom att slipa de två delarna av en fog mot varandra, men detta ledde till variationer mellan fogarna och de skulle inte täta bra om de parades till en annan fog. Nuförtiden kan slipade glasfogar slipas exakt till en reproducerbar avsmalning eller form, och fogar med samma specifikation är helt utbytbara.
Ledtyper
Två generella typer av slipade glasfogar är ganska vanliga: fogar som är något koniskt avsmalnande och kulfogar (ibland kallade sfäriska fogar).
Koniskt avsmalnande fogar
De koniskt avsmalnande slipade glasfogarna har typiskt en 1:10-kona och är ofta märkta med en symbol ST T , bestående av ett stort T överlagrat på ett stort S, vilket betyder "standardkona". Denna symbol följs av en siffra, ett snedstreck och ytterligare en siffra. Den första siffran representerar den yttre diametern (OD) i millimeter vid den bredaste punkten av den inre (hanen) leden. Den andra siffran representerar skarvens slipade glaslängd i millimeter. Internationellt används ISO-storlekarna med 14/23, 19/26 och 24/29 mycket vanliga i forskningslaboratorier, med 24/29 de vanligaste. I USA används ASTM-storlekarna (lika med den nu föråldrade Commercial Standard 21) med vanliga storlekar som 14/20, 19/22, 24/40 och något 29/42. I USA är 24/40 vanligast.
| Full längd | Medellängd | Kort längd | Internationell längd |
|---|---|---|---|
| ASTM E 676-02 (föråldrad CS 21) | ISO 383 (ISO K-6-serien) | ||
| 5/12 | 5/8 | 5/13 | |
| 25/7 | 15/7 | 7/10 | 16/7 |
| 30/10 | 18/10 | 10/7 och 10/10 | 19/10 |
| 30/12 | 18/12 | 12/10 | 21/12 |
| 14/35 | 14/20 | 14/10 | 23/14 |
| 19/38 | 19/22 | 19/10 | 19/26 |
| 21/28 | |||
| 24/40 | 24/25 | 24/12 | 24/29 |
| 29/42 | 29/26 | 29/12 | 29/32 |
| 34/45 | 34/28 | 34/12 | 34/35 |
| 40/50 | 40/35 | 40/12 | 40/38 |
| 45/50 | 45/12 | 45/40 | |
| 50/50 | 50/12 | 50/42 | |
| 55/50 | 55/12 | ||
| 60/50 | 60/12 | 60/46 | |
| 71/60 | 71/15 | 71/51 | |
| 85/55 | |||
| 100/60 | |||
| 103/60 | |||
Kulleder
För kulleder (även känd som sfäriska leder) är den inre leden en kula och den yttre leden är en hylsa, båda har hål som leder till det inre av sina respektive rörändar, till vilka de är sammansmälta. Kulspetsen är en halvklot med en slipad glasyta på utsidan, som passar inuti uttaget, där den slipade glasytan är på insidan. Denna typ av fogar separerar fritt och måste hållas ihop med en klämma. Kulleder är märkta med en storlekskod som består av ett nummer, ett snedstreck och ett annat nummer. Den första siffran representerar den yttre diametern i millimeter av kulan vid dess bas eller den inre diametern i millimeter vid spetsen av hylsan, i båda fallen där diametrarna är deras maximala i lederna.
Den andra siffran representerar den inre diametern av hålet i mitten av kulan eller hylsan, vilket leder till den inre diametern på röret smält till fogen.
Om vinkeln som standard avsmalnande beslag gör med glasvaror inte är perfekt inställd, är glaset extremt styvt och sprött, vilket innebär en frakturrisk på vissa inställningar. En metod för att sammanfoga kulor och hylsor tillåter viss flexibilitet i samverkansvinklarna för delarna som sammanfogas, vilket kan vara särskilt viktigt med tunga flaskor eller långa bitar av glas som annars skulle vara svåra att stödja och potentiellt snäppa under böjbelastningar. Ett vanligt exempel på detta är uppsamlingskolven på en rotationsindunstare, vars vikt ökar avsevärt när den fylls. En kula och hylsa gör att kolven kan plumma sig själv utan att lägga en böjbelastning på leden. Ett sådant uttag kan också användas på en större, men mer typisk, destillationsuppställning vid huvudet och före kondensorn. Detta gör att kondensorns långa spännvidd, den icke-perfekta vinkeln hos mottagningsböjen och påfyllningskolven lättare kan stödjas eftersom deras vinkel med stillbildshuvudet har några grader av positioneringsfrihet.
De kan också hittas som halsarna på produktionskolvar för pilotanläggningar, där stora volymer och massor finns, och på vissa Schlenk-linjer , där de långa spännvidden av fint glas drar nytta av lite flexibilitet mellan bitarna. I allmänhet, när man överväger mindre glasvaror, är kulor och hylsor långt underlägsna av standardavsmalningar.
Platta leder
För plana fogar slipas kanten på ett rör platt vinkelrätt mot röret och pressas mot en liknande plan yta, varvid passkraften appliceras av en extern klämma. Förbandets kant är utvidgat, ibland till en bred fläns, för att ge en större yta för fogen att täta över. Bortsett från fogar som använder en packning eller O-ring , är detta den enda typen av slipad glasfog som används för mycket stora diametrar, eftersom koniska fogar på dessa skalor blir opraktiska att tillverka och är benägna att binda. Platta fogar ses oftast på stora kolonner och reaktionskärl, även om de används i vissa mindre applikationer som flaskor med avtagbart lock. Glasvakuumexsickatorer använder en platt slipad glasfog för att täta sina breda lock .
Anslutningar
Gängade anslutningar
Runda lätt spiralgängade anslutningar är möjliga på rörformade ändar av glasföremål. Sådan glasgängning kan vara vänd mot insidan eller utsidan. Vid användning skruvas glasgänga in i eller på icke-glasgängat material såsom plast. Glasflaskor har vanligtvis yttre gängade glasöppningar på vilka locken kan skruvas på. Flaskor och burkar i vilka kemikalier säljs, transporteras och förvaras har vanligtvis gängade öppningar vända utåt och matchande lock eller lock som inte är av glas.
Slanganslutningar
Laboratorieglasvaror , såsom Buchner-kolvar och Liebig-kondensatorer, kan ha rörformade glasspetsar som fungerar som slanganslutningar med flera räfflade slanghullingar runt diametern nära spetsen. Detta är så att spetsarna kan ha änden av ett gummi- eller plaströr monterat över sig för att ansluta glasvarorna till ett annat system, såsom vakuum, vattenförsörjning eller avlopp. En speciell klämma kan placeras över änden av det flexibla röret som omger kopplingsspetsen för att förhindra att slangen glider av kopplingen.
Ett antal märken, inklusive Quickfit , har börjat använda gängade anslutningar för slanghullingar. Detta gör att hullingen kan skruvas loss från glaset, slangen trycks på och uppställningen skruvas ihop igen. Detta hjälper till att undvika att oavsiktligt krossa glaset och potentiellt göra allvarlig skada på apoteket, vilket ibland kan inträffa när slangarna trycks direkt på glaset.
Adaptrar
För antingen vanliga konskarvar eller kulleder görs inre och yttre leder med samma nummer för att passa ihop. När fogstorlekarna är olika, kan slipade glasadaptrar finnas tillgängliga (eller tillverkade) att placera mellan för att ansluta dem. Särskilda klämmor eller klämmor kan placeras runt lederna för att hålla dem på plats.
Rundbottnade kolvar har ofta en eller flera koniskt avsmalnande fogöppningar eller halsar av slipat glas . Konventionellt är dessa leder vid kolvens halsar yttre leder. Andra adaptrar, såsom destillationshuvuden och vakuumadaptrar, är gjorda med skarvar som passar in i denna konvention. Om en kolv eller annan behållare har en extra yttre slipad glasfog på sig, som måste stängas av för ett experiment, finns det ofta koniskt avsmalnande inre slipade glasproppar för detta ändamål. I vissa fall kan små krokliknande glasutsprång smältas fast på resten av glasföremålet nära en skarv för att tillåta en ändögla av en liten fjäder att fästas, så att fjädern hjälper till att hålla skarvarna tillfälligt samman. Användningen av en speciell mycket liten storlek av koniskt avsmalnande beslag för glas-, plast- eller metalldelar som kallas Luer-koppling eller adapter har blivit mer utbredd. Ursprungligen användes Luer-kopplingar för att ansluta navet på en nål till en spruta . Där användningen av slipat glas utgör ett problem, som vid framställning eller destillation av diazometan (som kan explodera vid kontakt med grövre ytor), kan utrustning med släta glasfogar användas.
Ledklämmor
För att förhindra att en fog separeras under en reaktionsprocess kan olika typer av plast- eller metallklämmor eller fjädrar användas för att fästa de två sidorna mot varandra. De finns i en mängd olika material för olika temperaturer och kemiska miljöer.
Patenterade 1984 av Hermann Keck , plastfogklämmor är vanligtvis gjorda av polyacetal och är färgade efter fogstorlekar. Polyacetal smälter vid en lagom låg temperatur (cirka 175 °C) och börjar mjukna runt 140 °C. Eftersom glasvarutemperaturer rekommenderas upp till 250 °C, måste man se till att klämmor gjorda av detta material inte används för att hålla ihop glas som blir så varmt. Typiska problemområden inkluderar en kolv över plattan (som kan falla av änden av kolonnen när den blir varm) och anslutningen som kondensorn gör till destillationshuvudet (som kommer att nå höga temperaturer och kan låta kondensorn falla av). Som sådan bör olika klämmor användas vid dessa punkter eller så ska glasvarorna klämmas fast så att dessa element inte kan glida isär eller inte behöver klämman. Polyacetalklämmor lider av ett annat problem genom att materialet är starkt påverkat av korrosiva gaser. Denna effekt kan vara så dramatisk att klippet kommer att falla isär på några minuter av exponering för små mängder som läcker genom även smorda, slipade avsmalningar. Viktigt är att detta felläge är plötsligt och utan förvarning.
PTFE-fogklämmor används ibland, eftersom dess rekommenderade temperaturtopp matchar den för det mesta praktiska kemiarbetet. Dess mycket inerta natur gör den också immun mot nedbrytning runt de frätande gaserna. Det är dock både dyrt och kommer att börja producera perfluorisobutylen om det värms till över dess specificerade temperatur; så försiktighet måste iakttas för att undvika detta, med tanke på risknivån resultatet innebär. Detsamma gäller för användning av Krytox och kemiskt resistenta Molykote (PTFE-förtjockade, fluorbaserade) oljor och fetter för tätningar av glasvaror . En fogklämma i rostfritt stål av hög kvalitet är ett sista alternativ. Naturligtvis tål detta hela temperaturspektrat av borosilikatglas och är rimligt inert. Men lägre kvaliteter av rostfritt stål angrips fortfarande snabbt i närvaro av de korrosiva gaserna och själva klämmorna är ofta lika dyra som PTFE.
Vissa glasvaror har hullingar (djävulshorn, vikingahjälm) som sticker ut på sidorna av avsmalningarna. På dessa används små fjädrar av rostfritt stål för att hålla ihop fogen. Användningen av fjädrar är särskilt fördelaktig när man hanterar övertryck, eftersom de anbringar tillräckligt med kraft för att glaset ska fungera, men kommer att öppna avsmalningen om en oväntad rörelse inträffar. Denna metod anses vara ganska gammaldags, men används fortfarande på några av de mest välkända och avancerade glasvarorna som finns.
För situationer där den enkla fjäderverkan av metalltrådar eller plast inte är tillräckligt stark eller inte är bekväma av andra skäl, kan skruvar användas för att hålla ihop fogar. Plastkragar används ofta på utrustning i mikroskala.
Hermetisk tätning
Ett tunt skikt av PTFE-material eller fett appliceras vanligtvis på de slipade glasytorna som ska anslutas, och den inre fogen sätts in i den yttre fogen så att de slipade glasytorna på var och en ligger bredvid varandra för att göra anslutningen. Användningen av detta hjälper till att ge en bra tätning och förhindrar att fogen fastnar, vilket gör att delarna lätt kan demonteras. Även om silikonfett som används som tätningsmedel och smörjmedel för sammankoppling av slipade glasfogar normalt antas vara kemiskt inert, har vissa föreningar uppstått från oavsiktliga reaktioner med silikoner.
Frusna leder
Ibland kan koniska slipade glasfogar låsa ihop, vilket hindrar användaren från att rotera dem - detta kallas frysning eller låsning. Kulleder och hylsor är mycket mindre känsliga eftersom de har fler grader av rotation än en konisk led. Detta kan hända av olika anledningar:
- Brist på smörjning mellan de två glasytorna. Om organiska lösningsmedel kommer i kontakt med fogen kan de långsamt lösa upp fettet och lämna en torr glas-glasyta.
- Exponering för en stark bas (hydroxid, fosfat, etc.) kan lösa upp en del av SiO 2 ytan och generera kiselsyra (H 4 SiO 4 / Si(OH) 4 )
- Fasta ämnen från reaktionsblandningar
- Låter förseglade kärl svalna, vilket skapar ett vakuum i fogen
- Stark differentiell uppvärmning eller kylning av fogkomponenterna, vilket kan orsaka krymppassning .
Frusna skarvar kan avlägsnas genom att arbeta in lösningsmedel i skarven samtidigt som du skakar proppen, värmer den yttre skarven eller kyler den inre proppen. De två sista metoderna använder egenskapen termisk expansion för att skapa ett litet utrymme mellan de två ytorna. Det finns också specialiserade glasblåsningsverktyg för att frysa upp fogen.