Tubo de vidrio
 | Este artículo necesita citas adicionales para su verificación . ( diciembre de 2009 ) |
Los tubos de vidrio son principalmente artículos huecos cilíndricos. Su forma especial combinada con la gran variedad de tipos de vidrio (como borosilicato , sílex , aluminosilicato , cal sodada, plomo o vidrio de cuarzo), permite el uso de tubos de vidrio en muchas aplicaciones. Por ejemplo, cristalería de laboratorio , aplicaciones de iluminación, sistemas solares térmicos y envases farmacéuticos, por nombrar los más grandes. [1]
En el pasado, los científicos construyeron su propio aparato de laboratorio antes de la ubicuidad de las juntas intercambiables de vidrio esmerilado . Hoy en día, se prefieren las piezas disponibles comercialmente conectadas por juntas de vidrio esmerilado; cuando se requiere cristalería especializada, se fabrican a medida utilizando tubos de vidrio disponibles comercialmente por sopladores de vidrio especializados . Por ejemplo, una línea Schlenk está hecha de dos tubos de vidrio grandes, conectados por llaves de paso y tubos de vidrio más pequeños, que además están conectados a mangueras de plástico.
Relevancia industrial
En comparación con otros materiales como los plásticos, la importancia de los productos semielaborados cilíndricos en vidrio es alta. Las razones principales son la dificultad asociada con la conformación tridimensional del vidrio en general. Para crear objetos huecos a partir de vidrio, la forma de cilindro es un material de partida natural.
Los tubos de vidrio cilíndricos tienen:
• la superficie más baja y el diseño más compacto
• máxima resistencia mecánica a la presión y al impacto
• procesamiento posterior automatizado debido a la simetría.[2]
En comparación con los artículos de vidrio moldeado, el proceso de trefilado de tubos logra:
• mejor claridad óptica
• distribución más homogénea del espesor de la pared
• mayor precisión o volumen y geometría en general
Historia
Hasta el siglo XIX, los tubos de vidrio se producían exclusivamente por soplado con la boca, por lo que se fabricaban de forma discontinua a partir de un lote o una masa fundida de vidrio . En 1912, E. Danner (Libbey Glass Company) desarrolló el primer proceso de trefilado continuo de tubos en EE. UU., Que funciona en dirección horizontal. En 1918 recibió una patente. En 1929, L. Sanches-Vello desarrolló un proceso de dibujo vertical en Francia.
Proceso de manufactura
Los tubos de vidrio se fabrican en varios tipos de vidrio y en diámetros que van desde unos pocos milímetros hasta varios centímetros. En la mayoría de los procesos de producción, un tubo de vidrio "infinitamente largo" se extrae directamente de la masa fundida, del cual se cortan piezas de aproximadamente 1,5 m de largo después de pasar una pista de rodillos hasta la máquina de estirado.
Los tres métodos comunes difieren en cuanto a la dirección de dibujo:
Dirección de dibujo horizontal
Proceso Danner
En el proceso Danner, el vidrio fundido corre desde el alimentador como una cinta hacia un cilindro hueco de cerámica giratorio inclinado oblicuamente hacia abajo, el tubo Danner. A través del tubo hueco, se sopla aire comprimido para evitar que el tubo de vidrio se colapse. En la punta del tubo se forma la llamada cebolla de estirado, de la cual se extrae el tubo de vidrio en el combado libre en una línea de tracción horizontal.
Si la velocidad de estirado se mantiene constante, un aumento en la presión de soplado provoca diámetros más grandes y espesores de pared más pequeños;
Con este método, se pueden realizar diámetros de tubo entre 2 y 60 mm:
Proceso Vello
En el proceso Vello, el vidrio pasa a través de una ranura anular desde la parte inferior del alimentador. Esta ranura se forma entre la boquilla de salida redonda del alimentador y una aguja hueca de altura ajustable (también un mandril). Aquí, el tubo también se "infla" con aire comprimido. El tubo de vidrio que emerge inicialmente en la dirección vertical se desvía luego a la posición horizontal en el pandeo libre.
El mandril de la boquilla debe ajustarse excéntricamente a la boquilla de estirado para evitar espesores de pared desiguales. Por lo tanto, el tubo resultante tiene inicialmente diferentes espesores de pared, que se equilibran después del doblado.
Con este método se pueden generar diámetros de tubo entre 1,5 y 70 mm; El rendimiento es mayor de lo que hubiera sido con el método Danner. Además, aquí es posible utilizar vidrios con componentes altamente volátiles, como boratos (vidrio de borosilicato) y óxidos de plomo (vidrio de plomo), ya que las temperaturas en la boquilla de estirado son más bajas que en la boca de Danner.
Sin aguja, también se pueden producir varillas de vidrio, por lo que el diámetro se ajusta a través de la boquilla, así como la velocidad de estirado. Debido a la salida vertical del vidrio, los procesos de estirado hacia abajo también se enumeran esporádicamente bajo el término general "Vello", aunque no hay una desviación forzada hacia la horizontal.
Los procesos Danner y Vello se utilizan para la producción de tubos de vidrio de paredes delgadas de diámetro relativamente pequeño, con producciones de hasta 55 toneladas por día.
El récord mundial del tubo de vidrio estirado de forma continua más largo de una sola pieza es de 10 m de SCHOTT Tubing .
Dirección de dibujo hacia abajo (dibujo hacia abajo)
El método de estirado hacia abajo es, en principio, el mismo que el método Vello, aunque aquí el tubo de vidrio no se desvía sino que se tira en dirección vertical.
En el drenaje, el récord mundial actual lo tiene SCHOTT Tubing con 460 mm. [3] El grosor de pared alcanzable para diámetros exteriores grandes superiores a 250 mm es de unos 10 mm. Solo son posibles espesores de pared mayores de hasta 15 mm para diámetros exteriores más pequeños. Para vidrio de borosilicato (Durchmesser de 35 mm) se puede lograr una velocidad de trefilado de 0,3 m / min.
Dirección de dibujo verticalmente hacia arriba (dibujo vertical)
Aquí, el tubo de vidrio no está formado por un mandril, sino que se extrae de la superficie libre del baño. Una boquilla sobresale desde abajo hacia una boquilla de extracción, a través de la cual se insufla aire al tubo de vidrio. La boquilla también sostiene la cebolla de dibujo para que no se mueva lateralmente. Dado que la calidad y la velocidad de estirado logradas durante el proceso de estirado de tubos verticales son relativamente bajas, este proceso hoy en día casi no tiene importancia práctica.
Procedimientos adicionales
Los tubos de vidrio con diámetros muy grandes (20 a 100 cm), como se requiere para las plantas de la industria química, se producen por centrifugación o soplado . Sin embargo, solo es posible la producción de secciones de tubo relativamente cortas de hasta un metro, las denominadas inyecciones de tubo.
Modificando
Muchos tubos de vidrio se pueden utilizar de inmediato, por ejemplo, para sistemas de transporte neumático, iluminación, fotobiorreactores o como elemento arquitectónico. Sin embargo, la modificación de los tubos de vidrio es bastante común e indestructible para aplicaciones como vidrio de laboratorio, envases farmacéuticos [4] y encapsulantes de diodos. Aquí, el tubo de vidrio debe, por ejemplo, cortarse, doblarse o incluso convertirse en otra forma (compare vial, jeringas, etc.). Principalmente, esto se hace aplicando calor a la muestra y / o usando una herramienta de formación mecánica.
Aunque la modificación de los tubos de vidrio ya no es una técnica de laboratorio esencial , muchos todavía están familiarizados con los métodos básicos. Se utiliza un cortador de vidrio para romper trozos de tubo de vidrio en trozos más pequeños. Los bordes recién cortados se pulen a la llama antes de usarlos para eliminar el borde áspero. Tubos de vidrio se puede doblar por calentamiento de manera uniforme sobre una llama Bunsen a calor rojo . Se pueden agregar púas de manguera a los tubos, lo que brinda un mejor agarre y sellado para unir tubos de plástico o goma. [5]
Aplicaciones
Los tubos de vidrio no solo se producen en formas redondas, sino también en otras formas, como rectangulares, triangulares y en forma de estrella. Los tubos, varillas y perfiles de vidrio se pueden fabricar con diferentes tipos de vidrio. Encuentran uso en una variedad de mercados, como el farmacéutico, la tecnología industrial y ambiental, así como la electrónica. Los tubos de vidrio se procesan en:
- cilindros de medición
- lámparas halógenas
- envases de productos farmacéuticos
- Lámparas fluorescentes
- fotobiorreactores
- Diseño de interiores
- Conceptos de iluminación
- Presentacion de producto
- retroiluminación
- Lámparas de flash fotográfico
- sistemas de transporte neumático
Fabricantes
Hay varias empresas que se concentran en la producción de tubos de vidrio hechos de tipos de vidrio especiales. Al utilizar un tipo de vidrio especial con propiedades particulares, los tubos de vidrio pueden adaptarse a una variedad de aplicaciones. Algunos fabricantes conocidos de tubos de vidrio son:
- Tubo de vidrio de cuatro estrellas Co., Ltd.
- Vidrio Nipro
- Vidrio farmacéutico de Corning
- SCHOTT AG
Referencias
- ^ Boltres, B.: When Glass meets Pharma, 1. Auflage, ECV Editio Cantor, 2015, ISBN 978-3871934322
- ^ http://www.ilpi.com/glassblowing/index.html
- ^ http://microsites.schott.com/glasstec2016/english/gtl/glass-tube-record.html
- ^ Swift, R., et al., Envases de vidrio para productos parenterales, en formas farmacéuticas de dosificación: Medicamentos parenterales, S. Nema y JD Ludwig, Editores. 2019.
- ^ Turpin, GS Práctica química inorgánica . Libros olvidados. págs. 29–32. ISBN 9781440051845.
- Cristalería de laboratorio
