접지 유리 조인트
Ground glass joint |
접지 유리 조인트는 상호 교환 가능한 공통 부품에서 누출 방지 장치를 함께 빠르고 쉽게 장착하기 위해 실험실에서 사용된다. 예를 들어, 둥근 바닥 플라스크, Liebig 콘덴서 및 접지 유리 관절이 있는 오일 버블러를 빠르게 결합하여 반응 혼합물을 환류시킬 수 있다. 이는 시간이 많이 걸리고 비용이 많이 들던 기존 주문제작 유리제품 방식이나 내화학성 및 내열성이 떨어지는 코르크나 고무붕과 유리관을 관절 등으로 사용하는 방식과 비교하면 큰 개선이다.
결합되는 유리제품 품목 중 하나는 접지 유리 표면이 바깥쪽을 향하도록 내부(또는 남성) 접합부를 가지며, 다른 하나는 접지 유리 표면을 안쪽으로 향하게 하여 그에 따라 장착되는 테이퍼의 외부(또는 여성) 접합부를 가질 수 있다. 유리제품 구성부품의 빈 내부 공간을 연결하기 위해 유리접합부는 스토퍼를 제외하고 안쪽이 비어 있고 끝부분이 열려 있다.
역사
원뿔형 접지 유리관절의 조잡한 버전은 꽤 오랫동안 만들어졌으며, 특히 유리병용 마개를 위한 마개를 위해 만들어졌다.[citation needed] 조잡한 유리관절은 여전히 접합부의 두 부분을 서로 갈아서 잘 밀봉할 수 있도록 만들 수 있었지만, 이로 인해 접합부의 변형이 발생하여 다른 접합부에 접합하면 잘 밀봉되지 않는다. 요즘은 접지 유리관절을 재현 가능한 테이퍼나 형상으로 정밀하게 갈 수 있으며, 같은 규격의 관절을 완전히 교환할 수 있다.
조인트 유형
두 가지 일반적인 유형의 접지 유리 조인트는 상당히 일반적으로 사용된다: 약간 원뿔적으로 테이퍼된 조인트와 볼 및 소켓 조인트(구면 조인트라고도 함).
원뿔형 테이퍼형 조인트
원뿔형 접지 유리 조인트는 일반적으로 1:10 테이퍼를 가지며 종종 "표준 테이퍼"를 의미하는 대문자 S에 겹쳐진 대문자 T로 구성된 기호 ST로 라벨을 표시한다. 이 기호 뒤에 숫자, 슬래시, 그리고 다른 숫자가 붙는다. 첫 번째 숫자는 내측(수) 관절의 가장 넓은 지점에서 밀리미터 단위의 외경(OD)을 나타낸다. 두 번째 숫자는 관절의 접지 유리 길이를 밀리미터 단위로 나타낸다.[1] 국제적으로 ISO 크기는[2] 14/23, 19/26 및 24/29가 연구소에서 매우 흔하게 사용되며, 24/29가 가장 흔하다. 미국에서 ASTM 크기[3](지금의 구식 상업 표준 21과 동일)는 14/20, 19/22, 24/40 및 다소 29/42의 공통 크기로 사용된다. 미국에서는 24/40이 가장 흔하다.
전신 중간 길이 짧은 길이 인터내셔널 길이 ASTM E 676-02(솔리드 CS 21) ISO 383(ISO K-6 시리즈) 5/12 5/8 5/13 7/25 7/15 7/10 7/16 10/30 10/18 10/7 및 10/10 10/19 12/30 12/18 12/10 12/21 14/35 14/20 14/10 14/23 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
기타유형
 | 이 섹션은 독자들에게 혼란스럽거나 불명확할 수 있다. (2017년 6월)(이과 시기 |
- 원뿔 끝이 있는 원추형
- 짧은 원뿔 끝이 있는 원추형
- 각도 팁이 있는 원추
- 콘 및 소켓, 전체 길이 ST 5/20, 7/25, 10/30, 12/32, 14/35, 14/35, 19/38, 24/40, 29/42, 34/45, 40/50 45/50, 50/50 및 55/50
- 원추형, 전체 길이, 원추형 팁
- 소켓 및 콘이 있는 튜브
볼앤소켓 조인트
볼앤소켓 조인트(구형 조인트라고도 함)의 경우 내부 조인트는 볼이고 외부 조인트는 소켓으로, 둘 다 각 튜브 끝의 내부로 이어지는 구멍을 가지고 있으며, 이 구멍은 퓨즈가 있다. 볼끝은 바깥쪽에 접지유리 표면이 있는 반구로, 소켓 안쪽에 맞으며, 접지유리 표면은 안쪽에 있다. 이러한 유형의 조인트는 자유롭게 분리되며 클램프로 함께 고정되어야 한다. 볼앤소켓 조인트에는 숫자, 슬래시 및 다른 숫자로 구성된 크기 코드가 라벨로 표시되어 있다. 첫 번째 숫자는 볼의 베이스에서 밀리미터 단위의 외경 또는 소켓 끝에서 밀리미터 단위의 내경을 나타낸다. 두 경우 모두 관절에서 직경이 최대값이다.
두 번째 숫자는 볼 또는 소켓의 중앙에 있는 구멍의 내경을 나타내며, 이 경우 관의 내경이 조인트에 융합되어 연결된다.[1]
글라스웨어로 만든 각도 표준 테이퍼 피팅이 완벽하게 설정되지 않은 경우 유리는 매우 견고하고 깨지기 쉬우며, 일부 설치장치에 파단 위험이 있다. 볼과 소켓 결합 방법은 결합되는 조각들의 접합 각도에 어느 정도 유연성을 허용하는데, 그렇지 않으면 지지하기 어렵고 구부러지는 하중 하에서 잠재적으로 스냅될 수 있는 무거운 플라스크나 긴 유리제품 조각에 특히 중요할 수 있다. 이것의 일반적인 예는 회전 증발기의 수집 플라스크인데, 그 무게는 채워질수록 현저하게 증가한다. 볼과 소켓은 플라스크가 관절에 휨 부하를 두지 않고 스스로 플럼핑할 수 있게 한다. 그러한 소켓은 또한 머리와 콘덴서 앞의 더 크지만 더 일반적인 증류 설정에도 사용될 수 있다. 이를 통해 콘덴서의 장경간, 수신 굽힘의 비완벽각, 충전플라스크가 정지 헤드와의 각도가 몇 가지 위치 자유도를 가지므로 더욱 쉽게 지지할 수 있다.
그것들은 또한 많은 부피와 질량이 존재하는 파일럿 플랜트 생산 플라스크와 조각들 사이에 약간의 융통성이 있는 미세한 유리의 긴 스팬츠 라인에서 목으로 발견될 수 있다. 일반적으로, 작은 유리 제품을 고려할 때, 볼과 소켓은 표준 도판보다 훨씬 더 많다.
평평한 이음매
평탄한 조인트의 경우 튜브의 가장자리는 튜브에 수직으로 평평하게 접혀 있고 유사한 평탄한 표면에 압착되며 외부 클램프에 의해 접합력이 가해진다. 이음매의 테두리는 때로는 넓은 플랜지로 플레어되어 이음매가 밀봉될 수 있도록 더 큰 표면을 제공한다. 개스킷 또는 O-링을 사용하는 조인트를 제외하고, 이것은 매우 큰 직경에 사용되는 유일한 지면 유리 조인트 유형이다. 원뿔형 조인트는 제조할 수 없고 결합하기 쉽기 때문이다. 평평한 관절은 큰 기둥과 반응 용기에 주로 나타나지만, 그것들은 분리 가능한 뚜껑이 있는 플라스크와 같은 일부 작은 용도에 사용된다. 유리 진공 건조기는 평평한 지면 유리 관절을 사용하여 넓은 뚜껑을 밀봉한다.
연결
스레드 연결
원형 약간 나선형 나사산 연결은 유리 제품의 관 끝에서 가능하다. 이런 유리 실타래는 안쪽이나 바깥쪽을 향할 수 있다. 유리 나사산은 플라스틱과 같은 유리 나사산이 아닌 물질에 나사로 고정된다. 유리병에는 일반적으로 캡을 나사로 고정할 수 있는 외부 나사산 유리 개구부가 있다. 화학물질이 판매, 운반, 보관되는 병과 항아리에는 대개 실이 있는 개구부가 바깥쪽을 향하며 비 유리 뚜껑이나 뚜껑과 일치한다.
호스 연결부
Buchner flasks 및 Liebig 콘덴서와 같은 실험실 유리 제품에는 호스 커넥터의 역할을 하는 관형 유리 팁이 있을 수 있으며, 팁 근처의 직경 주위에 여러 개의 버팀목이 있을 수 있다. 이는 팁이 고무나 플라스틱 튜브의 끝을 그 위에 장착하여 유리기를 진공, 급수, 배수 등과 같은 다른 시스템에 연결할 수 있도록 하기 위함이다. 호스가 커넥터에서 미끄러지지 않도록 커넥터 팁을 둘러싸고 있는 플렉시블 튜브 끝 위에 특수 클립을 배치할 수 있다.
Quickfit를 포함한 많은 브랜드들이 호스 바브에 나사산 연결을 사용하기 시작했다. 이를 통해 유리제품에서 바브를 풀 수 있고 호스를 밀고 세팅이 다시 체결될 수 있다. 이것은 가끔 호스를 유리에 직접 밀어넣을 때 생기는 것처럼 우연히 유리가 깨지고 잠재적으로 화학자에게 심각한 해를 끼칠 수 있는 것을 방지하는 데 도움이 된다.
어댑터
표준 테이퍼 조인트 또는 볼앤소켓 조인트의 경우 번호가 같은 내측 및 외측 조인트는 서로 맞도록 제작된다. 관절 크기가 다를 경우, 접지 유리 어댑터를 연결하기 위해 사이에 배치할 수 있다(또는 만든다). 특수 클립 또는 핀치 클램프를 조인트 주위에 배치하여 제자리에 고정할 수 있다.
둥근 바닥의 플라스크는 하나 이상의 원뿔형 접지 유리관절 개구부 또는 목을 가지고 있는 경우가 많다. 일반적으로 플라스크 목의 이 관절은 외부 관절이다. 증류 헤드와 진공 어댑터와 같은 다른 어댑터는 이 관습에 맞는 이음매로 만들어진다. 플라스크나 다른 용기에 실험을 위해 닫아야 하는 별도의 외부 접지 유리 조인트가 있는 경우, 그러한 목적을 위해 원뿔형 내부 접지 유리 스토퍼가 있는 경우가 많다. 어떤 경우에는 작은 스프링의 끝 고리가 부착될 수 있도록 작은 고리 모양의 유리 돌기가 관절 근처의 유리 항목의 나머지 부분에 융접될 수 있으므로 스프링이 일시적으로 관절을 함께 유지하는 데 도움이 된다. 루어 피팅 또는 어댑터라고 불리는 유리, 플라스틱 또는 금속 부품에 원뿔형 테이퍼형 피팅의 매우 작은 특수 크기의 사용은 더욱 널리 퍼졌다. 원래 루어 피팅은 바늘의 허브를 주사기에 연결하는 데 사용되었다. 디아조메탄의 생산 또는 증류에서와 같이(더 거친 표면과 접촉 시 폭발할 수 있음) 접지 유리의 사용이 문제가 되는 경우, 매끄러운 유리 관절을 가진 장비를 사용할 수 있다.
조인트 클립
반응 과정에서 이음매가 분리되지 않도록 다양한 종류의 플라스틱이나 금속 클립이나 스프링 등을 사용하여 양쪽을 함께 고정할 수 있다. 그것들은 다양한 온도와 화학 환경에서 사용할 수 있다.
1984년 헤르만 케크가 특허를 받은 플라스틱 [4]조인트 클립은 보통 다아세탈로 만들어지며, 관절 크기에 따라 색상을 입힌다. 폴리아세탈은 상당히 낮은 온도(약 175 °C)에서 녹고 140 °C에서 부드러워지기 시작한다. 유리제품의 온도는 250℃까지 권장되기 때문에 이 재료로 만든 클립이 이렇게 뜨거워지는 유리를 함께 고정하는 데 사용되지 않도록 주의해야 한다. 대표적인 문제 영역에는 플레이트 위의 플라스크(더울 때 기둥 끝에서 떨어질 수 있음)와 콘덴서가 정지 헤드에 연결하는 연결부(높은 온도에 도달하여 콘덴서가 떨어질 수 있음)가 포함된다. 따라서 이 지점에서는 다른 클립을 사용하거나 이러한 요소가 미끄러지거나 클립이 필요하지 않도록 유리 제품을 클램프로 고정해야 한다. 폴리아세탈 클립은 물질이 부식성 가스의 영향을 강하게 받는다는 점에서 또 다른 문제를 겪는다. 이 효과는 너무 극적이어서 기름칠을 한 접지면을 통해 유출되는 미세한 양의 노출에 몇 분 만에 클립이 산산조각 날 수 있다. 중요한 것은 이 고장 모드는 갑작스럽고 경고가 없다는 것이다.
PTFE 조인트 클립은 PTFE 권장 온도 피크가 대부분의 실제 화학 작업과 일치하기 때문에 때때로 PTFE 조인트 클립이 사용된다. 이것의 매우 불활성화된 성질은 또한 부식성 가스 주변의 열화에 면역이 되게 한다. 단, 둘 다 비싸고 지정된 온도 이상으로 가열할 경우 과불화로이소부티렌을 생산하기 시작할 것이다. 따라서 결과가 나타내는 위험 수준을 고려할 때 이를 방지하기 위해 주의를 기울여야 한다. 유리제품 밀봉용 크릭스와 화학적으로 내성이 있는 몰리코테(PTFE 강화, 형광 투시 기반) 오일 및 그리스를 사용하는 경우에도 마찬가지다. 고급 스테인리스 스틸 조인트 클립이 최종 옵션이다. 당연히 이것은 붕소실산염 유리의 전체 온도 스펙트럼을 견딜 수 있고 상당히 불활성적이다. 그러나, 낮은 등급의 스테인리스강은 부식성 가스가 있는 곳에서 여전히 빠르게 공격되고 클립 자체는 종종 PTFE만큼 비싸다.
일부 유리제품은 테잎의 옆면을 삐죽삐죽 내밀고 있는 막대(악마의 뿔, 바이킹 헬멧)가 특징이다. 작은 스테인리스스틸 스프링이 이음매를 고정하는 데 사용된다. 스프링의 사용은 유리가 작동하기에 충분한 힘을 가하지만 예상치 못한 이탈이 발생할 경우 테이퍼가 열리기 때문에 양압에 대처할 때 특히 유익하다. 이 방법은 꽤 오래된 것으로 여겨지지만, 여전히 가장 잘 알려져 있고 고급 유리그릇에 사용된다.
금속 와이어나 플라스틱의 단순한 스프링 작용이 충분히 강하지 않거나 다른 이유로 편리하지 않은 상황의 경우 나사를 사용하여 조인트를 고정할 수 있다. 플라스틱 칼라는[5] 종종 마이크로스케일 장비에 사용된다.
용접 밀폐
PTFE 재료나 그리스로 된 얇은 층을 보통 연결될 지유리 표면에 도포하고, 내측 이음매를 외측 이음매에 삽입하여 각각의 지유리 표면이 서로 붙어 연결되도록 한다. 이를 이용하면 밀봉이 잘 되고 접합부가 끼지 않도록 방지해 부품이 쉽게 분해될 수 있다. 일반적으로 실란트 및 접지 유리관절의 상호 연결을 위한 윤활제로 사용되는 실리콘 그리스는 화학적으로 불활성화된 것으로 가정되지만, 일부 화합물은 실리콘과 의도하지 않은 반응으로 인해 발생한다.[6][7]
동결관절
때때로 원뿔형 접지 유리 조인트는 사용자가 회전하지 못하도록 함께 잠길 수 있다. 이를 동결 또는 잠금이라고 한다. 볼과 소켓형 조인트는 원뿔형 조인트보다 회전도가 높기 때문에 훨씬 덜 취약하다. 이러한 현상은 다양한 이유로 발생할 수 있다.
- 두 유리 표면 사이의 윤활 부족.[8] 유기용제가 이음매와 접촉하면 그리스가 서서히 용해돼 마른 유리 표면이 남게 된다.[9]
- 강한 베이스(수소화물, 인산염 등)에 노출되면 SiO2 표면 일부가 용해되어 규산(HSiO44/Si(OH)4이 생성될 수 있다.
- 반응 혼합물의[9] 고체
- 밀봉된 혈관을 냉각시켜 접합부 내에 진공 생성
- 조인트 구성 요소의 강한 디퍼렌셜 가열 또는 냉각으로 인해 수축 피팅이 발생할 수 있음
냉동 조인트는 스토퍼를 흔들거나, 외부 조인트에 열을 [9][10]가하거나, 내부 스토퍼를 냉각하면서 조인트에 용매를 넣어 제거할 수 있다. 마지막 두 방법은 두 표면 사이에 작은 공간을 만들기 위해 열팽창의 특성을 이용한다. 이음매의 동결을 풀기 위한 특수 유리공구도 있다.[10]
참고 항목
참조
- ^ a b "Glassblower's Components: Joints and Stopcocks". East Carolina University.
- ^ "ISO 383:1976(en): Laboratory glassware — Interchangeable conical ground joints". Retrieved September 5, 2017.
- ^ "Standard Specification for Interchangeable Taper-Ground Joints1" (PDF). Retrieved September 5, 2017.[영구적 데드링크]
- ^ 미국 특허 4442572, 헤르만 케크 "접지 유리 조인트의 남녀 부품을 고정하기 위한 클립" 1984-04-17을 발행했다.
- ^ "Threaded Ground-glass Joint Tutorial". Sigma-Aldrich. Retrieved January 8, 2012.
- ^ 하이덕, 나, "실리콘 그리스: 이국적인 분자와 수프라마홀로분자 화합물의 합성을 위한 세렌디프 시약," 유기측정학 2004, 제23권, 페이지 3-8. 도이:10.1021/om034176w.
- ^ Lucian C. Pop and M. Saito (2015). "Serendipitous Reactions Involving a Silicone Grease". Coordination Chemistry Reviews. doi:10.1016/j.ccr.2015.07.005.
- ^ Rob Toreki (2006-12-30). "Glassware Joints". Interactive Learning Paradigms Inc.
- ^ a b c Rob Toreki (2006-06-27). "Glassblowing". Interactive Learning Paradigms Inc.
- ^ a b "Stuck/Frozen Glass Joints". The Scientific Glassblowing Learning Center. East Carolina University (former host of this site).
