Приветствую!
В обсуждении прошлой части многие спрашивали меня, почему я не обозрел их любимую колбочку или баночку. Начиная со следующей части я исправлю эту чудовищную несправедливость и буду рассказывать про конкретные изделия, зачем они нужны и сколько они стоят.
Итак, эта часть (и ещё пять-десять следующих, наверное) будет посвящена стеклянной посуде. Почти вся такая посуда делается из боросиликатного стекла, поэтому по дефолту в этих постах стекло = боросиликатное стекло. Но прежде чем переходить к конкретным стекляшкам, расскажу про способы соединения элементов посуды друг с другом. Надо было написать про это в первой части, но не сложилось.
Представьте - у вас есть куча всяких колбочек, трубочек, холодильничков, переходничков и насадок, которые надо скреплять между собой. Причем герметично. Иногда ещё и вакуумно-плотно. А в колбочках может быть всякое агрессивное и очень агрессивное варево. Поначалу вариантов не было - брали пробки (усеченные конусы из пробки или резины), затыкали их в горлышко колбы, а внутрь вставляли трубку или горлышко переходника. Были даже специальные наборы пробочных сверл - чтобы делать дырки в пробках. Способ так себе - пробки часто разбухали от растворителей, могли начать растворяться и загрязнять вещество, могли даже расколоть горло. Для хорошей герметизации системы порой приходилось как следует потанцевать с бубном.
Типичная перегонная установка до середины 20 века. А в отдельных лабораториях необъятной такие используются и до сих пор. Черные уплотнители - это те самые резиновые пробки.
К началу 20-го века химиков изрядно подзадолбала вся эта история с резинотехническими изделиями, и они обратили внимание на другой тип стеклянных соединений - шлифы. Прообразом стандартных конических шлифов были банки с притертыми пробками - стандартный атрибут любой аптеки образца 19 века.
Банка с притертой пробкой. Отличающиеся неуемной фантазией киношники такими обставляют даже логова средневековых алхимиков, ага...
Но для того, чтобы на таких соединениях можно было собирать установки, их габаритные характеристики должны быть стандартизированы, не так ли? Поэтому со временем появился набор стандартных конических шлифов (Standard conical ground joint, Konischer normschliff). Самые маленькие шлифы толщиной с карандаш, в самые большие можно засунуть кулак. Конические шлифы делятся на муфты ("мама") и керны ("папа"). Изготавливаются такие шлифы горячей вальцовкой стекла и последующей шлифовкой поверхности корундовыми и алмазными абразивами.
Хорошие шлифы сами по себе довольно герметичные. То есть они держат вакуум до нескольких Па и не пропускают жидкости. Если нужен более высокий вакуум - используют вазелинапиезон или силиконовую смазку (гусары, молчать!), или же уплотняют шлифы фторопластовыми втулками, а за неимением оных - обычной ФУМ лентой по 100 рублей катушка. Правда, буржуи продают такую фумку с пометкой "химическая" по цене 20 евро, но - на то они и буржуи.
-Капитан Очевидность, скажите пожалуйста, какой общий признак объединяет все шлифы?
-Все шлифы шлифованные.
Нет. Есть ещё моллированые шлифы. Их получают медленной обсадкой стеклянной трубки в печи, нагретой чуть выше температуры размягчения, в выполненную с малыми допусками форму. Муфты "натягивают" на конус, керны "вставляют" в коническое отверстие. В основном моллекс-шлифы делали во Франции и Англии и ВНЕЗАПНО на Васильевском стеклянном заводе под Казанью. Процесс долгий, дорогой, процент брака высокий, поэтому стоят моллекс-шлифы космических денег, из-за чего и не получили особого распространения. На вид - как обычные шлифы, только гладкие и прозрачные.
Стандартные конические шлифы. Слева керн, справа муфта.
Кстати, для конических шлифов есть и активно используются резиновые пробки. Но не из кондовой черной резины, а из эластичного каучука. Они называются септы или септумы, кому как привычнее. Нижняя часть септы аналогична керну шлифа, а верхняя представляет из себя юбочку, которая может выворачиваться наизнанку и обхватывать стекло муфты снаружи. При этом септу можно прокалывать шприцевыми иглами, и она не будет терять герметичность. Более того, когда иглу вынимаешь, прокол от иглы "затягивается", и септа всё ещё герметична. Септы очень часто используют, когда внутри установки находятся чувствительные к воздуху вещества.
Септы всех форм и размеров.
Помимо конических шлифов используются сферические шлифы. Они значительно дороже, требуют специального зажима, но очень удобны при работе с вакуумом или небольшим избыточным давлением. Например, приемник ротационного вакуумного испарителя, анбоксинг которого я недавно постил, крепится именно на сферический шлиф.
Сферический шлиф. Слева "папа", справа "мама".
Есть ещё более экзотные шлифы, например, плоские. Однако если говорить про плоские соединения, логичнее было бы рассказать не про шлифы, а про фланцы. Чем большие размеры имеет химическая установка, чем большего диаметра элементы в ней используются, тем больше вероятность, что соединяться они будут на фланцах.
-Капитан Очевидность, чем стеклянные фланцы отличаются от металлических?
-Стеклянные фланцы отличаются от металлических тем, что сделаны из стекла.
Трудно поспорить, но это не главное различие. Главное различие в том, что стеклянные фланцы, в отличие от металлических, нельзя обжать обычной стальной муфтой или болтами. Они просто лопнут в месте контакта. Поэтому для стеклянных фланцев используют различные хитровыделанные обжимные приспособления.
Например такие.
Уплотняют стеклянные фланцы примерно тем же, чем и металлические - силиконом, витоном. Правда вот сминаемые уплотнения из свинца или меди не особо используют - слишком твердые. Производят стеклянные фланцы со специальной канавкой в плоскости. В эту канавку ложится уплотнительное кольцо, что позволяет упростит сборку.
Представьте себе такую привычную для русского человека вещь, как бутылка водки. Для непьющих - стеклянная бутылка лимонада. Как эта бутылка закрывается? Резьбовой пробкой! Собственно, химики никак не могли пройти мимо такого очевидного способа соединения, и различные баночки с резьбовыми крышками давно вошли в химический обиход. Позже резьбовые крышки, штуцера и прочие переходники начали накручивать и на пробирки, и на колбы - удобно и надежно. Сейчас есть единый стандарт стеклянной резьбы, называется GL.
Да, я знаю, что эта картинка уже была. Но на ней резьбовая крышка!
Есть очень полезная модификация резьбовых крышек - резьбовые крышки с септой. В отличие от шлифовых септ, эти представляют из себя просто каучуковый или силиконовый диск, часто покрытый с одной стороны тефлоном. Берется резьбовая крышка с дыркой по центру, туда вставляется такая септа, крышка накручивается на резьбу - и получается герметичная система с возможностью шприцевого ввода и/или отбора.
Резьбовые крышки с септами. Белый - силикон, красный - тефлон. Я знаю, что сам тефлон белый, краска - чтобы различать стороны.
Однако соединить два стеклянных элемента резьбой не получится - стекло для этого слишком хрупкое. Есть, конечно, специальные пластиковые переходники резьба-резьба, но большого распространения они не получили.
Ну и напоследок - вершина технической мысли, соединение ценой с крыло от истребителя, встречайте, несравненный, невероятный, бесполезный - Rodaviss! По сути, представляет из себя комбинацию конического шлифа и резьбы. На муфте с внешней стороны - резьба, а на керне болтается гайка. Прикол в том, что в родависсе части шлифового соединения - керн и муфта - уплотняются за счет накинутой на муфту резьбовой гайки.
Родависс с рекламного буклета. Кроме как на буклете, вы вряд ли где его увидите.
Почему дорогой? Просто потому, что сложный. На муфте надо одновременно и шлиф сделать, и резьбу накрутить. На керн надеть гайку, и потом всё вместе спаять. А гайка - не стекло, при отпуске изделия в печи ей придет конец, что тоже прибавляет геморроя. Одна пара родависса керн-муфта стоит как коробка обычных шлифов. Почему несравненный? На самом деле, пользоваться им удобно. Ничего не выпадет, не разъединится, давление держит (собственно, единственное реально оправданное применение родависса - подвод газов под давлением, например, в ходе колоночной хроматографии), и при этом с химикатами контактируют только стеклянные части.
Почему бесполезный? А - потому, что дорогой. Б - потому, что из-за несъемной (зачастую) пластиковой гайки его толком не помоешь и не посушишь в сушильном шкафу, всё в бережном режиме. В - он громоздкий, и даже зажать его в лапку бывает проблематично. Г - если ты каким-то образом запорол гайку (а она живет куда меньше стекла), то карета превращается в тыкву, то есть в самый обычный шлиф. Да и вообще при активном использовании гайка очень быстро поганится и пачкается.
Напоследок - немного цен на всё это великолепие. Буду приводить цены на бюджетную, но добротную продукцию, вроде ISOLAB. Если брать товары топовых брендов типа Duran или Ace glass, то можно легко переплатить в 3-5 раз:
Черная резиновая пробка - 3-20 рублей, зависит от размера
Корковая пробка - 5-50 рублей, зависит от размера
Набор сверл - бесценно. Химические новые хрен найдешь, хотя ходили слухи, что где-то можно достать набор за 2К рублей. Есть буржуйские, за 10К, ага. Можно использовать пробочные сверла для дрели, но резину они берут хреново и мелких диаметров не найти, а стоят тоже некисло - наборы от 5К.
Конические шлифы. Отечественные 100-150 рублей (не советую), импортные 250-500. Муфты чуть дороже кернов. Продаются просто с куском трубки соответствующего диаметра, а дальше - припаивай к чему хочешь.
Сферические шлифы. Отечественных +- нет, импортные - 700-100 руб. Плюс нужен зажим, ещё 1000 рублей.
Септы. Есть только импортные, цена - 60-100 рублей.
Фланцы. Цен не знаю, предполагаю, что сильно зависит от диаметра. Но это в любом случае тысячи рублей. Многие делают на заказ.
Резьбовые крышки. Тысячи их, цена сильно зависит от размера материала, наличия септы или прокладки. Многоразовые крышки для маленьких баночек (2-4 мл) стоят по 50-70 рублей, для больших банок, бутылок и колб - 200-500 рублей. Септованные дороже. Одноразовый китай может стоить от 5-7 рублей, но герметично не закроется и давление держать не будет.
Стеклянная резьба под пайку. Продается только относительно больших диаметров, от GL 18, наверное. Стоит рублей 150-300, в зависимости от размера.
Р-р-р-родависс! Стоит от 5000 (пяти тысяч) рублей за комплект. Почему привожу цену за комплект? Потому, что в комплекте 4 элемента, и все стоят по-разному.
На сегодня всё! Баянометр жаловался на фотку с банкой из моего предыдущего поста.
Обещаю и клянусь, что замышляю шалость и только шалость со следующего поста буду рассказывать про конкретные посудины. Оставляйте комментарии, с чего лучше начать - с самого простого стекла, с колбочек или с посуды для хранения?
