Кіріспе
Ауа өткізбейтін жабысқақ - белгілі бір затты ауа өткізбейтін (ауа, оттегі немесе басқа газдардың өтуіне жол бермейтін) жабысудың кез келген түрі. Бұл термин бастапқыда ауа өткізбейтін шыны ыдыстарға қатысты қолданылған, бірақ технология дамыған сайын резеңке және пластиктерді қоса алғанда, материалдардың кең ауқымына қолданылатын болды. Герметикалық жабыстар көптеген электрондық және денсаулық сақтау өнімдерінің дұрыс және қауіпсіз жұмыс істеуі үшін маңызды. Техникалық жағынан алғанда, бұл жабысқақ нақты сынақ әдісімен және қолдану шарттарымен бірге айтылады. Күнделікті тілде мұндай жабысқақтың нақты талаптары қолданылуына байланысты өзгереді.
A hermetic seal is any type of sealing that makes a given object airtight (preventing the passage of air, oxygen, or other gases). The term originally applied to airtight glass containers, but as technology advanced it applied to a larger category of materials, including rubber and plastics. Hermetic seals are essential to the correct and safe functionality of many electronic and healthcare products. Used technically, it is stated in conjunction with a specific test method and conditions of use. Colloquially, the exact requirements of such a seal varies with the application.
Этимология
Герметика сөзі грек құдайы Герместен келген. Герметикалық мөр герметикалық дәстүрдегі алхимиядан туындайды. Аңыз бойынша, Гермес Трисмегист құпия мөрді пайдаланып, шыны түтікті ауа өткізбейтіндей етіп жасау процесін ойлап тапқан.
Қолданылуы
Кейбір қаптамалар газ ағынына қарсы герметикалық болуы керек, мысалы, кейбір азық-түлік, фармацевтикалық өнімдер, химиялық заттар және тұтыну тауарлары үшін. Бұл термин тамақ өнімдерін сақтаудың кейбір тәсілдерінің нәтижесін сипаттауы мүмкін, мысалы, вакуумдық қаптама және консервілеу. Қаптама материалдарына шыны, алюминий банкалар, металл фольгалар және газ өткізбейтін пластиктер жатады. Тұрақты сәулет принциптерін қолдана отырып салынған кейбір ғимараттар энергияны сақтау үшін ауа өткізбейтін технологияларды пайдалана алады. Эко-ғимараттарға үш қабатты, аргон немесе криптон газымен толтырылған, жылу өткізгіштігін азайтып, тиімділігін арттыратын терезелер кіруі мүмкін. Ландшафттық және сыртқы құрылыс жобаларында жалпы қызметтерді және ландшафттық жарықтандырудың электрлік қосылыстарын/түйіндірулерін қорғау үшін герметикалық пломбалар қолданылуы мүмкін. Ауа өткізбейтін – су өткізбейтін және бу өткізбейтін дегенді білдіреді. Герметикалық жабуға жартылай өткізгіш электроника, термостаттар, оптикалық құрылғылар, МЭМС және коммутаторлар кіреді. Электрлік немесе электрондық бөліктердің дұрыс жұмыс істеуі мен сенімділігін қамтамасыз ету үшін су буы мен сыртқы заттардан қорғау мақсатында герметикалық жабылуы мүмкін. Маңызды тарихи заттарды мұраға алу үшін герметикалық жабу қолданылады. 1951 жылы АҚШ Конституциясы, АҚШ Тәуелсіздік декларациясы және АҚШ Құқықтар туралы білдірмесі Вашингтондағы АҚШ Ұлттық мұражайындағы шыны ыдыстарда гелий газымен герметикалық түрде жабылды. 2003 жылы олар аргон газымен герметикалық жабылған жаңа шыны ыдыстарға көшірілді. Қорымдық қызметте кейбір табыттар мен жерлеу камералары резеңке пломбамен герметикалық түрде жабылып, құлыпталады.
Эпоксидтік герметикалы тұтқындардың түрлері
Типтік эпоксидті шайырларда тізбектегі гидроксилдік (OH) топтары болады, олар оксид немесе гидроксилдік беттермен байланыстарды немесе күшті полярлық тартылыс құра алады. Көптеген металдар, минералдар, шыны, керамика сияқты органикалық емес беттердің полярлығы жоғары және олардың беткі энергиясы да жоғары болады. Жақсы адгезиялық беріктікті анықтаудағы маңызды фактор – субстраттың беткі энергиясы қатайтылған жабысқыштың беткі энергиясына жақын немесе одан жоғары болуы. Кейбір эпоксидті шайырлар мен оларға қолданылатын технологиялар, мыс, латунь, тот баспайтын болат, арнайы қорытпалар, пластик немесе тіпті эпоксидтің өзімен, ұқсас жылулық кеңею коэффициенттерімен герметикалық байланыс құруға мүмкіндік береді. Олар герметикалық электрлік және талшықты-оптикалық пломбаларды жасауда қолданылады. Эпоксид негізіндегі пломбалар, басқа технологиялармен салыстырғанда, электр өткізгіштері арасындағы минималды аралықты сақтай отырып, ағым дизайнында сигнал тығыздығын арттыра алады. Эпоксидтік герметикалық пломба конструкцияларын төмен немесе жоғары вакуумда немесе қысымда герметикалық жабын жасау үшін пайдалануға болады, бұл газдарды немесе сұйықтықтарды, соның ішінде гелий газын, шыны немесе керамикаға ұқсас өте төмен гелий ағыну жылдамдықтарымен тиімді жабуға мүмкіндік береді. Герметикалық эпоксидтік пломбалар, шыны немесе керамикалық пломбаларға қарағанда, әдетте -70 °C-тан +125 °C-қа дейін немесе 150 °C-қа дейін жұмыс істеу температурасымен шектеулі, бірақ кейбір герметикалық эпоксидтік конструкциялар 200 °C-қа дейін төтеп бере алады.
Шыны-металл герметикалық пломбаларының түрлері
Егер әйнек пен металдың жылулық кеңею коэффициенті бірдей болса, онда "үйлесімді жабыс" әйнек пен металдың оксиді арасындағы байланыстан күшін алады. Мұндай шыны-метал герметикалық жабыс әдетте шам негіздері сияқты аз күш қажеттілігі бар қолдануларда қолданылады. "Қысыммен жабыс" шыны мен металдың жылулық кеңею коэффициенттері әртүрлі болғанда пайда болады, яғни металл суығанда қатып қалған әйнектің айналасын қысыммен қамтиды. Қысыммен жасалған жабыстар өте жоғары қысымға төтеп бере алады және түрлі өнеркәсіптік салаларда қолданылады. Эпоксидтік герметикалық жабыстармен салыстырғанда, шыны-метал жабыстарды әлдеқайда жоғары температурада қолдануға болады (қысыммен жасалған жабыстар үшін 250 °C, үйлесімді жабыстар үшін 450 °C). Алайда, материалды таңдау жылулық кеңею шектеулеріне байланысты тар шеңберде жүзеге асырылады. Бөлшектердің түсін өзгертуге жол бермес үшін жабыс процесі шамамен 1000 °C температурада инертті немесе тотықсыздандырылған атмосферада жүргізіледі.
Керамикалық-металл герметикалық пломбалар
Қоса пісірілген керамикалық тығыздағыштар шыныға балама болып табылады. Керамикалық тығыздағыштар жоғары кернеулі жағдайларда, берік тығыздағыш қажет болатын орталарда жоғары герметикалық өнімділігінің арқасында шыныдан металлға жасалған тығыздағыштардың конструкциялық шектеулерін басып өтеді. Шыны мен керамиканы таңдау қолданылуына, салмағына, жылулық шешіміне және материалдық талаптарына байланысты.
Тұйық тұтқындар
Шыны конус буындар PTFE тұмшалау сақиналарымен (жоғары вакуумдық тығыздық, ауаның ағып кету жылдамдығы 10−6 мБар × л/сек және одан төмен), о-сақиналармен (қаптамалы о-сақиналар қолданылуы мүмкін), немесе кейде ластануға еріп кеткен майдың орнына қолданылатын PTFE жеңдерімен герметикалық түрде жабыстырылуы мүмкін. PTFE лентасы, PTFE шайыр жіп және балауыз – кеңінен қолданылатын басқа да нұсқалар, бірақ жақсы тығыздама жасау үшін буынға оралғанда сақтық қажет.
Майлау
Осы мақсатқа арналған майдың жұқа қабатын жалғастырылатын шыны беттеріне жағуға болады, ал ішкі біріктіргіш сыртқы біріктіргішке олардың әрқайсысының шыны беттері біріне-бірі жанасқандай етіп енгізіледі, осылай жалғау жасалады. Жақсы тығыздама жасаумен қатар, май екі біріктіргішті кейіннен оңай ажыратуға көмектеседі. Мұндай майдың кемшілігі – егер ол зертханалық құралдарда ұзақ уақыт бойы жоғары температурада (мысалы, үздіксіз дистилляцияда) қолданылса, химиялық заттарды ластауы мүмкін. Сонымен қатар, реагенттер маймен, әсіресе вакуумда реакцияға түсуі мүмкін. Осы себептерге байланысты, майды шыны құралдың ішіне өтпеу үшін, кеңейтілген бөлігіне жұқа сақина түрінде жағу ұсынылады, ал ұшына емес. Егер май біріктірілгенде кеңейтілген бетінің бәрін жапса, онда тым көп мөлшерде қолданылған. Осы мақсатқа арнайы жасалған майларды қолдану да тиімді, себебі олар көбінесе вакуумда жақсы тығыздайды, тығыз болып, кеңейтілген бөліктен ағып кетпейді, вазелинге (жиі қолданылатын алмастырғыш) қарағанда жоғары температурада сұйықтанбайды және басқа алмастырғыштарға қарағанда химиялық тұрғыдан инертті болады.
Тазалау
Жерленген шыны қосылыстар таза және қоқыстан тазаланған кезде жартылай мөлдір болады. Еріткіштер, реакциялық қоспалар және ескі майлар мөлдір дақтар ретінде көрінеді. Майды тиісті еріткішпен сүртіп алып тастауға болады; эфирлер, метилен хлориді, этил ацетаты немесе гександар силикон және көмірсутек негізіндегі майлар үшін жақсы жұмыс істейді. Фторэфир негізіндегі майлар органикалық еріткіштерге өте төзімді. Көптеген химиктер оларды мүмкіндігінше көп сүртіп тастайды. Кейбір фторланған еріткіштер фторэфир майларын жоюға болады, бірақ олар зертханалық еріткіштерге қарағанда қымбатқа түседі.
Сынау
Ылғал будың өту жылдамдығын, оттегінің өту жылдамдығын және т.б. өлшеу үшін стандартты сынақ әдістері қолжетімді. Дегенмен, дайын қаптамалар жылумен дәнекерленген тігістер, қосылыстар және жабылулармен жасалады, олар көбінесе қаптаманың тиімді кедергілеу қасиетін төмендетеді. Мысалы, шыны бөтелкенің шынысы тиімді жалпы кедергіге ие болуы мүмкін, бірақ бұрандалы қақпағы мен қақпақ астарлары сондай қасиетке ие болмауы мүмкін.