Sello hermético
Un sello hermético es cualquier tipo de sellado que hace que un objeto determinado sea hermético (impidiendo el paso de aire, oxígeno u otros gases). El término se aplicaba originalmente a los recipientes de vidrio herméticos, pero a medida que avanzó la tecnología se aplicó a una categoría más amplia de materiales, incluidos el caucho y los plásticos. Los sellos herméticos son esenciales para el funcionamiento correcto y seguro de muchos productos electrónicos y sanitarios. Utilizado técnicamente, se indica junto con un método de prueba específico y condiciones de uso.
Etimología
La palabra hermético proviene del dios griego Hermes. Un sello hermético proviene de la alquimia en la tradición del hermetismo. El legendario Hermes Trismegisto supuestamente inventó el proceso de hacer hermético un tubo de vidrio mediante un sello secreto.
Usos
Algunos tipos de envases deben mantener un sello contra el flujo de gases, por ejemplo, los envases de algunos alimentos, productos farmacéuticos, productos químicos y bienes de consumo. El término puede describir el resultado de algunas prácticas de conservación de alimentos, como el envasado al vacío y el enlatado. Los materiales de embalaje incluyen vidrio, latas de aluminio, láminas metálicas y plásticos impermeables a los gases.
Algunos edificios diseñados con principios de arquitectura sostenible pueden utilizar tecnologías herméticas para conservar la energía. Los edificios verdes pueden incluir ventanas que combinan el acristalamiento aislante con gas argón o krypton para reducir la conductividad térmica y aumentar la eficiencia. En proyectos de construcción paisajística y exterior, se pueden utilizar focas herméticas para proteger los servicios generales y alumbrado paisajístico conexiones eléctricas/splices. Airtight implica impermeable y a prueba de vapor.
Las aplicaciones para sellado hermético incluyen electrónica semiconductora, termostatos, dispositivos ópticos, MEMS y interruptores. Las piezas eléctricas o electrónicas pueden ser herméticas selladas para asegurar contra el vapor de agua y los cuerpos extranjeros para mantener el correcto funcionamiento y fiabilidad.
El sellado hermético para condiciones herméticas se utiliza para archivar elementos históricos importantes. En 1951, la Constitución de los Estados Unidos, la Declaración de Independencia de los Estados Unidos y la Declaración de Derechos de los Estados Unidos se sellaron herméticamente con gas helio en vitrinas de vidrio ubicadas en los Archivos Nacionales de los Estados Unidos en Washington, D.C. En 2003, se trasladaron a nuevas vitrinas de vidrio selladas herméticamente con argón. .
En la industria funeraria, algunos ataúdes y bóvedas funerarias se sellan herméticamente con un sello de goma y se cierran con llave.
Tipos de sellos herméticos epoxi
Las resinas epoxi típicas tienen grupos hidroxilo (-OH) colgantes a lo largo de su cadena que pueden formar enlaces o fuertes atracciones polares a superficies de óxido o hidroxilo. La mayoría de las superficies inorgánicas (es decir, metales, minerales, vidrios, cerámicas) tienen polaridad, por lo que tienen una alta energía superficial. El factor importante para determinar una buena resistencia adhesiva es si la energía superficial del sustrato es cercana o mayor que la energía superficial del adhesivo curado.
Ciertas resinas epoxi y sus procesos pueden crear una unión hermética con cobre, latón, acero inoxidable, aleaciones especiales, plástico o el propio epoxi con coeficientes similares de expansión térmica, y se utilizan en la fabricación de herméticos eléctricos y de fibra óptica. focas. Los sellos a base de epoxi pueden aumentar la densidad de la señal dentro de un diseño pasante en comparación con otras tecnologías con requisitos mínimos de espacio entre conductores eléctricos. Los diseños de sellos herméticos epoxi se pueden utilizar en aplicaciones de sellos herméticos para presiones o vacíos altos o bajos, sellando eficazmente gases o fluidos, incluido el gas helio, hasta tasas de fuga de gas helio muy bajas, similares a las del vidrio o la cerámica. Los sellos herméticos de epoxi también ofrecen la flexibilidad de diseño de sellar pines o alambres de aleación de cobre en lugar de los materiales de pines Kovar, mucho menos conductores de electricidad, necesarios en los sellos herméticos de vidrio o cerámica. Con un rango de temperatura de funcionamiento típico de −70 °C a +125 °C o 150 °C, los sellos herméticos epoxi son más limitados en comparación con los sellos de vidrio o cerámica, aunque algunos diseños herméticos epoxi son capaces de soportar 200 °C.
Tipos de sellos herméticos vidrio-metal
Cuando el vidrio y el metal que se sella herméticamente tienen el mismo coeficiente de expansión térmica, se obtiene un "sello coincidente" Obtiene su fuerza de la unión entre el vidrio y el óxido del metal. Este tipo de sello hermético de vidrio a metal es el más débil de los dos tipos y generalmente se usa para aplicaciones de baja intensidad, como en bases de bombillas.
"Sellos de compresión" Ocurre cuando el vidrio y el metal tienen diferentes coeficientes de expansión térmica, de modo que el metal se comprime alrededor del vidrio solidificado a medida que se enfría. Los sellos de compresión pueden soportar presiones muy altas y se utilizan en una variedad de aplicaciones industriales.
En comparación con los sellos herméticos epoxi, los sellos de vidrio a metal pueden funcionar a temperaturas mucho más altas (250 °C para sellos de compresión, 450 °C para sellos combinados). Sin embargo, la selección de materiales es más limitada debido a las limitaciones de expansión térmica. El proceso de sellado se realiza a aproximadamente 1000 °C en una atmósfera inerte o reductora para evitar la decoloración de las piezas.
Sellos herméticos de cerámica a metal
Los sellos cerámicos cocidos son una alternativa al vidrio. Los sellos cerámicos superan las barreras de diseño de los sellos de vidrio a metal debido a su rendimiento hermético superior en entornos de alta tensión que requieren un sello robusto. La elección entre vidrio o cerámica depende de la aplicación, el peso, la solución térmica y los requisitos del material.
Sellado de cristalería
Sólidos sellados
Las juntas cónicas de vidrio se pueden sellar herméticamente con anillos de sellado de PTFE (alto vacío, tasa de fuga de aire de 10−6 mBar × L/seg y menos), juntas tóricas (opcionalmente juntas tóricas encapsuladas ), o manguitos de PTFE, que a veces se usan en lugar de grasa que puede disolverse en la contaminación. La cinta de PTFE, el hilo de resina de PTFE y la cera son otras alternativas que se utilizan ampliamente, pero requieren un poco de cuidado al enrollarlas en la junta para garantizar que se produzca un buen sellado.
Salud.
Se puede aplicar una fina capa de grasa hecha para esta aplicación a las superficies de vidrio esmerilado que se van a conectar, y la junta interior se inserta en la junta exterior de manera que las superficies de vidrio esmerilado de cada una queden una al lado de la otra para hacer la unión. conexión. Además de realizar una conexión estanca, la grasa permite separar posteriormente dos uniones más fácilmente. Un posible inconveniente de este tipo de grasa es que si se utiliza en material de vidrio de laboratorio durante mucho tiempo en aplicaciones de alta temperatura (como para la destilación continua), la grasa puede eventualmente contaminar los productos químicos. Además, los reactivos pueden reaccionar con la grasa, especialmente al vacío. Por estos motivos, es aconsejable aplicar un ligero anillo de grasa en el extremo grueso del cono y no en su punta, para evitar que entre en la cristalería. Si la grasa cubre toda la superficie cónica al acoplarla, se usó demasiada. También es una buena idea usar grasas diseñadas específicamente para este propósito, ya que a menudo son mejores para sellar al vacío, son más espesas y, por lo tanto, es menos probable que fluyan fuera del cono, se vuelven fluidas a temperaturas más altas que la vaselina (un sustituto común) y son más químicamente inerte que otros sustitutos.
Limpieza
Las juntas de vidrio esmerilado son translúcidas cuando están limpias y libres de residuos. Los disolventes, las mezclas de reacción y la grasa vieja aparecen como manchas transparentes. La grasa se puede eliminar limpiando con un disolvente adecuado; Los éteres, el cloruro de metileno, el acetato de etilo o los hexanos funcionan bien para las grasas a base de silicona e hidrocarburos. Las grasas a base de fluoroéter son bastante resistentes a los disolventes orgánicos. La mayoría de los químicos simplemente los limpian tanto como sea posible. Algunos solventes fluorados pueden eliminar las grasas de fluoroéter, pero son más costosos que los solventes de laboratorio.
Pruebas
Los métodos de prueba estándar están disponibles para medir la tasa de transmisión de vapor de humedad, la tasa de transmisión de oxígeno, etc. de los materiales de embalaje. Los paquetes completados, sin embargo, implican sellos de calor, articulaciones y cierres que a menudo reducen la barrera efectiva del paquete. Por ejemplo, el vaso de una botella de vidrio puede tener una barrera total efectiva, pero el cierre de la tapa del tornillo y el revestimiento de cierre podría no.