Способ изготовления поликапиллярных стержневых структур

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНРЕСПУБЛИН 03 В 37 00 ь.М 1д1, А ИОАН БРЕТЕНИЯ ЛЬСТВУ 1) 4316627/23-332) 16.10,87(71) Самостоятельное конструкторско технологическое бюро по проектированиюприборов и аппаратов иэ стеклаГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИПРИ ГННТ СССР ВТОРСНОМЪГ СВИ(54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОЛИКАПИЛЛЯРНЫХ СТЕРЖНЕВЫХ СТРУКТУР(57) Изобретение относится к стекольной, приборной и оптической обпастямпромышленности, а точнее к производству поликапиллярных стекляннвйсстержневых структур, которые могутиспользоваться в качестве фильтровдля тонкой очистки и разделения веществ, а также для изготовления микроканальных пластин, применяемых вэлектронно-оптических системах. Изобретение направлено на улучшение ка1498727 10 чества. Пакет единичных трубок 1, закрепленный верхней концевой частью в захвате узла 2 подачи и помещенный нижней концевой частью в шаровое5 пространство печи 3, выдерживают в таком положении до того момента, когда трубки размягчаются и будут готовы к образованию луковицы, При этом соблюдается соотношение наруж,ного йи внутреннего йз диаметров 1,05 с й/йс 2. Отбирают трубки с одинаковыми диаметрами, формируют из них на вибростенде пакет, фиксируют положение трубок в пакете с обоих торцов клеем и связывают их по длиненежаростойкой нитью. При перетяжкенижнюю часть пакета поворачивают относительно верхней на количествооборотов, определяемое вь 1 ражениеми = 2 ЯР, где и - число оборотов; Ь - расстояние от луковицы до тянульных валков; П - диаметр круглогопакета единичных трубок или диаметрвписаннойв многогранник окружности,если пакет в виде последнего .3 ил, 20Изобретение относится к стеколь-. ной, приборной и оптической промьппленности, а точнее к производству поликапиллярных стеклянных стержневых структур, которые могут использоваться в качестве фильтров для тонкой очистки и разделения веществ, а также для изготовления микрокаиальныхпластин, применяемых в электронно-оптических системах.Цель изобретения - улучшение качества.На фиг. 1 изображена схема формирования луковицы свиванием единичных трубок в пакете с одновременным Оттягиванием поликапиллярной стержневой структуры; на фиг. 2 - сечение А-А 35 на фиг. 1, на фиг. 3 - схема вытягивания стержневой структуры после оттяжки первой свитой плети.Процесс изготовления поликапиллярной .Стержневой структуры осущест вляют. следующим образом.Трубчатую стеклоэаготовку устанавливают одним концом в узле подачи установки вытягивания, а другой конец помещают в жаровое пространство 45 печи. После размягчения стекла про-. изводят вытягивание единичной трубки путем закрепления первой оттянутой плети в движущихся хватках узла вытягивания. Для полной перетяжки всей 50 заготовки движение узла подачи согласовано с перемещением хватковВ качестве исходных трубчатых стеклозаготовок для вытяжки единичнык трубок используют трубки с на ружными диаметрами от 3 до 100 мм при условии 1,05 ( й/й Вс 2, Важно заметить, что точность изготовления исходных трубок должна бь 1 ть достаточ" но высокой. Допускаемое отклонение диаметра не должно превышать +2 - Ф 40 мкм, причем большим значениям диаметра соответствуют большие значения допуска. Такие трубки изготавливают путем механической доводки или моллированием в зависимости от их геометрических параметров.Величина наружного диаметра более 100 мм нецелесообразна, так как в один переход из таких заготовок невозможно получить единичную трубку, пригодную для производства поликапилляров, а меньше 3 мм она быть не должна, так как в этом случае диаметр и толщина стенок единичного капилляра слишком малы, что приводит к ломке капилляров во время укладки и следовательно, ведет к снижению качества поликапиллярных структур.Кроме того, единичную трубку следует вытягивать в таком режиме в зависимости от наружного исходного диаметра заготовки, чтобы сохранилось условие 1,05й/й ц ( 2, где й/й цн - отношение ее наружного и внутреннего диаметров. При йн/ /йвъ 2 конечная поликапиллярная стержневая структура заметно ухудшается, так как соотношение площади сечения капилляров к общей площади 1заготовки становится слишком малым. Такие поликапиллярные структуры уже невозможно использовать в качестве оптической системы, поскольку разрушающая способность их слишком мала.При й/й(1,05 стенки единичных капилляров становятся слишком тонкими, что приводит к искажению формы сечения отдельных капилляров по длине.10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Вибростенд необходим для того,чтобы трубки при укладке в пакет непереплетались, особенно это касаетсятонких трубок (Й н от 20 мкм до 1 мм),при этом частота вибраций должна лежать в интервале 50-1500 Гц в зависимости от диаметров трубок,Относительное положение единичных трубок в пакете фиксируют при помощи полосы клея, нанесенного с обоих торцов на расстоянии от конца трубок, исключающем попадание клея в трубки и нитей, В продольном направлении пакет перевязывают нитью с интервалом, не превышающем половину высоты жарового пространства печи. В качестве материала нити выбирают волокно, воспламеняющееся при вытяжке пакета в жаровом пространстве печи.Указанный способ фиксирования единичных трубок в пакете обеспечивает высокое качество конечной продукции, поскольку гарантирует сохранность взаимного расположения трубок при снятии пакета с вибростенда и установки его. Кроме того, нить как фиксатор не мешает процессу вытягивания поликапиллярной структуры. Ее не нужно удалять (в момент удаления фиксатора больше всего шансов нарушить порядок укладки), она сама сгорает в жаровом пространстве печи. Желательно, чтобы нить не оставляла после сгорания следы на пакете, для этого следует использовать белые хлопкобумажные нити, не имеющие синтетических добавок.Интервал между вязками нитью не должен превышать половину высоты жарового пространства, иначе в процессе вытягивания поликапиллярных стержневых структур возможно нарушение предварительно сформировайного на вибростенде пакета из стеклотрубок.В качестве клея можно использовать клей Бф"6 или трехкомпонентный компаунд на основе ДПИ-ЗАК (ПДИ-ЗАК, триэтанолэмин, тетрагидрофталевый ангидрид), отверждающиеся при комнатной температуре при длительной сушке или кратковременно при 100-110 С.Для преодоления трудностей с оттягиванием первой плети, приводящим к частым обрывам и расхождению трубок веером, эту операцию осуществляют следующим образом,Пакет единичных трубок 1 (Фиг. 1), закрепленный верхней концевой частью в захвате узла 2 подачи и помещенный нижней концевой частью в жаровое1498727 пространство печи 3, выдерживают. втаком положении до того момента,когда трубки размягчатся и будут готовы к образованию луковицы, Затемформирование луковицы производят свиванием трубок поворотом нижней части пакета относительно верхней с одновременным оттягиванием первойпетли до узла 4 вытягивания.Поскольку высота жарового пространства печи меньше длины пакета,то вращение, а следовательно, и св.; -вание трубок происходит в локализованной по длине зоне разогретого,стекла 5. Совмещение процесса вращения с оттяжкой обеспечивает плотныйконтакт сплавление) трубок в зонесвивания, поэтому даже в случае обрыва первой петли трубки в пакете 20/не расходятся веером, а сохраняют.форму луковицы.Количество оборотов нижней частипакета относительно верхней определяется выражением 25 21 и=- -3 30 луковицы до узла вытягивания равняется 1200 мм, а 0 = 17, Таким образом, количество оборотов, на которое необходимо повернуть нижнюю часть 35 пакета относительно верхней, составляет 141, Одновременно производят оттягивание пакета вниз до узла вытяжки.В дальнейшем вытягивание поликапиллярной шестигранной стержневой 40 структуры происходит без закручивания с помощью механизма вытягиванчя йз ранее сформированной луковицы, при этом оси единичных капилляров, образующих стержневую структу ру остаются параллельными. Вытягивание стержневых структур осуществляется при следующих условиях: скорость подачи пакета, составленного из единичных трубок, равна0,044 мм/с, а скорость вытягивания 3,608 мм/с. 55 где и - число оборотов;Ь - расстояние от луковицы доузла 4 вытягивания;.0 - диаметр пакета 1 единичныхтрубок в случае формирования единичных трубок в видемногогранников за Э беретсядиаметр вписанной в этот многогранник окружности).Число оборотов нижней части пакета при вытяжке определяется приведенной зависимостью, обеспечивающейхотя бы один поворот при перемещениивниз нижней частей пакета на величину:его диаметра,Если это условие не соблюдается,то при перемещении нижней части внизна величину диаметра.и и ( 1 будетнаблюдаться образование веера трубок; при и ) 1 возможно перекручивание и обрыв нижней части пакета.После оттягивания первой свитойплети дальнейшее вытягивание поликапиллярной стержневой структуры идетбез закручивания, т,е, .оси единичныхкапилляров остаются параллельнымимежду собой (фиг. 3).П р и м е р. Из предварительнонагретой трубчатой заготовки наружным диаметром 11,0 мм и толщинойстенки 0,80 мм (й/с 1 Вя = 1,17) вытягивают единичные трубки, предназначенные для формирования пакета.Размеры полученных единичных трубок составляют; наружный диаметр 1,108 мм и внутренний 0,971 мм (йн/йв = 1 14). Указанные трубки в соосно установленных на вибростенде пазах шестигранного сечения формируют в пакеты, при 1этом расстояние между противоположными сторонами шестигранника составляет 17,0 мм, С обоих торцов пакета трубки пропитывают клеем Бфна расстоянии от концов трубок, равном 17,0 мм, с последующей сушкой при .100 С в течение 15 мин и через 70 мм скрепляют белой хлопчатобумажной нитью. Интервал в 70 мм выбирают потому,что высотажарового пространства в имеющейся печи для нагрева составляет 140 мм. После разогрева пакета формирование луковицы производят поворотом нижней части относительно верхней на количество оборотов, рассчитанное по выражению В данных условиях расстояни от Полученные поликапиллярные стержневые структуры имеют следующие размеры: расстояние между противоположньки гранями шестигранника 0,928 мм, наружный диаметр единичных поликапилляров,составляющих стержневую структуру О, 109 мм и внутрен-30 А-Д ний 0,091 г. Соотношение диаметровпри этом составляет 1,20,Йахеи.что удовлетворяет требованиям,предъявляемым к стержневым структурам, используемым в электронно-оптических системах и т.п.При использовании предлагаемогоспособа изготовления поликапиллярных.стержневых структур повышается прозрачность поликапиллярной стержневойструктуры путем снижения измененияпоперечных сечений отдельных капилляров и ликвидации свивания трубокв укладке, повышается выход годныхстержневых поликапиллярных структурпутем совершенствования операций формирования пакета и оттягивания пер- .вой плети, улучшаются оптическиехарактеристики в случае использования поликапиллярных структур в электронно-оптических преобразователях,а также улучшаются стержневые поликапилляры путем формирования их поперечного сечения, что облегчаетих последующую сборку в шайбы. Формула изобретенияСпособ изготовления поликапиллярных стержневых структур преимущественно для стеклянных микроканальных сборок путем изготовления единичной трубки, формирования пакета из единичных трубок, нагрева его конца до 5образования луковицы и перетяжки, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью улучшения качества, единичную трубку вытягивают из нагретой трубчатой заготовки с соотношением наружного Йи внутреннего Й в диаметров 1,05 ( йй(2, отбирают трубки, с одинаковыми диаметрами, формируют из них на вибростенде пакет, фиксируют положение трубок в нем пропиткой с обоих торцов клеем и связывают их по длине нежаростойкой нитью, а при перетяжке нижнюю часть пакета поворачивают относительно верхней 20 на количество оборотов и, определяемое выражением где Ь - расстояние от луковицы дотянульных валков,0 - диаметр круглого пакета единичных трубок или диаметр вписанной в многогранник окружности, если пакет сформирован в виде последнего.1498727 Составитель Н.ИльиныхТехред М,Ходанич Корректор Т Колб Редакто цола Заказ 4510/17 Тираж 4ВНИИПИ Государственного комитет113035, Москва 8а по изоб Ж, 3 а бинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101 оизводственно-издательский к Подписноеениям и открытиям при ГКНТ СССкая наб., д. 4/5