DE3432806A1 - Capillary for gas chromatography - Google Patents
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Abstract
Description
Kapillare für die GaschromatografieCapillary for gas chromatography
Die vorliegende Erfindung betrifft gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 eine Kapillare für die Gaschromatografie, insbesondere eine kunststoffbeschichtete Quarzglaskapillare.The present invention relates according to the preamble of the claim 1 a capillary for gas chromatography, in particular a plastic-coated one Quartz glass capillary.
In der Gaschromatografie werden Trennsäulen verwendet, die derzeigt fast ausschließlich Kapillaren enthalten, die aus sog. Natrium- und Kalium-Gläsern oder aus reinem Quarzglas (SiO2) hergestellt werden. Während die Kapillaren aus den Natrium- und Kalium-Gläsern einerseits relativ dick und übermäßig zerbrechlich sind und andererseits ihr Einsatz materialbedingt nicht immer zu zufriedenstellender Trennung der Erkennungssignale führt, bedeuten die spätere Entwicklung seit 1975 und der Einsatz der Quarzglaskapillaren einen entscheidenden Durchbruch in der Gaschromatografie. Die Quarzglaskapillaren zeichnen sich in erster Linie durch ihre hervorragende Trennleistung und Flexibilität aus. Ihr Einsatz in der Gaschromatografie wächst deshalb ständig, zu Lasten der zuerst erwähnten Glaskapillaren.In gas chromatography, separation columns are used, which are shown almost exclusively contain capillaries made of so-called sodium and potassium glasses or made of pure quartz glass (SiO2). While the capillaries are off the sodium and potassium glasses on the one hand relatively thick and excessively fragile and on the other hand their use is not always more satisfactory due to the material used Separation of the recognition signals mean the later development since 1975 and the use of quartz glass capillaries a decisive breakthrough in gas chromatography. The quartz glass capillaries are primarily characterized by their excellent separation performance and flexibility. Their use in gas chromatography is therefore constantly growing, at the expense of the first-mentioned glass capillaries.
Ein Problem stellt allerdings noch die mechanische Festigkeit dieser Kapillaren dar, die auf die geringe Schichtdicke der äußeren Kunststoffbeschichtung zurückgeführt wird. In der Praxis kommt es deshalb oft vor, daß Trennsäulen unbrauchbar werden, weil die Kapillaren bei relativ geringer und nicht vermeidbarer mechanischer oder thermischer Belastung abbrechen. Dies führt neben dem Verlust der Säule auch zu großem Zeitaufwand, da die Analyse-Messung unterbrochen und die Bereitschaft des Gerätes erneut hergestellt werden muß.However, the mechanical strength of these still poses a problem Capillaries represent that on the thin layer of the outer plastic coating is returned. In practice, therefore, it often happens that separating columns are unusable because the capillaries at relatively low and unavoidable mechanical or thermal load. This leads to the loss of the column as well Too much time, because the analysis measurement is interrupted and the readiness of the device must be re-established.
Eine Verbesserung der Festigkeit durch Vergrößerung der Dicke der Beschichtung ist zumindest mit tragbarem Aufwand nicht möglich, weil die wenigen Kunststoffmaterialien, die die Forderung der thermischen Belastung der Kapillaren bis etwa 350"C erfüllen, sich nur sehr dünn auftragen lassen.An improvement in strength by increasing the thickness of the Coating is not possible, at least with affordable effort, because the few Plastic materials that meet the requirement of thermal stress on the capillaries up to about 350 "C, can only be applied very thinly.
Die Quarzglaskapillaren werden zur Erhaltung ihrer mechanischen Festigkeit direkt beim Herstellungsprozeß hauptsächlich mit Polyimid-Kunststoffen beschichtet, die die Forderung der thermischen Belastbarkeit bis etwa 3500C erfüllen. Da der Feststoffgehalt dieser vor der Beschichtung und der thermischen Aushärtung in flüssiger Form vorliegenden Kunststoffe sehr gering ist, können trotz meist zweifacher Beschichtung Schichtdicken von nur etwa 1S um erreicht werden. Die Schichtdicke ist zudem oft ungleichmäßig und deshalb stellenweise wesentlich kleiner als 15 um, so daß diese Stellen stark bruchgefährdet sind.The quartz glass capillaries are used to maintain their mechanical strength coated with polyimide plastics directly during the manufacturing process, which meet the requirement of thermal resistance up to around 3500C. Since the Solid content of this before coating and thermal curing in liquid Form present plastics is very small, can despite mostly double coating Layer thicknesses of only about 1½ µm can be achieved. The layer thickness is also often unevenly and therefore much smaller than 15 μm in places, so that this Places are at high risk of breakage.
Außer Polyimiden sind auch Metalle, wie beispielsweise Aluminium, als Beschichtungsmaterialien bekannt. Die damit erreichbaren Schichtdicken sind vergleichbar mit denen der Polyimide und die mechanische Festigkeit ist niedriger.In addition to polyimides, metals such as aluminum, known as coating materials. The layer thicknesses that can be achieved are comparable to those of the polyimides and the mechanical strength is lower.
In beiden Fällen müssen die Säulen bei Abbruch der Kapillaren ersetzt werden.In both cases, if the capillaries break off, the columns must be replaced will.
Die Säulen aus den Natrium- und Kalium-Glaskapillaren entstehen direkt bei der Herstellung der Kapillaren und werden wegen deren großer Dicke und auch Unbiegsamkeit nicht beschichtet.The columns from the sodium and potassium glass capillaries are created directly in the manufacture of capillaries and because of their great thickness and also Rigidity not coated.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die mechanische und thermische Belastbarkeit der in der Gaschroma- tografie verwendeten Kapillaren zu erhöhen und damit schädliche Brüche derselben zu verhindern.The object of the present invention is the mechanical and thermal Resilience of the gaschroma tography used capillaries to increase and thus to prevent damaging fractures of the same.
Diese Aufgabe wird gemäß dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 dadurch gelöst, daß die Kapillare eine Umhüllung aufweist, die vorzugsweise aus faserverstärktem Kunststoffmaterial oder/und einem gewebten Schlauch oder/und einer Umwicklung aus Fasern besteht.This task is according to the characterizing part of the claim 1 solved in that the capillary has a covering, which is preferably made of fiber-reinforced plastic material and / or a woven tube and / or a Wrapping consists of fibers.
Dadurch kann eine Erhöhung der Festigkeit der Kapillaren erreicht werden, wie dies bekanntlich auch bei den faserverstärkten Kunststoffen für sonstige Industrieanwendungen der Fall ist.This can increase the strength of the capillaries as is well known for the fiber-reinforced plastics for others Industrial applications is the case.
Als Materialien für die Fasern kommen in erster Linie gemäß Anspruch 2 Glas, Kunststoff oder Metall in Frage.As materials for the fibers come primarily according to claim 2 glass, plastic or metal in question.
Statt einzelner Fasern können vorteilhafterweise und gemäß Anspruch 3 als Fasern auch gesponnene Fäden, wie beispielsweise Garne und Zwirne oder auch andere Textilfäden verwendet werden, die vorzugsweise aus Glas, Kunststoff oder Metall bestehen, wobei aber auch andere Materialien verwendet werden können.Instead of individual fibers can advantageously and according to claim 3 as fibers also spun threads, such as yarns and twisted threads or also other textile threads are used, preferably made of glass, plastic or Made of metal, but other materials can also be used.
Zur Erhöhung der mechanischen Festigkeit und zur Vermeidung eines Faserbruches während der Herstellung der Umhüllung kann es vorteilhaft sein, gemäß Anspruch 4 kunststoffbeschichtete Fasern zu verwenden.To increase the mechanical strength and to avoid a Fiber breakage during the production of the sheath can be advantageous according to Claim 4 to use plastic-coated fibers.
Um Brüche der Kapillaren zu verhindern, kann es genügen, die Kapillare gemäß Anspruch 1 mit einem gewebten Schlauch zu umhüllen, der gemäß Anspruch 5 die Kapillare fest oder lose umhüllen kann, und der vorzugsweise gemäß Anspruch 6 aus Glas, Kunststoff oder Metall besteht.To prevent rupture of the capillaries, it may be sufficient to open the capillary according to claim 1 to be wrapped with a woven tube which according to claim 5 the Can wrap the capillary tightly or loosely, and preferably according to claim 6 from Consists of glass, plastic or metal.
Ein vorteilhaftes Verfahren zur Herstellung einer Kapillare mit einer Umhüllung aus faserverstärktem Kunststoff wird vorzugsweise gemäß Anspruch 7 so durchgeführt, daß die Kapillare mit einem Kunststoffmaterial beschichtet wird, und daß während oder nach der Beschichtung Fasern in der Kunststoffschicht eingebettet werden oder/und daß die Kapillare mit einem Kunststoffmaterial beschichtet wird, dem Fasern, vorzugsweise gemäß Anspruch 8 in Form von Glaswolle, beigemengt sind.An advantageous method of making a capillary with a Sheath made of fiber-reinforced plastic is preferably so according to claim 7 carried out that the capillary is coated with a plastic material, and that during or after the coating fibers are embedded in the plastic layer and / or that the capillary is coated with a plastic material, are added to the fibers, preferably according to claim 8 in the form of glass wool.
Das Einbetten der Fasern in der Kunststoffschicht wird vorzugsweise gemäß Anspruch 9 so durchgeführt, daß die Kapillare zusammen mit einer oder mehreren einzelnen langen Fasern oder einem oder mehreren gesponnenen Fäden durch eine mit Kunststoffmaterial gefüllte Beschichtungsvorrichtung gezogen wird, so daß die Fasern und die gesponnenen Fäden in das Kunststoffmaterial eingebettet werden.Embedding the fibers in the plastic layer is preferred carried out according to claim 9 that the capillary together with one or more single long fibers or one or more spun threads through one with Plastic material filled coating device is pulled so that the fibers and the spun threads are embedded in the plastic material.
Dieses Verfahren nach Anspruch 9 kann gemäß Anspruch 10 so durchgeführt werden, daß jede auf einer Spule aufsewickelte einzelne Faser oder jeder gesponnene Faden über eine nahe bei der vorbeschichteten Kapillare angeordnete und die Faser oder den Faden etwa in Längsrichtung der Kapillare ausrichtende Umlenkrolle der Beschichtungsvorrichtung zugeführt wird, oder daß gemäß Anspruch 11 die Kapillare durch die zentrale Öffnung eines ringförmigen Tiegels zum Ziehen einer oder mehrerer Glasfasern nach dem Tiegelverfahren gezogen wird, von dem Glasfasern aus einer im Tiegel enthaltenen Glasschmelze durch Düsen abgezogen und zusammen mit der Kapillare durch die Beschichtungsvorrichtung gezogen werden.This method according to claim 9 can be carried out according to claim 10 be that each individual fiber wound on a bobbin or each spun Thread over a close to the precoated capillary and the fiber or the pulley aligning the thread approximately in the longitudinal direction of the capillary Coating device is supplied, or that according to claim 11 the capillary through the central opening of an annular crucible for drawing one or more Glass fibers are drawn using the crucible process, from which glass fibers are drawn from an im The glass melt contained in the crucible is drawn off through nozzles and together with the capillary be drawn through the coating device.
Vorteilhaft kann es auch sein, bei einem Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 11 gemäß Anspruch 12 so vorzugehen, daß die beschichtete Kapillare mit einem oder mehreren einzelnen langen Fasern oder gesponnenen Fäden umwickelt wird. Dies kann mit einer käuflich erhältlichen Umwickelmaschine geschehen. Dabei können die Fasern oder Fäden in die Kunststoffschicht eingebettet werden, oder aber die Kunststoffschicht, in die bereits Fasern eingebettet sein können, kann mit den Fasern oder Fäden umwickelt werden.It can also be advantageous in a method according to one of the Claims 7 to 11 according to claim 12 proceeding so that the coated capillary with an or several single long fibers or spun Thread is wrapped. This can be done with a commercially available wrapping machine happen. The fibers or threads can be embedded in the plastic layer or the plastic layer in which fibers are already embedded can, can be wrapped with the fibers or threads.
Die Kapillaren für die Gaschromatografie, insbesondere die Quarzglaskapillaren, können wie Glasfasern aus einer Vorform gezogen werden, wobei als Vorform ein Glasrohr verwendet wird. Dabei kann dann die Herstellung der Umhüllung nach Anspruch 1 während des Ziehprozesses durchgeführt werden. Zur Vermeidung möglicher Störungen, die mit der gleichzeitigen Herstellung der Kapillare und der Umhüllung der Kapillare in Zusammenhang stehen, ist es zweckmäßig, eine Kapillare nach einem der Ansprüche 1 bis 6 gemäß anspruch 13 so herzustellen, daß die Herstellung der Kapillare und die Herstellung der Umhüllung in voneinander getrennten Herstellungsprozessen durchgeführt werden, wobei der Herstellungsprozeß für die Umhüllung an einer beschichteten Kapillare durchgeführt wird. Letztere ist aus Stabilitätsgründen erforderlich.The capillaries for gas chromatography, especially the quartz glass capillaries, can be drawn from a preform like glass fibers, with a glass tube as the preform is used. In this case, the production of the casing according to claim 1 during of the drawing process. To avoid possible interference with the simultaneous production of the capillary and the sheathing of the capillary in Related, it is expedient to use a capillary according to one of the claims 1 to 6 according to claim 13 so that the production of the capillary and the production of the casing is carried out in separate production processes be, the manufacturing process for the cladding on a coated capillary is carried out. The latter is necessary for reasons of stability.
Für einen Teil der Brüche einer Quarzglaskapillare liegt bekanntlich die Ursache darin, daß die Oberfläche dieser Kapillaren durch Teilchen verletzt wird, die infolge der hohen Ziehtemperatur aus der Heizeinrichtung, beispielsweise einem Graphitsuszeptor, stammen. Um derartige Brüche zu reduzieren oder zu vermeiden, ist es vorteilhaft, eine Quarzglaskapillare für die Gaschromatografie durch Ziehen aus einem Rohr aus Quarzglas so herzustellen, daß ein Rohr aus niedriger schmelzendem dotiertem Quarzglas verwendet wird, aus dem die Kapillare bei niedrigerer Ziehtemperatur gezogen wird. Als Dotierstoffe kommen beispielsweise B203 und Alkalien in Frage.For some of the fractures of a quartz glass capillary, there is known to be the cause is that the surface of these capillaries is damaged by particles is due to the high drawing temperature from the heater, for example a graphite susceptor. To reduce or avoid such breaks, it is advantageous to use a quartz glass capillary for gas chromatography by pulling from a tube made of quartz glass so that a tube made of lower melting point doped quartz glass is used, from which the capillary at lower drawing temperature is pulled. B203 and alkalis, for example, can be used as dopants.
Die Erfindung wird an zwei Beispielen eines Verfahrens zur Herstellung einer Kapillare mit einer Umhüllung aus faserverstärktem Kunststoff anhand der Figuren in der folgenden Beschreibung näher erläutert. Von den Figuren zeigen Figur 1 eine Vorrichtung zur Durchführung eines ersten Verfahrensbeispiels, bei dem Fasern oder gesponnene Fäden über Umlenkrollen einer Beschichtungsvorrichtung zugeführt werden und durch diese zusammen mit der Kapillare gezogen werden; und Figur 2 eine der Vorrichtung nach Figur 1 ähnelnde Vorrichtung zur Durchführung des zweiten Verfahrensbeispiels, bei dem die Kapillare durch die zentrale Öffnung eines ringförmigen Tiegels zum Ziehen einer oder mehrerer Glasfasern nach dem Tiegelverfahren gezogen wird, von dem Glasfasern abgezogen und zusammen mit der Kapillare durch die Beschichtungsvorrichtung gezogen werden.The invention is illustrated by two examples of a method of manufacture a capillary with a sheath made of fiber-reinforced plastic based on the figures explained in more detail in the following description. Of the figures, FIG. 1 shows one Device for performing a first example of the method in which fibers or spun threads are fed to a coating device via pulleys and drawn through them together with the capillary; and Figure 2 is one of the Apparatus similar to Figure 1 for carrying out the second example of the method, in which the capillary through the central opening of an annular crucible to Drawing one or more glass fibers according to the crucible process is drawn from stripped of the glass fibers and together with the capillary through the coating device to be pulled.
Die Vorrichtung nach Figur 1 und 2 sind der Übersichtlichkeit wegen so dargestellt, daß der Herstellungsprozeß der Kapillare und der Herstellungsprozeß der Umhüllung nicht voneinander getrennt sind, sondern daß die Herstellung der Umhüllung während des Ziehens der Kapillare erfolgt.The device according to Figures 1 and 2 are for the sake of clarity represented so that the manufacturing process of the capillary and the manufacturing process the envelope are not separated from each other, but that the manufacture of the envelope takes place while pulling the capillary.
Den Vorrichtungen nach Figur 1 und Figur 2 ist ein ringförmiger Ziehofen 11 gemeinsam, in dem ein Quarzglasrohr 1 zum Schmelzen gebracht wird und aus dem die Kapillare 2 gezogen wird. Die Kapillare 2 wird auf eine Ziehtrommel 6 gewickelt, von der sie gleichzeitig durch deren Drehbewegung nach unten abgezogen wird. Vor dem Aufwickeln durchläuft die Kapillare 2 zwei Beschich- tungsvorrichtungen 4 und 5, in welchen sie jeweils mit einer Schicht aus Kunststoff beschichtet wird. Jede der beiden Beschichtungsvorrichtungen 4 und 5 weist ein Beschichtungssystem 41 bzw. 51, beispielsweise eine Beschichtungsküvette, zum Beschichten der Kapillare 2 und einen Härtungsofen 42 bzw. 52 zum Aushärten der jeweils aufgebrachten Schicht aus Kunststoff auf.The devices according to Figure 1 and Figure 2 is an annular drawing furnace 11 common, in which a quartz glass tube 1 is melted and from the the capillary 2 is pulled. The capillary 2 is wound onto a pulling drum 6, from which it is withdrawn at the same time by rotating it downwards. before the winding, the capillary 2 passes through two coating management devices 4 and 5, in each of which it is coated with a layer of plastic. Each of the two coating devices 4 and 5 has a coating system 41 or 51, for example a coating cuvette, for coating the capillary 2 and a curing oven 42 or 52 for curing the respectively applied layer made of plastic.
Das Einbetten der im Vergleich zur Kapillare dünnen Fasern in die Kunststoffschicht erfolgt sowohl bei der Vorrichtung nach Figur 1 als auch bei der Vorrichtung nach Figur 2 dadurch, daß die dünnen Fasern zusammen mit der beschichteten Kapillare 2 durch die Beschichtungsvorrichtung 5 gezogen werden.The embedding of the fibers, which are thin compared to the capillary, in the Plastic layer occurs both in the device of Figure 1 and in the Device according to Figure 2 characterized in that the thin fibers together with the coated Capillary 2 can be drawn through the coating device 5.
Bei der Vorrichtung nach Figur 1 werden dazu die jeweils auf eine Spule 33 , 34 aufgewickelten dünnen Fasern 3 über Umlenkrollen 31 über nahe bei der beschichteten Kapillare 2 angeordnete Umlenkrollen 31, 32 der Beschichtungsvorrichtung 5 zugeführt, wobei die Umlenkrollen 31, 32 die dünnen Fasern 3 etwa in Längsrichtung der beschichteten Kapillare 2 ausrichten.In the device according to Figure 1 to each on a Coil 33, 34 wound thin fibers 3 over pulleys 31 over near the coated capillary 2 arranged deflection rollers 31, 32 of the coating device 5 supplied, the pulleys 31, 32 carrying the thin fibers 3 approximately in the longitudinal direction align the coated capillary 2.
Bei der Vorrichtung nach Figur 2 wird die beschichtete Kapillare 2 durch die zentrale Öffnung 35 eines ringförmigen, von einem Heizofen 38 umgebenen Tiegels 30 zum Ziehen einer oder mehrerer Glasfasern 3 nach dem Tiegelverfahren gezogen, von dem die Glasfasern 3 aus einer im Tiegel 30 enthaltenen Glasschmelze 36 durch Düsen 37 im Boden des Tiegels 30 abgezogen und zusammen mit der beschichteten Kapillare 2 durch die Beschichtungsvorrichtung 5 gezogen werden.In the device according to FIG. 2, the coated capillary 2 through the central opening 35 of an annular, surrounded by a heating furnace 38 Crucible 30 for drawing one or more glass fibers 3 by the crucible method drawn, from which the glass fibers 3 from a glass melt contained in the crucible 30 36 withdrawn through nozzles 37 in the bottom of the crucible 30 and coated together with the Capillary 2 can be drawn through the coating device 5.
14 Patentansprüche 2 Figuren L e e r s e i t e14 claims 2 figures L e r s e i t e
Claims (14)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19843432806 DE3432806A1 (en) | 1984-09-06 | 1984-09-06 | Capillary for gas chromatography |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| DE19843432806 DE3432806A1 (en) | 1984-09-06 | 1984-09-06 | Capillary for gas chromatography |
Publications (1)
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| DE3432806A1 true DE3432806A1 (en) | 1986-03-13 |
Family
ID=6244806
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| DE19843432806 Ceased DE3432806A1 (en) | 1984-09-06 | 1984-09-06 | Capillary for gas chromatography |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE3432806A1 (en) |
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1984
- 1984-09-06 DE DE19843432806 patent/DE3432806A1/en not_active Ceased
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