أنبوب زجاجي

تُعدّ الأنابيب الزجاجية في الأساس أوعيةً أسطوانيةً مجوفة. ويُتيح شكلها الخاص، إلى جانب التنوع الهائل في أنواع الزجاج (مثل زجاج البوروسيليكات ، والصوان ، والألومينوسيليكات ، والصودا والجير، والرصاص، والكوارتز)، استخدامها في العديد من التطبيقات. ومن أبرزها: الأواني الزجاجية المخبرية ، وتطبيقات الإضاءة، وأنظمة الطاقة الشمسية الحرارية، وتغليف الأدوية. ^{[ 1 ]}

في الماضي، كان العلماء يصنعون أجهزتهم المختبرية بأنفسهم قبل انتشار وصلات الزجاج المصقول القابلة للتبديل . أما اليوم، فيُفضّل استخدام القطع المتوفرة تجاريًا والموصولة بوصلات الزجاج المصقول؛ وعند الحاجة إلى أدوات زجاجية متخصصة، تُصنع حسب الطلب باستخدام أنابيب زجاجية متوفرة تجاريًا على يد حرفيين متخصصين في نفخ الزجاج . على سبيل المثال، يتكون خط شلينك من أنبوبين زجاجيين كبيرين، موصولين بصمامات إغلاق وأنابيب زجاجية أصغر، موصولة بدورها بخراطيم بلاستيكية.

بالمقارنة مع مواد أخرى كالبلاستيك، تكتسب المنتجات الأسطوانية نصف المصنعة أهمية بالغة في صناعة الزجاج. ويعود السبب الرئيسي في ذلك إلى صعوبة تشكيل الزجاج ثلاثي الأبعاد عموماً. ولصنع أجسام مجوفة من الزجاج، يُعدّ الشكل الأسطواني مادةً أوليةً مثالية.

تحتوي الأنابيب الزجاجية الأسطوانية على:

• أقل مساحة سطحية وأكثر تصميمًا مضغوطًا
• أعلى قوة ميكانيكية ضد الضغط والصدمات
• ^{[ 2 ]} تتم المعالجة الآلية الإضافية بسبب التناظر.

بالمقارنة مع الزجاج المصبوب حيث تحقق عملية سحب الأنابيب ما يلي:

• وضوح بصري أفضل
• توزيع أكثر تجانسًا لسمك الجدار
• دقة أعلى أو حجم وهندسة بشكل عام.

حتى القرن التاسع عشر، كانت الأنابيب الزجاجية تُصنع حصريًا عن طريق النفخ الفموي، وبالتالي كانت تُصنع بشكل متقطع من دفعة أو منصهر زجاجي . في عام ١٩١٢، طوّر إي. دانر (شركة ليبي للزجاج) أول عملية سحب أنابيب مستمرة في الولايات المتحدة، والتي تعمل في الاتجاه الأفقي. وفي عام ١٩١٨، حصل على براءة اختراع. وفي عام ١٩٢٩، طوّر إل. سانشيز-فيلو في فرنسا عملية سحب عمودية.

تُصنع الأنابيب الزجاجية من أنواع مختلفة من الزجاج وبأقطار تتراوح من بضعة ملليمترات إلى عدة سنتيمترات. في معظم عمليات الإنتاج، يُسحب أنبوب زجاجي "طويل جدًا" مباشرةً من المصهور، ثم تُقطع منه قطع بطول 1.5 متر تقريبًا بعد مرورها على مسار بكرات حتى تصل إلى آلة السحب.

تختلف الطرق الثلاث الشائعة فيما يتعلق باتجاه الرسم:

اتجاه الرسم أفقي

عملية دانر

في عملية دانر، يتدفق الزجاج المنصهر من وحدة التغذية على شكل حزام إلى أسطوانة خزفية مجوفة دوارة مائلة للأسفل، تُعرف بأنبوب دانر. يُضخ الهواء المضغوط عبر الأنبوب المجوف لمنع انهيار الأنبوب الزجاجي. عند طرف الأنبوب، تتشكل ما يُسمى بـ"بصيلة السحب"، والتي يُسحب منها الأنبوب الزجاجي بحرية على خط سحب أفقي.

إذا تم الحفاظ على سرعة السحب بشكل ثابت، فإن زيادة ضغط النفخ تؤدي إلى أقطار أكبر وسماكات جدارية أصغر؛

بهذه الطريقة،  يمكن تحقيق أقطار أنابيب تتراوح بين 2 و 60 مم:

عملية فيلو

في عملية فيلو، يمر الزجاج عبر فتحة حلقية من أسفل وحدة التغذية. تتشكل هذه الفتحة بين فوهة المخرج الدائرية لوحدة التغذية وإبرة مجوفة قابلة لتعديل الارتفاع (وهي أيضاً محور). هنا، يتم "نفخ" الأنبوب بالهواء المضغوط. ثم ينحرف أنبوب الزجاج، الذي يخرج في البداية بشكل رأسي، إلى الوضع الأفقي في حالة الانحناء الحر.

يتم ضبط محور الفوهة بعيدًا عن مركز فوهة السحب من أجل إنتاج سماكة جدار ثابتة بعد الانحناء.

باستخدام هذه الطريقة، يمكن إنتاج أنابيب بأقطار تتراوح بين 1.5 و70  مم؛ كما أن معدل الإنتاج أعلى مما كان عليه في طريقة دانر. علاوة على ذلك، يُمكن استخدام أنواع من الزجاج ذات مكونات شديدة التطاير، مثل البورات (زجاج البوروسيليكات) وأكاسيد الرصاص (زجاج الرصاص)، نظرًا لانخفاض درجات الحرارة عند فوهة السحب مقارنةً بفرن دانر.

يمكن أيضًا إنتاج قضبان زجاجية بدون إبرة، حيث يتم ضبط القطر عبر الفوهة وسرعة السحب. ونظرًا لخروج الزجاج عموديًا، تُدرج عمليات السحب السفلي أحيانًا تحت المصطلح العام "فيلو"، على الرغم من عدم وجود انحراف قسري أفقي.

تُستخدم عمليات Danner و Vello لإنتاج أنابيب زجاجية رقيقة الجدران ذات قطر صغير نسبيًا، بمعدلات إنتاج تصل إلى 55 طنًا في اليوم.

يبلغ الرقم القياسي العالمي لأطول أنبوب زجاجي متواصل السحب من قطعة واحدة 10 أمتار، وهو مسجل باسم شركة Schott AG .

يمكن استخدام العديد من الأنابيب الزجاجية مباشرةً، على سبيل المثال في أنظمة النقل الهوائي، والإضاءة، والمفاعلات الضوئية الحيوية ، أو كعنصر معماري. مع ذلك، يُعدّ تعديل الأنابيب الزجاجية أمرًا شائعًا ولا غنى عنه في تطبيقات مثل الزجاج المختبري، وتغليف الأدوية، ^{[ 4 ]} وتغليف الثنائيات. في هذه الحالة، يجب قصّ الأنبوب الزجاجي أو ثنيه أو حتى تحويله إلى شكل آخر (قارن بالقوارير والحقن، إلخ). ويتم ذلك غالبًا بتسخين العينة و/أو استخدام أداة تشكيل ميكانيكية.

على الرغم من أن تعديل الأنابيب الزجاجية لم يعد تقنية أساسية في المختبر ، إلا أن الكثيرين ما زالوا على دراية بالأساليب الأساسية. تُستخدم قاطعة الزجاج لكسر الأنابيب الزجاجية إلى قطع أصغر. تُصقل الحواف المقطوعة حديثًا باللهب قبل الاستخدام لإزالة الخشونة. يمكن ثني الأنابيب الزجاجية بتسخينها بالتساوي على لهب موقد بنسن حتى الاحمرار . يمكن إضافة وصلات خرطوم إلى الأنابيب، مما يوفر تثبيتًا أفضل وإحكامًا أفضل لتوصيل الأنابيب البلاستيكية أو المطاطية. ^{[ 5 ]}

لا تُصنع الأنابيب الزجاجية بأشكال دائرية فحسب، بل بأشكال أخرى متنوعة كالمستطيلة والمثلثة والنجمية. ويمكن تصنيع الأنابيب والقضبان والقطاعات الزجاجية من أنواع مختلفة من الزجاج. وتُستخدم في أسواق متنوعة كالصناعات الدوائية والتكنولوجية والبيئية والإلكترونيات. وتُعالج الأنابيب الزجاجية في:

• أسطوانات قياس
• مصابيح الهالوجين
• تغليف الأدوية
• المصابيح الفلورية
• المفاعلات الضوئية الحيوية
• التصميم الداخلي
• مفاهيم الإضاءة
• عرض المنتج
• الإضاءة الخلفية
• مصابيح فلاش الكاميرا
• أنظمة النقل الهوائية

توجد عدة شركات متخصصة في إنتاج الأنابيب الزجاجية المصنوعة من أنواع خاصة من الزجاج. وباستخدام نوع خاص من الزجاج ذي خصائص مميزة، يمكن جعل هذه الأنابيب مناسبة لمجموعة متنوعة من التطبيقات. ومن أبرز الشركات المصنعة للأنابيب الزجاجية:

• شركة فور ستارز لأنابيب الزجاج المحدودة
• زجاج نيبرو
• زجاج كورنينج للأدوية
• شركة شوت المساهمة