Was ist das Prinzip einer Handschuhbox unter Neutralgas?
Eine Handschuhbox ist ein hermetisch abgeschlossener Raum, in dem eine spezielle Atmosphäre geschaffen wird, um verschiedene Elemente zu handhaben. Sie besteht aus einer Edelstahlstruktur, transparenten Seitenwänden mit Schutzhandschuhen, Schleusen, Reglern und automatischen Sicherheitssystemen.
Wenn die Handschuhbox unter Neutralgas gereinigt wird, wird ihre Atmosphäre durch eine Kreislaufführung mit einer Gasreinigungseinheit permanent erneuert und gereinigt. Eine an den Kreislauf angeschlossene Neutralgasversorgung gleicht Gasmangel in der Handschuhbox automatisch aus. Das Reingas ersetzt die Luft im Inneren des Gehäuses, um jegliche Reaktion mit den gehandhabten Elementen zu verhindern. Der Gasreiniger entfernt Sauerstoff, Wasser und Lösungsmittel.
Zudem ist der Innendruck der Inertgas-Handschuhbox geringfügig höher als der atmosphärische Druck. So werden atmosphärische Verbindungen wie Sauerstoff oder Feuchtigkeit selbst bei Leckagen automatisch aus dem Gehäuse verdrängt. Dies wird als Überdruckbetrieb bezeichnet.
Verschiedene in einer Handschuhbox verwendete Neutralgase
Neutral- oder Inertgase sind Gase, die während Experimenten nicht mit chemischen Elementen reagieren. Ein Gas, das bei einer chemischen Reaktion als neutral gilt, ist unter anderen Umständen möglicherweise nicht neutral. Welche Gase werden zur Inertisierung einer Handschuhbox zum Schutz von Produkten verwendet?
- Argon (Ar);
- Stickstoff (N2) (reaktiv mit Titan oder Lithium);
- Helium (He), selten verwendet, insbesondere in der Industrie in Gemischen zur Lecksuche an Komponenten (zum Beispiel beim Verschließen eines Herzschrittmachers).
Es gibt zwei Arten von Inertgas-Handschuhboxen:
- Die Spülung mit Gasverlust: Die Atmosphäre wird durch permanentes Spülen mit Gas erneuert. In diesem Fall verbraucht die Handschuhbox eine große Menge an Inertgas.
- Geschlossener Kreislauf mit Gasreinigung: Dank der Reinigungseinheit zirkuliert das Gas in einem geschlossenen Kreislauf. Dies ermöglicht zudem eine kontinuierliche Reinigung von O2- und H2O-Spuren. In diesem Fall ist der Inertgasverbrauch stark reduziert und ermöglicht eine interne Reinheit im ppm-Bereich.
Verwendung von Neutralgasen
Um den Einschluss von Prozessen oder Produkten in einer kontrollierten Atmosphäre zu gewährleisten, muss das Gas gereinigt werden. Nach der Reinigung ermöglicht das Gas die Schaffung einer Arbeitsumgebung, die für Produkte erforderlich ist, die auf Sauerstoff und Wasser reagieren. Bevor das Neutralgas in die Handschuhbox geleitet wird, durchläuft es daher ein Gasreinigungssystem. Die Reinigung dieses Gases ist unerlässlich, damit es die erforderliche Qualität aufweist und die für die Handhabung der Produkte notwendige Reinheit garantiert.
Nach der Reinigung kann es als Ersatz für die Luft in der Handschuhbox verwendet werden. Somit ist das Neutralgas nach dieser Reinigung völlig frei von Sauerstoff und Wasser. Die Gasreinigung ist ein sehr wichtiger Schritt, da bei einigen Produkten bereits kleinste Mengen an Luftbestandteilen für eine Reaktion ausreichen. Schon bei wenigen ppm können einige Substanzen oxidieren oder sind hygroskopisch.
Um die Reinigung und Erneuerung der Atmosphäre einer Handschuhbox zu ermöglichen, muss die Zirkulation des Neutralgases im Inneren des Gehäuses korrekt erfolgen. Daher ist der Einsatz einer Gasreinigungseinheit unerlässlich, um einen solchen Prozess zu ermöglichen. Ein Gasreinigungssystem gewährleistet die Rezirkulation des Gases in der Handschuhbox im geschlossenen Kreislauf.
Eine Handschuhbox umfasst auch weitere Komponenten
Eine Handschuhbox kann aus verschiedenen Sicherheitskomponenten, Sensoren, Reglern, Handschuhen und einer Gasreinigungseinheit bestehen. Eine hydraulische Sicherung verhindert einen Überdruck im Inneren der Box. Alle diese Komponenten tragen zum ordnungsgemäßen Funktionieren der Handschuhbox bei.
Mehrere Sektoren nutzen die Inertgas-Handschuhbox: Mikroelektronik, metallorganische Chemie, Luft- und Raumfahrtindustrie, Halbleiter, Forschung und Entwicklung und viele andere.
Was sind die Anwendungen einer Handschuhbox unter Neutralgas?
Die Handschuhbox unter Schutzgasatmosphäre verhindert, dass hochreaktive Materialien mit atmosphärischen Bestandteilen in Kontakt kommen. Mit dem Neutralgas werden der Sauerstoff- und Feuchtigkeitsgehalt unter 1 ppm gehalten. Sie kann in verschiedenen industriellen und wissenschaftlichen Prozessen eingesetzt werden. Ob in der Forschung, Fertigung oder Konstruktion, Verpackung usw. – sie ist unverzichtbar für jeden Prozess, der ansonsten auf die Umgebungsluft reagiert.
Anwendungsbeispiele für die Handschuhbox unter Neutralgas:
- Strikt anaerobe Experimente;
- Additive Fertigung;
- Laserschweißen, Schweißen von Titan, Luft- und Raumfahrtlegierungen sowie Superlegierungen;
- Metallorganische Chemie;
- Elektrochemische Montagen und Tests;
- Material- und Polymerwissenschaften usw.
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