Autoclave เป็นภาชนะรับความดันที่แลปเราใช้กันอยู่ ไม่ว่าจะเป็นเพื่อการสังเคราะห์ตัวเร่งปฏิกิริยาหรือเพื่อการทำปฏิกิริยา
ปัญหาหนึ่งที่ผู้ใช้ autoclave มักประสบคือการรั่วซึมของแก๊สบริเวณฝาปิดซึ่งเป็นบริเวณหน้าสัมผัสระหว่างผิวโลหะสองผิว
วิธีการหลักเพื่อป้องกันการรั่วซึมของแก๊ส (หรือของเหลว) ทางหน้าสัมผัสระหว่างผิวโลหะสองผิวมีอยู่ด้วยกัน ๒ วิธี วิธีการแรกนั้นจะอาศัยพื้นผิวสัมผัสของผิวโลหะที่เรียบสองผิวมาประกบเข้าด้วยกัน ตัวอย่างที่เห็นได้ชัดของวิธีการนี้ได้แก่ข้อต่อของ Swagelok ที่ใช้พื้นที่ผิวสัมผัสที่เรียบระหว่าง front ferrule กับผิวของข้อต่อ หรือในกรณีของ autoclave ที่เป็นฝาเกลียว (ที่มีบางกลุ่มใช้กันนั้น) จะอาศัยการขันเกลียวจนแน่น
ข้อดีของวิธีการนี้คือตัวโลหะที่ใช้ทำอุปกรณ์นั้นทนอุณหภูมิได้เท่าใด ตัวรอยปิดผนึกก็สามารถใช้งานได้ถึงอุณหภูมินั้นด้วย แต่ก็มีข้อต้องระวังคือต้องระวังไม่ให้ผิวสัมผัสมีรอยขีดข่วน เพราะถ้ามีรอยขีดข่วนเมื่อใด ตัวรอยปิดผนึกก็จะไม่สามารถป้องกันการรั่วซึมได้ นอกจากนี้ยังต้องทำให้พื้นผิวที่จะมาสัมผัสกันต้องมีความราบเรียบสูงตั้งแต่แรก
วิธีการที่สองจะอาศัยวัสดุที่มีความอ่อนนุ่มกว่ามาแทรกไว้ตรงระหว่างพื้นผิวที่จะนำมาสัมผัสกัน วัสดุที่มีความอ่อนนุ่มกว่านี้เรียกว่า "ปะเก็น (gasket)" ปะเก็นนั้นอาจทำจากโลหะที่มีความอ่อนนุ่ม (เช่นทองแดง) วัสดุอโลหะเช่นยางและพวกพอลิเมอร์ต่าง ๆ หรือแร่ใยหิน ในการทำงานนั้นตัวปะเก็นจะถูกกดอัดให้ยุบตัวลงไป ซึ่งการยุบตัวลงไปนี้จะไปเติมเต็มร่องรอยที่ไม่ราบเรียบบนพื้นผิว ทำให้แก๊สไม่สามารถรั่วซึมได้
การใช้ปะเก็นมีข้อดีตรงที่พื้นผิวที่จะนำมาสัมผัสกันนั้นไม่จำเป็นต้องมีความราบเรียบมาก แต่ก็มีข้อเสียคืออุณหภูมิการทำงานหรือความดันใช้งานนั้นจะถูกกำหนดด้วยความแข็งแรงของตัวประเก็น เช่นเราอาจใช้ท่อเหล็กแต่ปะเก็นตรงรอยต่อระหว่างท่อใช้ยาง ดังนั้นอุณหภูมิสูงสุดของสารที่ไหลอยู่ในท่อจะต้องไม่เกินค่าอุณหภูมิสูงสุดที่ปะเก็นยางนั้นทนได้ (ซึ่งมักจะต่ำกว่าค่าอุณหภูมิสูงสุดที่ท่อเหล็กทนได้อยู่มาก) ในกรณีที่ต้องการใช้งานที่อุณหภูมิสูงหรือความดันสูง ก็อาจต้องใช้ปะเก็นที่เป็นโลหะอ่อนหรือพวก spiral wool (ดูรูปที่ ๑) แต่ปะเก็นพวกหลังนี้จะมีราคาแพงและมักจะใช้ได้เพียงแค่ครั้งเดียว ถ้ามีการถอดข้อต่อออกมาก็ต้องเปลี่ยนปะเก็นใหม่ทุกครั้ง
รูปที่ ๑ ตัวอย่าง Spiral wool gasket ที่มีแหวนโลหะทั้งทางด้านนอกและด้านใน โดยมีส่วนที่เป็น Spiral wool (ซึ่งเป็นส่วนที่จะยุบตัวเมื่อถูกกด) อยู่ระหว่างแหวนโลหะทั้งสอง (ภาพจาก http://www.tradekorea.com)
Autoclave ที่เห็นใช้งานกันในอยู่แลปของเรานั้นมีการปิดผนึกกันการรั่วที่ฝาอยู่ ๓ รูปแบบด้วยกัน รูปแบบแรกเป็นแบบขันเกลียวปิดฝา ตัวนี้เป็น Autoclave ตัวเล็กที่กลุ่มเราไม่ได้ใช้งาน การปิดผนึกกันรั่วซึมนั้นใช้การขันเกลียวให้แน่นโดยไม่มีการพันเทปเทฟลอนหรือใช้ปะเก็นอื่นใด รูปแบบที่สองเป็นการใช้วงแหวน o-ring (โอริง) วางลงในร่องที่ทำเอาไว้บนฝาประกบทั้งสอง (ดูรูปที่ ๒) ตัวโอริงนี้อาจมีเพียงวงเดียวหรือหลายวงซ้อนกันหลายชั้น (วงเล็กด้านใน วงใหญ่ด้านนอก) ก็ได้ แต่ที่เห็นใช้งานกันในแลปของเราเป็นชนิดชั้นเดียว โอริงนี้ทำหน้าที่เป็นตัวปิดผนึกกันรั่ว การเลือกชนิดวัสดุที่ใช้ทำโอริงต้องพิจารณาถึงอุณหภูมิการใช้งานและสารที่อยู่ใน autoclave ด้วย
รูปที่ ๒ Autoclave ที่เราใช้ในปฏิกิริยา hydroxylation ซึ่งใช้โอริงในการปิดผนึกกันรั่ว
รูปแบบที่สามที่เราใช้นั้นเป็นการใช้ปะเก็นที่เป็นแผ่นเทฟลอน ที่ตัดให้มีขนาดพอดีกับหน้าแปลนที่ต้องการปิด โดยตัวปะเก็นนี้อาจวางอยู่บนผิวของหน้าแปลนเลย หรือวางอยู่ในร่องที่มีการจัดทำเอาไว้เฉพาะ ตัวที่เรามีปัญหาในช่วงสัปดาห์ที่ผ่านมากับ autoclave ที่เราใช้เตรียมตัวเร่งปฏิกิริยา ซึ่งกว่าจะแก้ไขกันได้ก็คือรูปแบบหลังนี้ (ดูรูปที่ ๓)
รูปที่ ๓ ตัว autoclave และปะเก็นเทฟลอนที่มีปัญหา
งานนี้ตอนแรกก็ทำเอาผมมึนไปเหมือนกัน เพราะตัวปะเก็นเดิมที่ถูกวางค้างเอาไว้โดยไม่มีการเปลี่ยน (ดูเหมือนว่าจะนานเป็นปีเลย) นั้นเปลี่ยนสีไปจนกลมกลืนกับสีของเนื้อโลหะ ทำเอาเข้าใจผิดว่ามันใช้การปิดผนึกแบบกดหน้าสัมผัสที่เรียบของผิวโลหะเข้าด้วยกัน แต่พอนึกได้ว่าแต่ก่อนเคยมีการขอซื้อปะเก็น autoclave ก็เลยสอบถามดูว่าเป็นของ autoclave ตัวไหน เรื่องทั้งหมดก็เลยได้ข้อยุติ สรุปว่าที่ผ่านมานั้นไม่เคยมีการเปลี่ยนปะเก็นใหม่มาเป็นปี ใช้การขันกดอัดปะเก็นเดิมซ้ำไปเรื่อย ๆ จนในที่สุดมันก็หมดสภาพ การแก้ปัญหาก็ต้องทำโดยการเปลี่ยนปะเก็นใหม่ โชคดีที่มีคนเก็บสำรองเอาไว้ Memoir ฉบับนี้ก็เลยขอบันทึกเรื่องนี้เอาไว้เตือนความจำเผื่อมีปัญหาเกิดขึ้นอีก
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น