Tajemství sklenic, které se nezlomí
Už jste někdy měli problém s laboratorními sklenicemi – najednou se prostě rozbily? Žádný zjevný úder, nikdo je nespadl, ale přesto se sklo rozbilo. Na středu skla se objevila prasklina.
Obvykle k tomu dochází kvůli „zamrzlému“ napětí v skle. Pokud chladíte borosilikátovou láhev příliš rychle nebo nerovnoměrně, sklo si toto napětí ponechá. Poté stačí jeden drobný škrábanec nebo náhlá změna teploty a celá láhev se rozbije. Abychom tomu zabránili, používáme infračervené topení, ale musíme být opravdu přesní.
Proč záleží na přesnosti 0,1 °C
Zkvalitňování skla probíhá v velmi krátkém časovém úseku. U většiny laboratorních skel znamená odchylka i jen o zlomek stupně rozdíl mezi spolehlivým nástrojem a „bombovým zařízením“.
Snažíme se dosáhnout přesnosti 0,1 °C z jednoduchého důvodu – kvůli teplotním gradientům. Pokud je jedna strana nádoby o 2 °C teplejší než druhá, sklo se smršťuje nerovnoměrně. To vytváří napětí uvnitř materiálu.
Proto používáme vysoce přesné IR emitory spolu s kontrolery typu PID. Díky tomu dokážeme udržet teplotu na stejné úrovni, čímž dáváme molekulární struktuře čas na to, aby se uvolnila.
IR oproti tradičním troubám
Standardní konvekční trouby pouze pohybují horký vzduch. Problém je v tom, že vzduch je velmi špatným vodivatelem tepla.
IR topení je jiné – využívá rázové záření, které působí přímo na povrch skla. Je to rychlejší a umožňuje lepší kontrolu nad procesem chlazení.
My ve skutečnosti používáme kombinaci krátkovlnného a střednovlnného IR záření. Krátkovlnné záření rychle zahřívá sklo, zatímco střednovlnné záření zajišťuje efektivní chlazení. Díky tomu můžeme umístit teplo přesně tam, kde je sklo nejhustší, místo toho, abychom čekali, až k němu dorazí vzduch.
Nevýhody: teplo a hardwarové požadavky
Vysokopřesné IR systémy mají velký výkon v malém prostoru. Získáte tedy přesnost, ale zároveň vzniká velké množství zbytečného tepla kolem lampy. Pokud ventilace vaší trouby není dostatečná, vaše elektronika začne selhávat. Jakmile se to stane, vaše přesnost 0,1 °C zmizí.
Musíte tedy vyvážit výkon emitorů s efektivním systémem chlazení. Pokud neudržíte kontrolní obvod stabilní, celý proces selže.