Perché quella differenza di 0,1°C è fondamentale per eliminare le tensioni nel vetro
Avete mai avuto un pezzo di attrezzatura da laboratorio che semplicemente “esplodeva”? Senza alcun preavviso, senza alcun impatto esterno… solo uno schianto improvviso durante una procedura di sterilizzazione o una reazione chimica. È un incubo.
Di solito, ciò accade a causa delle tensioni interne presenti nel materiale. Se si raffredda il vetro borosilicatico troppo rapidamente o in modo insufficientemente uniforme, si creano delle tensioni all’interno del materiale stesso. È come una molla compressa, pronta a scattare al minimo stimolo.
Per risolvere questo problema, utilizziamo tecniche di tempera precisa. Riscaldiamo il vetro fino al punto di tempera, per poi abbassare la temperatura molto lentamente.
I problemi legati ai gradienti termici
Quando si lavora con forme complesse, le cose diventano più difficili. Se una parte della parete del vetro è anche solo 1°C più calda dell’altra, si crea un gradiente termico. L’ironia è che, mentre cerchiamo di eliminare le vecchie tensioni, in realtà ne creiamo di nuove.
Ecco perché utilizziamo elementi a radiazioni infrarosse.
I forni a convezione tradizionali riscaldano soltanto l’aria, il che rende il processo lento e inefficiente. Le radiazioni infrarosse, invece, sono energia radiante diretta che colpisce immediatamente la superficie del vetro. È un tipo di riscaldamento molto più efficace.
Tuttavia, per evitare shock termici, il sistema di controllo deve essere estremamente preciso, fino a 0,1°C. È proprio questa precisione che permette al vetro di rimanere in condizioni ottimali per permettere alle molecole di stabilizzarsi, senza che il vetro si scioglia accidentalmente.
Gli strumenti necessari
Non si può ottenere questo risultato con attrezzature economiche. È necessario utilizzare emettitori a radiazioni infrarosse di alta qualità, insieme a un controllore PID in grado di reagire istantaneamente.
Di solito utilizziamo radiazioni infrarosse a breve lunghezza d’onda, poiché sono più rapide. Tuttavia, bisogna fare attenzione: i sistemi a radiazioni infrarosse ad alta densità richiedono molta energia. Se si utilizza una camera di grandi dimensioni, è importante utilizzare cavi adeguati. Se i cavi sono troppo sottili, si verificheranno cali di tensione, e i valori di temperatura non saranno più precisi.
Come far funzionare tutto questo nella pratica
Non basta semplicemente riscaldare il vetro: bisogna farlo in modo controllato. Utilizziamo una tecnica di riduzione della temperatura graduale. Gli elementi a radiazioni infrarosse regolano la propria potenza in tempo reale, seguendo i segnali forniti dai termometri a resistenza di platino.
Se un sensore funziona male o un elemento inizia a usurarsi, si creano delle “zone fredde” sul vetro. Questo rappresenta un grosso problema per il controllo della qualità. Ecco perché è importante calibrare regolarmente gli elementi a radiazioni infrarosse. Bisogna assicurarsi che il riscaldamento sia perfettamente uniforme su tutta la superficie del vetro, ogni volta.