Voorkom dat je laboratoriumglazen breken: het geheim zit in infraroodstralen
Is er ooit een borosilicaatfles kapotgegaan terwijl je hem gebruikte? Je bent middenin een experiment en er is misschien een kleine temperatuurstijging of je stoot de fles tegen het werkblad – en plotseling breekt hij. Het is frustrerend. Maar meestal begint het probleem niet in het laboratorium, maar al tijdens de productie.
Als glas te snel of onevenwichtig afkoelt, blijven er microscopische spanningen in de wanden van het glas achter. We noemen deze interne spanningen ‘tikkende tijdbommen’. Om dit te voorkomen, gebruiken we heaters met infraroodelementen, zodat het glas zich goed kan ontspannen.
De obsessie met 0,1°C
Het moeilijke aan dit proces is dat glas maar een zeer smal bereik heeft voor het correct afkoelen. Als het te heet wordt, verliest het glas zijn vorm. Als de temperatuur te laag komt, blijven die spanningen bestaan. De meeste standaardcontrollers bereiken vaak niet het gewenste niveau. Daarom streven we naar een tolerantie van 0,1°C. Het klinkt misschien overdreven, maar de resultaten zijn indrukwekkend.
We gebruiken kortegolf-infraroodstralen, omdat deze geen tijd verspillen door de lucht rondom het glas op te warmen. De stralen gaan rechtstreeks in de wanden van het glas. Door deze infraroodstralen te combineren met een hoogprecisiethermocouple, kunnen we het glas precies op de juiste plek houden. Geen ‘koude plekken’, geen verrassingen.
Het is een balansproces
Je kunt niet zomaar de stroomsterkte verhogen en dan klaar zijn. Als je een lamp gebruikt die te krachtig is voor de omvang van de fles, zal de buitenkant van het glas oververhit raken, terwijl de binnenkant koel blijft. Dit creëert een temperatuurverschil, wat juist moet worden voorkomen. Je moet een goede balans vinden tussen de stroomsterkte van de lamp en de snelheid waarmee de transportband beweegt.
We gebruiken meestal kwarts-halogentubes. Waarom? Omdat ze snel reageren. Ze kunnen snel worden opgewarmd of afgekoeld, wat nodig is om die 0,1°C-stabiliteit te bereiken.
Het in praktijk brengen
Wanneer je het apparaat in werking stelt, kan het gebeuren dat de stroomvoorziening problemen oplevert. Als er spanningsschommelingen of flakkeringen zijn, zullen de temperatuurmetingen onstabiel worden. Om dit te voorkomen, gebruik je een SCR om de stroomvoorziening stabiel te houden.
En nog één ding: vergeet de ventilatoren niet. Infraroodapparaten worden erg heet. Als de elektronica niet goed wordt gekoeld, kunnen de componenten instabiel worden, waardoor je de controle die je hebt bereikt weer kwijtraakt.