Voorkom dat je laboratoriumglas breekt
Is het je ooit overkomen dat een stuk laboratoriumglas plotseling breekt? Het is frustrerend. Meestal komt dit doordat het glas niet gelijkmatig afkoelt. Als één deel van het glas veel sneller afkoelt dan de rest, ontstaan er interne spanningen. En dan breekt het glas.
Om dit te voorkomen, gebruiken we infraroodverwarming. Hierdoor blijft het glas op een constante temperatuur, zodat het materiaal kan ontspannen zonder dat er spanningen ontstaan.
Waarom 0,1°C belangrijk is
De meeste verwarmingsapparaten zijn niet erg nauwkeurig. Ze bereiken soms de gewenste temperatuur en daarna weer niet. In een gewone oven is een verschil van 1,0°C geen groot probleem. Maar bij laboratoriumglas kan zo’n klein verschil al voldoende zijn om het glas te laten breken.
Daarom streven we naar een stabiliteit van 0,1°C. Het klinkt misschien overdreven, maar het is de enige manier om te voorkomen dat het oppervlak van het glas sneller afkoelt dan de kern. Er moet een nauwe verbinding zijn tussen de infraroodemitter en de PID-controller. Als deze verbinding trager is, bereikt het glas te snel het punt waarop het breekt.
Het warmteverspreidingsproces
Niet alle infraroodstraling is hetzelfde. Afhankelijk van de dikte van het glas moet je de juiste golflengte kiezen. Kortegolf-infrarood dringt diep in het materiaal door. Middengolf-infrarood is beter als je alleen het oppervlak wilt opwarmen.
We stellen de emissiematerialen zo in dat de warmte echt in het glas doordringt, in plaats van alleen op het oppervlak te blijven. Ook mogen er geen koude plekken zijn. Als één kant van de oven koeler is dan de andere, zal het glas onevenredig samentrekken. We plaatsen de elementen dus zorgvuldig, zodat er geen openingen ontstaan.
Problemen in de praktijk
Het probleem is dat deze hoogprecisiesystemen gevoelig zijn. Ze werken niet goed als de elektriciteit ‘vuil’ is. Als er ruis in de stroomlijn zit, begint de controller te trillen en verdwijnt de nauwkeurigheid van 0,1°C. Je hebt daarom geïsoleerde stroombronnen nodig om alles stabiel te houden.
Kijk ook goed naar de alignering van de elementen. Ze zijn zeer gevoelig. Als de elementen zelfs maar een paar millimeter verschuiven, verandert het thermische profiel. Het gaat om details.