なぜ、ガラスをアニーリングする際に0.1°Cという精度が重要なのか
もし、何の理由もなく実験用のガラス器具が割れてしまったことがあるなら、その苦しさはよくわかるでしょう。通常、これはアニーリングの過程で生じるわずかなミスが原因です。たとえば、わずか数十分の1度程度の温度変動でも問題になります。
ガラスは繊細です。適切な温度範囲内でのみ、ガラス内部の応力が解消されます。もし温度が大きく変動すれば、内部に応力が残ってしまいます。すぐには分からないかもしれませんが、それはまるで時限爆弾のようなものです。いつか、ガラスが壊れてしまうのです。
適切な温度を得るためのコツ
ほとんどの人は熱電対を使いますが、問題点があります。熱電対は、プローブが触れている部分の温度しか測定できないのです。それでは全体の状況を把握することはできません。
私たちはIRセンサーを好みます。なぜなら、IRセンサーは表面からの放射熱を直接検出できるからです。0.1°Cの精度を得るためには、狭帯域のスペクトルフィルターを使用します。これは、センサーのノイズを除去するためのものです。加熱要素や窯壁からの反射熱を無視し、実際にガラスの温度を正確に測定できます。
裂け目が発生する前に阻止する方法
ガラスの一部が他の部分よりも高温になると、応力によって裂け目が生じます。重要なのは温度差です。
センサーが0.1°Cの精度を持っていれば、PIDコントローラーによって微細な調整が可能になります。もう、目標値を超えてしまう心配はありません。
ただし注意が必要です。ボロシリケートガラスと石英ガラスでは、熱の放出方式が異なります。材料を変更する場合は、コントローラーのエミッシビティ設定を調整する必要があります。そうしないと、測定値が不安定になり、再び推測に頼るしかありません。
すべてを台無しにする要因
厄介なことに、高精度のIRセンサーは少し気難しいです。窯の中では、蒸発した汚れがセンサーのレンズを曇らせてしまいます。レンズが汚れると、0.1°Cの精度は失われてしまいます。まるで曇った窓越しに温度計を見るようなものです。
解決策は簡単です。正圧の空気を送り込むことです。そうすればレンズがクリアに保たれ、画面に表示される数値を信頼できます。