ทำไมเครื่องมือแก้วสำหรับห้องปฏิบัติการถึงแตกง่าย (และวิธีที่จะป้องกันมัน)
เคยมีประสบการณ์กับเครื่องมือแก้วราคาแพงที่แตกขึ้นมาไหม? มันน่าหงุดหงิดมากเลยใช่ไหม? โดยปกติแล้ว ปัญหานี้เกิดจากการที่แก้วไม่ได้รับความเย็นอย่างเพียงพอ หากร้อนเร็วเกินไปหรืออุณหภูมิลดลงอย่างรวดเร็ว ก็จะทำให้เกิดรอยแตกได้ เพื่อป้องกันไม่ให้เกิดปัญหานี้ เราจึงใช้อุปกรณ์ทำความร้อนแบบอินฟราเรด (IR) อุปกรณ์นี้มีความแม่นยำสูงมาก โดยสามารถควบคุมอุณหภูมิได้ถึง 0.1°C ซึ่งช่วยให้เราสามารถควบคุมอุณหภูมิของแก้วได้อย่างแม่นยำในระหว่างกระบวนการอบแห้ง
ปัญหาเรื่องความร้อน
ปัญหาก็คือ แก้วมีความสามารถในการนำความร้อนได้แย่มาก เมื่อเราทำให้แก้วร้อนขึ้น ส่วนผิวด้านนอกจะร้อนก่อนส่วนกลาง ซึ่งจะทำให้เกิดแรงดึงในตัววัสดุ หากช่องว่างระหว่างผิวที่ร้อนกับส่วนกลางที่เย็นมากเกินไป แก้วก็จะแตกออกมา นั่นคือเหตุผลว่าทำไมเราถึงต้องให้ความสำคัญกับความแม่นยำ 0.1°C นัก ช่วงระหว่าง “การอบแห้งที่สมบูรณ์แบบ” กับ “การแตกของแก้ว” นั้นแคบมาก ด้วยการใช้อุปกรณ์ทำความร้อนแบบอินฟราเรดที่มีความแม่นยำสูง เราจึงสามารถควบคุมอุณหภูมิได้อย่างสม่ำเสมอ มันไม่ใช่เรื่องของการทำให้แก้วร้อนเท่านั้น แต่เป็นเรื่องของการทำให้โมเลกุลในแก้วได้พักผ่อนอย่างเหมาะสมด้วย
ทำไมอินฟราเรดถึงดีกว่าเตาอบธรรมดา
คนส่วนใหญ่มักนึกถึงเตาอบแบบการถ่ายเทอากาศ ซึ่งก็คือกล่องใบใหญ่ที่มีอากาศร้อนอยู่ข้างใน แต่อากาศนั้นมีความเร็วในการถ่ายเทที่ช้า และไม่สม่ำเสมอ ส่วนอินฟราเรดนั้นแตกต่างออกไป มันใช้รังสีเพื่อทำความร้อนให้กับผิวแก้วโดยตรง ทำให้สามารถทำให้แก้วร้อนได้เร็วขึ้น และยังช่วยให้เราสามารถควบคุมช่วงเวลาการอบแห้งได้ดีขึ้นด้วย นอกจากนี้ เรายังใช้ตัวควบคุม PID ร่วมกับอุปกรณ์ทำความร้อนแบบอินฟราเรดด้วย ทำไมล่ะ? เพราะหากอุณหภูมิเปลี่ยนแปลงไปแม้แต่ 2°C ก็จะทำให้เกิดแรงดึงในตัวแก้วอีกครั้ง
การหาจุดสมดุล
การจะได้ความแม่นยำขนาดนี้ไม่ใช่เรื่องง่ายเลย คุณไม่สามารถเอาหลอดอินฟราเรดมาวางใกล้แก้วมากเกินไปได้ หากอยู่ใกล้เกินไป ก็จะเกิดจุดที่ร้อนเกินไป และทำให้ผิวแก้วไหม้ก่อนที่ส่วนกลางจะร้อนขึ้น มันเป็นเรื่องของการหาจุดสมดุลระหว่างกำลังไฟกับระยะห่าง เพื่อให้ความร้อนแพร่กระจายอย่างสม่ำเสมอ และหากพัดลมหรือเซ็นเซอร์ไม่สามารถทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพ อุปกรณ์ทำความร้อนแบบอินฟราเรดที่มีราคาแพงก็จะกลายเป็นของไร้ประโยชน์ไปเลย ทุกอย่างต้องทำงานร่วมกันอย่างสมบูรณ์แบบ