복잡한 형태를 가진 유리 제품의 소결 과정에서 발생하는 ‘차가운 부분’을 어떻게 처리할까요? 모양이 이상한 석영 용기를 소결시키는 것은 정말 어려운 일입니다. 열이 전혀 닿지 않는 ‘죽은 영역’이 생기는데, 보통은 좁은 부분이나 깊은 곳에 해당합니다. 일반적인 대류식 오븐은 단순한 형태의 제품에는 효과적이지만, 이런 복잡한 형태의 제품에는 적합하지 않습니다. 왜냐하면 공기가 그 좁은 곳으로 들어갈 수 없기 때문입니다.
그래서 저희는 단파 적외선 램프를 사용하기로 했습니다. 뜨거운 공기가 주위를 돌아다니는 대신, 적외선은 유리를 직접 통과하여 내부에서부터 재료를 가열합니다. 이 방식은 완전히 다른 원리입니다.
적절한 온도 조절
중요한 것은 표면이 손상되지 않으면서도 정확한 소결 온도에 도달하는 것입니다. 이는 결국 출력과 길이의 비율에 달려 있습니다. 용기의 크기를 고려하여 적절한 램프를 선택합니다. 벽이 두꺼운 용기의 경우, 고출력 석영 할로겐 램프를 사용합니다. 이 램프들은 유리 깊숙이까지 열을 전달할 수 있습니다. 하지만 한쪽에서만 열을 가하는 것이 아니라, 램프들을 여러 각도로 배치하여 제품 전체에 골고루 열이 전달되도록 합니다. 그러면 더 이상 차가운 부분이 생기지 않으며, 내부 응력도 줄어들고 균열도 적어집니다.
장비
장비에 있어서는 타협을 하지 않습니다. 램프가 과도한 열에 의해 손상되지 않도록 고순도 석영으로 만든 외장을 사용합니다. 필라멘트는 할로겐으로 채워져 있어서 빛이 일정하게 나오고, 램프의 수명도 길어집니다.
그리고 연결부분은 표준 R7나 SK15 타입을 사용합니다. 왜냐하면 램프가 고장 날 경우, 몇 초 안에 교체할 수 있어야 하기 때문입니다. 전체 오븐을 해체하지 않고도 램프만 교체할 수 있어야 합니다.
단점
단파 적외선의 장점은 속도가 매우 빠르다는 것입니다. 몇 초 만에 목표 온도에 도달할 수 있습니다. 하지만 이러한 빠른 속도 때문에 PID 제어기를 신중하게 조절해야 합니다. 설정된 온도를 넘어서면 유리가 변형될 수 있으며, 이는 큰 문제가 됩니다.
또한, 전선도 주의해야 합니다. 고출력 램프는 많은 전류를 소모하기 때문에, 절연 처리가 잘 된 전선을 사용해야 합니다. 램프 근처에서 절연체가 녹는 일이 있어서는 안 됩니다.
제대로만 처리한다면, 아무리 복잡한 형태의 제품이라도 완벽한 열 평형 상태를 유지할 수 있습니다.