왜 보로실리케이트 유리를 절단하기 전에 예열해야 하는가? 실온에서 보로실리케이트 유리를 절단해본 적이 있다면 그 고민을 잘 알 것입니다. 한 순간은 모든 것이 괜찮아 보이지만, 다음 순간에는 예상치 못한 균열이 생기거나, 완벽하게 잘 잘려야 할 유리가 망가지게 됩니다. 이런 현상이 일어나는 이유는 유리 자체가 저항하기 때문입니다. 유리 내부에는 재료의 내부 응력이 있어서 절단 작업을 방해하고, 그로 인해 깨진 부분이 엉망이 되는 것입니다. 이 문제를 해결하기 위해 우리는 단파 적외선 램프를 사용합니다. 절단 헤드가 유리에 닿기 직전에 열을 가하여 유리의 온도를 올립니다.
유리를 “완화시키는” 방법
이것은 마치 재료를 이완시키는 것과 같습니다. 적외선 빛이 유리 표면으로 침투하여 온도를 적절히 높여주면, 표면 장력이 줄어듭니다. 그러면 다이아몬드 칼날이 유리를 자를 때, 유리는 더 이상 저항하지 않고, 곧고 깔끔한 선으로 갈라집니다. 결과는? 균열이 훨씬 적어집니다. 게다가 가장자리가 깔끔하게 잘려서 나중에 가공할 필요도 줄어듭니다. 전체적으로 작업이 훨씬 수월해집니다.
실제로 설정하는 방법
우리는 보통 고밀도 석영 할로겐 램프를 사용합니다. 왜냐하면 이 램프들은 빠르게 가열되기 때문입니다. 컨베이어 벨트를 사용한다면, 천천히 따뜻해지는 오븐을 기다릴 수 없습니다. 보로실리케이트 유리는 견고하기 때문에 열에 의한 팽창이 거의 없습니다. 그래서 유리 내부에 에너지를 전달하기 위해서는 많은 에너지가 필요합니다. 우리는 램프들을 PID 회로에 연결하여 안정성을 유지합니다. 만약 생산 속도를 높인다면, 와트수를 높이거나 램프를 더 가까이 배치해야 합니다. 그렇지 않으면 유리가 식어버려서 다시 처음부터 시작해야 합니다.
어려운 부분들
모든 것이 그렇게 간단하지는 않습니다. 이 램프들은 엄청난 양의 열을 발생시키며, 그 열이 모두 유리에 전달되는 것은 아닙니다. 램프의 케이스와 반사판도 큰 영향을 받습니다. 만약 냉각팬이나 물을 이용한 냉각 시스템을 제대로 갖추지 않으면 문제가 생길 수 있습니다. 과열로 인해 램프가 더 빨리 파손될 수 있습니다. 그리고 반드시 램프의 위치를 정확하게 조절해야 합니다. 램프가 기울어져 있으면 과열된 부분이 생기고, 그로 인해 유리에 새로운 응력이 생길 수 있습니다. 이는 사실상 예열의 목적을 무시하는 것입니다.