유리 가공 과정에서 발생하는 ‘콜드 스팟’ 문제를 해결하는 방법
형태가 복잡한 유리 용기를 다룬 적이 있다면, 좁은 목 부분이나 날카로운 모서리, 혹은 두꺼운 바닥 부분으로 인해 생기는 ‘콜드 스팟’ 문제를 잘 알고 있을 것입니다.
가공 과정을 진행할 때는 모든 것이 순조롭게 보이지만, 실제로는 제품이 깨지는 경우가 있습니다. 왜일까요? 그건 바로 복잡한 형태 때문에 온도가 고르지 않게 분포하기 때문입니다. 열이 필요한 곳에 제대로 전달되지 않아 내부 응력이 불균등해지고, 결국 많은 양의 제품이 폐기됩니다.
우리는 이 문제를 해결하기 위해 단파 적외선 가열등을 사용합니다. 이 방식은 마치 표준 대류식 난방 방식으로는 도달할 수 없는 곳에 정확하게 열을 전달해주는 것과 같습니다.
열을 정말로 필요한 곳에 전달하기
형태가 복잡한 경우에는 단순히 방 전체를 따뜻하게 하는 것만으로는 부족합니다. 작은 공간 안에 많은 에너지를 집중시켜야 합니다.
이를 위해 우리는 석영 할로겐관을 사용합니다. 그 이유는 단순합니다. 석영 할로겐관은 단파 방사선을 내보내며, 이 방사선은 유리 표면에 반사되는 것이 아니라 유리 내부로 침투합니다.
컨베이어의 속도에 따라 가열등의 길이와 전압을 조절할 수 있습니다. 중요한 것은 열을 생산 라인의 속도에 맞추는 것입니다.
한 가지 주의할 점은, 두꺼운 벽의 바닥 부분을 가열하기 위해 고출력의 가열등을 사용할 경우, 전력 공급 장치를 잘 관리해야 한다는 것입니다. 여러 개의 가열등을 한 곳에 설치하면 전류가 급격히 증가할 수 있으니, 장비가 그 부하를 감당할 수 있는지 반드시 확인해야 합니다.
하드웨어에 대한 세부 사항
우리는 품질이 낮은 연결 부품을 사용하지 않습니다. R7s나 SK15와 같은 커넥터를 사용하는데, 이런 커넥터들은 견고하여 기계가 작동하는 동안에도 움직이지 않습니다. 기계가 작동하는 동안 연결 부품이 흔들리는 것은 최악의 상황입니다.
우리가 사용하는 석영관도 매우 튼튼합니다. 열을 통과시키면서도 극심한 고온 환경에서도 견딜 수 있습니다.
그리고 형태가 매우 복잡한 경우에는 가열등의 위치를 조절하여 ‘그림자 효과’를 방지합니다. 이 효과는 병의 한 부분이 다른 부분으로 열이 전달되는 것을 막는 현상입니다.
주의해야 할 몇 가지 사항
단파 적외선의 가장 큰 장점은 속도입니다. 거의 즉시 열을 가할 수 있습니다.
하지만 주의해야 할 점도 있습니다. 열이 너무 강렬하고 국소적으로 집중되기 때문에, 가열등을 너무 가까이 두면 표면에 ‘핫 스팟’이 생길 수 있습니다. 이는 열충격을 유발할 수 있습니다.
거리와 각도를 조절함으로써 이 문제를 해결할 수 있습니다. 일단 적절한 설정을 찾으면, 유리의 손상 없이 전체 면적에 열을 골고루 전달할 수 있습니다.