なぜホットエアは厚手の複合材料を加熱するのに適していないのか（そして、実際に効果的な方法とは？） もし、ホットエアを使って厚手の複合材料を加熱しようとしたことがあるなら、その苦労はご存知でしょう。まさに悪夢です。 問題は、空気は熱伝導率が非常に悪いという点です。つまり、空気は絶縁体に近いのです。ホットエアが材料の表面に当たると、その熱は表面に留まり、「境界層」という状態が生じます。そのため、熱が材料の内部に伝わらないのです。 結果として、表面は焼けてしまい、一方で内部は依然として冷たいままになってしまいます。
熱を内部に伝える方法
ここで、赤外線が役立ってきます。 赤外線は、熱を伝えるために空気を必要としません。代わりに、電磁波を利用して材料の内部に直接熱を伝えます。その電磁波が材料内の分子に適切な周波数で当たると、材料はそのエネルギーを直接吸収します。 これは、内側から加熱されると考えればわかりやすいです。表面から中央へとゆっくりと熱が伝わるのを待つ代わりに、内部の繊維がすぐに温まります。ほぼ瞬時に起こります。
「質量」の問題
対流を利用する場合、温度勾配との戦いになります。厚手の材料の中央部分を適切な温度にするためには、オーブンの温度を大幅に上げる必要があります。 しかし、それはリスクの高い方法です。繊維が溶けたり、材料の表面が変形したりする可能性があります。 赤外線なら、そのような問題はありません。放射線が材料の内部深くまで浸透するため、全体が均一な温度になります。もう、表面だけを過剰に加熱して中央部分を温める必要はありません。
でも、欠点もある
もちろん、赤外線も完璧ではありません。いくつかの欠点があります。 全ては、使用する材料がどの程度エネルギーを吸収するかに依存します。もし、材料が反射率が高すぎる場合や、使用する波長に対して「透明」である場合、エネルギーは単に跳ね返ったり、通り抜けてしまったりします。したがって、ランプの波長が材料の吸収ピークに合っていることが重要です。 また、注意点として、赤外線ランプはごく狭い範囲で極端に高温になります。反射器や冷却ファンが適切に設定されていない場合、ランプの先端がすぐに壊れてしまいます。