-Thomas Lyons, product manager per i riscaldatori a film spesso

Per anni, i produttori nel campo delle scienze della vita hanno cercato di ottenere il più possibile dai loro riscaldatori tubolari e in gomma siliconica. Anche se questi dispositivi datati sono stati migliorati, presentano ai progettisti sempre gli stessi problemi e le stesse limitazioni che hanno ostacolato per anni lo sviluppo dei prodotti. I dispositivi medici odierni hanno bisogno di maggiori densità di potenza, di potenza distribuita secondo le necessità e di profili più bassi. E i dispositivi più vecchi non sono adatti.

I riscaldatori a film spesso rappresentano un’alternativa efficace. Presentati per le nuove applicazioni nel 1997, somministrano calore con migliori velocità di risposta e densità termiche uniformi, e occupano poco spazio. Sono disponibili anche i riscaldatori a film sottile, ma le loro potenze sono molto minori.

Nonostante il loro nome, i riscaldatori a film spesso hanno uno spessore ridotto, il che è utile quando lo spazio disponibile è minimo. E siccome il substrato può essere sottile, offrono un maggiore trasferimento di calore con velocità di risposta fino a 45°F/s, secondo l'applicazione.

I nuovi riscaldatori vengono usati in applicazioni relative alle scienze della vita che vanno dalla produzione farmaceutica, in cui il design a film spesso permette un controllo più stretto sulle variabili di processo nella produzione di farmaci, alla raffinazione dei campioni biologici per i test analitici. Determinare se i riscaldatori a film spesso siano adatti ad una specifica applicazione è un calcolo che dipende da diverse variabili.

Questi riscaldatori sono particolarmente adatti ad applicazioni che richiedano un calore uniforme su tutta la superficie. La flessibilità nella stampa dei circuiti di riscaldamento, in molte strutture a film, spesso permette ai progettisti di usare zone singole o multiple per distribuire il calore.

I nuovi riscaldatori inoltre lavorano bene in spazi ridotti. Con substrati di spessore fino a 0,035 pollici e uno spessore di vetro sinterizzato di 0,002 pollici, i riscaldatori a film spesso sono più sottili di molte altre unità, eppure possono reggere densità di potenza doppie di quelle di riscaldatori in gomma siliconica o Kapton. Le densità di potenza possibili vanno dai 5 ai 125 W/in² secondo l'applicazione e la temperatura. La temperatura massima di utilizzo è di 1.022°F.

Anche le applicazioni che richiedono tempi di risposta brevi traggono vantaggio dai riscaldatori a film spesso. La base o substrato per le unità a film spesso è solitamente in acciaio inox 430, ossido di alluminio, nitruro di alluminio o quarzo. I riscaldatori possono avere uno sviluppo 2D da larghezze di 0,5 fino ad arrivare a 48 pollici. Le unità cilindriche possono avere d.i. da 0,25 a 2,5 pollici, con lunghezze da 0,5 a 5,0 pollici. L'area di superficie disponibile per ciascun riscaldatore determina le specifiche di potenza.

L'allumina è il substrato più utilizzato grazie alla sua resistenza chimica, al costo relativamente basso e alle proprietà fisiche stabili. È facile da formare in un'ampia gamma di forme e rimane resistente ad alte temperature. Il nitruro di alluminio, un'altra ceramica, ha un'elevata conducibilità termica, il che la rende una scelta eccellente per dispositivi che richiedono risposte rapide o temperature uniformi e precise. D'altro canto, il nitruro di alluminio è difficile e costoso da costituire in forme personalizzate.

Verso il futuro
Sono in corso di sviluppo diversi altri materiali di substrato. Due dei più promettenti sono l'alluminio e l'acciaio inox 304. Inoltre è in corso di collaudo un nuovo film a base di polimeri. Questo film può essere applicato sull'alluminio o sul rame, i quali conducono il calore in modo eccezionalmente buono, il che significa meno differenza di temperatura sul pezzo riscaldato. Inoltre sono di facile lavorazione.

Quando sarà disponibile come substrato, l'acciaio inox 304 rappresenterà un'alternativa a costo inferiore. Questo materiale è meno costoso dell'acciaio inox 430 ed è più facilmente disponibile, il che lo rende una buona scelta per le applicazioni a basso costo.