工业产品设计的常用材料及特性——玻璃篇

玻璃材质

1. 硼硅玻璃——轻薄坚硬

硼硅玻璃具有优异的耐高温性能及化学稳定性、极佳的透过率、良好的玻璃表面平整度。广泛用于家用电器；照明；环保及化学工程；医疗及生物技术；半导体、电子技术。

材料特性：抗热冲击性良好、能承受高温、耐化学腐蚀性好、膨胀系数极小、抗物理冲击性优秀。

2. 人工吹制——古老的工艺

人工吹制时使用长约1.5m中空铁吹管，一端蘸取玻璃液（挑料），一端为吹嘴。挑料后在滚料板（碗）上滚匀、吹气，形成玻璃料泡，在模中吹成制品；也可无模自由吹制，最后从吹管上敲落。大型制品成型时，需反复挑料滚匀，以集取足够料量。

机械吹制时，玻璃液由玻璃熔窑出口流出，经供料机形成设定重量和形状的料滴，剪入初型模中吹成或压成初型，再转入成型模中吹成制品。吹成初型再吹成制品的称吹－吹法（图2[ 吹－吹法成型过程]），适宜制成小口器皿和瓶罐。压成初型再吹成制品的称压－吹法(图3[压－吹法成型过程])，适宜制成大口器皿和薄壁瓶罐。

康宁带式吹泡机是机械吹制中较为特殊的一类。它先将玻璃液经转辊压成有间隔块体的带状，吹泡机的多个吹气头在玻璃料带上同步运行并吹成初型，再合上成型模吹成制品。适宜制造灯泡壳、电子管壳、水杯等。

材料特性：加工投资低、由于人工费成本高，产品成本也高、生产过程灵活、玻璃可以重复利用和回收、碱石灰玻璃是一种比较柔软的玻璃。

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3. 灯烧玻璃——无需模具

灯烧玻璃更多地被用作进行小批量加工。在一般的手工造型步骤之前，还包含一个局部加热工程。因为火焰可以对准特定的部分，玻璃制造者能够进行精确控制，而这一点在吹制加工中是很难做到的。

材料特性：抗局部加热方法保证精确性；由于采用局部加热方法，不需要大量能源消耗；允许单件生产或者大量生产。

4. 窑烧玻璃——水纹肌理

窑烧玻璃的工艺是：把浮法玻璃放到不易熔化的模具上，以此来产生皱褶和花纹。由于可以产生大范围的表面效果，窑烧玻璃正成为当代建筑和内部装潢中越来越普遍使用的材料。

根据所需纹理和效果的不同，普通的浮法玻璃可以放置在陶瓷、沙、石膏或者混凝土制的模具上。加热以后，玻璃就获得了模具的纹理和形状。然后再慢慢冷却和退火。针对玻璃的厚度和大小，这一过程可能需要12个小时到1周不等。

就像所有使用模具的工艺一样，产品的价格随最后的产量而变化。铸造出来的玻璃具有100毫米左右的厚度，可以有一系列颜色，并使成品具有镜面或喷砂效果。浇铸玻璃不仅可以赋予产品新的视觉效果、节奏感和几何图形，而且它精致的表面会让你产生触摸的欲望。

材料特性：无穷的装饰性；可以弯曲，可以进行单品及大批量生产；手工制作；节省成本；易进行表面喷涂；符合英国6206标准，可韧化和进行碾压

典型用途：隔墙、门、屏风、订制的花纹、地板、标志覆层、栏杆，柜台、照明产品、家具、雕塑。

5. 压吹模工艺——大规模生产

在谈论大规模生产时，我们强调“大”这个字眼。你在超市看到的大多数敞口瓶都是从一个大沙质模具开始的。在工厂中，机器把熔化后的闪亮玻璃坯滴进空的模具里。这个步骤缺乏大规模玻璃生产所需的技术。但正是这种

自动的机器，虽然满是油污、吵吵闹闹并且喷着蒸气，却可以每天制造90万个小瓶子。

大批量生产过程近似于重复吹气加工步骤。它与后者最主要的区别在于：玻璃半成品不是吹成的，而是贴着模具压制成的。这样就加快了生产速度，而且更容易控制玻璃的配送工作——由此就可以形成更薄的玻璃壁。成型

以后，玻璃慢慢冷却到室温，张力不再存在。这种加工方法一天可以生产40万件果酱瓶大小的产品。至于像药瓶这样小瓶子，一个24小时工作的机器一天可以喷制90万件。

重复吹制的方法通常用于小口瓶，比如大多数的酒瓶。重夏吹制及压吹制加工使用相同的机器生产，但是需要不同的模具。两种加工方法通常都使用标准的碱石灰玻璃，这使70％的成品都成了沙子。然而大多数瓶子都包含高达60％的可回收玻璃。除了硅以外，其他大规模生产的玻璃容器的主要成分是碳酸钠，它有助于玻璃化过程，而钙能够增加稳定性。此外还添加少量的镁和氧化铝，用来防水。

在制作瓶子之前，这些东西的混合物被倒入由主熔盘和较小的成型盘两部分组成的馏炉里。加热到1550摄氏度以后，将提炼后的玻璃注入成型机中。在这里，长条形的玻璃坯进入中空半成型模具，并从下方进行吹气。然后温度降到180’C，并从顶部进行吹气，最后产生成品。

为了把产品价格控制在0．11分到1欧元之间，一个生产流程至少要制作5万件，以平衡高昂的加工成本。很多工厂在连续几个月中部在同时生产同样的24／7玻璃瓶。

材料特性：化学性质不活泼，不漏气；可回收；使用可回收材料；抗冲击麓力良好；可进行高温消毒；成本极低；加工成本较高。

6. 压花玻璃——压花表面

压花玻璃器皿的使用最早见于19世纪的美国，用来制造家具把手。很快，它就成了自吹制玻璃以后最重要酌创新之一。其最大的优点就在于，能够在成品的内外表面都表现出精致的细节。

压花玻璃的基本加工过程是把一十玻璃块通过内外模具挤压。内外两部分的厚度决定了最后玻璃片的厚度。内外摸具能控制这个厚度并提供双面的细节。和吹制玻璃工艺相比，压花玻璃最大的缺陷是不能制造封闭的容器。挤压形状决定了产品的开口一定要比底部宽。这种工艺适合制造坚硬且厚壁的产品。

材料特性：自动、半自动和手工加工、允许在玻璃两面都制造细节、成本通常比吹制玻璃更加昂贵、允许在其他方法不可行的情况下进行表面加工、可进行一些列造型。

典型用途：镜头、外部灯光装置、道路及展览照明、实验室玻璃器皿、吧台烟灰缸、路面灯、隔墙。

7. 喷砂玻璃——毛面效果

这利用高压空气通过喷嘴的细孔时所形成的高速气流，将石英砂或金刚砂等喷吹到玻璃表面，使玻璃表面的组织不断受到砂粒的冲击破坏，形成毛面。主要用于器皿的表面磨砂和玻璃仪器商标的打印。除了能完美地装饰平面或其他造型玻璃，喷砂也是适合在进行单品或者大批量生产中节省成本。这种工艺不仅仅局限于平面造型，它也能用来制作凹陷效果以及钻孔。而色彩可以可以在添加颜料后表现出来。

为了制造出永久的毛面效果，磨砂微粒和空气一起喷射到玻璃表面进行摩擦。模具能够制作出精致的花纹，通过熟练工匠的双手，喷砂工艺就可以产生出细致的渐变区域。由于使用了清洁涂层，通常情况下会产生的指纹印记就不再是问题。这是一种不用酸刻蚀但会减少部分细节的工艺选择。

利用高压空气通过喷嘴的细孔时所形成的高速气流，将石英砂或金刚砂等喷吹到玻璃表面，使玻璃表面的组织不断受到砂粒的冲击破坏，形成毛面。主要用于器皿的表面磨砂和玻璃仪器商标的打印。

材料特性：喷砂用玻璃的才靠最大厚度大约为5毫米、良好的表面装饰潜力、能用于平面和造型玻璃、效果持久、加工过程灵活。