工業產品設計的常用材料及特性——玻璃篇

2023年1月9日，成都完形工業設計公司介紹工業產品設計的常用材料及特性——玻璃篇

1. 硼硅玻璃——輕薄堅硬

硼硅玻璃具有優異的耐高溫性能及化學穩定性、極佳的透過率、良好的玻璃表面平整度。廣泛用于家用電器；照明；環保及化學工程；醫療及生物技術；半導體、電子技術。

材料特性：抗熱沖擊性良好、能承受高溫、耐化學腐蝕性好、膨脹系數極小、抗物理沖擊性優秀。

2. 人工吹制——古老的工藝

人工吹制時使用長約1.5m中空鐵吹管，一端蘸取玻璃液（挑料），一端為吹嘴。挑料后在滾料板（碗）上滾勻、吹氣，形成玻璃料泡，在模中吹成制品；也可無模自由吹制，最后從吹管上敲落。大型制品成型時，需反復挑料滾勻，以集取足夠料量。

機械吹制時，玻璃液由玻璃熔窯出口流出，經供料機形成設定重量和形狀的料滴，剪入初型模中吹成或壓成初型，再轉入成型模中吹成制品。吹成初型再吹成制品的稱吹－吹法（圖2[ 吹－吹法成型過程]），適宜制成小口器皿和瓶罐。壓成初型再吹成制品的稱壓－吹法(圖3[壓－吹法成型過程])，適宜制成大口器皿和薄壁瓶罐。

康寧帶式吹泡機是機械吹制中較為特殊的一類。它先將玻璃液經轉輥壓成有間隔塊體的帶狀，吹泡機的多個吹氣頭在玻璃料帶上同步運行并吹成初型，再合上成型模吹成制品。適宜制造燈泡殼、電子管殼、水杯等。

材料特性：加工投資低、由于人工費成本高，產品成本也高、生產過程靈活、玻璃可以重復利用和回收、堿石灰玻璃是一種比較柔軟的玻璃。

3. 燈燒玻璃——無需模具

燈燒玻璃更多地被用作進行小批量加工。在一般的手工造型步驟之前，還包含一個局部加熱工程。因為火焰可以對準特定的部分，玻璃制造者能夠進行精確控制，而這一點在吹制加工中是很難做到的。

材料特性：抗局部加熱方法保證精確性；由于采用局部加熱方法，不需要大量能源消耗；允許單件生產或者大量生產。

4. 窯燒玻璃——水紋肌理

窯燒玻璃的工藝是：把浮法玻璃放到不易熔化的模具上，以此來產生皺褶和花紋。由于可以產生大范圍的表面效果，窯燒玻璃正成為當代建筑和內部裝潢中越來越普遍使用的材料。

根據所需紋理和效果的不同，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。加熱以后，玻璃就獲得了模具的紋理和形狀。然后再慢慢冷卻和退火。針對玻璃的厚度和大小，這一過程可能需要12個小時到1周不等。

就像所有使用模具的工藝一樣，產品的價格隨最后的產量而變化。鑄造出來的玻璃具有100毫米左右的厚度，可以有一系列顏色，并使成品具有鏡面或噴砂效果。澆鑄玻璃不僅可以賦予產品新的視覺效果、節奏感和幾何圖形，而且它精致的表面會讓你產生觸摸的欲望。

材料特性：無窮的裝飾性；可以彎曲，可以進行單品及大批量生產；手工制作；節省成本；易進行表面噴涂；符合英國6206標準，可韌化和進行碾壓

典型用途：隔墻、門、屏風、訂制的花紋、地板、標志覆層、欄桿，柜臺、照明產品、家具、雕塑。

5. 壓吹模工藝——大規模生產

在談論大規模生產時，我們強調“大”這個字眼。你在超市看到的大多數敞口瓶都是從一個大沙質模具開始的。在工廠中，機器把熔化后的閃亮玻璃坯滴進空的模具里。這個步驟缺乏大規模玻璃生產所需的技術。但正是這種

自動的機器，雖然滿是油污、吵吵鬧鬧并且噴著蒸氣，卻可以每天制造90萬個小瓶子。

大批量生產過程近似于重復吹氣加工步驟。它與后者最主要的區別在于：玻璃半成品不是吹成的，而是貼著模具壓制成的。這樣就加快了生產速度，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，玻璃慢慢冷卻到室溫，張力不再存在。這種加工方法一天可以生產40萬件果醬瓶大小的產品。至于像藥瓶這樣小瓶子，一個24小時工作的機器一天可以噴制90萬件。

重復吹制的方法通常用于小口瓶，比如大多數的酒瓶。重夏吹制及壓吹制加工使用相同的機器生產，但是需要不同的模具。兩種加工方法通常都使用標準的堿石灰玻璃，這使70％的成品都成了沙子。然而大多數瓶子都包含高達60％的可回收玻璃。除了硅以外，其他大規模生產的玻璃容器的主要成分是碳酸鈉，它有助于玻璃化過程，而鈣能夠增加穩定性。此外還添加少量的鎂和氧化鋁，用來防水。

在制作瓶子之前，這些東西的混合物被倒入由主熔盤和較小的成型盤兩部分組成的餾爐里。加熱到1550攝氏度以后，將提煉后的玻璃注入成型機中。在這里，長條形的玻璃坯進入中空半成型模具，并從下方進行吹氣。然后溫度降到180’C，并從頂部進行吹氣，最后產生成品。

為了把產品價格控制在0．11分到1歐元之間，一個生產流程至少要制作5萬件，以平衡高昂的加工成本。很多工廠在連續幾個月中部在同時生產同樣的24／7玻璃瓶。

材料特性：化學性質不活潑，不漏氣；可回收；使用可回收材料；抗沖擊麓力良好；可進行高溫消毒；成本極低；加工成本較高。

6. 壓花玻璃——壓花表面

壓花玻璃器皿的使用最早見于19世紀的美國，用來制造家具把手。很快，它就成了自吹制玻璃以后最重要酌創新之一。其最大的優點就在于，能夠在成品的內外表面都表現出精致的細節。

壓花玻璃的基本加工過程是把一十玻璃塊通過內外模具擠壓。內外兩部分的厚度決定了最后玻璃片的厚度。內外摸具能控制這個厚度并提供雙面的細節。和吹制玻璃工藝相比，壓花玻璃最大的缺陷是不能制造封閉的容器。擠壓形狀決定了產品的開口一定要比底部寬。這種工藝適合制造堅硬且厚壁的產品。

材料特性：自動、半自動和手工加工、允許在玻璃兩面都制造細節、成本通常比吹制玻璃更加昂貴、允許在其他方法不可行的情況下進行表面加工、可進行一些列造型。

典型用途：鏡頭、外部燈光裝置、道路及展覽照明、實驗室玻璃器皿、吧臺煙灰缸、路面燈、隔墻。

7. 噴砂玻璃——毛面效果

這利用高壓空氣通過噴嘴的細孔時所形成的高速氣流，將石英砂或金剛砂等噴吹到玻璃表面，使玻璃表面的組織不斷受到砂粒的沖擊破壞，形成毛面。主要用于器皿的表面磨砂和玻璃儀器商標的打印。除了能完美地裝飾平面或其他造型玻璃，噴砂也是適合在進行單品或者大批量生產中節省成本。這種工藝不僅僅局限于平面造型，它也能用來制作凹陷效果以及鉆孔。而色彩可以可以在添加顏料后表現出來。

為了制造出永久的毛面效果，磨砂微粒和空氣一起噴射到玻璃表面進行摩擦。模具能夠制作出精致的花紋，通過熟練工匠的雙手，噴砂工藝就可以產生出細致的漸變區域。由于使用了清潔涂層，通常情況下會產生的指紋印記就不再是問題。這是一種不用酸刻蝕但會減少部分細節的工藝選擇。

利用高壓空氣通過噴嘴的細孔時所形成的高速氣流，將石英砂或金剛砂等噴吹到玻璃表面，使玻璃表面的組織不斷受到砂粒的沖擊破壞，形成毛面。主要用于器皿的表面磨砂和玻璃儀器商標的打印。

材料特性：噴砂用玻璃的才靠最大厚度大約為5毫米、良好的表面裝飾潛力、能用于平面和造型玻璃、效果持久、加工過程靈活。