最近气温骤降,但北方还没有来暖气...我只能抱着我的热水瓶瑟瑟发抖。抱的多了,热水瓶(cèi)的次数也多了,聪明如我发现了每次新买的水瓶内胆底部总有一个小小的凸起…就是下图这个东西!但为什么要有一个小突起呢?这个问题比暖瓶为啥保暖还令我困惑…到大学机械专业上过了模具课,某次猛地反应过来“以前是我太想当然了…这绝对不是模具的浇筑口啊!”今天这降温的大冷天,正适合看内胆的制作解决这个问题~
保温瓶的原理在于:内胆是嵌套了双层构造的玻璃,夹层抽了真空!热力学第二定律告诉我们:热传导会使得热量自发地从高温的物体传向低温的物体,而空气也是热传导的介质,如果将内胆的内外瓶之间抽成真空,那热量就不会逸出了。而双层玻璃上覆的镀银层,还可以把热量“反射”回瓶中,进一步地防止热量流失。其实就是镜子的那个镀银层啊!
我们曾介绍过平面镜的制作,只是内胆镀银层是封在真空环境里的,不需要像镜子一样暴露在空气下,也就不需要一些额外的保护漆等防护。
现在市面上能买的那种真空玻璃也是同一个原理,两个玻璃之间抽了真空,又隔室内外温度,没了空气还极大地隔绝噪音。高硼硅玻璃虽然小时候看到的暖瓶内胆都是银色亮亮的,但只有摔碎过的人才知道...看着像金属,其实是镜子,本质是覆了镀银层的玻璃。
内胆的原料就得是能耐高温的高硼硅玻璃,这个材质,小可爱们去超市买玻璃杯的时候也值得注意下。普通玻璃杯有时会写“禁止热水”,这一种是不耐瞬间高温,会爆裂的...而高硼硅的这种耐热玻璃,是可以承受瞬间温差 150℃ 左右的,冰火两重天,冷热无忌..
制造暖瓶内胆的外瓶,大概是先将熔融玻璃落入一个模具中,做成中空状,再于另一个模具中通过工业用气吹成所需要的中空形状。内胆的内外瓶制作好以后,我们先用到外瓶。工人会在底座上安放一根中空玻璃管,这就是“小揪揪”一开始的模样。然后外瓶内外部一起通火,在底部加热熔化接入这根中空玻璃管,做好贯穿。这管子有啥用呢?接着抽真空、清洗、镀银全靠它呢!
再用墨水在瓶身画上记号,这个记号线大有作用,先猜猜看!到了这时候就可以加热外瓶的颈部了,再用圆盘刀切去那个用于方便机械加工而保留下来的多余部分。多余这部分是会送去回炉重用的!就好像之前我去看瓷器的制作,最后虽然会把不合格的瓷器砸碎一样,但也绝不会浪费,只要原材料配比清晰,都是可以回收再利用的。
为了将内瓶塞到外瓶里,还需要土土地将外瓶身先切分成上下两个部分。由于现在家里喝水都有用到双层隔热玻璃杯,我就非常好奇现在有没有什么制作工艺,能一次吹制出真空保温瓶的内胆?直接就有内外瓶,查了半天资料也没看到能离得这么近、吹得这么薄的双层...如果有懂行的小可爱,求各种留言指正!
内瓶的制作和处理都和外瓶差不多了,首先也是切去多余的部分,再用火将切口处理圆滑,我们直接看有意思的组装环节。为了让内瓶与外瓶之间保持固定地距离。我们会用到小石绵块,先在石棉垫块上点个胶,然后粘附在内瓶身外。石棉作为一种防火材料,隔热效果也是绝佳。但是长期在石棉粉尘车间工作,容易变成矽肺,对身体不好。
将装了垫块的内瓶放入外瓶下部,再将上部盖上…现在的工业吹制没办法保证玻璃瓶每一处的壁厚都均匀,这就需要用到之前在外瓶身上划拉的记号线去对齐暂时固定了。玻璃的好处就是方便各种造型,接下来猛火熔接外瓶的上下部分,如果没有对齐记号线,壁厚的细微差别就会在这时候产生破口,也就影响了封闭效果。再熔接内外瓶的瓶口,合二为一!再趁热用模具给瓶口塑形,做到光滑圆润。
为了防止成型后的内胆变形,甚至炸裂...要请出我们消除材料内应力的玻璃退火工序啦~先给这时候的内胆加热升温后再慢慢冷却。可以看到现在内胆已经有了一个中空腔体,只留了底部的“小揪揪”,瓶口还是敞开的,能够接通空气。
在准备镀银之前,还要对冷却下来的玻璃内胆进行一次彻底水洗。
从底部的中空玻璃管里注入蒸馏水,水在整个内胆的内外壁之间空隙旋转清洗,再到竖立排水,最后干燥水汽,整个过程一气呵成~内胆制作镀银层和灌水清洗的环节也几乎一模一样,只是把水换成了银氨络合物溶液和作为还原剂的醛类溶液,缓慢转动内胆,进行银镜反应,银离子被还原沉积在玻璃表面,就形成了镜面银膜薄层,就这样给内瓶外侧和外瓶内侧均匀地覆上银亮闪闪的镀层了。
镀了银层的内胆再次经过洗净和干燥。就可以将底部中空玻璃管连接抽真空装置,准备边抽去夹层内的空气,边热熔融玻璃做密封啦!最后那个小揪揪的形成,就是玻璃被烧融后一点点地拉扯开、分离留下的结果啦!
现代的玻璃暖水瓶据说是英国物理学家和化学家杜瓦在 1892 年发明的,至今已经有一百多年。
发明的过程也特别有意思,杜瓦是某次要使压缩氢气变成液态氢,得用瓶子装起来,可当时并没有现在这样的保温瓶,他才开始自己研制的。他当时就采用把瓶身做成真空的方法,就是现在的双层中空瓶身,再在真空的隔层里涂一层银或反射涂料,最后用一个塞子把瓶口堵住,到现在都 100 多年了,暖壶还是一样的设计。这种玻璃真空胆涂银的热水瓶曾经就风靡世界,算是人类生活质量提高的一个标志性产物了。