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新聞中心

現代塑料的誕生

1907年,Leo Hendrick Baekeland,一位在紐約工作的比利時科學家,發現了一種具有革命性意義的全新合成材料并就此申請了專利。 他的這一發明,后來被他命名為“電木”,具有巨大的技術重要性,有效地推動了現代塑料工業的發展。

plastic”這一名稱來自希臘語的“plassein”,意思是“去塑形”。有些塑料取材自天然原料,有些是半人工合成(化學作用加諸在一種天然物質上所得),還有一些則完全是人工合成,也就是通過化學方法從煤或石油中提取而來的。有些是“熱塑形”(thermo是個偏旁部首,指“溫度”、“熱力”),意即,它們就像蠟油一樣,加熱后會溶解并能重新被塑形。另一些則是“熱定型”:就像雞蛋那樣,它們無法再回到原先的粘稠狀態,因此其形狀(一經制作后)就永久定型了。電木是第一種完全由人工合成的熱定型塑料。

今日塑料的歷史始于十九世紀中期對一系列半合成熱塑形材料的探索。這些早期塑料的發展背后有著一系列的推動因素化學領域中的巨大技術進步,輔以更大范圍內的文化變革,以及出于實用的需求,要找到一些尚可的材料來代替那些數量不斷縮減的“奢侈”材料,例如龜殼(應該是指玳瑁殼這一類漂亮的裝飾貝類)和象牙。

Baekeland對塑料的興趣始于1885年,他當時還是比利時的一個年輕的化學學生,研究的是酚醛樹脂(phenolic resin),將酚(石炭酸)與乙醛(一種類似酒精的易揮發性液體)混合在一起后得到的一類粘稠物質。但是他很快就放棄了這一課題,過了些年后才重拾研究。到1905年時他已經成為了一個富有的紐約人,剛剛因為發明了一種新相紙而賺到了大錢。就在Baekeland忙著賺美元賺得盆滿缽滿之時,在塑料材料領域中同時出現了一些新進展。在1899-1900年間,有人申請專利了第一種可以進行工業規模生產的半合成熱定型材料。從純粹的科學角度而言,Baekeland對這一領域的主要貢獻倒并非是發現了后來他以自己名字來命名的那種材料,而是人工操控酚與甲醛之間反應的方法,因此使得其進行商業化制造(on a commercial basis,字面意思是“在商業基礎上”,也就是可以進行大規模制造,從而在商業的角度看來有利可圖)成為可能。1907713日,Baekeland申請到了其著名的描述這一制造過程的專利,其核心原理今天仍在被使用。

原始的專利描述了一個分三階段走的過程:酚和甲醛(提取自木頭或煤)首先在真空條件下放置在一個蛋形大鍋中混合。其結果會生成一種稱為酚醛樹脂(Novalak)的粘稠物,加熱后具有可溶解性和可延展性。將這種粘稠物放在平底盤中冷卻直至變硬,然后絞碎研磨成粉末。然后再加入一些其它物質:其中包括填充物,例如木屑、石棉或棉花,這些東西能增加強韌度和抗潮濕性;催化劑(這些東西能加速兩種化學物質之間的反應而不會與任何一種物質相結合)以及hexa(這個應該是hexosaminidase的縮寫形式,意思是已糖苷酶。不過這是個生僻詞,認不認識的倒是不影響做題滴:)),一種由氨水與甲醛組成的化合物,為熱定型樹脂的形成提供所需的額外甲醛。接下來讓這種樹脂冷卻變硬,再第二次研磨成粉末。得到的顆粒狀物就是原始電木材料了,可以用來制作品類繁多的各種物件。最后一個階段就是將加熱的電木倒進特定形狀的空心模具中,施以高溫高壓,以此來 “設定”其永久外形。

對電木物品的設計,從耳環到電視機凡此種種,都要在很大程度上受到鑄模過程中技術要求的制約。物品不能設計成鎖進模具中因而難以取出的形狀。一條普遍通用的法則是物品(的形狀)要能深入進模具最深的部分,如有需要,產品可以分成幾部分單獨塑模成型。模具必須精心設計,以保證熔化的電木能夠均勻、完全地流進模具中去。尖角的形狀被證明是不現實的(也就是鑄不出來),因此在設計中進行了刻意的避免,于是造成了平滑的、“流線型”的風格在二十世紀三十年代流行一時。模具壁的厚度也是至關重要的:太厚的模壁需要花費更長的時間來冷卻變硬,設計師不得不考慮這個因素以最有效率地使用機器。

Baekeland的發明盡管在早年被人們嗤之以鼻,后來卻享受到了一時無兩的風光無限,在二十世紀的上半葉中持續流行。它成為了工業擴張新世界中的神奇產品“有上千種用途的材料”。它既不滲漏又耐高溫,制成的廚房用具被推崇為無菌又抗菌。電器制造商們看中了它的絕緣特性,各地的消費者們都喜愛它具備一系列令人眼花繚亂的色彩,為自己現在終于不需受限于塑料時代來臨之前那些原木色調和單調棕黃色的顏色選擇而高興。在五十年代,它再次失去了人們的歡心,廣受唾棄并被大量銷毀。然而,最近它又經歷了一場復興,收藏者市場、博物館、某些協會以及鐵桿個人迷都開始越來越熱衷于尋找原始的電木物品,因為他們重新看到了這種創新材料的風格和獨特之處。

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