亞克力浴缸非分區(qū)加熱爐與分區(qū)加熱爐對熱吸塑成型產(chǎn)品的對比分析

蕭海成

（佛山市高明粵華衛(wèi)生潔具有限公司，廣東 佛山 528500）

0 引言

熱吸塑成型，是利用加熱爐在一定溫度下加熱亞克力片材，將其軟化，并覆蓋在模具上邊，利用真空負(fù)壓將模具內(nèi)部氣體吸走，軟化后的亞克力片材將被拉伸并貼附在模具表面，成為與模具形狀一致的成品。非分區(qū)加熱爐，由于加溫方式單一，內(nèi)部溫度均勻，而片材軟化后變形下墮，導(dǎo)致中間部分與周邊部分片材在吸塑時被拉伸程度不同，引起了成型后各位置的厚薄不一，尤其在深度較深的產(chǎn)品，更加明顯，直接限制了產(chǎn)品的造型。為了解決這些問題，我們對成型的爐具進(jìn)行多次研究和分析。

1 加熱方式對比

1）非分區(qū)加熱爐一般采用石英發(fā)熱管，或金屬翅片管來發(fā)熱，放熱方式是往管的各個方向發(fā)熱，沒有特定方向。

2）分區(qū)加熱爐采用的是板式陶瓷發(fā)熱器，能夠整塊并持續(xù)往一個方向發(fā)設(shè)熱量，更加有針對性。

2 爐體結(jié)構(gòu)對比

1）非分區(qū)加熱爐，在爐體的上下位置均需要放置發(fā)熱管，以確保熱量均勻，同時由于發(fā)熱管在兩端留有接線位，因此必須在兩端留出空位，另外，管體本身的發(fā)熱方式是往各方向發(fā)熱，因此爐體的上下方不能與管面接觸，必須用陶瓷座來固定發(fā)熱管，以確保發(fā)熱管不會因長度問題而向下自然彎曲。在爐體的保溫方面，由于發(fā)熱管的發(fā)熱方式問題，必須將爐體夾層內(nèi)填充好保溫材料，以減少熱量損失（圖1）。

2）分區(qū)加熱爐，只需要在爐體上方安裝相同規(guī)格的發(fā)熱板即可。由于發(fā)熱板的結(jié)構(gòu)原因，并不需要預(yù)留兩邊的管頭位置，同時，發(fā)熱板的發(fā)熱方向是單向的，因此發(fā)熱效率相對較高，能較好地讓片材受熱軟化。而因?yàn)榘l(fā)熱板本身的結(jié)構(gòu)特征，直接讓加熱爐整體的體積減少。再次，基于發(fā)熱板的發(fā)熱效率提高，爐體下層的發(fā)熱管可以取消（圖2）。

圖1

圖2 爐體下層的發(fā)熱管可以取消

3 烤板對比

1）非分區(qū)加熱爐由于在各個位置溫度均勻，片材在受熱后，中間不斷下墜，同時由于中間下墜后，距離上邊的發(fā)熱管距離遠(yuǎn)了，而距離下端的發(fā)熱管的距離則近了，這樣，在接近下層發(fā)熱管位置的片材將容易出現(xiàn)烤焦的現(xiàn)象（圖3）。

圖3 片材受熱后狀態(tài)

2）分區(qū)加熱爐能通過系統(tǒng)設(shè)定在各塊板的加熱功率來調(diào)整不同位置的不同溫度，根據(jù)實(shí)際情況，對片材上不同區(qū)域的位置進(jìn)行不同程度的加熱。同時，由于下端不存在發(fā)熱管，即使片材下墜，也不會出現(xiàn)烤焦的現(xiàn)象，而且板材也因?yàn)橹虚g距離上部分加熱板的距離變遠(yuǎn)，而停止下墜。

圖4 片材受熱后狀態(tài)

4 成型對比

1）非分區(qū)加熱爐由于加熱均勻，片材在受熱后中間下墜，反而導(dǎo)致中間部分在較高溫度時間較長，因此，柔軟度比其他地方要大，在不同模具的吸塑過程中，都以中間部分的拉伸為主，其他部分拉伸幅度較少，因此越接近中間部分的地方，拉伸后的片材更薄。在按摩浴缸成型時（一般深度為45cm），通過在片材上畫小格子的方式測量拉伸面積，發(fā)現(xiàn)，越靠邊緣部分，拉伸的面積變化越少，最少變化只有1.5倍；越靠中間部分，拉伸的面積變化越大，最大變化9 倍。按一般國產(chǎn)片材3.5mm 計(jì)算，最薄的地方不到0.4mm，在后加工時，存在極大的質(zhì)量隱患（圖5）。

圖5 加工存在極大質(zhì)量隱患

2）分區(qū)加熱爐由于可以控制各塊發(fā)熱板的發(fā)熱狀態(tài)，對片材的特定位置進(jìn)行合理的加熱，讓各部分的拉伸相對均勻，需要厚一點(diǎn)的地方，加熱幅度降低，需要薄一點(diǎn)的位置，加熱幅度加大，這樣，在成型后的半成品，整體厚度差異不會嚴(yán)重，不會像非分區(qū)加熱爐一樣，一直是底部偏薄。在按摩浴缸（與非分區(qū)加熱爐相同型號）成型時通過在片材上畫小格子的方式測量拉伸面積，發(fā)現(xiàn)，拉伸的面積變化得到明顯改善，基本上變化不會超過4 倍。按一般國產(chǎn)片材3.5mm 計(jì)算，最薄的地方也會接近1mm。這樣對后續(xù)加工提供了強(qiáng)大的支持，減少變形鼓泡。

5 成型時間對比

1）通過非分區(qū)加熱爐加熱時，由于沒有針對特定位置進(jìn)行加熱，只是為了達(dá)到特定的溫度（一般需要整體加熱至180℃-220℃的爐內(nèi)溫度，）對時間的掌握是基于片材加熱后下墜的程度結(jié)合測溫槍測定表面溫度來判斷成型是否可以進(jìn)行成型。每次烤板時間為8-12min。

2）分區(qū)加熱爐加熱時，由于針對特定位置進(jìn)行加熱，因此相應(yīng)位置的板材能獲得最佳的成型溫度。只是在摸索嘗試的過程中，剛開始的3-4 個產(chǎn)品需要設(shè)定，錄入后便不再需要。每次烤板的時間縮短為6-10 分鐘。

6 后期加工對比

1）通過非分區(qū)加熱爐成型的產(chǎn)品，由于片材吸塑完畢后厚薄差異較大，尤其是底部，因此在后加工時要非常注意較薄的位置，最容易被樹脂所破壞掉，起泡，皺褶，溶化等現(xiàn)象不少。特別是耐熱水性及分層現(xiàn)象，需要在后來用戶使用一段時間才會出現(xiàn)，嚴(yán)重影響產(chǎn)品質(zhì)量，影響企業(yè)銷售及口碑。

2）通過分區(qū)加熱爐成型的產(chǎn)品，由于片材吸塑完畢后，厚薄差異較少，以此對后期加工時表面所覆蓋的樹脂層的防護(hù)能力更強(qiáng)，幾乎沒有上述的現(xiàn)象，在耐熱水性當(dāng)中表現(xiàn)非常好，有效延長產(chǎn)品使用壽命。

7 對成品進(jìn)行測試

測試對比試驗(yàn)依據(jù)JC/T 779—2010《玻璃纖維增強(qiáng)塑料浴缸》。

7.1 耐熱水性測試

7.1.1 測試步驟

1）將浴缸平方在平臺上，加水至浴缸深度的80%以上

2）把水溫升至80℃，保持溫度在80±2℃下水煮100 小時，同時適當(dāng)補(bǔ)水，以保持水位在80%以上。

3）水煮過后立即排水，然后放置只室溫

4）檢查浴缸有無明顯破壞的跡象，變色，褪色及其他有損浴缸表面性能的缺陷。

7.1.2 測試結(jié)果

1）非分區(qū)加熱爐成型的產(chǎn)品：通過

2）分區(qū)加熱爐成型的產(chǎn)品：通過

7.2 耐沖擊性測試

7.2.1 試驗(yàn)方法

1）將浴缸置于附圖1所示的支撐上，在浴缸底部大約中央部位的上方

2）用一個直徑為30mm、質(zhì)量為（112±1）g 鋼球，從2m 的高度自由落下

3）在鋼球沖擊處，進(jìn)行粉筆試驗(yàn)。

（粉筆試驗(yàn)用紗布沾上與浴缸顏色相區(qū)別的彩色粉筆未，均勻地涂在浴缸被檢處，再用干凈的紗布擦去，然后檢查該處有無裂紋和剝離）。

7.2.2 測試結(jié)果

1）非分區(qū)加熱爐成型的產(chǎn)品：通過

2）分區(qū)加熱爐成型的產(chǎn)品：通過

7.3 耐荷重性能

7.3.1 試驗(yàn)方法

1）將耐熱水試驗(yàn)后的浴缸放在附圖1所示的支撐上；

2）然后按附圖2所示，于底面中央處墊一厚約10mm 的橡膠板，其上加一厚約30mm、直徑280mm 的木板，并施加1.47kN（150kgf）的荷重，并保持3min；

3）按附圖3所示，在浴缸長度方向的上緣面水平部位中央，放置尺寸約為280mm×100mm×10mm 的橡膠板，其上加厚度約35mm 的木板，通過木板均勻加載1.57kN（160kgf），保持3min。

4）附圖4所示，在浴缸內(nèi)側(cè)面的中央，通過厚約30mm、直徑23mm 的圓木板和厚約10mm、直徑25mm 的橡膠板，用壓力彈簧秤向內(nèi)側(cè)面施加0.2kN（20kgf）的力，四個側(cè)面均需進(jìn)行同樣的試驗(yàn)；

5）以上操作結(jié)束后，進(jìn)行粉筆試驗(yàn)，并檢查浴缸背面有無妨礙使用的裂紋和剝離。

7.3.2 試驗(yàn)結(jié)果：

1）非分區(qū)加熱爐成型的產(chǎn)品：通過

2）分區(qū)加熱爐成型的產(chǎn)品：通過

7.4 滿水變形

7.4.1 試驗(yàn)方法

1）將浴缸置于附圖1所示的支撐上，上緣面保持水平。

2）在各測量點(diǎn)上安裝百分表，然后慢慢地灌水至距離浴缸上緣面10mm 處，保持3min，

3）測量底面排水口處的撓度和上緣面水平部中央4個點(diǎn)的縱向撓度。

4）上緣面的撓度取4 個點(diǎn)中的最大絕對值。

7.4.2 標(biāo)準(zhǔn)要求

底面排水口處變形小于1mm，上緣面水平部中央變形小于2mm

7.4.3 試驗(yàn)結(jié)果判定

1）非分區(qū)加熱爐成型的產(chǎn)品：通過

2）分區(qū)加熱爐成型的產(chǎn)品：通過

圖6

圖7

圖8

圖9

8 其它方面對比內(nèi)容

成品率方面，分區(qū)加熱爐吸塑成型的產(chǎn)品成品率較非分區(qū)加熱吸塑成型的成品率高出至少5%。其中成型深度加深，形狀復(fù)雜的產(chǎn)品的表現(xiàn)更加顯著。對企業(yè)產(chǎn)品開發(fā)的發(fā)展有更加積極的意義。

基于以上成品率提高，產(chǎn)品損耗少，也減少碳排放量，減少了對環(huán)境的影響。

此外，后期安裝方便兩者均沒有不一致的地方。

9 綜合分析

表1 綜合分析

綜上所述，分區(qū)加熱爐更加適合浴缸產(chǎn)品的成型方式，為企業(yè)未來發(fā)展有所貢獻(xiàn)。