亞克力浴缸非分區加熱爐與分區加熱爐對熱吸塑成型產品的對比分析

蕭海成

（佛山市高明粵華衛生潔具有限公司，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，利用真空負壓將模具內部氣體吸走，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。非分區加熱爐，由于加溫方式單一，內部溫度均勻，而片材軟化后變形下墮，導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品，更加明顯，直接限制了產品的造型。為了解決這些問題，我們對成型的爐具進行多次研究和分析。

1 加熱方式對比

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

2）分區加熱爐采用的是板式陶瓷發熱器，能夠整塊并持續往一個方向發設熱量，更加有針對性。

2 爐體結構對比

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

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

圖1

圖2 爐體下層的發熱管可以取消

3 烤板對比

1）非分區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，距離上邊的發熱管距離遠了，而距離下端的發熱管的距離則近了，這樣，在接近下層發熱管位置的片材將容易出現烤焦的現象（圖3）。

圖3 片材受熱后狀態

2）分區加熱爐能通過系統設定在各塊板的加熱功率來調整不同位置的不同溫度，根據實際情況，對片材上不同區域的位置進行不同程度的加熱。同時，由于下端不存在發熱管，即使片材下墜，也不會出現烤焦的現象，而且板材也因為中間距離上部分加熱板的距離變遠，而停止下墜。

圖4 片材受熱后狀態

4 成型對比

1）非分區加熱爐由于加熱均勻，片材在受熱后中間下墜，反而導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，發現，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。按一般國產片材3.5mm 計算，最薄的地方不到0.4mm，在后加工時，存在極大的質量隱患（圖5）。

圖5 加工存在極大質量隱患

2）分區加熱爐由于可以控制各塊發熱板的發熱狀態，對片材的特定位置進行合理的加熱，讓各部分的拉伸相對均勻，需要厚一點的地方，加熱幅度降低，需要薄一點的位置，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重，不會像非分區加熱爐一樣，一直是底部偏薄。在按摩浴缸（與非分區加熱爐相同型號）成型時通過在片材上畫小格子的方式測量拉伸面積，發現，拉伸的面積變化得到明顯改善，基本上變化不會超過4 倍。按一般國產片材3.5mm 計算，最薄的地方也會接近1mm。這樣對后續加工提供了強大的支持，減少變形鼓泡。

5 成型時間對比

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

2）分區加熱爐加熱時，由于針對特定位置進行加熱，因此相應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 個產品需要設定，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）通過非分區加熱爐成型的產品，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，溶化等現象不少。特別是耐熱水性及分層現象，需要在后來用戶使用一段時間才會出現，嚴重影響產品質量，影響企業銷售及口碑。

2）通過分區加熱爐成型的產品，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能力更強，幾乎沒有上述的現象，在耐熱水性當中表現非常好，有效延長產品使用壽命。

7 對成品進行測試

測試對比試驗依據JC/T 779—2010《玻璃纖維增強塑料浴缸》。

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，同時適當補水，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 測試結果

1）非分區加熱爐成型的產品：通過

2）分區加熱爐成型的產品：通過

7.2 耐沖擊性測試

7.2.1 試驗方法

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、質量為（112±1）g 鋼球，從2m 的高度自由落下

3）在鋼球沖擊處，進行粉筆試驗。

（粉筆試驗用紗布沾上與浴缸顏色相區別的彩色粉筆未，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 測試結果

1）非分區加熱爐成型的產品：通過

2）分區加熱爐成型的產品：通過

7.3 耐荷重性能

7.3.1 試驗方法

1）將耐熱水試驗后的浴缸放在附圖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，在浴缸內側面的中央，通過厚約30mm、直徑23mm 的圓木板和厚約10mm、直徑25mm 的橡膠板，用壓力彈簧秤向內側面施加0.2kN（20kgf）的力，四個側面均需進行同樣的試驗；

5）以上操作結束后，進行粉筆試驗，并檢查浴缸背面有無妨礙使用的裂紋和剝離。

7.3.2 試驗結果：

1）非分區加熱爐成型的產品：通過

2）分區加熱爐成型的產品：通過

7.4 滿水變形

7.4.1 試驗方法

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個點的縱向撓度。

4）上緣面的撓度取4 個點中的最大絕對值。

7.4.2 標準要求

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 試驗結果判定

1）非分區加熱爐成型的產品：通過

2）分區加熱爐成型的產品：通過

圖6

圖7

圖8

圖9

8 其它方面對比內容

成品率方面，分區加熱爐吸塑成型的產品成品率較非分區加熱吸塑成型的成品率高出至少5%。其中成型深度加深，形狀復雜的產品的表現更加顯著。對企業產品開發的發展有更加積極的意義。

基于以上成品率提高，產品損耗少，也減少碳排放量，減少了對環境的影響。

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，分區加熱爐更加適合浴缸產品的成型方式，為企業未來發展有所貢獻。