汽车SMC:老话新说——衰退、修正、重新配制

作者:PEGGY MALNATI 文章来源:PT塑料网 点击数:22 发布时间:2018-01-01
片状模塑料的复兴,凸显了新的增强材料、新的填料、新的树脂基体和新的机遇。
汽车SMC:老话新说——衰退、修正、重新配制

片状模塑料(SMC)自20世纪60年代初期开始就已实现了商业化。大多数情况下,SMC在交通运输市场,包括乘用车、卡车、公共汽车和休闲车(RV)领域,以及在农业机械、草坪和园艺设备,甚至在航空、军事和建筑等应用领域,都得到了很好的应用和认可。这些应用通常包括各种半结构件和结构件,如车身板、皮卡车厢、尾门盖、前端模块、整流罩、空气探测器、车底护罩和底板,以及用在卡车拖车和房车上的侧板蒙皮、阀盖、油底盘,甚至包括电动汽车(EV)的电池外壳/电池盒等。

纵观历史,SMC被定义为一种可模压成型的、片状的B级(B-stageable)热固性复合材料——本质上,它是一种特殊形式的预浸料,许多存储和保质限制,定义了预浸料产品。最早的SMC配方主要采用不饱和聚酯(UP)树脂作为基体材料,之后,这一选项升级为性能更高但成本也更高的乙烯基酯(VE)树脂。

然而,在复合材料中,SMC却并不寻常。SMC可以得到配制以适应汽车行业的电泳涂装和在线喷涂温度,从而便于装配生产线上的工人将A级表面的SMC部件以及SMC结构部件安装到汽车的白车身(BIW)上,使之通过正常的生产工艺而不是在此后再安装从而增加成本和工作量。

衰退、修正、重新配制

汽车行业一直是SMC最大的应用市场,在20世纪90年代末达到了应用高峰。当时,美国前所未有的高油价,为汽车减重带来了前所未有的压力,从而使SMC扩展到了许多汽车平台的众多应用中,而且突然出现在许多汽车制造商的电泳涂装和在线喷涂工厂中。但随之而来的,是大肆宣扬后的泡沫,以及许多工厂出现的油漆爆裂问题,从而导致了几家OEMs强迫停止使用这种材料。

2001~2003年期间,交通运输复合材料供应链通过集中而高效的研发工作,在化学原料上实现了创新,解决了这一问题。这带来了一种增韧型SMC,它最初由hyssenKrupp Budd Co.公司(现在是大陆结构塑料公司,简称“CSP”)开发,不久由主流的树脂供应商和配混商提供。但不幸的是,此时许多汽车项目已取消了SMC。当这种增韧型SMC准备好要在下一轮的汽车开发中得到指定应用时,汽车行业却在2008年的经济衰退中一落千丈。2012年,当汽车制造商们恢复盈利和更高的汽车制造能力时,更加严格的政府燃油经济性和尾气排放指令开始在北美、欧盟和其他重要的乘用车和商用车汽车市场盛行。突然之间,OEMs对减重的兴趣如同降低成本一样,从而为复合材料和更新的轻量化金属材料创造了新的机遇。

“这一次,当SMC的应用再次回升时,仅比钢轻是不够的。”亚什兰高性能材料北美技术总监Robert Seats说,“还必须比铝和镁更轻。”

随着汽车行业通过减少全球汽车平台数量而日益走向标准化,供应商们也必须为此而努力,这意味着必须在多个地方提供材料,而且必须满足每一个地区的监管规定要求。SMC配方还必须适应新兴的“绿色运动”带来的挑战,这引起了对低VOC和无VOC配方、生物聚合物、可回收材料以及生命周期管理的兴趣。

由此,推动了一系列引人注目的新型SMC技术的发展,这些新技术正在有效地重塑这一重要的复合材料。实际上,随着这些进展的不断商业化,预浸料与SMC之间的界限正变得越来越模糊,行业的领先者们甚至在讨论重新定义这两个术语的必要性。

不可否认,SMC的复兴,凸显了新的增强材料、新的填料、新的树脂基体和新的机遇。敬请关注后续围绕SMC的增强材料、填料的创新探索,以及围绕树脂、配混和成型等的创新。

亚什兰的科学家Laura Littlejohn在热固性复合材料样品上做了动态力学分析(DMA)测试,以测量刚性模量的粘弹性以及作为温度的函数的能量耗散。DMA数据确定模量的保持性、热转换和固化状态对测量性能的影响。所有这些都被用于研发之中,以对工艺优化和最终使用性能标准进行筛选(图片来自亚什兰)

亚什兰研发中心的小规模生产设备使得这家供应商能够致力于SMC产品的创新。SMC最先采用不饱和聚酯树脂作为基体材料,之后扩展到使用乙烯基酯树脂,最近采用两种树脂的混合物。随着增强材料、填料以及配混和成型技术的进步,对SMC的定义正在发生变化(图片来自亚什兰)

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