多方位觀察歐美汽車用SMC制件的新進展
據美國本土的機構宣稱,2006年美國汽車業界使用了12.3萬噸SMC;而按DSM公司的預測,歐盟方面2005年汽車用SMC大致為10萬噸。這充分顯示,汽車制造業為SMC的原料供應商和成型制品商提供了極為廣闊的市場前景。
不過必須指出,自2000年開始,SMC的汽車部件大規模進入汽車工廠總裝線以來,由于這些部件表面漆泡(POPS)等缺陷,曾一度嚴重地阻滯了汽車SMC制件的逐年增長,反而有些下滑。這就引起了SMC原料供應商――UP樹脂的生產廠、SMC的制備及成型工廠、SMC設備制造廠等利益集團的嚴密關注,在近些年展開了聯合攻關,共同創新,至今取得了重大進展,極大地降低了車身外板部件表面漆泡的發生,重新取得了汽車主機廠的青睞,為汽車SMC制件的擴張展現了新的良好機遇。
?采用增韌型UP,制備增韌型SMC來克服漆泡缺陷。
“漆泡”產生的原因一般認為是:為了得到CLASSA的光潔表面,配方中使用如PVAC這類低輪廓添加劑,固化中會在基體中形成微穴(微孔)微裂紋,故而在后續的SMC運輸、貯存中,制件會吸收大氣中濕氣、水分等,更會在涂裝中吸收底漆中的高揮發分溶劑。當制件在進入涂料高溫烘烤(約170℃至180℃)時,就會在面漆下散發出上述揮發性氣體,形成漆泡,嚴重時甚至出現皮革狀表面。
美國的AOC公司與Ashland公司分別推出了各自的增韌型UP――AtrylTCA和AROTRAN700系列,來制備增韌型SMC,經成型后,同等條件下漆泡缺陷已減少了近95%,達到了1000個制件僅有10~20個缺陷,已為OEM的福特車所接受。
?采用光固化粉末涂料替代溶劑型的熱固化底漆。
美國RedSpot公司研制了UV光固化粉末涂料內含神奇的封孔劑,能有效地封堵SMC制件表面的微孔微裂紋,防止水分吸入,而光固化粉末涂料本身是無溶劑的綠色涂料,也就不存在溶劑吸入的可能。
?研發替代PVAC的新穎改性樹脂作低輪廓添加劑。
同樣是AOC和Ashland的成果,這種改性樹脂本身就含有封孔劑,使濕氣的捕獲降低到僅0.3%,從而同樣可達到A級表面,不過要求成型后2~3天內即刻涂裝方有效。而RedSpot更推出了可以放置較長周期的這類封孔劑運用于SMC配方中,其成型制品預計在2007年夏天會由GM公司作出第二期的溫濕度耐候試驗結論。
?免噴涂SMC.
Ashland公司的AROTRAN800就是經過6至7年的曝曬試驗,極具吸引力的、可以直接著色的免噴涂的SMC基體樹脂,不單是UP,要制備耐紫外線的SMC,而且其中其他組分,如低輪廓添加劑、填料、顏料、脫模劑等都要選用抗UV照射的,這樣的組合方能耐得住在佛羅里達州和亞利桑那州的長期陽光曝曬試驗,這樣的配方比常規的SMC配方是要貴一些,但是比起后續的噴涂線上的工藝費用還是值得的。這種抗UV的SMC部品先被皮卡車的車斗所選用。
?低密度SMC.
SMC理論上可以比同類的鋼制車身板減輕30%的重量,這時候我們以1.8g/cm3至1.9g/cm3的密度來計算。但是實際上由于SMC制品必須具備較厚的壁厚方能滿足制品的剛度和強度的要求,因而實際的減重還是相當有限的。因此一個重要的途徑是降低SMC的密度。曾經有廠商在配方中采用空心玻璃微珠用作部分填充料,能降低密度到1.3g/cm3,然而作為車身外板的要求是不可行的,成型中微珠空心球體碾碎后,引起表面質量的下降是現實存在的。
Ashland公司依其AROTRAN720韌性的A級表面UP樹脂為基質,用某些白堊納米填料來替代重質碳酸鈣,可使密度降低到1.55g/cm3,而并沒有犧牲表面光潔度,不過這種填料的成本較高,然而綜合估量汽車燃油高企的價格,還是激發SMC的供應商向更低的密度1.15g/cm3進行攻關。
?環境友好SMC.
Ashland公司在其ENVIREZ項目中將UP加入25%的大豆油和谷物油(soyandcornoils),用于制造非車身板的結構零件,并已通過180℃、1000小時的老化試驗,其性能類似于乙烯基樹脂,可應用于發動機缸蓋等耐高溫制件,大致會在2009年推出。
?改善SMC成型品質的監控儀器。
Ashland公司近期推出兩款新的儀器:
(A)FACTS系統(FlowAnalysisCureTimeSys鄄tem)。這種儀器與專門的螺旋流動測試相配合,可以實時監控成型過程中SMC的流變特性,界定由材料或模具引起的缺陷,并指引SMC改進配方。
(B)ALSA表面分析儀(AdvancedLaserSurfaceAnalyzer)。這種儀器替代延用了多年的LORIA(LaserOpticalReflectedImageAnalyzer),使用了類似數碼相機的CCD表面數據攝取裝置,不僅保留了原LORIA的全部功能,而且可獨立地攝取表面桔皮紋和影像清晰度(DOI)等數據,相信這種替代的工業標準近幾年就可完成。
?閉環控制、高速穩定運行的新型SMC生產線。
美國FinnFram公司開發了閉環控制糊料重量,玻纖含量及終的成品單位面積的重量和薄膜張力控制、磁力制動等一系列創新,新設備的走帶速度比起以前設備的速度(每分鐘6m至7.5m)提高了2至3倍,并計劃達到每分鐘30m.?SMC在線混合連續成型生產線的初型。
酷似長纖維增強熱塑性塑料在線混練連續成型(D-LFT)工藝。德國的Fraunhofer學院領導了包括大眾公司、迪芬巴赫公司的一個團隊,經過兩年的努力,將會在今年稍后一些時間推出一條在線混合,利用微波技術即時熟化(現在的熟化周期要3至4天),實現連續成型的全新的生產線。
?SMC制件成型生產線向高度自動化、現代化方向發展。
位于葡萄牙Perto的INAPALPlastesSA是全歐洲先進、現代化的SMC制件成型工廠。目前又新建成了兩條生產線:一條是為VW多用途客車制造SMC零件;另一條是全自動的為VW的EOS車型生產A級表面的行李箱蓋和外罩。工廠設在VW的工業園靠近汽車總裝,保證及時連續供貨。該生產線配置3臺高精密、四角調平的迪芬巴赫的壓機,成型周期為90sec,并實施IMP模內涂漆,為后續做各種顏色的面漆提供了極好的光潔表面。SMC片材由其合作伙伴Mengoeit公司設在其工廠內的SMC線連續供應。SMC片材切割、加料、取件、切邊后整理、裝配均由機器人或CNC加工中心,按節拍同步完成。按VW的設計,每天兩班,每班供應200~250輛裝車使用。這里必須提到,全歐洲好的UP供應商DSM為這幾條線提供了PALAPREGA級樹脂給SMC機組。要知道DSM高質量的低收縮UP和低輪廓添助劑,如Palapreg、P18-03、0423-02和H2681-01,為A級表面制件提供了非常好的解決方案。
不過必須指出,自2000年開始,SMC的汽車部件大規模進入汽車工廠總裝線以來,由于這些部件表面漆泡(POPS)等缺陷,曾一度嚴重地阻滯了汽車SMC制件的逐年增長,反而有些下滑。這就引起了SMC原料供應商――UP樹脂的生產廠、SMC的制備及成型工廠、SMC設備制造廠等利益集團的嚴密關注,在近些年展開了聯合攻關,共同創新,至今取得了重大進展,極大地降低了車身外板部件表面漆泡的發生,重新取得了汽車主機廠的青睞,為汽車SMC制件的擴張展現了新的良好機遇。
?采用增韌型UP,制備增韌型SMC來克服漆泡缺陷。
“漆泡”產生的原因一般認為是:為了得到CLASSA的光潔表面,配方中使用如PVAC這類低輪廓添加劑,固化中會在基體中形成微穴(微孔)微裂紋,故而在后續的SMC運輸、貯存中,制件會吸收大氣中濕氣、水分等,更會在涂裝中吸收底漆中的高揮發分溶劑。當制件在進入涂料高溫烘烤(約170℃至180℃)時,就會在面漆下散發出上述揮發性氣體,形成漆泡,嚴重時甚至出現皮革狀表面。
美國的AOC公司與Ashland公司分別推出了各自的增韌型UP――AtrylTCA和AROTRAN700系列,來制備增韌型SMC,經成型后,同等條件下漆泡缺陷已減少了近95%,達到了1000個制件僅有10~20個缺陷,已為OEM的福特車所接受。
?采用光固化粉末涂料替代溶劑型的熱固化底漆。
美國RedSpot公司研制了UV光固化粉末涂料內含神奇的封孔劑,能有效地封堵SMC制件表面的微孔微裂紋,防止水分吸入,而光固化粉末涂料本身是無溶劑的綠色涂料,也就不存在溶劑吸入的可能。
?研發替代PVAC的新穎改性樹脂作低輪廓添加劑。
同樣是AOC和Ashland的成果,這種改性樹脂本身就含有封孔劑,使濕氣的捕獲降低到僅0.3%,從而同樣可達到A級表面,不過要求成型后2~3天內即刻涂裝方有效。而RedSpot更推出了可以放置較長周期的這類封孔劑運用于SMC配方中,其成型制品預計在2007年夏天會由GM公司作出第二期的溫濕度耐候試驗結論。
?免噴涂SMC.
Ashland公司的AROTRAN800就是經過6至7年的曝曬試驗,極具吸引力的、可以直接著色的免噴涂的SMC基體樹脂,不單是UP,要制備耐紫外線的SMC,而且其中其他組分,如低輪廓添加劑、填料、顏料、脫模劑等都要選用抗UV照射的,這樣的組合方能耐得住在佛羅里達州和亞利桑那州的長期陽光曝曬試驗,這樣的配方比常規的SMC配方是要貴一些,但是比起后續的噴涂線上的工藝費用還是值得的。這種抗UV的SMC部品先被皮卡車的車斗所選用。
?低密度SMC.
SMC理論上可以比同類的鋼制車身板減輕30%的重量,這時候我們以1.8g/cm3至1.9g/cm3的密度來計算。但是實際上由于SMC制品必須具備較厚的壁厚方能滿足制品的剛度和強度的要求,因而實際的減重還是相當有限的。因此一個重要的途徑是降低SMC的密度。曾經有廠商在配方中采用空心玻璃微珠用作部分填充料,能降低密度到1.3g/cm3,然而作為車身外板的要求是不可行的,成型中微珠空心球體碾碎后,引起表面質量的下降是現實存在的。
Ashland公司依其AROTRAN720韌性的A級表面UP樹脂為基質,用某些白堊納米填料來替代重質碳酸鈣,可使密度降低到1.55g/cm3,而并沒有犧牲表面光潔度,不過這種填料的成本較高,然而綜合估量汽車燃油高企的價格,還是激發SMC的供應商向更低的密度1.15g/cm3進行攻關。
?環境友好SMC.
Ashland公司在其ENVIREZ項目中將UP加入25%的大豆油和谷物油(soyandcornoils),用于制造非車身板的結構零件,并已通過180℃、1000小時的老化試驗,其性能類似于乙烯基樹脂,可應用于發動機缸蓋等耐高溫制件,大致會在2009年推出。
?改善SMC成型品質的監控儀器。
Ashland公司近期推出兩款新的儀器:
(A)FACTS系統(FlowAnalysisCureTimeSys鄄tem)。這種儀器與專門的螺旋流動測試相配合,可以實時監控成型過程中SMC的流變特性,界定由材料或模具引起的缺陷,并指引SMC改進配方。
(B)ALSA表面分析儀(AdvancedLaserSurfaceAnalyzer)。這種儀器替代延用了多年的LORIA(LaserOpticalReflectedImageAnalyzer),使用了類似數碼相機的CCD表面數據攝取裝置,不僅保留了原LORIA的全部功能,而且可獨立地攝取表面桔皮紋和影像清晰度(DOI)等數據,相信這種替代的工業標準近幾年就可完成。
?閉環控制、高速穩定運行的新型SMC生產線。
美國FinnFram公司開發了閉環控制糊料重量,玻纖含量及終的成品單位面積的重量和薄膜張力控制、磁力制動等一系列創新,新設備的走帶速度比起以前設備的速度(每分鐘6m至7.5m)提高了2至3倍,并計劃達到每分鐘30m.?SMC在線混合連續成型生產線的初型。
酷似長纖維增強熱塑性塑料在線混練連續成型(D-LFT)工藝。德國的Fraunhofer學院領導了包括大眾公司、迪芬巴赫公司的一個團隊,經過兩年的努力,將會在今年稍后一些時間推出一條在線混合,利用微波技術即時熟化(現在的熟化周期要3至4天),實現連續成型的全新的生產線。
?SMC制件成型生產線向高度自動化、現代化方向發展。
位于葡萄牙Perto的INAPALPlastesSA是全歐洲先進、現代化的SMC制件成型工廠。目前又新建成了兩條生產線:一條是為VW多用途客車制造SMC零件;另一條是全自動的為VW的EOS車型生產A級表面的行李箱蓋和外罩。工廠設在VW的工業園靠近汽車總裝,保證及時連續供貨。該生產線配置3臺高精密、四角調平的迪芬巴赫的壓機,成型周期為90sec,并實施IMP模內涂漆,為后續做各種顏色的面漆提供了極好的光潔表面。SMC片材由其合作伙伴Mengoeit公司設在其工廠內的SMC線連續供應。SMC片材切割、加料、取件、切邊后整理、裝配均由機器人或CNC加工中心,按節拍同步完成。按VW的設計,每天兩班,每班供應200~250輛裝車使用。這里必須提到,全歐洲好的UP供應商DSM為這幾條線提供了PALAPREGA級樹脂給SMC機組。要知道DSM高質量的低收縮UP和低輪廓添助劑,如Palapreg、P18-03、0423-02和H2681-01,為A級表面制件提供了非常好的解決方案。










































