BMC（DMC）/SMC成型工藝及發展
纖維增強樹脂基復合材料（玻璃鋼，亦稱FRP）可以用很多種不同的加工或成型工藝方法進一步制成各種結構、類型的終產品，以滿足不同的應用要求。這些方法大體有手糊成型法(Hand Layup)、噴射成型法(Spray up)、灌注成型法(RTM)、模壓成型法(Compression Molding，即SMC/BMC)、拉擠成型法(Pultusion)、纏繞成型法(Fw)、連續板成型法(含波瓦、平板等的連續成型)、熱塑性片材成型法(含GMT和LFT)等等。由于手糊成型和噴射成型所需的初次投資非常小，而且特別適合多品種、小批量及大型制品的生產，因此，這兩種工藝在復合材料工業中始終占據著重要地位。尤其在經濟不發達的發展中，由于其具有便宜的勞動力，這兩種工藝又可節省投資，因而更為廣泛地被用于復合材料制品的生產。
而像模壓成型工藝(現在人們基本上用SMC/BMC工藝的概念所取代) 是20世紀60年代在西德發展起來的一種機械化、自動化程度高，生產效率高，環境污染小的工藝，特別適用于生產批量比較大的玻璃鋼制品，如浴缸、汽車零部件、水箱板等。在日本及歐美，用SMC/BMC工藝制造的FRP制品約占FRP總產量的30％；在美國，僅在汽車工業中每年消耗的SMC/BMC就達20萬t以上，我國FRP工業的發展水平雖然與先進尚有一定的距離，但近年來SMC/BMC工藝也取得了一定程度的進展，用SMC/BMC工藝制造的玻璃鋼制品的數量越來越多，用途也越來越廣泛。
在歐洲SMC/BMC所占份額在40％左右，而在日本這種比例高達50％以上。SMC/BMC模壓工藝之所以發展如此迅速，地位如此重要，其主要原因在于它特別適用于高精度、結構復雜、外觀要求高、可滿足不同應用要求的零件或制品的大規模生產，而且過程可實現機械化、自動化，產品質量的穩定性也就是可再現性非常高。
SMC/BMC模塑料由樹脂糊（基體材料）和玻璃纖維（增強材料）兩大部分組成。其中樹脂糊由不飽和聚酯樹脂及輔助劑（引發劑、交聯劑及阻聚劑）、增稠劑、低收縮添加劑、填料、顏料、內脫模劑等組分構成。不飽和聚酯樹脂、玻璃纖維和填料在SMC/BMC中占90％以上，是SMC/BMC的“三大員”。組成中的其他組分如化學增稠劑、內脫模劑、固化劑、低收縮(波紋)添加劑、著色劑、各種助劑等，雖然其用量在總組成中所占比例不大(個別除外)，但在系統中的作用卻極為特殊，不可忽視。也就是說，可統稱為添加劑的各種組分，對SMC/BMC的制備過程、制品成型及其終性能都會產生重要的影響。尤其是在SMC/BMC發展到了非常成熟的今天，在SMC/BMC配方中，加入不同品種及用量的添加劑，對賦予SMC/BMC某些特殊的性能，改善制品的品質，擴大SMC/BMC的應用范圍都起到十分重要的、有時是舉足輕重的作用。
SMC/BMC模壓成型工藝是將一定量的模塑料放人金屬對模中，在一定的溫度和壓力作用下，使模塑料在模具內受熱塑化、受壓流動并充滿模腔成型固化而獲得制品的一種方法。模壓成型工藝在成型過程中需要加熱和加壓，使得模塑料塑化產生流動充滿模腔，并使樹脂發生固化反應。在復合材料模塑料流動充滿模腔的過程中，不僅樹脂流動，增強材料也隨之流動，使樹脂和纖維同時填滿模腔的各個部位。
在SMC/BMC模壓這一過程中不僅物料的外觀形態發生了變化，而且物料的結構和性能也發生了本質的變化。但是，其中增強材料基本上保持不變，主要發生變化的是樹脂。因此，可以說模壓工藝就是利用樹脂固化反應中各個階段的特性來實現制品成型的過程。當模塑料加入到已加熱至一定溫度的模具內時共中的樹脂受熱熔化成為具有一定流動性的粘施狀態，在壓力作用下能夠裹脅纖維一道流動直至填滿模腔各處，此時稱作樹脂的“粘流階段”。繼續提高溫度，樹脂受熱發生化學交聯，分子量增大，支鏈密度增高，當分子交聯出現網狀結構時，流動性很快降低直至表現一定彈性。再繼續受熱，樹脂交聯反應繼續進行。交聯密度進一步增加，后失去了流動性，樹脂由凝膠狀態變為不溶不熔的體形結構，到達了“硬固階段”。模壓工藝中上述各階段是連續出現的，其間無明顯的界限，整個反應是不可逆的。
所以，模壓成型工藝所需的成型壓力較其它工藝方法高，它用于高壓成型。因此，要求模壓成型的模具具有高強度、高精度、耐高溫。模壓成型方法生產效率高，制品尺寸難確，表面光潔，適于大批量生產。結構復雜的制品可一次成型．無需有損于制品性能的輔助加工(如車、銑、刨、磨、鉆等)，制品的外觀及尺寸的重復性好。模壓工藝的主要缺點是模具設計與制造復雜，初次投資較高，易受設備限制。
SMC/BMC和其他玻璃鋼材料工藝不同，它特別適應于結構較復雜、性能要求高、尺寸精確的制品的規?；a。從商業價值觀點看，用SMC生產的制品其年起點生產量在5000套以上，而BMC制品(由于其尺寸相對較小)的年生產規模應在2萬到6萬套之間。此外，SMC/BMC尤其是SMC在其生產和成型過程中對設備、工裝及過程控制都有極為嚴格的要求。因此，在SMC/BMC應用發展過程中，不僅需要大量資金的投入，用以購置昂貴的生產成型設備，而且還需要得到各相關行業高水準的材料、設備及技術上的支持。如高品質原材料，高檔次的模具材料及模具加工水平，高精度的、可程控的成型壓機，數控二次加工設備甚至機械手等先進設備的應用，嚴格的生產全過程控制等。因此，從一定意義上講，一個SMC/BMC工藝在該國玻璃鋼工業中所占比重的大小，往往成為衡量該國或地區經濟發展水平和綜合實力的一個標志。
隨著SMC/BMC的不斷發展和新型模塑料的出現以及它們在汽車工業上的廣泛應用，實現了專業化、自動化和高效率生產，制品成本不斷下降。模壓制品主要用作結構件、連接件、防護件和電氣絕緣件。在工業、農業、交通運輸、電氣、化工、建筑、機械等各個方面都有模壓制品的應用，而且數量日益增大。由于模壓制品的質量可靠，在兵器、飛機、導彈、衛星上也都獲得了應用。
近年來SMC/BMC的增長點主要來自汽車工業，美國在近5年中汽車用復合材料年增長率為47％，僅汽車用熱固性復合材料用量就從2002年的15．4萬t增加到2005年的23．2萬t(以上數據僅包括主要的OEM工廠的SMC/BMC用量)，其增長的動力來自國際汽油價格上漲和環保問題對各國形成的巨大壓力。減輕汽車自重是解決上述問題一舉兩得的途徑。于是，減輕汽車自重的呼聲在汽車界沉寂了若干年后又再次在西方發達響起。據美國汽車復合材料聯盟(ACA)報道，如果所有新轎車和卡車每輛都采用45kg的復合材料部件，若每年行駛16090km．那么每年可節省2．27億L汽油，這種效果無論對降低車的使用成本、節能相對環保的重要貢獻都是不言而喻的。
我國的模塑料工業起始于20世紀60年代初，當時．為適應我國國防工業發展的需要，重點發展了以酚醛類為主，環氧/酚醛、環氧型模塑料為輔的具有特種功能的模塑料，如耐燒蝕材料，耐熱、高強、高介電和耐超低溫材料。所用的增強材料有高硅氧纖維、玻璃纖維、高強纖維及部分特種纖維。60年代后期開始出現聚酯模塑料，這與我國在60年代初才開始從英國引進不飽和聚酯樹脂密切相關。70年代我國完全靠自己的力量開發出了自己的SMC/BMC材料、生產設備和工藝技術。隨后在1976年、1978年和1986年用國產的SMC/BMC開發成功客車、火車窗框，座椅和組合式水箱。自1985年起到80年代末，隨著SMC/BMC的成功應用，其先進性逐漸為入們所認識，又正逢改革開放各企業既有出國考察的機會，又比較容易獲得外匯，因此，在此階段出現了一個大規模從國外引進SMC/BMC生產設備的熱潮。
至今，我國玻璃鋼行業擁有的SMC/BMC引進生產線共20多條，其實際單班年生產能力，按保守的估計可達5萬t，如果在投料—混料—喂入設備上作適當的改進，單班年生產能力可超過8萬t。但是，多年來這些引進生產線的開工率很低。20世紀90年代中，其單班開工串大概僅為10％，近幾年由于國內玻璃鋼原材料品種的不斷增加，品質在不斷提高，SMC/BMC從業人員的素質、專業技能有了較大的改善，SMC/BMC市場的不斷開拓，技生產線實際能力計，使上述生產線的單班外上率平均上升到約50％—80％的水平。除了SMC/BMC引進生產線以外，國內還活躍著一批用國產線生產SMC/BMC的私有企業群，這類國產線目前大約有40條左右(據5—6年前資料報道，當時的國產線已達30條)。國產線投資少、起點低、技術粗糙，但在市場開發方面相當活躍，它們的存在曾在一定時期內對引進生產線的國有企業產生過強烈沖擊，這種沖擊在不同的歷史時期對我國SMC/BMC的發展起著正反兩個方面的作用，但關鍵還是在于行業的正確引導。國產線生產的SMC/BMC，幅寬為600mm，年單班生產能力600t左右。目前，據不完全統計，我國2005年SMC/BMC的實際年產量估計大約為6萬—10萬t。
更多信息請關注復合材料信息網http://m.lzzz.net
而像模壓成型工藝(現在人們基本上用SMC/BMC工藝的概念所取代) 是20世紀60年代在西德發展起來的一種機械化、自動化程度高，生產效率高，環境污染小的工藝，特別適用于生產批量比較大的玻璃鋼制品，如浴缸、汽車零部件、水箱板等。在日本及歐美，用SMC/BMC工藝制造的FRP制品約占FRP總產量的30％；在美國，僅在汽車工業中每年消耗的SMC/BMC就達20萬t以上，我國FRP工業的發展水平雖然與先進尚有一定的距離，但近年來SMC/BMC工藝也取得了一定程度的進展，用SMC/BMC工藝制造的玻璃鋼制品的數量越來越多，用途也越來越廣泛。
在歐洲SMC/BMC所占份額在40％左右，而在日本這種比例高達50％以上。SMC/BMC模壓工藝之所以發展如此迅速，地位如此重要，其主要原因在于它特別適用于高精度、結構復雜、外觀要求高、可滿足不同應用要求的零件或制品的大規模生產，而且過程可實現機械化、自動化，產品質量的穩定性也就是可再現性非常高。
SMC/BMC模塑料由樹脂糊（基體材料）和玻璃纖維（增強材料）兩大部分組成。其中樹脂糊由不飽和聚酯樹脂及輔助劑（引發劑、交聯劑及阻聚劑）、增稠劑、低收縮添加劑、填料、顏料、內脫模劑等組分構成。不飽和聚酯樹脂、玻璃纖維和填料在SMC/BMC中占90％以上，是SMC/BMC的“三大員”。組成中的其他組分如化學增稠劑、內脫模劑、固化劑、低收縮(波紋)添加劑、著色劑、各種助劑等，雖然其用量在總組成中所占比例不大(個別除外)，但在系統中的作用卻極為特殊，不可忽視。也就是說，可統稱為添加劑的各種組分，對SMC/BMC的制備過程、制品成型及其終性能都會產生重要的影響。尤其是在SMC/BMC發展到了非常成熟的今天，在SMC/BMC配方中，加入不同品種及用量的添加劑，對賦予SMC/BMC某些特殊的性能，改善制品的品質，擴大SMC/BMC的應用范圍都起到十分重要的、有時是舉足輕重的作用。
SMC/BMC模壓成型工藝是將一定量的模塑料放人金屬對模中，在一定的溫度和壓力作用下，使模塑料在模具內受熱塑化、受壓流動并充滿模腔成型固化而獲得制品的一種方法。模壓成型工藝在成型過程中需要加熱和加壓，使得模塑料塑化產生流動充滿模腔，并使樹脂發生固化反應。在復合材料模塑料流動充滿模腔的過程中，不僅樹脂流動，增強材料也隨之流動，使樹脂和纖維同時填滿模腔的各個部位。
在SMC/BMC模壓這一過程中不僅物料的外觀形態發生了變化，而且物料的結構和性能也發生了本質的變化。但是，其中增強材料基本上保持不變，主要發生變化的是樹脂。因此，可以說模壓工藝就是利用樹脂固化反應中各個階段的特性來實現制品成型的過程。當模塑料加入到已加熱至一定溫度的模具內時共中的樹脂受熱熔化成為具有一定流動性的粘施狀態，在壓力作用下能夠裹脅纖維一道流動直至填滿模腔各處，此時稱作樹脂的“粘流階段”。繼續提高溫度，樹脂受熱發生化學交聯，分子量增大，支鏈密度增高，當分子交聯出現網狀結構時，流動性很快降低直至表現一定彈性。再繼續受熱，樹脂交聯反應繼續進行。交聯密度進一步增加，后失去了流動性，樹脂由凝膠狀態變為不溶不熔的體形結構，到達了“硬固階段”。模壓工藝中上述各階段是連續出現的，其間無明顯的界限，整個反應是不可逆的。
所以，模壓成型工藝所需的成型壓力較其它工藝方法高，它用于高壓成型。因此，要求模壓成型的模具具有高強度、高精度、耐高溫。模壓成型方法生產效率高，制品尺寸難確，表面光潔，適于大批量生產。結構復雜的制品可一次成型．無需有損于制品性能的輔助加工(如車、銑、刨、磨、鉆等)，制品的外觀及尺寸的重復性好。模壓工藝的主要缺點是模具設計與制造復雜，初次投資較高，易受設備限制。
SMC/BMC和其他玻璃鋼材料工藝不同，它特別適應于結構較復雜、性能要求高、尺寸精確的制品的規?；a。從商業價值觀點看，用SMC生產的制品其年起點生產量在5000套以上，而BMC制品(由于其尺寸相對較小)的年生產規模應在2萬到6萬套之間。此外，SMC/BMC尤其是SMC在其生產和成型過程中對設備、工裝及過程控制都有極為嚴格的要求。因此，在SMC/BMC應用發展過程中，不僅需要大量資金的投入，用以購置昂貴的生產成型設備，而且還需要得到各相關行業高水準的材料、設備及技術上的支持。如高品質原材料，高檔次的模具材料及模具加工水平，高精度的、可程控的成型壓機，數控二次加工設備甚至機械手等先進設備的應用，嚴格的生產全過程控制等。因此，從一定意義上講，一個SMC/BMC工藝在該國玻璃鋼工業中所占比重的大小，往往成為衡量該國或地區經濟發展水平和綜合實力的一個標志。
隨著SMC/BMC的不斷發展和新型模塑料的出現以及它們在汽車工業上的廣泛應用，實現了專業化、自動化和高效率生產，制品成本不斷下降。模壓制品主要用作結構件、連接件、防護件和電氣絕緣件。在工業、農業、交通運輸、電氣、化工、建筑、機械等各個方面都有模壓制品的應用，而且數量日益增大。由于模壓制品的質量可靠，在兵器、飛機、導彈、衛星上也都獲得了應用。
近年來SMC/BMC的增長點主要來自汽車工業，美國在近5年中汽車用復合材料年增長率為47％，僅汽車用熱固性復合材料用量就從2002年的15．4萬t增加到2005年的23．2萬t(以上數據僅包括主要的OEM工廠的SMC/BMC用量)，其增長的動力來自國際汽油價格上漲和環保問題對各國形成的巨大壓力。減輕汽車自重是解決上述問題一舉兩得的途徑。于是，減輕汽車自重的呼聲在汽車界沉寂了若干年后又再次在西方發達響起。據美國汽車復合材料聯盟(ACA)報道，如果所有新轎車和卡車每輛都采用45kg的復合材料部件，若每年行駛16090km．那么每年可節省2．27億L汽油，這種效果無論對降低車的使用成本、節能相對環保的重要貢獻都是不言而喻的。
我國的模塑料工業起始于20世紀60年代初，當時．為適應我國國防工業發展的需要，重點發展了以酚醛類為主，環氧/酚醛、環氧型模塑料為輔的具有特種功能的模塑料，如耐燒蝕材料，耐熱、高強、高介電和耐超低溫材料。所用的增強材料有高硅氧纖維、玻璃纖維、高強纖維及部分特種纖維。60年代后期開始出現聚酯模塑料，這與我國在60年代初才開始從英國引進不飽和聚酯樹脂密切相關。70年代我國完全靠自己的力量開發出了自己的SMC/BMC材料、生產設備和工藝技術。隨后在1976年、1978年和1986年用國產的SMC/BMC開發成功客車、火車窗框，座椅和組合式水箱。自1985年起到80年代末，隨著SMC/BMC的成功應用，其先進性逐漸為入們所認識，又正逢改革開放各企業既有出國考察的機會，又比較容易獲得外匯，因此，在此階段出現了一個大規模從國外引進SMC/BMC生產設備的熱潮。
至今，我國玻璃鋼行業擁有的SMC/BMC引進生產線共20多條，其實際單班年生產能力，按保守的估計可達5萬t，如果在投料—混料—喂入設備上作適當的改進，單班年生產能力可超過8萬t。但是，多年來這些引進生產線的開工率很低。20世紀90年代中，其單班開工串大概僅為10％，近幾年由于國內玻璃鋼原材料品種的不斷增加，品質在不斷提高，SMC/BMC從業人員的素質、專業技能有了較大的改善，SMC/BMC市場的不斷開拓，技生產線實際能力計，使上述生產線的單班外上率平均上升到約50％—80％的水平。除了SMC/BMC引進生產線以外，國內還活躍著一批用國產線生產SMC/BMC的私有企業群，這類國產線目前大約有40條左右(據5—6年前資料報道，當時的國產線已達30條)。國產線投資少、起點低、技術粗糙，但在市場開發方面相當活躍，它們的存在曾在一定時期內對引進生產線的國有企業產生過強烈沖擊，這種沖擊在不同的歷史時期對我國SMC/BMC的發展起著正反兩個方面的作用，但關鍵還是在于行業的正確引導。國產線生產的SMC/BMC，幅寬為600mm，年單班生產能力600t左右。目前，據不完全統計，我國2005年SMC/BMC的實際年產量估計大約為6萬—10萬t。
更多信息請關注復合材料信息網http://m.lzzz.net
