多方位观察欧美汽车用SMC制件的新进展

  据美国本土的机构宣称,2006年美国汽车业界使用了12.3万吨SMC;而按DSM公司的预测,欧盟方面2005年汽车用SMC大致为10万吨。这充分显示,汽车制造业为SMC的原料供应商和成型制品商提供了极为广阔的市场前景。
  不过必须指出,自2000年开始,SMC的汽车部件大规模进入汽车工厂总装线以来,由于这些部件表面漆泡(POPS)等缺陷,曾一度严重地阻滞了汽车SMC制件的逐年增长,反而有些下滑。这就引起了SMC原料供应商――UP树脂的生产厂、SMC的制备及成型工厂、SMC设备制造厂等利益集团的严密关注,在近些年展开了联合攻关,共同创新,至今取得了重大进展,极大地降低了车身外板部件表面漆泡的发生,重新取得了汽车主机厂的青睐,为汽车SMC制件的扩张展现了新的良好机遇。
   ・采用增韧型UP,制备增韧型SMC来克服漆泡缺陷。
   “漆泡”产生的原因一般认为是:为了得到CLASSA的光洁表面,配方中使用如PVAC这类低轮廓添加剂,固化中会在基体中形成微穴(微孔)微裂纹,故而在后续的SMC运输、贮存中,制件会吸收大气中湿气、水分等,更会在涂装中吸收底漆中的高挥发分溶剂。当制件在进入涂料高温烘烤(约170℃至180℃)时,就会在面漆下散发出上述挥发性气体,形成漆泡,严重时甚至出现皮革状表面。
    美国的AOC公司与Ashland公司分别推出了各自的增韧型UP――AtrylTCA和AROTRAN700系列,来制备增韧型SMC,经成型后,同等条件下漆泡缺陷已减少了近95%,达到了1000个制件仅有10~20个缺陷,已为OEM的福特车所接受。
    ・采用光固化粉末涂料替代溶剂型的热固化底漆。
    美国RedSpot公司研制了UV光固化粉末涂料内含神奇的封孔剂,能有效地封堵SMC制件表面的微孔微裂纹,防止水分吸入,而光固化粉末涂料本身是无溶剂的绿色涂料,也就不存在溶剂吸入的可能。
    ・研发替代PVAC的新颖改性树脂作低轮廓添加剂。
    同样是AOC和Ashland的成果,这种改性树脂本身就含有封孔剂,使湿气的捕获降低到仅0.3%,从而同样可达到A级表面,不过要求成型后2~3天内即刻涂装方有效。而RedSpot更推出了可以放置较长周期的这类封孔剂运用于SMC配方中,其成型制品预计在2007年夏天会由GM公司作出第二期的温湿度耐候试验结论。
    ・免喷涂SMC.
    Ashland公司的AROTRAN800就是经过6至7年的曝晒试验,极具吸引力的、可以直接着色的免喷涂的SMC基体树脂,不单是UP,要制备耐紫外线的SMC,而且其中其他组分,如低轮廓添加剂、填料、颜料、脱模剂等都要选用抗UV照射的,这样的组合方能耐得住在佛罗里达州和亚利桑那州的长期阳光曝晒试验,这样的配方比常规的SMC配方是要贵一些,但是比起后续的喷涂线上的工艺费用还是值得的。这种抗UV的SMC部品先被皮卡车的车斗所选用。
    ・低密度SMC.
    SMC理论上可以比同类的钢制车身板减轻30%的重量,这时候我们以1.8g/cm3至1.9g/cm3的密度来计算。但是实际上由于SMC制品必须具备较厚的壁厚方能满足制品的刚度和强度的要求,因而实际的减重还是相当有限的。因此一个重要的途径是降低SMC的密度。曾经有厂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,然而作为车身外板的要求是不可行的,成型中微珠空心球体碾碎后,引起表面质量的下降是现实存在的。
    Ashland公司依其AROTRAN720韧性的A级表面UP树脂为基质,用某些白垩纳米填料来替代重质碳酸钙,可使密度降低到1.55g/cm3,而并没有牺牲表面光洁度,不过这种填料的成本较高,然而综合估量汽车燃油高企的价格,还是激发SMC的供应商向更低的密度1.15g/cm3进行攻关。
    ・环境友好SMC.
    Ashland公司在其ENVIREZ项目中将UP加入25%的大豆油和谷物油(soyandcornoils),用于制造非车身板的结构零件,并已通过180℃、1000小时的老化试验,其性能类似于乙烯基树脂,可应用于发动机缸盖等耐高温制件,大致会在2009年推出。
    ・改善SMC成型品质的监控仪器。
    Ashland公司近期推出两款新的仪器:
    (A)FACTS系统(FlowAnalysisCureTimeSys鄄tem)。这种仪器与专门的螺旋流动测试相配合,可以实时监控成型过程中SMC的流变特性,界定由材料或模具引起的缺陷,并指引SMC改进配方。
    (B)ALSA表面分析仪(AdvancedLaserSurfaceAnalyzer)。这种仪器替代延用了多年的LORIA(LaserOpticalReflectedImageAnalyzer),使用了类似数码相机的CCD表面数据摄取装置,不仅保留了原LORIA的全部功能,而且可独立地摄取表面桔皮纹和影像清晰度(DOI)等数据,相信这种替代的工业标准近几年就可完成。
    ・闭环控制、高速稳定运行的新型SMC生产线。
    美国FinnFram公司开发了闭环控制糊料重量,玻纤含量及终的成品单位面积的重量和薄膜张力控制、磁力制动等一系列创新,新设备的走带速度比起以前设备的速度(每分钟6m至7.5m)提高了2至3倍,并计划达到每分钟30m.・SMC在线混合连续成型生产线的初型。
    酷似长纤维增强热塑性塑料在线混练连续成型(D-LFT)工艺。德国的Fraunhofer学院领导了包括大众公司、迪芬巴赫公司的一个团队,经过两年的努力,将会在今年稍后一些时间推出一条在线混合,利用微波技术即时熟化(现在的熟化周期要3至4天),实现连续成型的全新的生产线。
    ・SMC制件成型生产线向高度自动化、现代化方向发展。
    位于葡萄牙Perto的INAPALPlastesSA是全欧洲先进、现代化的SMC制件成型工厂。目前又新建成了两条生产线:一条是为VW多用途客车制造SMC零件;另一条是全自动的为VW的EOS车型生产A级表面的行李箱盖和外罩。工厂设在VW的工业园靠近汽车总装,保证及时连续供货。该生产线配置3台高精密、四角调平的迪芬巴赫的压机,成型周期为90sec,并实施IMP模内涂漆,为后续做各种颜色的面漆提供了极好的光洁表面。SMC片材由其合作伙伴Mengoeit公司设在其工厂内的SMC线连续供应。SMC片材切割、加料、取件、切边后整理、装配均由机器人或CNC加工中心,按节拍同步完成。按VW的设计,每天两班,每班供应200~250辆装车使用。这里必须提到,全欧洲好的UP供应商DSM为这几条线提供了PALAPREGA级树脂给SMC机组。要知道DSM高质量的低收缩UP和低轮廓添助剂,如Palapreg、P18-03、0423-02和H2681-01,为A级表面制件提供了非常好的解决方案。