SMC的汽车应用任重道远
有些人认为片状模塑料（SMC）在汽车中的应用已经成熟，而Vicki P. McConnell认为该材料的性能还有提升空间。尽管供应商和成型商数量众多，但汽车部件市场对SMC来说仍然很大，从轮胎到外饰板，以及发动机舱内部件。
有人可能会认为，添加玻纤的SMC压缩、注塑和注射压缩成型汽车部件中的应用已经有40多年，代表着一种成熟的工艺，在性能或成型性方面不会有太大的变化。事实并非如此：经过性的发展，SMC在喷涂和非喷涂汽车部件领域，无论是保险杠、翼子板、外饰板和内饰板、结构组件，还是近的耐高温发动机舱内部件，都是一种多功能的增强塑料。
工艺发展
过去四年，SMC配方和工艺的创新推动了北美地区汽车部件用SMC的产量。美国复合材料制造商协会（ACMA）旗下的汽车复合材料联盟（ACA）说，SMC至少有七大特点，足以让汽车制造商有理由选用这种材料：
◆重量大大减轻（大约比同样的钢材部件轻20-35%）；
◆通过在一条装配线上进行部件整合，降低了制造过程的复杂性；
◆降低了加工成本（比钢材冲压成本低40%）；
◆与铝或钢相比，抗损坏性能提高，特别是外饰板；
◆卓越的耐腐蚀性能；
◆噪音、震动和粗糙度性能的改善；
◆设计的灵活性。
ACA主席Keith Bihary说，2006年，美国汽车和重型卡车中所用的SMC材料还不到18.2万吨。每个部件的平均重量为9千克。
“今天的SMC不同于过去的SMC。”位于美国密歇根州底特律的Continental Structural Plastics（CSP）公司副总裁Tom Hilburn说。CSP于2006年7月收购了ThyssenKrupp Budd公司，之前，后者收购了底特律地区一家的SMC成型商Budd Plastics。
Hilburn指出，新的SMC配方已经回答了OEM提出的所有问题，例如涂层爆裂、电涂层应用中的耐高温性（150-200℃），还有周期的缩短和成本的降低。
现在，SMC已成为一种更耐用的材料，可以根据客户需要定制。
他补充说，CSP正在研究一种的粘结技术，该技术将“使SMC部件具有更好的粘接线、湿强度和的总体尺寸。我们要保护我们的技术”，因为正在进行的合并已经使美国主要的SMC成型商数目在过去几年减少了。位于美国密歇根州Dearborn市的Meridian Automotive Systems公司收购了Cambridge Industries和GenCorp公司；美国俄亥俄州哥伦布市Core Molding Technologies公司在2006年11月宣布有意收购一家具有50年经验的SMC定制成型商Premix Molding公司。Core公司是一家SMC配混商和成型商，SMC年产量大约为27273吨。
Hilburn说：“现在，我们可以为OEM提供两种好的产品从不同角度解决工程问题。”他坚信，汽车市场上将出现更好的保险杠产品。
“我们认为发动机舱内SMC部件是发展中的一个阶段性变化，同时，SMC制成的单片或多片式轻型货车车厢具有更强的载荷承受能力、更好的外观和更高的抗冲击性。”
他还强调了自2002年年底出现的一个产品领域：具有A级表面的强化SMC或TCA。由于其它供应商也提供具有类似性能的产品，这些产品通常被看作同种材料，但Hilburn想声明，CSP具有“强化A级”SMC的注册商标。
CSP是通用汽车SMC研究员Hamid Kia发起的配混商和成型商联盟中的一员，致力于改进OEM装配线上粉末底漆喷涂过程中SMC外饰板的A级表面。一种精细的可喷涂粉末同时被喷涂到SMC和金属组件上，加热后，这层底漆熔化附着在车身板上，从而得到极高质量的喷涂表面。该联盟的目标有两个：降低烤漆过程中传统SMC释放出的湿气或空气的影响，以减少被喷涂部件的缺陷；同时减少溶剂型底漆过渡喷涂导致的挥发性有机化合物（VOC）。
联盟的努力
Meridian Automotive Systems公司是联盟的另一家成员，拥有400-4000吨的成型压力，可以成型单体式大型SMC汽车组件，例如重型货车发动机罩和翼子板。该公司称他们占有美国SMC外饰件市场的绝大部分份额，包括轻型货车和客车、车身板、翼子板、车顶板、扰流器、后车身板、驾驶室、防火板、护栅和保险杠。
2003年，Meridian帮助本田公司为其个型号为Ridgeline的皮卡开发了一个8.5立方英尺的钢-增强材料内层行李厢（in-bed trunk）。Meridian为Ridgeline提供的这一SMC组件于2005年1月投入生产，包括面板和一些组装部件，如车厢侧板、前板、后挡板、车厢底板、行李舱盖和行李舱体。
Meridian公司工程产品开发部门副总裁Dan Dowdall指出了Ridgeline项目中SMC的两个配方：主面板中的超高强度化合物和备用内胎中的低密度结构化合物。“这一创新使产品达到了非常高的力学性能，并且轻质，具有良好的外观，成型能力强。”他说。
他补充说，复合材料内层行李厢组装部件也被用于其它车型上，包括丰田（Toyota）的皮卡Tacoma和福特（Ford）的新型SportTrac。
“现在，除了为新型号吉普车Wrangler Freedom生产多片式可拆卸SMC车顶组件，Meridian也为DaimlerChrysler生产重型皮卡SMC后翼板外延部分。”
在其它型号的车辆中，Meridian所生产的成型部件也含有大量SMC和复合材料成分，包括Chevrolet Corvette、Cadillac XLR、GM Hummer-2、Dodge Viper、Ford Escape、Ford Edge等。2007年，Meridian与Nissan合作开发了一种独特的行李厢隔板和上面的加强板，用在其私家轿车Sentra中。这些部件由拉伸强度高的SMC制成。这种板子形成了一种隐蔽的行李厢储藏空间，而且可以调整以运输较大的行李。
Dowdall认为SMC“不断积极改善”的性能有：
◆ 可涂性（粉末底漆）；
◆ 原材料成本降低、工艺改善和周期缩短产生的价值；
◆ 低成本的加工工艺和经济的碳纤维增强材料；
◆ 模内着色配方；
◆ 中低密度化合物的发展降低了A级表面部件的重量。
足够坚固
汽车市场对于GE粉末底漆联盟中的两家树脂供应商来说并不陌生，他们是亚什兰高性能材料集团下属的亚什兰复合材料聚合物和AOC公司。两家公司都拥有商业化的强化A级表面配方的树脂系统，解决了粉末底漆喷涂过程中SMC喷涂后的表面形态问题，两者都预示着SMC应用的转变。
位于美国俄亥俄州Dublin的亚什兰复合材料聚合物交通运输业务市场经理Cedric Ball说，装配线上SMC的粉末底漆“可以在部件上形成坚韧的表面”。亚什兰和AOC都调整了树脂中的低收缩添加剂（LPA），以解决空气/水释放气体引起的表面问题。Ball说，亚什兰的一大进展就是联合高性能材料集团与特殊聚合物和添加剂集团的技术，在2006年10月找到了一种解决方案：聚酯树脂Arotran 610和一种兼容的环氧树脂基添加剂Pliogrip 5500，它们使SMC复合材料部件的内外表面之间具有更好的粘接性能。Ball说，通过这种材料组合，他们可以将SMC基材中湿气释放量减少50%，而且不会降低表面质量和粘接性能。
在谈到过去几年SMC性能的重要进展时，他认为TCA与钢材相比，通过减少A级表面部件的废品率，消除了SMC的局限性。亚什兰的600和700系列Arotran树脂均为TCA配方。亚什兰的另一个新产品是一种使用纳米填料的低密度（比重1.45，传统SMC为1.9）SMC。特殊聚合物和添加剂集团市场经理Rick Lupisella称这种材料为一个重大突破，并补充说，目前这种配方已经开始在OEM汽车的试验部件中使用。另外，该公司正使用EKADURE技术，在Arotran 800系列聚酯树脂基础上开发一种UV稳定的模内着色配方，这将使OEM终可以自由选择他们所需的颜色。而目前只有黑色可选。
关于下一个变化，Ball认为将会是“更轻、更薄的车身外板，并且物理性能没有降低”。亚什兰的化学家们一直为这些增长的市场进行树脂/粘结剂混合物方面的研究，例如，皮卡车厢、大型A级表面部件和乙烯基酯SMC阀盖。
美国田纳西州的AOC公司在2002年年底推出了Atryl TCA聚酯配方，而福特汽车公司为其2002 Ford Explorer SportTrac车型的车厢外板以及2003 Ranger、Mustang Mach I和Thunderbird车型的发动机罩选择了这一SMC配方。AOC证实，与传统SMC相比，这一配方将表面波纹降低了50%，强度增加了69%。
关于通用联盟的研究，AOC闭模树脂业务商业经理Mike Dettre评论说，Atryl数量的调整提高了粉末底漆的性能，同时保持了表面的平滑度、强度、低收缩性和边缘耐爆裂性。
他说，福特公司撰写了一份基于Atryl TCA的A级表面材料说明书，并指出A级表面SMC复合材料的所有实际应用。现在他们认为SMC并不比钢或铝难加工。Atryl TCA也得到了通用、戴姆勒-克莱斯勒和几家中型货车OEM的认可。
他认为SMC性能的阶段性变化包括UV稳定的导电SMC产品和轻质/高性能配方。
勇于改变
过去35年，美国印第安纳州的配混商IDI Composites公司（以前的Industrial Dielectrics）一直暗中进行SMC的创新，但该公司销售和市场副总裁Paul Rhodes表示，现在这种状况正发生变化。在进入汽车市场之后，公司更积极地将其材料推入头灯罩和阀盖市场。其大多数SMC材料是添加30-40%的玻纤的一种独特乙烯基酯混合物。
Rhodes说：“我们为主要市场生产大量模塑料，包括电子领域和所有交通领域。”他指出，高速交通是IDI特别重视的一个领域，这一市场需要大量材料。
IDI应用发展工程师Gary Littell举了公司在2006年年初推出的AV-206树脂，这是一种专门为高温动力系统组件而开发的一种混合配方。AV-206目前被用在阀盖中以抵抗300。F（149 ℃）的高温，同时还具有更高的拉伸强度和拉伸模量。
“在低负荷柴油机中，SMC为动力系统的发展提供了大的可能性，即减轻产品重量。”Littell说，“如果可以将一个拖拉机拖车的重量减轻4.5吨，那么就意味着你可以多装4.5吨货物。另外，因为新的排放法规将在2007年生效，柴油发动机需要降低重量，这将使SMC在阀盖和油盘中得到更多应用。”
过去三年，IDI公司的SMC产量已将增加了150%，今年计划还会增加30%。Rhodes说，汽车工业对SMC取代金属的需求将是他们大的增长领域和第二大市场。Littell认为，新的SMC配方也将很快超越目前动力系统组件300 。F（149 ℃）的温度极限。
对于SMC在汽车部件中的未来，Littell希望有“更多个性化的发动机组件设计”。Rhodes提到了“外观协调性”的趋势。这是OEM为了在可见的发动机舱内部件中得到协调的A级表面、结构以及光泽度和色彩亮度而提出的一种期望。
“不要低估SMC。”AOC的Dettre说，“SMC的优点就在于它具有许多配方可以满足终端用户的特定要求。”其中包括使用碳纤维作为增强材料。虽然碳纤维的研发成果前景广阔，但高的成本却带来了局限性。也许碳纤维范围内的扩产将使其成本大大降低，从而使得SMC在成功的道路上具有更多性能。
有人可能会认为，添加玻纤的SMC压缩、注塑和注射压缩成型汽车部件中的应用已经有40多年，代表着一种成熟的工艺，在性能或成型性方面不会有太大的变化。事实并非如此：经过性的发展，SMC在喷涂和非喷涂汽车部件领域，无论是保险杠、翼子板、外饰板和内饰板、结构组件，还是近的耐高温发动机舱内部件，都是一种多功能的增强塑料。
工艺发展
过去四年，SMC配方和工艺的创新推动了北美地区汽车部件用SMC的产量。美国复合材料制造商协会（ACMA）旗下的汽车复合材料联盟（ACA）说，SMC至少有七大特点，足以让汽车制造商有理由选用这种材料：
◆重量大大减轻（大约比同样的钢材部件轻20-35%）；
◆通过在一条装配线上进行部件整合，降低了制造过程的复杂性；
◆降低了加工成本（比钢材冲压成本低40%）；
◆与铝或钢相比，抗损坏性能提高，特别是外饰板；
◆卓越的耐腐蚀性能；
◆噪音、震动和粗糙度性能的改善；
◆设计的灵活性。
ACA主席Keith Bihary说，2006年，美国汽车和重型卡车中所用的SMC材料还不到18.2万吨。每个部件的平均重量为9千克。
“今天的SMC不同于过去的SMC。”位于美国密歇根州底特律的Continental Structural Plastics（CSP）公司副总裁Tom Hilburn说。CSP于2006年7月收购了ThyssenKrupp Budd公司，之前，后者收购了底特律地区一家的SMC成型商Budd Plastics。
Hilburn指出，新的SMC配方已经回答了OEM提出的所有问题，例如涂层爆裂、电涂层应用中的耐高温性（150-200℃），还有周期的缩短和成本的降低。
现在，SMC已成为一种更耐用的材料，可以根据客户需要定制。
他补充说，CSP正在研究一种的粘结技术，该技术将“使SMC部件具有更好的粘接线、湿强度和的总体尺寸。我们要保护我们的技术”，因为正在进行的合并已经使美国主要的SMC成型商数目在过去几年减少了。位于美国密歇根州Dearborn市的Meridian Automotive Systems公司收购了Cambridge Industries和GenCorp公司；美国俄亥俄州哥伦布市Core Molding Technologies公司在2006年11月宣布有意收购一家具有50年经验的SMC定制成型商Premix Molding公司。Core公司是一家SMC配混商和成型商，SMC年产量大约为27273吨。
Hilburn说：“现在，我们可以为OEM提供两种好的产品从不同角度解决工程问题。”他坚信，汽车市场上将出现更好的保险杠产品。
“我们认为发动机舱内SMC部件是发展中的一个阶段性变化，同时，SMC制成的单片或多片式轻型货车车厢具有更强的载荷承受能力、更好的外观和更高的抗冲击性。”
他还强调了自2002年年底出现的一个产品领域：具有A级表面的强化SMC或TCA。由于其它供应商也提供具有类似性能的产品，这些产品通常被看作同种材料，但Hilburn想声明，CSP具有“强化A级”SMC的注册商标。
CSP是通用汽车SMC研究员Hamid Kia发起的配混商和成型商联盟中的一员，致力于改进OEM装配线上粉末底漆喷涂过程中SMC外饰板的A级表面。一种精细的可喷涂粉末同时被喷涂到SMC和金属组件上，加热后，这层底漆熔化附着在车身板上，从而得到极高质量的喷涂表面。该联盟的目标有两个：降低烤漆过程中传统SMC释放出的湿气或空气的影响，以减少被喷涂部件的缺陷；同时减少溶剂型底漆过渡喷涂导致的挥发性有机化合物（VOC）。
联盟的努力
Meridian Automotive Systems公司是联盟的另一家成员，拥有400-4000吨的成型压力，可以成型单体式大型SMC汽车组件，例如重型货车发动机罩和翼子板。该公司称他们占有美国SMC外饰件市场的绝大部分份额，包括轻型货车和客车、车身板、翼子板、车顶板、扰流器、后车身板、驾驶室、防火板、护栅和保险杠。
2003年，Meridian帮助本田公司为其个型号为Ridgeline的皮卡开发了一个8.5立方英尺的钢-增强材料内层行李厢（in-bed trunk）。Meridian为Ridgeline提供的这一SMC组件于2005年1月投入生产，包括面板和一些组装部件，如车厢侧板、前板、后挡板、车厢底板、行李舱盖和行李舱体。
Meridian公司工程产品开发部门副总裁Dan Dowdall指出了Ridgeline项目中SMC的两个配方：主面板中的超高强度化合物和备用内胎中的低密度结构化合物。“这一创新使产品达到了非常高的力学性能，并且轻质，具有良好的外观，成型能力强。”他说。
他补充说，复合材料内层行李厢组装部件也被用于其它车型上，包括丰田（Toyota）的皮卡Tacoma和福特（Ford）的新型SportTrac。
“现在，除了为新型号吉普车Wrangler Freedom生产多片式可拆卸SMC车顶组件，Meridian也为DaimlerChrysler生产重型皮卡SMC后翼板外延部分。”
在其它型号的车辆中，Meridian所生产的成型部件也含有大量SMC和复合材料成分，包括Chevrolet Corvette、Cadillac XLR、GM Hummer-2、Dodge Viper、Ford Escape、Ford Edge等。2007年，Meridian与Nissan合作开发了一种独特的行李厢隔板和上面的加强板，用在其私家轿车Sentra中。这些部件由拉伸强度高的SMC制成。这种板子形成了一种隐蔽的行李厢储藏空间，而且可以调整以运输较大的行李。
Dowdall认为SMC“不断积极改善”的性能有：
◆ 可涂性（粉末底漆）；
◆ 原材料成本降低、工艺改善和周期缩短产生的价值；
◆ 低成本的加工工艺和经济的碳纤维增强材料；
◆ 模内着色配方；
◆ 中低密度化合物的发展降低了A级表面部件的重量。
足够坚固
汽车市场对于GE粉末底漆联盟中的两家树脂供应商来说并不陌生，他们是亚什兰高性能材料集团下属的亚什兰复合材料聚合物和AOC公司。两家公司都拥有商业化的强化A级表面配方的树脂系统，解决了粉末底漆喷涂过程中SMC喷涂后的表面形态问题，两者都预示着SMC应用的转变。
位于美国俄亥俄州Dublin的亚什兰复合材料聚合物交通运输业务市场经理Cedric Ball说，装配线上SMC的粉末底漆“可以在部件上形成坚韧的表面”。亚什兰和AOC都调整了树脂中的低收缩添加剂（LPA），以解决空气/水释放气体引起的表面问题。Ball说，亚什兰的一大进展就是联合高性能材料集团与特殊聚合物和添加剂集团的技术，在2006年10月找到了一种解决方案：聚酯树脂Arotran 610和一种兼容的环氧树脂基添加剂Pliogrip 5500，它们使SMC复合材料部件的内外表面之间具有更好的粘接性能。Ball说，通过这种材料组合，他们可以将SMC基材中湿气释放量减少50%，而且不会降低表面质量和粘接性能。
在谈到过去几年SMC性能的重要进展时，他认为TCA与钢材相比，通过减少A级表面部件的废品率，消除了SMC的局限性。亚什兰的600和700系列Arotran树脂均为TCA配方。亚什兰的另一个新产品是一种使用纳米填料的低密度（比重1.45，传统SMC为1.9）SMC。特殊聚合物和添加剂集团市场经理Rick Lupisella称这种材料为一个重大突破，并补充说，目前这种配方已经开始在OEM汽车的试验部件中使用。另外，该公司正使用EKADURE技术，在Arotran 800系列聚酯树脂基础上开发一种UV稳定的模内着色配方，这将使OEM终可以自由选择他们所需的颜色。而目前只有黑色可选。
关于下一个变化，Ball认为将会是“更轻、更薄的车身外板，并且物理性能没有降低”。亚什兰的化学家们一直为这些增长的市场进行树脂/粘结剂混合物方面的研究，例如，皮卡车厢、大型A级表面部件和乙烯基酯SMC阀盖。
美国田纳西州的AOC公司在2002年年底推出了Atryl TCA聚酯配方，而福特汽车公司为其2002 Ford Explorer SportTrac车型的车厢外板以及2003 Ranger、Mustang Mach I和Thunderbird车型的发动机罩选择了这一SMC配方。AOC证实，与传统SMC相比，这一配方将表面波纹降低了50%，强度增加了69%。
关于通用联盟的研究，AOC闭模树脂业务商业经理Mike Dettre评论说，Atryl数量的调整提高了粉末底漆的性能，同时保持了表面的平滑度、强度、低收缩性和边缘耐爆裂性。
他说，福特公司撰写了一份基于Atryl TCA的A级表面材料说明书，并指出A级表面SMC复合材料的所有实际应用。现在他们认为SMC并不比钢或铝难加工。Atryl TCA也得到了通用、戴姆勒-克莱斯勒和几家中型货车OEM的认可。
他认为SMC性能的阶段性变化包括UV稳定的导电SMC产品和轻质/高性能配方。
勇于改变
过去35年，美国印第安纳州的配混商IDI Composites公司（以前的Industrial Dielectrics）一直暗中进行SMC的创新，但该公司销售和市场副总裁Paul Rhodes表示，现在这种状况正发生变化。在进入汽车市场之后，公司更积极地将其材料推入头灯罩和阀盖市场。其大多数SMC材料是添加30-40%的玻纤的一种独特乙烯基酯混合物。
Rhodes说：“我们为主要市场生产大量模塑料，包括电子领域和所有交通领域。”他指出，高速交通是IDI特别重视的一个领域，这一市场需要大量材料。
IDI应用发展工程师Gary Littell举了公司在2006年年初推出的AV-206树脂，这是一种专门为高温动力系统组件而开发的一种混合配方。AV-206目前被用在阀盖中以抵抗300。F（149 ℃）的高温，同时还具有更高的拉伸强度和拉伸模量。
“在低负荷柴油机中，SMC为动力系统的发展提供了大的可能性，即减轻产品重量。”Littell说，“如果可以将一个拖拉机拖车的重量减轻4.5吨，那么就意味着你可以多装4.5吨货物。另外，因为新的排放法规将在2007年生效，柴油发动机需要降低重量，这将使SMC在阀盖和油盘中得到更多应用。”
过去三年，IDI公司的SMC产量已将增加了150%，今年计划还会增加30%。Rhodes说，汽车工业对SMC取代金属的需求将是他们大的增长领域和第二大市场。Littell认为，新的SMC配方也将很快超越目前动力系统组件300 。F（149 ℃）的温度极限。
对于SMC在汽车部件中的未来，Littell希望有“更多个性化的发动机组件设计”。Rhodes提到了“外观协调性”的趋势。这是OEM为了在可见的发动机舱内部件中得到协调的A级表面、结构以及光泽度和色彩亮度而提出的一种期望。
“不要低估SMC。”AOC的Dettre说，“SMC的优点就在于它具有许多配方可以满足终端用户的特定要求。”其中包括使用碳纤维作为增强材料。虽然碳纤维的研发成果前景广阔，但高的成本却带来了局限性。也许碳纤维范围内的扩产将使其成本大大降低，从而使得SMC在成功的道路上具有更多性能。
