SMC的汽車應用任重道遠

shanghai252 · 發表于 2007-6-12 11:59:30

SMC的汽車應用任重道遠


      有些人認為片狀模塑料（SMC）在汽車中的應用已經成熟，而Vicki P. McConnell認為該材料的性能還有提升空間。盡管供應商和成型商數量眾多，但汽車部件市場對SMC來說仍然很大，從輪胎到外飾板，以及發動機艙內部件。


      有人可能會認為，添加玻纖的SMC壓縮、注塑和注射壓縮成型汽車部件中的應用已經有40多年，代表著一種成熟的工藝，在性能或成型性方面不會有太大的變化。事實并非如此：經過全球性的發展，SMC在噴涂和非噴涂汽車部件領域，無論是保險杠、翼子板、外飾板和內飾板、結構組件，還是最近的耐高溫發動機艙內部件，都是一種多功能的增強塑料。


      工藝發展
      過去四年，SMC配方和工藝的創新推動了北美地區汽車部件用SMC的產量。美國復合材料制造商協會（ACMA）旗下的汽車復合材料聯盟（ACA）說，SMC至少有七大特點，足以讓汽車制造商有理由選用這種材料：
      ◆重量大大減輕（大約比同樣的鋼材部件輕20-35%）；
      ◆通過在一條裝配線上進行部件整合，降低了制造過程的復雜性；
      ◆降低了加工成本（比鋼材沖壓成本低40%）；
      ◆與鋁或鋼相比，抗損壞性能提高，特別是外飾板；
      ◆卓越的耐腐蝕性能；
      ◆噪音、震動和粗糙度性能的改善；
      ◆設計的靈活性。
      ACA主席Keith Bihary說，2006年，美國汽車和重型卡車中所用的SMC材料還不到18.2萬噸。每個部件的平均重量為9千克。
      “今天的SMC不同于過去的SMC。”位于美國密歇根州底特律的Continental Structural Plastics（CSP）公司副總裁Tom Hilburn說。CSP于2006年7月收購了ThyssenKrupp Budd公司，之前，后者收購了底特律地區一家領先的SMC成型商Budd Plastics。
      Hilburn指出，最新的SMC配方已經回答了OEM提出的所有問題，例如涂層爆裂、電涂層應用中的耐高溫性（150-200℃），還有周期的縮短和成本的降低。


      現在，SMC已成為一種更耐用的材料，可以根據客戶需要定制。
      他補充說，CSP正在研究一種專利的粘結技術，該技術將“使SMC部件具有更好的粘接線、濕強度和的總體尺寸。我們要保護我們的專利技術”，因為正在進行的合并已經使美國主要的SMC成型商數目在過去幾年減少了。位于美國密歇根州Dearborn市的Meridian Automotive Systems公司收購了Cambridge Industries和GenCorp公司；美國俄亥俄州哥倫布市Core Molding Technologies公司在2006年11月宣布有意收購一家具有50年經驗的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年產量大約為27273噸。
      Hilburn說：“現在，我們可以為OEM提供兩種最好的產品從不同角度解決工程問題。”他堅信，汽車市場上將出現更好的保險杠產品。
      “我們認為發動機艙內SMC部件是發展中的一個階段性變化，同時，SMC制成的單片或多片式輕型貨車車廂具有更強的載荷承受能力、更好的外觀和更高的抗沖擊性。”
      他還強調了自2002年年底出現的一個產品領域：具有A級表面的強化SMC或TCA。由于其它供應商也提供具有類似性能的產品，這些產品通常被看作同種材料，但Hilburn想聲明，CSP具有“強化A級”SMC的注冊商標。
      CSP是通用汽車SMC研究員Hamid Kia發起的配混商和成型商聯盟中的一員，致力于改進OEM裝配線上粉末底漆噴涂過程中SMC外飾板的A級表面。一種精細的可噴涂粉末同時被噴涂到SMC和金屬組件上，加熱后，這層底漆熔化附著在車身板上，從而得到極高質量的噴涂表面。該聯盟的目標有兩個：降低烤漆過程中傳統SMC釋放出的濕氣或空氣的影響，以減少被噴涂部件的缺陷；同時減少溶劑型底漆過渡噴涂導致的揮發性有機化合物（VOC）。


      聯盟的努力
      Meridian Automotive Systems公司是聯盟的另一家成員，擁有400-4000噸的成型壓力，可以成型單體式大型SMC汽車組件，例如重型貨車發動機罩和翼子板。該公司稱他們占有美國SMC外飾件市場的絕大部分份額，包括輕型貨車和客車、車身板、翼子板、車頂板、擾流器、后車身板、駕駛室、防火板、護柵和保險杠。
      2003年，Meridian幫助本田公司為其第一個型號為Ridgeline的皮卡開發了一個8.5立方英尺的鋼-增強材料內層行李廂（in-bed trunk）。Meridian為Ridgeline提供的這一SMC組件于2005年1月投入生產，包括面板和一些組裝部件，如車廂側板、前板、后擋板、車廂底板、行李艙蓋和行李艙體。
      Meridian公司工程產品開發部門副總裁Dan Dowdall指出了Ridgeline項目中SMC的兩個專利配方：主面板中的超高強度化合物和備用內胎中的低密度結構化合物。“這一創新使產品達到了非常高的力學性能，并且輕質，具有良好的外觀，成型能力強。”他說。
      他補充說，復合材料內層行李廂組裝部件也被用于其它車型上，包括豐田（Toyota）的皮卡Tacoma和福特（Ford）的新型SportTrac。
      “現在，除了為新型號吉普車Wrangler Freedom生產多片式可拆卸SMC車頂組件，Meridian也為DaimlerChrysler生產重型皮卡SMC后翼板外延部分。”
      在其它型號的車輛中，Meridian所生產的成型部件也含有大量SMC和復合材料成分，包括Chevrolet Corvette、Cadillac XLR、GM Hummer-2、Dodge Viper、Ford Escape、Ford Edge等。2007年，Meridian與Nissan合作開發了一種獨特的行李廂隔板和上面的加強板，用在其私家轎車Sentra中。這些部件由拉伸強度高的SMC制成。這種板子形成了一種隱蔽的行李廂儲藏空間，而且可以調整以運輸較大的行李。
      Dowdall認為SMC“不斷積極改善”的性能有：
      ◆ 可涂性（粉末底漆）；
      ◆ 原材料成本降低、工藝改善和周期縮短產生的價值；
      ◆ 低成本的加工工藝和經濟的碳纖維增強材料；
      ◆ 模內著色配方；
      ◆ 中低密度化合物的發展降低了A級表面部件的重量。
      足夠堅固
      汽車市場對于GE粉末底漆聯盟中的兩家樹脂供應商來說并不陌生，他們是亞什蘭高性能材料集團下屬的亞什蘭復合材料聚合物和AOC公司。兩家公司都擁有商業化的強化A級表面配方的樹脂系統，解決了粉末底漆噴涂過程中SMC噴涂后的表面形態問題，兩者都預示著SMC應用的轉變。
      位于美國俄亥俄州Dublin的亞什蘭復合材料聚合物交通運輸業務全球市場經理Cedric Ball說，裝配線上SMC的粉末底漆“可以在部件上形成堅韌的表面”。亞什蘭和AOC都調整了樹脂中的低收縮添加劑（LPA），以解決空氣/水釋放氣體引起的表面問題。Ball說，亞什蘭的一大進展就是聯合高性能材料集團與特殊聚合物和添加劑集團的技術，在2006年10月找到了一種解決方案：聚酯樹脂Arotran 610和一種兼容的環氧樹脂基添加劑Pliogrip 5500，它們使SMC復合材料部件的內外表面之間具有更好的粘接性能。Ball說，通過這種材料組合，他們可以將SMC基材中濕氣釋放量減少50%，而且不會降低表面質量和粘接性能。
      在談到過去幾年SMC性能的重要進展時，他認為TCA與鋼材相比，通過減少A級表面部件的廢品率，消除了SMC的局限性。亞什蘭的600和700系列Arotran樹脂均為TCA配方。亞什蘭的另一個新產品是一種使用納米填料的低密度（比重1.45，傳統SMC為1.9）SMC。特殊聚合物和添加劑集團市場經理Rick Lupisella稱這種材料為一個重大突破，并補充說，目前這種配方已經開始在OEM汽車的試驗部件中使用。另外，該公司正使用EKADURE技術，在Arotran 800系列聚酯樹脂基礎上開發一種UV穩定的模內著色配方，這將使OEM最終可以自由選擇他們所需的顏色。而目前只有黑色可選。
      關于下一個變化，Ball認為將會是“更輕、更薄的車身外板，并且物理性能沒有降低”。亞什蘭的化學家們一直為這些增長的市場進行樹脂/粘結劑混合物方面的研究，例如，皮卡車廂、大型A級表面部件和乙烯基酯SMC閥蓋。
      美國田納西州的AOC公司在2002年年底推出了Atryl TCA聚酯配方，而福特汽車公司為其2002 Ford Explorer SportTrac車型的車廂外板以及2003 Ranger、Mustang Mach I和Thunderbird車型的發動機罩選擇了這一SMC配方。AOC證實，與傳統SMC相比，這一配方將表面波紋降低了50%，強度增加了69%。
      關于通用聯盟的研究，AOC閉模樹脂業務商業經理Mike Dettre評論說，Atryl數量的調整提高了粉末底漆的性能，同時保持了表面的平滑度、強度、低收縮性和邊緣耐爆裂性。
      他說，福特公司撰寫了一份基于Atryl TCA的A級表面材料說明書，并指出A級表面SMC復合材料的所有實際應用。現在他們認為SMC并不比鋼或鋁難加工。Atryl TCA也得到了通用、戴姆勒-克萊斯勒和幾家中型貨車OEM的認可。
      他認為SMC性能的階段性變化包括UV穩定的導電SMC產品和輕質/高性能配方。


      勇于改變
      過去35年，美國印第安納州的配混商IDI Composites公司（以前的Industrial Dielectrics）一直暗中進行SMC的創新，但該公司銷售和市場副總裁Paul Rhodes表示，現在這種狀況正發生變化。在進入汽車市場之后，公司更積極地將其材料推入頭燈罩和閥蓋市場。其大多數SMC材料是添加30-40%的玻纖的一種獨特乙烯基酯混合物。
      Rhodes說：“我們為主要市場生產大量模塑料，包括電子領域和所有交通領域。”他指出，高速交通是IDI特別重視的一個領域，這一市場需要大量材料。
      IDI應用發展工程師Gary Littell舉了公司在2006年年初推出的AV-206樹脂，這是一種專門為高溫動力系統組件而開發的一種混合配方。AV-206目前被用在閥蓋中以抵抗300。F（149 ℃）的高溫，同時還具有更高的拉伸強度和拉伸模量。
      “在低負荷柴油機中，SMC為動力系統的發展提供了最大的可能性，即減輕產品重量。”Littell說，“如果可以將一個拖拉機拖車的重量減輕4.5噸，那么就意味著你可以多裝4.5噸貨物。另外，因為新的排放法規將在2007年生效，柴油發動機需要降低重量，這將使SMC在閥蓋和油盤中得到更多應用。”
      過去三年，IDI公司的SMC產量已將增加了150%，今年計劃還會增加30%。Rhodes說，汽車工業對SMC取代金屬的需求將是他們最大的增長領域和第二大市場。Littell認為，新的SMC配方也將很快超越目前動力系統組件300 。F（149 ℃）的溫度極限。
      對于SMC在汽車部件中的未來，Littell希望有“更多個性化的發動機組件設計”。Rhodes提到了“外觀協調性”的趨勢。這是OEM為了在可見的發動機艙內部件中得到協調的A級表面、結構以及光澤度和色彩亮度而提出的一種期望。


      “不要低估SMC。”AOC的Dettre說，“SMC的優點就在于它具有許多配方可以滿足終端用戶的特定要求。”其中包括使用碳纖維作為增強材料。雖然碳纖維的研發成果前景廣闊，但高的成本卻帶來了局限性。也許碳纖維全球范圍內的擴產將使其成本大大降低，從而使得SMC在成功的道路上具有更多性能。 ■

jonson916 · 發表于 2007-6-12 18:04:14

ERM同樣可以用于汽車部件的模壓，投資低，江南哪有生產ERM的呢？

compounds · 發表于 2007-6-13 11:02:18

關于國內汽車用SMC/BMC 市場現狀,目前基本可以判斷至少是現在不是一個好市場,原因如下:
1,SMC主要運用于重卡,而國外運用量比較大的SUV,皮卡國內是個低端市場,根本就用不起SMC.
2,重卡的用量在不斷上升,但它的價格在不斷下降,不管什么產品都是論公斤賣,跟賣菜差不多,而且每年都要有個降價,這還不是最要命的,最要命的是每年都出新款車,所謂新款一是換保險桿和面板,另外就是換前大燈,一個用SMC,一個用BMC.老款要求降價,新款要投模具,老的模具還沒有分攤完,新模具又要上!到哪里掙錢?我看這幾年(2004年以后)凡是做汽車SMC部件的效益好的不多.
3,有部分附加值高合資轎車的產品,還在進口,價格壓力大了,外資又進來了!
4,中國的MERIDIAN(美國最大SMC汽車件供應商),PEGFORM(奔馳,寶馬供應商)在哪里?
因為歐美經驗說明,汽車用SMC 是SMC最大的市場,沒有汽車SMC市場不能說是個完整的SMC 市場,也培育不出大規模的SMC 制造廠家.

jonson916 · 發表于 2007-6-13 12:54:40

頂！ ...