Омоложение листовых формовочных смесей подчеркивает новые арматурные материалы, новые наполнители, новую матрицу смолы и новые возможности.
Существенным изменением для традиционной рецептуры SMC является то, что она больше не определяется измельченным стеклянным волокном, а смесители и формовочные машины изучают использование углеродного волокна или даже базальтового волокна, а также постоянное использование непрерывных армирующих волокон из штапельных композиций Эти сплошные армирующие волокна включают в себя не только однонаправленные ровинги, но и двухосные и триаксиальные ткани, а также ткани без обжима, чтобы придать большую жесткость, прочность и ударопрочность к компонентам, при этом их необходимо сравнивать со стандартным SMC В качестве дополнительного бонуса во многих случаях толщина стенки детали может быть уменьшена.
Непрерывный волоконный SMC часто можно использовать в сочетании с обычным прерывистым / измельченным волокном SMC, исследование исследователей из Института технологий производства Фраунгофера («F-ICT» в Пфинцтале, Германия) Преимущество «индивидуальной технологии SMC» заключается в том, что короткое волокно SMC может заполнять ребра, в то время как непрерывные армирующие волокна имеют тенденцию преодолевать другие сложные конструктивные особенности, но присутствие непрерывных волокон приближает механические свойства В реальных препрегах и по более низкой цене без необходимости инвестировать в специализированное технологическое оборудование и не влияя на преимущества интеграции компонентов SMC или формируя сложные геометрии 2.5D (более типичные препреги Форма более сложная.) Примером непрерывного волокнистого SMC-компонента является корпус батареи для использования на электромобиле Chevrolet Spark (EV) в General Motors, который включает компоненты SMC непрерывного и прерывистого армирующего материала и Конструкция кузова, предоставленная Американским советом автомобильных исследований («USCAR», Саутфилд, Мичиган, США).
Растущий интерес к углеродному волокну SMC по мере того, как цены на углеродные волокна падают, и все больше поставщиков предлагают большой жгут (50K и 25K, прежде всего в автомобильном и промышленном секторах) углеродного волокна SMC. С 2003 года модель Dodge Viper Daimler Chrysler, в настоящее время входящая в состав структурной поддержки FCA US LLC, была внедрена в коммерческую эксплуатацию.
Пара кронштейнов из 50% измельченного углеродного волокна и виниловой сложноэфирной смолы была собрана Meridian Automotive Systems, Inc. (Allen Park, MI, USA, больше не существует), включая предыдущие 15-20 металлических компонентов Уменьшение веса на 18 кг по сравнению с тиснением стальных деталей. Кроме того, было сказано, что SMC с усилением углеродным волокном использовался в локомотивных покрытиях в Европе уже в начале 1990-х годов.
Многие современные смесители и формовочные машины предлагают материалы SMC, армированные различными формами углеродного волокна, но есть некоторые проблемы при сопоставлении этих материалов: во-первых, найти углеродные волокна, которые подходят для инфильтрации матричного материала винилового эфира и соединений винилового эфира, Не подходит для типичных эпоксидных или полиуретановых пропитанных углеродных волокон, чтобы обеспечить хорошую адгезию между материалом матрицы и армирующим материалом. Отсутствие таких продуктов способствовало развитию Инновационного института усовершенствованных композиционных материалов («IACMI») Новый проект от Zoltek (дочерняя компания Toray Group of Companies в Сент-Луисе, Миссури, США), Михельман (Цинциннати, Огайо) и Эш, новый проект в Ноксвилле, Тенн. Орхидея участвует в проекте.
Вторая проблема заключается в том, чтобы волокна хорошо проникали в типичные SMC-системы с пастой. «Инфильтрация углеродных волокон при обработке SMC очень сложна, особенно с большими волокнами из углеродного волокна». Fraunhofer композиты исследовательский Центр (упоминаемый как ФПК «Онтарио, Канада Лондон) инженер-исследователь Даниэль Парк объяснил,» так, люди ищут способы, чтобы быть в состоянии отделить пучок волокон для того, чтобы пропитать и улучшить механические свойства. с большим датчиком углеродного волокна SMC усиливается, хотя жесткость, но интенсивность в целом аналогична армированный стекловолокном только половина SMC по сравнению с прочностью на разрыв стекловолокна выше 300 МПа, когда углеродного волокна составляет всего 100 ~ 150 МПа предел прочности на разрыв, то трудно сказать, Это углеродное волокно с разумной ценой, которое мы решили в нашем прямом процессе SMC (D-SMC), добавив систему развертывания волокон для уменьшения пучка волокон от 50 000 до 3K. Связки волокон и более однородный материал имеют более экспоненциально более смачиваемую форму, поэтому стекловолоконные нити (скрученные нити из очень небольшого количества стекловолоконных нитей) Используются при более быстрой и тщательной инфильтрации, но они еще не появились в углеродном волокне.
"Наше углеродное волокно SMC выбрано для строительных материалов и пола-структурных приложений, для этих приложений, прежде чем мы смогли выбрать препрег. Магны экстерьеры Inc. (Трой, штат Мичиган) легкие композитные материалы, глобальный директор по продуктам Эндрю объяснил Swikoski. компания теперь имеет два вида продукции из углеродного волокна, принял модифицированную матрицу сложного эфира смолы винила, один EPICBLEND КПБ-Z, нарезанный уровень волокна, один является непрерывным армированным волокном EPICBLEND CFS-Z 0 ° / 90 ° NCF, который может использоваться вместе с измельченными сортами материалов для частичной арматуры деталей для деталей, требующих более высоких механических свойств.
«Наш метод изготовления препрегов из прессованного прессованного углеродного волокна означает, что у нас есть лучшее смачивание, уплотнение и уплотнение волокон», - сказал Свикоски. «По сравнению с другими методами мы сокращаем, рассеиваем и Существуют различные способы хранения волокон. Мы можем обрезать более тонкие волокна резаком и изменять длину волокна и распределение волокон по линии SMC, что помогает с ориентацией и потоком ». В общем, чем меньше диаметр, тем легче проникать в него , Тем легче будет отделяться и течь в матричной смоле ». Наше распределение волокон очень случайное, в отличие от лент из других волокон, что дает нам значительное преимущество в затратах, а также позволяет уменьшить стенку детали Толстый и способен течь дольше с большей согласованностью ».
Swikoski отмечает, что измельченный волокно SMC не производит поверхности класса A. «Он всегда используется для внутренних панелей. Он может быть текстурирован, но уже имеет очень« технический »вид, который делает его капотом, дверью или Идеально подходит для применений на поверхности класса B, таких как лифтовые ворота, внутренние панели и т. Д. ». Он также сказал, что Magna переключается между всеми углеродными и углеродными и стеклянными смесями.« Мы ищем самый низкий вес и тончайший Из толщины стенок мы теперь можем уменьшить ее до 1,2-1 мм, которая находится на стали, но мы предоставили текучий материал с возможностью интеграции деталей, которые не могут обеспечить металлическое тиснение ».
Микшер A. Schulman Ltd. (Fairlawn, OH) имеет несколько новых методов производства углеродных волокон SMC, а его дочерняя компания Quantum Composites Inc. (Bay City, MI, USA) разработала Первоначально измельченный углеродный волокно SMC был коммерциализирован с матрицей из эпоксидной смолы, а затем с матрицей на основе винилового эфира. Поскольку с 2006 года Quantum Composites Limited и Callaway Golf Company (Карлсбад, Калифорния, США) Вскоре после этого он начал тесно сотрудничать с Lamborghini Motor Company, используя модифицированную матрицу винилового эфира, чтобы разработать короткий материал SMC из углеродного волокна под названием «Кованые композиты». Впоследствии Carla Forgras Golf использовал Forged Composites для своего сервисного мяча Diablo Octane, который Lamborghini использует для различных концепт-каров и частей Sesto Elemento, Aventador J, Veneno и Huracan. Callaway недавно попросил аналогичный продукт для своего тройника Big Bertha Fusion, который тоньше и сильнее ». А. Шульман Дуглас Грис (Douglas Gries), директор по развитию рынка композитных материалов, напомнил, что «единственный способ, которым мы можем это сделать, - это непрерывная волоконная система, и, к счастью, мы провели некоторые исследования с ткаными тканями из углеродного волокна, поэтому мы разработали Новый материал, отвечающий структурным и косметическим требованиям Callaway, и теперь мы очень заинтересованы в том, чтобы показывать этот материал автопроизводителям.
A. Schulman Ltd. относится к этому продукту как «Forged Preg», который был представлен на CAMX 2016 и теперь был расширен до трех уровней, каждый из которых использует запатентованную систему смешивания смол на основе винилового эфира: 8575 включает Треугольная коса 3K, 8585 использует двухосную ткань 12K, а в 8595 используется однонаправленная ткань длиной 60K.
Технология стекловолокна также прогрессирует, и Chongqing International Composites Co. («CPIC», Чунцин, Китай) утверждает, что она занимает третье место в мире по производству, и, как сообщается, у компании есть несколько категорий продуктов SMC, наиболее интересные и уникальные Плоское волокно, которое легче достичь изотропной дисперсией и значительно уменьшает деформацию в тонкостенных деталях. Другие атрибуты этого пучка плоских стеклянных волокон эквивалентны обычным круглым стеклянным волокнам без щелочей Компания также предлагает системы проводящей пасты и уровень HL, который ниже по диэлектрической проницаемости, чем традиционные нещелочные стекловолокна. Недавно CPIC коммерциализировал свои марки HT и TM, которые обеспечивают более высокий модуль упругости. Марка TM - это самое не содержащее щелочи стекловолокно, которое в настоящее время находится на рынке с самым высоким модулем растяжения. Испытания на растяжение на 1700 м, 2400 tex rovings в соответствии с методом испытания ASTM D 2343 показывают, что модуль растяжения пропитанных волоконных пучков составляет 88-92 ГПа Считается, что класс HT имеет более высокий модуль упругости при растяжении 92-96 ГПа, примерно на полпути между значениями для E-стекла и высокопрочных стекловолокна, но по более низкой цене, чем высокопрочные стекловолокна ,
Фиброзная инфильтрация углеродных волокон SMC Тщательная инфильтрация волокон в типичной густой пастообразной системе SMC является проблемой, и одним из решений этой проблемы является отделение пучков волокон, чтобы помочь проникнуть и улучшить механические свойства, особенно в автомобильной промышленности Углеродное волокно Исследовательский центр Fraunhofer Composites Research использует волоконную дисперсионную систему для сокращения пучков волокон от 50 000 до 3K в прямом процессе SMC. Сообщается, что эти меньшие буксировки легче проникают и могут образовываться Более однородный материал, тем самым значительно увеличивая прочность, показанную справа, является стандартным измельченным углеродным волокном, слева показывает, что первый получает стандартную дисперсию измельченного углеродного волокна (изображение из Исследовательского центра композитных материалов Fraunhofer)
Распределение волокон в углеродном волокне во внешности SMC. Magna для своих собственных бизнес-приложений, разработанными с использованием модифицированной винилового эфира смолы, углеродное волокном SMC композиции, которая называется «EPICBLEND CFS-Z», измельченные волокна обеспечивают уровень лучше смачивание, уплотнение и уплотнение, уникальный производственный процесс для достижения распределения рисунка анизотропным волокна (слева) представляет собой гладкая поверхность (справа) из двух типов поверхностных текстур (изображения из MRE Каролина экстерьеры бизнес-единицы)
Класс 8575 использует трехосную оплетку 3K и обеспечивает модуль упругости при растяжении 33090 МПа при 50% по весу. Класс 8585 использует 12-битную двухосную ткань и доступен в 55 % По массе обеспечивает модуль упругости при растяжении 55150 МПа. Материал сорта 8595 использует однонаправленный буксир 60K и обеспечивает модуль упругости при растяжении 99300 МПа при 55 мас.% (Изображение предоставлено A. Schulman Inc. / Quadum композитные материалы Co., Ltd.)
Плоские волокна используются для более устойчивого тонкостенного SMC. Технология стекловолокна может быть долгой технологией армирующих материалов, но она не лишена какого-либо прогресса. Одним из примеров является уникальное плоское стекловолокно Chongqing International Composites, коробление достижения изотропных дисперсий материала, что значительно снижает тонкостенной SMC члена