結構SMC/預浸料混合物: 福特汽車公司與麥格納外飾公司的一個聯合開發項目, 實現了一種創新原型複合材料車架的開發. 相比以前的衝壓鋼組件, 通過模壓成型碳纖維SMC與碳纖維預浸料, 該部件減輕了34%的重量, 將部件數量從45個減少到6個. 其中, 兩個複合材料的子部件及其4個金屬嵌件通過粘合劑粘接和結構鉚接的方式被組裝在一起. 據說該原型接受了福特的汽車等級的測試
配製SMC通常採用兩種傳統方法, 一種是較為常見的較低溫度下的溶劑型配製, 另一種是較高溫度的熱熔配製, 它需要專用設備, 類似於預浸料生產商所採用的配製方法.
為響應歐盟和北美最新的 '減少VOC排放(具體針對苯乙烯的排放)' 指令要求, 目前SMC的配製正在發生變化.
但不幸的是, 作為低成本的高效稀釋劑, 配混商們通常將苯乙烯用於溶劑型的配製中, 以降低樹脂黏度, 實現更好的纖維和填料浸潤, 從而改善操作性, 驅動交聯密度, 延長貨架期, 減少自動聚合問題, 提高紫外穩定性.
因此, 苯乙烯不易被取代. 這使得樹脂供應商和配混商們面臨著艱難的選擇: 要麼找到無苯乙烯的稀釋劑, 以確保他們能夠繼續採用溶劑型的配製方法;要麼轉變成採用熱熔配製法, 這需要大量的費用支出.
無論哪種選擇, 都各有優缺點.
在配製SMC和真正的預浸料方面, 為追求低VOC或無VOC的樹脂系統, 美國Polynt-Reichhold公司走在了前列.
5年前, 該公司生產的用於SMC和預浸料的樹脂, 90%是含苯乙烯的.
為尋找生產無苯乙烯聚合物的替代方法. 該公司選擇了一條艱難的道路——創造一種不含活性稀釋劑的較便宜的系統.
其戰略重點是在結構方面, 是提供零VOCs排放的快速固化, 可室溫保存的複合材料解決方案, 它們既可採用玻璃纖維, 也可採用碳纖維, 同時強調了針對SMC和預浸料應用的成型效率.
所幸的是, 新的混合材料系統所採用的引發劑和固化機理與傳統的含苯乙烯的SMCs是完全一樣的, 所以該公司能夠匹配傳統SMC的迴圈時間而沒有喪失產率.
最終結果是, 獲得了無VOC排放的系統, 它無需冷藏, 擁有更長的保質期, 提高了產率, 適合電泳塗裝, 而且成本較低.
Polynt-Reichhold公司開發的無VOC排放的乙烯基酯樹脂SMC的商業化應用包括:
➤ 電池盒;
➤ 由大陸結構塑料公司成型, 用在通用汽車公司2014 Chevrolet Spark電動汽車上的電池殼;
➤ 由Molded Fiber Glass公司生產, 用於通用汽車公司2016雪佛蘭克爾維特汽車上的底板.
大陸結構塑料公司研發副總裁Mike Siwajek博士表示, 雖然現在許多系統滿足了當前的要求, 但大陸結構塑料公司及其他一些公司仍在研究替代的化學原料, 包括熱塑性的. 這樣的改變, 還包括走向熱熔系統.
'目前對於配混商, 成型商和OEM而言, 需要在熱熔和溶劑型的配製方法中, 以提高成本為代價, 來降低苯乙烯的用量. ' 美國Core Molding Technologies公司營銷副總裁Terrence O' Donovan認為, 由於目前已知的方法帶來了較高的成本, 因此需要成型商和OEMs對最終結果作出承諾: 在短期內允許通過增加一些成本, 來減少苯乙烯(和VOCs)的殘留. 他預言: '如果能夠做到這一點, 商業化速度就會加快. '
'當你取消了苯乙烯而採用一種熱熔系統, 處理和加工可能會變得具有挑戰性. ' 亞什蘭北美技術總監Robert Seats說, '因為與傳統樹脂糊相比, 熱熔系統需要在明顯更高的溫度下加工. 另一方面, 採用熱熔系統, 每小時可以加工明顯更多的材料, 從而獲得更高的產率. '
'在談論苯乙烯的排放時, 重要的是要記住, 我們針對SMC所採用的是一種閉模工藝. ' 美國AOC公司業務經理Mark Harber說, '這意味著消除苯乙烯排放以為工人提供良好的工作環境是相對容易的. '
AOC公司的方法是採用無苯乙烯的稀釋劑, 如乙烯基甲苯和丙烯酸酯.
提及汽車行業, 配混商和成型商美國Core Molding Technologies公司的Terrence O' Donovan說: '對於中等產量的項目而言, 研究已經表明, SMC複合材料是比鋼和鋁更經濟的選擇. 隨著樹脂和纖維技術的進步, 推動了密度的降低, 同時保持或提高了強度, 使得SMC複合材料成為新應用的合理選擇. '