SMC的现状与发展
S MC的现状与发展
付 恒,陈玉廷
(哈尔滨玻璃钢研究院,哈尔滨150036)
摘 要 S MC因其质轻、高强、耐水性好、高精度表面而越来越受到广泛使用。本文主要介绍了S MC的性能、相关发展历程及我国S MC的发展现状,通过工艺性概述S MC的特性。
关键词 S MC;性能;发展历程
Situation and Development of SMC
FU Heng,CHE N Y u-ting
(Harbin FRP Institute,Harbin,150036)
ABSTRACT S MC has been widely used because of its light weight,high strength,g ood waterproof per formance and high accu2 rate sur face.In this paper,we introduce the per formance of S MC,relative development process and situation in our country.The process characteristics of S MC is als o summarized.
KEY WORDS S MC;Per formance;Development process
1 前 言
S MC是片状模塑料的简称,是由加有低收缩剂、填料、添加剂等组分的树脂混合料浸渍增强材料后加工而成的片状或板状热固性模塑材料,通常采用在模具内热压的方法使之固化,很容易加工成FRP 制品。
由不饱和聚酯树脂和玻璃纤维制成的S MC的价格与性能比优良,在国外以汽车应用为中心,在国内供排水市政设施应用上形成了很大的市场。
2 S MC技术发展历程
自六十年代中期,西德拜耳公司在世界上率先推出不饱和聚酯基S MC,利用树脂中含有羧基与氧化镁反应,树脂会变成无粘附性的固体,且在热压条件下容易流动。而用热塑性树脂降低不饱和聚酯树脂收缩性的技术恰好问世,利用这一技术,S MC成为生产率、强度特性、耐热性、表面性能优良的模压材料,迅速进入各个应用领域。
随着热塑性聚合物(聚苯乙烯)等作为低收缩剂的使用,使得原来模压时有裂纹产生、制品外观不能令人满意的现象逐渐消失。由于MgO的增稠机理与不饱和聚酯树脂的化学结构和水份有关,它是决定S MC流动性的重要因素,增稠后的粘度可以控制,S MC的贮存可进一步调节。引发剂、促进剂、缓凝剂的组配合理,可使S MC的生产周期大大缩短,室温下起初固化时间为9min,现提高到4min。
在模压成形技术方面,自1968年S MC用800吨压机开发成功,到八十年代中期,使用具有精度达0.05mm的调平机构的压机,使得模压制品厚度的均匀性得到提高,目前已开发了计算机控制的压机。S MC流动分析也逐渐取得进展,通过更加严密的条件进行模压成形,使产品进一步提高质量。
对于必须进行涂饰的模压制品,采用了模压涂饰法、真空挤压成形法,使涂饰性能进一步得到完善。
3 S MC市场发展
在日本,S MC在所有FRP中所占比例从1984年的24%逐渐增长,1986年达26%,1987年达32%。在西德,S MC和BMC在1973年占28.5%,1985年整个玻璃钢市场规模并未改变,而S MC和BMC接近50%。由于S MC的生产率比其它成形方法优良,适于大量生产,因而这一发展趋势会持续下去。
1986年S MC汽车部件在FRP产量中的比例日本不足14%,美国、西德为60%。1984年在运输机械中S MC玻璃钢制品与FRP用量的对比值,美国、西德达到FRP总用量的25%。
我国是在七十年代开始研究S MC树脂糊、S MC 生产与模压工艺,1976年研制成功了第一条S MC机组。
1987年以来,先后从日本、英国、德国、美国引
第3期纤维复合材料N o1358 2005年9月FIBER COMPOSITES Sep1,2005
进了S MC生产线14条。北京251厂、常州253厂、上海玻璃钢研究所、哈尔滨玻璃钢研究院等单位先后自行研制成功了S MC机组。
S MC主要产品有:水箱板、风扇、座椅、电器配件、防爆型灯罩、冷冻鱼盘、拖拉机顶棚,以及汽车的备轮仓、电瓶托盘、保险杠、前围板、货车轮胎罩、烟道隔离板等许多制品。
现在,在山东德州市及其周边的地区已形成了一些资产上千万的民营玻璃钢企业,对我国S MC的产业贡献巨大,已名附其实地成为中国FRP之乡。2004年S MC产值达到2亿元左右。但在新技术方面尚未取得很大进展,如汽车配件方面,还以小、散、结构简单为主。
随着世界正向信息时代的推进,目前发达国家的信息产业已占国民生产总值的40%-60%,其增长速度远高于传统产业。而片状元器件(S MC、S MD)及表面贴装技术(S MT)实现了电子产品的小型化和多功能化,片状元件每年正以10%的速度增长。在2000年全世界S MC需求量约为5000亿只,我国同年S MC产量200亿只,出口60亿只,国内市场占有率70%,尚有相当的市场空间。
据不完全统计,2004年全国S MC产量约5000万吨,并且每年的产量正以10%的速度递增。
4 S MC的工艺性
4.1 S MC工艺特点
S MC发展至今,已经是一项很成熟的技术。它的工艺特点是:
(1)设备一次投入费用较大,一旦形成批量生产,成本会迅速降低,它的经济性就很快体现出来,适合现代的工业化生产。
(2)S MC原材料组成形式很一般,便于采购,价格低,在工艺过程中,损耗很小,尤其是填料的高填充量的特点,使产品经济性突出,并可提高产品刚度。
(3)S MC生产周期短,平均单件产品成形周期1～8分钟,是其它工艺所达不到的,便于集约化生产。在美国,汽车外板的成形周期已降至1分钟,用1副模具每月能压制20000件产品。
(4)产品具有耐水性好;高精度表面;性能稳定;绝缘性能好;强度均匀;刚度好;产品尺寸精确,受温度影响小;产品厚度容易控制等优良特性。
(5)产品卫生性能好,因S MC是高热压条件下成型(成型压力50～120kg fΠcm2)、成型温度120～160℃),成型环境稳定,固化配方稳定,在高温下使游离物质迅速解离产品,再加以原料选择的控制,很容易达到相关卫生标准。
(6)本身S MC属非粘性固体,加之机械成型,对工人的劳动强度要求较低,并能很快熟练操作,故易于操作。
(7)易生产出表面质量高较复杂形状的产品。
(8)产品合格率高。
4.2 S MC、手糊和RT M的成型成本
用S MC、手糊和RT M成型工艺成型FRP制品的成本对比结果见图1(以浴缸为例)
。
图1 不同工艺生产成本对比图
4.3 S MC的工艺流程
S MC的工艺流程见图2
。
图2 S MC工艺流程
4.4 S MC发展中的问题
(1)对S MC的材料性能的提高;
(2)需提高复杂形状S MC的均匀强度及其流动性分析;
(3)提高模压成型系统的性能;
(4)完善S MC的相关技术资料。
5 S MC的发展课题
随着世界科技的发展,材料科学也必须向前迈进,来满足发展的需要。现今应逐步解决的是:
3期付 恒等:S MC的现状与发展59
(1)S MC 的质量稳定化与质量标准的制定(2)高性能S MC 的研究开发, 如:无收缩彩色S MC 、低比重S MC 、高表面质量S MC 、高强度S MC 、柔
性S MC 。
(3)S MC 的压模内流动分析;(4)模压制品设计手册的完善;
(5)高速自动模压成型系统的开发。
6 结 语
以上对S MC 的现状与发展进行了简要介绍,在
我国现今S MC 制品还是以低技术的产品为主,在材料性能、模具、压机的精度参数上有待提高,使产品质量以高强、质轻、高精表面为主。现今市场上S MC 制品主要以水箱板、电表箱、座椅类等产品居多,但随着市场的成熟和逐渐饱和,企业的利润也在下降,急待开发出更加高档、丰富的产品,来实现企业及S MC 事业的发展。
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60 纤 维 复 合 材 料2005年