片狀模塑料(SMC)近年在汽車業(yè)的應(yīng)用日漸普及，并以此造三類汽車零件。本文首先概述SMC在汽車造業(yè)的應(yīng)用，然后介紹減少重量及成本的SMC汽車零件的研究發(fā)展情況，最后道出該材料未來面對的挑戰(zhàn)。
片狀模塑料(Sheet Moulding Compound，簡稱SMC)是用上、下塑料薄膜裹覆著聚酯樹脂、短切玻璃纖維、填料和輔助材料的片材，是用途廣泛的模壓合材料品的半成品。與鋼汽車零件相比，模壓成型SMC汽車零件具有許多優(yōu)點，如：生產(chǎn)周期短，便于汽車改型，投資效益較好；重量較輕，節(jié)約燃油，排污較少；設(shè)計自由；件的整體性好，零件的數(shù)量很少；耐用性和隔熱性好等。SMC的缺點包括：不可回收，污染環(huán)境；雖然性能價格比較好，但一次性投資（如SMC機(jī)組、壓機(jī)和模具）往往高于對應(yīng)的鋼件。
smc汽車零件分為三類：一、功能件，如機(jī)油盤、隔熱板等，要求耐高溫和耐油腐蝕；二、車殼外板，全世界轎車、輕型貨車的外板價值300億美元/年，而SMC外板所占比率很小（只有美國例外），但具有A級表面精度的SMC車殼（特別是發(fā)動機(jī)罩）發(fā)展很快；三、結(jié)構(gòu)件，如散熱器托架、橫梁（cross car beam），Taurus和Mercury Sable轎車的前圍的下散熱器SMC托架只有二件（原鋼的有22個零件），重量大減，成本降低14%。
SMC在汽車造業(yè)的應(yīng)用情況
SMC汽車構(gòu)件是20世紀(jì)90年代美國最成功的合材料品之一。在2000年SMC市場中，美國和歐洲汽車SMC消耗量的占有率分別為70%和42%。
美國新潁SMC汽車構(gòu)件的實例如下：2001 Cheverolet 1500系列Silverado 4x4 Extended cab車的后擋板，用SMC/SRIM成型合材料成；2001 Ford Ranger XLT 4x4車的發(fā)動機(jī)罩和前臉是SMC的（Budd公司模壓）；2001 Pontiac Azotek車具有SMC大燈托架，其重量和零件數(shù)目比原來鋼托架大減；2001 Cheverolet Corvette車的前地板是SMC蒙皮/balsa木芯的夾芯結(jié)構(gòu)，厚度15mm，重量15kg，比原來鋼地板更輕，剛度更高，明顯地降低了發(fā)動機(jī)產(chǎn)生的振動和噪音；2001 Cheverolet Avalanch Ultimate Utility Vehicle車的中、后門內(nèi)飾板，由SMC/SRIM成型合材料成，比原來內(nèi)飾板的耐壓痕性和耐腐蝕性更好。
轎車車殼是SMC的難關(guān)和新成就之一。其表面精度要求嚴(yán)格，必須達(dá)到A級表面精度，即LORIA波紋指數(shù)。為達(dá)到此指標(biāo)轎車通常可采用烤漆技術(shù)，換言之SMC車殼必須經(jīng)受烤漆的高溫。1969年International Harvester貨車SMC發(fā)動機(jī)罩面世，導(dǎo)致SMC像潮水般涌入重型貨車市場；1978年模壓SMC開始采用模內(nèi)涂層（IMC），使技術(shù)更上一層樓；1982年開始采用低糙度SMC配方和真空模壓技術(shù)，使A級表面精度技術(shù)日臻成熟；1994年開始掌握回收SMC技術(shù)，但因成本太高和難度太大，而不能推廣實施；1998年Corvette牌轎車的內(nèi)飾板開始采用低密度SMC（用空心玻璃微珠做填料）模壓成型，比重由原來的1.9降到1.4，為輕質(zhì)SMC（也即：汽車節(jié)能）另辟蹊徑。
輕質(zhì)、高強(qiáng)SMC汽車零件的研究與開發(fā)
減輕汽車重量
“減輕汽車重量”是汽車造業(yè)的重要課題。其主要途徑包括：借助于有限元計算方法，科學(xué)地設(shè)計SMC零件的結(jié)構(gòu)，提高其效率；選用最佳SMC原材料（如低密度填料）和模壓工藝，使零件減薄；減少SMC配方填料和纖維的含量；盡可能選用夾芯結(jié)構(gòu)、混雜系統(tǒng)材料。
降低SMC密度的方法有：選用空心玻璃微珠做填料，SMC密度可降到1.4~1.5g/cm3；借助添加劑，使GF含量和品的物理性能最佳；模壓前模壓件表面涂敷密封底漆和模內(nèi)涂層，使品達(dá)到A級表面精度；選用表面涂覆了聚酯和乙烯基酯浸潤劑的GF代替普通GF，可使模壓品的重量減輕65%，彎曲模量大于30GPa，拉伸強(qiáng)度大于400MPa。
目前一些乘用車的SMC殼體比別的材料殼體較厚（普通SMC殼體的厚度為2.5~3mm）；DSM公司的目標(biāo)為2mm或更薄；法國雷諾公司第三代Espace轎車SMC殼體厚2.1~2.3mm，密度為1.6g/cm3；Isuzu輕型貨車的前臉選用低密度（1.4g/cm3）、A級表面精度的SMC模壓，重量比普通SMC輕30%。有的SMC殼體上只有一條加強(qiáng)筋，減薄的潛力很小。
30% GF/熱固性改性丙烯酸樹脂的SMC（日本Mitsubishi Rayon Co研），添加了特種浸潤劑（sizing），提高了樹脂與GF的浸潤性。可沿用現(xiàn)有的SMC機(jī)組生產(chǎn)。品的收縮率為7%~8%，大于聚酯SMC（收縮率為3%）；耐老化和光澤保留率極好；褪色率只是聚酯SMC的一半。
降低成本
降低成本是提高商品競爭力的關(guān)鍵因素之一。SMC發(fā)動機(jī)罩的成本低于鋁合金和聚對苯二甲酸已二醇酯（PET）發(fā)動機(jī)罩，但高于鋼發(fā)動機(jī)罩，其主要原因是SMC車殼表面的瑕疵多，修理費(fèi)時費(fèi)力，噴漆質(zhì)量差，二次加工費(fèi)昂貴（是鋼車殼的3.6倍）。近日出現(xiàn)了真空擠出熱塑性混合料處理SMC零件表面瑕疵的新技術(shù)。
另外，采用科技含量高的先進(jìn)技術(shù)和科學(xué)管理，可以提高SMC零件的各項生產(chǎn)指標(biāo)，例如從1986至1996的十年間，北美SMC零件的生產(chǎn)周期從135秒/件降到90秒/件；次品率由10%降到5%；邊角料所占比率由5%降到2%；正常運(yùn)轉(zhuǎn)時間（uptime）所占比率由75%升為90%。這樣就大幅度降低了SMC零件的成本。
SMC品的基準(zhǔn)產(chǎn)量與機(jī)遇挑戰(zhàn)
從理論上講，SMC品客觀上存在一個基準(zhǔn)產(chǎn)量（crossover point），當(dāng)某件SMC品的實際產(chǎn)量低于此基準(zhǔn)時，它的價格低于同類鋼零件；超過此基準(zhǔn)時則高于鋼零件，該基準(zhǔn)隨著科技進(jìn)步和市場擴(kuò)大而遞增。美國權(quán)威機(jī)構(gòu) IBIS Associates的科學(xué)論說明，1986年的基準(zhǔn)產(chǎn)量為7萬件/年，十年后約上升為15萬件/年。目前北美半數(shù)以上的SMC零件生產(chǎn)公司的產(chǎn)量都小于10萬件/年，由此可見，SMC的汽車市場潛力很大。
生產(chǎn)實踐和科學(xué)研究指出，SMC不失為較科學(xué)、理想的新型汽車殼體材料。在未來開發(fā)節(jié)能、環(huán)保的新車、快速改型換代、小批量投產(chǎn)方面，它將起著重要作用。隨著新車型不斷涌現(xiàn)，勢必產(chǎn)生新課題和新風(fēng)險，例如如何減少由于采用SMC導(dǎo)致汽車造商的投資風(fēng)險？如何提高SMC車殼的性能和質(zhì)量，在與鋼、鋁車殼的競爭中穩(wěn)操勝券？這些都是擺在面前的艱巨任務(wù)。
