日本三菱化學發表了一項碳纖維片狀模造複合材料(Carbon Fiber Sheet Molding Compound; CF-SMC),以及目前研究開發中的模內粉體塗裝技術(Powder In-Mold Coating; PMIC)。
CF-SMC是一種將高強度碳纖維切成短纖維後隨機分散配置,並浸潤熱硬化樹脂而形成的片狀中間材料。由於短纖維呈隨機取向排列,相較於使用長纖維的預浸材(Prepreg)容易在特定方向受力時強度不足的問題,CF-SMC可在各方向展現穩定且均衡的機械強度。此外,短纖維的隨機配置亦確保了良好的材料流動性,使其能夠透過壓縮成形製作具有肋條、凸柱等複雜結構的零組件。三菱化學已利用CF-SMC結合壓縮成形技術,實現特定零件的量產化。
CF-SMC之標準製品「STM12ON131」的主要物性為密度1.46 g/cm³、拉伸強度170 MPa、拉伸彈性模數29 GPa、彎曲強度370 MPa、彎曲彈性模數26 GPa。
目前三菱化學亦持續擴充CF-SMC產品線,開發中的新型材料包括高強度/低氣味型、難燃UL94 V-0型、高耐熱環氧樹脂型及高強度環氧樹脂型。
其中高強度/低氣味型的密度為1.46 g/cm³,拉伸強度220 MPa,拉伸彈性模數34 GPa,彎曲強度490 MPa,彎曲彈性模數為31 GPa。
難燃UL94 V-0型的密度為1.45 g/cm³,拉伸強度195 MPa,拉伸彈性模數32 GPa,而彎曲強度與彎曲彈性模數則未對外公開。
高耐熱環氧樹脂型產品的密度則是1.52 g/cm³,拉伸強度320 MPa,拉伸彈性模數37 GPa,彎曲強度500 MPa,彎曲彈性模數37 GPa。
高強度環氧樹脂型的密度為1.53 g/cm³,拉伸強度447 MPa,拉伸彈性模數41 GPa,其彎曲相關數據未公開。
另一方面,PMIC則是一項可將纖維強化塑膠(FRP)的成形與底漆(Primer)塗佈、乾燥在同一製程中連續完成的技術。其基本流程首先於上模噴塗粉體底漆,接著在下模填充預浸材或碳纖維複合材料(SMC);其後於模內進行預熱,促使材料增稠;再透過真空系統進行模內脫氣,並進行壓縮成形,使粉體底漆與預浸材/SMC一體化;最後開模並脫模完成製品。整體製程所需時間約為20分鐘。
三菱化學指出,一般若要製造已完成塗裝的FRP製品,通常須先進行FRP成型,再對表面進行研磨處理,接著塗佈並乾燥底漆,最後再塗佈本體塗料與透明塗層。PMIC即是為了簡化此一繁複流程而開發的工法,可在更短時間內、以更低成本製造完成塗裝處理的FRP製品。目前此項技術尚處於樣品試作階段。