Gesplitste koolstofvezel verbetert SMC-prestaties

Zoltek Corp., een onderneming van de Toray Group (Bridgeton, Mo., V.S.) heeft een nieuw koolstofvezelproduct op de markt gebracht dat is ontworpen en op maat is gemaakt om de prestatie van sheet molding compound (SMC) te verbeteren. De gepatenteerde, vooraf gespreide vezel, genaamd PX35 KS, wordt gescoord als de trekband wordt geproduceerd, waardoor een 50K-sleepproduct wordt omgezet in 3K-subbundels, die op hun beurt worden gespoeld en geleverd als een multi-end kabel. Zodra de vooraf ingekerfde kabel in een hakseleenheid is ingevoerd en de vezellengte van de kabel is afgesneden, valt het uit elkaar in de 3K-subbundels terwijl het wordt gecompoundeerd tot het SMC-deeg. Naar verluidt verbetert dit de verwerking, dispersie en bevochtiging van de vezels en zorgt het voor een meer uniform vezelbed dat de vloei van het composiet tijdens het persen verbetert.

"Het voordeel van verbeterde dispersie is dat het fabrikanten in staat stelt om een ​​goedkopere koolstofvezel te gebruiken en tegelijkertijd de hogere eigenschappen te bereiken die typisch zijn voor een kleinere sleepwagen", merkt Christopher Thomas op, Zoltek Automotive Business Director-Amerika. "Je betaalt in wezen voor de kosten van 50K [sleepwagen van autokwaliteit], maar je krijgt de prestaties van 3K [sleepkabel van luchtvaartkwaliteit]", voegt Tobias Potyra, Zoltek Automotive Business Director-Europa toe.

Zoltek, dat bekend staat om zijn grote, goedkope koolstofvezel, ontwikkelde het nieuwe product in Japan om de uitdaging aan te gaan van het verspreiden van grote vezelbundels, vooral in thixotrope polymeersystemen zoals SMC. “Het concept was dat het opsplitsen van de grote sleep in kleinere sleepgroottes zou zorgen voor een betere spreiding bij de snijder”, vervolgt Thomas. Hij voegt eraan toe dat het nemen van monsters voor geselecteerde klanten in Europa en Noord-Amerika de afgelopen anderhalf tot twee jaar is toegenomen, waar het wordt geëvalueerd voor zowel structurele als uiterlijke onderdelen. "De klanten die het product hebben uitgeprobeerd, hebben de voordelen uit de eerste hand gezien", voegt hij eraan toe. Het is niet verrassend dat de primaire markt waarvoor het split-tow-product is ontwikkeld de automobielsector is, hoewel naar verluidt elke SMC-compounder of -vormer zou kunnen profiteren van de benadering die met de PX35 KS werd gekozen.

Wat betreft SMC-harsmaterialen is het nieuwe split-tow-product getest in drie systemen met één hars:vinylester-, epoxy- en urethaanmatrices. Onverzadigde polyestermatrices werden niet onderzocht, aangezien de aanwezigheid van koolstofvezelversterking al aangaf dat de formuleringen zouden worden gebruikt in omgevingen met hogere temperaturen en/of in toepassingen waarvan de belastingsgevallen hogere mechanische prestaties vereisen. De vinylesterformuleringen werden beschreven als gesolvateerde (in tegenstelling tot hotmelt-)systemen, hoewel ze varieerden van conventioneel styrenaat tot gereduceerd styreen/vluchtig-organische verbinding (VOS) tot geen styreen/VOS-systemen. Naar verluidt werden dezelfde dispersieverbeteringen waargenomen in elk van de harssystemen.

Het product is nog niet geëvalueerd in andere thermohardende of thermoplastische chemie, en het is ook niet uitgeprobeerd in andere vormsystemen dan persvormen. "Hoewel de vezel is ontwikkeld voor SMC en verkrijgbaar is met een maatvoering voor SMC-harsen, zien we mogelijkheden om de technologie toe te passen op andere verwerkingstechnologieën en harssoorten - mogelijk zelfs thermoplasten", legt Potyra uit. "We hebben het echter nog niet in die systemen getest, omdat we dit vezeltype eerst met succes in SMC wilden implementeren voordat we het gebruik ervan naar andere technologieën gingen uitbreiden."

Er wordt gezegd dat er geen significante veranderingen aan de chopper nodig zijn met het nieuwe product, hoewel sommige andere procesaanpassingen de dispersie zouden kunnen optimaliseren. "Het ontwerp van SMC-lijnen kan variëren, dus technische assistentie van Zoltek is beschikbaar om te helpen met vezelverwerking, dispersie, maatvoering en dergelijke", voegt Thomas toe.

PX35 KS is gebaseerd op de populaire PX35 50K-vezel van Zoltek. "De PX35 KS komt tegemoet aan de industriële behoeften op het gebied van beschikbaarheid en prijsstelling, maar we bieden natuurlijk ook ons ​​standaard 50K-product voor sommige toepassingen tegen een iets lagere prijs", merkt Potyra op. "Uiteindelijk laten we de markt beslissen."

Zoltek-functionarissen zeiden niet of er andere varianten op het product zouden komen met een fijnere of grovere sleepgrootte, hoewel ze eraan toevoegden dat verdere evaluaties zouden worden voortgezet. Officieus is de "KS" in de naam van het product naar verluidt een afkorting voor "kassen", het Japanse woord voor "split".