Auto-industrie onderzoekt technische prestatieverbeteringen van thermoplasten

Een aantal bedrijven introduceerde op de beurs nieuwe producten. JM Polymers voegde bijvoorbeeld nog drie kwaliteiten toe aan zijn FiberX2-lijn van gerecycled, spuitgietbaar kort koolstofvezelversterkt polyamide 6/6. Bron | Katie Okonski/SPE

De Society of Plastics Engineers (SPE, Bethel, Conn., V.S.) kwam op 7 mei bijeen in Troy, Mich., V.S. om haar 14e Automotive Engineering Plastics Conference (AutoEPCON) te houden. Het eendaagse evenement overbrugt de prestatiekloof tussen de TPO Automotive Engineered Polyolefins Conference (Auto TPO) in Detroit en omgeving en de Automotive Composites Conference &Exhibition (ACCE).

Het technische programma van AutoEPCON voor 2019 omvatte vier keynotes plus 27 technische lezingen in drie parallelle sessies. Tijdens de ochtend- en middagpauzes bezochten 325 aanwezigen 21 exposities en netwerken, en daarna een avondreceptie.

Interessant is dat de hardnekkige thema's op de conferentie van dit jaar polyamide (PA)-harsen en koolstofvezelversterkte thermoplasten (CFRTP's) waren.

PA 6/6 tekorten

Polyamiden waren een belangrijk aandachtspunt, deels vanwege een wereldwijd tekort aan PA 6/6, dat, samen met PA 6, veel wordt gebruikt in de auto-industrie - zowel netjes als versterkt, voor interieur-, exterieur-, underhood- en aandrijflijntoepassingen. Totdat de knelpunten in de levering duidelijk zijn, zoeken OEM's en leveranciers naar andere opties, zoals alternatieve polymeren of gerecycled PA 6/6, wat niet ten koste gaat van de prestaties. Het was dan ook geen verrassing om te zien dat veel exposanten PA 6/6-alternatieven in hun displays aanprijzen, evenals veel sprekers die nieuwe en gerecyclede opties beschrijven. In zijn keynote over "Nylon and Polycarbonate:How We Got Here and What Lies Ahead", besprak Brendan Dooley, global director-engineering polymers, IHS Markit (Houston, Texas, VS), de cascade van ongelukkige gebeurtenissen die dit veroorzaakten. situatie.

"Dit segment heeft meer dan zijn uitdagingen gehad", legt Dooley uit. “Ten eerste vernietigde een catastrofale brand in 2015 in een nieuwe adiponitrilfabriek in China 18% van de wereldwijde voorraad monomeer die nodig is om PA 6/6 te produceren. Die fabriek is niet herbouwd. Bovendien is de bevoorrading aangetast door verstoringen veroorzaakt door extreem warm weer, extreem koud weer, orkanen, storingen in nutsvoorzieningen, branden en arbeidsacties. En later dit jaar zal een adiponitrilfabriek in Frankrijk worden gesloten voor onderhoud en upgrades. Hoewel de uitbreiding uiteindelijk de wereldwijde productiecapaciteit voor adiponitril zal vergroten, zal het op korte termijn de leveringen nog krapper maken.” Dooley voorziet dat de leveringen van PA 6/6 in 2020 beginnen af ​​te nemen en zegt dat ze tegen 2022 weer op prijspariteit met PA 6 moeten zijn.

Koolstofvezelupgrades

Koolstofvezel was een ander groot onderwerp, maar om verschillende redenen. Vorig jaar noemden slechts een paar sprekers - en slechts enkele exposanten benadrukten - CFRTP's. Dit jaar werden ze echter besproken in minstens zes verschillende sessies, en in een keynote over "Engineering Plastics and Additive Manufacturing" door Kevin Quinn, directeur van additive design and manufacturing, General Motors Co. (Detroit, Mich., VS) . Daarnaast introduceerden verschillende bedrijven nieuwe met koolstofvezel versterkte PA (CF/PA) materialen op de show.

Mitsubishi Chemical Advanced Materials Inc. introduceerde zijn nieuwe 40 gew.% CF/PPA-verbinding genaamd KyronMax ES 4240 (gouden balk in bovenstaande grafiek) op de 14e SPE AutoEPCON. Bron | Mitsubishi Chemical Advanced Materials Inc.

Hiertoe behoorden JM Polymers (Chicago, Illinois, V.S.), die vorig jaar zijn FiberX2-lijn van gerecyclede, spuitgietbare soorten korte CF/PA 6/6 lanceerde. De vezel wordt teruggewonnen uit lucht- en ruimtevaartprepreg en de hars wordt gerecycled uit sportartikelen. Het oorspronkelijke aanbod bestond uit twee soorten versterkt met 20 en 40 gew.%, maar dit jaar was het bedrijf terug met drie nieuwe kwaliteiten. Twee bevatten 10 en 30 gew.% vezels, terwijl een derde een hybride was van gerecyclede koolstof en nieuwe glasvezels.

Hier worden de buigmoduluswaarden weergegeven voor en na acht weken waterverzadigingstests met standaard PA 6/6 met korte CF (linker paar staven) en lange CF (middelste paar) versus Mitsubishi's nieuwe KyronMax 2330 (rechter paar). Bron | Mitsubishi Chemical Advanced Materials Inc.

Ook de introductie van nieuwe CF/PA-kwaliteiten was een nieuw gevormde bedrijfseenheid van Mitsubishi Chemical Holdings Group (MCHC), genaamd Mitsubishi Chemical Advanced Materials Inc. (MCAM). Dit bedrijf combineert twee eerdere bedrijven die door MCHC zijn gekocht:Quadrant AG (Lenzburg, Zwitserland) - dat glasmat thermoplastische composieten en thermoplastische vormen produceert - en Piper Plastics Inc. (Chandler, Ariz., VS) - een spuitgieter die compounder is geworden en produceert spuitgietbare, korte carbon (6 millimeter/24 K sleep) thermoplasten genaamd KyronMax. Beschikbare matrices variëren van PA 6/6 en polyftalamide (PPA) tot polyetherimide (PEI) bij hoge temperatuur, polyfenyleensulfide (PPS), polyetheretherketon (PEEK) en polyaryletherketon (PAEK). Naar verluidt heeft een combinatie van unieke chemie, persmodificaties en uitstekende verwerking ertoe geleid dat deze verbindingen niet alleen kortglas en kortglas/minerale thermoplasten en langvezelige thermoplasten (LFT's), maar ook metalen hebben vervangen.

Hier worden de treksterktewaarden weergegeven voor en na acht weken waterverzadigingstests met standaard PA 6/6 met korte CF (linker paar staven) en lange CF (middelste paar) versus Mitsubishi's nieuwe KyronMax 2330 (rechter paar). Bron | Mitsubishi Chemical Advanced Materials Inc.

"Dankzij een betere vloei en vezelinteractie hebben onderdelen die zijn gegoten met KyronMax niet alleen lagere interne spanningen en minder vezeloriëntatie, maar hebben ze ook minder zinken en kromtrekken, sterkere laslijnen en zijn ze nauwkeuriger in dikke of dunne secties", legt Alex uit. Wojtysiak, MCAM key accountmanager thermoplastische koolstofcomposieten. "Gecombineerd hebben deze technologieën ons geholpen om 's werelds eerste korte koolstof, spuitgietbare structurele verbinding te introduceren die de treksterktebarrière van 60.000 psi [414 MPa] doorbreekt." Geïntroduceerd op AutoEPCON, die nieuwe kwaliteit, genaamd KyronMax ES 4240, is 40 gew.% PPA met korte koolstof.

MCAM introduceerde ook zijn 2300 S-serie, die de mechanische prestaties van CF/PA 6/6 biedt met een lagere vochtopname en verbeterde chemische weerstand. De matrix wordt beschreven als polyamide maar is noch PA 6/6 noch PPA.

Een derde product dat debuteert op de show en dat MCAM speciaal heeft ontwikkeld voor toepassingen onder de motorkap in auto's, is een CF/PPA-kwaliteit voor hogere temperaturen met zowel glasovergangstemperatuur als continue gebruikstemperatuurwaarden die even hoog zijn als die voor PEEK.

Wojtysiak zegt dat Piper niet over de middelen beschikte om zich alleen op de auto-industrie te richten, maar nu het team deel uitmaakt van Mitsubishi, formuleert het specifiek cijfers voor en zet het mensen in om dit segment te dekken.

AutoEPCON keert terug in 2020 op 20 april in het Detroit Marriott Troy in Troy, Michigan, VS.