Autosector verbetert prestaties engineering thermoplasten

De Society of Plastics Engineers (SPE, Bethel, Connecticut, VS) bijeenkwam in Troy, Michigan, VS, op 7 mei om de 14e Automotive Engineering Plastics Conference (AutoEPCON) te houden. De eendaagse evenement overbrugt de prestatiekloof tussen SPE's Detroit gebied TPO Automotive Engineered Polyolefins Conference (Auto TPO) en zijn Automotive Composites Conference & Exhibition (ACCE).

AutoEPCON's 2019 technische programma had vier keynotes plus 27 technische presentaties in drie parallelle sessies. Tijdens ochtend- en middagpauzes bezochten 325 deelnemers 21 stands en netwerkten, gevolgd door een avondreceptie.

Interessant genoeg, waren duurzame thema's op dit jaar congres polyamide (PA) harsen en koolstofvezel-versterkte thermoplasten (CFRTPs).

PA 6/6 tekorten

Polyamides waren een grote focus, deels wegens een mondiale tekort aan PA 6/6, die, samen met PA 6, wijd wordt gebruikt in de auto-industrie – zowel zuiver als versterkt, voor interieur, exterieur, onder-de-kap en aandrijvingstoepassingen. Totdat voorzieningsknelpunten opgelost zijn, zoeken OEMs en leveranciers naar andere opties, zoals alternatieve polymeren of gerecyclde PA 6/6, die geen prestaties opoffert. Het was geen verrassing om veel uitstellers PA 6/6 alternatieven in hun displays te zien, alsook veel sprekers die zuivere en gerecyclde opties beschreven. In feite, in zijn keynote over Nylon en Polycarbonaat: Hoe We Hier Kwamen en Wat Er Aankomt, besprak Brendan Dooley, globale directeur engineering polymers, IHS Markit (Houston, Texas, VS), de cascade van ongelukkige gebeurtenissen die deze situatie veroorzaakten.

Dit segment heeft meer dan zijn deel aan uitdagingen gehad, legde Dooley uit. Eerst, een catastrofale 2015 brand in een nieuwe adiponitriel fabriek in China wist 18% van de wereldwijde voorraad monomeer nodig om PA 6/6 te produceren. Die fabriek is niet herbouwd. Verder zijn voorzieningen beïnvloed door storingen veroorzaakt door extrem heet weer, extrem koud weer, orkanen, utiliteitsstoringen, branden en arbeidsacties. En later dit jaar zal een adiponitriel fabriek in Frankrijk dichtgaan voor onderhoud en upgrades. Hoewel de expansie uiteindelijk de wereldwijde adiponitriel productiecapaciteit zal verhogen, op de korte termijn zal het de voorzieningen nog strakker maken. Dooley voorziet PA 6/6 voorzieningen beginnend te ontspannen in 2020 en zegt dat ze terug op prijspariteit met PA 6 moeten zijn tegen 2022.

Koolstofvezel upgrades

Koolstofvezel was een ander groot onderwerp, maar om andere redenen. Vorig jaar noemden maar een paar sprekers – en maar een paar uitstellers belichten – CFRTPs. Dit jaar werden ze besproken in ten minste zes verschillende sessies, en in een keynote over Engineering Plastics en Additieve Productie door Kevin Quinn, directeur additieve ontwerp en productie, General Motors Co. (Detroit, Michigan, VS). Daarnaast introduceerden diverse bedrijven nieuwe koolstofvezel-versterkte PA (CF/PA) materialen op de show.

Onder deze waren JM Polymers (Chicago, Illinois, VS), die vorig jaar haar FiberX2 lijn van gerecyclde, spruitgietbare graden van korte CF/PA 6/6 lanceerde. De vezel is gerecycleerd van luchtvaart prepreg en de hars is gerecycleerd van sportartikelen. De initiële aanbod was twee graden versterkt op 20 en 40 wt-%, maar dit jaar was het bedrijf terug met drie nieuwe graden. Twee hadden 10 en 30 wt-% vezel, terwijl een derde een hybride had van gerecyclde koolstof- en ongerecyclde glasvezels.

Ook nieuwe CF/PA graden introduceerend was een nieuw gevormde operatieve eenheid van Mitsubishi Chemical Holdings Group (MCHC) genaamd Mitsubishi Chemical Advanced Materials Inc. (MCAM). Dit bedrijf combineert twee eerdere bedrijven gekocht door MCHC: Quadrant AG (Lenzburg, Zwitserland) – dat glasmat thermoplastische composieten en thermoplastische vormen produceert – en Piper Plastics Inc. (Chandler, Arizona, VS) – een spruitgieter omgezet compoundeerder die spruitgietbare, korte koolstofvezel (6 millimeter/24K tow) thermoplasten produceert genaamd KyronMax. Beschikbare matrices variëren van PA 6/6 en polyphthalamide (PPA) tot hoge-temperatuur polyetherimide (PEI), polyphenylene sulfide (PPS), polyetheretherketon (PEEK) en polyaryletherketon (PAEK). naar verluidt heeft een combinatie van unieke sizing chemie, persmodificaties en uitstekende verwerking geholpen deze compounds niet alleen korte-glas en korte-glas/mineraal thermoplasten en lange-vezel thermoplasten (LFTs) maar ook metalen te vervangen.

Dankzij betere stroom en vezelinteractie, hebben onderdelen gevormd met KyronMax niet alleen lagere interne spanningen en minder vezeloriëntatie, maar ze hebben ook minder zink en vervorming, sterkere laslijnen en zijn dimensioneel nauwkeuriger in dikke of dunne secties, legt Alex Wojtysiak uit, MCAM key account manager thermoplastische koolstofcomposieten. Gecombineerd, hebben deze technologieën ons geholpen de werelds eerste korte-koolstofvezel, spruitgietbare structurele compound te introduceren die de 60.000 psi [414 MPa] treksterkte drempel doorbreekt. Geïntroduceerd op AutoEPCON, die nieuwe graad, genaamd KyronMax ES 4240, is 40 wt-% korte-koolstofvezel PPA.

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

Een derde product dat op de show debuteerde dat MCAM specifiek ontwikkelde voor automobiele onder-de-kap toepassingen is een hogere-temperatuur CF/PPA graad met zowel glasovergangstemperatuur als continue gebruiks temperatuur waarden zo hoog als die voor PEEK.

Wojtysiak zegt dat Piper de middelen ontbrak om de auto-industrie op zich te targeten, maar nu het team onderdeel is van Mitsubishi, specifiek graden formuleert voor en mensen inzet om dit segment te dekken.

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