Zoltek's Split-Tow koolstofvezel verbetert SMC prestaties

Een nieuw koolstofvezelproduct, ontworpen en gesized om de prestaties van sheet molding compound (SMC) te verbeteren, is gecommercialiseerd door Zoltek Corp., een Toray Groep bedrijf (Bridgeton, Missouri, VS). Het gepatenteerde, voor-gespreide vezel, genaamd PX35 KS, wordt gescoord als de tow band geproduceerd wordt, wat een 50K tow product omzet in 3K sub-bundels, die op hun beurt gespoeld en geleverd worden als een multi-end tow. Eenmaal de voor-gescoorde tow in een hakker unit gevoed wordt en de vezellengte gesneden wordt, valt het uiteen in de 3K sub-bundels als het gecomponeerd wordt in het SMC deeg. Naar verluidt verbetert dit vezelhantering, dispersie en natmaking, en biedt een meer uniforme vezelbed die de stroom van het composiet tijdens compressievorming verbetert.

Het voordeel van verbeterde dispersie is dat het fabrikanten toelaat een lagere-kost koolstofvezel te gebruiken terwijl de hogere eigenschappen typisch gezien bij een kleinere tow bereikt worden, merkt Christopher Thomas op, Zoltek automotive business director-Americas. Je betaalt eigenlijk voor de kost van 50K [automotive-kwaliteit tow], maar je krijgt de prestaties van 3K [luchtvaart-kwaliteit tow], voegt Tobias Potyra toe, Zoltek automotive business director-Europa.

Zoltek, bekend om zijn grote-tow, lage-kost koolstofvezel, ontwikkelde het nieuwe product in Japan om de uitdaging van het disperseren van grote vezelbundels aan te pakken, met name in thixotrope polymere systemen zoals SMC. Het concept was dat het scheiden van de grote tow in kleinere tow formaten zou zorgen voor betere dispersie bij de hakker, vervolgt Thomas. Hij voegt toe dat bemonstering naar selecte klanten in Europa en Noord-Amerika de afgelopen anderhalf tot twee jaar is opgeschroefd, waar het geëvalueerd wordt voor zowel structurele als uiterlijke onderdelen. De klanten die het product getest hebben, hebben de voordelen uit eigen ervaring gezien, voegt hij toe. Niet verrassend, de primaire markt voor welke het split-tow product ontwikkeld is, is automotive, hoewel naar verluidt elke SMC compoundeerder of vormgever kan profiteren van de benadering genomen met PX35 KS.

Wat SMC harsmaterialen betreft, is het nieuwe split-tow product getest in drie single-hars systemen: vinylester, epoxy en urethane matrices. Onverzadigde polyester matrices werden niet onderzocht, aangezien de aanwezigheid van koolstofvezelversterking al aangeeft dat de formuleringen gebruikt zullen worden in hogere temperatuur omgevingen en/of in toepassingen wier belastinggevallen hogere mechanische prestaties vereisen. De vinylester formuleringen werden beschreven als opgeloste (in tegenstelling tot hot-melt) systemen, hoewel ze varieerden van conventioneel gestyreend, tot verminderde styreen/vluchtige-organische-stof (VOC), tot geen styreen/VOC systemen. Naar verluidt werden dezelfde dispersieverbeteringen in elk van de harsystemen gezien.

Het product is nog niet geëvalueerd in andere thermoharder of thermoplastische chimieën, noch is het geprobeerd in andere vormgevende systemen buiten compressievorming. Hoewel de vezel ontwikkeld is voor SMC en beschikbaar is met een sizing voor SMC harsen, zien we potentieel voor het toepassen van de technologie op andere verwerkingstechnologieën en hars types – misschien zelfs thermoplasten, legt Potyra uit. Echter, we hebben het nog niet in die systemen getest omdat we eerst deze vezeltype in SMC succesvol wilden implementeren voordat we het gebruik uitbreiden naar andere technologieën.

Er worden geen significante wijzigingen aan de hakker gezegd nodig te zijn met het nieuwe product, hoewel sommige andere procesmodificaties de dispersie kunnen optimaliseren. Het ontwerp van SMC lijnen kan variëren, dus technische assistentie is beschikbaar van Zoltek om te helpen met vezelhantering, dispersie, sizings en dergelijke, voegt Thomas toe.

PX35 KS is gebaseerd op Zoltek's populaire PX35 50K vezel. PX35 KS adresseert en matcht industriële behoeften in termen van beschikbaarheid en prijs 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 ofwel fijner of grovere tow formaten, hoewel ze toevoegden dat verdere evaluaties zullen doorgaan. Officiële, de KS in de productnaam is naar verluidt een afkorting voor kassen, het Japanse woord voor split.