Автомобильный сектор продвигает производительность инженерных термопластиков

Несколько компаний представили новые продукты на выставке. Например, JM Polymers добавила три новых грейда к своей линейке FiberX2 из переработанных, литьемых под давлением коротковолокнисто-усиленных полиамидов 6/6 углеродным волокном. Источник | Кэти Оконски/SPE

Общество инженеров по пластикам (SPE, Бетхель, Коннектикут, США) собралось в Трое, Мичиган, США, 7 мая для проведения своей 14-й конференции по инженерным пластикам автомобиля (AutoEPCON). Однодневное мероприятие замыкает разрыв в производительности между конференцией SPE по полиолефинам для автомобиля в районе Детройта (Auto TPO) и конференцией и выставкой по автомобильным композитам (ACCE).

Техническая программа AutoEPCON 2019 включала четыре ключевых доклада плюс 27 технических докладов в трех параллельных сессиях. Во время утренних и вечерних перерывов 325 участников посетили 21 экспозицию и нетворкинг, затем посетили вечерний прием.

Интересно, что постоянными темами этого года конференции были полиамидные (PA) смолы и углеродоволокнисто-усиленные термопластики (CFRTP).

Дефицит PA 6/6

Полиамиды были основным фокусом, جزئенно из-за глобального дефицита PA 6/6, который, вместе с PA 6, широко используется в автомобильной промышленности — как чистый, так и усиленный, для внутренних, внешних, подкапотных и трансмиссионных применений. Пока не устранятся узкие места в поставках, ОЕМ и поставщики в суматохе ищут другие варианты, такие как альтернативные полимеры или переработанный PA 6/6, который не жертвует производительностью. Неудивительно, поэтому, увидеть многих экспонентов, рекламирующих альтернативы PA 6/6 в своих стендах, а также многих спикеров, описывающих девизальные и переработанные варианты. Фактически, в своем ключевом докладе «Нейлон и поликарбонат: как мы попали сюда и что впереди», Брендан Дули, глобальный директор по инженерным полимерам, IHS Markit (Хьюстон, Техас, США), обсудил каскад неудачных событий, вызвавших эту ситуацию.

«Этот сегмент имел больше своей доли вызовов», — объяснил Дули. «Во-первых, катастрофический пожар 2015 года на новом заводе адipoнитрила в Китае уничтожил 18% глобального предложения мономера, необходимого для производства PA 6/6. Этот завод не был перестроен. Кроме того, поставки были затронуты нарушениями, вызванными чрезмерно жаркой погодой, чрезмерно холодной погодой, ураганами, отказами коммунальных служб, пожарами и трудовыми действиями. И позже в этом году завод адipoнитрила во Франции будет закрыт на обслуживание и модернизацию. Хотя в конечном счете расширение увеличит глобальную производственную мощность адipoнитрила, в краткосрочной перспективе это сделает поставки еще более тугими». Дули предвидит, что поставки PA 6/6 начнут ослабевать в 2020 году и говорит, что они должны вернуться к ценовой паритет с PA 6 к 2022 году.

Углеродное волокно: апгрейд

Углеродное волокно было другой большой темой, но по разным причинам. В прошлом году только пара спикеров упоминали — и только несколько экспонентов выделяли — CFRTP. В этом году, однако, они обсуждались как минимум в шести разных сессиях, и в ключевом докладе «Инженерные пластики и аддитивное производство» Кевина Квинна, директора по аддитивному дизайну и производству, General Motors Co. (Детройт, Мичиган, США). Кроме того, несколько компаний представили новые углеродоволокнисто-усиленные PA (CF/PA) материалы на выставке.

Mitsubishi Chemical Advanced Materials Inc. представила свой новый 40 в.-% CF/PPA композит под названием KyronMax ES 4240 (золотая полоска на графике выше) на 14-й SPE AutoEPCON. Источник | Mitsubishi Chemical Advanced Materials Inc.

Среди них были JM Polymers (Чикаго, Иллинойс, США), которая в прошлом году запустила свою линейку FiberX2 из переработанных, литьемых под давлением грейдов короткого CF/PA 6/6. Волокно рекламируется из аэрокосмического препрега, а смола перерабатывается из спортивных товаров. Первоначальное предложение было двумя грейдами, усиленными на 20 и 40 в.-%, но в этом году компания вернулась с тремя новыми грейдами. Два из них имели 10 и 30 в.-% волокна, а третий имел гибрид переработанного углеродного и девизального стекловолокна.

Показаны здесь значения модуля изгиба до и после восьминедельного теста на водонасыщение с использованием стандартного PA 6/6 с коротким CF (левая пара столбиков) и длинным CF (средняя пара) против нового KyronMax 2330 Mitsubishi (правая пара). Источник | Mitsubishi Chemical Advanced Materials Inc.

Также представляя новые CF/PA грейды, недавно сформированная операционная единица Mitsubishi Chemical Holdings Group (MCHC) под названием Mitsubishi Chemical Advanced Materials Inc. (MCAM). Этот бизнес объединяет две предыдущие компании, приобретенные MCHC: Quadrant AG (Ленцбург, Швейцария) — производящую стекломато-термопластиковые композиты и термопластиковые профили — и Piper Plastics Inc. (Чандлер, Аризона, США) — инъекционный литейщик, ставший компаундером, производящий литьемые под давлением коротковолокнистые (6 мм/24K tow) термопластики под названием KyronMax. Доступные матрицы варьируются от PA 6/6 и полифталамида (PPA) через высокотемпературный полиэтеримид (PEI), полифениленсульфид (PPS), полиэтериэтеркетон (PEEK) и полиарилэтиэтеркетон (PAEK). Как сообщается, комбинация уникальной химии размерования, модификаций пресса и отличной обработки помогла этим компаундам заменить не только короткостеклянные и короткостеклянные/минеральные термопластики и длинноволокнистые термопластики (LFT), но и металлы.

Показаны здесь значения прочности на разрыв до и после восьминедельного теста на водонасыщение с использованием стандартного PA 6/6 с коротким CF (левая пара столбиков) и длинным CF (средняя пара) против нового KyronMax 2330 Mitsubishi (правая пара). Источник | Mitsubishi Chemical Advanced Materials Inc.

«Благодаря лучшей текучести и взаимодействию волокна, детали, отлитые с KyronMax, не только имеют более низкие внутренние напряжения и меньшую ориентацию волокна, но также имеют меньше усадку иvojнение, более сильные сварные швы и более размерно точны в толстых или тонких сечениях», — объясняет Алекс Войтысьяк, ключевой менеджер по аккаунтам термопластиковых углеродных композитов MCAM. «Вместе эти технологии помогли нам представить первый в мире короткоуглеродный, литьемый под давлением структурный компаунд, пробивающий барьер 60 000 psi [414 МПа] прочности на разрыв». Введенный на AutoEPCON, этот новый грейд, называемый KyronMax ES 4240, — 40 в.-% короткоуглеродный PPA.

MCAM также представила свою линейку 2300 S серии, которая предлагает механическую производительность CF/PA 6/6 с более низким поглощением влаги и улучшенной химической стойкостью. Матрица описывается как полиамид, но не является ни PA 6/6, ни PPA.

Третий продукт, дебютирующий на выставке, который MCAM специально разработала для автомобильных подкапотных применений — более высокотемпературный CF/PPA грейд со значениями температуры стекловидения и непрерывной рабочей температуры такими же высокими, как у PEEK.

Войтысьяк говорит, что Piper не имела ресурсов для таргетинга автоотрасли самостоятельно, но теперь, когда команда является частью Mitsubishi, она специально формулирует грейды для и развертывает людей для покрытия этого сегмента.

AutoEPCON вернется в 2020 году 20 апреля в Detroit Marriott Troy в Трое, Мичиган, США.