Setor Automotivo Avança Performance de Termoplásticos de Engenharia

Várias empresas introduziram novos produtos no show. Por exemplo, JM Polymers adicionou três graus mais à sua linha FiberX2 de poliamida 6/6 reforçada com fibra de carbono curta, reciclada, injetável. Fonte | Katie Okonski/SPE

A Society of Plastics Engineers (SPE, Bethel, Conn., EUA) reuniu-se em Troy, Mich., EUA, em 7 de maio para realizar sua 14ª Conferência de Plásticos de Engenharia Automotiva (AutoEPCON). O evento de um dia preenche a lacuna de performance entre a Conferência de Poliolefinas de Engenharia Automotiva TPO da área de Detroit (Auto TPO) e sua Conferência e Exposição de Compósitos Automotivos (ACCE).

O programa técnico 2019 do AutoEPCON apresentou quatro keynotes mais 27 palestras técnicas em três sessões paralelas. Durante intervalos matutinos e vespertinos, 325 participantes visitaram 21 expositores e networkaram, então participaram de uma recepção noturna.

Curiosamente, temas persistentes na conferência deste ano foram resinas poliamida (PA) e termoplásticos reforçados com fibra de carbono (CFRTPs).

Escassez de PA 6/6

Poliamidas foram um foco maior, em parte devido a uma escassez global de PA 6/6, que, junto com PA 6, é amplamente usada na indústria automotiva — tanto pura quanto reforçada, para aplicações interiores, exteriores, sob capô e trem de força. Até que gargalos de suprimento se resolvam, OEMs e fornecedores estão se esforçando para encontrar outras opções, como polímeros alternativos ou PA 6/6 reciclado, que não sacrifique performance. Não foi surpresa, portanto, ver muitos expositores promovendo alternativas de PA 6/6 em seus displays, bem como muitos palestrantes descrevendo opções virgens e recicladas. De fato, em seu keynote sobre "Nylon e Policarbonato: Como Chegamos Aqui e O Que Vem Pela Frente," Brendan Dooley, diretor global-polímeros de engenharia, IHS Markit (Houston, Texas, EUA), discutiu a cascata de eventos infelizes que causou esta situação.

"Este segmento teve mais que sua parte de desafios," explicou Dooley. "Primeiro, um incêndio catastrófico em 2015 em uma nova fábrica de adiponitrila na China eliminou 18% do suprimento global de monômero necessário para produzir PA 6/6. Aquela planta não foi reconstruída. Além disso, suprimentos foram afetados por disrupções causadas por clima excessivamente quente, excessivamente frio, furacões, falhas de utilidades, incêndios e ações trabalhistas. E ainda este ano, uma planta de adiponitrila na França fechará para manutenção e upgrades. Enquanto eventualmente a expansão aumentará capacidade global de produção de adiponitrila, no curto prazo tornará suprimentos ainda mais apertados." Dooley prevê suprimentos de PA 6/6 começando a aliviar em 2020 e diz que devem voltar à paridade de preço com PA 6 até 2022.

Upgrades de fibra de carbono

Fibra de carbono foi outro grande tópico, mas por razões diferentes. No ano passado, apenas alguns palestrantes mencionaram — e apenas alguns expositores destacaram — CFRTPs. Este ano, no entanto, foram discutidos em pelo menos seis sessões diferentes, e em um keynote sobre "Plásticos de Engenharia e Manufatura Aditiva" por Kevin Quinn, diretor de design aditivo e manufatura, General Motors Co. (Detroit, Mich., EUA). Além disso, várias empresas introduziram novos materiais de PA reforçado com fibra de carbono (CF/PA) no show.

A Mitsubishi Chemical Advanced Materials Inc. introduziu seu novo composto 40 wt-% CF/PPA chamado KyronMax ES 4240 (barra dourada no gráfico acima) no 14º SPE AutoEPCON. Fonte | Mitsubishi Chemical Advanced Materials Inc.

Entre estes estava a JM Polymers (Chicago, Ill., EUA), que no ano passado lançou sua linha FiberX2 de graus injetáveis, reciclados, de CF/PA 6/6 de fibra curta. A fibra é recuperada de pré-preg aeroespacial e a resina é reciclada de artigos esportivos. A oferta inicial foi dois graus reforçados a 20 e 40 wt-%, mas este ano a empresa voltou com três novos graus. Dois apresentavam 10 e 30 wt-% de fibra, enquanto um terceiro apresentava um híbrido de fibras de carbono recicladas e fibras de vidro virgens.

Mostrados aqui estão valores de módulo de flexão antes e depois de teste de saturação de água de oito semanas usando PA 6/6 padrão com CF curta (par de barras esquerdo) e CF longa (par do meio) vs. novo KyronMax 2330 da Mitsubishi (par direito). Fonte | Mitsubishi Chemical Advanced Materials Inc.

Também introduzindo novos graus CF/PA estava uma unidade operacional recém-formada da Mitsubishi Chemical Holdings Group (MCHC) chamada Mitsubishi Chemical Advanced Materials Inc. (MCAM). Este negócio combina duas empresas anteriores compradas pela MCHC: Quadrant AG (Lenzburg, Suíça) — que produz compósitos termoplásticos de mat de vidro e formas termoplásticas — e Piper Plastics Inc. (Chandler, Ariz., EUA) — um injetor tornado compounder que produz termoplásticos injetáveis, fibra de carbono curta (6 milímetros/24 K tow) chamada KyronMax. Matrizes disponíveis variam de PA 6/6 e poliftalamida (PPA) através de poliéterimida (PEI) alta temperatura, polifenileno sulfeto (PPS), poliéteretercetona (PEEK) e poliariletercetona (PAEK). Segundo relatos, uma combinação de química de sizing única, modificações de prensa e excelente processamento ajudaram estes compostos a substituir não apenas termoplásticos de vidro curto e vidro curto/mineral e termoplásticos de fibra longa (LFTs) mas também metais.

Mostrados aqui estão valores de resistência à tração antes e depois de teste de saturação de água de oito semanas usando PA 6/6 padrão com CF curta (par de barras esquerdo) e CF longa (par do meio) vs. novo KyronMax 2330 da Mitsubishi (par direito). Fonte | Mitsubishi Chemical Advanced Materials Inc.

"Graças a melhor fluxo e interação de fibra, peças moldadas com KyronMax não apenas têm tensões internas menores e menos orientação de fibra, mas também têm menos marca de retração e empenamento, linhas de solda mais fortes e são mais dimensionalmente precisas em seções grossas ou finas," explica Alex Wojtysiak, gerente de conta chave de compósitos de carbono termoplásticos da MCAM. "Combinadas, estas tecnologias nos ajudaram a introduzir o primeiro composto estrutural injetável de carbono curto do mundo que quebra a barreira de 60.000 psi [414 MPa] de resistência à tração." Introduzido no AutoEPCON, aquele novo grau, chamado KyronMax ES 4240, é 40 wt-% PPA de carbono curto.

MCAM também introduziu sua linha 2300 S series, que oferece a performance mecânica de CF/PA 6/6 com menor absorção de umidade e resistência química melhorada. A matriz é descrita como poliamida mas não é nem PA 6/6 nem PPA.

Um terceiro produto estreando no show que MCAM especificamente desenvolveu para aplicações automotivas sob capô é um grau CF/PPA de temperatura mais alta com tanto temperatura de transição vítrea quanto valores de temperatura de uso contínuo tão altos quanto os de PEEK.

Wojtysiak diz que a Piper faltavam recursos para mirar a indústria auto por conta própria, mas agora que a equipe é parte da Mitsubishi, está especificamente formulando graus para e implantando pessoas para cobrir este segmento.

AutoEPCON retornará em 2020 em 20 de abril no Detroit Marriott Troy em Troy, Mich., EUA.