A indústria automotiva explora melhorias de desempenho de termoplásticos de engenharia

Várias empresas apresentaram novos produtos na feira. Por exemplo, a JM Polymers adicionou mais três graus à sua linha FiberX2 de poliamida 6/6 reforçada com fibra de carbono curta, moldável por injeção e reciclada. Fonte | Katie Okonski / SPE

A Sociedade de Engenheiros de Plásticos (SPE, Bethel, Conn., EUA) se reuniu 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 desempenho entre a TPO Automotive Engineered Polyolefins Conference da SPE da área de Detroit (Auto TPO) e sua Automotive Composites Conference &Exhibition (ACCE).

O programa técnico da AutoEPCON para 2019 apresentou quatro palestras e 27 palestras técnicas em três sessões paralelas. Durante os intervalos da manhã e da tarde, 325 participantes visitaram 21 exposições e se conectaram, em seguida, compareceram a uma recepção à noite.

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

Faltas de PA 6/6

As poliamidas foram o principal foco, em parte devido à escassez global de PA 6/6, que, junto com PA 6, é amplamente utilizado na indústria automotiva - tanto puro quanto reforçado, para aplicações internas, externas, sob o capô e trem de força. Até que os gargalos de fornecimento desapareçam, OEMs e fornecedores estão lutando para encontrar outras opções, como polímeros alternativos ou PA 6/6 reciclado, que não sacrifica o desempenho. Não foi surpresa, portanto, ver muitos expositores promovendo alternativas PA 6/6 em seus monitores, bem como muitos palestrantes descrevendo opções virgens e recicladas. Na verdade, em sua palestra sobre "Nylon e policarbonato:Como chegamos aqui e o que vem pela frente", Brendan Dooley, diretor global de polímeros de engenharia da IHS Markit (Houston, Texas, EUA), discutiu a cascata de eventos infelizes que causaram isso situação.

“Este segmento teve mais do que sua cota de desafios”, explicou Dooley. “Primeiro, um incêndio catastrófico em 2015 em uma nova fábrica de adiponitrila na China destruiu 18% do fornecimento global de monômero necessário para produzir PA 6/6. Essa planta não foi reconstruída. Além disso, o abastecimento foi afetado por interrupções causadas por clima excessivamente quente, clima excessivamente frio, furacões, falhas de serviços públicos, incêndios e ações trabalhistas. E ainda este ano, uma planta de adiponitrila na França será fechada para manutenção e atualizações. Embora, eventualmente, a expansão vá impulsionar a capacidade de produção global de adiponitrila, no curto prazo tornará os suprimentos ainda mais restritos. ” Dooley prevê que os suprimentos do PA 6/6 começarão a diminuir em 2020 e diz que eles devem voltar à paridade de preços com o PA 6 até 2022.

Upgrades de fibra de carbono

A fibra de carbono foi outro grande tópico, mas por razões diferentes. No ano passado, apenas alguns palestrantes mencionaram - e apenas alguns expositores destacaram - os CFRTPs. Este ano, no entanto, eles foram discutidos em pelo menos seis sessões diferentes e em uma palestra sobre "Plásticos de Engenharia e Fabricação de Aditivos" por Kevin Quinn, diretor de design e fabricação de aditivos da General Motors Co. (Detroit, Michigan, EUA) . Além disso, várias empresas apresentaram novos materiais de PA reforçado com fibra de carbono (CF / PA) na feira.



A Mitsubishi Chemical Advanced Materials Inc. apresentou seu novo composto de CF / PPA com 40% em peso, denominado KyronMax ES 4240 (barra de ouro no gráfico acima) no 14º SPE AutoEPCON. Fonte | Mitsubishi Chemical Advanced Materials Inc.

Entre eles estava a JM Polymers (Chicago, Illinois, EUA), que no ano passado lançou sua linha FiberX2 de tipos reciclados e moldáveis ​​por injeção de CF / PA 6/6 curto. A fibra é recuperada do pré-impregnado aeroespacial e a resina é reciclada de artigos esportivos. A oferta inicial era de duas classes reforçadas a 20 e 40% em peso, mas neste ano a empresa estava de volta com três novas classes. Dois apresentavam 10 e 30% em peso de fibra, enquanto um terceiro apresentava um híbrido de carbono reciclado e fibras de vidro virgens.

São mostrados aqui os valores do módulo de flexão antes e depois de oito semanas de teste de saturação de água usando PA 6/6 padrão com CF curto (par de barras à esquerda) e CF longo (par do meio) vs. novo KyronMax 2330 da Mitsubishi (par direito). Fonte | Mitsubishi Chemical Advanced Materials Inc.



Também introduzindo novos tipos de CF / PA foi uma unidade operacional recém-formada do Mitsubishi Chemical Holdings Group (MCHC), chamada Mitsubishi Chemical Advanced Materials Inc. (MCAM). Este negócio combina duas empresas anteriores adquiridas pela MCHC:Quadrant AG (Lenzburg, Suíça) - que produz compósitos termoplásticos de fibra de vidro e perfis termoplásticos - e Piper Plastics Inc. (Chandler, Ariz., EUA) - um moldador por injeção transformado em compostos que produz termoplásticos de carbono curto moldáveis ​​por injeção (6 milímetros / reboque de 24 K) chamados KyronMax. As matrizes disponíveis variam de PA 6/6 e poliftalamida (PPA) até polieterimida de alta temperatura (PEI), sulfeto de polifenileno (PPS), polieteretercetona (PEEK) e poliariletercetona (PAEK). Alegadamente, uma combinação de química de dimensionamento exclusiva, modificações de prensa e excelente processamento ajudaram esses compostos a substituir não apenas os termoplásticos de vidro curto e vidro / mineral e termoplásticos de fibra longa (LFTs), mas também os metais.

São mostrados aqui os valores de resistência à tração antes e depois de oito semanas de teste de saturação de água usando PA 6/6 padrão com CF curto (par de barras à esquerda) e CF longo (par do meio) vs. novo KyronMax 2330 da Mitsubishi (par direito). Fonte | Mitsubishi Chemical Advanced Materials Inc.

“Graças ao melhor fluxo e interação da fibra, as peças moldadas com KyronMax não só têm tensões internas mais baixas e menos orientação da fibra, mas também têm menos afundamento e empenamento, linhas de solda mais fortes e são mais precisas dimensionalmente em seções grossas ou finas”, explica Alex Wojtysiak, gerente de contas principais da MCAM de compostos termoplásticos de carbono. “Combinadas, essas tecnologias nos ajudaram a introduzir o primeiro composto estrutural moldável por injeção de carbono curto do mundo que quebra a barreira de resistência à tração de 60.000 psi [414 MPa].” Introduzido na AutoEPCON, esse novo grau, denominado KyronMax ES 4240, é 40% em peso de PPA de carbono curto.

A MCAM também apresentou sua linha da série 2300 S, que oferece o desempenho mecânico de CF / PA 6/6 com menor absorção de umidade e maior resistência química. A matriz é descrita como poliamida, mas não é PA 6/6 nem PPA.

Um terceiro produto estreando na feira que MCAM desenvolvido especificamente para aplicações automotivas sob o capô é um grau de CF / PPA de alta temperatura com temperatura de transição vítrea e valores de temperatura de uso contínuo tão altos quanto aqueles para PEEK.

Wojtysiak diz que a Piper carecia de recursos para direcionar a indústria automotiva por conta própria, mas agora que a equipe faz parte da Mitsubishi, ela está formulando especificamente e implantando pessoas para cobrir este segmento.

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