Fibra de Carbono Split-Tow da Zoltek Melhora Performance de SMC

Um novo produto de fibra de carbono desenhado e dimensionado para melhorar a performance de sheet molding compound (SMC) foi comercializado pela Zoltek Corp., uma empresa do grupo Toray (Bridgeton, Mo., EUA). A fibra pré-espalhada patenteada, chamada PX35 KS, é marcada conforme a banda de tow é produzida, convertendo um produto 50K tow em sub-bundles 3K, que, por sua vez, são enrolados e fornecidos como multi-end tow. Uma vez que o tow pré-marcado é alimentado em uma unidade de corte e o comprimento da fibra do tow é cortado, ele se desfaz nos sub-bundles 3K conforme é composto na massa SMC. Segundo relatos, isso melhora manuseio de fibra, dispersão e molhagem, e fornece um leito de fibra mais uniforme que melhora o fluxo do compósito durante moldagem por compressão.

"O benefício de dispersão melhorada é que permite fabricantes usarem fibra de carbono de menor custo enquanto atingem as propriedades mais altas tipicamente vistas por um tow menor," nota Christopher Thomas, diretor de negócios automotivos da Zoltek-Américas. "Você essencialmente paga pelo custo de 50K [tow qualidade automotiva], mas obtém a performance de 3K [tow qualidade aeroespacial]," adiciona Tobias Potyra, diretor de negócios automotivos da Zoltek-Europa.

A Zoltek, conhecida por sua fibra de carbono large-tow, baixo custo, desenvolveu o novo produto no Japão para abordar o desafio de dispersar grandes bundles de fibra, especialmente em sistemas poliméricos tixotrópicos como SMC. "O conceito era que separar o large tow em tamanhos de tow menores forneceria melhor dispersão no cortador," continua Thomas. Ele adiciona que amostragem para clientes selecionados na Europa e América do Norte aumentou ao longo do último ano e meio a dois anos, onde está sendo avaliado para ambas peças estruturais e de aparência. "Os clientes que testaram o produto viram seus benefícios em primeira mão," ele adiciona. Não surpreendentemente, o mercado primário para o qual o produto split-tow foi desenvolvido é automotivo, embora segundo relatos qualquer compounder ou moldador SMC poderia se beneficiar da abordagem tomada com PX35 KS.

Em termos de materiais de resina SMC, o novo produto split-tow foi testado em três sistemas de resina única: vinil éster, epóxi e matrizes uretano. Matrizes de poliéster insaturado não foram investigadas, já que a presença de reforço de fibra de carbono já indicava que as formulações seriam usadas em ambientes de temperatura mais alta e/ou em aplicações cujos casos de carga requeriam performance mecânica mais alta. As formulações de vinil éster foram descritas como solvatadas (em oposição a hot-melt), embora variassem de estirenadas convencionais, a estireno/VOC reduzido, a sistemas sem estireno/VOC. Segundo relatos, as mesmas melhorias de dispersão foram vistas em cada um dos sistemas de resina.

O produto ainda não foi avaliado em quaisquer outras químicas termofixas ou termoplásticas, nem foi tentado em outros sistemas de conformação além de moldagem por compressão. "Embora a fibra foi desenvolvida para SMC e está disponível com sizing para resinas SMC, vemos potencial para aplicar a tecnologia a outras tecnologias de processamento e tipos de resina — possivelmente até termoplásticos," explica Potyra. "No entanto, não testamos ainda naqueles sistemas porque primeiro quisemos implementar este tipo de fibra em SMC com sucesso antes de expandir seu uso para outras tecnologias."

Nenhuma mudança significativa no cortador é dita ser necessária com o novo produto, embora algumas outras modificações de processo possam otimizar a dispersão. "O design de linhas SMC pode variar, então assistência técnica está disponível da Zoltek para ajudar com manuseio de fibra, dispersão, sizings e similares," adiciona Thomas.

PX35 KS é baseado na popular fibra PX35 50K da Zoltek. "PX35 KS está endereçando e correspondendo necessidades industriais em termos de disponibilidade e preço mas nós, claro, também oferecemos nosso produto 50K padrão para algumas aplicações a preço ligeiramente menor," nota Potyra. "No final, deixaremos o mercado decidir."

Oficiais da Zoltek não disseram se haveria outras variantes no produto com tamanhos de tow mais finos ou mais grossos, embora tenham adicionado que avaliações adicionais continuariam. Não oficialmente, o "KS" no nome do produto é supostamente uma abreviação para "kassen," a palavra japonesa para "split."