Split tow carbon fiber meningkatkan kinerja SMC

Produk serat karbon baru yang dirancang dan berukuran untuk meningkatkan kinerja senyawa cetakan lembaran (SMC) telah dikomersialkan oleh Zoltek Corp., sebuah perusahaan Grup Toray (Bridgeton, Mo., A.S.). Serat pra-sebar yang dipatenkan, yang disebut PX35 KS, diberi skor saat pita penarik diproduksi, mengubah produk penarik 50K menjadi sub-bundel 3K, yang, pada gilirannya, digulung dan dipasok sebagai penarik multi-ujung. Setelah derek yang telah dicetak sebelumnya dimasukkan ke dalam unit perajang dan panjang serat derek dipotong, derek tersebut akan terbagi menjadi sub-bundel 3K saat digabungkan ke dalam adonan SMC. Kabarnya ini meningkatkan penanganan serat, dispersi dan pembasahan, dan menyediakan lapisan serat yang lebih seragam yang meningkatkan aliran komposit selama pencetakan kompresi.

“Manfaat dispersi yang ditingkatkan adalah memungkinkan produsen menggunakan serat karbon berbiaya lebih rendah sambil mencapai sifat yang lebih tinggi yang biasanya terlihat oleh derek yang lebih kecil,” catat Christopher Thomas, direktur bisnis otomotif Zoltek-Amerika. “Pada dasarnya Anda membayar biaya 50K [derek berkualitas otomotif], tetapi Anda mendapatkan kinerja 3K [derek berkualitas dirgantara],” tambah Tobias Potyra, direktur bisnis otomotif Zoltek-Eropa.

Zoltek, yang dikenal dengan derek besar, serat karbon berbiaya rendah, mengembangkan produk baru di Jepang untuk mengatasi tantangan penyebaran bundel serat besar, terutama dalam sistem polimer thixotropic seperti SMC. “Konsepnya adalah memisahkan derek besar menjadi ukuran derek yang lebih kecil akan memberikan dispersi yang lebih baik pada pemotong,” lanjut Thomas. Dia menambahkan bahwa pengambilan sampel untuk memilih pelanggan di Eropa dan Amerika Utara telah meningkat selama satu setengah tahun terakhir hingga dua tahun, di mana itu sedang dievaluasi untuk bagian struktural dan penampilan. “Pelanggan yang telah mencoba produk telah melihat manfaatnya secara langsung,” tambahnya. Tidak mengherankan, pasar utama di mana produk split-tow dikembangkan adalah otomotif, meskipun dilaporkan setiap compounder atau molder SMC dapat mengambil manfaat dari pendekatan yang diambil dengan PX35 KS.

Dalam hal bahan resin SMC, produk split-tow baru telah diuji dalam tiga sistem resin tunggal:vinil ester, epoksi dan matriks uretan. Matriks poliester tak jenuh tidak diselidiki, karena adanya penguat serat karbon telah mengindikasikan formulasi akan digunakan dalam lingkungan suhu yang lebih tinggi dan/atau dalam aplikasi yang kasus bebannya memerlukan kinerja mekanik yang lebih tinggi. Formulasi vinil ester digambarkan sebagai sistem terlarut (sebagai lawan dari lelehan panas), meskipun mereka berkisar dari styrenated konvensional, hingga styrene/senyawa organik volatil (VOC) tereduksi, hingga tanpa sistem styrene/VOC. Dilaporkan, peningkatan dispersi yang sama terlihat di setiap sistem resin.

Produk belum dievaluasi dalam termoset atau kimia termoplastik lainnya, juga belum dicoba dalam sistem pembentukan lain di luar pencetakan kompresi. “Meskipun serat dikembangkan untuk SMC dan tersedia dengan ukuran untuk resin SMC, kami melihat potensi untuk menerapkan teknologi tersebut ke teknologi pemrosesan dan jenis resin lainnya — bahkan mungkin termoplastik,” jelas Potyra. “Namun, kami belum mengujinya di sistem tersebut karena kami pertama-tama ingin menerapkan jenis serat ini di SMC dengan sukses sebelum kami memperluas penggunaannya ke teknologi lain.”

Tidak ada perubahan signifikan pada perajang dikatakan diperlukan dengan produk baru, meskipun beberapa modifikasi proses lain mungkin mengoptimalkan dispersi. “Desain jalur SMC dapat bervariasi, jadi bantuan teknis tersedia dari Zoltek untuk membantu penanganan serat, dispersi, ukuran, dan sejenisnya,” tambah Thomas.

PX35 KS didasarkan pada serat PX35 50K Zoltek yang populer. “PX35 KS menjawab dan mencocokkan kebutuhan industri dalam hal ketersediaan dan harga, tetapi kami, tentu saja, juga menawarkan produk 50K standar kami untuk beberapa aplikasi dengan harga yang sedikit lebih rendah,” catat Potyra. “Pada akhirnya, kami akan membiarkan pasar memutuskan.”

Pejabat Zoltek tidak mengatakan apakah akan ada varian lain pada produk dengan ukuran derek yang lebih halus atau lebih kasar, meskipun mereka menambahkan bahwa evaluasi lebih lanjut akan berlanjut. Secara tidak resmi, "KS" dalam nama produk dilaporkan merupakan singkatan dari "kassen", kata dalam bahasa Jepang untuk "split".