Sektor Otomotif Meningkatkan Performa Termoplastik Rekayasa

Sejumlah perusahaan memperkenalkan produk baru di pameran. Misalnya, JM Polymers menambahkan tiga grade lebih lanjut ke garis FiberX2 dari polyamide 6/6 terpelapis serat pendek karbon yang dapat diinjeksikan dan daur ulang. Sumber | Katie Okonski/SPE

Society of Plastics Engineers (SPE, Bethel, Conn., AS) bertemu di Troy, Mich., AS, pada 7 Mei untuk mengadakan Konferensi Plastik Rekayasa Otomotif ke-14 (AutoEPCON). Acara satu hari ini menjembatani kesenjangan performa antara Konferensi Olefin Rekayasa Otomotif Wilayah Detroit SPE (Auto TPO) dan Konferensi & Pameran Komposit Otomotif (ACCE).

Program teknis AutoEPCON 2019 menampilkan empat pidato utama ditambah 27 presentasi teknis dalam tiga sesi paralel. Saat istirahat pagi dan siang, 325 peserta mengunjungi 21 pameran dan berjaringan, kemudian menghadiriresepsi malam.

Menariknya, tema yang berulang pada konferensi tahun ini adalah resin poliamida (PA) dan komposit termoplastik terpelapis serat karbon (CFRTP).

Kekurangan PA 6/6

Poliamida menjadi perhatian utama, sebagian karena kekurangan global PA 6/6, yang bersama dengan PA 6, digunakan luas di industri otomotif — baik murni maupun diperkuat, untuk aplikasi interior, eksterior, underhood dan powertrain. Sampai bottleneck pasokan teratasi, OEM dan pemasok berusaha mencari opsi lain, seperti polimer alternatif atau PA 6/6 daur ulang, yang tidak mengorbankan performa. Tidak heran, oleh karena itu, untuk melihat banyak pameran memamerkan alternatif PA 6/6 di tampilan mereka, serta banyak pembicara yang menjelaskan opsi murni dan daur ulang. Faktanya, dalam pidato utamanya tentang “Nylon dan Polycarbonate: Bagaimana Kami sampai di Sini dan Apa yang Akan Datang,” Brendan Dooley, global director-engineering polymers, IHS Markit (Houston, Texas, AS), membahas rangkaian peristiwa malapetaka yang menyebabkan situasi ini.

“Segmen ini telah memiliki lebih dari wajar tantangannya,” menjelaskan Dooley. “Pertama, kebakaran katastrofik 2015 di pabrik adiponitrile baru di China telah menghapus 18% pasokan global monomer yang diperlukan untuk memproduksi PA 6/6. Pabrik itu belum dibangun ulang. Selain itu, pasokan telah terpengaruh oleh gangguan yang disebabkan oleh cuaca terlalu panas, cuaca terlalu dingin, hurikan, kegagalan utilitas, kebakaran dan aksi buruh. Dan nanti tahun ini, pabrik adiponitrile di Prancis akan ditutup untuk perawatan dan pengupgradean. Sementara akhirnya ekspansi akan meningkatkan kapasitas produksi adiponitrile global, dalam jangka pendek itu akan membuat pasokan semakin sempit.” Dooley memperkirakan pasokan PA 6/6 mulai meredup pada 2020 dan mengatakan seharusnya kembali ke paritas harga dengan PA 6 pada 2022.

Pengupgrade Serat Karbon

Serat karbon adalah topik besar lainnya, tetapi untuk alasan yang berbeda. Tahun lalu, hanya beberapa pembicara yang menyebutkan — dan hanya beberapa pameran yang menyoroti — CFRTP. Tahun ini, namun, mereka dibahas dalam setidaknya enam sesi berbeda, dan dalam pidato utama tentang “Plastik Rekayasa dan Manufaktur Tambahan” oleh Kevin Quinn, direktur desain dan manufaktur tambahan, General Motors Co. (Detroit, Mich., AS). Selain itu, beberapa perusahaan memperkenalkan material CF/PA baru di pameran.

Mitsubishi Chemical Advanced Materials Inc. memperkenalkan senyawa CF/PPA baru 40 wt-% mereka yang disebut KyronMax ES 4240 (bar emas di grafik di atas) pada AutoEPCON ke-14 SPE. Sumber | Mitsubishi Chemical Advanced Materials Inc.

Di antaranya adalah JM Polymers (Chicago, Ill., AS), yang tahun lalu meluncurkan garis FiberX2 dari grade daur ulang yang dapat diinjeksikan dari CF/PA 6/6 pendek. Serat direklaim dari prepreg penerbangan luar angkasa dan resin direklaim dari barang olahraga. Penawaran awal adalah dua grade yang diperkuat pada 20 dan 40 wt-%, namun tahun ini perusahaan kembali dengan tiga grade baru. Dua menampilkan 10 dan 30 wt-% serat, sementara yang ketiga menampilkan hibrid serat karbon daur ulang dan kaca murni.

Ditampilkan di sini adalah nilai modulus lentur sebelum dan setelah pengujian saturasi air delapan minggu menggunakan PA 6/6 standar dengan serat CF pendek (pasang bar kiri) dan serat CF panjang (pasang tengah) dibandingkan KyronMax 2330 milik Mitsubishi (pasang kanan). Sumber | Mitsubishi Chemical Advanced Materials Inc.

Juga memperkenalkan grade CF/PA baru adalah unit operasi baru yang dibentuk dari Mitsubishi Chemical Holdings Group (MCHC) yang disebut Mitsubishi Chemical Advanced Materials Inc. (MCAM). Bisnis ini menggabungkan dua perusahaan sebelumnya yang dibeli oleh MCHC: Quadrant AG (Lenzburg, Swiss) — yang memproduksi komposit termoplastik mat kaca dan bentuk termoplastik — dan Piper Plastics Inc. (Chandler, Ariz., AS) — sebuah injeksi mold yang berubah menjadi pengkumpul yang memproduksi termoplastik yang dapat diinjeksikan, serat karbon pendek (6 milimeter/24 K tow) yang disebut KyronMax. Matriks yang tersedia bervariasi dari PA 6/6 dan polyphthalamide (PPA) hingga polyetherimide (PEI) suhu tinggi, polyphenylene sulfide (PPS), polyetheretherketone (PEEK) dan polyaryletherketone (PAEK). reportedly, kombinasi kimia sizing unik, modifikasi pres dan pemrosesan yang luar biasa telah membantu senyawa ini menggantikan tidak hanya termoplastik kaca pendek dan kaca pendek/mineral dan termoplastik serat panjang (LFTs) tetapi juga logam.

Ditampilkan di sini adalah nilai kekuatan tarik sebelum dan setelah pengujian saturasi air delapan minggu menggunakan PA 6/6 standar dengan serat CF pendek (pasang bar kiri) dan serat CF panjang (pasang tengah) dibandingkan KyronMax 2330 milik Mitsubishi (pasang kanan). Sumber | Mitsubishi Chemical Advanced Materials Inc.

“Berkat aliran yang lebih baik dan interaksi serat, bagian yang dicetak dengan KyronMax tidak hanya memiliki stres internal yang lebih rendah dan orientasi serat yang lebih sedikit, tetapi juga memiliki sink dan warp yang lebih kecil, garis pengelasan yang lebih kuat dan lebih akurat dimensi pada bagian tebal atau tipis,” menjelaskan Alex Wojtysiak, manajer akun kunci MCAM untuk komposit karbon termoplastik. “Digabungkan, teknologi ini telah membantu kami memperkenalkan senyawa struktural yang dapat diinjeksikan, serat karbon pendek pertama di dunia yang menembus batas kekuatan tarik 60.000 psi [414 MPa].” Grade baru, yang diperkenalkan di AutoEPCON, disebut KyronMax ES 4240, adalah PPA serat karbon pendek 40 wt-%.

MCAM juga memperkenalkan garis 2300 S series, yang menawarkan performa mekanik CF/PA 6/6 dengan penyerapan kelembaban yang lebih rendah dan resistensi kimia yang ditingkatkan. Matriks dijelaskan sebagai poliamida tetapi bukan PA 6/6 atau PPA.

Produk ketiga yang memperkenalkan di pameran yang khusus dikembangkan oleh MCAM untuk aplikasi underhood otomotif adalah grade CF/PPA suhu yang lebih tinggi dengan nilai suhu transisi kaca dan suhu penggunaan kontinu setinggi PEEK.

Wojtysiak mengatakan bahwa Piper sebelumnya tidak memiliki sumber daya untuk menargetkan industri otomotif sendiri, namun sekarang tim adalah bagian dari Mitsubishi, secara khusus merumuskan grade untuk dan menempatkan orang untuk melindungi segmen ini.

AutoEPCON akan kembali pada 2020 pada 20 April di Detroit Marriott Troy di Troy, Mich., AS.