Serat Karbon Split-Tow Zoltek Meningkatkan Performa SMC
Produk serat karbon baru yang dirancang dan diukur untuk meningkatkan performa sheet molding compound (SMC) telah dikomersialkan oleh Zoltek Corp., perusahaan Grup Toray (Bridgeton, Mo., AS). Serat terpaten, pre-spread, yang disebut PX35 KS, diberi skor saat tow band diproduksi, mengubah produk tow 50K menjadi sub-bundel 3K, yang berkelanjutnya di gulir dan disuplai sebagai tow multi-end. Setelah tow yang sudah diberi skor diinputkan ke unit chopper dan panjang serat tow dipotong, ia jatuh menjadi sub-bundel 3K saat dicampur menjadi adonan SMC. reportedly ini meningkatkan penanganan serat, dispersi dan wetout, dan menyediakan kasur serat yang lebih seragam yang meningkatkan aliran komposit selama molding kompresi.
"Manfaat dari dispersi yang ditingkatkan adalah bahwa memungkinkan produsen untuk menggunakan serat karbon dengan biaya lebih rendah sambil mencapai properti yang lebih tinggi yang biasanya terlihat pada tow yang lebih kecil," kata Christopher Thomas, direktur bisnis otomotif Zoltek-Amerika. "Anda pada dasarnya membayar biaya tow 50K [kualitas otomotif], tetapi Anda mendapatkan performa tow 3K [kualitas penerbangan luar angkasa]," tambah Tobias Potyra, direktur bisnis otomotif Zoltek-Eropa.
Zoltek, yang dikenal karena serat karbon tow besar dengan biaya rendah, mengembangkan produk baru di Jepang untuk mengatasi tantangan dispersi gulungan serat besar, terutama dalam sistem polimer tixotropik seperti SMC. "Konsepnya adalah bahwa memisahkan tow besar menjadi ukuran tow yang lebih kecil akan memberikan dispersi yang lebih baik di pemotong," lanjut Thomas. Dia menambahkan bahwa sampling untuk pelanggan terpilih di Eropa dan Amerika Utara telah meningkat selama setengah tahun terakhir hingga dua tahun, di mana dievaluasi untuk bagian struktural dan penampilan. "Pelanggan yang telah mencoba produk ini telah melihat manfaatnya secara langsung," katanya. Tidak heran, pasar utama yang dikembangkan untuk produk split-tow ini adalah otomotif, meskipun reportedly setiap pengkumpul atau pencetak SMC dapat mendapatkan manfaat dari pendekatan yang diambil dengan PX35 KS.
Dalam hal material resin SMC, produk split-tow baru telah diuji dalam tiga sistem resin tunggal: matriks vinyl ester, epoksi dan urethan. Matriks polyester tidak diteliti, karena kehadiran penguat serat karbon sudah menunjukkan bahwa formulasi akan digunakan dalam lingkungan suhu yang lebih tinggi dan/atau dalam aplikasi yang kasus beban memerlukan performa mekanik yang lebih tinggi. Formulasi vinyl ester dijelaskan sebagai sistem solvated (bukan hot-melt), meskipun berkisar dari sistem yang konvensional styrenated, hingga sistem yang mengurangi styrene/volatile-organic compound (VOC), hingga sistem yang tidak ada styrene/VOC. reportedly, peningkatan dispersi yang sama terlihat dalam setiap sistem resin.
Produk ini belum dievaluasi dalam kimia termoset atau termoplastik lainnya, dan juga belum dicoba dalam sistem forming selain molding kompresi. "Meskipun serat dikembangkan untuk SMC dan tersedia dengan sizing untuk resin SMC, kami melihat potensi untuk menerapkan teknologi ini ke teknologi pemrosesan dan tipe resin lainnya — mungkin bahkan termoplastik," menjelaskan Potyra. "Namun, kami belum mengujinya dalam sistem tersebut karena kami pertama kali ingin mengimplementasikan tipe serat ini dalam SMC dengan sukses sebelum kami memperluas penggunaannya ke teknologi lainnya."
Tidak dikatakan ada perubahan signifikan pada chopper yang diperlukan dengan produk baru, meskipun modifikasi proses lain mungkin mengoptimalkan dispersi. "Desain garis SMC dapat bervariasi, jadi bantuan teknis tersedia dari Zoltek untuk membantu dengan penanganan serat, dispersi, sizing dan sebagainya," tambah Thomas.
PX35 KS didasarkan pada serat PX35 50K populer milik Zoltek. "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 sedikit lebih rendah," catat Potyra. "Pada akhirnya, kami akan membiarkan pasar yang memutuskan."
Wakil Zoltek tidak mengatakan apakah akan ada varian lain dari produk dengan ukuran tow yang lebih halus atau lebih kasar, meskipun mereka menambahkan bahwa evaluasi lebih lanjut akan berlanjut. Secara tidak resmi, "KS" dalam nama produk reportedly adalah singkatan dari "kassen," kata Jepang untuk "split."
