Autoindustrie untersucht technische Leistungsverbesserungen von Thermoplasten

Eine Reihe von Unternehmen stellten auf der Messe neue Produkte vor. JM Polymers hat beispielsweise seine FiberX2-Produktlinie aus recyceltem, spritzgussfähigem, kurzkohlefaserverstärktem Polyamid 6/6 um drei weitere Typen erweitert. Quelle | Katie Okonski/SPE

Die Society of Plastics Engineers (SPE, Bethel, Connecticut, USA) traf sich am 7. Mai in Troy, Michigan, USA, um ihre 14. Automotive Engineering Plastics Conference (AutoEPCON) abzuhalten. Die eintägige Veranstaltung schließt die Leistungslücke zwischen der TPO Automotive Engineered Polyolefins Conference (Auto TPO) von SPE und der Automotive Composites Conference &Exhibition (ACCE) von SPE.

Das technische Programm von AutoEPCON 2019 umfasste vier Keynotes sowie 27 technische Vorträge in drei parallelen Sitzungen. In den Pausen vormittags und nachmittags besuchten 325 Besucher 21 Ausstellungen und vernetzten sich, dann nahmen sie an einem Abendempfang teil.

Interessanterweise waren die anhaltenden Themen der diesjährigen Konferenz Polyamid (PA)-Harze und kohlenstofffaserverstärkte Thermoplaste (CFRTP).

PA 6/6 Engpässe

Polyamide standen im Mittelpunkt, zum Teil aufgrund der weltweiten Knappheit von PA 6/6, das zusammen mit PA 6 in der Automobilindustrie weit verbreitet ist – sowohl rein als auch verstärkt für Innen- und Außenanwendungen, Motorraum und Antriebsstrang. Bis die Lieferengpässe beseitigt sind, suchen OEMs und Zulieferer nach anderen Optionen wie alternativen Polymeren oder recyceltem PA 6/6, die keine Einbußen bei der Leistung hinnehmen müssen. Es war daher keine Überraschung, dass viele Aussteller PA 6/6-Alternativen in ihren Displays anpriesen und viele Redner neue und recycelte Optionen beschreiben. Tatsächlich diskutierte Brendan Dooley, Global Director Engineering Polymers, IHS Markit (Houston, Texas, USA), in seiner Keynote zu „Nylon and Polycarbonate:How We Got Here and What Lies Ahead“ die Kaskade unglücklicher Ereignisse, die dies verursacht haben Situation.

„Dieses Segment hatte mehr als genug Herausforderungen“, erklärte Dooley. „Erstens vernichtete ein katastrophaler Brand im Jahr 2015 in einer neuen Adipodinitril-Fabrik in China 18 % des weltweiten Angebots an Monomer, das für die Herstellung von PA 6/6 benötigt wird. Diese Anlage wurde nicht wieder aufgebaut. Darüber hinaus wurde die Versorgung durch Unterbrechungen beeinträchtigt, die durch übermäßig heißes Wetter, übermäßig kaltes Wetter, Hurrikane, Ausfälle von Versorgungsunternehmen, Brände und Arbeitskämpfe verursacht wurden. Und noch in diesem Jahr wird eine Adipodinitril-Anlage in Frankreich für Wartungs- und Modernisierungsarbeiten geschlossen. Obwohl die Erweiterung letztendlich die globale Produktionskapazität für Adipodinitril erhöhen wird, wird sie kurzfristig die Versorgung noch enger machen.“ Dooley geht davon aus, dass die Lieferungen von PA 6/6 im Jahr 2020 nachlassen werden und sagt, dass sie bis 2022 wieder auf Preisparität mit PA 6 sein sollten.

Kohlefaser-Upgrades

Kohlefaser war ein weiteres großes Thema, aber aus anderen Gründen. Im letzten Jahr erwähnten nur wenige Redner – und nur wenige Aussteller hoben – CFRTPs hervor. In diesem Jahr wurden sie jedoch in mindestens sechs verschiedenen Sitzungen und in einer Keynote zum Thema „Engineering Plastics and Additive Manufacturing“ von Kevin Quinn, Director of Additive Design and Manufacturing, General Motors Co. (Detroit, Michigan, USA) diskutiert. . Darüber hinaus stellten mehrere Unternehmen auf der Messe neue kohlenstofffaserverstärkte PA-Materialien (CF/PA) vor.

Mitsubishi Chemical Advanced Materials Inc. stellte auf der 14. SPE AutoEPCON seinen neuen 40 Gew.-% CF/PPA Compound namens KyronMax ES 4240 (Goldbalken in obiger Grafik) vor. Quelle | Mitsubishi Chemical Advanced Materials Inc.

Zu diesen gehörte JM Polymers (Chicago, Illinois, USA), das im vergangenen Jahr seine FiberX2-Produktlinie mit recycelten, spritzgussfähigen Typen der kurzen CF/PA 6/6 auf den Markt gebracht hat. Die Faser wird aus Prepreg für die Luft- und Raumfahrt zurückgewonnen und das Harz wird aus Sportartikeln recycelt. Das anfängliche Angebot bestand aus zwei Qualitäten, die zu 20 und 40 Gew.-% verstärkt wurden, aber dieses Jahr meldete sich das Unternehmen mit drei neuen Qualitäten zurück. Zwei enthielten 10 und 30 Gew.-% Fasern, während ein drittes eine Mischung aus recyceltem Kohlenstoff und frischen Glasfasern enthielt.

Hier sind die Biegemodulwerte vor und nach achtwöchigem Wassersättigungstest mit Standard-PA 6/6 mit kurzem CF (linkes Balkenpaar) und langem CF (mittleres Paar) im Vergleich zu Mitsubishis neuem KyronMax 2330 (rechtes Paar) dargestellt. Quelle | Mitsubishi Chemical Advanced Materials Inc.

Neue CF/PA-Sorten führte auch eine neu gegründete Betriebseinheit der Mitsubishi Chemical Holdings Group (MCHC) namens Mitsubishi Chemical Advanced Materials Inc. (MCAM) ein. Dieses Geschäft vereint zwei frühere Unternehmen, die von MCHC gekauft wurden:Quadrant AG (Lenzburg, Schweiz) – die glasmatten thermoplastische Verbundwerkstoffe und thermoplastische Formen herstellt – und Piper Plastics Inc. (Chandler, Arizona, USA) – ein Spritzguss-Dreh-Compounder, der Spritzgießbarer, kurzer Carbon (6 Millimeter/24 K Tow) Thermoplast namens KyronMax. Die verfügbaren Matrices reichen von PA 6/6 und Polyphthalamid (PPA) über Hochtemperatur-Polyetherimid (PEI), Polyphenylensulfid (PPS), Polyetheretherketon (PEEK) und Polyaryletherketon (PAEK). Berichten zufolge hat eine Kombination aus einzigartiger Schlichtechemie, Pressmodifikationen und hervorragender Verarbeitung geholfen, dass diese Compounds nicht nur Kurzglas- und Kurzglas-/Mineral-Thermoplaste und Langfaser-Thermoplaste (LFTs), sondern auch Metalle ersetzen.

Hier sind die Zugfestigkeitswerte vor und nach achtwöchigem Wassersättigungstest mit Standard-PA 6/6 mit kurzem CF (linkes Stabpaar) und langem CF (mittleres Paar) im Vergleich zu Mitsubishis neuem KyronMax 2330 (rechtes Paar) dargestellt. Quelle | Mitsubishi Chemical Advanced Materials Inc.

„Dank des besseren Fließens und der Faserinteraktion haben mit KyronMax geformte Teile nicht nur geringere innere Spannungen und eine geringere Faserorientierung, sondern auch weniger Einsinken und Verziehen, stärkere Bindenähte und sind in dicken oder dünnen Abschnitten maßgenauer“, erklärt Alex Wojtysiak, Key Account Manager bei MCAM für thermoplastische Kohlenstoffverbundwerkstoffe. „In Kombination haben diese Technologien uns geholfen, die weltweit erste spritzgussfähige Strukturverbindung mit kurzem Kohlenstoff einzuführen, die die Zugfestigkeitsgrenze von 60.000 psi [414 MPa] durchbricht.“ Die auf der AutoEPCON vorgestellte neue Sorte namens KyronMax ES 4240 besteht aus 40 Gew.-% PPA mit kurzem Kohlenstoffgehalt.

MCAM stellte außerdem seine 2300 S-Serie vor, die die mechanische Leistung von CF/PA 6/6 bei geringerer Feuchtigkeitsaufnahme und verbesserter chemischer Beständigkeit bietet. Die Matrix wird als Polyamid bezeichnet, ist aber weder PA 6/6 noch PPA.

Ein drittes Produkt, das auf der Messe debütiert wurde und von MCAM speziell für Anwendungen im Motorraum von Kraftfahrzeugen entwickelt wurde, ist eine CF/PPA-Sorte für höhere Temperaturen, deren Glasübergangstemperatur und Dauergebrauchstemperatur so hoch sind wie bei PEEK.

Wojtysiak sagt, dass Piper die Ressourcen gefehlt habe, um die Autoindustrie allein anzusprechen, aber jetzt, da das Team Teil von Mitsubishi ist, formuliere es speziell Klassen für dieses Segment und entsende Leute, um dieses Segment abzudecken.

AutoEPCON wird 2020 am 20. April im Detroit Marriott Troy in Troy, Michigan, USA, zurückkehren.