Automobilsektor treibt Engineering-Thermoplast-Performance voran

Eine Reihe von Unternehmen stellte neue Produkte auf der Messe vor. Beispielsweise erweiterte JM Polymers seine FiberX2-Linie aus recycelten, spritzgießbaren kurzfaserverstärkten Polyamid 6/6 um drei weitere Sorten. Quelle | Katie Okonski/SPE

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

AutoEPCONs technisches Programm 2019 umfasste vier Keynotes plus 27 Fachvorträge in drei parallelen Sessions. Während der Morgen- und Nachmittagspausen besuchten 325 Teilnehmer 21 Aussteller und networkten, gefolgt von einem Abendempfang.

Interessanterweise waren beständige Themen dieser Konferenz Polyamid (PA) Harze und Carbonfaser-verstärkte Thermoplaste (CFRTPs).

PA 6/6 Engpässe

Polyamide waren ein Hauptfokus, teils wegen eines globalen Mangels an PA 6/6, der zusammen mit PA 6 in der Automobilindustrie weit verbreitet ist – sowohl pur als auch verstärkt, für Innenraum, Außenbereich, Unterhaube und Antriebsstrang. Bis Lieferengpässe behoben sind, suchen OEMs und Zulieferer nach Alternativen, wie alternativen Polymeren oder recyceltem PA 6/6, das keine Leistungseinbußen bringt. Kein Wunder also, dass viele Aussteller PA 6/6-Alternativen in ihren Displays hervorhoben und viele Redner virgin und recycelte Optionen beschrieben. In seiner Keynote „Nylon and Polycarbonate: How We Got Here and What Lies Ahead“ diskutierte Brendan Dooley, Global Director Engineering Polymers, IHS Markit (Houston, Texas, USA), die Kette unglücklicher Ereignisse, die diese Situation verursachten.

„Dieses Segment hatte mehr als seinen Anteil an Herausforderungen“, erklärte Dooley. „Zuerst vernichtete ein katastrophaler Brand 2015 in einer neuen Adiponitril-Fabrik in China 18 % der globalen Monomer-Versorgung für PA 6/6. Diese Anlage wurde nicht wieder aufgebaut. Darüber hinaus wurden Lieferungen durch Störungen durch extrem heißes Wetter, extrem kaltes Wetter, Hurrikane, Versorgungsausfälle, Brände und Arbeitskämpfe beeinträchtigt. Und später dieses Jahr wird ein Adiponitril-Werk in Frankreich für Wartung und Upgrades stillgelegt. Während die Erweiterung langfristig die globale Adiponitril-Produktionskapazität erhöhen wird, wird sie kurzfristig die Lieferungen noch knapper machen.“ Dooley prognostiziert, dass sich die PA 6/6-Versorgung ab 2020 entspannen und 2022 wieder Preisparität mit PA 6 erreichen sollte.

Carbonfaser-Upgrades

Carbonfaser war ein weiteres großes Thema, aber aus anderen Gründen. Letztes Jahr erwähnten nur ein paar Redner – und nur wenige Aussteller hoben – CFRTPs hervor. Dieses Jahr wurden sie in mindestens sechs verschiedenen Sessions und in einer Keynote zu „Engineering Plastics and Additive Manufacturing“ von Kevin Quinn, Director of Additive Design and Manufacturing, General Motors Co. (Detroit, Michigan, USA), diskutiert. Zudem führten mehrere Unternehmen neue Carbonfaser-verstärkte PA (CF/PA) Materialien auf der Messe ein.

Mitsubishi Chemical Advanced Materials Inc. stellte sein neues 40 Gew.-% CF/PPA Compound namens KyronMax ES 4240 (Goldbalken im Diagramm oben) auf der 14. SPE AutoEPCON vor. Quelle | Mitsubishi Chemical Advanced Materials Inc.

Darunter war JM Polymers (Chicago, Illinois, USA), das letztes Jahr seine FiberX2-Linie aus recycelten, spritzgießbaren Sorten kurzfaserverstärkter CF/PA 6/6 startete. Die Faser wird aus Luftfahrt-Prepreg zurückgewonnen, das Harz aus Sportartikeln recycelt. Das initiale Angebot umfasste zwei Sorten mit 20 und 40 Gew.-% Faser, dieses Jahr kehrte das Unternehmen mit drei neuen Sorten zurück. Zwei wiesen 10 und 30 Gew.-% Faser auf, während eine dritte ein Hybrid aus recycelter Carbonfaser und Virgin-Glasfaser bot.

Hier sind die Biegemodulwerte vor und nach achtwöchiger Wassersättigungstestung mit Standard PA 6/6 mit kurzfaser CF (linkes Balkenpaar) und langfaser CF (mittleres Paar) vs. Mitsubishis neuem KyronMax 2330 (rechtes Paar). Quelle | Mitsubishi Chemical Advanced Materials Inc.

Ebenfalls neue CF/PA Sorten führte eine neu gegründete Betriebseinheit der Mitsubishi Chemical Holdings Group (MCHC) namens Mitsubishi Chemical Advanced Materials Inc. (MCAM) ein. Dieses Geschäft vereint zwei zuvor von MCHC übernommene Unternehmen: Quadrant AG (Lenzburg, Schweiz) – das Glasmatten-Thermoplast-Composites und Thermoplast-Halbzeuge produziert – und Piper Plastics Inc. (Chandler, Arizona, USA) – ein Spritzgießer, der zum Compoundeur wurde und spritzgießbare, kurzfaserige (6 mm / 24 K Tow) Thermoplaste namens KyronMax produziert. Verfügbare Matrizen reichen von PA 6/6 und Polyphthalamid (PPA) bis hin zu Hochtemperatur-Polyetherimid (PEI), Polyphenylensulfid (PPS), Polyetheretherketon (PEEK) und Polyaryletherketon (PAEK). Berichten zufolge haben eine Kombination aus einzigartiger Sizing-Chemie, Pressmodifikationen und exzellenter Verarbeitung dazu beigetragen, dass diese Compounds nicht nur kurzglas- und kurzglas/mineral-gefüllte Thermoplaste und Langfaser-Thermoplaste (LFTs), sondern auch Metalle ersetzen können.

Hier sind die Zugfestigkeitswerte vor und nach achtwöchiger Wassersättigungstestung mit Standard PA 6/6 mit kurzfaser CF (linkes Paar) und langfaser CF (mittleres Paar) vs. Mitsubishis neuem KyronMax 2330 (rechtes Paar). Quelle | Mitsubishi Chemical Advanced Materials Inc.

„Dank besserer Fließeigenschaften und Faserinteraktion haben mit KyronMax gefertigte Teile nicht nur geringere innere Spannungen und weniger Faserorientierung, sondern auch weniger Schwindung und Verzug, stärkere Nahtlinien und sind in dicken oder dünnen Abschnitten dimensionsgenauer“, erklärt Alex Wojtysiak, MCAM Key Account Manager Thermoplastic Carbon Composites. „Kombiniert haben diese Technologien es uns ermöglicht, das weltweit erste kurzfaserige, spritzgießbare Strukturcompound einzuführen, das die 60.000 psi [414 MPa] Zugfestigkeitsbarriere durchbricht.“ Eingeführt auf der AutoEPCON, heißt dieser neue Grad KyronMax ES 4240, ein 40 Gew.-% kurzfaseriges PPA.

MCAM stellte auch seine 2300 S Serie vor, die die mechanische Performance von CF/PA 6/6 mit geringerer Feuchtigkeitsaufnahme und verbesserter Chemikalienbeständigkeit bietet. Die Matrix wird als Polyamid beschrieben, ist aber weder PA 6/6 noch PPA.

Ein drittes Produktdebüt auf der Show, das MCAM speziell für automobilen Unterhauben-Anwendungen entwickelte, ist ein höher temperaturbeständiger CF/PPA Grad mit sowohl Glasübergangstemperatur als auch kontinuierlicher Nutzungstemperatur so hoch wie bei PEEK.

Wojtysiak sagt, Piper habe die Ressourcen gefehlt, die Autoindustrie eigenständig anzugehen, aber nun, da das Team Teil von Mitsubishi ist, formuliere es gezielt Sorten für diesen Segment und stelle Personal dafür ab.

AutoEPCON kehrt 2020 am 20. April im Detroit Marriott Troy in Troy, Michigan, USA zurück.