Sector automotriz avanza en rendimiento de termoplásticos de ingeniería

Varias empresas introdujeron nuevos productos en el salón. Por ejemplo, JM Polymers añadió tres grados más a su línea FiberX2 de poliamida 6/6 reforzada con fibra de carbono corta, reciclada y moldeable por inyección. Fuente | Katie Okonski/SPE

La Society of Plastics Engineers (SPE, Bethel, Connecticut, EE. UU.) se reunió en Troy, Míchigan, EE. UU., el 7 de mayo para celebrar su 14ª Conferencia de Plásticos de Ingeniería Automotriz (AutoEPCON). El evento de un día cubre la brecha de rendimiento entre la Conferencia de Poliolefinas de Ingeniería Automotriz TPO del área de Detroit (Auto TPO) de SPE y su Conferencia y Exposición de Compuestos Automotrices (ACCE).

El programa técnico de AutoEPCON 2019 contó con cuatro conferencias magistrales más 27 charlas técnicas en tres sesiones paralelas. Durante los descansos de mañana y tarde, 325 asistentes visitaron 21 expositores y hicieron networking, y luego asistieron a una recepción vespertina.

Curiosamente, temas persistentes en la conferencia de este año fueron resinas de poliamida (PA) y termoplásticos reforzados con fibra de carbono (CFRTP).

Escasez de PA 6/6

Las poliamidas fueron un foco importante, en parte debido a una escasez global de PA 6/6, que, junto con PA 6, se usa ampliamente en la industria automotriz —tanto virgen como reforzada, para aplicaciones interiores, exteriores, bajo capó y tren motriz. Hasta que se resuelvan los cuellos de botella de suministro, OEMs y proveedores se apresuran a encontrar otras opciones, como polímeros alternativos o PA 6/6 reciclado, que no sacrifica rendimiento. No fue sorpresa, por tanto, ver a muchos expositores promocionando alternativas a PA 6/6 en sus stands, así como muchos ponentes describiendo opciones virgenes y recicladas. De hecho, en su conferencia magistral "Nylon y Policarbonato: Cómo Llegamos Aquí y Qué Nos Espera", Brendan Dooley, director global de polímeros de ingeniería, IHS Markit (Houston, Texas, EE. UU.), discutió la cascada de eventos desafortunados que causaron esta situación.

"Este segmento ha tenido más de su parte de desafíos", explicó Dooley. "Primero, un incendio catastrófico en 2015 en una nueva fábrica de adiponitrilo en China acabó con el 18 % del suministro global de monómero necesario para producir PA 6/6. Esa planta no ha sido reconstruida. Además, los suministros se han visto afectados por disrupciones causadas por clima excesivamente caluroso, excesivamente frío, huracanes, fallos de servicios públicos, incendios y acciones laborales. Y a finales de este año, una planta de adiponitrilo en Francia se cerrará para mantenimiento y mejoras. Aunque eventualmente la expansión aumentará la capacidad global de producción de adiponitrilo, a corto plazo hará que los suministros sean aún más ajustados". Dooley prevé que los suministros de PA 6/6 empiecen a aliviarse en 2020 y dice que deberían volver a paridad de precio con PA 6 para 2022.

Mejoras en fibra de carbono

La fibra de carbono fue otro gran tema, pero por razones diferentes. El año pasado, solo un par de ponentes mencionaron —y solo unos pocos expositores destacaron— CFRTPs. Este año, sin embargo, se discutieron en al menos seis sesiones diferentes, y en una conferencia magistral sobre "Plásticos de Ingeniería y Fabricación Aditiva" por Kevin Quinn, director de diseño aditivo y fabricación, General Motors Co. (Detroit, Míchigan, EE. UU.). Además, varias empresas introdujeron nuevos materiales de PA reforzado con fibra de carbono (CF/PA) en el salón.

Mitsubishi Chemical Advanced Materials Inc. introdujo su nuevo compuesto CF/PPA al 40 % en peso llamado KyronMax ES 4240 (barra de oro en gráfico arriba) en el 14º SPE AutoEPCON. Fuente | Mitsubishi Chemical Advanced Materials Inc.

Entre estos estaba JM Polymers (Chicago, Illinois, EE. UU.), que el año pasado lanzó su línea FiberX2 de grados reciclados, moldeables por inyección, de CF/PA 6/6 de fibra corta. La fibra se recupera de prepreg aeroespacial y la resina se recicla de artículos deportivos. La oferta inicial fue dos grados reforzados al 20 y 40 % en peso, pero este año la empresa volvió con tres grados nuevos. Dos presentaban 10 y 30 % en peso de fibra, mientras que un tercero presentaba un híbrido de fibras de carbono recicladas y fibras de vidrio virgenes.

Se muestran aquí los valores de módulo de flexión antes y después de pruebas de saturación de agua de ocho semanas usando PA 6/6 estándar con CF corto (par de barras izquierdo) y CF largo (par medio) vs. el nuevo KyronMax 2330 de Mitsubishi (par derecho). Fuente | Mitsubishi Chemical Advanced Materials Inc.

También introduciendo nuevos grados CF/PA estaba una unidad operativa recién formada de Mitsubishi Chemical Holdings Group (MCHC) llamada Mitsubishi Chemical Advanced Materials Inc. (MCAM). Este negocio combina dos empresas previas compradas por MCHC: Quadrant AG (Lenzburg, Suiza) —que produce compuestos termoplásticos de esterilla de vidrio y formas termoplásticas— y Piper Plastics Inc. (Chandler, Arizona, EE. UU.) —un moldeador por inyección convertido en compounder que produce termoplásticos de fibra de carbono corta (6 milímetros/24 K tow) moldeables por inyección llamados KyronMax. Las matrices disponibles van desde PA 6/6 y poliftalamida (PPA) hasta poliéterimida (PEI) de alta temperatura, polifenileno sulfuro (PPS), poliéteretercetona (PEEK) y poliariletercetona (PAEK). Según se informa, una combinación de química de tamaño única, modificaciones de prensa y excelente procesamiento han ayudado a estos compuestos a reemplazar no solo termoplásticos de vidrio corto y vidrio corto/mineral y termoplásticos de fibra larga (LFT) sino también metales.

Se muestran aquí los valores de resistencia a tracción antes y después de pruebas de saturación de agua de ocho semanas usando PA 6/6 estándar con CF corto (par de barras izquierdo) y CF largo (par medio) vs. el nuevo KyronMax 2330 de Mitsubishi (par derecho). Fuente | Mitsubishi Chemical Advanced Materials Inc.

"Gracias a mejor flujo e interacción de fibra, las piezas moldeadas con KyronMax no solo tienen tensiones internas menores y menos orientación de fibra, sino que también tienen menos hundimiento y deformación, líneas de soldadura más fuertes y son más precisas dimensionalmente en secciones gruesas o delgadas", explica Alex Wojtysiak, gerente de cuentas clave de compuestos de carbono termoplásticos de MCAM. "Combinadas, estas tecnologías nos han ayudado a introducir el primer compuesto estructural de carbono corto, moldeable por inyección, que rompe la barrera de 60.000 psi [414 MPa] de resistencia a tracción". Introducido en AutoEPCON, ese nuevo grado, llamado KyronMax ES 4240, es PPA de carbono corto al 40 % en peso.

MCAM también introdujo su línea 2300 S series, que ofrece el rendimiento mecánico de CF/PA 6/6 con menor absorción de humedad y mejor resistencia química. La matriz se describe como poliamida pero no es ni PA 6/6 ni PPA.

Un tercer producto debutando en el salón que MCAM desarrolló específicamente para aplicaciones automotrices bajo capó es un grado CF/PPA de temperatura más alta con valores de temperatura de transición vítrea y temperatura de uso continuo tan altos como los de PEEK.

Wojtysiak dice que Piper carecía de recursos para dirigirse a la industria auto por su cuenta, pero ahora que el equipo es parte de Mitsubishi, está formulando específicamente grados para y desplegando gente para cubrir este segmento.

AutoEPCON volverá en 2020 el 20 de abril en el Detroit Marriott Troy en Troy, Míchigan, EE. UU.