La industria automotriz explora las mejoras en el rendimiento de los termoplásticos de ingeniería

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

La Sociedad de Ingenieros de Plásticos (SPE, Bethel, Connecticut, EE. UU.) Se reunió en Troy, Michigan, EE. UU., El 7 de mayo para celebrar su 14a Conferencia de Plásticos de Ingeniería Automotriz (AutoEPCON). El evento de un día cierra la brecha de rendimiento entre la Conferencia de poliolefinas de ingeniería automotriz TPO de SPE en el área de Detroit (Auto TPO) y su Conferencia y exhibición de compuestos automotrices (ACCE).

El programa técnico de AutoEPCON 2019 incluyó cuatro conferencias magistrales más 27 charlas técnicas en tres sesiones paralelas. Durante los descansos de la mañana y la tarde, 325 asistentes visitaron 21 exhibiciones y se relacionaron, luego asistieron a una recepción nocturna.

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

Escasez de PA 6/6

Las poliamidas fueron un foco importante, en parte debido a la escasez global de PA 6/6, que, junto con PA 6, se usa ampliamente en la industria automotriz, tanto ordenada como reforzada, para aplicaciones interiores, exteriores, debajo del capó y del tren de potencia. Hasta que se eliminen los cuellos de botella en el suministro, los fabricantes de equipos originales y los proveedores luchan por encontrar otras opciones, como polímeros alternativos o PA 6/6 reciclado, que no sacrifican el rendimiento. Por lo tanto, no fue una sorpresa ver a muchos expositores promocionando alternativas de PA 6/6 en sus pantallas, así como a muchos oradores que describían opciones vírgenes y recicladas. De hecho, en su discurso de apertura sobre "Nylon y policarbonato:cómo llegamos aquí y qué nos espera", Brendan Dooley, director global de polímeros de ingeniería, IHS Markit (Houston, Texas, EE. UU.), Habló de la cascada de eventos desafortunados que causaron esto situación.

“Este segmento ha tenido más desafíos de los que le corresponde”, explicó Dooley. “Primero, un catastrófico incendio 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 interrupciones causadas por clima excesivamente caliente, clima excesivamente frío, huracanes, fallas de servicios públicos, incendios y acciones laborales. Y a finales de este año, una planta de adiponitrilo en Francia cerrará por mantenimiento y actualizaciones. Si bien eventualmente la expansión impulsará la capacidad de producción global de adiponitrilo, en el corto plazo hará que los suministros sean aún más ajustados ”. Dooley prevé que los suministros de PA 6/6 comenzarán a disminuir en 2020 y dice que deberían volver a la paridad de precios con PA 6 para 2022.

Actualizaciones de fibra de carbono

La fibra de carbono fue otro gran tema, pero por diferentes razones. El año pasado, solo un par de oradores mencionaron, y solo algunos expositores destacaron, los CFRTP. Este año, sin embargo, se debatieron en al menos seis sesiones diferentes y en un discurso de apertura sobre "Plásticos de ingeniería y fabricación aditiva" a cargo de Kevin Quinn, director de diseño y fabricación aditivos, General Motors Co. (Detroit, Michigan, EE. UU.) . Además, varias empresas presentaron nuevos materiales de PA (CF / PA) reforzados con fibra de carbono en la feria.

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

Entre estos se encontraban JM Polymers (Chicago, Ill., EE. UU.), Que el año pasado lanzó su línea FiberX2 de grados reciclados moldeables por inyección de CF / PA 6/6 corto. La fibra se recupera del preimpregnado aeroespacial y la resina se recicla de los artículos deportivos. La oferta inicial fue de dos grados reforzados al 20 y al 40% en peso, pero este año la compañía regresó con tres nuevos grados. Dos presentaban un 10 y un 30% en peso de fibra, mientras que un tercero presentaba un híbrido de carbono reciclado y fibras de vidrio virgen.

Aquí se muestran los valores del módulo de flexión antes y después de ocho semanas de prueba de saturación de agua usando PA 6/6 estándar con CF corto (par de barras izquierdas) y CF largo (par medio) frente al nuevo KyronMax 2330 de Mitsubishi (par derecho). Fuente | Mitsubishi Chemical Advanced Materials Inc.

También introdujo nuevos grados CF / PA fue una unidad operativa recién formada de Mitsubishi Chemical Holdings Group (MCHC) llamada Mitsubishi Chemical Advanced Materials Inc. (MCAM). Este negocio combina dos empresas anteriores 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 de inyección convertido en mezclador que produce termoplásticos de carbono corto moldeable por inyección (6 milímetros / remolque de 24 K) llamados KyronMax. Las matrices disponibles van desde PA 6/6 y poliftalamida (PPA) hasta polieterimida de alta temperatura (PEI), sulfuro de polifenileno (PPS), polieteretercetona (PEEK) y poliariletercetona (PAEK). Según se informa, una combinación de una química de encolado única, modificaciones de la prensa y un procesamiento excelente han ayudado a estos compuestos a reemplazar no solo los termoplásticos de vidrio corto y de vidrio corto / minerales y los termoplásticos de fibra larga (LFT), sino también los metales.

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

"Gracias a un mejor flujo y la interacción de las fibras, las piezas moldeadas con KyronMax no solo tienen menores tensiones internas y menos orientación de la 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 MCAM de compuestos termoplásticos de carbono. "Combinadas, estas tecnologías nos han ayudado a introducir el primer compuesto estructural moldeable por inyección de carbono corto del mundo que rompe la barrera de resistencia a la tracción de 60.000 psi [414 MPa]". Introducido en AutoEPCON, ese nuevo grado, llamado KyronMax ES 4240, es 40% en peso de PPA de carbono corto.

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

Un tercer producto que debutará en la feria que MCAM desarrollado específicamente para aplicaciones automotrices debajo del capó es un grado CF / PPA de mayor temperatura con valores de temperatura de transición vítrea y temperatura de uso continuo tan altos como los de PEEK.

Wojtysiak dice que Piper no había tenido los recursos para apuntar a la industria automotriz por sí sola, pero ahora que el equipo es parte de Mitsubishi, está específicamente formulando calificaciones y desplegando personas para cubrir este segmento.

AutoEPCON regresará en 2020 el 20 de abril en el Detroit Marriott Troy en Troy, Michigan, EE. UU.