Fibra de carbono split-tow de Zoltek mejora rendimiento de SMC

Un novedoso producto de fibra de carbono diseñado y dimensionado para mejorar el rendimiento de compuesto de moldeo en lámina (SMC) ha sido comercializado por Zoltek Corp., una empresa del Grupo Toray (Bridgeton, Missouri, EE. UU.). La fibra pre-extendida patentada, llamada PX35 KS, se marca mientras se produce la banda de tow, convirtiendo un producto de tow 50K en sub-haz 3K, que a su vez se bobinan y suministran como tow multi-extremo. Una vez que el tow pre-marcado se alimenta en una unidad de corte y se corta la longitud de fibra del tow, se deshace en los sub-haces 3K a medida que se compone en la masa de SMC. Según informes, esto mejora la manipulación, dispersión y humectación de la fibra, y proporciona un lecho de fibra más uniforme que mejora el flujo del compuesto durante el moldeo por compresión.

"El beneficio de la dispersión mejorada es que permite a los fabricantes usar una fibra de carbono de menor coste mientras logran las propiedades más altas típicamente vistas por un tow más pequeño", señala Christopher Thomas, director de negocio automotriz de Zoltek-Américas. "Esencialmente pagas por el coste de 50K [tow calidad automotriz], pero obtienes el rendimiento de 3K [tow calidad aeroespacial]", añade Tobias Potyra, director de negocio automotriz de Zoltek-Europa.

Zoltek, conocido por su fibra de carbono de gran tow y bajo coste, desarrolló el nuevo producto en Japón para abordar el desafío de dispersar grandes haces de fibra, especialmente en sistemas poliméricos tixotrópicos como SMC. "El concepto era que separar el gran tow en tamaños de tow más pequeños proporcionaría mejor dispersión en el cortador", continúa Thomas. Añade que el muestreo a clientes selectos en Europa y Norteamérica se ha intensificado durante el último año y medio a dos años, donde se está evaluando para piezas tanto estructurales como de apariencia. "Los clientes que han probado el producto han visto sus beneficios de primera mano", añade. No sorprendentemente, el mercado principal para el que se desarrolló el producto split-tow es automotriz, aunque según informes cualquier compounder o moldeador de SMC podría beneficiarse del enfoque tomado con PX35 KS.

En términos de materiales de resina SMC, el nuevo producto split-tow ha sido probado en tres sistemas de resina única: matrices de éster vinílico, epoxi y uretano. Matrices de poliéster insaturado no se investigaron, ya que la presencia de refuerzo de fibra de carbono ya indicaba que las formulaciones se usarían en entornos de temperatura más alta y/o en aplicaciones cuyos casos de carga requerían mayor rendimiento mecánico. Las formulaciones de éster vinílico se describieron como solvatadas (en contraposición a hot-melt), aunque variaban desde estirenadas convencionales, a estireno/COV reducidos, a sistemas sin estireno/COV. Según informes, las mismas mejoras de dispersión se vieron en cada uno de los sistemas de resina.

El producto no ha sido evaluado aún en otras químicas termofijas o termoplásticas, ni se ha probado en otros sistemas de conformado más allá del moldeo por compresión. "Aunque la fibra fue desarrollada para SMC y está disponible con un tamaño para resinas SMC, vemos potencial para aplicar la tecnología a otras tecnologías de procesamiento y tipos de resina —posiblemente incluso termoplásticos", explica Potyra. "Sin embargo, no la hemos probado aún en esos sistemas porque primero queríamos implementar este tipo de fibra en SMC con éxito antes de expandir su uso a otras tecnologías".

No se dice que se necesiten cambios significativos en el cortador con el nuevo producto, aunque algunas otras modificaciones de proceso podrían optimizar la dispersión. "El diseño de líneas SMC puede variar, así que asistencia técnica está disponible de Zoltek para ayudar con manipulación de fibra, dispersión, tamaños y similares", añade Thomas.

PX35 KS se basa en la popular fibra PX35 50K de Zoltek. "PX35 KS está abordando y coincidiendo con necesidades industriales en términos de disponibilidad y precios pero, por supuesto, también ofrecemos nuestro producto estándar 50K para algunas aplicaciones a un precio ligeramente menor", señala Potyra. "Al final, dejaremos que el mercado decida".

Funcionarios de Zoltek no dijeron si habría otras variantes del producto con tamaños de tow más finos o gruesos, aunque añadieron que las evaluaciones adicionales continuarían. Extraoficialmente, la "KS" en el nombre del producto es supuestamente una abreviatura de "kassen", la palabra japonesa para "split" (dividir).