L'industrie automobile explore l'amélioration des performances des thermoplastiques techniques

Un certain nombre d'entreprises ont présenté de nouveaux produits au salon. Par exemple, JM Polymers a ajouté trois grades supplémentaires à sa gamme FiberX2 de polyamide 6/6 renforcé de fibres de carbone court, recyclé et moulable par injection. Origine | Katie Okonski/SPE

La Society of Plastics Engineers (SPE, Bethel, Connecticut, États-Unis) s'est réunie à Troy, Michigan, États-Unis, le 7 mai pour tenir sa 14e conférence sur les plastiques d'ingénierie automobile (AutoEPCON). L'événement d'une journée comble l'écart de performance entre la conférence TPO Automotive Engineered Polyolefins (Auto TPO) de Détroit de SPE et sa conférence et exposition sur les composites automobiles (ACCE).

Le programme technique d'AutoEPCON 2019 comprenait quatre conférences et 27 exposés techniques au cours de trois sessions parallèles. Pendant les pauses du matin et de l'après-midi, 325 participants ont visité 21 expositions et se sont mis en réseau, puis ont assisté à une réception en soirée.

Il est intéressant de noter que les thèmes récurrents de la conférence de cette année étaient les résines polyamides (PA) et les thermoplastiques renforcés de fibres de carbone (CFRTP).

Pénuries PA 6/6

Les polyamides ont été au centre des préoccupations, en partie en raison d'une pénurie mondiale de PA 6/6, qui, avec le PA 6, est largement utilisé dans l'industrie automobile - à la fois soigné et renforcé, pour les applications intérieures, extérieures, sous le capot et sur le groupe motopropulseur. Jusqu'à ce que les goulots d'étranglement d'approvisionnement soient résolus, les équipementiers et les fournisseurs se démènent pour trouver d'autres options, telles que des polymères alternatifs ou du PA 6/6 recyclé, qui ne sacrifie pas les performances. Il n'était donc pas surprenant de voir de nombreux exposants vanter les alternatives PA 6/6 dans leurs affichages, ainsi que de nombreux orateurs décrivant des options vierges et recyclées. En fait, dans son discours d'ouverture sur "Nylon and Polycarbonate:How We Got Here and What Lies Ahead", Brendan Dooley, directeur mondial des polymères d'ingénierie, IHS Markit (Houston, Texas, États-Unis), a discuté de la cascade d'événements malheureux qui ont causé cela. situation.

"Ce segment a eu plus que sa part de défis", a expliqué Dooley. « Premièrement, un incendie catastrophique en 2015 dans une nouvelle usine d'adiponitrile en Chine a anéanti 18 % de l'approvisionnement mondial en monomère nécessaire à la production de PA 6/6. Cette usine n'a pas été reconstruite. En outre, les approvisionnements ont été affectés par des perturbations causées par un temps excessivement chaud, un temps excessivement froid, des ouragans, des pannes de services publics, des incendies et des actions de main-d'œuvre. Et plus tard cette année, une usine d'adiponitrile en France fermera pour maintenance et mises à niveau. Alors qu'à terme, l'expansion augmentera la capacité de production mondiale d'adiponitrile, à court terme, elle rendra les approvisionnements encore plus serrés. » Dooley prévoit que les approvisionnements en PA 6/6 commenceront à se détendre en 2020 et dit qu'ils devraient revenir à la parité des prix avec le PA 6 d'ici 2022.

Mise à niveau de la fibre de carbone

La fibre de carbone était un autre sujet important, mais pour des raisons différentes. L'année dernière, seuls quelques conférenciers ont mentionné - et seuls quelques exposants ont souligné - les CFRTP. Cette année, cependant, ils ont été discutés dans au moins six sessions différentes, et dans un discours sur « Engineering Plastics and Additive Manufacturing » par Kevin Quinn, directeur de la conception et de la fabrication additives, General Motors Co. (Detroit, Michigan, États-Unis) . De plus, plusieurs entreprises ont présenté de nouveaux matériaux PA renforcés de fibres de carbone (CF/PA) lors du salon.

Mitsubishi Chemical Advanced Materials Inc. a présenté son nouveau composé à 40 % en poids CF/PPA appelé KyronMax ES 4240 (barre dorée dans le graphique ci-dessus) lors du 14e SPE AutoEPCON. Origine | Mitsubishi Chemical Advanced Materials Inc.

Parmi ceux-ci figurait JM Polymers (Chicago, Illinois, États-Unis), qui a lancé l'année dernière sa gamme FiberX2 de grades recyclés et moulables par injection de CF/PA 6/6 courts. La fibre est récupérée à partir de préimprégnés aérospatiaux et la résine est recyclée à partir d'articles de sport. L'offre initiale consistait en deux grades renforcés à 20 et 40 % en poids, mais cette année, la société était de retour avec trois nouveaux grades. Deux comportaient 10 et 30 % de fibres en poids, tandis qu'un troisième comportait un hybride de carbone recyclé et de fibres de verre vierges.

Voici les valeurs du module de flexion avant et après huit semaines de test de saturation en eau utilisant du PA 6/6 standard avec un CF court (paire de barres de gauche) et un CF long (paire du milieu) par rapport au nouveau KyronMax 2330 de Mitsubishi (paire de droite). Origine | Mitsubishi Chemical Advanced Materials Inc.

Une nouvelle unité opérationnelle de Mitsubishi Chemical Holdings Group (MCHC) appelée Mitsubishi Chemical Advanced Materials Inc. (MCAM) a également introduit de nouvelles qualités CF/PA. Cette entreprise combine deux anciennes sociétés achetées par MCHC :Quadrant AG (Lenzburg, Suisse) - qui produit des composites thermoplastiques à mat de verre et des formes thermoplastiques - et Piper Plastics Inc. (Chandler, Arizona, États-Unis) - un mouleur par injection devenu mélangeur qui produit thermoplastiques moulables par injection en carbone court (6 millimètres/24 K remorquage) appelés KyronMax. Les matrices disponibles vont du PA 6/6 et du polyphtalamide (PPA) en passant par le polyétherimide (PEI), le sulfure de polyphénylène (PPS), le polyétheréthercétone (PEEK) et le polyaryléthercétone (PAEK). Il semblerait qu'une combinaison de chimie de dimensionnement unique, de modifications de presse et d'un excellent traitement ait aidé ces composés à remplacer non seulement les thermoplastiques à verre court et à verre court/minéral et les thermoplastiques à fibres longues (LFT), mais aussi les métaux.

Voici les valeurs de résistance à la traction avant et après huit semaines de test de saturation en eau utilisant le PA 6/6 standard avec un CF court (paire de barres de gauche) et un CF long (paire du milieu) par rapport au nouveau KyronMax 2330 de Mitsubishi (paire de droite). Origine | Mitsubishi Chemical Advanced Materials Inc.

« Grâce à un meilleur écoulement et une meilleure interaction des fibres, les pièces moulées avec KyronMax ont non seulement des contraintes internes plus faibles et moins d'orientation des fibres, mais elles ont également moins d'enfoncement et de gauchissement, des lignes de soudure plus solides et sont plus précises dans les sections épaisses ou minces », explique Alex Wojtysiak, responsable grands comptes MCAM des composites thermoplastiques de carbone. « Combinées, ces technologies nous ont aidés à introduire le premier composé structurel moulable par injection à court de carbone au monde qui brise la barrière de résistance à la traction de 60 000 psi [414 MPa]. » Présenté à l'AutoEPCON, ce nouveau grade, appelé KyronMax ES 4240, contient 40 % en poids de PPA à carbone court.

MCAM a également présenté sa gamme de série 2300 S, qui offre les performances mécaniques du CF/PA 6/6 avec une absorption d'humidité inférieure et une résistance chimique améliorée. La matrice est qualifiée de polyamide mais n'est ni PA 6/6 ni PPA.

Un troisième produit présenté pour la première fois au salon et développé spécifiquement par MCAM pour les applications sous le capot automobile est un grade CF/PPA à température plus élevée avec à la fois des valeurs de température de transition vitreuse et de température d'utilisation continue aussi élevées que celles du PEEK.

Wojtysiak dit que Piper n'avait pas les ressources nécessaires pour cibler l'industrie automobile à elle seule, mais maintenant que l'équipe fait partie de Mitsubishi, elle formule spécifiquement des notes et déploie des personnes pour couvrir ce segment.

AutoEPCON sera de retour en 2020 le 20 avril au Detroit Marriott Troy à Troy, Michigan, États-Unis