La fibre de carbone Split Tow améliore les performances du SMC

Un nouveau produit en fibre de carbone conçu et dimensionné pour améliorer les performances du composé de moulage en feuille (SMC) a été commercialisé par Zoltek Corp., une société du groupe Toray (Bridgeton, Mo., États-Unis). La fibre brevetée et pré-étalée, appelée PX35 KS, est marquée au fur et à mesure de la production de la bande de remorquage, convertissant un produit de remorquage 50K en sous-ensembles 3K, qui, à leur tour, sont enroulés et fournis sous forme de câble multi-extrémités. Une fois que le câble pré-marqué est introduit dans une unité de hachage et que la longueur de fibre du câble est coupée, il se désagrège dans les sous-faisceaux 3K au fur et à mesure qu'il est mélangé dans la pâte SMC. Il semblerait que cela améliore la manipulation, la dispersion et le mouillage des fibres, et fournit un lit de fibres plus uniforme qui améliore l'écoulement du composite pendant le moulage par compression.

« L'avantage d'une dispersion améliorée est qu'elle permet aux fabricants d'utiliser une fibre de carbone à moindre coût tout en obtenant les propriétés plus élevées généralement observées par un plus petit remorquage », note Christopher Thomas, directeur commercial automobile de Zoltek pour les Amériques. "Vous payez essentiellement le coût de 50K [remorquage de qualité automobile], mais vous obtenez les performances de 3K [remorquage de qualité aérospatiale]", ajoute Tobias Potyra, directeur commercial automobile de Zoltek pour l'Europe.

Zoltek, qui est connue pour sa fibre de carbone à gros remorquage et à faible coût, a développé le nouveau produit au Japon pour relever le défi de la dispersion de gros faisceaux de fibres, en particulier dans les systèmes polymères thixotropes comme le SMC. « Le concept était que la séparation du gros câble en plus petites tailles de câble permettrait une meilleure dispersion au niveau du coupeur », poursuit Thomas. Il ajoute que l'échantillonnage pour certains clients en Europe et en Amérique du Nord s'est intensifié au cours des deux dernières années et demie, où il est en cours d'évaluation pour les pièces structurelles et d'apparence. « Les clients qui ont testé le produit ont vu ses avantages de première main », ajoute-t-il. Sans surprise, le marché principal pour lequel le produit de remorquage divisé a été développé est celui de l'automobile, bien que tout préparateur ou mouleur SMC puisse bénéficier de l'approche adoptée avec le PX35 KS.

En termes de matériaux en résine SMC, le nouveau produit split-tow a été testé dans trois systèmes monorésine :matrices vinylester, époxy et uréthane. Les matrices de polyester insaturé n'ont pas été étudiées, car la présence d'un renfort en fibre de carbone indiquait déjà que les formulations seraient utilisées dans des environnements à température plus élevée et/ou dans des applications dont les cas de charge nécessitaient des performances mécaniques plus élevées. Les formulations d'ester vinylique ont été décrites comme des systèmes solvatés (par opposition aux systèmes thermofusibles), bien qu'elles allaient de systèmes styrène conventionnels à des systèmes réduits de styrène/composé organique volatil (COV) et sans styrène/COV. Apparemment, les mêmes améliorations de dispersion ont été observées dans chacun des systèmes de résine.

Le produit n'a pas encore été évalué dans d'autres chimies thermodurcissables ou thermoplastiques, ni essayé dans d'autres systèmes de formage au-delà du moulage par compression. « Bien que la fibre ait été développée pour le SMC et soit disponible avec un dimensionnement pour les résines SMC, nous voyons un potentiel d'application de la technologie à d'autres technologies de traitement et types de résines, peut-être même aux thermoplastiques », explique Potyra. "Cependant, nous ne l'avons pas encore testé dans ces systèmes, car nous voulions d'abord implémenter avec succès ce type de fibre dans SMC avant d'étendre son utilisation à d'autres technologies."

Aucune modification significative du hachoir ne serait nécessaire avec le nouveau produit, bien que d'autres modifications du processus puissent optimiser la dispersion. « La conception des lignes SMC peut varier, c'est pourquoi l'assistance technique de Zoltek est disponible pour vous aider avec la manipulation des fibres, la dispersion, les tailles, etc. », ajoute Thomas.

Le PX35 KS est basé sur la populaire fibre PX35 50K de Zoltek. « PX35 KS répond aux besoins industriels en termes de disponibilité et de prix, mais nous proposons également notre produit 50K standard pour certaines applications à un prix légèrement inférieur », note Potyra. "En fin de compte, nous laisserons le marché décider."

Les responsables de Zoltek n'ont pas précisé s'il y aurait d'autres variantes du produit avec des tailles de remorquage plus fines ou plus grossières, bien qu'ils aient ajouté que d'autres évaluations se poursuivraient. Officieusement, le « KS » dans le nom du produit serait l'abréviation de « kassen », le mot japonais pour « split ».