提供全球复合材料市场gydF4y2Ba

MCAM的一位客户想用一种复合材料来替代高性能山地车悬挂元件上的金属注射模铸(MIM)镁,目的是减少质量,避免活性碱土金属的加工问题。考虑到零件的复杂性和涉及的产量,只有注射成型才能满足客户的价格点。MCAM配制了30% FWF短碳纤维增强聚苯硫醚(PPS)复合材料(KyronMAX S-8230),满足了所有的机械要求,包括具有挑战性的疲劳目标,并在该应用中成功取代了镁。图片来源:三菱化学先进材料公司gydF4y2Ba

专门用于注塑成型的短碳纤维增强热塑性塑料(CFRTP)化合物系列正在被用于扩展热塑性复合材料在各种尺寸和复杂部件中的能力。有趣的是,这些材料已经被证明在越来越多的应用领域——从体育用品、汽车零部件到医疗设备和航空航天部件——比长纤维热塑性(LFT)复合材料(玻璃纤维或碳纤维)以及金属的性能更好。gydF4y2Ba

腐朽了混合者gydF4y2Ba

这些材料是由gydF4y2Ba三菱化学先进材料公司gydF4y2Ba(日本Mcam,东京)。MCAM在过去十年中结合了母公司收购的一些先前单独的企业。These include the former Quadrant AG (Lenzburg, Switzerland), a producer of glass mat thermoplastic (GMT) and organosheet composites as well as thermoplastic engineered shapes, and what had been Piper Plastics Inc. (Chandler, Ariz., U.S.), which started life as an injection molder and producer of precision machined parts, and later expanded into custom CFRTP compounding — first for its own use and later for other molders.

大约在2012年,Piper是一家为航空航天和体育用品/娱乐设备客户服务的中型定制注塑模具制造商。公司领导层希望扩大零部件制造业务,但面临两个挑战。首先,该公司在寻找化合物方面遇到了困难,该团队认为,这些化合物将使公司能够在性能更高的细分市场上竞争。其次,该公司想进入汽车市场,但没有足够的成型能力,在主要项目上竞争。gydF4y2Ba

惰轮。gydF4y2Ba

这个惰轮是一个性能复合弓的一部分,最初是在加工铝生产。客户想转换成复合材料,所以最初尝试了50% FWF长玻璃PA6/6。然而,这种材料在填充复杂的几何形状时遇到了挑战,这导致了零件的过早失效。MCAM为该应用配制了20% FWF短碳纤维增强PA6/6复合材料(KyronMAX S 2220)。这种新型复合材料不仅能够在与LFT级相同的工具中进行模制而不需要修改,而且与LFT材料相比,重量减少了21%,与原始铝相比,重量减少了50%。gydF4y2Ba

通过集中研发各种基树脂和纤维浆料技术,第一个问题得到了解决,这导致了一系列高性能、可注射成型CFRTP化合物的开发,称为KyronMAX。这些材料的特征矩阵如聚酰胺6/6 (PA6/6),聚邻苯二酰胺(PPA),聚醚酰亚胺(PEI),聚苯硫醚(PPS),聚醚醚酮(PEEK)和聚芳醚醚酮(PAEK)与短切碳纤维增强。该化合物-大多数提供高的热性能,广泛的耐化学性,良好的机械性能和低火焰/烟雾/毒性(FST)值-不仅可以替代短玻璃纤维增强和矿物填充注塑等级,还可以替代LFT化合物(平均起始纤维长度为13毫米)甚至金属。gydF4y2Ba

MCAM主要客户经理Alex Wojtysiak解释说:“在数据表上,LFT化合物看起来更强,但通常它们无法填充我们可以用短碳纤维技术填充的零件几何形状。”“因为我们的流动性高得多,我们能够更好地填充复杂的几何形状,所以我们的化合物产生的部件强度大大提高。”gydF4y2Ba

“我们已经开始创建广泛的CFRTP化合物并不是那么多,但是,每个都是为特定客户的特定需求而开发的,”Clint Newell,MCM全球复合材料技术经理。“随着我们的配方能力增长,我们进入了新市场,遇到了新客户,询问他们所需要的,并设置创建一个完美的化合物以满足这些需求。”gydF4y2Ba

不出所料,因为这些化合物最初是配方gydF4y2Ba通过gydF4y2Ba一个腐朽gydF4y2Ba为了gydF4y2Ba模塑商,它们旨在提供使它们易于处理的特性,并始终产生更高的质量,更好的性能。“我们制定了我们的kyronmax产品系列,提供更高的流量和纤维相互作用,较低的内部应力,较小的各向异性,焊接线,较少的水槽标记,较少的翘曲趋势以及更高的尺寸精度 - 无论墙段是否厚或薄,”Notes Dave Wilkinson,MCAM研发导演。“除了我们的配方工作和独特的施胶技术外,我们还制作了自己的新闻修改,更有效地运行这些材料。”gydF4y2Ba

为什么要取这个不寻常的产品名称?MCAM首席创新官兰迪·怀特(Randy White)解释说:“在古希腊神话中,凯龙(也拼写为Chiron)是半人马和半人类的混血。”“凯龙用他独特的个人技能超越了他的野兽本性。我们把它比作我们的化合物,一半是碳纤维,一半是树脂,像马一样强壮,像人一样聪明,易于处理。”gydF4y2Ba

随着配方技术的发展,该公司引起了三菱化学控股集团(MCHC,东京,日本)的注意,并于2016年收购了Piper。MCHC立即进行了数百万美元的大量投资,以增加亚利桑那州复合生产线的规模,自动化操作,并引入自己的碳纤维浆料和切割技术,使KyronMAX复合材料的生产速度更快,具有更大的一致性和效率。随后,在密歇根州和日本分别设立了第二条和第三条复合生产线。这一扩大的产能意味着,KyronMAX等级可以在北美和亚洲的汽车业务竞争。其他市场也紧随其后。gydF4y2Ba

扩展产品提供,新的市场机会gydF4y2Ba

现在,具有更大的生产能力和进入更广泛的聚合物和碳纤维材料,MCAM团队一直在忙于开发一系列新产品 - 其中几个专门为汽车市场制定了。最有趣的是Kyronmax ES 4240,称是世界上第一个短碳纤维注射成型化合物,以破坏414MPa(60,000psi)拉伸强度屏障。在底特律郊区的2019年SPE汽车工程化塑料会议(Autoepcon)中引入的等级是40%的纤维重量分数(FWF)碳纤维增强PPA,也提供了41.2GPa的拉伸模量值,弯曲模量值34.5 GPa和弯曲强度值552 MPa。PPA是一种专用形式的聚酰胺,具有更好的热和更宽的耐化学性,与常规PA6和PA6 / 6的水解趋势远远较低。gydF4y2Ba

KyronMAX ES 4240是专门为汽车用途开发的新型可注射成型CFRTP化合物之一,这是一种40 FWF短碳纤维增强PPA,据说是首个突破414 mpa (60000 psi)抗拉强度障碍的产品。gydF4y2Ba

在2019年SPE AutoEPCON上推出的其他汽车等级包括专门为引擎盖应用开发的高温碳纤维增强PPA等级。这个等级被称为玻璃化转变温度(TgydF4y2BaggydF4y2Ba)和连续使用温度(CUT)媲美PEEK,但更容易成型。考虑到汽车和小家电等大批量行业对成本的敏感性,该团队也在研究一种基于聚丙烯(PP)的KyronMAX产品,这一点也不奇怪。gydF4y2Ba

随着其产品线的扩大,使用这些材料的市场也在扩大。除了渴望已久的汽车业务,该公司现在还服务于医疗设备(耐用和一次性)、小家电和消费电子产品(金属替换盒/盖)。航空/航空航天仍然很重要,体育用品行业也很重要,它已经发展到包括赛车、山地车、高尔夫俱乐部、枪支、复合弓和其他射箭部件的应用。一些产品的线性热膨胀系数(CLTE)值与金属注射成型(MIM)铝和镁的相似,尽管具有更好的韧性,更轻的重量和更低的成本,团队发现它在越来越多的应用中取代了金属。gydF4y2Ba

通用四分之一转闩锁,用于由kyronmax复合材料制成的飞机厨房。gydF4y2Ba

为了向航空航天客户展示KyronMAX复合材料的性能,MCAM设计并生产了用于飞机厨房的通用四分之一转固定闩。由于负载要求高,这些部件目前都是用铝制造的。30% FWF短碳纤维/PEI级(KyronMAX S 6230)被选择为其机械性能以及火焰/烟雾/毒性(FST)清单。复合材料部件满足了铝的一半重量的性能要求,目前正在几个客户进行评估。他们还允许油漆与飞机内部相匹配。gydF4y2Ba

下一步是什么?通过全球访问更广泛的三菱组织,MCAM团队可以访问代表更广泛复合材料的技术,这些产品组合跨越热塑性塑料以及热固性化学品,各种加固类型和长度。例如,另一个三菱组产生分裂和切碎的丝束碳纤维增强gydF4y2Ba锻造模塑料gydF4y2Ba(FMC)gydF4y2Ba这是一种先进的片状模塑复合材料(SMC),有助于弥合短玻璃或碳纤维增强SMC与连续碳纤维增强预浸料之间的性能和加工差距。还有一个集团生产编织和非织造碳纤维增强预浸料和快速固化gydF4y2Ba预浸压缩成型(PCM)材料gydF4y2Ba.gydF4y2Ba

在MCAM本身内,另一个临近商业化的技术是一家新的纺织品(非织造,编织和单向)的新系列 - 抗性干预备注gydF4y2Ba热塑性塑料gydF4y2Ba矩阵称为KyronTEX。这些产品目前正在进行战略性抽样。gydF4y2Ba

最后,去年夏天,MCAM收购了carbonNXT GmbH和姊妹公司CFK Valley State Recycling GmbH和Co. KG(均为德国Wischhafen),将碳纤维回收技术的完整生产线纳入集团的产品供应。据说,MCAM团队正在使用回收碳纤维测试多种配方,以获得商业产品的资格。gydF4y2Ba

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