SMC 성능을 향상시키는 분할 견인 탄소 섬유

시트 몰딩 컴파운드(SMC)의 성능을 향상시키기 위해 설계되고 크기가 조정된 새로운 탄소 섬유 제품이 Toray 그룹 회사인 Zoltek Corp.(미국 미주리 브리지턴)에 의해 상용화되었습니다. PX35 KS라고 하는 특허받은 미리 펴진 섬유는 견인 밴드가 생산될 때 점수가 매겨지며, 50K 견인 제품을 3K 하위 번들로 변환하고 차례로 스풀링되어 다중 말단 견인으로 공급됩니다. 미리 채점된 토우가 다지기 장치에 공급되고 토우의 섬유 길이가 절단되면 SMC 반죽에 혼합될 때 3K 하위 번들로 분리됩니다. 보고된 바에 따르면 이는 섬유 처리, 분산 및 습윤을 개선하고 압축 성형 중 합성물의 흐름을 개선하는 보다 균일한 섬유 베드를 제공합니다.

"향상된 분산의 이점은 제조업체가 더 저렴한 탄소 섬유를 사용하면서 일반적으로 더 작은 견인에서 볼 수 있는 더 높은 특성을 얻을 수 있다는 것입니다."라고 Zoltek의 미주 자동차 사업 이사인 Christopher Thomas는 말합니다. Zoltek 유럽 자동차 사업 이사인 Tobias Potyra는 "기본적으로 50K[자동차 품질 견인] 비용을 지불하지만 3K[항공우주 품질 견인]의 성능을 얻을 수 있습니다."라고 덧붙였습니다.

대형 견인, 저비용 탄소 섬유로 유명한 Zoltek은 특히 SMC와 같은 요변성 폴리머 시스템에서 대형 섬유 다발을 분산시키는 문제를 해결하기 위해 일본에서 신제품을 개발했습니다. Thomas는 "큰 토우를 더 작은 토우 크기로 분리하면 절단기에서 더 나은 분산을 제공할 수 있다는 개념이 있었습니다."라고 말합니다. 그는 유럽과 북미 지역의 선별된 고객을 대상으로 한 샘플링이 지난 1년 반에서 2년 동안 증가했으며 구조 및 외관 부분 모두에 대해 평가되고 있다고 덧붙였습니다. “제품을 시험해 본 고객들은 그 이점을 직접 목격했습니다.”라고 그는 덧붙입니다. 당연히 스플릿 토우 제품이 개발된 주요 시장은 자동차이지만 SMC 컴파운더 또는 몰더가 PX35 KS를 사용하여 취한 접근 방식의 이점을 얻을 수 있다고 보고되었습니다.

SMC 수지 재료와 관련하여 새로운 분할 토우 제품은 비닐 에스테르, 에폭시 및 우레탄 매트릭스의 세 가지 단일 수지 시스템에서 테스트되었습니다. 불포화 폴리에스터 매트릭스는 조사하지 않았습니다. 왜냐하면 탄소 섬유 보강재의 존재는 포뮬레이션이 더 높은 온도 환경 및/또는 더 높은 기계적 성능을 요구하는 하중 케이스에서 사용될 것이라는 점을 이미 나타내었기 때문입니다. 비닐 에스테르 제형은 기존의 스티렌화에서 환원 스티렌/휘발성 유기 화합물(VOC), 스티렌/VOC가 없는 시스템까지 다양하지만, 용매화된(핫멜트와 반대되는) 시스템으로 설명되었습니다. 보고된 바에 따르면, 각 수지 시스템에서 동일한 분산 개선이 나타났습니다.

이 제품은 아직 다른 열경화성 또는 열가소성 화학 물질에서 평가되지 않았으며 압축 성형 이외의 다른 성형 시스템에서도 시도되지 않았습니다. "섬유가 SMC용으로 개발되었고 SMC 수지용 사이징이 가능하지만, 우리는 이 기술을 다른 처리 기술 및 수지 유형, 심지어 열가소성 수지에도 적용할 수 있는 가능성을 보고 있습니다."라고 Potyra는 설명합니다. "그러나 다른 기술로 사용을 확장하기 전에 먼저 SMC에서 이 광섬유 유형을 성공적으로 구현하기를 원했기 때문에 해당 시스템에서 아직 테스트하지 않았습니다."

일부 다른 공정 수정이 분산을 최적화할 수 있지만 새 제품에서는 초퍼에 대한 중요한 변경이 필요하지 않다고 합니다. Thomas는 "SMC 라인의 디자인은 다양할 수 있으므로 Zoltek에서 섬유 처리, 분산, 크기 조정 등에 대한 기술 지원을 받을 수 있습니다"라고 덧붙였습니다.

PX35 KS는 Zoltek의 인기 있는 PX35 50K 광섬유를 기반으로 합니다. Potyra는 "PX35 KS는 가용성 및 가격 측면에서 산업 요구 사항을 해결하고 일치하지만 일부 응용 프로그램에 대한 표준 50K 제품도 약간 더 낮은 가격으로 제공합니다."라고 말합니다. “결국 시장이 결정하도록 하겠습니다.”

Zoltek 관계자는 추가 평가가 계속될 것이라고 덧붙였지만 제품에 더 미세하거나 더 거친 견인 크기를 가진 다른 변형이 있는지 여부는 말하지 않았습니다. 비공식적으로 제품명 'KS'는 일본어로 '쪼개다'를 뜻하는 '카센(kassen)'의 약자라고 한다.