AOC、Zoltek、Astarは、産業規模の高性能自動車部品向けの新しいCF-SMCを開発しています

英国政府資金による研究プロジェクトであるTUCANA、AOC AG（スイス、シャフハウゼン）は、Astar（スペイン、ビスケイ）とともに、ダロンポリウレタンハイブリッド技術に基づく新しいシート成形コンパウンド（SMC）を開発しました。これにより、チョップドの製造が可能になります。エポキシ樹脂CF-SMCの機械的性能と不飽和ポリエステル樹脂（UPR）およびビニルエステル樹脂（VER）SMCの製造容易性を備えた工業規模の炭素繊維成形部品。 CF-SMCは、複合材料に特有の設計の柔軟性を維持しながら、低密度、Eコート機能、低排出ガスを備えた自動車構造部品の開発をサポートします。また、Zoltek（セントルイス、ミズーリ州、米国）の低コストのスプリットトウファイバーと組み合わせて使用​​されます。

「近年、炭素繊維をベースにした新しいSMC材料が市販され、現在では完全な工業規模で適用されて、アルミニウムや鋼の同等品よりも優れた超軽量構造部品を製造しています」と、AOCの上級研究開発科学者であるRonVerlegは説明します。 「SMCプロセスではいくつかの熱硬化性樹脂システムを使用できますが、それぞれに固有の長所と短所があります。」

UPRは、SMCアプリケーションの主力樹脂であり、AOCによると、優れた機械的特性を提供し、高いフィラー充填を受け入れ（コンパウンドのコストを削減）、金型キャビティ内をうまく流れます。しかし、炭素繊維と一緒に使用すると、濡れが不完全で、炭素繊維表面へのUPRの接着レベルが低いため、機械的特性が低い成形部品が生成されます。

あるいは、VERは主に炭素繊維成形部品でより高い機械的特性を達成するために使用されますが、SMC成形に必要なレベルまでVERを太くすることは困難であり、粘度が高すぎて細い炭素繊維フィラメントを完全に含浸させることができない傾向があります。より高い繊維体積率が必要です。

さらに、エポキシ樹脂（EPR）も微調整されており、SMC部品で高い機械的特性を実現できます。ただし、大量のアプリケーションでこのプロセスをコスト競争力のある方法で実行することは困難でした、とAOCは言います。 EPR SMCシステムの主な欠点は、含浸、成熟、成形プロセスが困難であり、時間のかかるいくつかの温度ステップが必要になることです。

これらの問題を解決するために、AOCはDaron SMCテクノロジーを開発しました。これは、コンパウンドの保管期間の延長（室温で最大6か月）、圧縮成形での最適化されたフロー（インサートを含む金型キャビティの完全充填）などの利点を提供します。リブ）、43 GPaの引張弾性率、および300MPaを超える引張強度をもたらします。 Daron SMCは、最適なラジカル重合を実現するスチレン除去技術も備えており、揮発性有機化合物の排出量を大幅に削減します（室内用途に設定された100μg/ gのしきい値をはるかに下回ります）。

「ダロン樹脂は低粘度であるため、炭素繊維の細いフィラメントの束は、大量の体積分率まで非常によく含浸できます」とVerleg氏は言います。 「さらに、Daron SMCテクノロジーは、硬化した樹脂マトリックスと炭素繊維の間の理想的な物理的および化学的相互作用をもたらします。」

複合材料業界におけるCF-SMCのコストのかかる性質を排除するために、炭素繊維メーカーのZoltekは、SMC配合プロセス中に開くことができる低コストの50Kスプリットトウ炭素繊維を開発しました。 3K）カーボンファイバーの性能。

これらのテクノロジー（ZoltekのスプリットトウファイバーテクノロジーとAOCのDaron SMCテクノロジー）はどちらも、ジャガーランドローバー（英国ウィットリー）が主導するTUCANAプロジェクトの下で開発されました。このプロジェクトは、学術パートナーと業界パートナーのコンソーシアムをまとめることを目的としています。電動車両（EV）の性能を向上させるために、より剛性が高く軽量な車両構造を提供します。プロジェクトTUCANAは、機械的強度や成形性など、これまでのすべてのプロジェクトの仕様に準拠しているCF-SMCを含む、費用効果が高くスケーラブルな炭素繊維複合ソリューションを実現することで、このビジョンを実現することを期待しています。生産ラインの塗装工場を通過するCF-SMCパネルは、Daron樹脂システムに基づくSMCが、定義された成形パラメーターで処理されたときに層間剥離を示さないことも証明しています。

AOCの戦略的プロジェクトマネージャーであるLuukGroenewoud氏は、自動車の構造用内装部品の製造に加えて、「この新しい高性能CF-SMCのさらなる潜在的な用途には、エンジンサブフレームやステアリングナックルなどの動的負荷部品が含まれます」と結論付けています。 。 「これにより、材料システムは、自動車用途の将来の大量生産シリーズにとって非常に望ましいソリューションになります。」