分离丝束碳纤维提高 SMC 性能

东丽集团旗下的 Zoltek Corp.（美国密苏里州布里奇顿）已将一种新型碳纤维产品设计和定型以提高片状模塑料 (SMC) 的性能。获得专利的预展布光纤，称为 PX35 KS，在生产丝束带时进行刻划，将 50K 丝束产品转换为 3K 子束，然后将其缠绕并作为多端丝束提供。一旦将预先划线的丝束送入切碎机并切断丝束的纤维长度，它就会在混合到 SMC 面团中时分解成 3K 子束。据报道，这改善了纤维处理、分散和润湿，并提供了更均匀的纤维床，从而改善了复合材料在压缩成型过程中的流动性。

Zoltek 美洲汽车业务总监 Christopher Thomas 指出：“改善分散的好处在于，它允许制造商使用成本更低的碳纤维，同时实现通常由较小丝束看到的更高性能。” Zoltek 欧洲汽车业务总监 Tobias Potyra 补充道：“您基本上为 50K [汽车质量丝束] 的成本买单，但您获得了 3K [航空质量丝束] 的性能。

Zoltek 以其大丝束、低成本碳纤维而闻名，它在日本开发了这种新产品，以解决分散大纤维束的挑战，尤其是在 SMC 等触变聚合物系统中。 “这个概念是将大丝束分成较小的丝束尺寸可以在切割机处提供更好的分散，”Thomas 继续说道。他补充说，在过去的一年半到两年里，欧洲和北美部分客户的抽样工作已经增加，正在对结构和外观部件进行评估。 “试用过该产品的客户亲眼目睹了它的好处，”他补充道。毫不奇怪，开发分离丝束产品的主要市场是汽车，尽管据报道任何 SMC 混炼商或模塑商都可以从 PX35 KS 采取的方法中受益。

在 SMC 树脂材料方面，新的分裂丝束产品已在三种单树脂体系中进行了测试：乙烯基酯、环氧树脂和聚氨酯基质。未研究不饱和聚酯基体，因为碳纤维增强材料的存在已经表明该配方可用于更高温度环境和/或负载情况需要更高机械性能的应用。乙烯基酯配方被描述为溶剂化（与热熔体相反）系统，尽管它们的范围从常规苯乙烯化到减少的苯乙烯/挥发性有机化合物 (VOC)，再到无苯乙烯/VOC 系统。据报道，在每种树脂体系中都观察到了相同的分散改进。

该产品尚未在任何其他热固性或热塑性化学品中进行评估，也未在压缩成型以外的其他成型系统中进行过尝试。 “虽然这种纤维是为 SMC 开发的，并且可用于 SMC 树脂的施胶，但我们看到了将该技术应用于其他加工技术和树脂类型——甚至可能是热塑性塑料的潜力，”Potyra 解释道。 “但是，我们尚未在这些系统中对其进行测试，因为我们首先想在 SMC 中成功实施这种光纤类型，然后再将其扩展到其他技术。”

据说新产品不需要对切碎机进行重大改变，尽管一些其他的工艺修改可能会优化分散。 “SMC 生产线的设计可能会有所不同，因此 Zoltek 可以提供技术支持，以帮助处理纤维、分散、上浆等问题，”Thomas 补充道。

PX35 KS 基于 Zoltek 广受欢迎的 PX35 50K 光纤。 “PX35 KS 在可用性和定价方面满足和匹配工业需求，但我们当然也以稍低的价格为某些应用提供我们的标准 50K 产品，”Potyra 指出。 “最终，我们会让市场来决定。”

Zoltek 官员没有说明该产品是否会有更细或更粗的丝束尺寸的其他变体，尽管他们确实补充说将继续进行进一步的评估。非正式地，据报道，产品名称中的“KS”是“kassen”的缩写，在日语中是“分裂”的意思。