Termoplastové kompozity mohou nahradit tradiční materiály
Na březnovém veletrhu JEC World 2018 představila společnost SABIC několik nových průlomových inovací v oblasti materiálů a výroby silných a lehkých termoplastových kompozitů v odvětvích automobilového průmyslu, letectví, spotřební elektroniky a energetiky.
Konkrétně jde o rodinu CFRTC (nekonečnými vlákny vyztužené termoplastické kompozitní pásy), kterou nyní doplnila novinka v podobě pásky UDMAX GPE 45-70. Tu výrobce charakterizuje jako sklem zodolněný polyethylenový kompozit s vysokou hustotou, vhodný pro průmyslová potrubí, tlakové nádoby a řadu dalších aplikací.
Pásky UDMAX jsou jednosměrné CFRTC, které nabízejí výjimečně lehkou a vysokou pevnost jako náhradní řešení pro kovy, překližky a jiné tradiční materiály. Jsou vybaveny proprietární vysokotlakou technologií impregnace vláken HPFIT (high-pressure fiber impregnation technology), která umožňuje přesně rozšířit a kombinovat tisíce skelných nebo uhlíkových vláken v termoplastické matrici. Výsledkem je odolný a pevný materiál s vysokou hustotu nepřetržitých vláken, a minimálním obsahem dutin a zlomených vláken.
Novinka se používá k zpevňování trubek, kotlů a skladovacích nádrží, což pomáhá výrazně zvýšit parametry a mechanické vlastnosti těchto zařízení při zachování nízké hmotnosti.
Pro automobily i letectví
Jako náhrada tradičních materiálů mohou CFRTC pásky nabídnout významné výhody pro mnoho různých odvětví. V automobilovém průmyslu může páska UDMAX GPP 45-70 pomáhat snížit hmotnost dílů (např. bočních stěn, podlahových a střešních panelů u lehkých užitkových vozidel), aby se snížila spotřeba paliva a emise a vozy vyhověly regulačním požadavkům. Pro ilustraci této skutečnosti prezentovala firma výsledky aplikované na výrobu dveří osobních automobilů, které porovnávaly výkon laminátových dílů s pásky UDMAX s díly z obvyklých materiálů.
Hodnocení životního cyklu podle normy ISO 14040/44 porovnalo postranní dveře osobního automobilu vyrobené z termoplastických matricových kompozitů s páskou UDMAX GPP 45-70 s identickými dveřmi z oceli, hliníku a hořčíku. Parametry pro provoz vozidel byly založeny na třech pohonech - spalovacím motoru, plug-in hybridu a elektrickém pohonu - během nájezdu 200 000 km dle evropského jízdního cyklu (NEDC). Výsledky pro hnací ústrojí s vnitřním spalováním ukázaly, že termoplastové kompozitní dveře dosahují nižšího negativního potenciálu emisí než kterékoli ze tří kovových dveří (o 26 % nižší než ocel, o 21 % nižší než hliník a o 37 % nižší než magnézium). Hodnoty se mírně lišily u hybridních a elektrických pohonných jednotek.
U kumulativní poptávky po energii dosáhly termoplastické kompozitní dveře také nižších hodnot než kovové: o 10 % méně než ocel, o 13 % méně než hliník a o 26 % méně než hořčík pro spalovací pohon, opět s mírnou odlišností u výsledků z hybridních a elektrických pohonných jednotek.
Klíčové důvody pro použití lehčího laminátu na bázi UDMAX GPP charakterizují inženýři Sabic zejména významně lepšími hmotnostními parametry tohoto materiálu: je o 40 % lehčí než ocel, o 15 % lehčí než hliník a o 7 % lehčí než hořčík.
Úspora hmotnosti je klíčová i pro letecký průmysl. Aby bylo možné prokázat potenciál pokročilých CFRTC materiálů, bylo vyvinuto opěradlo konstruované z CFRTC z uhlíkových vláken a pryskyřice ULTEM, která splňuje požadavky Federal Aviation Regulation (FAR) na hořlavost, hustotu kouře a uvolňování tepla. Prototypová aplikace obsahuje integrovaný design dutého kanálu, který poskytuje vysoký poměr pevnosti k hmotnosti a je lehčí než hliník.
Z CFRTC materiálů může těžit i energetický sektor a utility, plynárenství a ropný průmysl. Při zpevňování potrubí pomáhá páska UDMAX GPE 46-70 odolávat vysokému tlaku a umožňuje vytvářet delší trubkové profily ve srovnání s trubkami vyrobenými z kovu. Nabízí odolnost vůči tlaku v kombinaci s lehčí hmotností.
Kompozity pro lepší elektroniku
Vzhledem k tomu, že spotřební elektronika se stává lehčí a tenčí, mohou kryty přístrojů vyrobené z termoplastických kompozitů přispět k lepším konstrukčním parametrům než hliník a jiné tradičně používané materiály. Jako příklad uplatnění prezentovala firma použití polykarbonátového kompozitního laminátu vyztuženého uhlíkovými vlákny pro kryt tabletu.
421
