制造优质纤维聚氨酯复合材料的FCS法

　　在很多情况下，大型的纤维增强复合材料制品仍用手糊法制造。手糊法的明显优点是设备成本最低，能够制造形状非常复杂的制品。其缺点是劳力成本很高，周期时间长。手工操作还常常伴有质量波动问题。此外，如果制品是用不饱和聚酯树脂制造，所排放的苯乙烯是潜在的健康危害。为减少这一风险，需要增加运营成本。
　　德国克劳斯玛菲公司制造聚氨酯复合材料的FCS（纤维复合喷射）技术是一种新颖的解决方案。它面向大型纤维复合材料制品市场。典型应用是一般用途车辆（如公共汽车、拖拉机等）的车身部件和卡车的导风板、驾驶室等。在建筑和基础设施行业中也有很多潜在用途。
　　工艺简介
　　把连续的玻璃纤维无捻粗纱喂入切割机，切成规定长度，同时聚氨酯组分在混合头中混合，通过专用喷嘴送出。被切短的玻璃纤维被喷入一喷射器，在此被聚氨酯混合料浸渍。形成的玻璃纤维增强聚氨酯配混料按照预定的铺层构型逐层喷覆在模具上。
　　纤维含量和纤维长度可经调节来适配产品要求。也可指定一些不含玻璃纤维的喷射层，例如，在配用模内涂饰工艺的时候，这两种工艺的结合可在一道工序中做成高光泽的表面。不含玻璃纤维的喷射层可防止纤维与涂层接触，从而形成无瑕疵的表面。
　　同轴喷射可提高设计自由度
　　在第一代FCS系统中，切割机就位于混合头旁边，切短的玻璃纤维从侧部滑落到一流槽中，进入喷射器。该系统有一些缺点：其一是敞开的流槽引起的飞丝问题，另一缺点是喷射方向只能垂直向下。因此第一代系统不适合生产具有复杂三维形状的制件。
　　为此，克劳斯玛菲公司完全重新设计了玻璃纤维到达混合头的方式。这种第二代系统更灵活，更清洁。纤维通过文丘里喷嘴和一密闭管同轴进入喷射器，这就可使喷射器摆动运行，最大可摆动90°，把玻璃纤维与聚氨酯的配混料喷射到竖直面上。这为设计人员提供了很大的设计自由度。
　　密闭的喂料系统尽量减少了飞丝，同时纤维能被聚氨酯均匀浸渍。同轴喂纤还意味着切割机不必紧靠混合头，这使操作人员到达混合头更加方便。
　　4组分混合头拓宽用料范围
　　FCS工艺中采用的4组分混合头提供了选用多种材料的可能性。例如，选择不同的多元醇（最多达3种），就可在同一产品中兼容致密层和泡沫层。泡沫层可减轻产品重量，还可改善声学性能。另一变异方法是使用两种不同的多元醇和两种异氰酸酯。换句话说，该系统可做成两种完全不同的聚氨酯体系，例如产品外层是用脂族聚氨酯制成的耐紫外线皮层，而内层则是普通的聚氨酯。