制造優質纖維聚氨酯復合材料的FCS法

　　在很多情況下，大型的纖維增強復合材料制品仍用手糊法制造。手糊法的明顯優點是設備成本最低，能夠制造形狀非常復雜的制品。其缺點是勞力成本很高，周期時間長。手工操作還常常伴有質量波動問題。此外，如果制品是用不飽和聚酯樹脂制造，所排放的苯乙烯是潛在的健康危害。為減少這一風險，需要增加運營成本。
　　德國克勞斯瑪菲公司制造聚氨酯復合材料的FCS（纖維復合噴射）技術是一種新穎的解決方案。它面向大型纖維復合材料制品市場。典型應用是一般用途車輛（如公共汽車、拖拉機等）的車身部件和卡車的導風板、駕駛室等。在建筑和基礎設施行業中也有很多潛在用途。
　　工藝簡介
　　把連續的玻璃纖維無捻粗紗喂入切割機，切成規定長度，同時聚氨酯組分在混合頭中混合，通過專用噴嘴送出。被切短的玻璃纖維被噴入一噴射器，在此被聚氨酯混合料浸漬。形成的玻璃纖維增強聚氨酯配混料按照預定的鋪層構型逐層噴覆在模具上。
　　纖維含量和纖維長度可經調節來適配產品要求。也可指定一些不含玻璃纖維的噴射層，例如，在配用模內涂飾工藝的時候，這兩種工藝的結合可在一道工序中做成高光澤的表面。不含玻璃纖維的噴射層可防止纖維與涂層接觸，從而形成無瑕疵的表面。
　　同軸噴射可提高設計自由度
　　在第一代FCS系統中，切割機就位于混合頭旁邊，切短的玻璃纖維從側部滑落到一流槽中，進入噴射器。該系統有一些缺點：其一是敞開的流槽引起的飛絲問題，另一缺點是噴射方向只能垂直向下。因此第一代系統不適合生產具有復雜三維形狀的制件。
　　為此，克勞斯瑪菲公司完全重新設計了玻璃纖維到達混合頭的方式。這種第二代系統更靈活，更清潔。纖維通過文丘里噴嘴和一密閉管同軸進入噴射器，這就可使噴射器擺動運行，最大可擺動90°，把玻璃纖維與聚氨酯的配混料噴射到豎直面上。這為設計人員提供了很大的設計自由度。
　　密閉的喂料系統盡量減少了飛絲，同時纖維能被聚氨酯均勻浸漬。同軸喂纖還意味著切割機不必緊靠混合頭，這使操作人員到達混合頭更加方便。
　　4組分混合頭拓寬用料范圍
　　FCS工藝中采用的4組分混合頭提供了選用多種材料的可能性。例如，選擇不同的多元醇（最多達3種），就可在同一產品中兼容致密層和泡沫層。泡沫層可減輕產品重量，還可改善聲學性能。另一變異方法是使用兩種不同的多元醇和兩種異氰酸酯。換句話說，該系統可做成兩種完全不同的聚氨酯體系，例如產品外層是用脂族聚氨酯制成的耐紫外線皮層，而內層則是普通的聚氨酯。