CN109476145B - 使高纤维支数碳丝束均一地解束并均匀地分布的方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于生产碳片状模塑料(SMC)的方法。提供了SMC生产作业线，该生产作业线包括用于将SMC树脂敷设在载体膜上的至少一条输送器作业线。当载体膜沿输送器运动时，短切碳纤维使用供应的除湿空气以及使用增压空气文丘里设备而均匀地分布到载体膜上的树脂上，其中，增压空气文丘里设备用于使碳纤维解束并随机分布。

Description

使高纤维支数碳丝束均一地解束并均匀地分布的方法
相关申请的交叉引用
本申请要求2016年6月3日提交的美国临时申请No.62/345,481和2017年1月11日提交的美国临时申请No.62/445,063的权益。上述申请的公开内容通过引用并入本文。
技术领域
本发明涉及用于生产碳片状模塑料(carbon sheet molding composition，SMC)的方法。
背景技术
在SMC制造中，碳丝束(Carbon Tow)的均一解束(uniform debundling)对于实现结构应用中需要的一致且高的机械性能是至关重要的。使用各个空气文丘里装置(venturi's)来使空气——该空气用于使碳纤维解束并运送碳纤维——放大和加速。来自各个空气文丘里装置的空气的速度的变化导致短切碳的非均一散开。碳丝束的非均一散开导致碳纤维由基质树脂不均匀地润湿。如果碳纤维束没有很好地散开，则树脂将被限制到达各个碳纤维并且将不会完全浸透各个碳纤维，并且这导致制造的SMC中的干性碳纤维。另外，如果膜上的碳束的解束存在变化，则机械性能将受到负面影响。用于使碳解束的空气的速度的变化还导致碳在载体膜(carrier film)上的非均一分布。部分解束的碳丝束往往较重并且直接落在切割器(cutter)下方，从而导致切割器下方的位置处的较高的碳密度。碳的过度解束导致较轻的碳，该较轻的碳往往在各腔室间浮动并沉降在随机位置处，从而导致切割器下方的预期位置处的高度变化的碳密度。这些情况经常导致不期望的高/低碳浓度。在这些情况下，高碳位置变得缺乏树脂并且低碳位置变得富含树脂。离开风量放大器(transvector)的高速空气需要被平衡，并且过量的空气需要被排出腔室外，以防止碳纤维在各切割器间穿越。为此，设置两个排气装置，一个排气装置设置在短切机(chopper)之前且一个排气装置设置在短切机之后。调节排气开口以抵消来自风量放大器的空气压力并防止短切纤维沿一个特定方向或向一侧被拉动。
此外，环境空气中的湿度可以根据天、年和季节中的时间而变化。碳上的胶料(sizing)趋于在高湿度条件下吸收水分，这妨碍异氰酸酯与树脂的反应并导致树脂至碳的粘附减少，这也是不期望的。
同样成问题的是：当塑料在张力下围绕滚筒(pulley)并遍布于作业线上被拉动时在载体膜中形成皱折。载体膜中的皱折防止树脂在膜上的均一铺展。这些区域不会充满树脂并且在SMC中产生树脂缺乏区域。
为了解决这些问题，本发明中的目的是：1)使高产量短切碳纱线——其中，每根纱线具有小至12000根的单丝(filament)到大至超过50000根的单丝——均一地散开；2)使碳在载体膜上均一且一致地分布；3)降低用于使碳解束的空气的湿度水平；以及4)使树脂在载体膜上均一地铺展。
发明内容
一种用于生产碳片状模塑料的方法，该方法包括以下步骤：
提供SMC生产作业线，该SMC生产作业线包括用于将SMC树脂敷设在载体膜上的至少一条输送器作业线；
提供短切碳纤维，该短切碳纤维使用除湿空气连同空气放大文丘里系统而均匀地分布到沿着SMC作业线输送器运动的载体膜上所运送的均一的树脂膜上，空气放大文丘里系统用于将纤维丝束运送到切割腔室中、以及引入使碳束散开所需的能量。
通过下文中提供的详细描述，本发明的进一步应用领域将变得明显。应当理解的是，详细的说明和特定的示例虽然示出了本发明的优选实施方式，但仅意在说明的目的而不意在限制本发明的范围。
附图说明
通过详细的说明和附图将更全面地理解本发明，在附图中：
图1是根据本发明的方法的示意图；
图2是根据本发明使用的气流的示意图；
图3是在本发明的方法中使用的空气放大器(air-amplifier)、短切机和分隔器设备的平面图；
图4是在本发明的方法中使用的分隔器系统的说明性视图；
图5是在本发明中有用的分隔器设计的概略图；
图6是本发明中的用于控制通向空气放大器的气流的流量计空气控制设备的立体图；
图7至图9是示出了对载体膜上的皱折的形成进行控制或者使载体膜上的皱折的形成降至最低限度的方法的视图；
图10至图14是支持本文中所述的示例和对照例的图表和试验结果；
图15是根据本发明的实施方式的夹持辊的立体图；以及
图16是根据本发明的在敷料箱(doctor box)之后使用的邻近于膜边缘的夹持辊的立体图。
具体实施方式
优选实施方式的以下描述本质上仅是示例性的而决不意在限制本发明、本发明的应用或本发明的用途。
总体上参照附图，用于生产碳片状模塑料(sheet molding compound，SMC)的方法总体上以10示出。该方法包括首先提供SMC生产作业线12的步骤，SMC生产作业线12包括用于将SMC树脂16敷设在载体膜18上的至少一条输送器作业线14。提供来自总体上以21示出的短切机系统的短切碳纤维20，当载体膜18沿着输送器14运动时，短切碳纤维20使用除湿空气22借助于总体上以24示出的风量放大器设备或空气放大器被均匀地分布到载体膜18上的树脂上。还设置排气系统23以用于平衡空气压力。
设置切割器26以用于将连续的原始碳纤维股28短切成适于添加至SMC30的预定尺寸。如在图2至图4中最佳示出的，切割器26具有分隔器32，该分隔器32向下延伸至短切机的出口侧部以辅助短切碳纤维20的分布。
如图2至图3以及图6中最佳示出的，空气放大设备具有气流控制系统27，该气流控制系统27具有一系列可控制的空气出口A至H，以对通过分隔器32并到达沿着输送器14运动的含树脂载体膜34上的短切碳纤维流均匀地进行调节。图3描画了各个风量放大器25的空气管线A’至Η’。在不背离本发明的范围的情况下，根据应用设想多于或少于八个的风量放大器。气流控制系统27控制压缩空气到达各个风量放大器25。优选地，存在多个通向风量放大器的压缩空气通道，例如存在8个压缩空气通道，每个风量放大器25有一个压缩空气通道。优选地，气流控制系统27接纳来自压缩空气贮存器45的压缩空气。风量放大器25接纳来自空气管线A’至Η’的压缩空气以及从除湿器31提供的穿过纱架箱(creel box)35的干燥空气22和碳。
如图2中最佳示出的，导管33设置成从纱架箱35至短切机37的入口。导管33使得可以局部地控制环境。除湿器31结合在纱架箱35的入口侧部处。来自除湿器31的干燥空气连续地通过纱架箱35并通过增压室(plenum)而到达短切机系统21并通向风量放大器25。用较高湿度的环境空气和除湿空气进行的试验表明：通过引入除湿空气提高了机械性能(见图13至图14)。
方法10还包括下述机构36：该机构36用于在短切碳纤维沉降到沿着输送器14运动的含树脂载体膜34上之后使第二含树脂载体膜38沉降。载体膜可以在总体上以29示出的压紧辊之间、比如在平行或偏移的一系列上/下辊之间以载体膜可操作地介于其间的方式通过，并且SMC30由缠绕设备缠绕。
如图7中所示，当载体膜从辊展开时可能会在载体膜上形成皱折60。这可能会在载体膜上产生缺少树脂的条纹。低树脂区域导致鼓泡和弱结构性能。
如图8A至图9中所示，根据本发明的实施方式，设置总体上以40示出的抗皱设备以用于通过设置具有成角度移位的端部42和端部44的至少一个铺展辊46来去除SMC产品中的皱折60。当铺展辊46随膜旋转时，膜进入特定长度的一个侧部并离开另一特定长度的另一侧部以去除皱折。替代性地，端部不成角度。
参照图15至图16，根据本发明的优选实施方式，设置总体上以100示出的抗皱设备以用于通过在膜的两个侧边缘48上设置至少一组第一夹持辊102和第二夹持辊102B来去除载体膜中的皱折。这些夹持辊有助于去除由压紧器(compactor)拉动的膜的张紧造成的皱折。膜在第一夹持辊102与第二夹持辊102B之间行进。
夹持辊102、102B是以预定角度放置至膜的每个侧边缘48的张紧辊。成角度的夹持辊趋于将膜向外拉，从而限制或消除由于压紧器拉动膜而造成的皱折。
特别优选的夹持辊是由宾夕法尼亚州的风隙变频器配件公司(ConverterAccessory Corporation of Wind Gap)制造的
Figure GDA0003071013150000051
抗皱系统。
根据本发明的最优选实施方式，在膜的每个侧部上设置至少一个膜铺展延辗辊40与至少一对夹持辊102、102B的组合以消除膜皱折。
膜铺展辊46利用在膜绕辊缠绕时机械接合(articulate)的膜状物而运作。膜铺展辊46使膜径向张紧并且膜铺展辊46定位在敷料箱——例如树脂16的箱和上树脂箱盒——中的至少一个敷料箱之前。同样，成角度的夹持辊102、102B通过使膜在弹性体辊与金属辊之间铺展而产生径向张紧。将这些夹持辊定位在敷料箱中的至少一个敷料箱之后。用膜铺展辊和夹持辊进行试验，从而得到改善树脂的均一分布的光滑平坦膜。
膜铺展辊46是弹性体覆盖的铺展辊。
特别优选的膜铺展辊是由宾夕法尼亚州的风隙变频器配件公司(CAC)制造的
Figure GDA0003071013150000052
根据本发明，本发明的方法提供了改进的制造和碳SMC材料，碳SMC材料包括准各向同性，准各向同性是使用单层并实现准各向同性的能力；提供了均一的碳分布；生产的膜在性能上包括较低的标准偏差系数；生产基本上没有干性纤维或富含树脂区域的质量一致的碳SMC；以及最终的SMC具有优异的机械性能。
示例：
传统的床辊(cot roll)切割器不使用空气来使纤维散开。不同于具有准各向同性的已解束的碳，未借助于空气进行解束的短切碳趋于具有方向性。而且大的碳束难以浸透，因此使用这种类型的切割器可以将3K至12K的较低产量的碳丝束短切。然而，碳纤维产品的成本上升。
商业上可用的其他切割器不使用空气并且这些切割器不使碳解束。那些短切机只是将碳短切并且因此通过这些短切机制成的SMC的性能是有方向的。初始试验是用环境空气进行的。环境空气可能具有高的湿度水平。短切碳上的胶料吸收水分并且由于界面性能的降低——界面性能的降低影响纤维至树脂的粘附——而导致机械性能的变化。通常，氧化镁与乙烯基酯(VE)树脂一起用于SMC中以使树脂增稠，这种化学物与碳不能很好地结合，从而导致较低的性能。创新系统中采用的增稠剂使用与纤维结合的异氰酸酯，从而以相似的纤维浓度得到较高的性能。异氰酸酯增稠剂与由碳上的胶料吸收的水分发生负面反应，从而导致树脂与碳之间的结合较差。
膜输送器采用平惰辊(idler roll)和香蕉型辊以试图将膜皱折最小化。这些装置在消除膜中的小皱折的产生方面是无效的。为了解决该问题，侧部安装的夹持辊102、102B的组合和全宽膜铺展辊46的添加消除了成问题的膜皱折，该夹持辊102、102B位于敷料箱之后并且定位成与膜的作业线方向成约45度，该全宽膜铺展辊46位于敷料箱之前。应当理解的是，在不背离本发明的范围的情况下，根据应用设想系统中的替代位置。
碳纤维具有取决于特定应用的预定长度。通常，纤维长度为13至75毫米，典型地为25至75毫米，优选为约25毫米。然而，在不背离本发明的范围的情况下，根据应用设想更短或更长的纤维长度。
短切机37是空气辅助式碳短切机。碳短切系统的优选制造商是在俄亥俄州的纽瓦克具有营业场所的Brenner International。纤维短切系统使用来自风量放大器25和各个切割腔室39的高速空气来使碳丝束解束。使各个碳纤维从碳丝束解束的优点之一是各个纤维之间的树脂分布相当均匀。未解束的碳丝束往往具有位于丝束中的各个纤维内的树脂缺乏区域和位于两个未解束丝束之间的富含树脂区域。这产生了导致较低的机械性能的非均一的树脂分布。使用空气来使碳解束的优点在于：使用空气来使碳解束有助于产生高度湍流的气流，该高度湍流的气流有助于使碳在短切之后随机分布，并且与使用其他纤维切割器实现的方向性相比，这种随机分布减少了准各向同性的变化。结果，SMC层不需要随机堆叠以实现准各向同性。使用空气使碳解束的挑战在于空气气流可能有助于涡流并引入其他变化源。本发明中的切割器包括：八个腔室39，并且每个腔室各自具有八个短切刀片；风量放大器25或空气放大器，该风量放大器25或空气放大器辅助将碳丝束运送到切割器中；以及供碳丝束和空气流动通过的套管(bushing)。风量放大器将气流和速度放大(1倍至4倍)，这有助于在碳通过短切机时使碳解束。各个短切机腔室包括八个刀片，这八个刀片连续地对通过空气放大器25提供的碳丝束中的每个碳丝束进行短切。每个风量放大器25的放大是利用文丘里效应产生的。受控流量的空气被供应至侧部安装的入口，内部孔口间隙产生压力降低，这将额外的空气吸入到风量放大器的轴向腔室中。用例如0.002"和0.003"厚的校准的垫片调节文丘里间隙使得可以调整每个风量放大器25的放大和相应的排出速度。发现各个风量放大器25的放大略微不同。用于将空气放大的风量放大器25需要调节和校准以在所有风量放大器25上实现均一放大。这通过设置输入速度和测量八个风量放大器25的输出速度来完成。为了实现相同的输出速度，文丘里间隙用垫片(3至10英毫(thou.))来校准。通过调节对通向风量放大器25的入口气流进行控制的作为空气流量计的气流控制系统27来进一步调节每个风量放大器25的输出速度。通过控制气流和速度，可以使每个短切碳丝束各自均一地解束，并且使得碳在各区域间较均一地分布。
安装丙烯酸分隔器32——该丙烯酸分隔器32在短切机下方延伸——以使八个切割区域进一步分离。在载体膜18上方的这种分离和限制有助于矫直随机碳纤维20的下落，使碳纤维20在各腔室39间的浮动最小化(例如，见图3至图4)。在不背离本发明的范围的情况下，根据应用设想用于分隔器的任何其他适当的材料。分隔器32的几何结构被优化以使碳纤维20在最小程度上被捕获并粘附至分隔器的边缘，分隔器32的长度也被优化以在纤维落下时提供矫直而不会与邻近的切割器覆叠。如果分隔器过于靠近表面膜，则分隔器会产生类似于玉米垄(corn row)的一垄一垄的短切碳。这通常产生树脂通道。为了防止这种情况，需要优化分隔器的长度以促进矫直，使得落下的碳在一定程度上覆叠。此外，分隔器上的轮廓必须成形为使得碳不会被捕集于分隔器与短切机之间。测量腔室中的空气速度；以及排气系统的流量和由于风量放大器而产生的进气。目地在于平衡气流以使腔室中的湍流最小化。使用坝闸式气流调节器(dam gate styled dampers)调节排气的空气速度。排气中的空气速度保持在这样的水平：使得在切割器箱中不存在明显的空气抽吸并且只有过量的空气和碳尘被排出。
通过改变各个碳短切机区域(总体上以图3中的39示出的腔室)上的空气速度来进行试验。可以观察到，对于最佳散开而言，需要4.5至6.2立方英尺每分钟(cfm)的空气流量(例如，图2至图3和图6)。此外，必须在这两个范围之间对通向各个短切机的空气流量进行校准以找到特定短切机腔室39的最佳空气流量。还通过在每一个短切机腔室39之间安装分隔器32来控制碳的分布(例如，图4)。初始的分隔器组32A至32C(例如，长度为11至13英寸且最窄宽度在5.4英寸与6.3英寸之间)被设计成使得在短切机的基部与分隔器之间存在非常小的下部间隙(例如，图5)。这导致碳被捕集在分隔器与短切机之间。被捕集的碳继续积聚并阻止短切碳自由落下。积聚的碳然后要么成束落下，要么变得如此之大以至于积聚的碳最终会阻塞切割器。短切机基部与分隔器之间的间隙逐渐增加直到碳不会被捕集为止。此外，必须调节分隔器的长度。如果分隔器的长度太长，则会导致在分隔器之间产生类似于玉米垄的碳纤维的可见隔室。于是，这些玉米垄在复合片材中是可见的并且导致纤维含量的变化。如果分隔器的长度太短，则碳将以不受控制的方式从一个腔室39穿越至下一个腔室。通过调节风量放大器25中的气流以及控制两个排气装置41和51(见图2)来控制短切机箱内的空气运动，以平衡空气压力并使过度排出碳降至最低限度或者使迫使碳离开生产作业线降至最低限度。排气装置41、51联接至空气真空系统43。
在没有分隔器和具有分隔器的情况下进行的试验表明，在引入分隔器的情况下，碳纤维分布更均一并且更接近例如50％的预定目标(见图10至图11和图12)。
分隔器32和距载体膜18的距离具有适合于特定应用的预定尺寸和轮廓。如图4中最佳示出的，在本发明的实施方式中，每个分隔器32与载体膜18之间的距离D通常为20至30英寸，典型地为21至25英寸，优选为22至24英寸，最优选为23英寸。分隔器32的最厚部分49的宽度W通常为3.5至6.5英寸，典型地为4至6英寸，优选为5至5.75英寸，最优选为约5.5英寸。分隔器32的长度L通常为15至23英寸，典型地为16至20英寸，优选为17至19英寸，最优选为约18英寸。优选地，分隔器的邻近切割器26的顶部部分47是波状外形的并且具有小于分隔器32的下部部分的宽度W’和/或W”，例如，宽度为2至3英寸，优选为2至2.50英寸。分隔器32通常不超过0.25英寸厚，典型地约0.2英寸厚，优选小于0.15英寸厚，最优选不超过0.13英寸厚。分隔器32与切割器的底部之间的总体上以G示出的间隙通常不超过2英寸，典型地不超过1.5英寸，优选不超过1英寸，最优选为0.45至0.75英寸。优选地，腔室39的宽度或相邻分隔器32之间的距离通常不超过5英寸，典型地不超过4英寸，优选不超过3英寸，最优选为3英寸。在不背离本发明的范围的情况下，根据应用设想其他尺寸。
根据本发明，本发明的方法提供了改进的制造碳SMC材料的技术，碳SMC材料包括准各向同性——即，使用单层并实现准各向同性的能力；提供了均一的碳分布；用这种SMC模塑的部件在性能上具有较低的标准偏差系数；生产基本上没有干性纤维区域或富含树脂区域的质量一致的碳SMC；以及最终的SMC具有优异的机械性能。
本发明的描述本质上仅是示例性的，并且因此，不背离本发明主旨的变型意在落入本发明的范围内。不应将这些变型视为脱离本发明的精神和范围。

Claims (17)

1.一种用于生产碳片状模塑料的方法，所述方法包括以下步骤：
a.提供片状模塑料生产作业线，所述生产作业线包括至少一条输送器作业线，所述至少一条输送器作业线用于使片状模塑料树脂在均一地张紧且没有皱折的载体膜上均一地铺展，均一地张紧且没有皱折是使用分别位于敷料箱的入口和出口处的接合的弹性体辊和成角度间隔开的侧部夹持辊来实现的，所述成角度间隔开的侧部夹持辊定位成与所述载体膜的作业线方向成角度；
b.提供液体树脂，使所述液体树脂一致地铺展在热塑性载体膜上而没有由所述载体膜中的皱折所引起的缺陷；
c.提供切割器，所述切割器用于将原始碳纤维股短切成适合于添加至所述液体树脂的预定尺寸；
d.对所述碳纤维股进行短切以提供短切碳纤维；以及
e.使所述短切碳纤维分布于所述液体树脂，其中，所述短切碳纤维是使用供应至风量放大器设备的除湿空气而均匀地分布并随机分布的，
其中，所述切割器包括多个单独的短切机腔室，在所述短切机腔室之间具有分隔壁以辅助所述短切碳纤维的分布；并且其中，每个分隔壁距所述载体膜21至25英寸以允许所分布的短切碳纤维有一些覆叠。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述尺寸处于从13mm直至75mm长的范围内。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，碳纤维长度为25mm。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，每个切割器的底部与所述分隔壁之间的间隙处于0.45至0.75英寸的范围内。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述风量放大器设备具有通向多个风量放大器的一系列可控制的空气出口，以对位于所述分隔壁之间并到达沿着输送器运动的含树脂载体膜上的短切碳纤维流均匀地进行调节。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述除湿空气还被相应地供应至所述多个风量放大器，以降低用于使所述短切碳纤维解束的加压空气的湿度水平。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，除湿器结合在纱架箱的入口侧部处，并且来自所述除湿器的除湿空气通过所述纱架箱、通过增压室而到达短切机的入口。
8.根据权利要求5所述的方法，还包括通过调节通向所述多个风量放大器的气流以及控制可操作地联接至空气真空系统的至少两个排气装置来控制短切机内的空气运动，以用于平衡所述短切机内部的空气压力并使过度排出降至最低限度。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述气流为4.5至6.2立方英尺每分钟。
10.根据权利要求1所述的方法，还包括沉降机构，所述沉降机构用于在所述短切碳纤维沉降到沿着输送器运动的含树脂载体膜上之后使无皱折的第二含树脂载体膜沉降。
11.根据权利要求1所述的方法，其中，所述方法提供具有等于或大于每根纱线12000根单丝的高产量短切碳纱线的均一解束。
12.根据权利要求1所述的方法，其中，所述方法提供具有等于或大于每根纱线50000根单丝的高产量短切碳纱线的均一散开。
13.根据权利要求1所述的方法，其中，每个成角度间隔开的侧部夹持辊包括定位成与所述载体膜的作业线方向成45度的第一辊和第二辊，其中，每对夹持辊位于所述载体膜的边缘上，这有助于使所述载体膜铺展并且去除片状模塑料片材产品上的皱折。
14.一种用于生产碳片状模塑料的方法，所述方法包括以下步骤：
a.提供片状模塑料生产作业线，所述生产作业线包括至少一条输送器作业线，所述至少一条输送器作业线用于使片状模塑料树脂在均一地张紧且没有皱折的载体膜上均一地铺展，均一地张紧且没有皱折是使用分别位于树脂敷料箱的入口和出口处的接合的弹性体辊和成角度间隔开的侧部夹持辊来实现的，所述成角度间隔开的侧部夹持辊定位成与所述载体膜的作业线方向成角度；
b.提供具有多个分隔器的短切机系统，所述分隔器限定多个腔室以辅助短切碳纤维的分布；
c.提供位于短切机之前的第一排气装置和位于所述短切机之后的第二排气装置，其中，排气开口抵消短切机系统内的空气压力以防止短切碳纤维沿一个特定方向或向所述多个腔室的一侧被拉动；
d.提供液体树脂，使所述液体树脂一致地铺展在热塑性的载体膜上而没有由所述载体膜中的皱折所引起的缺陷；以及
e.提供短切碳纤维，使用供应至邻近所述多个腔室的风量放大器设备的除湿且放大的气流来使所述短切碳纤维均匀地分布且随机地分布到含树脂载体膜上。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述风量放大器设备具有联接至多个风量放大器的一系列可控制的空气出口，以分别对通向所述多个腔室中的每个腔室的高速空气流进行调节。
16.根据权利要求14所述的方法，还包括沉降机构，所述沉降机构用于在所述短切碳纤维沉降到沿着输送器运动的含树脂载体膜上之后使无皱折的第二含树脂载体膜沉降。
17.一种用于生产碳片状模塑料的方法，所述方法包括以下步骤：
提供连续的碳纤维股；
提供至少一种树脂材料；
提供至少一个载体膜；
提供片状模塑料生产作业线，所述生产作业线包括用于使所述至少一个载体膜沿着所述片状模塑料作业线运动的至少一个输送系统；
设置具有成角度移位的端部的至少一个接合的铺展辊，所述铺展辊位于用于递送所述树脂材料的敷料箱之前；
在位于所述敷料箱的出口侧部处的所述载体膜的两个侧部上设置至少一对成角度间隔开的侧部夹持辊，所述铺展辊和所述一对成角度间隔开的侧部夹持辊保持所述载体膜处于张紧并且防止或去除所述载体膜中的任何皱折，所述成角度间隔开的侧部夹持辊定位成与所述载体膜的作业线方向成角度；
提供用于对所述连续的碳纤维股进行短切的短切机系统，所述短切机系统包括多个腔室，所述多个腔室各自具有用于对所述连续的碳纤维股进行短切的切割器和向下延伸至短切机的出口侧部的分隔器；
提供多个风量放大器，所述多个风量放大器具有气流控制器并且能够接纳压缩空气和除湿空气，相应地邻近于所述多个腔室的所述多个风量放大器将预定速度的空气递送至所述多个腔室中的每个腔室以使短切碳纤维解束，其中，所述分隔器结合所述风量放大器使所述短切碳纤维均一地分布到所述载体膜上的树脂上；
提供排气系统，所述排气系统能够操作成平衡所述多个风量放大器的空气压力并将过量的空气从所述多个腔室排出，以防止所述短切碳纤维从一个腔室穿越至下一个腔室；
当输送器使所述载体膜在张力下沿着所述输送器移动时，将所述至少一种树脂材料沉降到所述至少一个载体膜上；
将除湿空气和压缩空气递送至所述多个风量放大器并使已解束的短切碳纤维均一地分布到所述载体膜上的树脂上。
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