CN111098527A - 用于生产完全浸渍的热塑性预浸料的*** - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于生产完全浸渍的热塑性预浸料的***。具体地，本发明涉及一种热塑性预浸料，其包含纤维网或丝网，其中所述纤维网或丝网包含短切纤维。所述热塑性预浸料还包含完全浸渍所述纤维网或丝网的热塑性材料，使得所述热塑性预浸料具有小于5％的空隙率。所述热塑性材料是通过单体或低聚物的原位聚合形成的聚合物，其中超过90％的所述单体或低聚物反应以形成所述热塑性材料。所述热塑性预浸料包含5至95重量％之间的所述热塑性材料，并且形成所述纤维网或丝网的短切纤维是非粘合的。

Description

用于生产完全浸渍的热塑性预浸料的***

背景技术

纤维强化复合材料正越来越普遍地应用于运输、消费品、风能和基础设施中。选择复合材料而不是传统材料例如金属、木材或未强化塑料有许多原因，其中包括轻量、耐腐蚀性和提高的机械强度。在纤维强化聚合复合材料领域内，由于更好的耐久性、可回收利用性、热成型性、提高的生产量、较低的材料成本和较低的制造成本，热塑性树脂正被越来越多地代替热固性树脂用作基质树脂。

许多连续纤维强化的热塑性复合材料从浸渍带生产。这些浸渍带可能是用热塑性树脂浸渍的单向纤维带。它们可以是分层的并被热成型，以生产具有所需形状和强度的大量各种不同的复合材料。低成本和高质量地生产浸渍带伴有巨大挑战。传统上，将热塑性树脂熔化并施加到纤维，但熔融的热塑性树脂具有非常高的粘度，并且当与需要的高纤维含量相组合时，引起不完全的树脂浸渍和/或低的生产量。需要的是具有高生产量的连续制造方法，所述方法产生没有缺陷的完全浸渍的热塑性预浸料，并且在所述纤维与基质树脂之间偶联良好。对于常规的部分浸渍的热塑性预浸料来说，在固结步骤中需要高压来促进额外的浸渍，这引入了过量的树脂基质流动并引起最终部件中纤维取向的不利变化。本发明的完全浸渍的热塑性预浸料在实现最终复合材料部件中的所需性能中是有利的，因为在固结步骤中不需要额外的浸渍。

发明内容

本文描述的实施方式提供了完全浸渍的热塑性预浸料产品，特别是用于制造它们的***和方法。根据一种情况，提供了一种用于制造热塑性预浸料的***，所述***包括包含上方皮带和下方皮带的双皮带装置。所述上方皮带被放置在所述下方皮带顶上，以压紧经过所述双皮带装置的纤维丝网。所述下方皮带具有基本上长于所述上方皮带的纵向长度。所述***还包括干燥装置，其被放置在所述下方皮带顶上，并被构造成用于在所述纤维丝网移动通过所述干燥装置时从所述纤维丝网除去残留水分。所述***还包括树脂施加模具，其被放置在所述下方皮带顶上，并被构造成用于在所述纤维丝网移动通过所述树脂施加模具时向所述纤维丝网施加单体或低聚物。所述单体或低聚物可以聚合以形成热塑性聚合物。所述***另外包括固化炉，其被构造成用于在纤维丝网移动通过所述固化炉时执行所述单体或低聚物的聚合，并由此形成所述热塑性聚合物。所述纤维丝网包含短切纤维，并且所述双皮带装置被构造成用于在所述纤维丝网经过所述固化炉时压紧所述纤维丝网和施加的单体或低聚物，使得所述单体或低聚物完全饱和所述纤维丝网，并且在所述单体或低聚物聚合后所述纤维丝网被所述热塑性聚合物完全浸渍。

根据另一种情况，提供了一种形成热塑性预浸料的方法，所述方法包括将纤维丝网在双皮带压机装置的下方皮带顶上移动，并通过放置在所述下方皮带顶上的干燥装置干燥所述纤维丝网，以从所述纤维丝网除去残留水分。所述方法还包括通过放置在所述下方皮带顶上的树脂施加模具向所述纤维丝网施加单体或低聚物，并将所述纤维丝网和施加的单体或低聚物在所述双皮带压机装置的下方皮带与上方皮带之间通过，以压迫所述单体或低聚物通过所述纤维丝网，并由此用所述单体或低聚物完全饱和所述纤维丝网。所述方法还包括将完全饱和的纤维丝网通过固化炉，所述固化炉被构造成用于在所述纤维丝网移动通过所述固化炉时聚合所述单体或低聚物，并由此形成所述热塑性聚合物。所述纤维丝网包含短切纤维，并且在所述单体或低聚物聚合后，所述纤维丝网被所述热塑性聚合物完全浸渍。

根据又一种情况，提供了一种热塑性预浸料，其包含纤维网或丝网和完全浸渍所述纤维网或丝网的热塑性材料。所述纤维网或丝网包含具有纤维长度和纤维直径的短切纤维。所述短切纤维是非粘合的，使得所述纤维网或丝网不被机械粘合，并且除了将所述短切纤维结合在一起的所述热塑性材料之外不包含粘合剂。所述热塑性预浸料具有低于5％的空隙率(void content)，并包含5至95重量％之间的所述热塑性材料。所述热塑性材料包括通过单体或低聚物的原位聚合形成的聚合物或由所述聚合物构成，其中超过90重量％的所述单体或低聚物反应以形成所述热塑性材料。

附图说明

结合附图对本发明的技术进行描述，在所述附图中：

图1A和1B示出了可用于生产被热塑性聚合物完全浸渍的预浸料的***。

图2示出了形成完全浸渍的热塑性预浸料产品的方法。

图3示出了形成完全浸渍的热塑性预浸料产品的另一种方法。

图4示出了完全浸渍的聚酰胺-6预浸料的横截面的SEM显微照片。

图5-8示出了可用于生产被热塑性聚合物完全浸渍的预浸料的***。

图8A示出了其中将纤维切碎机用纤维播撒装置代替的***。

图8B示出了包含将完全固化的短切纤维热塑性预浸料卷绕成成卷产品的卷绕装置的***。

图9-13示出了被热塑性聚合物完全浸渍的示例性预浸料。

图14示出了形成完全浸渍的热塑性预浸料产品的另一种方法。

在所述附图中，相似的构件和/或特征可以具有相同的数字指称标签。此外，同一类型的各种不同构件可以通过在指称标签之后跟随用于区分相似构件和/或特征的字母来区分。如果在本说明书中仅仅使用了第一个数字指称标签，则所述描述适用于具有所述相同的第一个数字指称标签的相似构件和/或特征中的任一者，不论字母后缀如何。

具体实施方式

本文描述的实施方式涉及完全浸渍的热塑性预浸料产品，特别是制造它们的***和方法。所述预浸料产品被热塑性材料完全浸渍，所述热塑性材料允许所述预浸料产品被重新加热并模制成给定形状。所述预浸料产品使用反应性树脂材料、特别是单体和低聚物来制造。例如，在示例性实施方式中，所述树脂材料是对水分极端敏感的己内酰胺，其中甚至少量的水分也能影响所述己内酰胺的阴离子聚合。由于这些材料的高水分敏感性，实现所述反应性树脂材料向聚合物的高转化率是非常困难的。

为了使用单体或低聚物材料(后文中的树脂、反应性树脂或树脂材料)获得商业上可行的预浸料产品，所述反应性树脂向聚合物的转化需要高于90重量％，更通常高于95重量％。本领域技术人员将会认识到，所述反应性树脂向聚合物的转化可以被容易地确定。例如，可以通过在下文中描述的溶剂萃取法来测量所述预浸料中的残留单体或低聚物含量。具体来说，当使用己内酰胺作为所述反应性树脂时，可以通过使用热水从磨碎的聚酰胺-6(PA-6)预浸料粉末萃取己内酰胺来测量所述预浸料中残留己内酰胺的量。在所述残留单体或低聚物含量的基础上，可以推导出所述反应性树脂的转化。所述热塑性聚合物的高分子量通常也是合乎需要的。在优选实施方式中，所述树脂材料包含己内酰胺。所述包含己内酰胺的反应性树脂材料对水分极端敏感。水分的存在可以停止或干扰己内酰胺向聚酰胺-6聚合物的阴离子聚合。例如，树脂中高于200ppm的水分含量可以显著干扰所述聚合过程，并将所述己内酰胺材料的转化降低到低于90重量％。术语“基本上无水分”或“基本上为零”在指称湿度时，应该认识到在所述空气中可能存在一定的湿度水平或量。然而，当在本文中使用时，所述术语暗示空气中存在的任何湿度是可忽略的、极少的、无关紧要或微不足道的。例如，“基本上无水分”的环境可以利用水分清除装置来产生，所述水分清除装置可以运行以在5-35℃的温度范围下将环境中的相对湿度维持到低于1％。

本文中描述的***和方法可用于使用反应性树脂材料制造预浸料产品。通过本文中描述的***和方法获得的树脂转化率高于90重量％，更通常高于95重量％。在大多数实施方式中，所述树脂的转化率高于98重量％或甚至高于99重量％。正如本文中所描述的，所述预浸料产品中的热塑性聚合物通过原位聚合来形成，所述原位聚合不是制造热塑性预浸料产品中的常用技术。此外，本文中描述的***和方法能够利用连续过程实现这种高转化率，其中织物或毡材料(织造或非织造)在整个所述制造过程中本质上恒定或连续地移动。所述连续过程极大提高了所述制造过程的效率，这降低了最终预浸料产品的总体成本。例如，在所述反应性树脂(例如己内酰胺)的涂布到完全浸渍的热塑性预浸料的形成之间的制造时间可以短于20分钟，通常短于10分钟。在许多实施方式中，该加工时间可能短于5分钟。

本文中描述的***和方法还能够实现所述预浸料被所述热塑性聚合物的充分且完全的浸渍。应该认识到，在说明书和/或权利要求书中，如果需要，术语“反应性树脂”可以代替术语单体和/或单体或低聚物使用。所述反应性树脂在施加到织物或毡时的粘度低于500mPa-s，通常低于100mPa-s，更通常低于10mPa-s。所述反应性树脂的低粘度允许所述树脂在所述织物或毡内流动并完全饱和所述织物或毡的单层或这些材料的多个层。因此，本文中描述的***和方法能够生产包含多个材料层的预浸料，其中每个层被所述热塑性聚合物材料完全饱和或浸渍。最终的预浸料产品可以被制造成柔性的，具有高的强化纤维含量。由于所述预浸料产品是柔性的，因此所述预浸料可以被卷绕成成卷产品。在其他实施方式中，所述预浸料可以被切割成具有任何所需长度或宽度的各个片材。

本文中描述的实施方式提供了一种方法和设备，其利用反应性树脂组分的混合，然后将所述反应性树脂组分施加到可以从本文中描述的各种不同纤维材料形成的织物或毡。然后将所述反应性树脂组分在炉中固化，以形成具有热塑性聚合物基质的完全浸渍的预浸料。在特定实施方式中，将己内酰胺聚合以形成最终预浸料中的聚酰胺-6。所述***被设计成将所述反应性树脂组分与大气水分隔离开，以便实现从单体向聚合物的高转化。具体来说，所述***被设计成在所述反应性树脂涂布的织物或毡(织造或非织造)周边确保基本上无水分的环境。本文中描述的***和方法被设计成将所述反应性组分与大气水分隔离开，以便实现从单体向聚合物的高转化。这部分通过控制所述制造过程周边的环境和/或通过从所述织物或毡(织造或非织造)和/或所述加工***的任何部分中除去残留水分来实现。

当在本文中使用时，反应性树脂意味着包含能够聚合以形成热塑性聚合物的单体或低聚物的树脂材料。所述反应性树脂可以包括内酰胺例如己内酰胺和十二内酰胺以及内酯。在示例性实施方式中，所述反应性树脂包含己内酰胺。在某些实施方式中，可以使用单体和/或低聚物的混合物。例如，可以使用己内酰胺和十二内酰胺的混合物，其将在所述固化炉中共聚，以形成具有定制性质的共聚物。当在本文中使用时，活化剂可以是激活并加速单体或低聚物的聚合的任何材料。用于己内酰胺的阴离子聚合的示例性活化剂包括封端异氰酸酯和N-酰基己内酰胺。当在本文中使用时，催化剂可以是催化单体或低聚物的聚合的任何材料。用于己内酰胺的阴离子聚合的示例性催化剂包括己内酰胺的碱金属盐例如己内酰胺钠。

各种不同的术语在本文中被用于描述基于纤维的产品。例如，术语“织物”在本申请中用于描述基于纤维的织造产品。本申请包括下述术语来描述基于纤维的非织造产品：毡，网，丝网等。应该理解，这些术语在实施方式中可互换使用。除非具体声明，否则本公开不限于任一特定的基于纤维的产品。因此，设想了所述术语可以在任何所描述的实施方式中被代替或改变，而不背离描述的目标范围。此外，术语“纤维毡、网或织物”或“基于纤维的产品”在说明书或权利要求书中可以被替代，并且打算覆盖本文中描述或设想的任何和所有基于纤维的产品或组分。

在所述织物或毡中使用的常见纤维类型是玻璃纤维，尽管各种不同的其他纤维也可以使用，例如碳纤维、玄武岩纤维、金属纤维、陶瓷纤维、天然纤维、合成有机纤维例如芳纶纤维和其他无机纤维。当在本文中使用时，术语织物或毡是指织造或非织造材料。所述织造材料是通过将多个粗纱束编织在一起而生产的材料。当在本文中使用时，术语粗纱是指一丛纤维，它们彼此相邻放置以形成绳、线或索状组分。所述粗纱束通常被编织成使得多个第一纤维束在第一方向(例如纬向)上延伸并且多个第二纤维束在通常与所述第一方向正交的第二方向(例如经向)上延伸。所述多个第一纤维束粗略地相互平行，所述多个第二纤维束也是如此。所述织造织物或布可以是单向的，其中所有或大多数粗纱束在同一方向上运行或延伸，或者可以是双向的，其中所述粗纱束在两个通常正交的方向上运行。各种不同的编织法可用于形成本文中描述的织物或毡，包括：平纹编织，斜纹编织，缎纹编织，多轴编织或缝缀。使用的织造布或织物可以含有任何种类的织造织物或多轴纤维材料。除了连续纤维之外或代替连续纤维，所述织物或毡也可以含有短切纤维。所述织物或毡可以是来自于不同类型的纤维的混杂物。为便于描述本文中的实施方式，实施方式通常是指使用玻璃纤维，尽管应该认识到各种不同的其他纤维类型也可以使用。

当在本文中使用时，术语毡是指非织造材料。正如上文简要描述的，除了织造强化织物之外或代替织造强化织物使用非织造纤维毡。所述非织造纤维毡通常由纤维形成，所述纤维被机械缠结、编网在一起或化学粘合，而不是在均一的方向上编织。所述非织造纤维毡与所述织造强化织物相比表现出更均一的强度特性。换句话说，所述非织造纤维毡的强度通常不太依赖于方向。相比较而言，所述织造强化织物的强度是方向依赖性的，由此所述织物或布在与所述纤维对齐的方向上表现出基本上更高的强度，并在不与所述纤维对齐的方向上表现出较低的强度。当拉伸与所述纤维对齐时，所述强化织物或布基本上比所述非织造毡更强。为便于描述本文中的实施方式，实施方式通常指称织物或毡，其打算适用于织造织物或布和非织造纤维毡两者。

在所述织物或毡中使用的纤维可以用施胶组合物处理，所述施胶组合物包含促进强化纤维与聚合物树脂之间的粘合的偶联剂。例如，可以用一种或多种将所述热塑性树脂共价键合到所述纤维的偶联剂对所述纤维进行施胶。示例性的偶联剂可以包括具有含硅组成部分和活化剂组成部分的偶联-活化剂化合物。偶联-活化剂化合物的具体实例包括2-氧代-N-(3-(三乙氧基甲硅烷基)丙基)氮杂环庚烷-1-甲酰胺。示例性的偶联剂还可以包括具有含硅组成部分和封端异氰酸酯组成部分的封端异氰酸酯偶联化合物。示例性的偶联剂还可以包括具有可以与所述反应性树脂反应形成共价键的官能团的偶联化合物。所述具有官能团的偶联化合物的具体实例包括具有氨基、环氧基或脲基官能团的硅烷偶联剂。

术语热塑性聚合物或材料是指能够被多次熔化并模制或成型成各种不同形状的聚合物。因此，所述完全浸渍的热塑性预浸料可以被放置在模具中并重新成型或重新模制成各种不同的所需形状。可用于本文中的实施方式的聚合物材料或树脂的实例包括聚酰胺，具体来说包括聚酰胺-6。

本文中的说明书和/或权利要求书在描述实施方式的特征或情况中可以使用相对性术语。例如说明书和/或权利要求书可以使用诸如相对、约、基本上、在……之间、大约等术语。这些相对性术语意在说明在实践和/或生产本文中描述的实施方式中可能产生的偏差。例如，说明书将来自于两个储料槽的混合物描述为被混合成“基本上均匀的混合物”。本公开还描述了用“基本上无水分的气体”吹扫织物或毡，和所述织物或毡在起点与终点之间“基本上恒定移动”。术语“基本上”在这些描述中用于说明与完全均匀的混合物或完全无水分的气体或完全恒定的移动的小的偏差或差异。例如，专业技术人员将会认识到，所述无水分气体可能包含一些可忽略量的水分，并且在所述均匀混合物内可能存在一些可忽略量的不均匀性。专业技术人员还将认识到，可能发生所述织物或毡的一些可忽略的停顿或不移动，而不背离本公开的精神。这些偏差或差异可能高达约10％，但通常低于5％或甚至1％。类似的基本原则适用于本文中使用的任何其他相对性术语。

在生产常规热塑性预浸料中，由于热塑性树脂的高的熔体粘度，完全浸渍或饱和所述织物或毡的过程相当昂贵和/或困难。在某些情况下，向所述聚合物树脂/热塑性材料添加溶剂以降低所述材料的粘度。尽管降低的粘度可能有助于完全浸渍所述强化织物，但随后需要在所述聚合物树脂/热塑性材料浸渍到所述织物内之后从所述织物除去所述溶剂。所述溶剂的去除通常包括加热所述织物以蒸发所述溶剂，这增添了成本和环境顾虑。与这些***相反，在本文中描述的反应性树脂中不使用溶剂。

其他常规技术使用聚合物树脂和强化纤维的预先浸渍的热塑性带。这些带通常通过将熔融聚合物树脂施加到平整的粗纱顶上而被制造成单层。例如，可以将玻璃粗纱在滚筒上通过以展平并伸展纤维，然后将所述纤维用熔融聚合物树脂涂布。然后将所述带冷却，使所述玻璃纤维被包入硬化的聚合物树脂材料内。然后可以将所述带用于生产其他产品，特别是通过将几层带堆叠并熔接在一起。为树脂浸渍而伸展纤维的工艺通常限于粗纱；因为伸展织物或毡中的纤维是几乎不可能的。此外，堆叠的带通常是刚性的，这使得难以模制复杂的形状。

与常规的预浸料相反，本文描述的热塑性预浸料的生产快速且简单。例如，由于反应性树脂材料(例如己内酰胺)具有可以与水相比的低粘度，因此完全饱和所述织物或毡相对容易。这种低粘度允许所述树脂材料在织物或毡内容易地流动并完全饱和所述织物或毡的单层或多层。所述粗纱或纤维的毛细作用力进一步有助于饱和所述织物或毡。这些材料的低粘度也允许所述材料被施加到恒定或连续移动的材料片材。然后可以将所述树脂转变成热塑性聚合物材料，使得所述织物或毡被所述热塑性材料完全浸渍。

尽管本文中描述的实施方式通常指称聚酰胺-6预浸料的制造，但其他反应性树脂***可以被容易地改造以适应于与相同或相似的设备一起工作，以形成包括热塑性聚合物的掺混物例如聚酰胺和聚酯的掺混物以及其他类型的聚酰胺的热塑性预浸料。

在一般性描述了实施方式的几种情况之后，参考下面提供的几张附图的描述，其他情况将变得明显。

***

现在参考图1A和1B，示出了可用于生产被热塑性聚合物完全浸渍的预浸料的***。图1A和1B的***能够在连续过程中生产所述完全浸渍的热塑性预浸料，其中织物或毡4被连续或恒定地移动通过所述***。换句话说，术语连续过程意味着所述过程在执行任一过程步骤中不中断或暂停。相反，所述过程中的每个步骤连续或恒定地进行。例如，所述织物或毡连续地从成卷货物移动，用树脂材料涂布，在炉中固化，并卷绕成最终产品。相反，常规***通常在一个或多个步骤进行期间，例如用高熔体粘度的热塑性聚合物树脂浸渍纤维状基材期间被停止或中断。

在某些实施方式中，所述***包括两个容器或储料槽(即1和2)。储料槽1和2可以被加热并用氮气吹扫以确保除去任何水分，否则所述水分可能降低原材料的反应性并因此降低所述树脂向聚合物的转化。所述储料槽之一(例如储料槽1)可能含有所述树脂与催化剂的混合物。在特定实施方式中，所述储料槽(例如槽1)包含己内酰胺和催化剂，例如己内酰胺钠或任何其他催化剂。另一个储料槽(例如槽2)可能含有所述树脂与活化剂的混合物。在特定实施方式中，所述另一个储料槽(例如槽2)包含己内酰胺和活化剂例如N,N’-己烷-1,6-二基双(六氢-2-氧代-1H-氮杂环庚烯-1-甲酰胺)或任何其他活化剂。储料槽1和2被加热到允许所述反应物熔化的温度。在某些实施方式中，所述温度可以在约70至120℃之间。所述熔融的反应物(例如所述树脂和活化剂或催化剂)具有非常低的粘度，例如低于10mPa-s。

来自于两个储料槽1和2的反应物被计量进入静态混合器或混合头3，这确保所述树脂、活化剂和催化剂的正确比率。在一个实施方式中，来自于两个储料槽1和2的混合物可以以1/1的比率提供到所述静态混合器。来自于两个储料槽1和2的混合物在静态混合器3中充分混合成基本上均匀的混合物。

在某些其他实施方式中，所述***包括单个或多个容器或储料槽。每个所述容器或储料槽可能含有所述反应性树脂材料的独立组分或混合物。每个所述容器或储料槽被加热到允许所述反应物熔化的温度。

织物或毡4被展开或以其他方式提供到所述***。所述***可以包含展开所述织物或毡并将所述织物或毡移动通过所述***并沿着或围绕各种不同过程移动的装置。在某些实施方式中，所述装置可以包括电动滚筒或压光机(calendar)和/或传送***，其将所述织物或毡移动通过所述***。

在某些实施方式中，所述活化剂被包含在所述纤维的表面上。所述织物或毡可以由已用施胶组合物预处理过的玻璃纤维构成。例如，所述施胶组合物可以包括将聚合活化剂组成部分共价键合到所述玻璃纤维的偶联活化剂。在这些情况下，所述热塑性聚合物与纤维之间的粘合可能被显著强化或增强。当所述织物或毡包含所述活化剂时，可以只使用含有所述树脂和催化剂的单个储料槽(例如槽1)，或者在所述第二储料槽(例如槽2)中可以将减少量的所述活化剂与所述树脂混合。在某些实施方式中，可以使用两个储料槽1和2，并且每个储料槽可以包含不同的树脂材料。例如，第一储料槽1可以包含己内酰胺，而第二储料槽2包含十二内酰胺。在这些情况下，可以将两种或更多种类型的反应性单体和/或低聚物的组合施加到所述织物或毡。

在特定实施方式中，所述纤维施胶组合物含有硅烷偶联剂、聚合成膜剂和被设计用于增强所述玻璃纤维与聚酰胺-6基质之间的界面粘合的其他添加剂的混合物。具体来说，使用反应性硅烷，其允许某些聚合从所述玻璃表面直接开始，从而提高了所述强化纤维与树脂基质之间的偶联，以改进复合材料性质。

在织物或毡4被展开之后或在所述织物或毡展开期间，所述织物或毡可以经历干燥装置，其从所述织物或毡的一个或多个表面除去残留水分。例如，可以使用红外加热器5来提高所述织物或毡的温度并由此除去任何残留水分。在特定实施方式中，红外加热器5可以被放置在织物或毡4顶上或上方，以除去残留水分。在某些实施方式中，可以将第二加热器放置在织物或毡4的相反侧(例如底侧)上，以进一步帮助残留水分的去除。在其他实施方式中，代替红外加热器5或除了红外加热器5之外，可以使用预干燥炉。可以利用织物或毡4的预加热和/或所述树脂的预加热来防止所述单体/低聚物在与所述织物或毡的纤维接触后立即固化，这可以确保所述树脂以较高的线速度良好地浸润。

然后使用树脂施加模具6或其他树脂施加装置将所述树脂混合物施加到织物或毡4。树脂施加模具6可以是狭缝式模具。狭缝式模具6可以被放置在织物或毡4的一个或多个表面顶上或附近。所述树脂混合物通常被尽可能近地施加到固化炉8的入口，以便使所述树脂材料向周围空气的暴露最小化。为了使向周围空气的暴露最小化，可以将狭缝式模具6直接放置在固化炉8的入口附近。在某些实施方式中，狭缝式模具6的狭缝可以具有约1.0mm或更小的开口，这使得能够使用非常薄的模具。所述薄的模具允许所述模具的远端被放置成基本上接近固化炉8，以使所述树脂混合物向周围环境的暴露最小化。在某些实施方式中，狭缝式模具6的远端可以被放置在所述固化炉的入口的1.0英寸之内，优选地在所述入口的0.5英寸之内。狭缝式模具6可以被温度控制在高于所述反应性树脂的熔点的温度范围之内。对于包含己内酰胺的反应性树脂来说，所述温度范围可以在70℃至120℃之间。狭缝式模具6可以包含热电偶和加热筒或其他加热构件，以确保狭缝式模具6保持在所需温度范围之内。

尽管这里的实施方式利用狭缝式模具6将所述树脂混合物施加到织物或毡4，但这些***的低粘度允许广范围的施加技术，包括但不限于喷涂施加、幕涂、浸渍挤压涂布、湿润辊施加、刮刀施加或甚至预先磨碎的固体树脂的粉末涂布，其中所述固化炉也可用于熔化所述反应性组分。

两个储料槽1和2与静态混合器3之间和/或混合器3与狭缝式模具6之间的液体操作管线通常被隔热以使当树脂混合物流过所述操作管线时的热损失最小化。在某些实施方式中，所述液体操作管线除了被隔热之外还被加热，以确保所述液体材料(例如树脂、催化剂和活化剂)被维持在恒定的温度范围之内。具体来说，储料槽1和2(或单独的储料槽)与混合器3之间和/或混合器3与狭缝式模具6之间的液体运输管线被隔热并加热，以将所述液体材料维持在高于所述反应性树脂的熔点的温度范围之内。控制所述液体材料的温度确保了所述树脂在所述操作管线内不固化和/或过早反应。

在上述过程中，所述树脂的温度通常被维持在高于所述反应性树脂的熔点的温度范围之内，以便将所述树脂维持在液体或熔融状态下，同时防止在所述材料在炉中固化之前所述树脂的过早聚合。所述树脂组分可能需要例如在一个或多个储料槽1和2与混合器3之间再循环。确保所述树脂被维持在所需温度范围之内，对于最小化或消除所述***和/或液体操作管线中过早的树脂聚合和/或材料积累是重要的。

同样重要的是控制涂布的织物或毡4周边的周围环境以确保所述树脂混合物不暴露于环境水分。所述树脂混合物向环境水分的暴露可能降低所述树脂的转化，这可能导致树脂向聚合物的转化率低于90％。图1A和1B的***被设计成用于将所述树脂混合物(即反应性组分)与大气水分隔离开，以便获得从单体/低聚物向聚合物的高转化。在某些实施方式中，整个***可以被放置或封闭在环境受到控制以维持基本上无水分环境的房间或区域中。可以使用各种不同的除湿技术从房间或区域中的环境空气除去水分。示例性的除湿技术包括干燥剂除湿、制冷除湿和静电除湿。在其他实施方式中，所述***可以使用水分清除装置，所述水分清除装置可操作以确保所述涂布的织物或毡周围的空气中的湿度基本上为零。在这些实施方式中，所述水分清除装置只需要在狭缝式模具6周边使用，因为在该点之前织物或毡4不含所述树脂材料。所述水分清除装置可以根据需要被放置在狭缝式模具6近端或狭缝式模具6远端。然而，在任一种情况下，所述水分清除装置应该被放置成相对接近于狭缝式模具6，以使所述树脂混合物向周围空气的暴露最小化。例如，可以将所述***封闭在用基本上无水分的气体吹扫的区域中。

在特定实施方式中，所述水分清除装置包括图1A的空气/气体联箱或管7，其将无水分气体吹送到涂布的织物或毡4的一个或多个表面上。空气/气体联箱或管7可以被放置在织物或毡4顶上，或者可以根据需要被放置在所述织物或毡的相反侧上。在特定实施方式中，空气/气体联箱或管7将干燥氮气吹送到织物或毡4的顶表面或底表面任一者或两者顶上或在所述顶表面或底表面任一者或两者上方吹过。空气/气体联箱或管7确保涂布的织物或毡4周围或附近和/或所述固化炉入口附近的区域或周边保持基本上不含水分。使所述树脂材料向水分的暴露最小化对于确保所述树脂材料的高转化率来说是关键的。因此，所述干燥装置(例如红外加热器5)和/或水分清除装置(例如空气/气体联箱)的使用对于确保所述预浸料的正确制造是重要的。在另一个特定实施方式中，所述树脂施加装置以及所述涂布的织物或毡可以如图1B中所示被封闭在用基本上无水分的气体吹扫的箱7中。

在将织物或毡4用所述树脂涂布和/或饱和和/或将吹扫气体施加到涂布的织物或毡4的一个或多个表面之后，然后将树脂浸渍的织物或毡4通过固化炉8。维持固化炉8的温度以确保完成所述树脂向热塑性聚合物的聚合。换句话说，固化炉8被维持在所述单体和/或低聚物开始聚合的聚合温度下。对于包含己内酰胺的反应性树脂组合物来说，所述聚合温度可以为约120℃或更高(例如约120℃至约220℃)。对于其中聚合的树脂基质不被熔化的预浸料制造过程来说，单体和/或低聚物的聚合温度上限可以是所述聚合物的熔化温度。例如，包含己内酰胺的反应性树脂组合物可以具有等于所述PA-6聚合物的熔化温度(即～220℃)的聚合温度上限。可以将涂布的织物或毡4暴露到固化炉8一段足以确保所述树脂材料完全聚合的时间。例如，对于包含己内酰胺的反应性树脂组合物来说，所述涂布的织物或毡在所述固化炉中的停留时间可以是约3分钟，以确保己内酰胺的完全聚合。

正如上文提到的，当所述反应性树脂组合物是两种或更多种类型的反应性单体和/或低聚物的组合时，所述树脂-纤维混合物的加热温度可以被选择成高于一种类型的单体/低聚物的阈值聚合温度，但低于另一种类型的单体/低聚物的阈值聚合温度。例如，包含己内酰胺和CBT两者的反应性树脂组合物可以被加热到120-170℃，所述温度可以将所述己内酰胺聚合成PA-6而不显著将所述CBT聚合成聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)。得到的纤维-树脂混合物将包含PA-6的聚合的树脂基质与CBT的可聚合树脂的组合。所述纤维-树脂混合物可以被加工成包含PA-6的聚合的树脂基质和可聚合CBT的反应性预浸料。所述反应性预浸料可以被并入到纤维强化制品中，其中加工条件可以包括将所述CBT聚合成PBT。在其他实施方式中，可以使用单体和/或低聚物的混合物。例如，可以使用己内酰胺和十二内酰胺的混合物，其将在所述固化炉中共聚以形成具有定制性质的共聚物。

在某些实施方式中，使涂布的织物或毡4经历促进所述强化纤维被所述树脂完全浸润的压机装置。在一个实施方式中，所述压机装置可以包括一个或多个压光机，其压迫或挤压所述树脂通过织物或毡4。在另一个实施方式中，固化炉8可以是双皮带压缩炉，其中所述皮带上的压力是可调节的，以促进所述强化纤维被所述树脂完全浸润。通过使用油或电加热的双皮带压机，可以使所述涂布的织物或毡向环境水分的暴露最小化。

在离开固化炉8之后，可以收集完全固化的预浸料9。在某些实施方式中，所述***包含卷绕装置，其被构造成用于卷绕完全固化的预浸料9。在其他实施方式中，所述完全固化的预浸料可以被切割成可以被彼此堆叠的片材。

图1A和1B的***被设计成使得上述过程能够在20分钟或更短、更通常地10分钟或更短的时间内进行。在某些实施方式中，所述过程可以在5分钟或更短时间内进行。具体来说，从织物或毡4开始展开之时到所述预浸料离开固化炉8之时之间的时间长度可以为20分钟或更短、10分钟或更短或在某些实施方式中为5分钟或更短。这种速度和浸渍效率通过使用聚合物树脂材料的常规***不可实现。此外，当使用多个堆叠的织物或毡4的层时，所述速度和效率不被剧烈影响。相反，所述低粘度树脂混合物能够容易地穿透并饱和所述多个堆叠的织物或毡4的层，使得所述堆叠的织物或毡的层的加工时间仍然短。由于所述树脂材料的低粘度，可以实现所述堆叠的织物或毡4的层的完全浸渍。

有时被称为有机片材的热塑性预浸料与热固性预浸料相比提供了一些优越性质，例如抗冲击性、热成型性和可再循环性。然而，由于织物中纤维取向的定向性，常规的热塑性预浸料具有各向异性的机械性质，这在设计复合材料部件以代替现有的各向同性材料例如钢和铝中提出了显著挑战。此外，基于织物的热塑性预浸料可能具有受限的适形性，这可能提高形成具有复杂几何形状的复合材料部件的难度。

正如本文中描述的，在某些实施方式中，所述热塑性预浸料可以由切断的束或纤维(在后文中称为短切纤维)形成。具体来说，所述预浸料中的纤维材料可以包含短切纤维或由短切纤维构成。短切纤维在热塑性预浸料中的使用可能产生具有更加各向同性的机械性质和提高的适形性的预浸料，同时维持高的强度和抗冲击性。这些热塑性预浸料可以在连续制造过程中形成，所述过程可以包括：(1)将粗纱在线切断成长纤维或束，其被均一地分发在移动的皮带上以形成非粘合的短切束毡；(2)用反应性树脂例如熔融的己内酰胺浸渍所述短切纤维或束毡；(3)压迫所述涂布的短切纤维或束毡以便用所述反应性树脂(例如己内酰胺)完全饱和所述毡；以及(4)在炉中原位聚合所述反应性树脂以形成所述短切纤维或束热塑性预浸料。为了确保所述反应性树脂、特别是己内酰胺的完全聚合，可以将所述纤维或粗纱在切断之前在线干燥，并且可以将所述短切纤维或束毡在用所述反应性树脂(例如己内酰胺)浸渍之前进一步干燥。所述***通常还被构造成用于在使所述反应性树脂涂布的短切纤维或束毡经历所述固化炉之前，在所述反应性树脂涂布的短切纤维或束毡周边维持无水分环境。维持无水分环境基本上防止了所述反应性树脂、特别是己内酰胺暴露到水分。

术语短切纤维是指从连续的粗纱或丝束切断的纤维。短切纤维可以具有10mm至100mm、优选地25mm至50mm的长度。在本文中使用的纤维可以选自但不限于下述类型的纤维：玻璃纤维，碳纤维，玄武岩纤维，聚合物纤维(包括芳纶纤维)，天然纤维(包括纤维素纤维)，和其他无机纤维。所述纤维可以用偶联剂处理，所述偶联剂可以提高纤维与热塑性树脂基质之间的界面粘合。

所述短切纤维通常形成短切纤维或束毡，其是非粘合的短切纤维段的纤维丝网或网。术语非粘合的暗示所述短切纤维的丝网或网未被机械或化学偶联或粘合在一起或通过某些其他手段偶联在一起。另一方面，非织造毡通常包含彼此随机叠放并使用施加的粘合剂或胶黏剂粘合或偶联在一起的纤维。在其他实施方式中，可以使用机械偶联来代替化学偶联。所述纤维的机械偶联可以通过机械针刺来实现，其中将针或杆***到所述纤维网中以促进或执行所述纤维的缠结。在某些情况下，非织造毡可以包括纤维的化学和机械偶联两者。织造织物通过将所述纤维粗纱或丝束编织在一起而被机械偶联在一起。

与这些常规的非织造毡相反，在本申请中，所述短切纤维的网或丝网是非粘合的，使得各个短切纤维未被化学或机械粘合——即不使用粘合剂或胶黏剂，也不使用机械粘合技术例如机械针刺。相反，所述短切纤维仅仅以极小的物理啮合彼此叠放。结果是在添加所述反应性树脂之前，所述短切纤维的网或丝网可以被容易地分离或拉开，例如通过在所述纤维网或丝网上方施加气体。应该认识到，由于所述短切纤维在所述网或丝网中的随机取向，可能遇到极低程度的物理缠结或啮合，但通常所述短切纤维保持彼此未偶联或未粘合，使得所述网或丝网在施加所述反应性树脂和随后的聚合以形成热塑性聚合物之前具有极低的结构完整性。

在向所述短切纤维网或丝网添加所述反应性树脂之后，由所述反应性树脂的原位聚合产生的热塑性聚合物可以起到将所述短切纤维粘合或粘附在一起的作用。因此，所述热塑性聚合物起到将所述短切纤维粘合或粘附在一起的胶黏性基质的作用。在某些实施方式中，所述短切纤维网或丝网可以与织物或非织造毡例如本文中所描述的那些一起使用。在这些实施方式中，所述短切纤维网或丝网可以被放置在所述织物或毡的单侧或两侧上。由于通常使用的反应性树脂(例如己内酰胺)的非常低的粘度，所述短切纤维网或丝网的完全浸渍在短时间内容易地实现，这确保了大容量制造过程。因此，与使用高粘度聚合树脂熔体来浸渍强化纤维的常规聚合物熔体浸渍过程相比，本文中描述的过程在生产效率和复合材料性质两方面具有显著优点。

尽管本文中的描述通常涉及使用非粘合的短切纤维网或丝网，但应该认识到，在某些情况下可能需要将所述短切纤维通过化学手段、机械手段或一些其他手段偶联在一起。然后可以将所述反应性树脂添加到所述偶联或粘附的短切纤维网或丝网。为了简化各种不同实施方式的描述，所述短切纤维网或丝网通常被称为短切纤维网或丝网或更简单地称为纤维网或丝网。短切纤维网或丝网的这种通用描述意味着描述了非粘合或非粘附的短切纤维网或丝网以及粘合或粘附的短切纤维网或丝网两者。所述术语在权利要求书中的使用同样意味着覆盖了所述非粘合/非粘附的短切纤维网或丝网以及所述粘合或粘附的短切纤维网或丝网两者，除非权利要求书特别叙述了这些纤维网或丝网中的一种。因此，如果需要，在说明书和/或权利要求书中短切纤维网或丝网的通用描述可以用更具体的描述非粘合或非粘附的短切纤维网或丝网或者粘合或粘附的短切纤维网或丝网代替。

得到的短切纤维热塑性预浸料包含随机取向的短切纤维并具有主要各向同性的机械性质。由于所述短切纤维出色的适形性，本文描述的短切纤维热塑性预浸料能够通过高生产量过程例如压缩模制，形成具有深缩孔和大曲率的形状复杂的复合材料部件。根据下文提供的各种不同实施方式的描述，可以认识到所述短切纤维热塑性预浸料的其他方面和特征。

现在参考图5，示出了可用于生产包含短切纤维网或丝网的热塑性预浸料的***。正如本文中所述，得到的热塑性预浸料被热塑性聚合物完全浸渍。图5的***能够在连续过程中生产所述完全浸渍的热塑性预浸料，其中所述短切纤维网或丝网连续或恒定地移动通过所述***。

如图5中所示，所述***可以包括两个容器或储料槽(即21和22)。至少一个所述储料槽起到反应性树脂的储存和递送槽的作用，所述反应性树脂通常是可聚合成热塑性聚合物的单体或低聚物。在某些实施方式中，所述单体或低聚物可以包括内酰胺、内酯、环状对苯二甲酸丁二酯(CBT)、甲基丙烯酸甲酯、热塑性聚氨酯的前体、或其混合物，或由它们构成。所述内酰胺可以包括己内酰胺、十二内酰胺或其混合物，或由它们构成。储料槽21和22可以被加热并用氮气吹扫以确保除去任何水分，否则所述水分可能降低原材料的反应性并因此降低所述树脂向聚合物的转化。正如先前描述的，所述储料槽之一(例如储料槽21)可能含有树脂和催化剂的混合物。在特定实施方式中，所述储料槽(例如槽21)可以含有己内酰胺和催化剂例如己内酰胺钠或任何其他催化剂。另一个储料槽(例如槽22)可以含有所述树脂和活化剂的混合物。在特定实施方式中，所述另一个储料槽(例如槽22)包含己内酰胺和活化剂例如N,N’-己烷-1,6-二基双(六氢-2-氧代-1H-氮杂环庚烯-1-甲酰胺)或任何其他活化剂。储料槽21和22可以被加热到允许所述反应物熔化的温度，例如对于包含己内酰胺的反应性树脂来说约70至120℃之间。所述熔融的反应物(例如所述树脂和活化剂或催化剂)具有非常低的粘度，例如低于10mPa-s。所述熔融反应物的粘度可以按照试验方法ISO3104:1999来测量。作为实例，当使用ISO 3104:1999测量时，熔融的己内酰胺在80℃的温度下具有8.5mPa-s的粘度。

来自于两个储料槽21和22的反应物通常被计量进入静态混合器或混合头25，这确保了将正确比率的所述单体和/或低聚物、活化剂和催化剂递送到所述短切纤维网或丝网。在一个实施方式中，来自于两个储料槽21和22的混合物可以以1/1的比率提供到所述静态混合器。来自于两个储料槽21和22的混合物在静态混合器25中充分混合成基本上均匀的混合物。静态混合器25可以被加热到允许所述反应物保持在液体非聚合状态下的温度，例如对于包含己内酰胺的反应性树脂来说约70至120℃之间的温度。

所述***还包含双皮带装置，其包括上方皮带32和下方皮带31。上方皮带32被放置在下方皮带31顶上，并且所述两个皮带被构造成用于压紧或挤压通过所述双皮带装置的纤维丝网。所述双皮带装置的至少一部分被放置在固化炉30内。在某些实施方式中，上方皮带32被完全封闭在固化炉30内。下方皮带31具有基本上长于上方皮带32的纵向长度，使得下方皮带31的至少一部分从固化炉30向外延伸。正如所示，下方皮带31可以从固化炉30的前边缘向外延伸长度L₁，所述长度L₁通常在2至15英尺之间，更通常在3至10英尺之间。在特定实施方式中，下方皮带31的延伸长度L₁在6至9英尺之间，更具体来说为约8英尺。

下方皮带31通常从上方皮带32和/或固化炉30向外延伸，使得所述***的一个或多个构件可以被放置在下方皮带31顶上。例如，纤维切碎机27被放置在下方皮带31上方。纤维切碎机27被构造成用于将纤维束或粗纱26切割成短切纤维束C，其形成所述短切纤维网或丝网。纤维切碎机27被放置在下方皮带31上方，使得当纤维束或粗纱26被切割成各个短切纤维束C时，短切纤维束C落于下方皮带31顶上并形成所述纤维网或丝网。纤维束或粗纱26可以通过一个或多个线轴23a-c提供，线轴23a-c可以被放置在粗纱架(creel)上。由每个线轴23a-c提供的束或粗纱可以在纤维类型或尺寸上相似，或者可以不同于由另一个线轴提供的束或粗纱。因此，所述短切纤维网或丝网可以由相同类型的纤维束或粗纱26形成，或者可以由各种不同的纤维束或粗纱形成。例如，所述短切纤维网或丝网可以包括不同尺寸的纤维的组合和/或不同类型的纤维的组合。在某些情况下，两种或更多种不同类型的纤维束或粗纱包括但不限于玻璃纤维、碳纤维和芳纶纤维，可以通过纤维切碎机27同时切割，形成混杂的纤维网或丝网。

在某些实施方式中，纤维束或粗纱26的纤维可以包含施胶组合物，所述施胶组合物具有促进所述短切纤维与热塑性聚合物之间的粘合的偶联剂。例如，所述施胶组合物可以包含将聚合活化剂组成部分共价键合到所述短切纤维的偶联活化剂。在这些情况下，所述热塑性聚合物与短切纤维之间的粘合可以被显著强化或增强。在特定实施方式中，所述纤维施胶组合物含有硅烷偶联剂、聚合成膜剂和被设计用于提高所述短切纤维与聚酰胺-6基质之间的界面粘合的其他添加剂的混合物。具体来说，可以使用反应性硅烷，其允许一些聚合直接从所述短切纤维表面开始，由此提高所述强化纤维与树脂基质之间的偶联，以改进复合材料性质。

在其他情况下，所述活化剂可以被包含在纤维束或粗纱26的纤维的表面上，使得所述短切纤维网或丝网包含所述活化剂。在这些情况下，可以在所述***中只使用含有所述树脂和催化剂的单个储料槽(例如槽21)，或者可以在第二储料槽(例如槽22)中将减少量的所述活化剂与所述树脂混合。在某些实施方式中，两个储料槽21和22可以各自包含不同的树脂材料。例如，第一储料槽21可以包含己内酰胺，而第二储料槽22包含十二内酰胺。在这些情况下，可以将两种或更多种类型的反应性单体和/或低聚物的组合施加到所述短切纤维网或丝网。

所述***可以包含干燥装置24，其被构造成用于在纤维束或粗纱26从相应的线轴23a-c展开时并在通过纤维切碎机27切割纤维束或粗纱26之前，干燥纤维束或粗纱26。干燥装置24可以是管式加热器，纤维束或粗纱26被牵拉通过所述管式加热器。所述***可以包含单个管式加热器，所有纤维束或粗纱26被牵拉通过所述单个管式加热器；或者所述***可以包含管式加热器，每个纤维束或粗纱在它从相应的线轴23a-c展开时被独立地牵拉通过所述管式加热器。干燥装置24的使用减少或消除了可能存在于纤维束或粗纱26上的残留水分。干燥装置24可以具有100℃至200℃之间、更通常地100℃至150℃之间的干燥温度。

纤维切碎机27将纤维束或粗纱26切割成各个短切纤维束C，其落于下方皮带31顶上并形成所述短切纤维网或丝网。所述各个短切纤维束C被随机取向或排列在下方皮带31顶上，并形成具有厚度和/或密度的纤维网或丝网，所述厚度和/或密度取决于下方皮带31的速度、纤维切碎机27的切碎速度、以及纤维束或粗纱26的数目和/或尺寸等。所述短切纤维网或丝网通常不经历化学或机械粘合，因此所述短切纤维网或丝网通常是非粘合或非粘附的。具体来说，在施加所述反应性树脂之前，所述短切纤维网或丝网通常不包含将所述纤维丝网粘合或粘附在一起的粘合剂，并且所述短切纤维网或丝网通常不经历机械缠结过程例如机械针刺。

下方皮带31将所述短切纤维网或丝网运载或运输到所述***的其他构件和/或运载或运输到固化炉30的入口。所述短切纤维网或丝网可以经历干燥装置28，其从所述短切纤维网或丝网除去残留水分。干燥装置28可以被放置在下方皮带31顶上，使得它在所述短切纤维网或丝网上方。当所述短切纤维网或丝网在干燥装置28下方移动时，干燥装置28干燥所述短切纤维网或丝网。干燥装置28可以是红外加热器，其升高所述短切纤维网或丝网的温度，从而除去任何残留的外来水分。下方皮带31的延伸长度L₁的原因之一是确保在施加所述反应性树脂之前所述短切纤维网或丝网可以被充分干燥，并确保所述短切纤维网或丝网可以经过所述***的每个构件。干燥装置28可以从所述短切纤维网或丝网除去痕量的表面水分。

在通过干燥装置28干燥所述短切纤维网或丝网之后，使用树脂施加装置33将所述反应性树脂施加到所述短切纤维网或丝网，所述树脂施加装置33被放置在下方皮带31顶上和所述短切纤维网或丝网上方或附近。当所述短切纤维网或丝网移动经过树脂施加装置33并且通常是在其下方经过时，树脂施加装置33将通常是热塑性材料的单体和/或低聚物的反应性树脂R施加到所述短切纤维网或丝网。在某些实施方式中，树脂施加装置33是狭缝式模具，它具有反应性树脂R从中流过的狭窄开口，例如约1.0mm或更小的开口。反应性树脂R从静态混合器25经管线29递送到树脂施加装置33，所述管线29可以被加热以维持所述反应性树脂的温度。

反应性树脂R可以在固化炉30附近施加到所述短切纤维网或丝网，以便使所述反应性树脂向周围空气和环境的暴露最小化。在某些实施方式中，树脂施加装置33可以被放置在所述固化炉入口的10英寸之内，更通常地所述固化炉入口的5.0英寸或甚至1.0英寸之内。在其他实施方式中，树脂施加装置33的远端或递送端可以被放置在固化炉30的罩或盖内，如图5中所示。树脂施加装置33可以被温度控制在所需温度范围之内，例如对于包含己内酰胺的反应性树脂来说70℃至120℃之间的温度。树脂施加装置33可以包含热电偶和加热筒或其他加热构件，以确保树脂施加装置33保持在所需温度范围之内。

作为所述狭缝式模具的替代方案，树脂施加装置33也可以包含喷雾施加、幕涂、浸渍和挤压涂布、湿润辊施加、刮刀施加或甚至是预先磨碎的固体树脂的粉末涂布，其中所述固化炉熔化所述反应性组分。

正如先前描述的，所述储料槽、静态混合器和树脂施加模具之间的液体操作管线29通常被隔热和/或加热，以使当所述树脂混合物流过所述操作管线时的热损失最小化。控制所述液体材料的温度确保了树脂R在所述操作管线内不固化和/或过早反应。所述反应性树脂的温度通常也被维持在所需温度范围之内，以便维持所述反应性树脂在液体或熔融状态下，同时防止在所述材料在炉中固化之前所述树脂的过早聚合。同样地，在将所述短切纤维网或丝网用反应性树脂R涂布后，通常控制所述涂布的短切纤维网或丝网周边的周围环境，以确保所述反应性树脂不暴露于所述环境中的环境水分。反应性树脂R向环境水分的暴露可能降低所述反应性树脂的转化，其可能导致聚合度低于90％。

正如先前描述的，可以通过将所述***放置或封闭在其中环境被维持在基本上无水分的房间或区域中来控制所述周围环境。也可以使用各种不同的除湿技术从所述房间或区域中的环境空气除去水分。示例性的除湿技术包括干燥剂除湿、制冷除湿和静电除湿。更通常地，所述***利用水分清除装置，所述水分清除装置可操作以确保所述涂布的短切纤维网或丝网周围的空气中的湿度基本上为零。例如，所述***可以利用水分清除装置，所述水分清除装置可操作以将所述涂布的短切纤维网或丝网周围的空气中的相对湿度维持在低于1％。通常，所述水分清除装置只需在树脂施加装置33周边使用，因为在树脂施加装置33之前所述短切纤维网或丝网不含反应性树脂R。所述水分清除装置可以根据需要被放置在树脂施加装置33近端或树脂施加装置33远端。然而，在任一种情况下，所述水分清除装置应该被放置成相对接近于树脂施加装置33，以使所述反应性树脂向周围空气的暴露最小化。

如图5中所示，所述水分清除装置包括空气/气体联箱或管34，其将无水分气体G吹送到所述短切纤维网或丝网上。空气/气体联箱或管34被放置在下方皮带31顶上和所述短切纤维网或丝网顶上。空气/气体联箱或管34可以如图5中所示被放置成直接与树脂施加装置33相邻，使得当从树脂施加装置33用反应性树脂R涂布所述短切纤维网或丝网时，无水分气体G被直接吹送到所述短切纤维网或丝网上。在特定实施方式中，空气/气体联箱或管34将干燥氮气吹送到所述短切纤维网或丝网上。空气/气体联箱或管34确保所述涂布的短切纤维网或丝网周围或附近和/或所述固化炉入口附近的区域或周边保持基本上不含水分。

在将所述短切纤维网或丝网用反应性树脂R涂布和/或将所述吹扫气体G施加到所述涂布的短切纤维网或丝网之后，随后使所述涂布的短切纤维网或丝网经历压机装置，所述压机装置促进所述短切纤维被所述反应性树脂完全浸润。所述压机装置的功能通常通过上方皮带32和下方皮带31来执行，它们形成了双皮带压缩装置。如图5中所示，上方皮带32的远端可以被放置在与所述固化炉入口的近端相距L₂距离处，所述距离可以确保足够的空间用于将树脂施加装置33的远端和空气/气体联箱或管34放置在固化炉30内上方皮带32与固化炉入口之间。距离L₂可以在0.2至2.0英尺之间，更通常在0.5至1.0英尺之间。当纤维网或丝网通过固化炉30时，上方皮带32和下方皮带31压紧所述涂布的短切纤维网或丝网。所述涂布的短切纤维网或丝网的压紧促进所述反应性树脂(例如单体和/或低聚物)完全饱和所述短切纤维网或丝网。完全饱和所述短切纤维网或丝网意味着所述反应性树脂完全浸渍所述网或丝网的各个短切纤维束。所述涂布的短切纤维网或丝网在上方皮带32与下方皮带31之间的压紧也使所述涂布的短切纤维网或丝网向周围环境中的环境水分的暴露最小化。在某些实施方式中，所述压迫功能可以通过一个或多个压光机或滚筒来实现，它们压迫或挤压所述反应性树脂通过所述短切纤维网或丝网。

下方和上方皮带31和32将所述涂布的短切纤维网或丝网送过固化炉30。固化炉30的温度被维持在确保所述反应性树脂的完全聚合的温度下。换句话说，固化炉30被维持在所述单体和/或低聚物开始聚合的聚合温度下，所述聚合温度通常为约100℃或更高。对于包含己内酰胺的反应性树脂组合物来说，所述聚合温度可以为约120℃或更高(例如约120℃至约220℃)。对于其中聚合的树脂基质不被熔化的预浸料制造过程来说，所述单体和/或低聚物的聚合温度上限可以是所述聚合物的熔化温度。例如，包含己内酰胺的反应性树脂组合物可以具有等于所述聚酰胺-6的熔化温度(即～220℃)的聚合温度上限。可以将所述涂布的短切纤维网或丝网暴露于固化炉30一段足以确保所述反应性树脂材料完全聚合的时间。例如，对于包含己内酰胺的反应性树脂组合物来说，所述涂布的纤维网或丝网在所述固化炉中的停留时间可以是约3分钟，以确保己内酰胺的完全聚合。在所述反应性树脂聚合后，所述短切纤维网或丝网被所述热塑性聚合物完全浸渍。当在本文中使用时，所述短切纤维网或丝网被热塑性聚合物完全浸渍的描述意味着所述热塑性聚合物将所述短切纤维网或丝网浸渍到一定程度，使得所述短切纤维网或丝网具有以所述热塑性预浸料的总体积计小于5体积％、更通常地以所述热塑性预浸料的总体积计小于3体积％的复合材料空隙率。在某些实施方式中，所述短切纤维网或丝网可以具有以所述热塑性预浸料的总体积计小于1体积％的复合材料空隙率。得到的预浸料的空隙率可以按照试验方法ASTM D2734-16来测量。

在某些情况下，所述***可以被构造成用于在所述短切纤维网或丝网被反应性树脂R完全浸渍之前确保所述反应性树脂的粘度保持低。具体来说，反应性树脂R的聚合可以被控制，以确保在所述树脂聚合之前所述短切纤维网或丝网被所述树脂完全饱和。

在某些实施方式中，炉或外壳30的远端包含冷却装置35，所述冷却装置35被构造成用于冷却完全固化的短切纤维热塑性预浸料36。冷却装置35可以冷却短切纤维热塑性预浸料36，以便允许短切纤维热塑性预浸料36被切割成形，被个体操作，减少或防止短切纤维热塑性预浸料36的翘曲，或出于任何其他原因。冷却装置35通常将短切纤维热塑性预浸料36冷却到低于50℃，更通常地冷却到等于或接近环境温度，这允许短切纤维热塑性预浸料36被个体操作而不烧伤或损伤所述个体。冷却装置35可以包括冷水冷却。在离开固化炉30之后，形成或产生完全固化的短切纤维热塑性预浸料36。所述***可以包含切割装置38，所述切割装置38被构造成用于将完全固化的短切纤维热塑性预浸料36切割成可以被彼此堆叠的片材。在其他实施方式中，所述***可以包含卷绕装置，所述卷绕装置被构造成用于将完全固化的短切纤维热塑性预浸料卷绕成成卷产品。

图5的***被设计成使得所述过程在20分钟或更短、更通常地10分钟或更短的时间内进行。在某些实施方式中，所述过程可以在5分钟或更短时间内进行。当使用多个纤维材料层时，例如在图6-8的***中，所述***的速度和效率不被剧烈影响。相反，所述低粘度反应性树脂能够容易地穿透并饱和所述多个纤维材料的层，使得总加工时间保持短且相对不受影响。由于所述树脂材料的低粘度，也可以实现所述堆叠的层的完全浸渍。

尽管下方皮带31被示出为从固化炉30的入口延伸，但在某些实施方式中下方皮带31可以被完全包封在固化炉30内或所述固化炉的罩或盖内。在这些实施方式中，下方皮带31延伸超出上方皮带32的远端或前边缘，使得所述***的其他构件(即纤维切碎机27、干燥装置28、树脂施加装置33等)能够保持被放置在下方皮带31上方。在这种实施方式中，所述***的其他构件通常被包封在固化炉30内或固化炉30的罩或盖内。

图6示出了类似的***，区别在于所述***包含多个纤维切碎机。具体来说，所述***包含第一纤维切碎机27a和第二纤维切碎机27b，它们各自被放置在下方皮带31顶上并被构造成用于切割纤维束或粗纱。第一纤维切碎机27a切割从相应的线轴23a-c展开的第一纤维束或粗纱26a。第一短切纤维束或粗纱26a落于下方皮带31顶上并形成第一层短切纤维网或丝网。第一束或粗纱26a可以通过干燥所述第一束或粗纱26a的第一粗纱加热器24a。所述第一层的厚度和/或密度由第一纤维切碎机27a的速度、26a中个体粗纱的数目和尺寸、以及下方皮带31的速度控制。第二纤维切碎机27b切割从相应的线轴23d-e展开的第二纤维束或粗纱26b。第二短切纤维束或粗纱26b落于下方皮带31和/或所述第一层顶上，并形成第二层短切纤维网或丝网。第二束或粗纱26b可以通过干燥所述第二束或粗纱26b的第二粗纱加热器24b。所述第二层的厚度和/或密度由第二纤维切碎机27b的速度、26b中个体粗纱的数目和尺寸、以及下方皮带31的速度控制。

得到的短切纤维网或丝网可以具有分层构造，其中所述第一层的至少一种性质不同于所述第二层的性质。所述性质的差异可能在于纤维类型、纤维长度、纤维直径、纤维或层密度、层厚度等。在某些实施方式中，所述第一和第二束或粗纱26a和26b可以是不同的纤维类型、不同的纤维尺寸和/或具有不同的纤维特性。在其他实施方式中，由第一纤维切碎机27a和第二纤维切碎机27b产生的短切纤维可以落于下方皮带31顶上，以便由所述短切纤维形成混杂层。所述混杂层可以包含来自于第一和第二纤维切碎机27a和27b的短切纤维的混合物。所述多个纤维切碎机可以被简单地用于切割具有不同性质的束或粗纱。然后可以使所述分层或混杂的短切纤维网或丝网经历所述***的其他过程，例如干燥装置28、树脂施加装置33、气体吹扫装置34、双皮带压缩装置、固化炉30等。在某些实施方式中，第一和第二粗纱加热器24a和24b可以是同一个加热器。如果需要，所述***还可以包含另外的纤维切碎机(未示出)，其切割另外的纤维束或粗纱以形成所述短切纤维网或丝网的另外的层。

在某些实施方式中，图5的纤维切碎机27可以用纤维播撒装置代替(参见图8A的纤维播撒装置37)。在这些实施方式中，所述***看起来本质上类似于图8A的***，区别在于所述***将不包含周围放置有织物或毡40的滚筒41。在这些实施方式中，纤维播撒装置37将预先切割的短切纤维段C播撒或分散在下方皮带31顶上。所述预先切割的短切纤维段C通常被装载或放置在料斗内并且可接入纤维播撒装置37。所述短切纤维段C可以被均一地播撒在下方皮带31顶上以形成短切纤维网或丝网。在其他实施方式中，图6的第一纤维切碎机27a和/或第二纤维切碎机27b可以用纤维播撒装置37代替，以形成多个纤维网或丝网层和/或在所述纤维网或丝网内分散不同的纤维尺寸或类型。短切纤维段C在播撒或分散在下方皮带31顶上之前可以被完全干燥。根据需要，所述***可以包含本文中描述的各种不同其他构件，或者可以排除一个或多个所描述的构件。

图7示出了一种混杂***，其中所述热塑性预浸料由所述短切纤维网或丝网和织造/非织造织物或毡两者形成。所述***包含周围放置有织物或毡40的滚筒41。所述***被构造成用于将织物或毡40从所述滚筒展开并将织物或毡40在下方皮带31顶上移动。纤维切碎机27被放置在下方皮带31和织物或毡40上方，使得所述短切纤维C落于织物或毡40顶上，并通常在织物或毡40顶上形成短切纤维网或丝网层。所述短切纤维网或丝网的厚度可以通过控制纤维切碎机27的速度和/或下方皮带31的速度来控制。在某些实施方式中，纤维切碎机27可以用纤维播撒装置代替。

在某些实施方式中，所述短切纤维C可以落于织物或毡40内，以形成由织物或毡40和所述短切纤维网或丝网构成的混杂层。在这些实施方式中，织物或毡40必须是足够多孔的，以使所述短切纤维C能够落于织物或毡40中并穿过所述织物或毡40。纤维或束26可以被切割成足够小的碎片，以促进所述短切纤维C在织物或毡40内的分散。

然后将得到的分层或混杂毡移动通过干燥装置28并从所述分层或混杂毡除去残留水分。然后将所述分层或混杂毡移动通过树脂施加装置33，使得所述反应性树脂被施加到所述毡，并移动通过气体吹扫装置34，使得无水分气体G被施加到所述分层或混杂毡。然后将所述分层或混杂毡移动通过所述双皮带装置以完全饱和所述分层或混杂毡，并移动通过固化炉30以聚合所述反应性树脂。在所述反应性树脂聚合后，所述热塑性聚合物完全浸渍所述分层或混杂毡。

与仅使用织造/非织造织物或毡的热塑性预浸料相比，所述分层或混杂毡可以提供几个优点。具体来说，所述分层或混杂毡可以具有改进的适形性。所述热塑性预浸料的改进的适形性允许所述预浸料更容易顺应具有复杂形状的模具。因此，更容易将所述预浸料成型成复杂形状。与仅使用短切纤维网或丝网的预浸料相比，所述织物或毡的使用通常提供提高的强度。

图8示出了另一种混杂***，其中使用多个纤维切碎机和单一织物或毡。应该认识到，图8的***的构造可以被颠倒，以便使用多个织物或毡和单一纤维切碎机。或者，如果需要，图8的***可以使用多个织物或毡和多个纤维切碎机两者，以形成具有所需短切纤维网或丝网和织物或毡构造的热塑性预浸料。

在图8中，第一纤维切碎机27a被放置在下方皮带31的远端顶上。第一纤维切碎机27a切割从相应的线轴23a-c周围展开的第一纤维束或粗纱26a。第一短切纤维束或粗纱26a落于下方皮带31顶上并形成第一层短切纤维网或丝网。第一束或粗纱26a可以通过干燥所述第一束或粗纱26a的第一粗纱加热器24a。所述第一层的厚度和/或密度通过第一纤维切碎机27a的速度、26a中个体粗纱的数目和尺寸、以及下方皮带31的速度来控制。所述***还包括周围放置有织物或毡40的滚筒41。织物或毡40从滚筒41展开并移动到由第一短切纤维束或粗纱26a形成的短切纤维网或丝网顶上。滚筒42可以被放置在下方皮带31上方，以正确指导织物或毡40到达所述短切纤维网或丝网上和顶上。第二纤维切碎机27b被放置在织物或毡滚筒41附近，并被构造成用于切割从相应的线轴23d-f周围展开的第二纤维束或粗纱26b。第二短切纤维束或粗纱26b落于织物或毡40顶上并在织物或毡40顶上形成第二层短切纤维网或丝网。第二束或粗纱26b可以通过干燥所述第二束或粗纱26b的第二粗纱加热器24b。所述第二层的厚度和/或密度通过第二纤维切碎机27b的速度、26b中个体粗纱的数目和尺寸、以及下方皮带31的速度来控制。因此，织物或毡40被夹心在两层短切纤维网或丝网之间。然后将所述织物或毡和短切纤维网或丝网移动通过所述***以除去残留水分，施加所述反应性树脂并聚合所述反应性树脂。然后可以通过本文中描述的切割装置38将得到的混杂热塑性预浸料36切割成片材。

图8A示出了混杂***，其中所述纤维切碎机被纤维播撒装置37代替。纤维播撒装置37被构造成用于播撒或分散被装载或放置在料斗内的预先切割的短切纤维段C。在某些实施方式中，所述短切纤维段C被均一地播撒在下方皮带31顶上，以形成短切纤维网或丝网。在这些实施方式中，图8A的***不包含滚筒41和织物或毡40。在其他实施方式中，所述短切纤维段C被均一地播撒在织物或毡40顶上，以在织物或毡40顶上形成所述短切纤维网或丝网的层。图8A的***可以包含另外的纤维播撒装置37和/或纤维切碎机，以形成另外的纤维网或丝网层和/或在所述纤维网或丝网内分散不同的纤维尺寸或类型。所述短切纤维C在播撒或分散在下方皮带31或织物或毡40顶上之前可以被完全干燥。如果需要，所述***可以包含本文中描述的各种不同的其他构件，或者可以排除一个或多个那些构件。

图8B示出了一种混杂***，其中将完全固化的短切纤维热塑性预浸料36通过卷绕装置39卷绕成成卷产品。所述热塑性预浸料可以仅由短切纤维网或丝网形成，或者可以由所述短切纤维网或丝网和织造/非织造织物或毡两者形成。当所述热塑性预浸料由所述短切纤维网或丝网和织造/非织造织物或毡形成时，所述***包含如前所述的周围放置有织物或毡40的滚筒41。图8B的***可以包含一个或多个纤维切碎机和/或滚筒41，以形成所需的任何类型的分层预浸料。

示例性预浸料

上述***可用于制造完全浸渍的热塑性预浸料。所述热塑性预浸料可以包含织物或毡、短切纤维网或丝网、或者混杂网或毡。在一个实施方式中，所述织物或毡可以包含编织在一起的多个粗纱。每个粗纱可以含有一丛连续玻璃纤维或任何其他纤维。在另一个实施方式中，所述织物或毡可以包含多个随机取向的缠结和互相啮合的纤维。在另一个实施方式中，可以使用非粘合的短切纤维的网或丝网。所述预浸料还包含在所述织物或毡、短切纤维网或丝网、或者混杂网或毡内完全浸渍的热塑性聚合物。所述热塑性聚合物通过将反应性树脂(例如己内酰胺、CBT等)聚合以形成所述热塑性聚合物(例如聚酰胺-6、PBT等)来形成。正如本文中所描述的，超过90重量％、95重量％、98重量％或甚至99重量％的所述树脂反应以形成所述热塑性聚合物。当所述完全浸渍的热塑性预浸料经历随后的加热和/或压力过程时，所述热塑性聚合物熔化或软化，以允许所述热塑性预浸料被模制或成型成复合材料部件。

在某些实施方式中，所述完全浸渍的热塑性预浸料是成卷产品。在某些其他实施方式中，所述完全浸渍的热塑性预浸料可以被切割成片材。所述热塑性预浸料可以随后被成型为复合材料部件。例如，一层或多层所述热塑性预浸料可以被压缩模制成所需复合材料部件。用于将所述预浸料成型成纤维强化复合材料制品的示例性技术可以包括将单层预浸料、多层预浸料和/或预浸料球粒压缩模制成纤维强化制品。当所述预浸料包含部分聚合的树脂时，所述压缩模制过程可以包括加热步骤(例如热压)以完全聚合所述树脂。热也可以使用在完全聚合的预浸料的压缩模制中，以熔化所述预浸料并将其模制成最终制品的形状。

所述预浸料也可与其他纤维和树脂材料联合使用，以制造最终复合材料制品。例如，可以将所述预浸料放置在工具或模具的所选区段中，以强化所述制品和/或在对于热固性和/或热塑性树脂来说难以到达之处提供材料。例如，所述预浸料可以被施加到在反应性注射模制工艺(RIM)、结构反应性注射模制工艺(SRIM)、树脂转移模制工艺(RTM)、真空辅助树脂转移模制工艺(VARTM)、喷附成型工艺、长丝缠绕工艺和长纤维注射模制工艺等中使用的模具或夹板的锐角和其他高度结构化区域。所述预浸料也可在注射和压缩模制工艺包括LFT(长纤维热塑性)和D-LFT(定向长纤维热塑性)期间用作局部强化或用于嵌件模制(overmolding)。

可以从所述预浸料成型的示例性复合材料产品包括：汽车构件，风力涡轮机叶片构件，建筑构件，电气构件，运动和休闲构件和/或其他构件。示例性的汽车构件包括：驾驶员座舱，座椅，仪表盘，侧梁，底板，底板侧梁，门饰板，车体外板，开口，车身底板，前方/后方模块，发动机舱，发动机罩，蓄电池底座，油盘，阀盖/罩，挡板，尾翼等。

示例性的风力涡轮机叶片构件包括：翼梁帽，壳体，根部插片等。示例性的建筑构件包括：柱，三角形檐饰，穹顶，内墙板，窗型材，梯栏等。示例性的电气构件包括：灯杆，电路板，接线盒等。示例性的运动和休闲构件包括：高尔夫球杆柄，高尔夫球包车等。可以从所述预浸料成型的其他构件包括：用于公共交通运输、农业设备和拖车/RV的构件，包括乘客座椅、站立靠背(standback)、墙面覆盖板、地板、用于拖车壁的大型镶板、卡车和拖拉机驾驶室、公共汽车车体外壳、货物集装箱等。

在特定实施方式中，用于电动轿车或车辆的蓄电池底座或箱可以使用本文中描述的完全浸渍的热塑性预浸料来模制。所述蓄电池箱可以从单件预浸料材料模制，从而消除如在常规工艺中所做的在角或边上使用单向带来强化蓄电池箱的这些区域的需求。

参考图9，示出了可以通过本文中描述的***和/或方法之一形成的热塑性预浸料。所述热塑性预浸料包含纤维网或丝网50，其包含多个具有纤维长度和纤维直径的短切纤维51。所述纤维长度通常在10至100mm之间，更通常在25至50mm之间。所述纤维直径通常在1至30μm之间，更通常在5至20μm之间。正如本文中所描述的，在施加反应性树脂之前纤维网或丝网50通常是非粘合的，因此，纤维网或丝网50通常未被机械粘合，并且除了将所述短切纤维结合在一起的热塑性材料之外不含粘合剂。纤维网或丝网50通常也不通过所述热塑性材料之外的某些手段偶联在一起。纤维网或丝网50可以包含本文中所描述的多种纤维类型和/或纤维尺寸，它们被均匀或均一地分散在纤维网或丝网50内并形成混杂纤维丝网。短切纤维51可以包含施胶组合物，所述施胶组合物具有促进短切纤维51与所述热塑性聚合物之间的粘合的偶联剂。所述短切纤维可以包含玻璃纤维、碳纤维、玄武岩纤维、金属纤维、陶瓷纤维、天然纤维、合成有机纤维、芳纶纤维、无机纤维或其组合，或者由它们构成。在某些情况下，使用化学或机械偶联的纤维网或丝网50可能是有益的，因此，除非在权利要求书中特别叙述，否则纤维网或丝网50不限于特定构造(即粘合或非粘合的)。

所述热塑性材料完全浸渍纤维网或丝网50，使得所述热塑性预浸料具有低于5％、更通常低于3％的空隙率。在大多数实施方式中，所述热塑性预浸料具有低于3％、有时低于1％的空隙率。正如本文中所描述的，所述热塑性材料包含通过单体或低聚物的原位聚合形成的聚合物或由所述聚合物构成，其中超过90重量％、95重量％、98重量％或甚至99重量％的所述单体或低聚物反应以形成所述热塑性材料。所述热塑性预浸料包含5至95重量％的所述热塑性材料。所述热塑性材料可以包含尼龙、PMMA、PBT、热塑性聚氨酯(TPU)或其混合物，或者由它们构成。

图10示出了另一种热塑性预浸料，其中所述纤维网或丝网包括由第一短切纤维51a形成的第一纤维层50a和由第二短切纤维51b形成的第二纤维层50b。第一短切纤维51a和第二短切纤维51b通常具有不同的纤维类型和/或纤维尺寸。每个纤维层的组成、每个纤维层的密度和/或每个纤维层的厚度可以在所述热塑性预浸料的给定应用的基础上和/或在所需预浸料性质的基础上选择。第一短切纤维51a和第二短切纤维51b除了在第一层50a与第二层50b之间的界面处之外通常不缠结或相互混合。所述热塑性材料完全浸渍所述纤维网或丝网。所述热塑性预浸料可以具有本文中所描述的空隙率和聚合百分率。图10的热塑性预浸料可以通过图6中示出的***来形成。

图11示出了具有分层构造的热塑性预浸料，其中每个层包含不同的纤维强化材料。具体来说，所述热塑性预浸料的第一层包含短切纤维的网或丝网50，所述热塑性预浸料的第二层包含织造织物或非织造毡52。正如本文中所描述的，织造织物或非织造毡52通常由连续纤维束或多个缠结或粘合的纤维段形成。每个层的组成、每个层的密度和/或每个层的厚度可以在所述热塑性预浸料的给定应用的基础上和/或在所需预浸料性质的基础上选择。所述热塑性材料完全浸渍所述纤维强化材料。所述热塑性预浸料可以具有本文中所描述的空隙率和聚合百分率。图11的热塑性预浸料可以通过图7中示出的***来形成。

图12示出了具有分层构造的热塑性预浸料，其中织造织物或非织造毡52被夹心在上层短切纤维网或丝网50与下层短切纤维网或丝网53之间。每个层的组成、每个层的密度和/或每个层的厚度可以在所述热塑性预浸料的给定应用的基础上和/或在所需预浸料性质的基础上选择。所述热塑性材料完全浸渍所述纤维强化材料。所述热塑性预浸料可以具有本文中所描述的空隙率和聚合百分率。图12的热塑性预浸料可以通过图8中示出的***来形成。

图13示出了也具有分层构造的热塑性预浸料，但所述分层构造与图12的构造相反，因为短切纤维网或丝网50被夹心在上层织造织物或非织造毡52与下层织造织物或非织造毡54之间。每个层的组成、每个层的密度和/或每个层的厚度可以在所述热塑性预浸料的给定应用的基础上和/或在所需预浸料性质的基础上选择。所述热塑性材料完全浸渍所述纤维强化材料。所述热塑性预浸料可以具有本文中所描述的空隙率和聚合百分率。图14的热塑性预浸料可以通过与图8中所示相似的***来形成，其中使用单个纤维切碎机并使用两个织物或毡。或者，可以将通过图1A或1B的***形成的热塑性预浸料与通过图5-7的任一***形成的热塑性预浸料热塑性粘合。

在某些实施方式中，本文中描述的热塑性预浸料可能未被完全聚合。因此，所述热塑性预浸料可以包含残留的树脂内含物，例如残留的单体或低聚物内含物。所述残留的树脂内含物由没有聚合成所述热塑性材料的单体或低聚物构成。例如，热塑性预浸料的热塑性材料可以包含0.5至5％之间的所述残留单体或低聚物，更通常1至3％之间或1至2％之间的所述残留单体或低聚物。所述热塑性材料中存在的残留单体或低聚物的百分率针对最初添加到所述纤维强化材料的树脂的量来确定。例如，0.5至5％之间的残留单体或低聚物含量意味着0.5-5％的所述添加到纤维强化材料的树脂保留在未聚合状态下。所述预浸料中残留单体或低聚物的含量可以通过下文中所描述的溶剂萃取法来测量。例如，聚酰胺-6预浸料中残留己内酰胺的量可以通过使用热水萃取磨碎的预浸料粉末来测量。所述热塑性预浸料的热塑性材料可以具有比常规热塑性预浸料更高的分子量。例如，所述热塑性预浸料可以包含较高分子量的聚酰胺-6材料。在这些实施方式中，所述较高分子量的热塑性材料可以通过所述聚酰胺-6材料在常规水解法聚合的聚酰胺-6树脂通常在其中可溶的溶剂中的不溶性来证实。例如，通过己内酰胺的原位阴离子聚合形成的聚酰胺-6树脂可能在例如六氟异丙醇(HFIP)的溶剂中不可溶，而常用的水解法聚合的聚酰胺-6在HFIP中可溶。

图9-13的热塑性预浸料可以是成卷产品或者可以根据需要被切割成各个段。在一个实施方式中，所述热塑性预浸料可以包含30至80重量％的纤维材料和20至70重量％的热塑性聚合物。在另一个实施方式中，所述热塑性预浸料可以包含50至70重量％的纤维材料和30至50重量％的热塑性聚合物。

方法

图2示出了形成完全浸渍的热塑性预浸料产品的方法200。在框210处，织物或毡从起点向终点移动。所述织物或毡在所述起点与终点之间经历多个过程，并在所述起点与终点之间基本上恒定地移动。在框220处，将所述织物或毡干燥以从所述织物或毡的一个或多个表面除去残留水分。在框230处，将单体或低聚物与催化剂和活化剂混合以形成反应性树脂混合物。所述催化剂和活化剂促进所述单体或低聚物聚合以形成热塑性聚合物。在某些实施方式中，可以将一部分所述单体或低聚物与所述催化剂在第一槽中混合，并且可以将一部分所述单体或低聚物与所述活化剂在与所述第一槽分开的第二槽中混合。在这些实施方式中，将所述单体或低聚物与所述催化剂和活化剂混合包括将来自于所述第一槽和第二槽的材料在静态混合器中混合。

在框240处，将所述反应性树脂混合物施加到所述织物或毡。所述反应性树脂混合物可以具有低于10mPa-s的粘度。在框250处，将所述反应性树脂混合物涂布的织物或毡通过压光机或压机，所述压光机或压机压迫所述反应性树脂混合物通过所述织物或毡，使得所述反应性树脂混合物完全饱和所述织物或毡。在框260处，将所述反应性树脂混合物涂布的织物或毡通过或移动通过固化炉，以聚合所述反应性树脂混合物并由此形成所述热塑性聚合物。在至少一部分上述过程期间，所述涂布的织物或毡周边的环境受到控制，以将空气中的湿度维持在基本上为零。超过90重量％、95重量％、98重量％或甚至99重量％的所述反应性树脂混合物可以反应以形成所述热塑性聚合物。

在某些实施方式中，所述方法还可以包括向所述反应性树脂混合物涂布的织物或毡的一个或多个表面施加无水分气体，以控制所述织物或毡周边的环境。在特定实施方式中，可以将氮气施加到所述反应性树脂混合物涂布的织物或毡的一个或多个表面。在某些实施方式中，所述方法还可以包括将所述固化的热塑性预浸料卷绕成成卷产品。在某些实施方式中，所述固化炉可以是双皮带压缩炉。在这些实施方式中，框250和260可以同时进行。

图3示出了形成完全浸渍的热塑性预浸料产品的另一种方法300。在框310处，将反应性树脂施加到织物或毡，所述树脂合并有促进所述树脂聚合以形成热塑性聚合物的催化剂和活化剂。所述催化剂和活化剂可以被放置在含有或不含所述树脂的分开的储料槽中，并且可以在将所述树脂施加到所述织物或毡之前与所述树脂混合在一起。或者，所述催化剂或活化剂可以被预先施加到所述织物或毡的纤维，并且可以将其他材料与所述树脂一起施加到所述织物或毡。在框320处，将所述树脂涂布的织物或毡通过或移动通过压光机或压机，以用所述树脂完全饱和所述织物或毡。在框330处，将所述树脂涂布的织物或毡通过或移动通过固化炉，以聚合所述树脂并由此形成所述热塑性聚合物。换句话说，将所述树脂涂布的织物或毡通过或移动通过所述炉，以聚合所述树脂并由此形成所述聚合物。在至少一部分上述过程期间，将所述涂布的织物或毡周边的湿度维持在基本上为零。此外，上述过程在20分钟或更短、10分钟或更短、或者5分钟或更短的时间内发生。

在某些实施方式中，所述方法还包括在施加所述树脂之前干燥所述织物或毡，以从所述织物或毡的一个或多个表面除去残留水分。在这些实施方式中，可以使用红外加热器、预干燥炉或其他干燥装置从所述织物或毡除去残留水分。

在某些实施方式中，所述方法还包括向所述织物或毡的一个或多个表面施加无水分气体，以将所述织物或毡周边的湿度维持在基本上为零。在这些实施方式中，可以将氮气在所述涂布的织物或毡的一个或多个表面上方吹过或吹送到所述一个或多个表面上。在某些实施方式中，所述方法另外包括将所述完全浸渍的热塑性预浸料卷绕成成卷产品。在某些其他实施方式中，所述方法另外包括将所述完全浸渍的热塑性预浸料切割成片材。

图14示出了形成热塑性预浸料产品的方法400。在框410处，将纤维丝网在双皮带压机装置的下方皮带顶上移动。所述纤维丝网包含短切纤维。在框420处，通过干燥装置干燥所述纤维丝网，所述干燥装置被放置在所述下方皮带顶上并被构造成用于除去所述纤维丝网的残留水分。在框430处，通过放置在所述下方皮带顶上的树脂施加模具向所述纤维丝网施加单体或低聚物。在框440处，将所述纤维丝网和施加的单体或低聚物在所述双皮带压机装置的下方皮带与上方皮带之间通过，以压迫所述单体或低聚物通过所述纤维丝网并由此用所述单体或低聚物完全饱和所述纤维丝网。在框450处，将完全饱和的纤维丝网通过固化炉，所述固化炉被构造成用于在所述纤维丝网移动通过所述固化炉时聚合所述单体或低聚物，并由此形成所述热塑性聚合物。在所述单体或低聚物聚合后，所述纤维丝网被所述热塑性聚合物完全浸渍。所述方法还可以包括将所述热塑性预浸料卷绕成成卷产品或将所述热塑性预浸料切割成片材。

在某些实施方式中，所述方法还可以包括将所述单体或低聚物与催化剂和活化剂混合，以形成反应性树脂混合物。所述催化剂和活化剂可以促进所述单体或低聚物聚合以形成所述热塑性聚合物。所述方法还可以包括在施加所述单体或低聚物后向所述纤维丝网上施加无水分气体，以基本上防止所述单体或低聚物暴露于周围环境中的环境水分。所述双皮带装置的上方皮带可以被完全包封在所述固化炉内。

在某些实施方式中，所述方法还可以包括通过放置在所述下方皮带上方的纤维切碎机切割纤维束或粗纱以形成所述短切纤维。所述纤维切碎机可以被放置成使得当所述纤维束或粗纱被切割时，所述短切纤维落于所述下方皮带顶上并形成所述纤维丝网。在这些实施方式中，所述方法还可以包括在将所述纤维束或粗纱从一个或多个线轴展开时并在所述纤维束或粗纱被切割以形成所述短切纤维之前，通过第二干燥装置干燥所述纤维束或粗纱。

所述纤维切碎机可以是第一纤维切碎机并且所述短切纤维可以是第一短切纤维。在这些实施方式中，所述方法也可以包括通过放置在所述下方皮带上方的第二纤维切碎机切割第二纤维束或粗纱以形成第二短切纤维。所述第二纤维切碎机可以被放置成使得当所述第二纤维束或粗纱被切割时，所述第二短切纤维落于所述第一短切纤维顶上并形成分层或混杂的纤维丝网。

所述方法可以另外包括从滚筒展开织物或非织造毡并将所述织物或非织造毡在所述下方皮带顶上移动，使得所述短切纤维被放置在所述织物或非织造毡上方或下方，并形成包含所述短切纤维和所述织物或非织造毡或由它们构成的分层或混杂纤维丝网。所述分层或混杂纤维丝网可以经历所述干燥装置、树脂施加模具、双皮带装置和固化炉，使得所述单体或低聚物完全饱和所述分层或混杂纤维丝网，并且在所述单体或低聚物聚合后所述热塑性聚合物完全浸渍所述分层或混杂纤维丝网。

在某些实施方式中，所述方法可以另外包括向所述纤维丝网的纤维施加施胶组合物。所述施胶组合物可以具有促进所述纤维与热塑性聚合物之间的粘合的偶联剂。所述纤维丝网可以包含玻璃纤维、碳纤维、玄武岩纤维、金属纤维、陶瓷纤维、天然纤维、合成有机纤维、芳纶纤维、无机纤维或其组合。所述单体或低聚物可以包含内酰胺、内酯、环状对苯二甲酸丁二酯(CBT)、甲基丙烯酸甲酯、热塑性聚氨酯的前体、或其混合物，或由它们构成。所述内酰胺可以包含己内酰胺、十二内酰胺或其混合物，或者由它们构成。

示例性材料和***

使用图1A中示出的***，将由1200tex玻璃纤维粗纱构成的单位面积重量为670g/m²的单向缝纫织物用于制造聚酰胺-6预浸料。使用两个加热槽来分开地熔化己内酰胺-催化剂和己内酰胺-活化剂。向第一槽添加1,000克己内酰胺(Brüggemann，AP尼龙级)和74.0克

C10催化剂(含有己内酰胺钠)。将己内酰胺和C10的混合物在100℃下熔化。分开地，向第二槽添加1,000克己内酰胺(Brüggemann，AP尼龙级)和27.0克

C20活化剂(含有N,N’-己烷-1,6-二基双(六氢-2-氧代-1H-氮杂环庚烯-1-甲酰胺))。将己内酰胺和C20的混合物在100℃下熔化。然后将来自于两个槽的熔体以1:1的比例在静态混合器中混合，然后通过具有0.33mm开口的狭缝式模具将所述反应性树脂混合物施加到所述织物上。

在所述实验中，使用具有两条特氟龙涂布的皮带的双皮带压机炉压迫并固化所述反应性树脂混合物。所述双皮带压机是电加热的，并且炉温被设定在390℉。线速度被设定成使得所述涂布的织物在所述炉中的停留时间为大约3.5分钟。调整树脂施加速率以在所述预浸料中获得30％的目标树脂含量。

实施例1

不使用如图1A中所示的红外(IR)加热来进行所述实验。所述织物上的残留水分负面影响己内酰胺的阴离子聚合。在双皮带压机炉的出口处观察到显著量的己内酰胺烟气，并观察到所述涂布的织物粘附到皮带。所述炉出口处的己内酰胺烟气指示了己内酰胺的不完全聚合。

实施例2

使用IR加热来进行所述实验，并且在施加所述反应性树脂混合物之前将所述织物加热到330℉的温度。将所述狭缝式模具放置在距炉的入口约10英寸处。不使用氮气吹扫或箱壳来防止所述涂布的织物暴露于环境水分。在双皮带压机炉的出口处观察到显著量的己内酰胺烟气，并观察到所述涂布的织物粘附到皮带。所述炉出口处的己内酰胺烟气指示了己内酰胺的不完全聚合。

实施例3

使用IR加热来进行所述实验，并且在施加所述反应性树脂混合物之前将所述织物加热到330℉的温度。将所述狭缝式模具放置在距炉的入口约1.0英寸处。将氮气通过不锈钢管上的穿孔吹送到所述涂布的织物上，以防止所述涂布的织物暴露于环境水分。实现了完全聚合，并在所述双皮带压机炉的出口处观察到极少量的己内酰胺烟气。没有观察到所述涂布的织物粘附到皮带。对得到的预浸料进行扫描电子显微术(SEM)分析，以检查浸渍。图4是所述预浸料的横截面的典型SEM显微照片，其表明所述织物被热塑性聚酰胺-6树脂完全浸渍。

正如本领域技术人员将会容易地理解的，所述预浸料中的残留单体或低聚物含量可以通过溶剂萃取法来测量。例如，为了测量聚酰胺-6预浸料中残留单体的量，可以通过在液氮存在下在研磨机中低温研磨预浸料的小碎片来制备粉末样品。然后可以使用加速溶剂萃取器(ASE)将粉末样品用水在150℃下萃取。然后将萃取瓶中的水在涡轮蒸发仪中在65℃和氮气流下蒸发。可以将残留物在真空炉中在55℃下干燥，然后称重，以确定萃取的单体的量。可以在萃取的残留单体的量和用于浸渍的单体的起始量的基础上计算转化率。

“ASTM”是指美国测试和材料学会(American Society for Testing andMaterials)，并且被用于通过编号来识别试验方法。所述试验方法的年份通过试验编号之后的后缀来识别，或者是在本文件的优先权日之前最新的试验方法。对于本文中定义或描述的任何其他试验方法或测量标准来说，相关的试验方法或测量标准是在本文件的优先权日之前最新的试验方法或测量标准。在提供值的范围的情况下，应该理解，除非上下文另有明确叙述，否则在该范围的上限与下限之间精确到所述下限的单位的十分之一的每个居间的值也被具体公开。在该陈述的范围内的任何陈述值或居间值与该陈述的范围内的任何其他陈述值或居间值之间的每个较小范围，被涵盖。这些较小范围的上限和下限可以被独立地包含或不包含在所述范围内，并且其中在所述较小范围内包含两个极限值中的任一个、0个或两个的每个范围也被涵盖在本发明内，但以该陈述的范围内任何具体排除的极限值为准。在陈述的范围包括一个或两个极限值的情况下，排除这些被包含的极限值中的任一个或两个的范围也被包含。

当在本文中和随附的权利要求书中使用时，没有具体数量的指称包括复数指称物，除非上下文明确叙述不是如此。因此，例如，对“方法”的指称包括多个这种方法，并且对“所述玻璃纤维”的指称包括对一个或多个玻璃纤维及其本领域技术人员已知的等同物的指称，以此类推。出于清楚和理解的目的，现在本发明已被详细描述。然而，应该认识到，可以在随附的权利要求书的范围之内进行某些改变和修改。

此外，当在本说明书和后面的权利要求书中使用时，短语“包含”和“包括”意在指定所陈述的特征、整数、组分或步骤的存在，但是不排除一个或多个其他特征、整数、组分、步骤、行动或组的存在或添加。

Claims (50)

1.一种用于制造热塑性预浸料的***，所述***包含：

双皮带装置，其包含上方皮带和下方皮带，所述上方皮带被放置在所述下方皮带顶上，以便压紧经过所述双皮带装置的纤维丝网，并且所述下方皮带具有基本上长于所述上方皮带的纵向长度；

干燥装置，其被放置在所述下方皮带顶上，并被构造成用于在所述纤维丝网移动通过所述干燥装置时从所述纤维丝网除去残留水分；

树脂施加模具，其被放置在所述下方皮带顶上，并被构造成用于在所述纤维丝网移动通过所述树脂施加模具时向所述纤维丝网施加单体或低聚物，其中所述单体或低聚物可聚合以形成热塑性聚合物；和

固化炉，其被构造成用于在涂布的纤维丝网移动通过所述固化炉时执行所述单体或低聚物的聚合，并由此形成所述热塑性聚合物；其中

所述纤维丝网包含短切纤维；并且

当所述纤维丝网经过所述固化炉时，所述双皮带装置压紧所述纤维丝网和施加的单体或低聚物，使得所述单体或低聚物完全饱和所述纤维丝网，并且在所述单体或低聚物聚合后所述纤维丝网被所述热塑性聚合物完全浸渍。

2.权利要求1的***，其还包含气体施加装置，所述气体施加装置被放置成将无水分气体吹送到所述涂布的纤维丝网上，以便基本上防止所述单体或低聚物暴露于周围环境中的环境水分。

3.权利要求1的***，其中所述双皮带装置的上方皮带被完全封闭在所述固化炉内。

4.权利要求1的***，其还包含冷却装置，所述冷却装置被构造成用于在所述单体或低聚物聚合后冷却所述热塑性预浸料。

5.权利要求1的***，其还包含放置在所述下方皮带上方的纤维切碎机，所述纤维切碎机被构造成用于切割纤维束或粗纱以形成所述短切纤维，所述纤维切碎机被放置成使得当所述纤维束或粗纱被切割时，所述短切纤维落于所述下方皮带顶上并形成所述纤维丝网。

6.权利要求5的***，其中所述纤维束或粗纱包含多种纤维类型或纤维尺寸，并且其中所述纤维束或粗纱落于所述下方皮带顶上，使得所述多种纤维类型或纤维尺寸均匀地混合以形成混杂纤维丝网。

7.权利要求5的***，其中在施加所述单体或低聚物之前，所述纤维丝网不包含将所述纤维丝网中的短切纤维粘合或粘附在一起的粘合剂。

8.权利要求5的***，其中所述纤维切碎机是第一纤维切碎机并且所述短切纤维是第一短切纤维，并且其中所述***还包含放置在所述下方皮带上方的第二纤维切碎机，所述第二纤维切碎机被构造成用于切割第二纤维束或粗纱以形成第二短切纤维，所述第二纤维切碎机被放置成使得当所述第二纤维束或粗纱被切割时，所述第二短切纤维落于所述第一短切纤维上方并形成分层或混杂纤维丝网。

9.权利要求5的***，其还包含第二干燥装置，所述第二干燥装置被构造成用于在所述纤维束或粗纱从一个或多个线轴展开时并在所述纤维束或粗纱被切割以形成所述短切纤维之前，干燥所述纤维束或粗纱。

10.权利要求5的***，其还包含周围放置有织物或非织造毡卷的滚筒，其中所述***被构造成用于从所述滚筒展开所述织物或非织造毡并将所述织物或非织造毡在所述下方皮带顶上移动，使得所述短切纤维被放置在所述织物或非织造毡的上方或下方，并形成包含所述短切纤维和所述织物或非织造毡的分层或混杂纤维丝网，其中所述分层或混杂纤维丝网经历所述干燥装置、树脂施加模具、双皮带装置和固化炉，使得所述单体或低聚物完全饱和所述分层或混杂纤维丝网，并且在所述单体或低聚物聚合后所述热塑性聚合物完全浸渍所述分层或混杂纤维丝网。

11.权利要求1的***，其还包含放置在所述下方皮带上方的纤维播撒装置，所述纤维播撒装置被构造成用于将预先切割的短切纤维播撒在所述下方皮带顶上并形成所述纤维丝网。

12.权利要求1的***，其还包含混合构件，所述混合构件将所述单体或低聚物与催化剂和活化剂中的至少一者混合，其中所述催化剂和活化剂促进所述单体或低聚物聚合以形成所述热塑性聚合物。

13.权利要求12的***，其中在向所述纤维丝网施加所述单体或低聚物之前，将所述混合构件和树脂施加模具加热以将所述单体或低聚物的温度维持在高于所述单体或低聚物的熔点。

14.权利要求1的***，其中所述纤维丝网包含用施胶组合物处理的纤维，所述施胶组合物具有促进所述纤维与热塑性聚合物之间的粘合的偶联剂。

15.权利要求1的***，其中所述纤维丝网包含玻璃纤维、碳纤维、玄武岩纤维、金属纤维、陶瓷纤维、天然纤维、合成有机纤维、芳纶纤维、无机纤维或其组合。

16.权利要求1的***，其还包含将所述热塑性预浸料卷绕成成卷产品的卷绕装置，所述卷绕装置被放置在所述固化炉之后。

17.权利要求1的***，其还包含将所述热塑性预浸料切割成片材的切割装置，所述切割装置被放置在所述固化炉之后。

18.权利要求1的***，其中所述单体或低聚物包含内酰胺、内酯、环状对苯二甲酸丁二酯(CBT)、甲基丙烯酸甲酯、热塑性聚氨酯的前体、或其混合物。

19.权利要求18的***，其中所述内酰胺包含己内酰胺、十二内酰胺或其混合物。

20.权利要求1的***，其还包含单一储料槽，所述储料槽包含所述单体或低聚物或所述单体或低聚物与所述催化剂或活化剂中的任一者的混合物，其中未包含在所述单一储料槽内的活化剂或催化剂被预先施加到所述纤维丝网的纤维。

21.权利要求20的***，其中所述单一储料槽包含所述单体或低聚物与所述催化剂的混合物，并且其中所述活化剂被预先施加到所述纤维丝网的纤维。

22.权利要求20的***，其中所述单一储料槽包含所述单体或低聚物，并且其中所述催化剂被预先施加到所述纤维丝网的纤维。

23.一种形成热塑性预浸料的方法，所述方法包括：

将纤维丝网在双皮带压机装置的下方皮带顶上移动；

通过放置在所述下方皮带顶上的干燥装置干燥所述纤维丝网，以从所述纤维丝网除去残留水分；

通过放置在所述下方皮带顶上的树脂施加模具向所述纤维丝网施加单体或低聚物；

将所述纤维丝网和施加的单体或低聚物在所述双皮带压机装置的下方皮带与上方皮带之间通过，以压迫所述单体或低聚物通过所述纤维丝网，并由此用所述单体或低聚物完全饱和所述纤维丝网；以及

将完全饱和的纤维丝网通过固化炉，所述固化炉被构造成用于在涂布的纤维丝网移动通过所述固化炉时聚合所述单体或低聚物，并由此形成所述热塑性聚合物；其中：

所述纤维丝网包含短切纤维；并且

在所述单体或低聚物聚合后，所述纤维丝网被所述热塑性聚合物完全浸渍。

24.权利要求23的方法，其还包括将所述单体或低聚物与催化剂或活化剂中的至少一者混合，以形成反应性树脂混合物，所述催化剂和活化剂促进所述单体或低聚物聚合以形成所述热塑性聚合物。

25.权利要求23的方法，其还包括在施加所述单体或低聚物之后向所述纤维丝网上施加无水分气体，以基本上防止所述单体或低聚物暴露于周围环境中的环境水分。

26.权利要求23的方法，其中所述双皮带装置的上方皮带被完全封闭在所述固化炉内。

27.权利要求23的方法，其还包括通过放置在所述下方皮带上方的纤维切碎机切割纤维束或粗纱以形成所述短切纤维，所述纤维切碎机被放置成使得当所述纤维束或粗纱被切割时，所述短切纤维落于所述下方皮带顶上并形成所述纤维丝网。

28.权利要求23的方法，其还包括在所述单体或低聚物聚合后将所述热塑性预浸料通过冷却装置。

29.权利要求27的方法，其中所述纤维切碎机是第一纤维切碎机并且所述短切纤维是第一短切纤维，并且其中所述方法还包括通过放置在所述下方皮带上方的第二纤维切碎机切割第二纤维束或粗纱以形成第二短切纤维，所述第二纤维切碎机被放置成使得当所述第二纤维束或粗纱被切割时，所述第二短切纤维落于所述第一短切纤维顶上并形成分层或混杂纤维丝网。

30.权利要求27的方法，其还包括在所述纤维束或粗纱从一个或多个线轴展开时并在所述纤维束或粗纱被切割以形成所述短切纤维之前，通过第二干燥装置干燥所述纤维束或粗纱。

31.权利要求27的方法，其还包括从滚筒展开织物或非织造毡并将所述织物或非织造毡在所述下方皮带顶上移动，使得所述短切纤维被放置在所述织物或非织造毡的上方或下方，并形成包含所述短切纤维和所述织物或非织造毡的分层或混杂纤维丝网，其中所述分层或混杂纤维丝网经历所述干燥装置、树脂施加模具、双皮带装置和固化炉，使得所述单体或低聚物完全饱和所述分层或混杂纤维丝网，并且在所述单体或低聚物聚合后所述热塑性聚合物完全浸渍所述分层或混杂纤维丝网。

32.权利要求23的方法，其还包括向所述纤维丝网的纤维施加施胶组合物，所述施胶组合物具有促进所述纤维与热塑性聚合物之间的粘合的偶联剂。

33.权利要求23的方法，其中所述纤维丝网包含玻璃纤维、碳纤维、玄武岩纤维、金属纤维、陶瓷纤维、天然纤维、合成有机纤维、芳纶纤维、无机纤维或其组合。

34.权利要求23的方法，其还包括将所述热塑性预浸料卷绕成成卷产品。

35.权利要求23的方法，其还包括将所述热塑性预浸料切割成片材。

36.权利要求23的方法，其中所述单体或低聚物包含内酰胺、内酯、环状对苯二甲酸丁二酯(CBT)、甲基丙烯酸甲酯、热塑性聚氨酯的前体、或其混合物。

37.权利要求36的方法，其中所述内酰胺包含己内酰胺、十二内酰胺或其混合物。

38.一种热塑性预浸料，其包含：

纤维网或丝网，所述纤维网或丝网包含具有纤维长度和纤维直径的短切纤维；和

热塑性材料，其完全浸渍所述纤维网或丝网，使得所述热塑性预浸料具有低于5％的空隙率，所述热塑性材料是由单体或低聚物的聚合形成的聚合物，其中超过90％的所述单体或低聚物聚合以形成所述热塑性材料；其中：

所述热塑性预浸料包含5重量％至95重量％的所述热塑性材料；并且

所述纤维网或丝网未被机械粘合，并且除了将所述短切纤维结合在一起的所述热塑性材料之外不包含粘合剂。

39.权利要求38的热塑性预浸料，其中所述短切纤维包含具有10mm至100mm之间的纤维长度的纤维。

40.权利要求39的热塑性预浸料，其中所述短切纤维包含具有25mm至50mm之间的纤维长度的纤维。

41.权利要求38的热塑性预浸料，其中所述纤维网或丝网包括由第一短切纤维形成的第一纤维层和由第二短切纤维形成的第二纤维层，其中所述第一短切纤维和第二短切纤维除了在所述第一纤维层与第二纤维层之间的界面处之外不缠结或相互混合。

42.权利要求38的热塑性预浸料，其中所述纤维网或丝网包含多种纤维类型或纤维尺寸，所述多种纤维类型或纤维尺寸被均匀或均一地分散在所述纤维网或丝网内并形成混杂纤维丝网。

43.权利要求38的热塑性预浸料，其中所述纤维网或丝网包含由连续纤维束或多个缠结或粘合的纤维形成的织物或非织造毡。

44.权利要求43的热塑性预浸料，其中所述纤维网或丝网具有分层构造，其中所述短切纤维被放置在所述织物或非织造毡的一侧或两侧上。

45.权利要求43的热塑性预浸料，其中所述纤维网或丝网具有均一的构造，其中所述短切纤维被均一地分散在所述织物或非织造毡的一侧或两侧上。

46.权利要求38的热塑性预浸料，其中所述纤维网或丝网的纤维包含施胶组合物，所述施胶组合物具有促进所述纤维与热塑性聚合物之间的粘合的偶联剂。

47.权利要求38的热塑性预浸料，其中所述短切纤维包含玻璃纤维、碳纤维、玄武岩纤维、金属纤维、陶瓷纤维、天然纤维、合成有机纤维、芳纶纤维、无机纤维或其组合。

48.权利要求38的热塑性预浸料，其中所述热塑性预浸料是成卷产品。

49.权利要求38的热塑性预浸料，其中所述热塑性预浸料是片材产品。

50.权利要求38的热塑性预浸料，其中所述热塑性材料包含尼龙、PMMA、PBT、TPU或其混合物。

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