CN115867425A - 快速热循环成型 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种快速热循环压缩成型的方法，包括：将进料组分的组合件放置在模具中，将模具放置在热压机的两个热压板之间，通过将两个热压板压在模具上来加热模具，将模具放置在冷压机的两个冷压板之间，通过将两个冷压板压在模具上来冷却模具，及从模具中射出部件。

Description

快速热循环成型

相关申请

本发明要求2020年07月10日提交的美国专利申请U.S.63/050,596的优先权，引用并入本文。

技术领域

本发明涉及纤维复合材料，具体地，涉及一种缩短用于制造纤维复合材料部件的压缩成型工艺的循环时间的工艺。

背景技术

“快速热循环成型”(Rapid Heat Cycle Molding，RHCM)是一种缩短某些成型工艺的循环时间的工艺。实施RHCM通常非常昂贵，需要大量的电力。这种方案还需要大量的工程来实现均匀的加热和冷却，并避免热致开裂。

对于热塑性复合材料的压缩成型，模具(温度)的循环时间通常是工艺中的限速步骤。然而，用于压缩成型工艺的RHCM方案很少。

发明内容

本发明提供了一种有效、快速、和经济地加热和冷却压缩模具的方法，可在压缩成型过程中使用。在一些实施例中，使用具有芯(公)部和腔(母)部的压缩模具，该方法包括：

·将进料组分的组合件放置在模具的腔部中；

·将模具放置在热压机的两个热压板之间；

·通过将两个热压板压住模具来加热模具；

·将模具放置在冷压机的两个冷压板之间；

·通过将两个冷压板压住模具来冷却模具；及

·将所述部件从所述模具中射出，并将后续的进料组分的组合件放置在所述模具的腔部中以重复所述过程。

在一些实施例中，加热操作包括两个阶段，并且可在一个、两个或多个不同的加热站进行。在一些实施例中，冷却操作包括两个阶段，并且可在一个、两个或多个不同的冷却站进行。在一些实施例中，冷却操作在比加热操作稍高的压力下进行，且对于这样的实施例，正是在冷却操作的早期阶段进料组分可被完全固结。

在一些实施例中，本发明提供了一种快速热循环压缩成型的方法，包括以下步骤：

a)将装有进料组分的组合件的模具定位在第一加热站，所述第一加热站包括具有两个热压板的第一热压机，其中，所述热压板的温度高于进料组份中树脂的加工温度；

b)通过将所述第一热压机的热压板压在所述模具上而向所述模具施加压力来加热所述模具；

c)将所述模具转移到第一冷却站，所述第一冷却站包括具有两个冷压板的第一冷压机，其中，所述冷压板具有低于所述树脂的加工温度的第一温度；

d)通过将所述第一冷压机的冷压板压在所述模具上而向所述模具施加压力来冷却所述模具，其中，所施加的压力足以完全固结所述进料组分，从而形成复合部件；及

e)当模具达到顶出温度时，射出所述复合部件，将后续的进料组分的组合件装到所述模具中；

f)重复步骤a)至e)。

在一些实施例中，本发明提供了一种快速热循环压缩成型的方法，包括以下步骤：

(a)在具有两个热压板的第一热压机中加热装有进料组分的组合件的模具，其中，所述模具保持在第一压力下；

(b)将所述模具转移到具有两个热压板的第二热压机，其中，压力从第一压力增加到大于第一压力的第二压力；

(c)在所述模具的温度超过加工温度之后，将所述模具转移到具有两个冷压板的第一冷压机，其中，所述第一冷压机中的压力保持在至少与所述第二压力相当的第三压力，且所述第三压力足以固结所述进料组分的组合件；

(d)通过将所述冷压板压在模具上而向模具施加压力来冷却模具，从而形成复合部件；

(e)当模具达到顶出温度时，射出所述复合部件，将后续的进料组分的组合件装到所述模具中；和

(f)重复步骤(a)至(e)。

附图说明

图1为根据本发明的实施例的用于RHCM的方法框图。

图2A为第一实施例的用于执行图1所示方法的设备。

图2B为第二实施例的用于执行图1所示方法的设备。

图2C为第三实施例的用于执行图1所示方法的设备。

图3为根据本发明教导的RHCM的实施例的温度和压力随时间变化的图。

具体实施方式

定义。用于本说明书和所附权利要求中以下术语被定义：

·“丝束”是指一束纤维(即纤维束)，除非另有规定，否则这些术语在本文中可互换使用。丝束通常有数千根纤维：1K的丝束、4K的丝束、和8K的丝束等。

·“预浸料”是指浸渍有树脂的纤维。

·“丝束预浸”是指浸渍有树脂的纤维束(即丝束)。

·“基于纤维束的预成型件”是指一束多个、单向排列、相同长度的树脂润湿纤维。每束中的多个纤维通常以千的倍数(例如1k、10k、24k等)存在。纤维与其主预成型件的长轴对齐。束通常(但不一定)来自具有较长的长度的丝束。也就是说，束是丝束预浸的已切割成所需尺寸的丝束段，并且在许多情况下，将其成形(例如，弯曲、扭曲等)为特定形状，适合于被模制的特定部件。或者，如本领域技术人员所知，纤维束可以直接从浸渍工艺中获得。无论来源如何，纤维束以及预成型件可具有任何合适的横截面，例如但不限于圆形、椭圆形、三叶形和多边形。然而，横截面的纵横比(宽度与厚度的比)约在0.25至6之间。也就是说，“基于纤维束的预成型件”与相对平坦的形状因素不同，并且明确排除了任何尺寸的异型件：(i)带(其横截面的纵横比通常约为如上所述的10到30之间)、(ii)纤维片和(iii)层压板。

·“固结”是指在模压/成型工艺中，在一组纤维/树脂中，尽可能去除空隙空间，并将其作为最终部件的可接受部分。这通常需要通过使用气体加压(或真空)或机械施力(例如，辊等)和升高的温度(软化/熔化树脂)来显著提高压力。

·“部分固结”是指在模压/成型工艺中，在一组纤维/树脂中，空隙空间没有被去除到最终成型的部件所需的程度。作为一个近似值，完全固结比部分固结需要多一到两个数量级的压力。作为进一步非常粗略的概括，要将纤维复合材料固结至约为完全固结的80％，只需要获得完全固结所需压力的20％。

“压缩成型”是一种成型工艺，涉及在一段时间内施加热量和压力以进料组分。对于申请人的工艺，施加的压力通常在约500psi至约3000psi的范围内，温度，作为所使用的特定树脂的函数，通常在约150℃至约400℃的范围内。一旦施加的热量使树脂的温度升高到其熔融温度以上，它就不再是固体。然后，通过施加的压力，树脂将符合模具几何形状。升高的压力和温度通常保持几分钟。此后，将模具从压力源移除并冷却。冷却后，从模具中取出成品部件。

·“大约”或“实质上”是指相对于规定数字或标称值的+/-20％。

·其他定义在本说明书的上下文中提供。

进料组分。结合本发明的实施例使用的进料组分包括基于纤维束的预成型体、预浸料带、长切预浸料、短切预浸料、纯树脂颗粒、或前述的任何组合。在与本工艺结合使用时，这些组分可以作为“叠层”单独放置在模腔中。或者，优选地，在组分的形状因素允许的范围内，一种或多种上述类型的组分可以组合在一起，并且在放置在模腔内之前至少松散地结合在一起，以便保持它们相对于彼此的位置。因此，可以将多个基于纤维束的预制件结合在一起。或者，可以将多个基于纤维束的预成型件和预浸料带捆绑在一起，等等。任何一种或多种上述类型的进料组分的这种捆绑分组在本文中称为“预成型件装料”。预成型件装料的形状通常反映预期部件的形状，或至少部分反映预期部件的形状，因此，模腔(或其至少一部分)形成部件。例如美国专利申请US2020/0114596和美国专利SN16/877,236，通过引用并入本案。值得注意的是，本文所提供的预成型件装料的定义可能与上述申请中所提供的预成型件装料的定义在可能包含的成分类型方面有所不同。

与纤维/树脂完全固结的最终部件相比，在预成型件装料中，预成型件仅部分固结(缺乏足够的压力，甚至可能没有足够的温度进行完全固结)。举例来说，尽管申请人的压缩成型工艺通常在数千psi的压力下进行，但根据本教导，向下施加到组分以产生预成型件装料的压力通常在约10至100psi的范围内。因此，预成型件装料中仍留有空隙。因此，预成型件装料不能用作成品部件。如本文所用，术语“进料组分的组合件”是指进料组份的叠层或预成型件装料。

在一些实施例中，进料组分中的单个纤维可包括但不限于玻璃、天然纤维、碳、芳族聚酰胺、硼、金属、陶瓷、聚合物丝等。金属纤维的非限制性实例包括钢、钛、钨、铝、金、银、任何前述合金、和任何前述形状记忆合金。“陶瓷”指所有无机和非金属材料。陶瓷纤维的非限制性实例包括玻璃(例如，S玻璃、e玻璃、AR玻璃等)、石英、金属氧化物(例如，氧化铝)、硅酸铝、硅酸钙、岩棉、氮化硼、碳化硅以及上述任何一种的组合。此外，可以使用碳纳米管。由扭曲或混合的纤维股和聚合物纤维组成的混合纱线也可以用作预成型件。

与本发明的实施例结合使用的合适树脂包括任何热塑性塑料。与本发明的实施例结合使用的示例性的热塑性树脂包括但不限于丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)、尼龙、聚芳醚酮(PAEK)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚碳酸酯(PC)和聚碳酸酯ABS(PC-ABS)、聚醚醚酮(PEEK)、聚醚酰亚胺(PEI)、聚醚砜(PES)、聚乙烯(PE)、，聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚苯硫醚(PPS)、聚苯砜(PPSU)、多磷酸(PPA)、聚丙烯(PP)、聚砜(PSU)、聚氨酯(PU)、聚氯乙烯(PVC)。

图1为根据本发明的实施例的用于RHCM的方法100的框图。如图所示，方法100是连续的。然而，在一些其他实施例中，该方法可以分批操作。也就是说，在一些实施例中，方法100中描述的操作序列可用于制造部件，而不循环来制造第二部件。在说明性实施例中，所使用的压缩模具包括一阴半模和一个阳半模或“模芯”，阴半模包括一模腔，该模腔中放置了进料组分的组合件。

在步骤S101中，将进料组分的组合件放置在模腔中。在说明性实施例中，方法100为连续过程操作。因此，工艺循环结束时的温度和压力条件有利地与循环开始时所需的温度和压力条件相同。

在方法100循环结束时，半模上的压力仅仅为大气压，因为此时模具已退出冷压机并打开以射出成品部件。同样，步骤S101处的压力也为大气压，因为当添加进料组分的组合件时模具是打开的。

在方法100循环结束时，温度必须足够低，以使成品部件在从模具中射出时不会变形。根据射出机构的功能，部件在射出过程中可能受到很大的力。通常，使部件承受相对较大的力需要在相对较低的温度下射出以防止变形。因此，顶出温度最好通过常规实验来确定，并且对于每个部件都可能是唯一的，因为部件的形状，而不仅仅是其成分，会影响部件在被施加力时变形的趋势。因此，顶出温度将设定装载温度。

为了通过压缩成型纤维复合材料部件，必须充分软化进料组分中的树脂，使其能够流动以填充模具中的所有空间，并且去除纤维和树脂之间的所有空隙(即完全固结)。要做到这一点，需要提高温度和压力。

为此，在步骤S102中，将模具转移到“热压机”，在示例性实施例中，热压机包括两个热压板。相对于模具，热压板的热质量较大，以便于快速加热。模具可以通过机器人、输送机、穿梭机等进行转移。在一些其他实施例中，模具包括两个以上的压板。

根据步骤S103，通过将两个热压板压在模具上，最终将模具和其中包含的进料组分的组合件加热到“加工温度”。在加工温度下，树脂充分软化以流动和固结，如上所述，施加约500至3000psi范围内的压力。因此，这些压板必须保持在高于加工温度的温度。

对于半结晶的热塑性聚合物树脂，加工温度通常略高于其熔点。由于非晶态热塑性聚合物树脂不具有熔点，加工温度仅略高于聚合物在施加压力下软化的温度，即高于施加压力下的热偏转温度。

步骤S103通常是本发明公开的RHCM工艺的限速步骤。这在需要大量进料组分固结的情况下尤其如此，因为(a)通过热导率通常较低的进料组分传导热量比通过模具本身传导热量需要更多的时间，以及(b)保持施加的压力相对较低以防止进料组份的组合件中的纤维断裂直到其中的树脂软化可能是有利的。

在一些实施例中，在单个站执行步骤S103；即，在一次热压中执行。然而，鉴于加热通常是限速步骤这一事实，如上所述，在示例性实施例中，步骤S103通过两个子操作在两个站(两个热压机)进行：

(i)通过压板施加相对较低的恒定压力进行加热，因为需要一定的压力以确保热压板和模具之间的良好热传导；及

(ii)当模具和进料组分的组合件的温度接近加工温度时，迅速增加压力至接近完全固结压力。

在两个站进行步骤S103的动机是生产线平衡。也就是说，由于每个站的处理所花费的时间大致相同是有利的，并且由于加热是限速步骤，因此在两个站进行加热的加热时间是方法100的任何其他步骤的加热时间的两倍。

在示例性实施例中，初始加压应在基于部件的投影面积(即，部件的将承受压力的部分，如投影在垂直于固结轴的平面上)，初始压力约在100至500psi的范围内。随着模具及其内含物的温度接近加工温度，施加的压力迅速增加。

步骤S103期间的最终压力优选在200-3000psi的范围内。在该步骤中，模具不必完全关闭。在一些实施例中，在步骤S103中施加的最大压力小于完全固结压力。事实上，加热过程中的最大压力可能低于完全固结压力的40％。在这方面，如下文进一步讨论的，在方法100的冷却阶段实现完全固结压力通常更为重要。

如上所述，这两个加压操作可以在两个处理站进行，一个处理站能够施加相对较小的压力，第二个处理站能够施加显著较大的压力。在一些其他实施例中，使用单个站，如上所述施加压力。在一些附加实施例中，可以使用多于两个的加热站(热压机)。根据本发明，本领域技术人员能够在使用一个、两个或多个加热站之间做出决定，以及选择用于步骤S103的操作压力。

在一些实施例中，在模具及其内容物达到加工温度之前，压力稳定且快速地增加。在一些实施例中，压力立即升高(即，当模具处于顶出温度时)。在一些其他实施例中，当模具温度在加工温度约相差25摄氏度内时，温度升高。

在步骤S104中，将模具从热压机转移到冷压机以进行冷却，在一些实施例中，进行完全固结。在说明性实施例中，冷压机包括两个冷压板。模具放置在这两个冷压板之间。相较于模具，两个冷压板的热质量较大，以便于根据需要快速冷却。模具可以通过机器人、输送机、穿梭机或类似设备进行转移。在一些其他实施例中，冷压机包括两个以上的压板。

在步骤S105中，进料组分在冷压机的两个冷压板施加的全压力下被冷却。在一些实施例中，在该步骤的早期，进料组分的已完成固结(在步骤S103期间未获得完全程度上固结)。因此，在模具中的温度低于树脂的加工温度之前，必须将模具转移到冷压机。然而，在一些实施例中，进料组分在转移到冷压机之前完全固结。

两个压板施加的压力使冷压板和模具之间产生良好的热传导，导致模具快速冷却。将模具冷却至顶出温度，该温度如前述确定，以准备连续工艺的下一个循环。值得注意的是，顶出温度可以但不一定低于树脂的玻璃化转变温度T_g。

在一些实施例中，步骤S105包括两个子步骤：(i)第一冷却步骤和(ii)第二冷却步骤。在一些实施例中，这发生在两个独立的冷却站(两个独立冷压机)，这通常需要循环压力。也就是说，对于第一冷却步骤，在第一冷却站上升到全固结压力，对于转移到第二冷却站，压力下降(即，压力降低到没有施加压力)，然后对于第二冷却步骤，压力上升到全固结压力。

在一些实施例中，两个子步骤涉及两个不同的冷却速率：(i)第一个较慢的冷却速率，例如，从达到的最高温度冷却到中间温度；(ii)剩余冷却过程中的较快冷却速率。例如，当加工某些树脂，例如高性能半结晶热塑性塑料时，该技术是有用的。初始较慢的冷却速度可以提高结晶度和机械性能。

在其他一些实施例中，两个子操作涉及两个快速冷却操作，其中：(i)第一次快速冷却到给定温度(例如半结晶热塑性聚合物树脂的结晶温度)，然后停留在该温度，然后(ii)第二次快速冷却至顶出温度。例如，可以通过延长两个冷却站之间的工具过渡，或通过将第一个冷却站的压板设置为停留温度，来实现“停留”。在一些附加实施例中，可以使用多于三个的冷却站(冷压机)。根据本发明，本领域技术人员能够在使用一个、两个或多个冷却站之间做出决定，以及为步骤S105选择操作压力和温度。

对于非晶态热塑性聚合物树脂，通常使用单个冷却站，因为不存在与“结晶”相关的问题。

在步骤S106中，打开半模并射出部件。这可以在模具处于冷压机时通过将每个半模固定到压机两侧的一侧而发生。为此，可在冷压板中安装喷射器系统。在一些其他实施例中，模具被转移到射出站，并且部件被射出。可以通过定位销、导轨等将模具定位到射出站(用于射出部件)。例如，射出站可以使用与射出销组合的致动射出板来射出部件。

图2A至2C描绘了用于实施方法100的设备200的若干实施例。

图2A描绘了设备200A，设备200A包括装载/射出站202、轨道系统204A、热压机206、冷压机208、和控制器/处理器210。该实施例的设备200具有一加热站(热压机206)和一冷却站(冷压机208)。

在说明性实施例中，热压机206和冷压机208均包括两个压板(未示出)。压板由导热金属制成，例如铝、钢等。热压机206中的压板可通过电阻加热器、油加热器、或其他方式(还如：未示出的电气线路/流体管线等)进行加热。冷压机208中的压板可以通过空气、水、油或其他方式(如：未示出的流体管线等)进行冷却。

在一些其他实施例中，热压机206和冷压机208中的至少一个包括两个以上的压板。在一些这样的实施例中，一些压板不被加热或冷却，而是仅用于向模具施加固结压力。其他的压板被加热或冷却，但只施加最小的压力(足以产生良好的热交换接触)。如果模具在施加压力的方向上较高，而在正交方向上较薄，则通常使用这种布置。在这种情况下，加热板或冷却板在垂直于施加压力的方向上邻接模具。如此，相比邻接到模具的“顶部”和“底部”，热量可更快地通过模具进行传导。

在一些实施例中，不同的加热和冷却速率可应用于模具的不同部分。这可以通过例如在模具表面和热板表面之间的需要较少加热或冷却的区域中引入凹穴(例如，空隙区域等)来实现。凹穴防止了压板和模具在这些区域物理接触，使得相对于其他区域的热传递有所减少。或者，可在压板和模具之间使用薄垫片，在需要较少加热和冷却的区域具有若干开口。

在一些实施例中，通过使用加热板和冷却板来调节所施加的加热量或冷却量，该加热板和冷却板被划分为可以彼此相对移动区。移动区可以是弹簧加载的，以在整个成型周期保持良好的导热性。该方法还可用于确保复杂模具仍具有良好的导热性，例如具有多个可相对移动的部分的模具。

控制器/处理器210通过线路212电连接到设备200A的所有元件。控制器/处理器控制轨道系统204A以将模具穿梭到设备200A的各个站。在说明性实施例中，轨道系统204A位于旋转台上，旋转台是将模具从一个站分度到下一个站的部件。在一些其他实施例中，可不使用旋转台。

此外，控制器/处理器210控制所有站的操作，例如控制压板的温度和由此施加的压力。

使用设备200A时，在站202将进料组分的组合件装载到模具(未示出)中，并通过轨道系统204A输送到热压机206，在热压机206处，温度和压力如前所述(步骤S103)升高。然后，模具通过轨道系统204A被转移到冷压机208，在冷压机208中获得最大压力并且温度降低到顶出温度。然后，模具经由轨道系统204A返回到装载/射出站202。在一些实施例中，模具在离开冷压机208之前打开；在一些其他实施例中，模具在装载/射出站202打开。在成品部件从模具中射出后，将另一组进料组分装载到模具中，并进行方法100的另一个循环。

图2B描绘了设备200B，设备200B包括装载/射出站202、轨道系统204B、热压机206A、热压机208B或冷压机208A、冷压机208B和控制器/处理器210。该实施例的设备200具有两个加热站(热压机206A和206B)和一个冷却站(冷压机208B)，或者一个加热站(热压机206A)和两个冷却站(冷压机208A和冷压机208B)。

设备200B适于方法100的实施例。其中，如前所述，步骤103包括两个加热子操作；或如前讨论，步骤105包括两个冷却子操作。为了适应额外的压力，轨道系统204B具有与轨道系统204A不同的布置。

图2C描绘了设备200C，设备200C包括装载/射出站202、轨道系统204C、热压机206A、热压机206B、冷压机208A、冷压机208B和控制器/处理器210。

设备200C适于方法100的实施例。其中，步骤103包括两个加热子步骤(如前所述)，步骤105包括两个冷却子步骤(如前所述)。为了适应四个压力机，轨道系统204C具有与轨道系统204A或204B不同的布置。

在一些其他实施例中，设备200可以包括两个以上的热压机和/或两个以上冷压机，例如，两个热压机和/或冷压可增加处理能力。此外，在一些实施例中，装载/射出站可以被分离成两个独立的站。

图3描绘了使用一个加热站和两个冷却站的RHCM方法的实施例中的温度(左边垂直轴的读数)和压力(右边垂直轴的读取)与时间的关系图。例如，用于半结晶热塑性聚合物树脂的加工。在第一站进行缓慢冷却，在第二站进行快速冷却。对于过程优化，希望每个站都处理大约相同的时间。

在该方法的操作过程中，模具/组分材料的温度循环(虚线，左侧读数)如下所示。一个循环开始于将进料组分的组合件装入模具的模腔中。假设该方法的至少一个循环已经完成，因此当循环开始时，模具处于或接近顶出温度。

加热站的温度升高至处理温度，这对于每种树脂来说都是独一无二的。如前所述，加工温度是树脂在施加压力下充分软化以流动和固化的温度。根据需要，可能会出现一定量的温度保持或轻微超高，以在转移到冷却站之前达到完全固结或所需的固结量。模具的温度及其内含物在冷却站降低，并且在所示实施例中，在两个不同的冷却站以两种不同的速率进行冷却。如前所述，某些半结晶高性能聚合物可能需要两种不同的冷却速率，以获得最佳的基质性能。一旦温度降低到顶出温度，模具离开冷压机，部件可以被射出。

压力循环(实线，读数向右)如下所示。在装载过程中，不向模具施加压力。在加热站，最初对进料组分的组合件施加低压，以防止损害其完整性。当树脂接近加工温度时，压力迅速增加。如前所述，在一些实施例中，加热操作在两个单独的热压机中进行。在这样的实施例中，第一热压机是比第二热压机更小的压机(即，能够施加更小的压力)。

在一些实施例中，如图3所示，加热期间的最终压力可小于冷却期间施加的最大压力(约高达最大压力的40％)。这有几个原因。由于外观和性能的原因，在全压力下冷却部件以实现完全固结是很重要的。考虑到压力越大，施压越大。由于在冷却操作期间需要全压力，因此在加热操作期间以低于全压力的压力进行操作(即，使用较小的压力)可节约资本成本。此外，在未完全固结的情况下进行加热操作可缩短循环时间。

将模具转移到第一个冷却站，在那里模具施加最大压力以实现完全固结。在缓慢冷却以获得期望的结晶度之后，将模具转移到第二冷却站，在那里再次对该模具施加最大压力，直至模具冷却到顶出温度。在一些实施例中，模具然后被转移到射出站，在该站没有对模具提高压力的要求。

本RHCM工艺的实施例可应用于单个模具循环，但该工艺旨在有利地进行连续工艺操作。根据说明性实施例，射出和装载循环在同一站进行，并且每个通常，但不一定，花费分配给该站的总循环时间的一半。起始温度和压力与结束温度和压力相匹配，因为该方法有利以连续的方式操作。

应当理解，本发明描述了一些实施例，本领域技术人员在阅读本发明之后可容易地设计出本发明的许多变型，并且本发明的范围将由以下权利要求来确定。

Claims (23)

1.一种快速热循环压缩成型的方法，用于制备复合部件，包括以下步骤：

a)将装有进料组分的组合件的模具定位在第一加热站，所述第一加热站包括具有两个热压板的第一热压机，其中，所述热压板的温度高于进料组份中树脂的加工温度；

b)通过将所述第一热压机的热压板压在所述模具上而向所述模具施加压力来加热所述模具；

c)将所述模具转移到第一冷却站，所述第一冷却站包括具有两个冷压板的第一冷压机，其中，所述冷压板具有低于所述树脂的加工温度的第一温度；

d)通过将所述第一冷压机的冷压板压在所述模具上而向所述模具施加压力来冷却所述模具，其中，所施加的压力足以完全固结所述进料组分，从而形成复合部件；及

e)当模具达到顶出温度时，射出所述复合部件。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，向第一热压机的热压板施加压力包括以下步骤：

将所述压力保持在第一压力，直至所述模具的温度与所述树脂的加工温度的温度差在25℃内；和

所述模具的温度与加工温度的温度差在25℃之内后，将所述压力升高到第二压力。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第二压力不大于完全固结所述进料组分所需压力的40％。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第二压力为完全固结所述进料组分所需的压力。

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述模具的温度与加工温度的温度差在25℃之内后，将所述模具从所述第一加热站转移到第二加热站。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述第一冷却站冷却所述模具包括：将所述模具冷却至第二温度，所述第二温度低于所述树脂的加工温度但高于所述顶出温度。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述第二温度是树脂的结晶温度。

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，

在所述模具冷却到所述第二温度之后，将所述模具转移到第二冷压机，其中，所述第二冷压机包括两个冷压板，两个冷压板的温度保持在低于所述顶出温度；及

通过将所述第二冷压机的冷压板压在模具上来向模具施加压力，直至所述模具的温度下降到顶出温度。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述模具在所述第二冷压机中比在所述第一冷压机中冷却得更快。

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述模具包括第一部分和第二部分，通过将所述第一热压机的热压板压在所述模具上而向所述模具施加压力包括：以第一速率加热所述第一部分，并以不同于所述第一速率的第二速率来加热所述第二部分。

11.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述模具包括第一部分和第二部分，通过将所述第一冷压机的冷压板压在所述模具上而向所述模具施加压力包括：以第一速率冷却所述第一部分，并以不同于所述第一速率的第二速率来冷却所述第二部分。

12.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述复合部件被射出之后，将后续的进料组分的组合件装到所述模具中，并重复步骤a)至e)。

13.一种快速热循环压缩成型的方法，用于制备复合部件，包括以下步骤：

(a)在具有两个热压板的第一热压机中加热装有进料组分的组合件的模具，其中，所述模具保持在第一压力下；

(b)将所述模具转移到具有两个热压板的第二热压机，其中，压力从第一压力增加到大于第一压力的第二压力；

(c)在所述模具的温度超过加工温度之后，将所述模具转移到具有两个冷压板的第一冷压机，其中，所述第一冷压机中的压力保持在至少与所述第二压力相当的第三压力，且所述第三压力足以固结所述进料组分的组合件；

(d)通过将所述冷压板压在模具上而向模具施加压力来冷却模具，从而形成复合部件；和

(e)当模具达到顶出温度时，射出所述复合部件。

14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，将所述模具转移到第二热压机包括当所述模具的温度超过所述进料组分中的所述树脂的加工温度时转移所述模具。

15.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述第二压力不大于所述第三压力的40％。

16.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述模具在所述第一热压中持续第一时间，且所述模具处于所述第二热压中持续第二时间，其中，所述第一时间相等所述第二时间。

17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，所述模具在所述第一冷压机中持续第三时间，所述第三时间等于所述第二时间。

18.权利要求13的方法，其特征在于，所述进料组分的组合件包括若干纤维和树脂，其中，所述树脂是非晶态的热塑性聚合物。

19.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述进料组分的组合件包括纤维和树脂，其中，所述树脂是半结晶的热塑性聚合物，在所述第一冷压机中，所述模具被冷却至所述树脂的结晶温度，所述方法包括：

在所述模具冷却到结晶温度之后将模具转移到第二冷压机，其中，所述第二冷压力机包括两个温度保持在低于顶出温度的冷压板；及

通过将所述第二冷压机的冷压板压在模具上来向模具施加压力，直至所述模具的温度下降到顶出温度。

20.根据权利要求19所述的方法，其特征在于，在所述第一冷压机中以第一速率冷却所述模具，在所述第二冷压机中以第二速率冷却所所模具，其中，所述第二速率比所述第一速率快。

21.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，在所述复合部件被射出之后，将后续的进料组分的组合件装到所述模具中，并重复步骤(a)至(e)。

22.一种快速热循环压缩成型的方法，用于制备复合部件，包括以下步骤：

a)将装有进料组分的组合件的模具定位在第一加热站，所述热压机包括两个第一热压板和两个第二热压板，其中，所述热压机的两个第一热压板未被加热，且所述热压机的两个第二热压板被加热；

b)通过以下步骤在所述热压机中加热和加压模具：

(i)将所述热压机的第一热压板压在模具的第一表面和第二表面；及

(ii)将所述热压机的第二热压板压在模具的第三表面和第四表面；

c)将所述模具转移到第一冷压机，所述第一冷压机具有两个第一冷压板和两个第二冷压板；

d)通过以下步骤在所述冷压机中冷却和加压模具，以形成复合部件：

(i)将所述冷压机的第一冷压板压在模具的第一表面和第二表面；及

(ii)将所述冷压机的第二冷压板压在模具的第三表面和第四表面；和

e)当模具达到顶出温度时，射出复合部件。

23.根据权利要求22所述的方法，其特征在于，在所述复合部件被射出之后，将后续的进料组分的组合件装到所述模具中，并重复步骤a)至e)。

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