KR20230057343A - 급속 히트 사이클 몰딩 - Google Patents

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KR20230057343A
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에릭 데이비슨
이든 에스코위츠
아르노드 디엔
크리스토퍼 벤더
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애리스 컴포지트 아이엔씨.
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Abstract

급속 히트 사이클 컴프레션 몰딩을 위한 방법은, 피드 구성요소의 집합체를 몰드 내에 위치시키는 단계, 몰드를 핫 프레스의 두 개의 핫 플래튼 사이에 위치시키는 단계, 두 개의 핫 플래튼을 몰드에 압착하여 몰드를 히팅하는 단계, 몰드를 콜드 프레스의 두 개의 콜드 플래튼 사이에 위치시키는 단계, 두 개의 콜드 플래튼을 몰드에 압착하여 몰드를 쿨링하는 단계 및 몰드로부터 부품을 취출하는 단계를 포함한다.

Description

급속 히트 사이클 몰딩
본 발명은 여기에 참조로서 포함된, 2020년 7월 10일에 출원된 미국 특허출원번호 63/050,596을 우선권으로 한다.
본 발명은 섬유 복합체에 관한 것으로, 더 구체적으로는 섬유 복합 부품을 제작하기 위해 컴프레션-몰딩의 사이클 시간을 감소시키기 위한 공정에 관한 것이다.
"급속 히트 사이클 몰딩(Rapid heat cycle molding, RHCM)"은, 일부 몰딩 공정의 사이클 시간을 감소시키기 위한 공정이다. RHCM은 일반적으로 구현하는 데 매우 많은 비용이 들고, 상당한 양의 전력을 요구한다. 이러한 솔루션은, 균등한 히팅 및 쿨링을 달성하고 열로 인해 발생된 균열을 피하기 위해, 상당한 엔지니어링 또한 요구한다.
열가소성(thermoplastic) 복합 재료의 컴프레션 몰딩을 위해, 몰드 (온도) 사이클 시간은 보통 공정 내에서 속도를 제한하는 단계이다. 하지만, 컴프레션 몰딩 공정을 위한 RHCM 솔루션은 굉장히 적었다.
본 발명은, 효과적으로, 급속하게, 그리고 비용 효율적으로, 컴프레션-몰딩 공정 내에서 사용되는 컴프레션 몰드를 히팅 및 쿨링하는 방식을 제공한다. 코어(수) 부분과 캐비티(암) 부분을 가지는 컴프레션 몰드를 사용하여 작업하는 것은, 일부 실시예에서 다음과 같은 단계:
* 몰드의 캐비티 부분 내에 피드 구성요소의 집합체를 위치시키는 단계;
* 핫 프레스의 두 개의 핫 플래튼(platen) 사이에 몰드를 위치시키는 단계;
* 두 개의 핫 플래튼을 몰드에 대해 압착함으로써, 몰드를 히팅하는 단계;
* 콜드 프레스의 두 개의 콜드 플래튼 사이에 몰드를 위치시키는 단계;
* 두 개의 콜드 플래튼을 몰드에 대해 압착함으로써, 몰드를 쿨링하는 단계;
* 몰드로부터 부품을 취출하고, 공정을 반복하기 위해, 몰드의 캐비티 부분 내에 피드 구성요소의 후속 집합체를 위치시키는 단계;
를 포함하는 방법이다.
일부 실시예에서, 히팅 작업은 두 개의 페이즈를 수반하고, 하나, 둘, 또는 그 이상의 상이한 히팅 스테이션에서 수행될 수 있다. 일부 실시예에서, 히팅 작업은 두 개의 페이즈를 수반하고, 하나, 둘, 또는 그 이상의 상이한 히팅 스테이션에서 수행될 수 있다. 일부 실시예에서, 쿨링 작업은, 히팅 작업보다 다소 높은 압력에서 수행되고, 이러한 실시예에서, 피드 구성요소들이 완전히 고화(consolidate)되는 것은 쿨링 작업의 초기 부분 동안이다.
일부 실시예에서, 본 발명은,
a) 제1 히팅 스테이션(제1 히팅 스테이션은 두 개의 플래튼을 포함하는 제1 핫 프레스를 가지며, 플래튼은 피드 구성요소 내의 레진의 공정 온도보다 높은 온도를 가짐)에서, 피드 구성요소의 집합체를 포함하는 몰드를 위치시키는 단계;
b) 제1 핫 프레스의 플래튼을 몰드에 대해 압착함으로써, 몰드에 압력을 가하여 몰드를 히팅하는 단계;
c) 몰드를 제1 쿨링 스테이션(제1 쿨링 스테이션은 두 개의 플래튼을 포함하는 제1 콜드 프레스를 가지며, 플래튼은 레진의 공정 온도보다 낮은 제1 온도를 가짐)으로 이송하는 단계;
d) 제1 콜드 프레스의 플래튼을 몰드에 대해 압착함으로써, 몰드에 압력을 가하여 몰드를 쿨링하는 단계;
e) 몰드가 취출 온도에 도달했을 때, 복합 부품을 취출하는 단계; 및
f) a) 단계 내지 e) 단계를 반복하는 단계;
를 포함하는 복합 부품을 형성하기 위한 급속 히트 사이클 컴프레션 몰딩 방법을 제공한다.
일부 실시예에서, 본 발명은,
a) 두 개의 히팅된 플래튼을 가지는 제1 핫 프레스 내에서, 피드 구성요소의 집합체를 포함하는 몰드(몰드는 제1 압력 아래로 유지됨)를 히팅하는 단계;
b) 몰드를 두 개의 히팅된 플래튼을 가지는 제2 핫 프레스로 이송하되, 몰드의 압력을 제1 압력으로부터 제1 압력보다 큰 제2 압력으로 증가시키는 단계;
c) 몰드의 온도가 공정 온도를 초과한 이후, 두 개의 쿨링된 플래튼을 가지는 제1 콜드 프레스(제1 콜드 프레스 내에서, 몰드의 압력은 제2 압력과 적어도 같거나 더 높은 제3 압력으로 유지되고, 제3 압력은 피드 구성요소의 집합체를 고화하는 데 충분한 압력임)로 몰드를 이송하는 단계;
d) 쿨링된 플래튼을 몰드에 대해 압착함으로써, 몰드에 압력을 가하여 몰드를 쿨링하고, 복합 부품을 형성하는 단계; 및
e) 몰드가 취출 온도에 도달했을 때, 복합 부품을 취출하는 단계; 및
f) a) 단계 내지 e) 단계를 반복하는 단계;
를 포함하는 복합 부품을 형성하기 위한 급속 히트 사이클 컴프레션 몰딩 방법을 제공한다.
본 발명은, 컴프레션 몰딩 공정을 위한 RHCM 솔루션을 제공하는 효과가 있다.
도 1은, 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 RHCM을 위한 방법에 대한 블록 흐름도를 도시한다.
도 2a는, 도 1의 방법을 실행하기 위한 장치의 제1 실시예를 도시한다.
도 2b는, 도 1의 방법을 실행하기 위한 장치의 제2 실시예를 도시한다.
도 2c는, 도 1의 방법을 실행하기 위한 장치의 제3 실시예를 도시한다.
도 3은, 본 발명에 따른 RHCM의 실시예에 대한 온도 및 압력 대 시간을 나타내는 차트를 도시한다.
정의. 아래 용어는 상세한 설명 및 첨부된 청구항에서 사용하기 위해 정의된다:
- "토우(tow)"는 섬유의 다발(즉, 섬유 다발)을 의미하고, 이 용어들은 달리 명시되지 않는 한 여기서 상호 교환적으로 사용된다. 일반적으로 토우는, 1K 토우, 4K 토우, 8K 토우 등 천 개 단위의 섬유를 사용할 수 있다.
- "프리프레그(prepreg)"는 레진이 함침(impregnate)된 섬유를 의미한다.
- "토우프레그(towpreg)"는 레진이 함침된 섬유 다발(즉, 토우)을 의미한다.
- "섬유-다발-기반 예비성형체"는, 다수의, 단일 방향으로 배열된, 같은-길이의, 레진 함침 섬유의 다발을 의미한다. 각각의 다발 내의 다수의 섬유는, 일반적으로 1000의 배수(예를 들어, 1k, 10k, 24k 등)로 존재한다. 섬유는 섬유의 호스트 예비성형체의 장축(major axis)과 정렬된다. 다발은 자주(하지만 필수적이지는 않음) 토우프레그의 긴 길이로부터 소싱(source)된다. 즉, 다발은 원하는 크기로 절단된 토우프레그의 세그먼트이며, 많은 경우에서, 특정 부품을 몰딩하는데 적합하도록 특정 형상으로 모양이 만들어진(예를 들어, 접히거나, 비틀리는 등) 세그먼트이다. 대안적으로, 당업자에 이미 알려진 것과 같이, 섬유의 다발은 함침 공정으로부터 직접적으로 소싱될 수 있다. 소스가 무엇이든, 섬유 다발, 따라서 예비성형체는, 제한 없이 원형, 타원형, 삼엽형(trilobal), 다각형과 같은 임의의 적합한 단면을 가질 수 있다. 반면에, 단면의 종횡비(폭-대-두께)는 약 0.25 내지 6 사이이다. 즉, "섬유-다발-기반 예비성형체"는, 상대적으로 평평한 폼 팩터로부터 구별되고, (i) 테이프(일반적으로 대략 10부터 대략 30 사이의 종횡비 - 위에 따르면 단면 - 를 가짐), (ii) 섬유의 시트 및 (iii) 라미네이트 모양이 만들어진 조각의 임의의 크기를 명시적으로 제외한다.
- "고화(consolidation)"는, 몰딩/성형 기술에서, 섬유/레진의 그룹 내에서 빈 공간이 가능한 범위까지 최종 부품에 허용되도록 제거되는 것을 의미한다. 이를 위해서는 일반적으로 가스 가압(또는 진공) 또는 기계적인 힘의 적용(예를 들어, 롤러 등) 및 상승된 온도(레진을 경화/녹이기 위함)를 통해 상당히 높아진 압력이 요구된다.
- "부분 고화"는, 몰딩/성형 기술에서, 섬유/레진의 그룹 내에서 빈 공간이 최종 부품에 요구되는 범위까지 제거되지 않는 것을 의미한다. 대략적으로, 완전 고화는 부분 고화에 비해 하나에서 두 자릿수가 높은 압력이 필요하다. 보다 더 어림잡아 일반화하면, 섬유 합성 재료를 완전 고화의 대략 80퍼센트로 고화시키기 위해서는, 완전 고화에 필요한 압력의 대략 20퍼센트만이 필요하다.
- "컴프레션 몰딩"은, 일정 시간 동안 구성성분에 공급하는 열 및 압력을 가하는 것을 수반하는 몰딩 공정이다. 출원인의 공정에서, 가해지는 압력은 보통 약 500psi 내지 약 3000psi 범위 내에 있으며, 사용되는 특정 레진의 함수인 온도는 보통 약 150°C 내지 약 400°C 범위 내에 있다. 가해진 열이 레진의 온도를 용융 온도 위로 증가시키면, 레진은 더 이상 고체가 아니다. 이후 레진은 가해진 압력을 통해 몰드의 기하학적 형상에 부합된다. 상승된 압력 및 온도는 일반적으로 수 분 동안 유지된다. 이후, 몰드는 압력의 소스로부터 제거되고, 냉각된다. 냉각되면, 완성된 부품은 몰드로부터 제거된다.
- "대략" 또는 "실질적으로"는, 명시된 수치 또는 공칭 값에 대해 +/-20%를 의미한다.
- 다른 정의들은 문맥상 본 명세서의 다른 곳에서 제공된다.
피드 구성요소. 본 발명의 실시예와 함께 사용되는 피드 구성요소는, 섬유-다발-기반 예비성형체, 프리프레그 테이프, 길게 절단된 프리프레그, 짧게 절단된 프리프레그, 니트 레진 펠릿(neat resin pellet), 또는 앞서 언급된 것들의 조합을 포함한다. 본 공정과 함께 사용할 경우, 이러한 구성요소는 "레이업"으로서 몰드 캐비티 내에 개별적으로 위치할 수 있다. 대안적으로 그리고 바람직하게는, 구성요소의 폼 팩터가 허용하는 범위 내에서, 앞서 언급된 구성요소의 하나 이상의 임의의 타입은 함께 그룹화되고, 몰드 캐비티 내에 위치되기 전에 적어도 느슨하게 결합되어, 서로에 대해 상대적인 위치를 유지할 수 있다. 따라서, 복수의 섬유-다발-기반 예비성형체는 함께 결합될 수 있다. 또는, 복수의 섬유-다발-기반 예비성형체와 프리프레그 테이프 등이 함께 결합될 수 있다. 앞서 언급된 피드 구성요소의 하나 이상의 임의의 타입의 결합 그룹은, 여기서 "예비성형체 충전물"로 지칭된다. 예비성형체 충전물의 모양은 보통 의도된 부품 또는 적어도 그 일부를 반영하며, 따라서 부품을 형성하는 몰드 캐비티(또는 적어도 그 일부)를 반영한다. 예를 들어, 여기에 참조로서 포함된 공개특허번호 US2020/0114596 및 미국 특허출원번호 SN 16/877,236을 보라. 여기에 제공된 예비성형체 충전물의 정의는, 예비성형체 충전물 내에 포함될 수 있는 구성요소의 타입과 관련하여, 앞서 언급된 출원에서 제공된 정의와 다소 상이할 수 있다는 점에 유의한다.
섬유/레진이 완전히 고화된 최종 부품과 비교하면, 예비성형체 충전물 내에서 예비성형체는 부분적으로만 고화되어 있다(완전 고화를 위한 압력이 불충분함, 심지어는 온도가 불충분할 수 있음). 예를 들어, 출원인의 컴프레션-몰딩 공정은 자주 대략 수천 psi의 압력에서 수행되는 반면, 현재 기술에 따른 예비성형체 충전물을 생성하기 위해 구성요소에 가해지는 아래 방향 압력은 일반적으로 대략 10psi부터 대략 100psi의 범위 내이다. 따라서, 예비성형체 충전물에는 공간이 남아있고, 이에 따라 예비성형체 충전물은 최종 부품으로 사용될 수 없다. 여기서, "피드 구성요소의 집합체"라는 용어는, 피드 구성요소의 레이업 또는 예비성형체 충전물 중 어느 하나를 지칭한다.
일부 실시예에서, 피드 구성요소 내의 개별 섬유는, 유리, 자연 섬유, 탄소, 아라미드(aramid), 붕소(boron), 세라믹(ceramic), 폴리머 필라멘트(polymer filament) 등이 있으나 이에 제한되지는 않는다. 금속 섬유의 제한 없는 예시는, 강철, 티타늄, 텅스텐, 알루미늄, 금, 은, 앞선 금속들의 합금 및 형상-기억 합금을 포함한다. "세라믹"은 모든 무기 및 비-금속 재료를 지칭한다. 세라믹 섬유의 예시는 유리(예를 들어, S-glass, E-glass, AR-glass 등), 석영(quartz), 금속 산화물(예를 들어, 알루미나), 알루미늄 규산염(aluminasilicate), 규산칼슘(calcium silicate), 암면(rock wool), 질화붕소(boron nitride), 탄화규소(silicon carbide) 및 이들의 임의의 조합을 포함하나, 이에 제한되지는 않는다. 또한, 탄소 나노튜브가 사용될 수 있다. 섬유 및 폴리머 필라멘트의 꼬이거나 혼합된 가닥으로 구성된 하이브리드 실이 예비성형체로서 사용될 수도 있다.
본 발명의 실시예와 함께 사용하기 적합한 레진은, 임의의 열가소성(thermoplastic) 레진을 포함한다. 본 발명의 실시예와 함께 사용하기 유용한 예시적인 열가소성 레진은, 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌(acrylonitrile butadiene styrene, ABS), 나일론(nylon), 폴리아릴에테르케톤(polyaryletherketones, PAEK), 폴리부틸렌테레프탈레이트(polybutylene terephthalate, PBT), 폴리카보네이트(polycarbonates, PC), 폴리카보네이트-ABS(polycarbonate-ABS, PC-ABS), 폴리에테르케톤(polyetheretherketone, PEEK), 폴리에테르이미드(polyetherimide, PEI), 폴르에테르술폰(polyether sulfones, PES), 폴리에틸렌(polyethylene, PE), 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethylene terephthalate, PET), 폴리페닐렌 술파이드(polyphenylene sulfide, PPS), 폴리페닐술폰(polyphenylsulfone, PPSU), 폴리포스포릭 애시드(polyphosphoric acid, PPA), 폴리프로필렌(polypropylene, PP), 폴리술폰(polysulfone, PSU), 폴리우레탄(polyurethane, PU), 폴리비닐 클로라이드(polyvinyl chloride, PVC)를 포함하나 이에 제한되지는 않는다.
도 1은, 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 RHCM을 위한 방법(100)에 대한 블록 흐름도를 도시한다. 도시된 것과 같이, 방법(100)은 연속적이나, 일부 다른 실시예에서, 방법은 배치방식(batchwise)으로 작업될 수 있다. 즉, 일부 실시예에서, 방법(100) 내에 도시된 일련의 작업은, 제2 부품을 만들기 위한 사이클링 없이, 부품을 만들기 위해 수행된다. 예시적인 실시예에서, 사용되는 컴프레션 몰드는, 피드 구성요소의 집합체가 더해진 몰드 캐비티를 포함하는 암부 반쪽(female half) 및 수부 반쪽(male half) 또는 "몰드 코어(mold core)"를 가진다.
작업(S101)에서, 피드 구성요소의 집합체는 몰드 캐비티 내에 위치된다. 예시적인 실시예에서, 방법(100)은 연속적인 공정으로서 작업된다. 따라서, 공정의 사이클의 끝에서의 온도 및 압력 조건은, 사이클을 시작하는 데 요구되는 온도 및 압력 조건과 유리하게 동일하다.
방법(1)의 사이클의 끝에서의 몰드 반쪽 상의 압력은, 그 시점에서 몰드가 콜드 프레스에서 퇴장하고 완성된 부품을 취출하기 위해 개방되었기 때문에, 단순히 대기압이다. 이와 유사하게, 작업(S101)에서의 압력은, 피드 구성요소의 집합체가 더해지도록 몰드가 개방되기 때문에, 대기압이다.
방법(100)의 사이클의 끝에서의 온도는, 완성된 부품이 몰드로부터 취출되었을 때 변형되지 않도록 충분히 낮아야 한다. 부품은 취출 메커니즘의 기능으로 취출 중에 상당한 힘을 받을 수 있다. 일반적으로, 부품이 상대적으로 더 큰 힘을 받으면, 변형을 방지하기 위해 상대적으로 낮은 온도에서 취출이 이루어지는 것이 필수적이다. 따라서, 취출 온도는 루틴(routine) 실험을 통해 가장 잘 결정되며, 단순히 부품의 구성이 아니라 부품의 모양이 가해지는 힘에 의해 변형되는 경향에 영향을 미치기 때문에, 각 부품에 대해 잠재적으로 고유하다. 따라서, 취출 온도가 로딩 온도를 결정한다.
컴프레션 몰딩을 통해 섬유-복합체 부품을 몰딩하기 위해서, 피드 구성요소 내의 레진은 충분히 연화(soften)되어 피드 구성요소 내의 레진이 몰드 내의 모든 부피를 채우고, 섬유와 레진 사이의 모든 빈 공간이 제거(즉, 완전히 고화됨)되도록 유동할 수 있어야 한다. 이를 달성하는 것은 상승된 온도 및 상승된 압력을 요구한다.
이를 위해, 작업(S102) 내에서, 몰드는 예시적인 실시예 내에서 두 개의 핫 플래튼을 포함하는 "핫 프레스"로 이송된다. 플래튼은 신속한 히팅을 용이하게 하도록, 몰드에 비해 열 질량이 크다. 몰드는 로봇, 컨베이어, 셔틀 또는 이와 유사한 것들에 의해 이송될 수 있다. 일부 다른 실시예에서, 몰드는 두 개 이상의 플래튼을 포함한다.
작업(S103)에 따르면, 몰드 및 몰드 내에 포함된 피드 구성요소의 집합체는, 두 개의 핫 플래튼을 몰드에 대해 압착함으로써 궁극적으로 "공정 온도"로 히팅된다. 공정 온도는, 약 500 내지 3000psi의 범위 내의 압력이 가해지는 중에, 위에서 언급한 것과 같이, 유동 및 고화를 위해 레진이 충분히 연화되는 온도이다. 따라서, 이러한 플래튼은 공정 온도를 초과하는 온도에서 유지되어야 한다.
반결정체의(semi-crystalline) 열가소성 폴리머(thermoplastic polymer) 레진의 경우, 공정 온도는 일반적으로 녹는 점보다 다소 높은 온도이다. 무정형의(amorphous) 열가소성 폴리머는 녹는 점이 없기 때문에, 공정 온도는 간단히 가해지는 압력에서 폴리머가 연화되는 온도보다 다소 높은 온도이다. 즉, 가해지는 압력 하의 열변형 온도(heat deflection temperature)보다 높은 온도이다.
작업(S103)은 종종 여기에 개시된 RHCM 공정의 속도가 제한되는 단계이다. 이것은 상당한 양의 피드 구성요소의 고화가 요구되는 상황에서 특히 사실인데, 이는 (a) 낮은 열전도성 피드 구성요소를 통해 열을 전도하는 것은 몰드 자체를 통해 열을 전도하는 것보다 더 많은 시간을 소요하며, (b) 피드 구성요소 집합체 내의 레진이 연화될 때까지, 피드 구성요소의 집합체 내의 섬유의 파손을 방지하기 위해 가해지는 압력을 상대적으로 낮게 유지하는 것이 유리하기 때문이다.
일부 실시예에서, 작업(S103)은 단일 스테이션에서 수행된다. 즉, 단일 핫 프레스 내에서 수행된다. 하지만, 위에서 언급된 것과 같이 히팅이 일반적으로 속도를 제한하는 단계임을 고려하여, 예시적인 실시예에서는 작업(S103)이 두 개의 스테이션(두 개의 핫 프레스)에서 두 개의 하위 작업을 통해 수행된다.
(i) 약간의 압력은 핫 플래튼과 몰드 사이의 양호한 열 전도를 보장하기 위해 필수적이므로, 플래튼을 통해 상대적으로 낮고 일정한 압력을 가함으로써 히팅하고, 이후
(ii) 몰드의 온도와 피드 구성요소의 잡합체의 온도가 공정 온도에 접근할 때, 압력을 거의 완전한 고화 압력으로 급속하게 증가시킨다.
작업(S103)을 두 개의 스테이션에서 수행하기 위한 동기는, 라인 밸런싱(line balancing)이다. 즉, 각각의 스테이션에서의 공정이 대략적으로 동일한 시간량을 소요하는 것이 유리하고, 히팅은 속도를 제한하는 단계이기 때문에, 두 개의 스테이션에서 히팅을 수행하는 것은 방법(100)의 임의의 다른 작업에 비해 히팅에 대한 시간량을 두 배 제공한다.
예시적인 실시예에서, 초기 가압은 부품의 투영된 면적(즉, 고화 축에 수직인 평면 상에 투영된, 압력을 받게 되는 부품의 부분)을 기반으로 약 100 내지 약 500psi 범위 내의 압력에서 수행되어야 한다. 몰드 및 몰드의 구성물의 온도가 공정 온도에 접근하면, 가해지는 압력이 급속하게 증가한다.
작업(S103) 도중의 최종 압력은 바람직하게는 200 내지 3000psi 범위 내에 있다. 이 단계에서, 몰드가 완전히 닫힐 필요는 없다. 일부 실시예에서, 작업(S103) 내에서 가해지는 최대 압력은 완전 고화 압력보다 낮다. 사실, 히팅 중의 최대 압력은 완전 고화 압력보다 40% 낮을 수 있다. 이와 관련하여, 아래에서 더 자세히 논의된 것과 같이, 방법(100)의 쿨링 페이즈 중에 완전 고화 압력이 달성되는 것이 종종 더 중요하다.
위에서 언급한 것과 같이, 이러한 두 개의 가압 작업은 두 개의 공정 스테이션(하나는 상대적으로 낮은 양의 압력을 가할 수 있고, 제2 스테이션은 상당히 큰 압력을 가할 수 있음)에서 수행될 수 있다. 일부 다른 실시예에서는, 위에서 설명한 것과 같이 압력이 가해지는 단일 스테이션이 사용된다. 일부 추가적인 실시예에서는, 두 개 이상의 히팅 스테이션(핫 프레스)가 사용될 수 있다. 본 발명에 비추어, 하나 또는 둘 이상의 히팅 스테이션의 사용을 결정하는 것 뿐만 아니라, 작업(S103)에 대한 작업 압력을 선택하는 것 또한 당업자의 능력 내에 있다.
일부 실시예에서, 몰드 및 몰드의 구성물이 공정 온도에 도달하기 전에, 압력은 꾸준히 그리고 급속하게 증가한다. 일부 실시예에서, 압력은 즉시 증가(즉, 몰드가 취출 온도일 때)한다. 일부 다른 실시예에서, 온도는 몰드 온도가 공정 온도의 약 25도씨 이내일 때 증가한다.
작업(S104)에서, 쿨링(일부 실시예에서는 완전 고화)를 위해, 몰드는 핫 프레스로부터 콜드 프레스로 이송된다. 예시적인 실시예에서, 콜드 프레스는 두 개의 콜드 플래튼을 포함한다. 몰드는 이러한 두 개의 플래튼 사이에 위치된다. 두 개의 콜드 플래튼은, 원하는 대로 신속한 쿨링을 용이하게 하도록, 몰드에 비해 열 질량이 크다. 몰드는 로봇, 컨베이어, 셔틀 또는 이와 유사한 것들에 의해 이송될 수 있다. 일부 다른 실시예에서, 콜드 프레스는 두 개 이상의 플래튼을 포함한다.
작업(S105)에서, 피드 구성요소는 콜드 프레스의 두 개의 콜드 플래튼에 의해 최대의 압력이 가해져 쿨링된다. 일부 실시예에서, 이 작업의 이른 부분에서, 피드 구성요소의 고화가 완료된다(작업 S103동안 완전 고화가 이루어지지 않은 경우임). 이러한 이유에서, 몰드 내의 온도가 레진의 공정 온도보다 낮게 떨어지기 전에, 몰드는 콜드 프레스로 이송되어야 한다. 하지만, 일부 실시예에서, 피드 구성요소는 콜드 프레스로 이송되기 전에 완전히 고화된다.
두 개의 플래튼에 의해 가해지는 압력은, 콜드 플래튼과 몰드 사이의 열 전도성을 양호하게 하고, 몰드가 급속하게 쿨링되도록 한다. 몰드는, 앞서 설명한 것과 같이 결정된 취출 온도로 쿨링되어, 연속적인 공정의 다음 사이클을 준비한다. 취출 온도는, 레진의 유리 전이 온도(glass transition temperature, Tg) 아래의 온도일 수 있으나, 반드시 그래야만 하는 것은 아님에 유의한다.
일부 실시예에서, 작업(S105)은 두 개의 하위 작업, (i) 제1 쿨링 작업 및 (ii) 제2 쿨링 작업을 포함한다. 일부 실시예에서, 이는 두 개의 분리된 쿨링 스테이션(두 개의 분리된 콜드 프레스)에서 이루어지며, 일반적으로 압력을 사이클링시키는 것이 필수적이다. 즉, 제1 쿨링 작업을 위해 제1 쿨링 스테이션에서 완전 고화 압력까지 상승하고, 제2 쿨링 스테이션으로의 이송을 위해 압력이 감소(즉, 압력이 무압력으로 낮춰짐)하며, 이후 제2 쿨링 작업을 위해 완전 고화 압력까지 상승한다.
일부 실시예에서, 두 개의 하위 작업은 두 개의 상이한 쿨링 속도, (i) 제1 더 느린 쿨링 속도(예를 들어, 최고 온도로부터 중간 온도에 달함) 및 이후 (ii) 냉각 공정의 나머지를 위한 더 빠른 쿨링 속도를 수반한다. 이 기술은, 예를 들어, 고성능 반결정 열가소성 플라스틱과 같은 특정 레진을 공정할 때에 유용하다. 초기의 더 느린 쿨링 속도는, 결정성(crystalinity) 및 기계적 특성을 향상시킬 수 있다. 또 다른 실시예에서, 두 개의 하위 작업은 두 개의 고속 쿨링 작업을 포함한다. 여기서, 두 개의 고속 쿨링 작업은 다음과 같다: (i) 주어진 온도(예를 들어, 반결정 열가소성 폴리머 레진의 결정화 온도)로의 제1 고속 쿨링 이후, 그 온도에서 드웰링(dwell)되고, 이후 (ii) 취출 온도로 제2 고속 쿨링된다. "드웰링"은, 예를 들어 두 개의 쿨링 스테이션 사이의 공구 전환을 연장하거나, 제1 스테이션의 플래튼을 드웰링 온도로 성정함으로써 구현될 수 있다. 일부 추가적인 실시예에서는, 세 개 이상의 쿨링 스테이션(쿨링 프레스)가 사용될 수 있다. 본 발명에 비추어, 하나 또는 둘 이상의 쿨링 스테이션의 사용을 결정하는 것 뿐만 아니라, 작업(S105)에 대한 작업 압력 및 온도를 선택하는 것 또한 당업자의 능력 내에 있다.
무정형의 열가소성 폴리머 레진의 경우, "결정화"에 대한 우려가 없기 때문에, 일반적으로 단일 쿨링 스테이션이 사용된다.
작업(S106)에서, 몰드 반쪽들이 개방되고 부품이 취출된다. 이는, 프레스의 양쪽 각각에 몰드 반쪽 각각을 고정함으로써, 몰드가 콜드 프레스에 있는 동안 일어날 수 있다. 이를 위해, 취출 시스템은 콜드 플래튼 내에 내장될 수 있다. 일부 다른 실시예에서, 몰드는 취출 스테이션으로 이송되고 부품이 취출된다. 다월 핀(dowel pin), 가이드 레일 또는 이와 유사한 것들에 의해, 몰드는 취출 스테이션에 등록(부품의 취출을 위함)될 수 있다.
도 2a 내지 도 2c는, 방법(100)을 실행하기 위한 장치의 여러 실시예를 도시한다.
도 2a는, 로딩/취출 스테이션(202), 레일 시스템(204A), 핫 프레스(206), 콜드 프레스(208) 및 컨트롤러/프로세서(210)을 포함하는 장치(200A)를 도시한다. 장치(200)의 이 실시예는, 하나의 히팅 스테이션(핫 프레스 206) 및 하나의 쿨링 스테이션(콜드 프레스 208)을 가진다.
예시적인 실시예에서, 핫 프레스(206) 및 콜드 프레스(208) 모두는 각각 두 개의 플래튼(도시되지 않음)을 포함한다. 플래튼은, 알루미늄, 강철 등과 같이 열적으로 전도성인 금속으로 만들어진다. 핫 프레스(206) 내의 플래튼은 저항 히터, 오일 히터 및 이와 유사한 것(전기/유체 라인 등, 도시되지 않음)을 통해 히팅될 수 있다. 콜드 프레스(208) 내의 플래튼은 공기, 물, 기름 또는 다른 수단(유체 라인 등, 도시되지 않음)을 통해 쿨링될 수 있다.
일부 다른 실시예에서, 핫 프레스(206) 및 콜드 프레스(208) 중 하나 또는 모두는 둘 이상의 플래튼을 포함한다. 이러한 일부 실시예에서, 플래튼의 일부는 히팅 또는 쿨링되지 않으나, 대신 몰드에 고화 압력을 가하기 위해서만 사용된다. 다른 플래튼은 적합하게 히팅 또는 쿨링되나, 최소한의 압력(열교환을 위한 양호한 접촉을 생성하기 충분한 정도임)만을 가한다. 이러한 배열은, 몰드가 압력이 가해지는 방향으로는 길고 수직하는 방향으로는 짧을 경우 사용된다. 이러한 상황에서, 히팅 또는 쿨링 플래튼은, 압력이 가해지는 방향을 가로지르는 방향으로 몰드에 인접한다. 이는 몰드의 '상부' 및 '하부'에 열이 가해질 때보다 몰드를 통해 열이 더 빠르게 전도될 수 있도록 한다.
일부 실시예에서, 상이한 히팅 및 쿨링 속도가 몰드의 상이한 부분에 적용될 수 있다. 이는, 예를 들어, 더 적은 히팅 또는 쿨링을 원하는 영역 내에서 몰드 표면과 플래튼의 표면 사이에 포켓(예를 들어, 빈 공간 등)을 도입함으로써 달성될 수 있다. 포켓은 이러한 영역에서 플래튼과 몰드 사이의 물리적인 접촉을 방지하고, 다른 영역에 비해 상대적으로 열 전달을 줄인다. 대안적으로, 더 적은 히팅 또는 쿨링을 원하는 영역에서 컷아웃(cutout)이 있는 얇은 스페이서를 플래튼과 몰드 사이에서 사용할 수 있다.
일부 실시예에서, 가해지는 히팅 또는 쿨링의 양은, 서로에 대해 상대적으로 이동할 수 있는 구역으로 나누어진 히팅 및 쿨링 플래튼을 사용함으로써 조정된다. 몰딩 사이클을 통틀어 양호한 열 전도성을 유지하도록, 이동하는 구역은 스프링이 로딩될 수 있다. 이 방법은, 서로에 대해 상대적으로 움직이는 다수의 부분을 가지는 더 복잡한 몰드와 함께 양호한 열 전도성을 보장하는 데 사용될 수도 있다.
컨트롤러/프로세서(210)는 라인(212)을 통해 장치(200A)의 모든 요소에 전기적으로 연결된다. 컨트롤러/프로세서는, 몰드를 장치(200A)의 다양한 스테이션으로 수송하도록 레일 시스템(204A)를 제어한다. 예시적인 실시예에서, 레일 시스템(204A)는, 몰드를 하나의 스테이션으로부터 다음 스테이션으로 인덱싱(index)하는 회전식 스테이지 상에 있다. 일부 다른 실시예에서, 회전식 스테이지는 사용되지 않는다.
추가적으로, 컨트롤러/프로세서(210)는, 플래튼의 온도를 제어하거나 플래튼에 의해 가해지는 압력을 제어하는 것과 같이 모든 스테이션의 작업을 제어한다.
장치(200A)를 사용할 때, 스테이션(202)에서 피드 구성요소의 집함체는 몰드(도시되지 않음) 내에 로딩되고, 레일 시스템(204A)를 통해 핫 프레스(206)로 이송되며, 여기서 앞서 설명한 것과 같이 온도 및 압력이 증가한다(작업 S103). 이후 몰드는 레일 시스템(204A)를 통해 콜드 프레스(208)로 이송되며, 최대 압력에 도달하고 온도가 취출 온도로 감소한다. 이후 몰드는 레일 시스템(204A)을 통해 로딩/취출 스테이션(202)으로 귀환한다. 일부 실시예에서, 몰드는 콜드 프레스(208)를 떠나기 전에 개방되어 있다. 일부 다른 실시예에서, 몰드는 로딩/취출 스테이션(202)에서 개방되어 있다. 완성된 부품이 몰드로부터 취출된 이후, 다른 피드 구성요소의 집합체가 몰드에 더해지고, 방법(10)의 다른 사이클이 수행된다.
도 2b는, 로딩/취출 스테이션(202), 레일 시스템(204B), 핫 프레스(206A), 핫 프레스(206B) 또는 콜드 프레스(208A), 콜드 프레스(208B), 및 컨트롤러/프로세서(210)를 포함하는 장치(200B)를 도시한다. 장치(200)의 이 실시예는, 두 개의 히팅 스테이션(핫 프레스 206A 및 206B)과 하나의 쿨링 스테이션(콜드 프레스 208B) 또는 하나의 히팅 스테이션(핫 프레스 206A)과 두 개의 쿨링 스테이션(콜드 프레스 208A 및 208B)을 가진다.
장치(200B)는, 앞서 설명한 것과 같이, 작업(103)이 두 개의 히팅 하위 작업을 포함하는 방법(100)의 실시예를 수용하거나, 앞서 설명한 것과 같이, 작업(105)이 두 개의 쿨링 하위 작업을 포함하는 방법(100)의 실시예를 수용한다. 추가 프레스를 수용하기 위해, 레일 시스템(204B)은 레일 시스템(204A)과 상이한 레이아웃을 가진다.
도 2C는, 로딩/취출 스테이션(202), 레일 시스템(204C), 핫 프레스(206A), 핫 프레스(206B), 콜드 프레스(208A), 콜드 프레스(208B) 및 컨트롤러/프로세서(210)를 포함하는 장치(200C)를 도시한다.
장치(200C)는, (앞서 설명한 것과 같이) 작업(103)이 두 개의 히팅 하위 작업을 포함하는 방법(100)의 실시예를 수용하거나, (앞서 설명한 것과 같이) 작업(105)이 두 개의 쿨링 하위 작업을 포함하는 방법(100)의 실시예를 수용한다. 네 개의 프레스를 수용하기 위해, 레일 시스템(204C)은 레일 시스템(204A) 또는 레일 시스템(204B)와 상이한 레이아웃을 가진다.
일부 다른 실시예에서, 장치(200)는, 예를 들어 공정 용량을 증가시키는 두 개 이상의 핫 프레스 및/또는 두 개 이상의 콜드 프레스를 포함할 수 있다. 추가적으로, 일부 실시예에서, 로딩/취출 스테이션은 두 개의 개별 스테이션으로 분리될 수 있다.
도 3은, 반결정체의 열가소성 폴리머 레진의 공정과 같이, 하나의 히팅 스테이션과 두 개의 쿨링 스테이션을 사용하는 RHCM의 실시예에 대한 온도(좌측 수직 축 판독값) 및 압력(우측 수직 축 판독값) 대 시간을 나타내는 차트를 도시한다.
방법의 작업 중의 몰드/피드 재료의 온도 사이클(점선, 좌측 판독값)은 다음과 같다. 사이클은, 구성요소의 집합체를 몰드의 몰드 캐비티 내에 로딩하는 것과 함께 시작된다. 방법의 적어도 하나의 사이클이 완료되어, 사이클이 시작되면, 몰드가 취출 온도 또는 취출 온도에 가까운 온도에 있다고 가정된다.
온도는, 히팅 스테이션에서 각각의 레진마다 고유한 공정 온도로 증가한다. 앞서 설명한 것과 같이, 공정 온도는, 압력이 가해지는 중에, 유동 및 고화를 위해 레진이 충분히 연화되는 온도이다. 쿨링 스테이션으로 이송되기 전에, 완전 고화 또는 필요한 양의 고화에 도달하기 위해, 원하는 대로 어느 정도의 온도 유지 또는 약간의 오버슈트(overshoot)가 발생할 수 있다. 몰드 및 몰드의 구성물의 온도는 쿨링 스테이션에서 감소하고, 도시된 실시예에서, 쿨링은 두 개의 상이한 쿨링 스테이션에서 두 개의 상이한 속도로 수행된다. 앞서 설명한 것과 같이, 최상의 매트릭스(matrix) 특성을 위해, 두 개의 상이한 쿨링 속도는 일부 반결정 고성능 폴리머를 위해 요구될 수 있다. 온도가 한번 취출 온도로 감소되면, 몰드는 콜드 프레스를 떠나고 부품이 취출될 수 있다.
압력 사이클(실선, 우측 판독값)은 다음과 같다. 로딩 공정 중에, 압력은 몰드에 가해지지 않는다. 히팅 스테이션에서, 피드 구성요소의 무결성을 손상하는 것을 방지하도록, 초기에는 피드 구성요소의 집합체에 낮은 압력이 가해진다. 레진이 공정 온도에 접근할 때, 압력은 급속히 상승한다. 앞서 설명한 것과 같이, 일부 실시예에서, 히팅 작업은 두 개의 분리된 핫 프레스에서 수행된다. 이러한 실시예에서, 제1 핫 프레스는 제2 핫 프레스에 비해 더 작은 프레스(즉, 더 작은 압력을 가할 수 있음)이다.
도 3에 도시된 것과 같은 일부 실시예에서, 히팅 중의 최종 압력은, 쿨링 중의 가해지는 최대 압력보다 작을 수 있다(약 40%까지). 여기에는 여러 이유가 있다. 부품이 쿨링될 때, 완전 고화를 위해 최대 압력으로 작업하는 것이 성형상 및 성능상의 이유로 중요하다. 압력이 더 클수록, 프레스가 더 커지는 것을 고려한다. 쿨링 작업 중에는 최대 압력이 요구되기 때문에, 히팅 작업 중에 최대 압력보다 작은 압력(즉, 더 작은 프레스를 사용함)에서 작업함으로써 자본 비용 절감이 실현될 수 있다. 또한, 히팅 작업을 완전 고화보다 낮은 곳에서 수행하는 것은 사이클 시간을 감소시킨다.
몰드는 제1 쿨링 스테이션으로 이송되며, 제1 냉각 스테이션에서 몰드는 완전 고화를 달성하기 위해 최대 압력이 가해진다. 원하는 결정성을 달성하기 위한 느린 쿨링 이후에, 몰드는 제2 쿨링 스테이션으로 이송되며, 제2 쿨링 스테이션에서 몰드는 취출 온도로 쿨링될 때까지 다시 최대 압력이 가해진다. 일부 실시예에서, 말드는 이후 취출 스테이션으로 이송되고, 이때는 몰드 상에 상승된 압력이 요구되지 않는다.
현재 RHCM 공정의 실시예는 단일 몰드 사이클에 적용될 수 있으나, 공정은 연속적인 공정에서 작업하는 것이 유리하도록 의도되었다. 예시적인 실시예에 따르면, 취출 및 로딩 사이클은 동일한 스테이션에서 수행되고, 각각은 일반적으로 해당 스테이션에 할당된 사이클 시간의 절반을 차지하나, 반드시 그런 것은 아니다. 공정은 연속적인 방식으로 작업하는 것이 유리하기 때문에, 시작 온도 및 압력은 종료 온도 및 압력과 매칭된다.
본 발명은 몇 가지 실시예에 대해 설명하고, 기존의 기술자들이 본 발명을 읽은 후 본 발명의 수많은 변형이 기존의 기술자들에 의해 쉽게 고안될 수 있으며, 본 발명의 범위는 다음의 청구항에 의해 결정된다는 것이 이해되어야 한다.

Claims (23)

  1. 복합 부품을 형성하기 위한 급속 히트 사이클 컴프레션 몰딩 방법에 있어서,
    a) 제1 히팅 스테이션 - 상기 제1 히팅 스테이션은 두 개의 플래튼(platen)을 포함하는 제1 핫 프레스를 가지며, 상기 플래튼은 상기 피드 구성요소 내의 레진(resin)의 공정 온도보다 높은 온도를 가짐 - 에서, 피드 구성요소(feed constituent)의 집합체를 포함하는 몰드를 위치시키는 단계;
    b) 상기 제1 핫 프레스의 상기 플래튼을 상기 몰드에 대해 압착함으로써, 상기 몰드에 압력을 가하여 상기 몰드를 히팅하는 단계;
    c) 상기 몰드를 제1 쿨링 스테이션 - 상기 제1 쿨링 스테이션은 두 개의 플래튼을 포함하는 제1 콜드 프레스를 가지며, 상기 플래튼은 상기 레진의 상기 공정 온도보다 낮은 제1 온도를 가짐 - 으로 이송하는 단계;
    d) 상기 제1 콜드 프레스의 상기 플래튼을 상기 몰드에 대해 압착함으로써, 상기 몰드에 압력을 가하여 상기 몰드를 쿨링하는 단계; 및
    e) 상기 몰드가 취출 온도에 도달했을 때, 상기 복합 부품을 취출하는 단계;
    를 포함하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 핫 프레스의 상기 플래튼에 압력을 가하는 단계는,
    상기 몰드의 온도가, 상기 레진의 상기 공정 온도의 약 섭씨 25도 이내가 될 때까지, 압력을 제1 압력으로 유지하는 단계; 및
    상기 몰드의 온도가 상기 공정 온도의 약 25도 이내가 된 이후, 압력을 제2 압력으로 높이는 단계;
    를 포함하는 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제2 압력은, 상기 피드 구성요소를 완전히 고화(consolidate)하는 데 요구되는 압력의 약 40퍼센트 이내인 방법.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제2 압력은, 상기 피드 구성요소를 완전히 고화(consolidate)하는 데 요구되는 압력인 방법.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 몰드의 온도가 상기 공정 온도의 섭씨 25도 이내가 된 이후, 상기 제1 히팅 스테이션으로부터 상기 제2 히팅 스테이션으로 상기 몰드를 이송하는 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 쿨링 스테이션에서 상기 몰드를 쿨링하는 단계는,
    상기 레진의 상기 공정 온도보다 낮고 상기 취출 온도보다 높은 제2 온도로 상기 몰드를 쿨링하는 단계를 포함하는 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제2 온도는 상기 레진의 결정화(crystallization) 온도인 방법.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 몰드가 상기 제2 온도로 쿨링된 이후, 상기 몰드를 제2 콜드 프레스 - 상기 제2 콜드 프레스는, 상기 취출 온도보다 낮은 온도에서 유지되는 두 개의 플래튼을 포함함 - 로 이송하는 단계; 및
    상기 몰드의 온도가 상기 취출 온도로 떨어질 때까지, 상기 제2 콜드 프레스의 상기 플래튼을 상기 몰드에 대해 압착함으로써, 상기 몰드에 압력을 가하는 단계를 포함하는 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 몰드는, 상기 제1 콜드 프레스 내보다 상기 제2 콜드 프레스 내에서 더 빠르게 쿨링되는 방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 몰드는 제1 섹션 및 제2 섹션을 가지되,
    상기 제1 핫 프레스의 상기 플래튼을 상기 몰드에 대해 압착함으로써, 상기 몰드에 압력을 가하는 단계는,
    상기 제1 섹션을 제1 속도로 히팅하고, 상기 제2 섹션을 상기 제1 속도와 상이한 제2 속도로 히팅하는 단계를 포함하는 방법.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 몰드는 제1 섹션 및 제2 섹션을 가지되,
    상기 제1 콜드 프레스의 상기 플래튼을 상기 몰드에 대해 압착함으로써, 상기 몰드에 압력을 가하는 단계는,
    상기 제1 섹션을 제1 속도로 쿨링하고, 상기 제2 섹션을 상기 제1 속도와 상이한 제2 속도로 쿨링하는 단계를 포함하는 방법.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 복합 부품이 취출된 이후, 상기 몰드 내에 피드 구성요소의 후속 집합체를 로딩하고, a) 단계 내지 e) 단계를 반복하는 방법.
  13. 복합 부품을 형성하기 위한 급속 히트 사이클 컴프레션 몰딩 방법에 있어서,
    a) 두 개의 히팅된 플래튼(platen)을 가지는 제1 핫 프레스 내에서, 피드 구성요소의 집합체를 포함하는 몰드 - 상기 몰드는 제1 압력 아래로 유지됨 - 를 히팅하는 단계;
    b) 상기 몰드를 두 개의 히팅된 플래튼을 가지는 제2 핫 프레스로 이송하되, 상기 몰드의 압력을 상기 제1 압력으로부터 상기 제1 압력보다 큰 제2 압력으로 증가시키는 단계;
    c) 상기 몰드의 온도가 공정 온도를 초과한 이후, 두 개의 쿨링된 플래튼을 가지는 제1 콜드 프레스 - 상기 제1 콜드 프레스 내에서, 상기 몰드의 압력은 상기 제2 압력과 적어도 같거나 더 높은 제3 압력으로 유지되고, 상기 제3 압력은 상기 피드 구성요소의 집합체를 고화(consolidate)하는 데 충분한 압력임 - 로 상기 몰드를 이송하는 단계;
    d) 상기 쿨링된 플래튼을 상기 몰드에 대해 압착함으로써, 상기 몰드에 압력을 가하여 상기 몰드를 쿨링하고, 상기 복합 부품을 형성하는 단계; 및
    e) 상기 몰드가 취출 온도에 도달했을 때, 상기 복합 부품을 취출하는 단계;
    를 포함하는 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 몰드를 제2 핫 프레스로 이송하는 단계는,
    상기 몰드의 온도가 상기 피드 구성요소 내의 상기 레진의 공정 온도를 초과할 때, 상기 몰드를 이송하는 단계를 포함하는 방법.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 제2 압력은 상기 제3 압력의 약 40% 이내인 방법.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 몰드는 제1 시간량 동안 상기 제1 핫 프레스 내에 있고. 상기 몰드는 제2 시간량 동안 상기 제2 핫 프레스 내에 있고,
    상기 제1 시간량과 상기 제2 시간량은 동일한 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 몰드는, 상기 제2 시간량과 동일한 제3 시간량 동안 상기 제1 콜드 프레스 내에 있는 방법.
  18. 제13항에 있어서,
    상기 피드 구성요소의 집합체는 섬유 및 레진을 포함하되,
    상기 레진은 무정형의(amorphous) 열가소성 폴리머(thermoplastic polymer)인 방법.
  19. 제13항에 있어서,
    상기 피드 구성요소의 집합체는 섬유 및 레진을 포함하되, 상기 레진은 반결정체의(semi-crystalline) 열가소성 폴리머(thermoplastic polymer)이고, 상기 제1 콜드 프레스 내에서 상기 몰드는 상기 레진의 결정화(crystallization) 온도로 쿨링되며,
    상기 방법은,
    상기 몰드가 상기 결정화 온도로 쿨링된 이후, 상기 몰드를 제2 콜드 프레스 - 상기 제2 콜드 프레스는, 상기 취출 온도보다 낮은 온도에서 유지되는 두 개의 플래튼을 포함함 - 로 이송하는 단계; 및
    상기 몰드의 온도가 상기 취출 온도로 떨어질 때까지, 상기 제2 콜드 프레스의 상기 플래튼을 상기 몰드에 대해 압착함으로써, 상기 몰드에 압력을 가하는 단계를 포함하는 방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 제1 콜드 프레스 내에서 상기 몰드를 제1 속도로 쿨링하고, 상기 제2 콜드 프레스 내에서 상기 몰드를 제2 속도 - 상기 제2 속도는 상기 제1 속도보다 빠름 - 로 쿨링하는 단계;를 포함하는 방법.
  21. 제13항에 있어서,
    상기 복합 부품이 취출된 이후, 상기 몰드 내에 피드 구성요소의 후속 집합체를 로딩하고, a) 단계 내지 e) 단계를 반복하는 방법.
  22. 복합 부품을 형성하기 위한 급속 히트 사이클 컴프레션 몰딩 방법에 있어서,
    a) 핫 프레스 - 상기 핫 프레스는 두 개의 제1 플래튼(platen) 및 두 개의 제2 플래튼을 포함하며, 상기 핫 프레스의 두 개의 상기 제1 플래튼은 히팅되어 있지 않고, 상기 핫 프레스의 두 개의 상기 제2 플래튼은 히팅되어 있음 - 에서, 피드 구성요소(feed constituent)의 집합체를 포함하는 몰드를 위치시키는 단계;
    b) (i) 상기 핫 프레스의 상기 제1 플래튼을 상기 몰드의 제1 표면 및 제2 표면에 압착하고,
    (ii) 상기 핫 프레스의 상기 제2 플래튼을 상기 몰드의 제3 표면 및 제4 표면에 압착함으로써,
    상기 핫 프레스 내에서 상기 몰드를 히팅하고 압력을 가하는 단계;
    c) 상기 몰드를 제1 콜드 프레스 - 상기 제1 콜드 프레스는 두 개의 제1 플래튼 및 제 개의 제2 플래튼을 가짐 - 로 이송하는 단계;
    d) (i) 상기 콜드 프레스의 상기 제1 플래튼을 상기 몰드의 제1 표면 및 제2 표면에 압착하고,
    (ii) 상기 콜드 프레스의 상기 제2 플래튼을 상기 몰드의 제3 표면 및 제4 표면에 압착함으로써,
    상기 콜드 프레스 내에서 상기 몰드를 쿨링하고 압력을 가하여 상기 복합 부품을 형성하는 단계; 및
    e) 상기 몰드가 취출 온도에 도달했을 때, 상기 복합 부품을 취출하는 단계;
    를 포함하는 방법.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 복합 부품이 취출된 이후, 상기 몰드 내에 피드 구성요소의 후속 집합체를 로딩하고, a) 단계 내지 e) 단계를 반복하는 방법.
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