连续压缩模制机和连续压缩模制固结的热塑性基质复合材料的方法与流程

1.本公开内容一般地涉及连续压缩模制机和连续压缩模制固结的热塑性基质复合材料的方法。


背景技术：

2.连续压缩模制机可用于将热塑性材料形成为期望的形状。连续压缩模制机可以利用一对相对的模头(die)、加热组件和冷却组件。加热组件在模头的入口处加热热塑性材料，从而允许热塑性材料模制和/或流动为模头的形状。模头周期性地分离，从而允许热塑性材料前进通过连续压缩模制机，并一起移动，从而将热塑性材料压制成由模头限定的形状。在常规的连续压缩模制机中，冷却组件被用来将热塑性材料冷却到低于热塑性材料的玻璃化转变温度的温度，然后再将热塑性材料从模头分离。虽然在某些情况下是有效的，但这一过程可能导致热塑性材料内应力的累积(build-up)，从而导致热塑性材料在与模头分离后翘起、扭曲和/或变形。为了解决这种变形，常规的连续压缩模制机的模头可以利用复杂的形状补偿策略，在这种策略中，由模头限定的热塑性材料的形状与期望的形状不同。包括形状补偿策略的模头很难精确建造，并且/或者只在某些情况下有效，并且一个或多个工艺参数的微小变化可能使形状补偿失效。因此，对改进的连续压缩模制机和连续压缩模制固结的热塑性基质复合材料的方法存在需求。


技术实现要素：

3.本文公开了连续压缩模制机(ccmm)和连续压缩模制固结的热塑性基质复合材料的方法。ccmm包括模具、热区加热结构、固结区加热结构和应力松弛区加热结构。ccmm还包括压制结构、脱模结构和供给结构。模具配置为将包括热塑性材料的热塑性基质复合材料(tmcm)成型为固结的热塑性基质复合材料的期望的形状。热区加热结构配置为将模具的热区加热至热区温度，该热区温度选定为将tmcm加热至高于热塑性材料的熔融温度的初始温度。固结区加热结构配置为将模具的固结区加热至固结区温度，该固结区温度选定为将tmcm冷却至后续温度。应力松弛区加热结构配置为将模具的应力松弛区维持在应力松弛区温度，该应力松弛区温度选定为将tmcm维持在应力松弛温度。压制结构配置为在模具内周期性地压缩tmcm，以使tmcm形成为期望的形状。脱模结构配置为当tmcm处于高于热塑性材料的玻璃化转变温度的脱模温度时将tmcm从模具脱模。供给结构配置为周期性地推进tmcm通过模具。
4.该方法包括向ccmm提供包括热塑性材料的热塑性基质复合材料(tmcm)。在提供期间，该方法还包括在ccmm的热区内加热tmcm，在ccmm的固结区内冷却和固结tmcm，在ccmm的应力松弛区内使tmcm内的应力松弛，在ccmm的脱模区内使tmcm脱模，和周期性地压缩tmcm。加热tmcm包括加热至高于热塑性材料的熔融温度的初始温度。冷却和固结tmcm包括冷却至后续温度。使tmcm内的应力松弛包括在应力松弛温度下使应力松弛。使tmcm脱模包括从
ccmm的模具并且在高于热塑性材料的玻璃化转变温度的脱模温度下脱模。周期性地压缩tmcm包括在模具内周期性地压缩tmcm以使tmcm形成为固结的热塑性基质复合材料的期望的形状。
附图说明
5.图1是根据本公开内容的连续压缩模制机的实例的示意图。
6.图2是根据本公开内容的连续压缩模制机的实例的示意图。
7.图3是描绘根据本公开内容的连续压缩模制固结的热塑性基质复合材料的方法的流程图。
8.图4是根据本公开内容的连续压缩模制机内使用的温度曲线的实例的示意图。
具体实施方式
9.图1-4提供了根据本公开内容的连续压缩模制机10和/或方法200的说明性、非排他性实例。在图1-4的每一个中，用于类似的或至少基本类似目的的元件被标记为同样的数字，并且这些元件可能不会在本文中参照图1-4的每一个详细讨论。同样，所有的元件可能不会在图1-4的每一个中被标记，但是为了一致性，可以在本文中使用与之相关的附图标记。本文中参照图1-4中的一个或多个讨论的元件、部件和/或特征可以包括在和/或用于图1-4中的任一个中，而不背离本公开内容的范围。
10.一般来说，可能包括在给定(即，特定)实施方式中的元件以实线图解，而对给定实施方式而言是可选的元件以虚线图解。然而，用实线表示的元素并非对所有的实施方式都是必不可少的，而且用实线表示的元件可以从特定实施方式中省略，而不背离本公开内容的范围。
11.图1-2是根据本公开内容的连续压缩模制机(ccmm)10的实例的示意图。如图1-2中所图解的，ccmm 10包括供给结构20、模具30、加热结构40、压制结构50和脱模结构60。
12.在ccmm 10的操作期间，并且如本文参照图3中的方法200更详细地讨论的那样，供给结构20配置为周期性地推进热塑性基质复合材料(tmcm)21(例如以多个未固结的tmcm层26的形式)通过模具30。模具30被调整、配置、确定尺寸和/或成型，以使tmcm21成型为固结的tmcm 28的期望的形状。tmcm 21包括热塑性材料22，并且可以包括多个增强纤维24。
13.同时，压制结构50在模具30内周期性地压缩tmcm 21。在一些实例中，并且如图1中所图解的，这种周期性压缩为经由在第一模具表面34(由模具30的第一模具模头32限定)和第二模具表面38(由模具30的第二模具模头36限定)之间压缩tmcm 21。在一些这样的实例中，并且如图2中所图解的，压制结构50也配置为使第一模具表面34和第二模具表面38彼此远离，以允许和/或促进供给结构20周期性推进tmcm 21通过模具30。换句话说，如图1中所图解的，当第一模具模头32和第二模具模头36彼此相对靠近时，可对tmcm 21进行周期性地压缩，而如图2中所图解的，当第一模具模头32和第二模具模头36彼此相对隔开时，可对tmcm 21进行周期性推进。
14.同时还有，脱模结构60配置为使tmcm 21从模具30脱模。这包括在tmcm处于大于热塑性材料的玻璃化转变温度的脱模温度时使tmcm 21脱模。这在图4的温度曲线中进行了图解，其中在脱模区18内使tmcm 21脱模时，tmcm 21的温度t处于高于热塑性材料的玻璃化转
变温度tg的脱模温度td。
15.加热结构40包括配置为加热模具30的热区12的热区加热结构42、配置为加热模具30的固结区14的固结区加热结构44以及配置为加热模具30的应力松弛区16的应力松弛区加热结构46。考虑到这一点，压制结构50在本文中也可被称为配置为在热区12内、固结区14内和应力松弛区16内周期性地压缩tmcm 21，比如使tmcm 21形成期望的形状和/或限定固结的tmcm 28。同样，供给结构20在本文中也可称为配置为周期性推进tmcm 21，使tmcm依次延伸通过热区12、固结区14和应力松弛区16，和/或使tmcm延伸到脱模结构60。
16.如图1-2中所图解的，加热结构40可以包括，或者可以被称为包括相应的上热区加热结构和下热区加热结构42、固结区加热结构44和/或应力松弛区加热结构46。在这样的配置中，上热区加热结构42、上固结区加热结构44和上应力松弛区加热结构46可配置为加热第一模具模头32，而下热区加热结构42、下固结区加热结构44和下应力松弛区加热结构46可配置为加热第二模具模头36。
17.热区加热结构42配置为将模具30的热区12加热到热区温度，该热区温度被选择为将tmcm 21加热到高于热塑性材料的熔融温度的初始温度。这在图4的温度曲线中得到说明，其中tmcm 21的温度t被提高到初始温度ti，该初始温度高于热区12内热塑性材料的熔融温度tm。在一些实例中，热区加热结构42在本文中也可被称为配置为将tmcm21加热到热塑性材料的塑相温度范围内。热区加热结构42可以包括和/或为配置为将模具30的热区12加热到热区温度的任何合适的结构。在一些实例中，热区12是电加热的热区。在这样的实例中，热区加热结构42包括和/或为电热区加热结构。
18.固结区加热结构44配置为将模具30的固结区14加热到固结区温度，该固结区温度被选定为将tmcm 21冷却到后续温度。后续温度可以低于初始温度，和/或可以在热塑性材料的橡胶态温度范围内。图4的温度曲线对此进行了说明，其中tmcm 21的温度t降低至后续温度ts，该后续温度在固结区14内低于初始温度ti。固结区加热结构44可以包括和/或为配置为将模具30的固结区14加热到固结区温度的任何合适的结构。在一些实例中，固结区14是电加热的固结区。在这样的实例中，固结区加热结构44包括和/或是电固结区加热结构。在本公开内容的范围内的是固结区14可以将tmcm 21维持在固结区温度，与常规ccmm的常规固结区相比，该固结区温度明显更高。考虑到这一点，固结区14可以不使用水冷却。
19.应力松弛区加热结构46配置为将模具30的应力松弛区16维持在应力松弛区温度，该应力松弛区温度被选择为将tmcm 21维持在应力松弛温度。应力松弛温度可以低于初始温度，和/或可以在热塑性材料的橡胶态温度范围内。这在图4的温度曲线中得到说明，其中tmcm 21的温度t在应力松弛区16内维持在应力松弛温度tr。应力松弛区加热结构46可以包括和/或为配置为将模具30的应力松弛区16加热到应力松弛区温度的任何合适的结构。在一些实例中，应力松弛区16是电加热的应力松弛区。在这样的实例中，应力松弛区加热结构46包括和/或为电应力松弛区加热结构。在本公开内容的范围内的是，应力松弛区16可以将tmcm 21维持在应力松弛区温度，与常规ccmm的常规应力松弛区相比，该温度明显更高。考虑到这一点，应力松弛区16可以不使用水冷却。
20.如图1-2中的虚线所图解的，ccmm 10还可以包括淬火结构70。淬火结构70，当存在时，被调整、配置、设计和/或构造为从脱模结构60接收tmcm 21和/或将tmcm 21淬火到低于应力松弛温度的淬火温度。淬火结构70可以包括和/或可以由可以允许和/或促进tmcm 21
冷却到任何合适的淬火温度的任何合适的一种结构和/或多种结构限定。在具体实例中，淬火结构70包括支撑结构80，该结构将在本文中更详细地讨论，并配置为在冷却期间可操作地支撑tmcm 21。在一些这样的实例中，tmcm可以经由自然对流进行冷却。在一些实例中，淬火结构70可以包括任何合适的风扇、鼓风机、冷却组件和/或空调装置。淬火温度的实例包括环绕tmcm的环境温度和/或在环境温度的阈值温差内的温度。阈值温差的实例包括2摄氏度(℃)、4℃、6℃、8℃或10℃的温差。
21.如图1-2中的虚线所图解的，ccmm 10可以包括支撑结构80。支撑结构80，当存在时，适合、配置、设计、尺寸定制和/或构造为从脱模结构60接收tmcm 21和/或支撑tmcm21，比如在tmcm从脱模温度冷却和/或冷却到淬火温度时。支撑结构80的实例包括任何合适的机械支撑、表面、桌面、工作台、传送带和/或内模线支撑，其以固结的tmcm 28形式物理地和/或可操作地支撑tmcm 21，抵抗重力。在具体实例中，固结的tmcm 28的下表面具有和/或限定了下表面的形状，该形状与固结的tmcm的下表面期望的形状相对应。在一些这样的实例中，支撑结构80的上表面可以对应于固结的tmcm 28的下表面形状。换句话说，支撑结构80的上表面可以包括和/或为加工表面，其成型为与固结的tmcm 28的下表面的形状相对应。这样的配置可以减小固结的tmcm 28从脱模温度冷却和/或冷却到淬火温度时变形的可能性。
22.如图1-2中的虚线所图解的，ccmm 10可以包括控制器90。控制器90，当存在时，适合、配置和/或编程以控制ccmm 10的至少一种其他部件的操作。作为实例，并且如图1-2中的虚线箭头所示，控制器90可被编程为控制供给结构20、加热结构40、压制结构50、脱模结构60和/或淬火结构70的操作。在具体实例中，控制器90被编程为根据图3的方法200来控制ccmm 10的操作，这些方法将在本文中更详细地讨论。这可以包括控制本文参考方法200所公开的ccmm 10的任何合适的结构和/或指导ccmm 10执行本文参考方法200所公开的任何合适的功能。
23.控制器90可以包括和/或为任何合适的结构、装置和/或设备，其可被调整、配置、设计、构造和/或编程以执行本文讨论的功能。作为实例，控制器90可以包括电子控制器、专用控制器、特殊用途控制器、个人计算机、特殊用途计算机、显示设备、逻辑设备、存储器设备和/或具有计算机可读存储介质的存储器设备中的一个或多个。
24.计算机可读存储介质，当存在时，在本文中也可被称为非暂时性计算机可读存储介质。该非暂时性计算机可读存储介质可以包括、限定、容纳和/或存储计算机可执行指令、程序和/或代码；并且这些计算机可执行指令可指导ccmm 10和/或其控制器90执行方法200的任何合适部分或子集。这种非暂时性计算机可读存储介质的实例包括cd-rom、磁盘、硬盘驱动器、闪存等。如本文中所使用的，具有计算机可执行指令的存储、或存储器、设备和/或介质，以及根据本公开内容的计算机实施的方法和其他方法，被认为属于根据美国法典第35章第101节认为可获得专利的主题范围。
25.如所讨论的，模具30包括多个区，包括热区12、固结区14和应力松弛区16。同样如所讨论的，这些区各自可以被加热到相应的和/或不同的温度，这些温度被选择为在未固结的tmcm层26形成为固结的tmcm 28期间提供某种和/或特定的功能。由于这些不同的温度，模具30的各个区可以经历不同程度或量的热膨胀。在ccmm 10的一些实例中，可能期望的是确保固结区14向tmcm 21提供与应力松弛区16相比更高的压力。在一些这样的实例中，并且
为了促进tmcm 21在图4中图解的固结区14内冷却，固结区的温度低于应力松弛区的温度。在一些这样的实例中，应力松弛区16限定的应力松弛区厚度小于固结区14的固结区厚度。这样的配置可以降低热膨胀效应的可能性，使应力松弛区16对tmcm 21施加与固结区14相比更高的压力。
26.模具30可以包括或在本文中可提及为包括多个模具模头区31。在一些这样的实例中，热区12、固结区14和应力松弛区16各自可以由多个模具模头区31中至少一个相应的模具模头区来限定。多个模具模头区31的实例包括至少3个模具模头区、至少4个模具模头区、至少5个模具模头区、至少6个模具模头区、至多10个模具模头区、至多9个模具模头区、至多8个模具模头区、至多7个模具模头区、至多6个模具模头区和/或至多5个模具模头区。
27.在具体实例中，热区12包括一对模具模头区31，每个模具模头区都被维持在单一固定的或至少是基本上固定的热区温度。在另一个具体实例中，固结区14包括一对被维持在不同的固结区温度下的模具模头区31。作为又一个具体实例，应力松弛区16包括一对被维持在单一固定的或至少基本上固定的应力松弛区温度的模具模头区。
28.模具模头区31，当存在时，可具有和/或限定任何合适的区长度。区长度的实例包括至少0.05米(m)、至少0.1m、至少0.15m、至少0.2m、至少0.25m、至多0.5m、至多0.45m、至多0.4m、至多0.35m、至多0.3m、至多0.25m和/或至多0.2m的区长度。
29.如图1-2中所图解的，并且在一些实例中，模具30限定了细长的模具通道39。细长的模具通道39，当存在时，在模具30的入口区92和模具30的出口区94之间延伸，模具30的入口区92配置为接收作为未固结的tmcm层26的tmcm 21，模具30的出口区94配置为排出作为固结的tmcm 28的tmcm 21。细长的模具通道39限定，或被成型为限定固结的tmcm 28的期望的形状。在一些实例中，并且如本文所讨论的，模具30包括第一模具模头32和第二模具模头36，第一模具模头32限定第一模具表面34，第二模具模头36限定第二模具表面38。在一些这样的实例中，第一模具表面34沿着细长的模具通道39的整个长度平行于或至少基本上平行于第一模具表面平面延伸。同样地，并且在一些这样的实例中，第二模具表面38沿着细长的模具通道39的整个长度平行于或至少基本上平行于第二模具表面平面延伸。在一些这样的实例中，第一模具表面34和第二模具表面38之间的距离沿着细长的模具通道39的长度并且在入口区92和出口区94之间(或在热区12和应力松弛区16之间)减小或单调减小。换句话说，并且在一些实例中，模具30不含固结的tmcm 28的形状补偿。这与常规的ccmm形成对比，常规的ccmm在常规的脱模温度下对相应的tmcm进行脱模，该常规的脱模温度明显低于ccmm 10中使用的脱模温度，这就要求相应利用的模具包括形状补偿，以便将相应的tmcm形成为相应的期望的形状。
30.在一些实例中，入口区92和/或出口区94包括相应的弧形、倒角和/或锥形的浮雕(relief)区。这些浮雕区，当存在时，配置为便于tmcm 21在入口区92进入模具30和/或便于tmcm 21在出口区94从模具30脱模。在这样的实例中，上面讨论的的第一模具表面34和/或第二模具表面38由模具30的区限定，这些区在这些浮雕区之外，或在这些浮雕区之间延伸。
31.tmcm 21可以包括和/或可由任何合适的一种和/或多种材料限定。如所讨论的，tmcm 21包括热塑性材料22。热塑性材料22的实例包括非晶热塑性材料、半结晶热塑性材料、聚苯硫醚(pps)热塑性材料、聚醚醚酮(peek)热塑性材料、聚醚酮酮(pekk)热塑性材料和聚芳基醚酮(paek)热塑性材料。同样如所讨论的，tmcm 21可以包括多个增强纤维24。增
强纤维24的实例包括碳纤维、玻璃纤维和芳纶纤维。
32.供给结构20可以包括任何合适的一个和/或多个部件，这些部件可被调整、配置、设计和/或建造以提供tmcm 21和/或周期性推进tmcm 21通过模具30。供给结构20的实例包括tmcm 21的来源、tmcm 21的供应、辊子、传送带、送料器、马达和/或电动机。
33.压制结构50可以包括任何合适的一个和/或多个部件，这些部件可被调整、配置、设计和/或构造为在模具30内周期性地压缩tmcm 21。压制结构50的实例包括液压机、液压驱动的压机、电动压机、电动驱动的压机和/或电动过液压机。
34.脱模结构60可以包括任何合适的一个和/或多个部件，这些部件可被调整、配置、设计和/或构造为在tmcm处于脱模温度时将tmcm 21从模具30中脱模或分离。脱模结构60的实例包括远离tmcm 21逐渐变小和/或扩展的模具30的区、将tmcm与模具物理分离的机构和/或在tmcm离开模具后支撑tmcm的结构，比如支撑结构80。
35.图3是描述根据本公开内容的连续压缩模制固结的热塑性基质复合材料的方法200的实例的流程图。方法200可以利用连续压缩模制机进行，比如图1-2的ccmm 10。考虑到这一点，本文参照图1-2的ccmm 10公开的任何结构、功能和/或特征都可以包括在图3的方法200中和/或与图3的方法200一起使用，而不背离本公开内容的范围。同样地，本文参照图3的方法200所公开的任何结构、功能和/或特征都可以包括在图1-2的ccmm 10中和/或与图1-2的ccmm 10一起使用，而不背离本公开内容的范围。
36.如图3中所图解的，方法200包括在210处提供热塑性基质复合材料(tmcm)，在220处加热tmcm，和在230处冷却和固结tmcm。方法200还包括在240处使tmcm内的应力松弛，在250处使tmcm脱模，并在260处周期性地压缩tmcm。方法200可以进一步包括在270处淬火tmcm和/或在280处支撑tmcm。
37.在210处提供热塑性基质复合材料(tmcm)包括向连续压缩模制机提供包括热塑性材料的任何合适的tmcm。本文参照图1-2的tmcm 21公开了tmcm的实例。连续压缩模制机的实例在本文中参照图1-2中的ccmm 10公开。在210处的提供可以利用任何合适的结构，比如图1-2的供给结构20进行。
38.在一些实例中，在210处的提供包括以线性进料速度或平均线性进料速度提供tmcm。线性进料速度可以基于tmcm的材料特性和/或来自ccmm的固结的tmcm 28的期望的生产速率来选择和/或建立。线性进料速率的实例包括至少2米/小时(m/h)、至少2.5m/h、至少3m/h、至少3.5m/h、至少4m/h、至少4.5m/h、至少5m/h、至少6m/h、至少7m/h、至少8m/h、至少9m/h、至少10m/h、至少12m/h、至少14m/h、至多20m/h、至多18m/h、至多16m/h、至多14m/h、至多12m/h、至多10m/h、至多8m/h、至多6m/h和/或至多4m/h的线性进料速率。
39.在220处加热tmcm包括在210处提供期间加热tmcm。这包括在ccmm的热区内将tmcm加热至初始温度，和/或初始温度范围内。初始温度和/或初始温度范围高于热塑性材料的熔融温度。本文参照图1-2的热区12公开了热区的实例。
40.初始温度可基于tmcmm的材料特性、固结的tmcm的期望的材料特性和/或固结的tmcm从ccmm的期望的生产速率来选择和/或确定。初始温度的实例包括至少300℃、至少310℃、至少320℃、至少330℃、至少340℃、至少350℃、至少360℃、至少370℃、至少380℃、至少390℃、至少400℃、至多450℃、至多440℃、至多430℃、至多420℃、至多410℃、至多400℃、至多390℃、至多380℃、至多370℃、至多360℃和/或至多350℃的初始温度。
41.在230处冷却和固结tmcm包括在210处提供期间冷却和固结tmcm。这包括在ccmm的固结区中将tmcm冷却和固结至后续温度，和/或在后续温度范围内。在一些实例中，后续温度和/或后续温度范围低于初始温度和/或在热塑性材料的橡胶态温度范围内。本文参照图1-2的固结区14公开了固结区的实例。
42.后续温度可基于tmcmm的材料特性、固结的tmcm的期望的材料特性和/或固结的tmcm从ccmm的期望的生产速率来选择和/或确定。后续温度的实例包括至少200℃、至少210℃、至少220℃、至少230℃、至少240℃、至少250℃、至少260℃、至少270℃、至少280℃、至少290℃、至少300℃、至多350℃、至多340℃、至多330℃、至多320℃、至多310℃、至多300℃、至多290℃、至多280℃、至多270℃、至多260℃和/或至多250℃的后续温度。
43.在240处使tmcm内的应力松弛包括在210处提供期间使tmcm内的应力松弛。这包括使ccmm的应力松弛区内的应力松弛到应力松弛温度，和/或在应力松弛温度范围内。在一些实例中，应力松弛温度和/或应力松弛温度范围低于初始温度和/或在热塑性材料的橡胶态温度范围内。本文参照图1-2的应力松弛区16公开了应力松弛区的实例。
44.在一些实例中，应力松弛温度是热塑性材料的无应力温度。无应力温度可以选择为使热塑性材料的松弛时间常数小于ccmm内tmcm的加工时间。在一些这样的实例中，热塑性材料的松弛时间常数小于tmcm在ccmm内的加工时间的90％、小于其80％、小于其70％、小于其60％、小于其50％、小于其40％、小于其30％或小于其20％。tmcm的加工时间可以是从tmcm的给定区进入热区开始到tmcm的给定区离开应力松弛区结束的时间段。换句话说，无应力温度可以选择为当固结的tmcm离开应力松弛区时使热塑性材料内的应力完全松弛，或至少基本上松弛。
45.应力松弛温度还可以基于tmcm的材料特性、固结的tmcm的期望的材料特性和/或固结的tmcm从ccmm的期望的生产速率来选择和/或确定。应力松弛温度的实例包括至少200℃、至少210℃、至少220℃、至少230℃、至少240℃、至少250℃、至少260℃、至少270℃、至少280℃、至少290℃、至少300℃、至多350℃、至多340℃、至多330℃、至多320℃、至多310℃、至多300℃、至多290℃、至多280℃、至多270℃、至多260℃和/或至多250℃的应力松弛温度。
46.如所讨论的，应力松弛温度低于初始温度。在本公开内容的范围内的是，应力松弛温度可以与初始温度相差任何合适的幅度(magnitude)。作为实例，初始温度和应力松弛温度之间的差值可以是至少20℃、至少25℃、至少30℃、至少35℃、至少40℃、至少45℃、至少50℃、至少55℃、至少60℃、至少65℃、至少70℃、至少75℃、至少80℃、至少85℃、至少90℃、至多200℃、至多190℃、至多180℃、至多170℃、至多160℃、至多150℃、至多140℃、至多130℃、至多120℃、至多110℃、至多100℃、至多90℃、至多80℃、至多70℃、至多60℃、至多50℃、至多40℃和/或至多30℃。
47.一般来说，方法200是在有限的时间范围内进行的，其中动力学效应导致tmcm的温度与加热和/或冷却tmcm的ccmm的各个区的温度不同。考虑到这一点，并且在一些实例中，热区具有热区温度，固结区具有固结区温度，并且应力松弛区具有应力松弛区温度。在这样的实例中，热区温度至少是初始温度，并被选择为将tmcm加热到初始温度，固结区温度至多为后续温度，并被选择为将tmcm冷却到后续温度，应力松弛区温度，其至多为固结区温度，并被选择为将tmcm维持在应力松弛温度。在一些这样的实例中，固结区温度低于应力松弛
区温度。换句话说，并且在这样的实例中，固结区温度至少为低于应力松弛区温度的阈值固结区温差。阈值固结区温差的实例包括至少10℃、至少15℃、至少20℃、至少25℃、至少30℃、至少35℃、至少40℃、至少45℃、至少50℃、至少60℃、至少70℃、至多100℃、至多90℃、至多80℃、至多70℃、至多60℃、至多50℃和/或至多40℃的温差。
48.在250处使tmcm脱模，包括在210处提供tmcm时使其脱模。在250处的脱模还包括在脱模温度和/或脱模温度范围内使tmcm从ccmm的模具30、ccmm的脱模区18内脱模。脱模温度和/或脱模温度范围高于热塑性材料的玻璃化转变温度。在一些实例中，在250处的脱模包括用、经由和/或利用脱模结构脱模，在本文中参照图1-2的脱模结构60公开了其实例。
49.如图1-2中所图解的，方法200可作为连续过程的一部分来执行，其中tmcm在ccmm的热区、固结区、应力松弛区和脱模区内延伸和/或延伸通过ccmm的热区、固结区、应力松弛区和脱模区。考虑到这一点，在220处的加热在本文中也可被提及为加热在ccmm的热区内延伸的tmcm的区或连续长度的tmcm的区；并且在230处的冷却和固结在本文中也可被提及为冷却和固结在ccmm的固结区中延伸的tmcm的区或连续长度的tmcm的区。同样，在240处的松弛在本文中也可被提及为在ccmm的应力松弛区内延伸的tmcm的区或连续长度的tmcm的区内使应力松弛；而在250处的脱模在本文中也可提及为在ccmm的脱模区内延伸的tmcm的区或连续长度的tmcm的区内脱模。
50.换句话说，在210处的提供可以包括周期性地推进连续长度的tmcm依次通过热区、固结区、应力松弛区和脱模区。这可以包括将预定长度的tmcm周期性地推进到热区中。预定长度的tmcm的实例包括至少10毫米(mm)、至少15mm、至少20mm、至少25mm、至少30mm、至少35mm、至少40mm、至少45mm、至少50mm、至少55mm、至少60mm、至多100mm、至多90mm、至多80mm、至多70mm、至多60mm、至多50mm、至多40mm、至多30mm和/或至多20mm的长度。
51.在260处周期性地压缩tmcm包括在210处提供期间周期性地压缩tmcm。在260处周期性地压缩还包括在ccmm的模具内周期性地压缩tmcm和/或使tmcm形成为固结的tmcm的期望的形状。在一些实例中，在260处周期性压缩包括经由压制结构周期性压缩，在本文中参照图1-2的压制结构50公开其实例。
52.如本文更详细的讨论，该模具可以包括第一模具模头和第二模具模头，第一模具模头限定第一模具表面，第二模具模头限定第二模具表面。第一模具模头、第一模具表面、第二模具模头和第二模具表面的实例在本文中分别参照图1-2的第一模具模头32、第一模具表面34、第二模具模头36和第二模具表面38公开。在这样的实例中，第一模具表面朝向第二模具表面，比如以限定细长的模具通道，在本文中参照图1-2的细长模具通道39公开了其实例。在一些这样的实例中，方法200包括将第一模具表面移动离开第二模具表面，比如移动到图2中所图解的构造，以允许和/或促进连续长度的tmcm周期性地推进通过模具。也在一些这样的实例中，方法200包括将第一模具表面朝向第二模具表面移动和/或与第二模具表面接触，例如移动到图1中所图解的构造，以允许和/或促进tmcm在260处周期性压缩期间被模具压缩。
53.在270处对tmcm执行淬火，当执行时，包括将tmcm淬火到淬火温度，并在250处脱模后执行。淬火温度低于应力松弛温度。在一些实例中，淬火温度是低于应力松弛温度的阈值淬火温差。阈值淬火温差的实例包括至少50℃、至少60℃、至少70℃、至少80℃、至少90℃、至少100℃、至少110℃、至少120℃、至少130℃、至少140℃、至少150℃、至少160℃、至少170
℃、至少180℃、至少190℃、至少200℃、至多350℃、至多340℃、至多330℃、至多320℃、至多310℃、至多300℃、至多290℃、至多280℃、至多270℃、至多260℃、至多250℃、至多240℃、至多230℃、至多220℃、至多210℃、至多200℃、至多190℃、至多180℃、至多170℃、至多160℃、至多150℃、至多140℃、至多130℃、至多120℃、至多110℃和/或至多100℃的温差。
54.在270处的淬火可以以任何合适的方式和/或利用任何合适的结构，比如图1-2的淬火结构70进行。在具体实例中，在270处的淬火包括淬火到围绕tmcm的周围环境的环境温度和/或淬火到在环境温度的阈值温差内的温度。在一些这样的实例中，在270处的淬火包括通过自然对流进行淬火。
55.在280处支撑tmcm，当执行时，包括在250处脱模后和/或用支撑结构支撑tmcm。支撑结构的实例在本文中参照图1-2的支撑结构80公开。在一些实例中，在280处的支撑包括支撑tmcm的下表面或仅下表面。在一些实例中，在280处的支撑包括经由或仅经由作用在tmcm上的重力维持tmcm和支撑结构之间的接触。在一些实例中，支撑结构是稳定的或至少是基本上稳定的支撑结构。在一些实例中，在280处的支撑过程中，tmcm不被支撑结构压缩。
56.在本公开内容的范围内的是，ccmm 10可以形成和/或方法200可以利用各种不同的tmcm，包括本文公开的tmcm 21执行。在一些实例中，tmcm被分类为包括半结晶热塑性材料或非晶热塑性材料。
57.在具体实例中，tmcm包括半结晶热塑性材料形式的热塑性材料。在一些这样的实例中，后续温度低于半结晶热塑性材料的熔融温度，并且高于半结晶热塑性材料的玻璃化转变温度。同样在一些这样的实例中，应力松弛温度低于半结晶热塑性材料的熔融温度，高于半结晶热塑性材料的玻璃化转变温度。
58.在一些实例中，应力松弛温度被选择为向固结的tmcm 28内的半结晶热塑性材料提供至少阈值相对结晶度。换句话说，应力松弛温度被选择为使固结的tmcm内的半结晶热塑性材料与基于半结晶热塑性材料的化学成分的最大可能结晶度相比，至少表现出所述阈值相对结晶度。所述相对结晶度阈值的实例包括最大可能结晶度的至少30％、至少40％、至少50％、至少60％或至少70％的阈值。
59.在一些实例中，应力松弛温度和/或脱模温度在半结晶热塑性材料的峰值等温结晶温度的阈值温差内。该阈值温差的实例包括1℃、2℃、3℃、4℃、5℃、6℃、8℃、10℃、15℃或20℃的温差。与不将半结晶热塑性材料维持在峰值等温结晶温度附近的连续压缩模制工艺相比，这样的配置可以提高固结的tmcm 28的相对结晶度。
60.在一些实例中，应力松弛温度高于半晶质热塑性材料的峰值等温结晶温度。作为实例，应力松弛温度高于半结晶热塑性材料的峰值等温结晶温度至少5℃、至少10℃、至少15℃、至少20℃、至少25℃、至少30℃、至少35℃、至少40℃、至少45℃、至多50℃、至多45℃、至多40℃、至多35℃、至多30℃、至多25℃和/或至多20℃。在这样的实例中，应力松弛温度可基于半结晶热塑性材料的期望结晶速率来选择，较高的温差可提供相对较高的结晶速率，并且较低的温度可提供相对较低的结晶速率。
61.在另一个具体实例中，tmcm包括非晶热塑性材料形式的热塑性材料。在一些这样的实例中，后续温度高于非晶热塑性材料的玻璃化转变温度。另外地或可选地，并且在这样的实例中，应力松弛温度高于非晶热塑性材料的玻璃化转变温度。
62.在以下列举的段落中描述了根据本公开内容的创造性主题的说明性、非排他性实
例：
63.a1.一种连续压缩模制固结的热塑性基质复合材料的方法，所述方法包括：
64.向连续压缩模制机(ccmm)提供包括热塑性材料的热塑性基质复合材料(tmcm)；和
65.在所述提供期间：
66.(i)在所述ccmm的热区内将所述tmcm加热至高于所述热塑性材料的熔融温度的初始温度；
67.(ii)在所述ccmm的固结区内将所述tmcm冷却和固结至后续温度，任选地该后续温度低于所述初始温度并且在所述热塑性材料的橡胶态温度范围内；
68.(iii)在应力松弛温度下，在所述ccmm的应力松弛区内使所述tmcm内的应力松弛，任选地该应力松弛温度低于所述初始温度并且在所述热塑性材料的橡胶态温度范围内；
69.(iv)在所述ccmm的脱模区内并且在高于所述热塑性材料的玻璃化转变温度的脱模温度下，使所述tmcm从所述ccmm的模具脱模；和
70.(v)在所述ccmm的模具内周期性地压缩tmcm以使所述tmcm形成为所述固结的热塑性基质复合材料的期望的形状。
71.a2.段落a1所述的方法，其中所述热塑性材料包括半结晶热塑性材料或是半结晶热塑性材料。
72.a3.段落a2所述的方法，其中所述后续温度低于所述半结晶热塑性材料的熔融温度并且高于所述半结晶热塑性材料的玻璃化转变温度。
73.a4.段落a2-a3中任一段所述的方法，其中所述应力松弛温度低于所述半结晶热塑性材料的熔融温度并且高于所述半结晶热塑性材料的玻璃化转变温度。
74.a5.段落a2-a4中任一段所述的方法，其中所述应力松弛温度和所述脱模温度中的至少一个在所述半结晶热塑性材料的峰值等温结晶温度的阈值温差内。
75.a6.段落a5所述的方法，其中所述阈值温差是1摄氏度(℃)、2℃、3℃、4℃、5℃、6℃、8℃、10℃、15℃或20℃。
76.a7.段落a2-a6中任一段所述的方法，其中所述应力松弛温度为下列至少一项：高于所述半结晶热塑性材料的峰值等温结晶温度至少5℃、至少10℃、至少15℃、至少20℃、至少25℃、至少30℃、至少35℃、至少40℃、至少45℃、至多50℃、至多45℃、至多40℃、至多35℃、至多30℃、至多25℃或至多20℃。
77.a8.段落a1所述的方法，其中热塑性材料包括非晶热塑性材料或是非晶热塑性材料。
78.a9.段落a8所述的方法，其中所述初始温度高于所述非晶热塑性材料的玻璃化转变温度。
79.a10.段落a8-a9中任一段所述的方法，其中所述后续温度高于所述非晶热塑性材料的玻璃化转变温度。
80.a11.段落a8-a10中任一段所述的方法，其中所述应力松弛温度高于所述非晶热塑性材料的玻璃化转变温度。
81.a12.段落a1-a11中任一段所述的方法，其中所述初始温度为下列至少一项：
82.(i)至少300℃、至少310℃、至少320℃、至少330℃、至少340℃、至少350℃、至少360℃、至少370℃、至少380℃、至少390℃或至少400℃；和
83.(ii)至多450℃、至多440℃、至多430℃、至多420℃、至多410℃、至多400℃、至多390℃、至多380℃、至多370℃、至多360℃或至多350℃。
84.a13.段落a1-a12中任一段所述的方法，其中所述后续温度为下列至少一项：
85.(i)至少200℃、至少210℃、至少220℃、至少230℃、至少240℃、至少250℃、至少260℃、至少270℃、至少280℃、至少290℃或至少300℃；和
86.(ii)至多350℃、至多340℃、至多330℃、至多320℃、至多310℃、至多300℃、至多290℃、至多280℃、至多270℃、至多260℃或至多250℃。
87.a14.段落a1-a13中任一段所述的方法，其中所述应力松弛温度为所述热塑性材料的无应力温度，在所述无应力温度下，所述热塑性材料的松弛时间常数小于所述ccmm内的所述tmcm的加工时间。
88.a15.段落a14所述的方法，其中与所述ccmm内的所述tmcm的加工时间相比，所述松弛时间常数小于90％、小于80％、小于70％、小于60％、小于50％、小于40％、小于30％或小于20％。
89.a16.段落a1-a15中任一段所述的方法，其中所述应力松弛温度为下列至少一项：
90.(i)至少200℃、至少210℃、至少220℃、至少230℃、至少240℃、至少250℃、至少260℃、至少270℃、至少280℃、至少290℃或至少300℃；和
91.(ii)至多350℃、至多340℃、至多330℃、至多320℃、至多310℃、至多300℃、至多290℃、至多280℃、至多270℃、至多260℃或至多250℃。
92.a17.段落a1-a16中任一段所述的方法，其中所述初始温度和所述应力松弛温度之间的差值为下列至少一项：
93.(i)至少20℃、至少25℃、至少30℃、至少35℃、至少40℃、至少45℃、至少50℃、至少55℃、至少60℃、至少65℃、至少70℃、至少75℃、至少80℃、至少85℃、至少90℃；和
94.(ii)至多200℃、至多190℃、至多180℃、至多170℃、至多160℃、至多150℃、至多140℃、至多130℃、至多120℃、至多110℃、至多100℃、至多90℃、至多80℃、至多70℃、至多60℃、至多50℃、至多40℃或至多30℃。
95.a18.段落a1-a17中任一段所述的方法，其中：
96.(i)所述热区具有热区温度，其为至少所述初始温度并被选择用于将所述tmcm加热至所述初始温度；
97.(ii)所述固结区具有固结区温度，其为至多所述后续温度并被选择用于将所述tmcm加热至所述后续温度；和
98.(iii)所述应力松弛区具有应力松弛区温度，其为至多所述固结区温度并被选择用于将所述tmcm维持在所述应力松弛温度。
99.a19.段落a18所述的方法，其中所述固结区温度低于所述应力松弛区温度。
100.a20.段落a18-a19中任一段所述的方法，其中所述固结区温度至少为低于所述应力松弛区温度的阈值固结区温差，任选地其中所述阈值固结区温差为下列至少一项：
101.(i)至少10℃、至少15℃、至少20℃、至少25℃、至少30℃、至少35℃、至少40℃、至少45℃、至少50℃、至少60℃或至少70℃；和
102.(ii)至多100℃、至多90℃、至多80℃、至多70℃、至多60℃、至多50℃或至多40℃。
103.a21.段落a1-a20中任一段所述的方法，其中所述提供包括周期性地推进连续长度
的所述tmcm依次通过所述热区、所述固结区、所述应力松弛区和所述脱模区，任选地其中所述模具包括第一模具模头和第二模具模头，所述第一模具模头限定第一模具表面，所述第二模具模头限定朝向所述第一模具表面的第二模具表面，并且任选地其中所述方法包括：
104.(i)移动所述第一模具表面离开所述第二模具表面以允许所述周期性地推进；和
105.(ii)在所述周期性地压缩期间朝向所述第二模具表面移动所述第一模具表面。
106.a22.段落a21所述的方法，其中所述模具限定细长的模具通道，所述细长的模具通道限定所述固结的热塑性基质复合材料的期望的形状。
107.a23.段落a22所述的方法，其中所述第一模具表面沿着所述细长的模具通道的整个长度平行于或至少基本上平行于第一模具表面平面延伸。
108.a24.段落a22-a23中任一段所述的方法，其中所述第二模具表面沿着所述细长的模具通道的整个长度平行于或至少基本上平行于第二模具表面平面延伸。
109.a25.段落a24所述的方法，其中所述第一模具表面和所述第二模具表面之间的距离沿着所述细长的模具通道的长度并且从所述热区到所述应力松弛区减小。
110.a26.段落a21-a25中任一段所述的方法，其中所述周期性地推进包括将预定长度的tmcm周期性地推进到所述热区，任选地其中所述tmcm的预定长度为下列至少一项：
111.(i)至少10毫米(mm)、至少15mm、至少20mm、至少25mm、至少30mm、至少35mm、至少40mm、至少45mm、至少50mm、至少55mm或至少60mm；和
112.(ii)至多100mm、至多90mm、至多80mm、至多70mm、至多60mm、至多50mm、至多40mm、至多30mm或至多20mm。
113.a27.段落a1-a26中任一段所述的方法，其中所述模具对所述固结的tmcm没有形状补偿。
114.a28.段落a1-a27中任一段所述的方法，其中所述提供tmcm包括以线性进料速度提供所述tmcm，任选地其中所述线性进料速度为下列至少一项：
115.(i)至少2米/小时(m/h)、至少2.5m/h、至少3m/h、至少3.5m/h、至少4m/h、至少4.5m/h、至少5m/h、至少6m/h、至少7m/h、至少8m/h、至少9m/h、至少10m/h、至少12m/h或至少14m/h；和
116.(ii)至多20m/h、至多18m/h、至多16m/h、至多14m/h、至多12m/h、至多10m/h、至多8m/h、至多6m/h或至多4m/h。
117.a29.段落a1-a28中任一段所述的方法，其中连续长度的所述tmcm延伸通过所述热区、所述固结区和所述应力松弛区。
118.a30.段落a1-a29中任一段所述的方法，其中所述热塑性材料包括下列至少一项：
119.(i)非晶热塑性材料；
120.(ii)半结晶热塑性材料；
121.(iii)聚苯硫醚(pps)热塑性材料；
122.(iv)聚醚醚酮(peek)热塑性材料；
123.(v)聚醚酮酮(pekk)热塑性材料；和
124.(vi)聚芳基醚酮(paek)热塑性材料。
125.a31.段落a1-a30中任一段所述的方法，其中所述tmcm进一步包括增强纤维，任选地其中所述增强纤维包括下列至少一项：
126.(i)碳纤维；
127.(ii)玻璃纤维；和
128.(iii)芳纶纤维。
129.a32.段落a1-a31中任一段所述的方法，其中所述模具包括多个模具模头区，并且进一步其中所述热区、所述固结区和所述应力松弛区各自由所述多个模具模头区中至少一个相应的模具模头区限定。
130.a33.段落a32所述的方法，其中所述多个模具模头区包括下列至少一项：
131.(i)至少3个模具模头区、至少4个模具模头区、至少5个模具模头区或至少6个模具模头区；和
132.(ii)至多10个模具模头区、至多9个模具模头区、至多8个模具模头区、至多7个模具模头区、至多6个模具模头区，或至多5个模具模头区。
133.a34.段落a32-a33中任一段所述的方法，其中限定所述热区的至少一个模具模头区包括维持在单一固定的或至少基本上固定的热区温度的至少2个模具模头区。
134.a35.段落a32-a34中任一段所述的方法，其中限定所述固结区的至少一个模具模头区包括维持在不同的固结区温度的至少2个模具模头区。
135.a36.段落a32-a35中任一段所述的方法，其中限定所述应力松弛区的至少一个模具模头区包括维持在单一固定的或至少基本上固定的应力松弛区温度的至少2个模具模头区。
136.a37.段落a32-a36中任一段所述的方法，其中所述多个模具模头区中的每个模具模头区限定相应的区长度，任选地其中所述相应的区长度为下列至少一项：
137.(i)至少0.05米(m)、至少0.1m、至少0.15m、至少0.2m或至少0.25m；和
138.(ii)至多0.5m、至多0.45m、至多0.4m、至多0.35m、至多0.3m、至多0.25m或至多0.2m。
139.a38.段落a1-a37中任一段所述的方法，其中以下至少一项：
140.(i)所述热区为电加热的热区；
141.(ii)所述固结区为电加热的固结区；和
142.(iii)所述应力松弛区为电加热的应力松弛区。
143.a39.段落a1-a38中任一段所述的方法，其中以下至少一项：
144.(i)所述固结区没有水冷却；和
145.(ii)所述应力松弛区没有水冷却。
146.a40.段落a1-a39中任一段所述的方法，其中在所述脱模之后，所述方法进一步包括将所述tmcm淬火至低于所述应力松弛温度的淬火温度，任选地其中所述淬火温度为低于所述应力松弛温度的阈值淬火温差，并且进一步任选地其中所述阈值淬火温差为下列至少一项：
147.(i)至少50℃、至少60℃、至少70℃、至少80℃、至少90℃、至少100℃、至少110℃、至少120℃、至少130℃、至少140℃、至少150℃、至少160℃、至少170℃、至少180℃、至少190℃或至少200℃；和
148.(ii)至多350℃、至多340℃、至多330℃、至多320℃、至多310℃、至多300℃、至多290℃、至多280℃、至多270℃、至多260℃、至多250℃、至多240℃、至多230℃、至多220℃、
至多210℃、至多200℃、至多190℃、至多180℃、至多170℃、至多160℃、至多150℃、至多140℃、至多130℃、至多120℃、至多110℃或至多100℃。
149.a41.段落a1-a40中任一段所述的方法，其中在所述脱模之后，所述方法进一步包括用支撑结构支撑所述tmcm。
150.a42.段落a41所述的方法，其中所述支撑包括支撑所述tmcm的下表面，或仅下表面。
151.a43.段落a41-a42中任一段所述的方法，其中所述支撑包括经由或仅经由作用在所述tmcm上的重力维持所述tmcm和所述支撑结构之间的接触。
152.a44.段落a41-a43中任一段所述的方法，其中所述支撑结构为稳定的支撑结构。
153.a45.段落a41-a44中任一段所述的方法，其中所述tmcm在所述支撑期间或在整个支撑期间没有被所述支撑结构压缩。
154.b1.一种连续压缩模制机(ccmm)，其包括：
155.模具，其配置为将包括热塑性材料的热塑性基质复合材料(tmcm)形成为所述固结的热塑性基质复合材料的期望的形状；
156.热区加热结构，其配置为将所述模具的热区加热至热区温度，该热区温度选定为将所述tmcm加热至高于所述热塑性材料的熔融温度的初始温度；
157.固结区加热结构，其配置为将所述模具的固结区加热至固结区温度，该固结区温度选定为将所述tmcm冷却至后续温度，任选地该后续温度低于所述初始温度并且在所述热塑性材料的橡胶态温度范围内；
158.应力松弛区加热结构，其配置为将所述模具的应力松弛区维持在应力松弛区温度，该应力松弛区温度选定为将所述tmcm维持在应力松弛温度，任选地该应力松弛温度低于所述初始温度并且在所述热塑性材料的橡胶态温度范围内；
159.压制结构，其配置为在所述模具内，并且任选地也在所述热区、所述固结区和所述应力松弛区内，周期性地压缩所述tmcm，以使所述tmcm形成为期望的形状；
160.脱模结构，其配置为当所述tmcm处于高于所述热塑性材料的玻璃化转变温度的脱模温度时将所述tmcm从所述模具脱模；和
161.供给结构，其配置为周期性地推进所述tmcm通过所述模具，任选地使得所述tmcm依次延伸通过所述热区、所述固结区和所述应力松弛区并到所述脱模结构。
162.b2.段落b1所述的ccmm，其中所述ccmm进一步包括淬火结构，其配置为从所述脱模结构接收所述tmcm并将所述tmcm淬火至低于所述应力松弛温度的淬火温度。
163.b3.段落b1-b2中任一段所述的ccmm，其中ccmm进一步包括支撑结构，其配置为从所述脱模结构接收所述tmcm并支撑所述tmcm。
164.b4.段落b1-b3中任一段所述的ccmm，其中所述模具的固结区限定固结区厚度，其中所述模具的应力松弛区限定应力松弛区厚度，并且进一步其中所述应力松弛区厚度小于所述固结区厚度。
165.b5.段落b1-b4中任一段所述的ccmm，其中所述ccmm进一步包括控制器，其被编程为根据段落a1-a45中任一段所述的方法控制所述ccmm的操作。
166.b6.段落b1-b5中任一段所述的ccmm，其中所述ccmm进一步包括段落a1-a45中任一段所述的方法中任一种描述的任何合适的结构。
167.b7.段落b1-b6中任一段所述的ccmm，其中所述ccmm进一步配置为执行段落a1-a45中任一段所述的方法中任一种描述的任何合适的功能。
168.如本文中所使用的，当修改装置的一个或多个部件或特征的动作、运动、配置或其他活动时，术语“选择性的(selective)”和“选择性地(selectively)”意味着特定的动作、运动、配置或其他活动是用户操纵该装置的一个方面或一个或多个部件的直接或间接结果。
169.如本文中所使用的，术语“适于(adapted)”和“配置(configured)”是指元件、部件或其他主题被设计和/或意欲执行给定的功能。因此，使用术语“适于(adapted)”和“配置(configured)”不应理解为特定的元件、部件或其他主题只是“能够(capable of)”执行特定的功能，而是指该元件、部件和/或其他主题是为执行该功能而特别选择、创建、实施、利用、编程和/或设计的。在本公开内容的范围内，被列举为适于执行特定功能的元件、部件和/或其他列举的主题，也可以另外地或替代性地被描述为配置为执行该功能，并且反之亦然。同样地，被描述为配置为执行具体功能的主题可以另外地或替代性地被描述为执行该功能的操作。
170.如本文中所使用的，在提及一个或多个实体的列表时，短语“至少一个(at least one)”应理解为选自实体列表中的任一个或多个实体中的至少一个实体，但不一定包括实体列表中具体列出的每一个实体的至少一个，并且也不排除实体列表中的任何实体组合。除了短语“至少一个”所指的实体列表内具体确定的实体之外，该定义还允许实体可以任选地存在，无论与那些具体确定的实体有关还是无关。因此，作为一个非限制性实例，在一个实施方式中，“a和b中的至少一个”(或者，相当于“a或b中的至少一个”或者相当于“a和/或b中的至少一个”)可以指至少一个，任选地包括多于一个a，而不存在b(并且任选地包括除b以外的实体)；在另一个实施方式中，指至少一个，任选地包括多于一个b，而不存在a(并且任选地包括除a以外的实体)；在又一个实施方式中，指至少一个，任选地包括多于一个a，和至少一个，任选地包括多于一个b(并且任选地包括其他实体)。换句话说，短语“至少一个(at least one)”、“一个或多个(one or more)”和“和/或(and/or)”是在操作上是连接性的和非连接性的开放式的表达。例如，“a、b和c中的至少一个”、“a、b或c中的至少一个”、“a、b和c中的一个或多个”、“a、b或c中的一个或多个”和“a、b和/或c”中的每一个表达都可以指仅a，仅b，仅c，a和b一起，a和c一起，b和c一起，a、b和c一起，以及任选地与至少一个其他实体结合的上述任一个。
171.本文所公开的装置的各种元件和方法的步骤并不是根据本公开内容的所有装置和方法所必须的，并且本公开内容包括本文所公开的各种元件和步骤的所有新颖和非显而易见的组合和子组合。此外，本文所公开的各种元件和步骤中的一个或多个可以定义与所公开的装置或方法的整体单独且分开的独立的发明主题。因此，这种创造性主题不需要与本文明确公开的具体装置和方法相关联，并且这种创造性主题可以在本文没有明确公开的装置和/或方法中找到效用。
172.此外，本公开内容包括根据下述条款所述的实施方式：
173.条款1.一种连续压缩模制固结的热塑性基质复合材料(28)的方法(200)，所述方法(200)包括：
174.(210)向所述连续压缩模制机(ccmm)(10)提供包括热塑性材料(22)的热塑性基质
复合材料(tmcm)(21)；和
175.在所述提供(210)期间：
176.(i)(220)在所述ccmm(10)的热区(12)内将所述tmcm(21)加热至高于热塑性材料(22)的熔融温度的初始温度；
177.(ii)(230)在所述ccmm(10)的固结区(14)内将所述tmcm(21)冷却和固结至后续温度；
178.(iii)(240)在应力松弛温度下，在所述ccmm(10)的应力松弛区(16)内使所述tmcm(21)内的应力松弛；
179.(iv)(250)在所述ccmm(10)的脱模区(18)内并且在高于所述热塑性材料(22)的玻璃化转变温度的脱模温度下使所述tmcm(21)从所述ccmm(10)的模具(30)脱模；和
180.(v)(260)在所述ccmm(10)的模具(30)内周期性地压缩所述tmcm(21)以使所述tmcm(21)形成为所述固结的热塑性基质复合材料(28)的期望的形状。
181.条款2.条款1所述的方法(200)，其中所述热塑性材料(22)是半结晶热塑性材料(22)，其中所述后续温度低于所述半结晶热塑性材料(22)的熔融温度并且高于所述半结晶热塑性材料(22)的玻璃化转变温度，并且进一步其中所述应力松弛温度低于所述半结晶热塑性材料(22)的熔融温度并且高于所述半结晶热塑性材料(22)的玻璃化转变温度。
182.条款3.条款2所述的方法(200)，其中所述应力松弛温度在所述半结晶热塑性材料(22)的峰值等温结晶温度的10摄氏度(℃)内。
183.条款4.条款1所述的方法(200)，其中所述热塑性材料(22)是非晶热塑性材料(22)，其中所述初始温度高于所述非晶热塑性材料(22)的玻璃化转变温度，其中所述后续温度高于所述非晶热塑性材料(22)的玻璃化转变温度，并且进一步其中所述应力松弛温度高于所述非晶热塑性材料(22)的玻璃化转变温度。
184.条款5.条款1所述的方法(200)，其中以下至少一项：
185.(i)所述初始温度为至少300℃和至多450℃；
186.(ii)所述后续温度为至少200℃和至多300℃；和
187.(iii)所述应力松弛温度为至少200℃和至多300℃。
188.条款6.条款1所述的方法(200)，其中所述应力松弛温度为所述热塑性材料(22)的无应力温度，在所述无应力温度下，所述热塑性材料(22)的松弛时间常数小于所述ccmm(10)内所述tmcm(21)的加工时间。
189.条款7.条款1所述的方法(200)，其中所述初始温度和所述应力松弛温度之间的差值为至少60℃和至多180℃。
190.条款8.条款1所述的方法(200)，其中：
191.(i)所述热区(12)具有热区温度，其为至少所述初始温度并被选择用于将所述tmcm(21)加热至所述初始温度；
192.(ii)所述固结区(14)具有固结区温度，其为至多所述后续温度并被选择用于将所述tmcm(21)冷却至所述后续温度；和
193.(iii)所述应力松弛区(16)具有应力松弛区温度，其为至多所述固结区温度并被选择用于将所述tmcm(21)维持在所述应力松弛温度。
194.条款9.条款8所述的方法(200)，其中所述固结区温度低于所述应力松弛区温度至
多100℃。
195.条款10.条款1所述的方法(200)，其中所述提供(210)包括周期性地推进连续长度的所述tmcm(21)依次通过所述热区(12)、所述固结区(14)、所述应力松弛区(16)和脱模区(18)，其中所述模具(30)包括第一模具模头(32)和第二模具模头(36)，所述第一模具模头(32)限定第一模具表面(34)，所述第二模具模头限定朝向所述第一模具表面(34)的第二模具表面(38)，并且进一步其中所述方法(200)包括：
196.(i)移动所述第一模具表面(34)离开所述第二模具表面(38)以允许所述周期性地推进；和
197.(ii)在所述周期性地压缩(260)期间朝向所述第二模具表面(38)移动所述第一模具表面(34)。
198.条款11.条款10所述的方法(200)，其中所述模具(30)限定细长的模具通道(39)，所述细长的模具通道限定所述固结的热塑性基质复合材料(28)的期望的形状，其中所述第一模具表面(34)沿着所述细长的模具通道(39)的整个长度至少基本上平行于第一模具表面平面延伸，并且进一步其中所述第二模具表面(38)沿着所述细长的模具通道(39)的整个长度至少基本上平行于第二模具表面平面延伸。
199.条款12.条款11所述的方法(200)，其中所述第一模具表面(34)和所述第二模具表面(38)之间的距离沿着所述细长的模具通道(39)的长度并且从所述热区(12)到所述应力松弛区(16)减小。
200.条款13.条款1所述的方法(200)，其中所述模具(30)对所述固结的热塑性基质复合材料(28)没有形状补偿。
201.条款14.条款1所述的方法(200)，其中所述模具(30)包括多个模具模头区(31)，并且进一步其中所述热区(12)、所述固结区(14)和所述应力松弛区(16)各自由所述多个模具模头区(31)中的至少一个相应的模具模头区(31)限定。
202.条款15.条款1所述的方法(200)，其中以下至少一项：
203.(i)所述固结区(14)没有水冷却；和
204.(ii)所述应力松弛区(16)没有水冷却。
205.条款16.条款1所述的方法(200)，其中在所述脱模(250)之后，所述方法(200)进一步包括(270)将所述tmcm(21)淬火至低于所述应力松弛温度的淬火温度。
206.条款17.条款1所述的方法(200)，其中在所述脱模(250)之后，所述方法(200)进一步包括用支撑结构(80)支撑(280)所述tmcm(21)，其中所述支撑结构(80)为稳定的支撑结构(80)。
207.条款18.一种连续压缩模制机(ccmm)(10)，其包括：
208.模具(30)，其配置为将包括热塑性材料(22)的热塑性基质复合材料(tmcm)(21)成型为所述固结的热塑性基质复合材料(28)的期望的形状；
209.热区加热结构(42)，其配置为将所述模具(30)的热区(12)加热至热区温度，该热区温度选定为将所述tmcm(21)加热至高于所述热塑性材料(22)的熔融温度的初始温度；
210.固结区加热结构(44)，其配置为将所述模具(30)的固结区(14)加热至固结区温度，该固结区温度选定为将所述tmcm(21)冷却至后续温度；
211.应力松弛区加热结构(46)，其配置为将所述模具(30)的应力松弛区(16)维持在应
力松弛区温度，该应力松弛区温度选定为将所述tmcm(21)维持在应力松弛温度；
212.压制结构(50)，其配置为在所述模具(30)内周期性地压缩所述tmcm(21)，以使所述tmcm(21)形成为所述期望的形状；
213.脱模结构(60)，其配置为当所述tmcm(21)处于高于所述热塑性材料(22)的玻璃化转变温度的脱模温度时使所述tmcm(21)从所述模具(30)脱模；和
214.供给结构(20)，其配置为周期性地推进所述tmcm(21)通过所述模具(30)。
215.条款19.条款18所述的ccmm(10)，其中所述模具(30)的固结区(14)限定固结区厚度，其中所述模具(30)的应力松弛区(16)限定应力松弛区厚度，并且进一步其中所述应力松弛区厚度小于所述固结区厚度。
216.条款20.条款18所述的ccmm(10)，其中所述ccmm(10)进一步包括支撑结构(80)，其配置为从所述脱模结构(60)接收所述tmcm(21)并支撑所述tmcm(21)。
217.如本文中所使用的，短语“例如(for example)”、短语“作为实例”和/或仅术语“实例”当参考根据本公开内容的一个或多个部件、特征、细节、结构、实施方式和/或方法使用时，旨在表达所描述的部件、特征、细节、结构、实施方式和/或方法是根据本公开内容的部件、特征、细节、结构、实施方式和/或方法的说明性、非排除性实例。因此，所描述的部件、特征、细节、结构、实施方式和/或方法并不意味着是限制性的、必需的或排他性/穷尽的；并且其他部件、特征、细节、结构、实施方式和/或方法，包括结构和/或功能上相似和/或等同的部件、特征、细节、结构、实施方式和/或方法，也在本公开内容的范围内。
218.如本文中所使用的，在修改程度或关系时，“至少基本上(at least substantially)”不仅包括所提及的“基本上”程度或关系，而且还包括所列举的程度或关系的全部范围。所述程度或关系的基本量可能包括所述程度或关系的至少75％。例如，至少基本上由材料形成的物体包括至少75％的物体由该材料形成的物体，而且还包括完全由该材料形成的物体。作为另一个实例，至少基本与第二长度一样长的第一长度包括在第二长度75％以内的第一长度，而且还包括与第二长度一样长的第一长度。

技术特征：
1.一种连续压缩模制固结的热塑性基质复合材料(28)的方法(200)，所述方法(200)包括：(210)向连续压缩模制机(ccmm)(10)提供包括热塑性材料(22)的热塑性基质复合材料(tmcm)(21)；并且在所述提供(210)期间：(i)(220)在所述ccmm(10)的热区(12)内将所述tmcm(21)加热至高于所述热塑性材料(22)的熔融温度的初始温度；(ii)(230)在所述ccmm(10)的固结区(14)内将所述tmcm(21)冷却和固结至后续温度；(iii)(240)在应力松弛温度下，在所述ccmm(10)的应力松弛区(16)内使所述tmcm(21)内的应力松弛；(iv)(250)在所述ccmm(10)的脱模区(18)内并且在高于所述热塑性材料(22)的玻璃化转变温度的脱模温度下使所述tmcm(21)从所述ccmm(10)的模具(30)脱模；和(v)(260)在所述ccmm(10)的模具(30)内周期性地压缩tmcm(21)以使所述tmcm(21)形成为所述固结的热塑性基质复合材料(28)的期望的形状。2.根据权利要求1所述的方法(200)，其中所述热塑性材料(22)是半结晶热塑性材料(22)，其中所述后续温度低于所述半结晶热塑性材料(22)的熔融温度并且高于所述半结晶热塑性材料(22)的玻璃化转变温度，并且进一步其中所述应力松弛温度低于所述半结晶热塑性材料(22)的熔融温度并且高于所述半结晶热塑性材料(22)的玻璃化转变温度。3.根据权利要求2所述的方法(200)，其中所述应力松弛温度在所述半结晶热塑性材料(22)的峰值等温结晶温度的10摄氏度(℃)内。4.根据权利要求1所述的方法(200)，其中所述热塑性材料(22)是非晶热塑性材料(22)，其中所述初始温度高于所述非晶热塑性材料(22)的玻璃化转变温度，其中所述后续温度高于所述非晶热塑性材料(22)的玻璃化转变温度，并且进一步其中所述应力松弛温度高于所述非晶热塑性材料(22)的玻璃化转变温度。5.根据权利要求1所述的方法(200)，其中以下至少一项：(i)所述初始温度为至少300℃和至多450℃；(ii)所述后续温度为至少200℃和至多300℃；和(iii)所述应力松弛温度为至少200℃和至多300℃。6.根据权利要求1所述的方法(200)，其中所述应力松弛温度为所述热塑性材料(22)的无应力温度，在所述无应力温度下，所述热塑性材料(22)的松弛时间常数小于所述ccmm(10)内的所述tmcm(21)的加工时间。7.根据权利要求1所述的方法(200)，其中所述初始温度和所述应力松弛温度之间的差值为至少60℃和至多180℃。8.根据权利要求1所述的方法(200)，其中：(i)所述热区(12)具有热区温度，其为至少所述初始温度并被选择用于将所述tmcm(21)加热至所述初始温度；(ii)所述固结区(14)具有固结区温度，其为至多所述后续温度并被选择用于将所述tmcm(21)冷却至所述后续温度；和(iii)所述应力松弛区(16)具有应力松弛区温度，其为至多所述固结区温度并被选择
用于将所述tmcm(21)维持在所述应力松弛温度。9.根据权利要求8所述的方法(200)，其中所述固结区温度低于所述应力松弛区温度至多100℃。10.根据权利要求1所述的方法(200)，其中所述提供(210)包括周期性地推进连续长度的所述tmcm(21)依次通过所述热区(12)、所述固结区(14)、所述应力松弛区(16)和所述脱模区(18)，其中所述模具(30)包括第一模具模头(32)和第二模具模头(36)，所述第一模具模头(32)限定第一模具表面(34)，所述第二模具模头(36)限定朝向所述第一模具表面(34)的第二模具表面(38)，并且进一步其中所述方法(200)包括：(i)将所述第一模具表面(34)移动离开所述第二模具表面(38)以允许所述周期性地推进；和(ii)在所述周期性地压缩(260)期间朝向所述第二模具表面(38)移动所述第一模具表面(34)。11.根据权利要求10所述的方法(200)，其中所述模具(30)限定细长的模具通道(39)，所述通道限定所述固结的热塑性基质复合材料(28)的期望的形状，其中所述第一模具表面(34)沿着所述细长的模具通道(39)的整个长度至少基本上平行于第一模具表面平面延伸，并且进一步其中所述第二模具表面(38)沿着所述细长的模具通道(39)的整个长度至少基本上平行于第二模具表面平面延伸。12.根据权利要求1所述的方法(200)，其中所述模具(30)对所述固结的热塑性基质复合材料(28)没有形状补偿。13.根据权利要求1所述的方法(200)，其中所述模具(30)包括多个模具模头区(31)，并且进一步其中所述热区(12)、所述固结区(14)和所述应力松弛区(16)各自由所述多个模具模头区(31)中的至少一个相应的模具模头区(31)限定。14.根据权利要求1所述的方法(200)，其中以下至少一项：(i)所述固结区(14)没有水冷却；和(ii)所述应力松弛区(16)没有水冷却。15.根据权利要求1所述的方法(200)，其中在所述脱模(250)之后，所述方法(200)进一步包括(270)将所述tmcm(21)淬火至低于所述应力松弛温度的淬火温度。16.一种连续压缩模制机(ccmm)(10)，其包括：模具(30)，其配置为将包括热塑性材料(22)的热塑性基质复合材料(tmcm)(21)成型为所述固结的热塑性基质复合材料(28)的期望的形状；热区加热结构(42)，其配置为将所述模具(30)的热区(12)加热至热区温度，该热区温度选定为将所述tmcm(21)加热至高于所述热塑性材料(22)的熔融温度的初始温度；固结区加热结构(44)，其配置为将所述模具(30)的固结区(14)加热至固结区温度，该固结区温度选定为将所述tmcm(21)冷却至后续温度，其中所述模具(30)的固结区(14)限定固结区厚度，其中所述模具(30)的应力松弛区(16)限定应力松弛区厚度，并且进一步其中所述应力松弛区厚度小于所述固结区厚度；应力松弛区加热结构(46)，其配置为将所述模具(30)的应力松弛区(16)维持在应力松弛区温度，该应力松弛区温度选定为将所述tmcm(21)维持在应力松弛温度；压制结构(50)，其配置为在所述模具(30)内周期性地压缩tmcm(21)，以使所述tmcm
(21)形成为所述期望的形状；脱模结构(60)，其配置为当所述tmcm(21)处于高于所述热塑性材料(22)的玻璃化转变温度的脱模温度时使所述tmcm(21)从所述模具(30)中脱模；供给结构(20)，其配置为周期性地推进所述tmcm(21)通过所述模具(30)；和支撑结构(80)，其配置为从所述脱模结构(60)接收所述tmcm(21)并支撑所述tmcm(21)。

技术总结
本文公开了连续压缩模制机(CCMM)和连续压缩模制固结的热塑性基质复合材料的方法。CCMM包括模具、热区加热结构、固结区加热结构和应力松弛区加热结构。CCMM还包括压制结构、脱模结构和供给结构。所述方法包括向CCMM提供包括热塑性材料的热塑性基质复合材料(TMCM)。在所述提供期间，所述方法还包括在所述CCMM的热区内加热所述TMCM，在所述CCMM的固结区内冷却和固结所述TMCM，在所述CCMM的应力松弛区内使所述TMCM内的应力松弛，在高于所述热塑性材料的玻璃化转变温度的脱模温度下使所述TMCM在所述CCMM的脱模区内脱模，并周期性地压缩所述TMCM。述TMCM。


技术研发人员：T
受保护的技术使用者：波音公司
技术研发日：2023.02.06
技术公布日：2023/8/14