KR102433496B1 - 처리 장치 및 처리 방법 - Google Patents

Abstract

강화 섬유를 안정하게 고속으로 처리할 수 있는 기술을 제공한다. 지지체(2)의 지지면(21)과, 해당 지지면(21)에 직교하는 압압방향(화살표Z)에 초음파 진동하는 공진기(31)의 압압면(35a)과의 사이에 일방향 섬유다발B를 끼운 상태에서, 압압면(35a)에 의한 일방향 섬유다발B의 압압개소를 일방향 섬유다발B의 길이 방향(화살표Y)를 따라 이동시킴으로써, 일방향 섬유다발B를 개섬하거나, 일방향 섬유다발B에 수지를 함침시키거나 할 때에, 일방향 섬유다발B를 안정하게 고속으로 처리할 수 있다.

Description

처리 장치 및 처리 방법

본 발명은, 강화 섬유를 처리하는 처리 장치 및 처리 방법에 관한 것이다.

종래, 탄소섬유, 유리섬유, 아라미드 섬유등의 강화 섬유를 구성하는 각 필라멘트가 다발형으로 묶여 형성된 일방향 섬유다발을 개섬해서 확폭 함에 의해 일방향으로 가지런히 정돈한 편평한 상태의 띠형의 섬유다발에, 에폭시 수지, 불포화 폴리에스테르 수지등의 열경화성 수지나, 폴리올레핀계 수지나 지방족 폴리아미드계 수지, 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지등의 열가소성 수지등의 매트릭스 수지를 함침시킨 일방향 프리프레그가 제공되어 있다. 고품질의 일방향 프리프레그를 형성하기 위해서 일방향 섬유다발을 정밀도 좋게 개섬할 필요가 있고, 일방향 섬유다발을 개섬하는 여러 가지의 기술이 제안되어 있다. 예를 들면, 특허문헌1, 2에는, 일방향 섬유다발을 길이 방향으로 주행시키면서, 주행 방향에 대하여 교차하는 방향으로 일방향 섬유다발에 기류를 통과시키는 것에 의해, 일방향 섬유다발을 폭방향으로 벌려서 개섬하는 기술이 개시되어 있다.

또한, 개섬된 띠형의 일방향 섬유다발에 수지를 함침하는 여러가지의 기술이 제안되어 있다. 예를 들면, 특허문헌3에는, 개섬된 띠형의 일방향 섬유다발을, 수지 필름이 포개진 상태에서 닙롤을 통과시켜서 가압 함에 의해, 일방향 섬유다발에 수지를 함침하는 기술이 개시되어 있다. 또한, 예를 들면 특허문헌4에는, 개섬된 띠형의 일방향 섬유다발과 수지 필름을 포개 맞춰서 핫 롤러 사이에 통과시키는 것에 의해, 일방향 섬유다발에 수지를 함침하는 기술이 개시되어 있다.

특허문헌1: 국제공개 제97/41285호 공보(제13페이지∼제14페이지, 도 2, 요약서등) 특허문헌2: 특개평11-200136호 공보(단락0025, 도 1, 요약서등) 특허문헌3: 일본 특허공개2001-288639호 공보(단락0058∼0060, 도 1등) 특허문헌4: 특개평10-292238호 공보(단락0053등)

특허문헌1, 2에 개시되어 있는 기술에서는, 기류에 의해 일방향 섬유다발을 확폭해서 개섬하기 때문에, 개섬할 때에 일방향 섬유다발에 강한 장력을 작용시킬 수 없다. 따라서, 안정하게 고속으로 일방향 섬유다발을 처리하는 것이 곤란했다. 또한, 특허문헌3, 4에 개시되어 있는 함침 기술에 있어서, 수지를 용융시켜서 일방향 섬유다발에 함침시키는 처리 시간의 단축이 요망되고 있다. 또한, 일방향 섬유다발에 수지를 함침시킬 때에, 강화 섬유를 구성하는 각 필라멘트와 수지와의 접합 상태를 개선시키는 기술이 요망되고 있다.

본 발명은, 상기한 과제를 감안하여 이루어진 것으로, 일방향 섬유다발을 안정하게 고속으로 처리할 수 있는 기술을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에 따른 처리 장치는, 강화 섬유를 처리하는 처리 장치에 있어서, 상기 지지체의 위쪽에 배치되고 압압면을 갖는 압압체와, 상기 압압체에 상기 지지면에 직교하는 압압방향인 상하방향으로의 초음파 진동을 인가하는 진동 수단과, 상기 지지면과, 상기 진동 수단에 의해 상기 압압방향으로 초음파 진동하는 상기 압압체의 상기 압압면과의 사이에 상기 강화 섬유인 일방향 섬유다발이 끼워진 상태에서, 상기 일방향 섬유다발을 상기 지지체 및 상기 압압체에 대하여 상대적으로 이동시키는 이동 수단을 구비하고, 상기 이동 수단에 의해, 상기 압압면에 의한 상기 일방향 섬유다발의 압압개소를 상기 일방향 섬유다발의 길이 방향을 따라 이동시켜, 상기 일방향 섬유다발을 개섬하는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명에 따른 처리 방법은, 강화 섬유를 처리하는 처리 방법에 있어서, 지지체의 지지면과, 상기 지지체의 위쪽에 배치되고 상기 지지면에 직교하는 압압방향인 상하방향으로 초음파 진동하는 압압체의 압압면과의 사이에 상기 강화 섬유인 일방향 섬유다발을 끼운 상태에서, 상기 압압면에 의한 상기 일방향 섬유다발의 압압개소를 상기 일방향 섬유다발의 길이 방향을 따라 이동시켜, 상기 일방향 섬유다발을 개섬하는 것을 특징으로 한다.

이와 같이 구성하면, 지지체의 지지면과, 해당 지지면에 직교하는 압압방향으로 초음파 진동하는 압압체의 압압면과의 사이에 일방향 섬유다발을 끼운 상태에서, 압압면에 의한 일방향 섬유다발의 압압개소를 일방향 섬유다발의 길이 방향을 따라 이동시킴으로써, 일방향 섬유다발을 개섬할 수 있다. 따라서, 기류를 이용한 종래의 기술과 비교하면, 개섬할 때에 일방향 섬유다발에 강한 장력을 작용시킬 수 있으므로, 일방향 섬유다발을 안정하게 고속으로 처리해서 개섬할 수 있다.

또, 본 발명에 따른 처리 장치는, 강화 섬유를 처리하는 처리 장치에 있어서, 지지면을 갖는 지지체와, 압압면을 갖는 압압체와, 상기 압압체에 상기 지지면에 직교하는 압압방향으로의 초음파 진동을 인가하는 진동 수단과, 상기 지지면과, 상기 진동 수단에 의해 상기 압압방향으로 초음파 진동하는 상기 압압체의 상기 압압면과의 사이에, 상기 강화 섬유와 수지부재가 포개져서 끼워진 상태에서, 상기 강화 섬유 및 상기 수지부재와 상기 압압체를 상대적으로 이동시키는 이동 수단을 구비하고, 상기 이동 수단에 의해, 상기 압압면에 의한 상기 강화 섬유의 압압개소를 이동시켜, 상기 강화 섬유에 상기 수지부재의 수지를 함침시키는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명에 따른 처리 방법은, 강화 섬유를 처리하는 처리 방법에 있어서, 지지체의 지지면과, 상기 지지면에 직교하는 압압방향으로 초음파 진동하는 압압체의 압압면과의 사이에, 상기 강화 섬유와 수지부재를 겹치게 해서 끼운 상태에서, 상기 압압면에 의한 상기 강화 섬유의 압압개소를 이동시켜, 상기 강화 섬유에 상기 수지부재의 수지를 함침시키는 것을 특징으로 한다.

또, 상기 강화 섬유는 일방향 섬유다발이며, 상기 이동 수단은, 상기 지지면과, 상기 압압면과의 사이에, 개섬된 띠형의 상기 일방향 섬유다발과 상기 수지부재가 포개져서 끼워진 상태에서, 상기 압압면에 의한 상기 일방향 섬유다발의 압압개소를 상기 일방향 섬유다발의 길이 방향을 따라 이동시키도록 해도 좋다.

또, 상기 강화 섬유는 일방향 섬유다발이며, 상기 지지면과, 상기 압압면과의 사이에, 개섬된 띠형의 상기 일방향 섬유다발과 상기 수지부재를 포개서 끼운 상태에서, 상기 압압면에 의한 상기 일방향 섬유다발의 압압개소를 상기 일방향 섬유다발의 길이 방향을 따라 이동시키도록 해도 좋다.

이와 같이 구성하면, 초음파 진동 에너지를 인가해서 수지분자를 진동, 회전시켜서 분자운동을 촉진시켜서 발열시킴으로써, 수지부재를 고속으로 승온시켜서 용융시킬 수 있다. 따라서, 닙 롤러등의 가압장치를 이용한 종래의 기술과 비교하면, 압압면에 의한 압압개소를 고속으로 이동시킬 수 있고, 초음파 진동을 인가 함에 의해 함침 처리에 있어서의 토탈의 함침 시간을 단축할 수 있으므로, 강화 섬유를 안정하게 고속으로 처리해서 용융시킨 수지를 함침시킬 수 있다. 또한, 초음파 진동을 인가 함에 의해, 콤팩트한 구성의 압압체에서 강화 섬유에 수지를 함침시킬 수 있으므로, 닙 롤러등의 가압장치를 이용한 종래의 기술과 비교하면, 대단히 콤팩트한 구성의 장치에 의해 강화 섬유에 수지를 함침시킬 수 있다.

또, 초음파 진동이 인가되어서 함침 처리가 실행되고 있으므로, 강화 섬유를 구성하는 각 필라멘트가 진동 함에 의해, 강화 섬유를 구성하는 각 필라멘트와 수지와의 접합 계면의 반응을 촉진시켜서 각 필라멘트에 대한 수지의 젖음 상태를 양호하게 해, 각 필라멘트와 수지와의 접합 계면을 양호한 접합 상태로 할 수 있고, 수지부재의 수지를 수지 보이드등이 대단히 적은 상태에서 강화 섬유에 양호하게 함침시킬 수 있다.

또, 개섬되기 전의 일방향 섬유다발과 수지부재를 동시에 처리 함에 의해, 일방향 섬유다발을 개섬함과 동시에 수지부재를 용융시켜서 수지를 섬유다발에 함침시킬 수도 있다. 따라서, 종래와 같이, 개섬장치 및 함침 장치의 양쪽의 장치를 준비할 필요가 없으므로, 일방향 섬유다발의 처리 비용을 저감할 수 있다.

또, 수지가 함침된 후의 상기 강화 섬유를 상기 지지면에 대하여 누르는 가압 부재를 더 구비하면 좋다.

이와 같이 구성하면, 압압체로부터 초음파 진동이 인가됨으로써 수지가 함침된 강화 섬유의 형성 상태를 가압 부재에 의해 유지할 수 있다. 또한, 함침 처리후의 강화 섬유의 형상을 가압 부재에 의해 적절한 형상으로 형성할 수 있다.

또, 상기 가압 부재를 냉각하는 냉각 수단을 더 구비하면 좋다.

이와 같이 구성하면, 냉각 수단에 의해 냉각된 가압 부재에 의해, 강화 섬유에 함침된 수지를 신속하게 냉각해서 경화시킬 수 있다.

또, 상기 가압 부재는, 수지가 함침된 후의 상기 강화 섬유를 상기 지지면에 대하여 소정의 압압력으로 누르면 좋다.

이와 같이 구성하면, 함침 처리후의 강화 섬유의 형성 상태를 유지하는데도 적절한 소정의 압압력으로 가압 부재에 의해 강화 섬유를 지지면에 대하여 압압함으로써, 보다 확실하게 수지가 함침된 강화 섬유의 형성 상태를 가압 부재에 의해 유지할 수 있다. 또한, 함침 처리후의 강화 섬유의 폭이나 두께의 목표값등에 따라서 미리 설정된 소정의 압압력으로 함침 처리후의 강화 섬유를 지지면에 대하여 누르는 것으로, 함침 처리후의 강화 섬유의 폭이나 두께를 정밀도 좋게 조정할 수 있다.

또, 상기 가압 부재가, 상기 지지면으로부터 소정거리를 두어서 배치되어 있으면 좋다.

이와 같이 구성하면, 함침 처리후의 강화 섬유의 형성 상태를 유지하는데도 적절한 소정거리를 지지면으로부터 두어서 가압 부재가 배치된 상태에서, 가압 부재에 의해 함침 처리후의 강화 섬유를 지지면에 대하여 압압 함으로써, 보다 확실하게 수지가 함침된 강화 섬유의 형성 상태를 가압 부재에 의해 유지할 수 있다. 또한, 함침 처리후의 강화 섬유의 두께의 목표값등에 따라서 미리 설정된 소정거리를 지지면으로부터 두어서 가압 부재가 배치된 상태에서, 함침 처리후의 강화 섬유를 지지면에 대하여 압압함으로써, 함침 처리후의 강화 섬유의 두께를 정밀도 좋게 조정할 수 있다.

또, 상기 수지가 함침되기 전의 상기 강화 섬유를 가열하는 가열수단을 더 구비하면 좋다.

이와 같이 구성하면, 가열수단에 의해 예비 가열된 강화 섬유에 양호하게 수지를 함침시킬 수 있다.

또, 상기 압압면은, 상기 강화 섬유를 상기 지지면에 대하여 소정의 가압력에서 누르면 좋다.

이와 같이 구성하면, 처리 대상인 강화 섬유의 굵기나 개섬, 함침 처리후의 강화 섬유의 폭의 목표값등에 따라서 미리 설정된 소정의 가압력에서 강화 섬유를 누르면서 개섬, 함침함으로써, 처리후의 강화 섬유의 폭을 정밀도 좋게 조정할 수 있다.

또, 상기 압압면이, 상기 지지면으로부터 소정간격을 두어서 배치되어 있으면 좋다.

이와 같이 구성하면, 처리 대상인 강화 섬유의 굵기나 개섬, 함침 처리후의 강화 섬유의 두께의 목표값등에 따라서 미리 설정된 소정간격을 지지면으로부터 두어서 압압면을 배치한 상태에서 강화 섬유를 개섬, 함침함으로써, 처리후의 강화 섬유의 두께를 정밀도 좋게 조정할 수 있다.

본 발명에 의하면, 지지체의 지지면과, 해당 지지면에 직교하는 압압방향으로 초음파 진동하는 압압체의 압압면과의 사이에 강화 섬유를 끼운 상태에서, 압압면에 의한 강화 섬유의 압압개소를 이동시킴으로써, 강화 섬유를 안정하게 고속으로 처리할 수 있다.

[도 1] 본 발명의 제1실시예에 따른 처리 장치를 나타내는 정면도다.
[도 2] 도 1의 처리 장치를 좌측면측에서 본 주요부 확대도다.
[도 3] 도 2의 주요부를 나타내는 사시도다.
[도 4] 본 발명의 제2실시예에 따른 처리 장치를 나타내는 정면도다.
[도 5] 본 발명의 제3실시예에 따른 처리 장치의 주요부를 나타내는 사시도다.
[도 6] 본 발명의 제4실시예에 따른 처리 장치에 있어서 처리되는 일방향 섬유다발 및 수지 시트를 나타내는 횡단면도다.
[도 7] 본 발명의 제5실시예에 따른 처리 장치의 주요부를 나타내는 사시도다.
[도 8] 본 발명의 제6실시예에 따른 처리 장치의 주요부를 나타내는 사시도다.
[도 9] 도 8의 처리 장치의 주요부를 나타내는 정면도다.
[도 10] 도 9의 처리 장치의 변형 예를 나타내는 도면이다.
[도 11] 본 발명의 제7실시예에 따른 처리 장치의 주요부를 나타내는 사시도다.
[도 12] 본 발명의 제8실시예에 따른 처리 장치를 나타내는 정면도다.

<제1실시예>

본 발명의 제1실시예에 따른 처리 장치에 대해서 도 1∼도 3을 참조해서 설명한다. 도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 처리 장치를 나타내는 정면도, 도 2는 도 1의 처리 장치를 좌측면측에서 본 주요부 확대도, 도 3은 도 2의 주요부를 나타내는 사시도다. 이때, 도 3에서는 일방향 섬유다발B(강화 섬유)의 하면측에 배치되는 수지 필름S와 지지체(2)가 도시 생략되어 있다. 또한, 도 1∼도 3에서는, 본 발명에 따른 주요 구성만이 도시되어 있고, 설명을 간략하게 하기 위해서, 그 밖의 구성은 도시 생략되어 있다. 또한, 후의 설명에서 참조하는 도 4∼도 12에 대해서도, 도 1∼도 3과 마찬가지로 주요 구성만이 도시되어 있지만, 이하의 설명에서는 그 설명은 생략한다.

(처리 장치)

도 1 및 도 2에 나타내는 처리 장치(1)는, 지지체(2)의 지지면(21)과, 지지면(21)에 직교하는 압압방향인 화살표 Z방향으로 초음파 진동하는 혼(horn)(35)의 압압면(35a)과의 사이에 일방향 섬유다발B를 끼운 상태에서, 일방향 섬유다발B를 길이 방향인 화살표Y방향으로 주행시킴으로써 압압면(35a)에 의한 일방향 섬유다발B의 압압개소를 일방향 섬유다발B의 길이 방향인 화살표Y방향을 따라서 이동시키고, 일방향 섬유다발B에 길이 방향인 화살표Y방향을 따라서 압압면(35a)으로부터 압압방향인 화살표Z방향의 초음파 진동을 인가함으로써, 일방향 섬유다발B를 길이 방향인 화살표Y방향을 따라서 연속적으로 개섬하는 것이다.

또, 본 실시예에서는, 처리 장치(1)는, 지지면(21)과 압압면(35a)과의 사이에, 일방향 섬유다발B를 수지 필름S(수지부재)와 겹치게 해서 배치한 상태에서 일방향 섬유다발B(수지 필름S)를 길이 방향인 화살표Y방향으로 주행시키는 것에 의해, 일방향 섬유다발B의 양면 각각에 포갠 수지 필름S를 초음파 진동에 의해 용융시켜서 함침시키면서 일방향 섬유다발B를 개섬한다. 따라서, 수지 필름S가 포개워진 일방향 섬유다발B가 처리 장치(1)에 의해 처리되는 것에 의해, 개섬된 일방향 섬유다발B를 구성하는 각 필라멘트가 소정폭으로 일방향으로 가지런히 정돈된 편평한 상태의 띠형의 섬유다발B＊(도 3 참조)에 수지 필름S의 수지가 함침되어서 이루어진 일방향 프리프레그P가 형성된다.

처리 장치(1)는, 지지체(2)와, 일방향 섬유다발B에 압압방향인 화살표Z방향의 초음파 진동을 인가하는 공진기(31)를 구비하는 헤드부(3)와, 지지 수단(33)에 지지된 공진기(31)를 구동해서 압압방향인 화살표Z방향으로 왕복 이동시키는 가압수단(4)과, 그 양면에 수지 필름S가 포개진 일방향 섬유다발B를 스테이지(2)와 헤드부(3)와의 사이에 공급하는 공급 수단(5)과, 처리 장치(1)의 각 부의 제어를 행하는 제어장치(도시 생략)를 구비하고 있다. 또한, 일방향 섬유다발B는, 탄소섬유, 유리섬유, 아라미드 섬유등의 강화 섬유를 구성하는 각 필라멘트가 다발형으로 묶여서 형성되고, 매트릭스 수지를 이루는 수지 필름S는, 에폭시 수지, 불포화 폴리에스테르 수지등의 열경화성 수지나, 폴리올레핀계 수지나 지방족 폴리아미드계 수지, 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지등의 열가소성 수지로 형성된다. 또한, 도 3에 도시한 바와 같이, 수지 필름S는, 그 폭Ws가 일방향 섬유다발B가 개섬되어서 형성된 띠형의 섬유다발B＊의 폭Wb보다도 약간 폭이 넓은 테이프형으로 형성되어 있다.

지지체(2)는, 헤드부(3)의 아래쪽에 배치되고, 양면에 수지 필름S가 포개진 상태의 일방향 섬유다발B를 헤드부(3)가 구비하는 혼(35)의 압압면(35a)과의 사이에 끼우는 평면형의 지지면(21)을 가지고 있다. 이때, 지지체(2)는, 티타늄, 티타늄 합금, 철, 스테인레스, 알루미늄, 두랄루민 등의 알루미늄 합금등의 여러가지의 금속재료, 유리, 세라믹, 수지등, 적절하게, 여러가지의 재료로 형성된다.

또, 지지체(2)에 히터(도시 생략)가 설치되어도 좋다. 이렇게 하면, 히터에 의해 지지체(2)의 본체를 소정온도로 승온해 두는 것으로, 초음파 진동 에너지가 인가된 수지 필름S가 발열했을 때에, 수지 필름S와 지지체(2)와의 사이에 생기는 열경사를 완화할 수 있으므로, 발열한 수지 필름S로부터 지지체(2)에의 열전도를 차폐할 수 있다. 이렇게, 지지체(2)에 설치된 히터를, 지지체(2)측에의 열전도를 차폐하는 차폐 수단으로서 기능시킬 수 있다. 또한, 히터에 의해 지지체(2)의 본체를 소정온도로 승온해 두는 것으로, 혼(35)의 압압면(35a)으로부터 수지 필름S에 인가된 초음파 진동 에너지에 히터의 열 에너지를 상승시킬 수도 있다. 이렇게 하면, 수지 필름S에의 초음파 진동 에너지의 과잉 공급을 억제하면서, 온도를 충분히 상승시켜서 수지 필름 S를 확실하게 용융시킬 수 있다.

헤드부(3)는, 공진기(31)에 압압방향인 화살표Z방향으로의 초음파 진동을 인가하는 진동자(32)(진동 수단)가 그 한쪽 단에 접속된 공진기(31)와, 공진기(31)를 지지하는 지지 수단(33)을 구비하고, 진동자(32)가 공진기(31)(혼(35))를 초음파 진동시킴으로써 압압면(35a)으로부터 일방향 섬유다발B(수지 필름S)에 초음파 진동이 인가된다.

구체적으로는, 공진기(31)는, 제어장치에 제어된 진동자(32)가 생성하는 초음파 진동에 공진해서 그 중심축의 방향(압압방향)인 화살표Z방향으로 초음파 진동하는 것이며, 부스터(34)와 혼(35)을 구비하고, 부스터(34)의 다른쪽 단과 혼(35)의 한쪽 단이, 서로의 중심축이 같은 축이 되도록 무두 나사에 의해 연결되어 있다.

부스터(34)는, 본 실시예에서는, 예를 들면 도 2중의 화살표Z방향에서의 그 거의 중앙의 위치와, 그 양단위치가 최대진폭점이 되도록, 공진주파수의 일파장의 길이로 형성되어 있다. 이때, 화살표Z방향에 있어서 각 최대진폭점에서 1/4파장 벗어난 2개의 위치가, 각각 부스터(34)의 제1 및 제2최소진폭점에 해당한다. 또한, 부스터(34)는, 그 단면형상이 원형형인 원주형으로 형성되어 있다. 그리고, 부스터(34)의 한쪽 단에, 부스터(34)의 중심축과 같은 축이 되도록 진동자(32)가 무두 나사에 의해 접속되어 있다.

또, 부스터(34)의 제1 및 제2최소진폭점에 상당하는 위치의 외주면에는, 각각의 둘레방향을 따라 오목형의 홈이 형성되는 것에 의해 부스터(34)(공진기(31))가 지지 수단(33)에 파지되기 위한 피파지부가 형성되어 있다. 이때, 본 실시예에서는, 부스터(34)의 중심축에 거의 직교하는 단면형상이 팔각형이 되도록 피파지부가 형성되어 있지만, 그 단면형상이 원형형이나 그 밖의 다각형상이 되도록 피파지부를 형성해도 좋다.

혼(35)(본 발명의 「압압체」에 상당)은, 일방향 섬유다발B(수지 필름S)을 지지체(2)의 지지면(21)에 직교하는 압압방향인 화살표Z방향으로 누르는 평면형의 압압면(35a)을 갖고, 진동자(32)의 진동에 공진해서 초음파 진동함에 의해 압압면(35a)으로부터 일방향 섬유다발B(수지 필름S)에 초음파 진동을 인가하는 것이다. 혼(35)은, 예를 들면 도 2중의 화살표Z방향에 있어서의 그 양단위치가 최대진폭점이 되도록, 공진주파수의 반파장의 길이로 형성되어 있다. 이때, 화살표Z방향에 있어서의 혼(35)의 거의 중앙의 위치가 제3최소진폭점에 상당한다. 또한, 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 혼(35)은, 직방체형으로 형성되어 있다. 그리고, 혼(35)의 압압면(35a)은, 수지 필름S(개섬 후의 띠형의 섬유다발B＊)에 대하여, 압압방향인 화살표Z방향 및 길이 방향인 화살표Y방향에 거의 직교하는 폭방향인 화살표X방향에 있어서 폭이 넓게 형성되어 있다(혼(35)의 폭Wh≥수지 필름S의 폭Ws≥띠형의 섬유다발B＊의 폭Wb).

또한, 본 실시예에서는, 공진기(31)는, 그 공진주파수가 약 15kHz∼약 60kHz, 그 진동 진폭(화살표Z방향에 있어서의 신축의 진폭)이 약 2μm∼약 300μm가 되도록 구성되어 있고, 진동자(32)에 의해 생성되는 초음파 진동에 공진해서 공진기(31)가 초음파 진동함으로써, 혼(35)의 압압면(35a)으로부터 일방향 섬유다발B(수지 필름S)에 대하여 압압방향인 화살표Z방향의 초음파 진동이 인가된다. 또한, 공진기(31)(부스터(34), 혼(35))는, 티타늄, 티타늄 합금, 철, 스테인레스, 알루미늄, 두랄루민 등의 알루미늄 합금등, 일반적으로 공진기를 형성하는데도 사용될 수 있는 여러가지의 금속재료로 형성된다.

또, 공진기(31)(혼(35))에 히터가 설치되어도 좋다. 이렇게 하면, 히터에 의해 공진기(31)(혼(35))를 소정온도로 승온해 두는 것으로, 초음파 진동 에너지가 인가된 수지 필름S가 발열했을 때에, 수지 필름S와 공진기(31)(혼(35))와의 사이에 생기는 열경사를 완화할 수 있으므로, 발열한 수지 필름S로부터 공진기(31)(혼(35))에의 열전도를 차폐할 수 있다. 이렇게, 공진기(31)(혼(35))에 설치된 히터를, 공진기(31)(혼(35))측에의 열전도를 차폐하는 차폐 수단으로서 기능시킬 수 있다. 또한, 히터에 의해 공진기(31)(혼(35))를 소정온도로 승온해 두는 것으로, 혼(35)의 압압면(35a)으로부터 수지 필름S에 인가된 초음파 진동 에너지에 히터의 열 에너지를 상승시킬 수도 있다. 이렇게 하면, 수지 필름S에의 초음파 진동 에너지의 과잉 공급을 억제하면서, 온도를 충분히 상승시켜서 수지 필름S를 확실하게 용융시킬 수 있다.

지지 수단(33)은, 기초부(36)와 클램프 수단(37)을 구비하고, 클램프 수단(37)으로 부스터(34)의 피파지부를 파지 함에 의해 공진기(31)를 지지하는 것이며, 기초부(36)에는, 가압수단(4)의 볼 나사(42)에 나사 결합하는 나사 구멍이 화살표Z방향으로 형성되어 있다.

또, 클램프 수단(37)은, 부스터(34)에 형성된 2개의 피파지부를 파지할 수 있게, 기초부(36)의 2개소에 설치되어 있고, 각각, 부스터(34)의 피파지부를 끼워두는 제1 및 제2부재를 구비하고 있다. 구체적으로는, 클램프 수단(37)의 제1 및 제2의 부재에는, 피파지부의 단면형상에 걸어맞춤 가능한 형상을 갖는 오목부가 각각 설치되어 있다. 그리고, 제1 및 제2부재의 오목부에서 부스터(34)의 피파지부를 끼워두도록, 피파지부를 형성하는 오목형의 홈에, 기초부(36)에 지지된 클램프 수단(37)의 제1 및 제2부재가 끼워넣어지고, 볼트로 제1 및 제2부재가 고정되는 것에 의해, 부스터(34)의 피파지부가 클램프 수단(37)에 의해 파지된다.

또, 공진기(31)를 지지하는 지지 수단(33)의 구성은, 상기한 것 같이, 부스터(34)에 형성된 피파지부를 파지(클램프)한 상태에서 볼트에 의해 고정되는 클램프 수단(37)에 한정되지 않고, 예를 들면, 전기 제어가능하게 구성된 기계적인 클램프 기구나, 원터치로 부착 가능한 클램프 기구등, 부스터(34)의 피파지부를 지지할 수 있는 구성 있으면 어떤 것이라도 좋다.

또, 공진기(31)에 형성되는 피파지부의 위치는, 최소진폭점에 한하지 않고, 공진기(31)의 임의의 위치에 피파지부를 형성하면 좋다. 또한, 피파지부의 구성은, 공진기(31)의 외주면에 둘레방향을 따라 오목형의 홈이 형성된 구성에 한정되지 않고, 예를 들면, 공진기(31)의 외주면에 둘레방향을 따라 볼록모양의 플랜지가 형성된 구성등, 지지 수단(33)에 의해 파지할 수 있으면, 피파지부가 어떤 형상으로 구성되어도 좋다. 또한, 피파지부가 지지 수단(33)에 의해, 0링이나 다이어프램 등의 탄성부재를 통해 지지되어 있어도 좋다.

가압수단(4)은, 혼(35)의 압압면(35a)이 지지체(2)의 지지면(21)과 대향하도록 지지 수단(33)에 지지된 공진기(31)를, 압압방향인 화살표Z 방향으로 구동해서 지지체(2)에 근접 또는 지지체(2)로부터 이격되게 하는 것이며, 구동 모터(41)와 볼 나사(42)를 구비하고 있다. 또한, 가대(도시 생략)에 세워 설치된 지주(도시 생략)에 가이드(43)가 결합되어 있고, 가압수단(4)은, 프레임(44)을 통해 지주 및 가이드(43)에 연결되어 있다.

그리고, 제어장치에 제어되어서 구동 모터(41)가 회전 함에 의해, 가이드(43)에 화살표Z방향으로 설치된 볼록모양의 레일(43a)과 지지 수단(33)에 설치된 가이드(도시 생략)가 미끄럼 접촉하면서, 볼 나사(42)에 나사 결합된 지지 수단(33)이 이동 방향인 화살표Z방향에 있어서 상하 동작하고, 이에 따라, 지지 수단(33)에 지지된 공진기(31)가 지지체(2)에 근접 또는 지지체(2)로부터 이격된다.

또, 가압수단(4)은, 제어장치에 의한 제어에 근거해서 구동 모터(41)의 구동 토오크를 조정 함에 의해, 소정의 가압력으로 지지 수단(33)에 지지된 공진기(31)를 지지체(2)에 근접시킬 수 있게 구성되어 있다. 또한, 지주에는 리니어 인코더(도시 생략)가 설치되어 있고, 이에 따라 화살표Z방향(압압방향)에 있어서의 헤드부(3)의 높이가 검출되어서, 리니어 인코더의 검출 신호에 근거하여 제어장치에 의해 구동 모터(41)를 제어 함으로써, 헤드부(3)의 높이를 조정할 수 있다.

그리고, 공진기(31)의 중심축의 방향이 기초부(36)에 형성된 나사 구멍과 거의 같은 방향, 다시 말해, 공진기(31)의 중심축의 방향과 가압수단(4)에 의한 공진기(31)의 이동 방향(압압방향)이 거의 같은 화살표Z방향이 되고, 혼(35)의 압압면(35a)이 지지체(2)와 대향하도록, 지지 수단(33)에 의해 공진기(31)가 지지되어 있다. 따라서, 가압수단(4)에 의해 기초부(36)가 아래로 이동됨으로써 공진기(31)(혼(35))가 압압방향인 화살표Z방향으로 구동되어서 일체적으로 지지체(2)에 근접하고, 이에 따라, 가압수단(4)에 의한 가압력이 압압면(35a)으로부터 지지체(2)의 지지면(21)에 지지된 일방향 섬유다발B(수지 필름S)에 더하여진다. 다시 말해, 가압수단(4)에 의해 제어되는 것에 의해, 초음파 진동하는 혼(35)의 압압면(35a)에 의해 일방향 섬유다발B(수지 필름S)가 지지체(2)의 지지면(21)에 대하여 눌려서 가압된다.

또, 본 실시예에서는, 압압면(35a)에 의해 일방향 섬유다발B(수지 필름S)가 지지면(21)에 대하여 소정의 일정한 가압력으로 눌려지도록 구동 모터(41)가 제어장치에 의해 제어된다. 또한, 공진기(31)(기초부(36))의 압압방향인 화살표Z방향에 있어서의 높이 위치가, 도 2중의 L에 도시한 바와 같이 공진기(31)가 최대로 신장했을 때의 압압면(35a)과 지지면(21)과의 간격이 소정간격G가 되는 위치H에 이르렀을 때에는, 공진기(31)가 위치H를 넘어서 지지체(2)측에 이동하지 않도록, 구동 모터(41)가 제어장치에 의해 제어된다. 또한, 압압면(35a)에 의한 일방향 섬유다발B에 대한 가압력의 크기나, 압압면(35a)과 지지면(21)과의 간격G의 크기는, 개섬후의 띠형의 섬유다발B＊의 폭이나 두께, 일방향 프리프레그P의 폭이나 두께에 따라, 적절하게, 최적의 값을 설정하면 좋다. 예를 들면, 일방향 섬유다발B나 수지 필름S에 대한 처리 시험을 반복하는 것에 의해, 최적의 가압력이나 간격G의 값을 설정해도 좋다. 또한, 공진기(31)의 압압방향인 화살표Z방향에 있어서의 높이가 위치H에 이를 때까지는 가압력이 일정하게 되도록 구동 모터(41)가 제어장치에 의해 제어되어, 공진기(31)의 압압방향인 화살표Z방향에 있어서의 높이가 위치H에 이르렀을 때에 공진기(31)가 정지하도록 구동 모터(41)이 제어장치에 의해 제어되도록 해도 좋다.

공급 수단(5)(본 발명의 「이동 수단」에 상당)은, 도 1에 도시한 바와 같이, 일방향 섬유다발B를 두루 감아 보유하는 제1의 공급롤러(51)와, 각각 수지 필름S를 두루감아 보유하는 제2, 제3의 공급롤러(52, 53)와, 인출롤러(54)와, 장력조정용 롤러(55)와, 수납롤러(56)를 구비하고 있다. 일방향 섬유다발B 및 양쪽수지 필름S각각은, 인출롤러(54)의 화살표 방향으로 회전하는 구동롤러(54a) 및 종동롤러(54b)에 의해 니프되는 것에 의해, 각 공급롤러(51∼53)로부터 인출됨과 아울러, 양쪽 수지 필름S 사이에 끼워진 상태의 일방향 섬유다발B가 혼(35)의 압압면(35a)과 지지체(2)의 지지면(21)과의 사이에 공급된다.

이때, 양면에 수지 필름S가 포개진 일방향 섬유다발B는, 헤드부(3)보다도 하류측에 배치된 장력조정용 롤러(55)의 화살표 방향으로 회전하는 구동롤러(55a) 및 종동롤러(55b)에 의해 니프되는 것에 의해, 그 장력이 조정되면서 압압면(35a)과 지지면(21)과의 사이에 끼워진 상태에서 길이 방향인 화살표Y방향으로 주행한다. 따라서, 본 실시예에서는, 일방향 섬유다발B(수지 필름S)와 혼(35)이 길이 방향인 화살표Y방향에 있어서 상대적으로 이동하므로, 일방향 섬유다발B(수지 필름S)가 압압면(35)에 의해 소정의 일정한 가압력으로 눌리는 개소가, 일방향 섬유다발B의 길이 방향인 화살표Y방향을 따라서 이동한다. 그리고, 양면에 수지 필름S가 포개진 일방향 섬유다발B가 혼(35)의 압압면(35a)과 지지체(2)의 지지면(21)과의 사이를 통과하여서 형성된 일방향 프리프레그P가, 수납롤러(56)에 두루 감겨서 수납된다. 또한, 제2, 제3의 공급롤러52, 53 중 어느 한쪽만이 설치되는 것에 의해, 일방향 섬유다발B의 한면에만 수지 필름S가 포개지도록 해도 좋다.

제어장치는, 상기한 것 같이 처리 장치(1)의 각 부의 제어를 행하는 것에 의해, 지지체(2)의 지지면(21)과 혼(35)의 압압면(35a)과의 사이에 수지 필름S(일방향 섬유다발B)를 끼운 상태에서 진동자(32)에 의해 공진기(31)(혼(35))를 초음파 진동시킨다. 이에 따라, 제어장치는, 압압면(35a)으로부터 수지 필름S에 초음파 진동 에너지를 인가해서 수지 필름S를 발열시켜서 해당 수지 필름S를 용융시킨다.

(개섬·함침 처리)

다음에, 처리 장치(1)에 있어서 실행되는 개섬·함침 처리의 일례에 대해서 설명한다.

우선, 소정의 강화 섬유를 구성하는 각 필라멘트가 띠형으로 묶여서 이루어지는 일방향 섬유다발B를 준비한다. 그리고, 그 양면에 소정의 두께의 수지 필름 S를 포갠 상태에서 일방향 섬유다발B를, 초음파 진동하는 혼(35)의 압압면(35a)에 의해 지지체(2)의 지지면(21)에 대하여 소정의 가압력으로 누르면서, 길이 방향인 화살표Y방향으로 주행시킴으로써, 도 3에 도시한 바와 같이, 일방향 섬유다발B의 폭이 폭Wb까지 넓힐 수 있어, 그 두께가 소정의 두께로 되도록 얇게 형성된 띠형의 섬유다발B＊에, 수지 필름S의 수지가 함침되어서 이루어지는 일방향 프리프레그P가 형성된다.

이상과 같이, 본 실시예에서는, 지지체(2)의 지지면(21)과, 해당 지지면(21)에 직교하는 압압방향인 화살표Z방향으로 초음파 진동하는 혼(35)의 압압면(35a)과의 사이에 일방향 섬유다발B를 끼운 상태에서, 압압면(35a)에 의한 일방향 섬유다발B의 압압개소를 일방향 섬유다발B의 길이 방향인 화살표Y방향을 따라서 이동시킴으로써, 일방향 섬유다발B를 개섬할 수 있다. 따라서, 예를 들면 기류를 이용한 종래의 기술을 비교하면, 개섬할 때에 일방향 섬유다발B에 강한 장력을 작용시킬 수 있으므로, 일방향 섬유다발B를 안정하게 고속으로 처리해서 개섬할 수 있다.

또, 일반적으로, 개섬후의 띠형의 섬유다발B＊은, 불안정해서 얽히기 쉽지만, 지지면(21)과 압압면(35a)과의 사이에 일방향 섬유다발B와 수지 필름S를 포개서 배치한 상태에서, 일방향 섬유다발B(수지 필름S)를 길이 방향인 화살표Y방향으로 주행시키는 것에 의해, 일방향 섬유다발B를 개섬함과 동시에 수지 필름S를 용융시킨 수지를 띠형의 섬유다발B＊에 함침시킬 수 있다. 따라서, 종래와 같이, 개섬장치 및 함침 장치의 양쪽의 장치를 준비할 필요가 없고, 1공정으로 일방향 프리프레그P를 형성할 수 있으므로, 일방향 섬유다발B의 처리 비용을 저감할 수 있다. 또한, 혼(35)으로부터 물리적인 초음파 진동이 인가되면서 수지 필름S의 수지와 띠형의 섬유다발B＊가 접촉 함에 의해, 강화 섬유를 구성하는 각 필라멘트와 수지와의 접합 계면의 반응을 촉진시켜서 양호한 접합 상태로 할 수 있고, 수지 필름S의 수지를 띠형의 섬유다발B＊에 양호하게 함침시킬 수 있다. 따라서, 일방향 프리프레그P를 사용한 성형품의 물성을 향상시킬 수 있다. 또한, 개섬과 동시에 띠형의 섬유다발B＊에 수지가 함침되므로, 개섬후의 띠형의 섬유다발B＊에 보풀등이 발생할 우려가 없고, 개섬후의 섬유다발B＊의 취급이 용이하다.

또, 처리 대상인 일방향 섬유다발B의 굵기나 개섬처리후의 띠형의 섬유다발 B＊의 폭Wb나 두께의 목표값에 따라서 미리 설정된 소정의 가압력으로 일방향 섬유다발B를 누르면서 개섬함으로써, 개섬후의 섬유다발B＊의 폭Wb 및 두께를 정밀도 좋게 조정할 수 있다.

또, 처리 대상인 일방향 섬유다발B의 굵기나 개섬처리후의 띠형의 섬유다발 B＊의 두께나 폭Wb의 목표값에 따라서 미리 설정된 소정간격G보다도 지지면(21)과의 간격이 좁아지지 않도록 압압면(35a)을 배치한 상태에서 일방향 섬유다발B를 개섬함으로써, 개섬후의 띠형의 섬유다발B＊의 두께 및 폭Wb를 정밀도 좋게 조정할 수 있다. 또한, 초음파 진동하는 혼(35)의 최대신장시의 압압면(35a)과 지지면(21)과의 간격이 항상 소정간격G가 되도록, 공진기(31)를 압압방향인 화살표Z방향에 있어서의 위치H에 고정 배치한 상태에서(도 2 참조), 일방향 섬유다발B(수지 필름S)를 길이 방향인 화살표Y방향으로 주행시켜도 좋다. 이렇게 하여도, 개섬후의 띠형의 섬유다발B＊의 두께 및 폭Wb를 정밀도 좋게 조정할 수 있다.

<제2실시예>

본 발명의 제2실시예에 따른 처리 장치에 대해서 도 4를 참조해서 설명한다. 도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 처리 장치를 나타내는 정면도다.

도 4에 나타내는 처리 장치(1a)가 상기한 제1실시예와 다른 것은, 도 4에 도시한 바와 같이, 함침 장치(6)에 있어서 함침 처리가 행해지는 점이다. 다시 말해, 수지 필름S가 포개지지 않고 있는 상태에서 압압면(35a)과 지지면(21)과의 사이를 통과함에 의해 일방향 섬유다발B이 개섬된 후에, 띠형의 섬유다발B＊에 수지 필름S가 포개져서 함침 장치(6)에 있어서 함침 처리가 행해진다. 그 밖의 구성 및 동작은, 상기한 제1실시예의 구성 및 동작과 같기 때문에, 동일부호를 인용 함에 의해 그 구성 및 동작의 설명을 생략한다.

함침 장치(6)는, 도 4에 도시한 바와 같이, 수지 필름S가 양면에 포개진 띠형의 섬유다발B＊을 상하 방향으로부터 끼워서 가압가능하게 구성되어, 동 도면중의 화살표 방향으로 회전하는 벨트 유닛(61, 62)과, 벨트 유닛(61, 62)의 내측에 배치된 가열기구(63) 및 냉각 기구(64)를 구비하고 있다. 또한, 가열기구(63)는 상류측에 배치되고, 냉각 기구(64)는 하류측에 배치되어 있다. 이렇게 구성된 함침 장치(6)에서는, 수지 필름S가 양면에 포개진 띠형의 섬유다발B＊이 통과할 때에, 상류측에 있어서, 벨트 유닛(61, 62)에 의해 가압되면서 가열기구(63)에 의해 가열되는 것에 의해 용융한 수지 필름S의 수지가 띠형의 섬유다발B＊에 함침된다. 그리고, 하류측에 있어서, 벨트 유닛(61, 62)에 의해 가압되면서 냉각 기구(64)에 의해 냉각되는 것에 의해 섬유다발B＊에 함침한 수지가 고화하고, 일방향 프리프레그P가 형성된다. 또한, 상기한 제1실시예와 같이, 장력조정용 롤러(55)가 적절하게 최적의 장소에 더 설치되어도 좋다.

이와 같이 구성해도, 상기한 제1실시예와 같이, 압압면(35a)과 지지면(21)과의 사이를 통과시킴으로써 일방향 섬유다발B를 개섬함으로써, 일방향 섬유다발B를 안정하게 고속으로 처리해서 개섬할 수 있다. 또한, 일방향 섬유다발B를 안정하게 개섬함에 의해, 수지를 함침시키는 띠형의 섬유다발B＊의 두께(함침 거리: 강화 섬유를 구성하는 필라멘트의 개수)를 얇게 할 수 있으므로, 단시간으로 섬유다발B＊에 수지를 함침시킬 수 있음과 아울러, 보이드의 발생을 억제하고, 불완전한 함침을 방지할 수 있다. 따라서, 일방향 프리프레그P를 사용한 성형품의 물성을 향상시킬 수 있다.

<제3실시예>

본 발명의 제3실시예에 따른 처리 장치에 대해서 도 5를 참조해서 설명한다. 도 5는 본 발명의 제3실시예에 따른 처리 장치의 주요부를 나타내는 사시도다. 이때, 도 5에서는, 도 3과 마찬가지로 띠형의 섬유다발B＊의 하면측에 배치되는 수지 필름S와, 지지체(2)가 도시 생략되어 있다.

도 5에 나타내는 처리 장치(1b)가 상기한 제2실시예와 다른 것은, 도 5에 도시한 바와 같이, 함침 장치(7)의 구성이 다른 점이다. 그 밖의 구성 및 동작은, 상기한 제1실시예의 구성 및 동작과 같기 때문에, 동일부호를 인용 함에 의해 그 구성 및 동작의 설명을 생략한다.

함침 장치(7)는, 도 5에 도시한 바와 같이, 개섬처리에 사용되는 혼(35)과 거의 같은 구성의 혼(135)을 구비하고 있다. 그리고, 함침 장치(7)의 혼(135)의 압압면(135a)과, 지지체(2)의 지지면(21)과의 사이를, 수지 필름S가 포개진 띠형의 섬유다발B＊이 통과 함에 의해, 상기한 제1실시예와 마찬가지로, 압압면(135a)으로부터 초음파 진동이 인가되어서 용융한 수지 필름S의 수지가 띠형의 섬유다발B＊에 함침되어서, 프리프레그P가 형성된다.

이와 같이 구성하면, 초음파 진동 에너지를 인가해서 수지분자를 진동, 회전시켜서 분자운동을 촉진시켜서 발열시킴으로써, 수지 시트S를 고속으로 승온시켜서 용융시킬 수 있다. 그 때문에, 닙 롤러등의 가압장치를 이용한 종래의 기술이나, 상기한 제2실시예의 구성과 비교하면, 초음파 진동이 인가되는 것에 의해 함침 시간을 더욱 단축할 수 있음과 아울러, 함침 장치(7)(처리 장치)의 함침 능력을 향상시킬 수 있다. 따라서, 일방향 섬유다발B(띠형의 섬유다발B＊)를 안정하게 고속으로 처리해서 용융시킨 수지를 함침시킬 수 있다. 또한, 닙 롤러등의 가압장치를 이용한 종래의 기술이나, 상기한 제2실시예의 구성과 비교하면, 콤팩트한 구성의 함침 장치(7)에 의해 섬유다발B(띠형의 섬유다발B＊)에 수지 시트S등의 매트릭스 수지의 수지를 함침시킬 수 있다. 또한, 상기한 제1실시예와 마찬가지로, 초음파 진동이 인가되어서 함침 처리가 실행되어 있으므로, 강화 섬유를 구성하는 각 필라멘트와 수지와의 접합 계면의 반응을 촉진시켜서 양호한 접합 상태로 할 수 있고, 수지 필름S의 수지를 띠형의 섬유다발B＊에 양호하게 함침시킬 수 있다. 따라서, 일방향 프리프레그P를 사용한 성형품의 물성을 향상시킬 수 있다.

또, 혼(35)과 마찬가지로, 혼(135)의 압압면(135a)에 의해 일방향 섬유다발B(수지 필름S)이 지지면(21)에 대하여 소정의 일정한 가압력으로 눌리도록 구동 모터 등의 액추에이터를 구비하는 가압수단이 제어장치에 의해 제어되면 좋다. 또한, 혼(35)과 같이, 혼(135)의 압압방향인 화살표Z방향에 있어서의 높이 위치가, 도 2중의 L에 도시한 바와 같이 혼(135)이 최대로 신장했을 때의 압압면(135a)과 지지면(21)과의 간격이 소정간격G가 되는 위치H에 이르렀을 때에는, 혼(135)이 위치H를 넘어서 지지체(2)측에 이동하지 않도록, 가압수단이 제어장치에 의해 제어되면 좋다. 또한, 압압면(135a)에 의한 일방향 섬유다발B(수지 시트S)에 대한 가압력의 크기나, 압압면(135a)과 지지면(21)과의 간격G의 크기는, 개섬된 띠형의 섬유다발B＊의 폭이나 두께, 일방향 프리프레그P의 폭이나 두께에 따라, 적절하게, 최적의 값을 설정하면 좋다. 또한, 혼(135)의 압압방향인 화살표Z방향에 있어서의 높이가 위치H에 이를 때까지는 가압력이 일정해지도록 가압수단이 제어장치에 의해 제어되고, 혼(135)의 압압방향인 화살표Z방향에 있어서의 높이가 위치H에 이르렀을 때에 혼(135)이 정지하도록 가압수단이 제어장치에 의해 제어되도록 해도 좋다.

더욱, 처리 장치(1b)가 개섬장치(지지체(2), 헤드부(3))를 구비하고 있을 필요는 없고, 이 경우에는, 처리 장치(1b)이외의 장치에 의해 개섬된 일방향 섬유다발B(띠형의 섬유다발B＊)이 처리 장치(1b)의 함침 장치(7)에 공급되도록 공급 수단(5)을 구성하면 좋다.

<제4실시예>

본 발명의 제4실시예에 따른 처리 장치에 대해서 도 6을 참조해서 설명한다. 도 6은 본 발명의 제4실시예에 따른 처리 장치에 있어서 처리되는 일방향 섬유다발 및 수지 시트를 나타내는 횡단면도다.

본 실시예가 상기한 제1∼제3실시예와 다른 것은, 도 6에 도시한 바와 같이, 2다발의 일방향 섬유다발B, 또는, 2다발의 개섬후의 띠형의 섬유다발B＊에 의해 수지 필름S가 끼워진 상태에서 함침 처리가 실행되는 점이다. 그 밖의 구성 및 동작은, 상기한 제1∼제3실시예 중 어느 한쪽의 구성 및 동작과 같기 때문에 동일부호를 인용 함에 의해 그 구성 및 동작의 설명을 생략한다.

이와 같이, 일방향 섬유다발B(띠형의 섬유다발B＊)과 수지 시트S를 도 6에 도시한 바와 같이 포개어도, 상기한 각 실시예와 같은 효과를 나타낼 수 있다.

<제5실시예>

본 발명의 제5실시예에 따른 처리 장치에 대해서 도 7을 참조해서 설명한다. 도 7은 본 발명의 제5실시예에 따른 처리 장치의 주요부를 나타내는 사시도다. 또한, 도 7에서는, 도 5와 마찬가지로 띠형의 섬유다발B＊의 하면측에 배치되는 수지 필름S와, 지지체(2)가 도시 생략되어 있다.

도 7에 나타내는 처리 장치(1c)가 상기한 도 5에 나타내는 처리 장치(1b)와 다른 것은, 수지가 함침되기 전의 개섬된 일방향 섬유다발B(띠형의 섬유다발B＊)를 가열하는 가열수단(8)을 더 구비하고 있는 점이다. 그 밖의 구성 및 동작은, 상기한 제1실시예의 구성 및 동작과 같기 때문에, 동일부호를 인용 함에 의해 그 구성 및 동작의 설명을 생략한다.

가열수단(8)은, 탄소섬유, 유리섬유, 아라미드 섬유등의 강화 섬유를 구성하는 각 필라멘트가 묶여서 형성된 일방향 섬유다발B(띠형의 섬유다발B＊)를 가열하는 것이며, 히터나 유도 가열장치등의 일반적인 가열장치로 구성된다. 이렇게 구성하면, 가열수단(8)에 의해 예비 가열된 일방향 섬유다발B(띠형의 섬유다발B＊)와 용융한 수지와의 밀착성을 향상시킬 수 있고, 띠형의 섬유다발B＊에 양호하게 수지를 함침시킬 수 있다.

또, 상기한 제3실시예와 마찬가지로, 도 7에 나타내는 처리 장치(1c)가 개섬장치(지지체(2), 헤드부(3))를 구비하고 있을 필요는 없고, 이 경우에는, 처리 장치(1c)이외의 장치에 의해 개섬된 일방향 섬유다발B(띠형의 섬유다발B＊)가 처리 장치(1c)의 함침 장치(7) 및 가열장치(8)에 공급되도록 공급 수단(5)을 구성하면 좋다.

<제6실시예>

본 발명의 제6실시예에 따른 처리 장치에 대해서 도 8 및 도 9를 참조해서 설명한다. 도 8은 본 발명의 제6실시예에 따른 처리 장치의 주요부를 나타내는 사시도이며, 도 9는 도 8의 처리 장치의 주요부를 나타내는 정면도다. 또한, 도 9에서는, 도 5 및 도 7과 마찬가지로 띠형의 섬유다발B＊의 하면측에 배치되는 수지 필름S와, 지지체(2)가 도시 생략되어 있다.

도 8에 나타내는 처리 장치(1d)가, 상기한 도 5의 처리 장치(1b) 및 도 7의 처리 장치(1c)와 다른 것은, 수지가 함침된 후의 일방향 섬유다발B(일방향 프리프레그P)를 지지체(2)의 지지면(21)에 대하여 누르는 가압 부재(9)와, 가압 부재(9)를 냉각하는 냉각 수단(10)을 구비하고 있는 점이다. 그 밖의 구성 및 동작은, 상기한 제1실시예의 구성 및 동작과 같기 때문에 동일부호를 인용 함에 의해 그 구성 및 동작의 설명을 생략한다.

가압 부재(9)는, 롤러형으로 형성되고, 그 중심축이 일방향 섬유다발B(띠형의 섬유다발B＊)의 길이 방향인 화살표Y방향(일방향 섬유다발B의 주행 방향)에 거의 직교하도록 배치되어 있다. 그리고, 가압 부재(9)는, 그 중심축을 회전 중심으로 해서 회전하면서 그 주위면에 의해 일방향 프리프레그P를 지지면(21)에 대하여 누른다. 이때, 도시 생략된 모터나 실린더 등의 액추에이터나, 용수철 등의 부세 수단에 의해, 가압 부재(9)가 일방향 프리프레그P를 소정의 압압력으로 지지면(21)에 대하여 누르도록 구성되어 있다. 또한, 도 9에 도시한 바와 같이, 압압부재(9)의 주위면이 지지면(21)으로부터 소정거리G2를 두어서 배치되어 있다.

냉각 수단(10)은, 에어를 세차게 내뿜는 것에 의해 가압 부재(9)를 냉각하는 것이다. 도 8에 도시한 바와 같이, 가압 부재(9)에는, 유입구(91)와, 이것에 부재(9)내의 유로(도시 생략)를 통해서 연통하는 유출구(92)가 설치되어 있다. 냉각 수단(10)은, 유입구(91)로부터 가압 부재(9)내에 에어를 공급하고, 공급된 에어가 가압 부재(9)내의 유로를 통해서 유출구(92)로부터 취출되는 것에 의해 가압 부재(9)가 냉각된다.

따라서, 도 9에 도시한 바와 같이, 일방향 프리프레그P의 폭의 목표값등에 따라서 미리 설정된 소정의 압압력으로 가압 부재(9)에 의해 일방향 프리프레그P를 지지면(21)에 대하여 누르는 것으로, 일방향 프리프레그P의 폭을 정밀도 좋게 조정할 수 있다. 또한, 도 9에 도시한 바와 같이, 일방향 프리프레그P의 두께의 목표값등에 따라서 미리 설정된 소정거리G2를 지지면(21)으로부터 두어서 가압 부재(9)를 배치한 상태에서 가압 부재(9)에 의해 일방향 프리프레그P를 지지면(21)에 대하여 누르는 것으로, 일방향 프리프레그P의 두께를 정밀도 좋게 조정할 수 있다. 이렇게, 함침 처리후의 일방향 섬유다발B(띠형의 섬유다발B＊)를 지지면(21)에 대하여 가압 부재(9)에 의해 누르는 것에 의해, 잔열로 일방향 프리프레그P가 지지면(21)으로부터 떠오르거나 팽창하거나 하는 것을 방지할 수 있고, 일방향 프리프레그P의 형상을 가압 부재(9)에 의해 적절한 형상으로 형성할 수 있다.

또, 냉각 수단(10)에 의해 냉각된 가압 부재(9)에 의해, 일방향 섬유다발B(띠형의 섬유다발B＊)에 함침된 수지를 신속히 냉각해서 경화시킬 수 있다. 또한, 유출구(92)로부터 취출된 에어가 일방향 섬유다발B(띠형의 섬유다발B＊)에 함침된 후의 수지에 세차게 불 수 있도록 구성함으로써, 함침 후의 수지의 냉각 효과를 향상시킬 수 있다.

또, 가압 부재(9)의 회전 위상을 일방향 프리프레그P의 이동 속도와 비켜 놓는 것에 의해, 가압 부재(9)의 주위면과 일방향 프리프레그P의 표면과를 미끄럼 접촉시키는 것에 의해, 일방향 프리프레그P의 표면을 매끄럽게 형성할 수 있다.

다음에, 도 10을 참조해서 가압 부재의 변형 예에 대해서 설명한다.도 10은 도 9의 처리 장치의 변형 예를 도시한 도면이다.

도 10에 나타내는 처리 장치(1d)의 가압 부재(9a)가, 도 8의 처리 장치(1d)의 롤러형의 가압 부재(9)와 다른 것은, 가압 부재(9a)가 압압면(93)을 갖고, 압압면(93)과 일방향 프리프레그P를 미끄럼 접촉시키면서 일방향 프리프레그P를 지지체(2)의 지지면(21)에 대하여 누르는 점이다. 또한, 도 10에서는 가압 부재(9a)가 압압면(93)을 갖는 각기둥형으로 형성되어 있지만, 압압면(93)을 가지고 있으면 가압 부재(9a)의 형상은 각기둥형에 한정되는 것이 아니다. 또한, 도시 생략하고 있지만, 도 8의 가압 부재(9)와 마찬가지로, 가압 부재(9a)에도, 유입구(91)와, 이것에 부재(9a)내의 유로(도시 생략)를 통해서 연통하는 유출구(92)가 설치되어 있다. 그리고, 냉각 수단(10)은, 유입구(91)로부터 가압 부재(9a)내에 에어를 공급하고, 공급된 에어가 가압 부재(9a)내의 유로를 통해서 유출구(92)로부터 취출되는 것에 의해 가압 부재(9a)가 냉각된다.

또, 일방향 섬유다발B 및 수지 시트S를 고정 배치하고, 혼(135)을 일방향 섬유다발B의 길이 방향인 화살표Y방향을 따라서 이동시킬 경우에는, 혼(135) 및 가압 부재(9, 9a)가 일체적으로 이동하도록 구성하면 좋다. 또한, 본 실시예에서는, 냉각 수단(10)은 공냉식에 의해 가압 부재(9, 9a)를 냉각하도록 구성되어 있지만, 수냉식에 의해 가압 부재(9, 9a)를 냉각하도록 냉각 수단(10)을 구성해도 좋다.

또, 함침 처리후의 일방향 섬유다발B의 형성 상태를 유지하는데도 적절한 소정의 압압력으로 가압 부재(9, 9a)에 의해 일방향 섬유다발B를 지지면(21)에 대하여 누르거나, 함침 처리후의 일방향 섬유다발B의 형성 상태를 유지하는데도 적절한 소정거리G2를 지지면(21)으로부터 두어서 가압 부재(9, 9a)가 배치된 상태에서, 가압 부재(9, 9a)에 의해 함침 처리후의 일방향 섬유다발B를 지지면(21)에 대하여 누르거나 하도록 해도 좋다. 이렇게 하면, 보다 확실히 수지가 함침된 일방향 섬유다발B의 형성 상태를 가압 부재(9, 9a)에 의해 유지할 수 있다.

<제7실시예>

본 발명의 제7실시예에 따른 처리 장치에 대해서 도 11을 참조해서 설명한다. 도 11은 본 발명의 제7실시예에 따른 처리 장치의 주요부를 나타내는 사시도다. 또한, 도 11에서는 지지체(2)가 도시 생략되어 있다.

도 11에 나타내는 처리 장치(1e)가, 상기한 도 8 및 도 10의 처리 장치(1d)와 다른 것은, 매트릭스 수지를 이루는 수지판S'(수지부재)와, 일방향 섬유다발B(띠형의 섬유다발B＊) 또는 일방향 프리프레그P가 포개져서 배치되고, 수지판S'의 용융한 수지가 일방향 섬유다발B(띠형의 섬유다발B＊) 또는 일방향 프리프레그P에 함침되는 점이다. 또한, 수지판S' 위에 일방향 프리프레그P(UD테이프)가 배치되었을 경우에는, 수지가 함침된 섬유다발B에 더욱 수지판S'의 수지가 함침되게 된다. 또한, 가압 부재(9a) 대신에 가압 부재(9)를 구비하도록 해도 좋다. 그 밖의 구성 및 동작은, 상기한 제1실시예의 구성 및 동작과 같기 때문에, 동일부호를 인용 함에 의해 그 구성 및 동작의 설명을 생략한다.

이와 같이 구성해도, 상기한 제6실시예와 같은 효과를 나타낼 수 있다. 또한, 수지판S'은 열용량이 크게 일방향 섬유다발B에 함침된 후의 용융 수지의 온도가 떨어지기 어렵지만, 함침후의 일방향 섬유다발B를 가압 부재(9, 9a)에 의해 지지면(21)에 대하여 누름과 아울러, 용융 수지를 가압 부재(9, 9a)에 의해 냉각 함으로써, 일방향 섬유다발B에 함침된 후의 수지를 신속히 냉각해서 경화시킬 수 있다.

또, 혼(135) 및 가압 부재(9, 9a)를 일방향 섬유다발B(띠형의 섬유다발B＊)의 길이 방향을 따라 일체적으로 이동시킬 경우에는, 다음과 같이 구성하면 좋다. 다시 말해, 일방향 섬유다발B(띠형의 섬유다발B＊) 또는 일방향 프리프레그P(UD테이프)를 두루 감아 보유해서 혼(135)의 압압면(135a)의 아래쪽으로 공급하는 공급롤러를, 혼(135)(가압 부재(9, 9a))의 이동 방향(길이 방향)인 화살표Y방향에 있어서의 혼(135)의 상류측에 배치함과 아울러, 혼(135)(가압 부재(9, 9a)) 및 공급롤러가 일체적으로 이동하도록 하면 좋다. 이렇게 구성하면, 수지판S'를 고정 배치한 상태에서, 혼(135)(가압 부재(9, 9a)) 및 공급롤러를 일체적으로 이동시키면서 공급롤러로부터 일방향 섬유다발B(띠형의 섬유다발B＊) 또는 일방향 프리프레그P(UD테이프)를 압압면(135a)의 아래쪽으로 공급할 수 있고, 함침 장치(7)에 의해, 공급된 일방향 섬유다발B(띠형의 섬유다발B＊) 또는 일방향 프리프레그P(UD테이프)에, 연속적으로 수지판S의 수지를 용융시켜서 함침시킬 수 있다.

<제8실시예>

본 발명의 제8실시예에 따른 처리 장치에 대해서 도 12를 참조해서 설명한다. 도 12는 본 발명의 제8실시예에 따른 처리 장치를 나타내는 정면도다.

도 12에 나타내는 처리 장치(1f)가, 도 1의 처리 장치(1)와 다른 것은, 수지 필름S로부터 공진기(31)(혼(35))에의 열전도를 차폐하는 압압체측 차폐 수단(11a)와, 수지 필름S로부터 지지체(2)에의 열전도를 차폐하는 지지체측 차폐 수단(11b)을 구비하는 점이다. 그 밖의 구성 및 동작은, 상기한 제1실시예의 구성 및 동작과 같기 때문에, 동일부호를 인용 함에 의해 그 구성 및 동작의 설명을 생략한다.

압압체측 차폐 수단(11a)은, 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 퍼플루오르알콕시 불소수지(PFA), 4불화 에틸렌·6불화프로필렌 공중합체(FEP) 에틸렌·4불화에틸렌 공중합체(ETFE)등의 각종의 불소수지나 유리섬유가 들어간 불소수지와 같은 열전도율이 작은 수지재료, 열전도율이 작은 니치아스 주식회사제의 파이로젤(등록상표)등, 열전도율이 작은 재료로 형성된 띠형의 단열 필름Ia를 두루 감아 보유하는 공급롤러(111a)와, 수납롤러(112a)를 구비하고, 공급롤러(111a) 및 수납롤러(112a) 각각이 화살표방향으로 회전 함으로써, 공급롤러(111a)로부터 인출된 단열 필름Ia를 혼(35)의 압압면(35a)과 수지 필름S(일방향 섬유다발B)과의 사이에 공급 함에 의해, 수지 필름S로 공진기(31)(혼(35))에의 열전도를 차폐한다. 이때, 단열 필름Ia는, 양면에 수지 필름S가 포개진 일방향 섬유다발B와 거의 같은 속도로 길이 방향인 화살표Y방향으로 주행하도록 공급롤러(111a)로부터 인출되어서 수납롤러(112a)에 수납된다.

또한, 단열 필름Ia를 이형성이 뛰어난 불소수지등에 의해 형성함에 의해, 혼(35)의 압압면(35a)에 용융한 수지 필름S가 점착 등 하는 것을 방지하는 이형 필름으로서도 사용할 수 있고, 양면에 수지 필름S가 포개진 일방향 섬유다발B(일방향 프리프레그P)를 화살표Y방향으로 양호하게 주행시킬 수 있다. 또한, 단열 필름Ia를 상기한 것 같이 화살표Y방향으로 주행시키지 않고, 혼(35)의 압압면(35a)과 수지 필름S(일방향 섬유다발B)와의 사이에 단열 필름Ia가 고정 배치되어 있어도 좋다.

또, 도시 생략되어 있지만, 도 5, 도 7, 도 8, 도 10, 도 11의 함침 장치(7)가 구비하는 혼(135)에 대하여 압압체측 차폐 수단(11a)이 설치되어도 좋다. 이렇게 구성 함에 의해, 초음파 진동 에너지가 인가되는 것에 의해 발생한 열 에너지가, 수지 시트S나 수지판S'로 혼(135)에 전도해서 달아나는 것을 방지할 수 있다.

지지체측 차폐 수단(11b)은, 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 퍼플루오르알콕시 불소수지(PFA), 4불화 에틸렌·6불화프로필렌 공중합체(FEP) 에틸렌·4불화에틸렌 공중합체(ETFE)등의 각종의 불소수지나 유리섬유가 들어간 불소수지와 같은 열전도율이 작은 수지재료, 열전도율이 작은 니치아스 주식회사제의 파이로젤(등록상표)등, 열전도율이 작은 재료로 형성된 띠형의 단열 필름Ib를 두루 감아 보유하는 공급롤러(111b)와, 수납롤러(112b)를 구비하고, 공급롤러(111b) 및 수납롤러(112b) 각각이 화살표방향으로 회전 함으로써, 공급롤러(111b)로부터 인출된 단열 필름Ib를 지지체(2)의 지지면(21)과 수지 필름S(일방향 섬유다발B)와의 사이에 공급 함에 의해, 수지 필름S로부터 지지체(2)에의 열전도를 차폐한다. 이때, 단열 필름Ib는, 양면에 수지 필름S가 포개진 일방향 섬유다발B과 거의 같은 속도로 길이 방향인 화살표Y방향으로 주행하도록 공급롤러(111b)로부터 인출되어서 수납롤러(112b)에 수납된다.

또, 단열 필름Ib를 이형성이 뛰어난 불소수지등으로 형성 함에 의해, 지지체(2)의 지지면(21)에 용융한 수지 필름S가 점착 등을 하는 것을 방지하는 이형 필름으로서도 사용할 수 있고, 양면에 수지 필름S가 포개진 일방향 섬유다발B(일방향 프리프레그P)를 화살표Y방향으로 양호하게 주행시킬 수 있다. 또한, 단열 필름Ib를 상기한 것 같이 화살표Y방향으로 주행시키지 않고, 지지체(2)의 지지면(21)과 수지 필름S(일방향 섬유다발B)와의 사이에 단열 필름Ib가 고정 배치되어 있어도 좋다.

그런데, 종래, 혼(35)의 압압면(35a)으로부터 초음파 진동이 인가되면, 포개진 수지 필름S나 수지판S'등의 피처리물끼리가 문질러 합쳐질 수 있어서 마찰 열이 생기고, 수지가 용융한다고 생각되고 있었다. 본원 발명자는, 혼(35)의 압압면(35a)으로부터 초음파 진동이 인가되어 있는 수지제의 피처리물을 써모그래피에 의해 관찰하고, 피처리물의 온도분포를 상세하게 검토했다. 그 결과, 본원발명자는, 압압면(35a)이 접촉하지 않고 있는 피처리물의 단연부의 온도도 상승하고 있는 것을 찾아냈다. 이것은, 전자레인지의 원리와 마찬가지로, 혼(35)의 압압면(35a)으로부터 초음파 진동 에너지가 수지 필름S나 수지판S'등의 피처리물에 인가됨으로써, 수지분자가 진동, 회전해서 분자운동이 촉진되어서 피처리물 전체의 온도가 상승하기 때문이라고 생각된다.

또, 본원발명자는, 초음파 처리후에 혼(35)의 압압면(35a)이 피처리물로부터 이격될 때에, 혼(35)이 승온한 채의 상태인 것을 찾아냈다. 이것은, 초음파 진동 에너지가 인가되는 것에 의해 피처리물에 있어서 생긴 열 에너지가 혼(35)에 전도해서 피처리물의 외부에 달아난 것에 의해 해당 혼(35)이 승온했기 때문이라고 생각된다. 이것들의 고찰 결과로부터, 본원발명자는, 혼(35)의 압압면(35a)으로부터 초음파 진동 에너지를 인가해서 피처리물을 처리할 때에, 초음파 진동 에너지를 효율적으로 이용해서 피처리물을 처리하기 위해서는, 초음파 진동 에너지가 인가되는 것에 의해 피처리물 전체에서 발생한 열 에너지가 혼(35)이나 지지체(2)에 달아나는 것을 방지하고, 발생한 열 에너지를 피처리물내에 가두는 것이 중요하다는 지견을 얻었다.

따라서, 본 실시예에서는, 초음파 진동 에너지를 인가해서 수지분자를 진동, 회전시켜서 분자운동을 촉진시키는 것으로 수지 필름S를 발열시켰을 때에, 해당 수지 필름S로부터 혼(35) 및 지지체(2)에의 열전도가 차폐되므로, 수지 필름S에 생긴 열이 지지체(2) 및 혼(35)에 전도해서 달아나는 것을 방지할 수 있고, 수지 필름S내에 열을 띨 수 있다. 그 때문에, 초음파 진동이 인가되는 것에 의해 수지 필름S에 생긴 열 에너지를 해당 수지 필름S내에 가둘 수 있고, 그 결과, 과잉한 초음파 진동 에너지를 인가하지 않아도, 수지 필름S가 파손하지 않을 정도의 적당한 크기의 초음파 진동 에너지에 의해 확실히 수지 필름S를 소정온도까지 승온시켜서 용융시킬 수 있다.

또, 지지체(2)의 지지면(21)과, 초음파 진동하는 혼(35)의 압압면(35a)과의 사이에 수지 필름S(일방향 섬유다발B)를 끼운 상태에서, 압압면(35a)에 의한 압압개소를 수지 필름S의 길이 방향인 화살표Y방향을 따라서 소정속도로 연속적으로 이동시키면, 초음파 진동 에너지가 인가(주입)되는 수지 필름S상의 위치가 시시각각 이동하지만, 종래의 구성에서는, 초음파 진동 에너지가 인가되는 것에 의해 생긴 열 에너지가 지지체(2)나 혼(35)에 전도해서 달아나버리므로, 초음파 진동 에너지를 효율적으로 이용해서 수지 필름S의 압압면(35a)이 접촉한 개소의 온도를 상승시킬 수 없다. 한편, 본 실시예와 같이, 수지 필름S로부터 혼(35) 및 지지체(2)에의 열전도를 차폐해서 해당 수지 필름S내에 열 에너지를 가두는 것에 의해, 초음파 진동 에너지를 효율적으로 이용해서 수지 필름S의 압압면(35a)이 접촉한 개소의 온도를 상승시킬 수 있다. 따라서, 가열이 필요한 범위보다도 작은 압압면(35a)을 갖는 혼(35)을 이용하고, 압압면(35a)에 의한 압압개소를 연속적으로 이동시키는 것에 의해, 압압면(35a)보다도 대면적의 수지 필름S나 수지판S'등의 수지제의 피처리물을 처리할 수 있다.

또한, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되는 것이 아니고, 그 취지를 일탈하지 않는 한도에 있어서 상술한 것 이외에 여러가지의 변경을 행하는 것이 가능해서, 상기한 각 실시예의 구성을 어떻게 조합해도 좋다. 예를 들면, 혼(35, 135)(공진기(31))을 길이 방향인 화살표Y방향으로 이동시킴으로써, 혼(35, 135)의 압압면(35a, 135a)에 의한 일방향 섬유다발B의 압압개소가 이동하도록 해도 좋다. 또한, 혼(35, 135)(공진기(31)) 및 일방향 섬유다발B의 양쪽을 상대적으로 길이 방향인 화살표Y방향으로 이동시킴으로써, 혼(35, 135)의 압압면(35a, 135a)에 의한 일방향 섬유다발B의 압압개소가 이동하도록 해도 좋다.

또, 상기한 가압수단(4)에 실린더를 추가함으로써, 실린더의 차압을 이용해서 혼(35)의 압압면(35a)에 의한 일방향 섬유다발B에 대한 가압력을 설정하도록 해도 좋다.

또, 상기한 제2 및 제3실시예에 있어서, 함침 장치의 구성은 상기한 예에 한정되는 것이 아니고, 일반적으로 사용되는 함침 장치에 의해 함침 처리를 행하도록 하면 좋다.

또, 압압체 및 압압면의 형상등의 구성은 상기한 혼(35, 135)의 구성에 한정되는 것이 아니고, 평면형의 압압면을 갖고, 일방향 섬유다발B를 적어도 폭방향으로 이동해서 지지면(21)에 대하여 압압면에 의해 가압할 수 있는 구성이면, 압압체를 어떤 형상으로 구성해도 좋다. 예를 들면, 그 측면에서 볼 때 형상이 압압면(35a, 135a)을 향해서 부리형으로 끝으로 갈수록 가늘어지는 형상으로 혼(35, 135)을 구성할 수 있다. 또한, 예를 들면, 압압면이, 일방향 섬유다발B(띠형의 섬유다발B＊), 수지 필름S, 수지판S'등의 피처리물을 폭방향에 걸쳐서 일축형으로 지지면(21)에 대하여 가압할 수 있는 구성이면, 압압면에 의한 피처리물 압압개소를 소정방향(예를 들면 압압면의 길이 방향에 거의 직교하는 방향)으로 1회 스캔(이동)하는 것만으로, 피처리물을 전체면에 걸쳐서 처리할 수 있다.

또, 상기한 가압수단(4)은 상기한 구성에 한정되는 것이 아니고, 공진기(31)를 이동시킬 수 있으면, 리니어 모터나 실린더 등의 주지의 액추에이터를 사용하는등, 어떻게 가압수단(4)을 구성해도 좋다.

또, 압압체 및 지지체 각각의 배치 위치는, 도 1의 지면을 향해서 상하 방향으로 늘어 놓아서 배치된 상기한 예에 한정되는 것이 아니고, 압압체 및 지지체의 상하 방향의 위치를 바꾸어 넣어서 배치해도 좋고, 압압체 및 지지체를 도 1의 지면을 향해서 좌우 방향으로 늘어 놓아서 배치해도 좋다.

또, 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE)등의 각종의 불소수지나 지르코니아 등의 열전도율이 작은 재질로 형성된 단열층이 혼(35, 135)(압압면(35a, 135a))의 표면에 형성되어 있어도 좋다. 이렇게 구성해도, 단열층에 의해 수지 필름S나 수지판S'로부터 혼(35, 135)에의 열전도를 차폐할 수 있고, 초음파 진동 에너지가 인가되는 것에 의해 생긴 열 에너지를 수지 필름S나 수지판S'내에 가둘 수 있으므로, 초음파 진동 에너지를 효율적으로 이용해서 수지 필름S나 수지판S'를 처리할 수 있다. 이렇게, 공진기(31)(혼(35, 135))에 설치된 단열층을, 공진기(31)(혼(35, 135))측에의 열전도를 차폐하는 차폐 수단으로서 기능시킬 수 있다.

또, 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE)등의 각종의 불소수지나 지르코니아, (파인)세라믹, 유리 등의 열전도율이 작은 재질로 형성된 단열층이 지지체(2)(지지면(21))의 표면에 형성되어 있어도 좋다. 이렇게 구성해도, 단열층에 의해 보다 수지 필름S나 수지판S'로부터 지지체(2)에의 열전도를 차폐할 수 있고, 초음파 진동 에너지가 인가되는 것에 의해 생긴 열 에너지를 수지 필름S나 수지판S'내에 가둘 수 있으므로, 초음파 진동 에너지를 효율적으로 이용해서 수지 필름S나 수지판S'를 처리할 수 있다. 이렇게, 지지체(2)에 설치된 단열층을, 지지체(2)측에의 열전도를 차폐하는 차폐 수단으로서 기능시킬 수 있다.

또, 공진기(31)(혼(35, 135)) 및 지지체(2)의 열전도율이, 모두, 10W/(m·K)보다도 작게 설정되어 있으면 좋다. 예를 들면, 공진기(31)(혼(35, 135)) 및 지지체(2)가, 모두, 열전도율이 작은 티타늄 합금(예를 들면 열전도율이 7.5/(m·K)의 Ti-6Al-4V)으로 형성되어 있으면 좋다. 또한, 지지체(2)가, 수정(8W/(m·K)), 유리(1W/(m·K)), 파인세라믹스(뮬라이트, 포오스테라이트, 코지라이트, 지르코니아, 스테아타이트 등)등의 재질로 형성되어 있어도 좋다. 이렇게 구성해도, 공진기(31)(혼(35, 135)) 및 지지체(2)의 열전도율이, 모두 작게 설정되어 있기 때문에, 초음파 진동 에너지가 인가되는 것에 의해 생긴 열 에너지가 수지 필름S나 수지판S'로부터 혼(35, 135) 및 지지체(2)에 전도해서 달아나는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 초음파 진동 에너지가 인가되는 것에 의해 생긴 열 에너지를 수지 필름S, 수지판S'내에 가둘 수 있으므로, 초음파 진동 에너지를 효율적으로 이용해서 수지 필름S, 수지판S'를 처리할 수 있다. 이렇게, 공진기(31)(혼(35, 135)) 및 지지체(2)의 각각을, 열을 차폐하는 차폐 수단으로서 기능시킬 수 있다.

또, 도 5, 도 7, 도 8, 도 10, 도 11의 함침 장치(7)(처리 장치)가 구비하는 혼(135)에 히터가 설치되어도 좋다. 이렇게 하면, 히터에 의해 혼(135)을 소정온도로 승온해 두는 것으로, 초음파 진동 에너지가 인가된 수지 필름S나 수지판S'가 발열했을 때에, 수지 필름S나 수지판S'과 혼(135)과의 사이에 생기는 열경사를 완화할 수 있으므로, 발열한 수지 필름S나 수지판S'로부터 혼(135))에의 열전도를 차폐할 수 있다. 이렇게, 혼(135)에 설치된 히터를, 혼(135)측에의 열전도를 차폐하는 차폐 수단으로서 기능시킬 수 있다. 또한, 히터에 의해 혼(135)을 소정온도로 승온해 두는 것으로, 혼(135)의 압압면(135a)으로부터 수지 필름S나 수지판S'에 인가된 초음파 진동 에너지에 히터의 열 에너지를 상승시킬 수도 있다. 이렇게 하면, 수지 필름S나 수지판S'에의 초음파 진동 에너지의 과잉한 공급을 억제하면서, 온도를 충분히 상승시켜서 수지 필름S나 수지판S'를 확실히 용융시킬 수 있다.

또, 지지체(2)의 지지면(21)과 일방향 섬유다발B(수지 시트S, 수지판S')와의 사이나, 혼(35, 135)의 압압면(35a, 135a)과 일방향 섬유다발B(수지 시트S, 수지판S')와의 사이에, 불소수지등의 이형성이 뛰어난 수지에 의해 형성된 이형 시트나, 티타늄, 티타늄 합금, 구리, 스테인레스 등의 금속으로 형성된 이형 시트가 배치되어 있어도 좋다. 금속으로 형성된 이형 시트를 채용하면, 초음파 진동을 보다 확실히 일방향 섬유다발B(수지 시트S, 수지판S')에 전달할 수 있다.

또, 상기한 실시예에서는, 수지를 함침시키는 강화 섬유로서, 강화 섬유를 구성하는 각 필라멘트가 다발형으로 묶인 일방향 섬유다발B(띠형의 섬유다발B＊도 포함한다)나 일방향 프리프레그P(UD테이프)를 예로 들어서 설명했지만, 수지를 함침시키는 강화 섬유는 상기한 일방향 섬유다발B나 일방향 프리프레그P(UD테이프)에 한정되는 것이 아니다. 예를 들면, 강화 섬유를 구성하는 각 필라멘트가 평직된 시트나, 직물, 천, 부직포, 편물(각각 수지가 함침된 것도 포함한다), 강화 섬유를 구성하는 각 필라멘트가 다발형으로 묶인 일방향 섬유다발B(띠형의 섬유다발B＊도 포함한다)가 평직된 시트나, 직물, 천, 부직포, 편물(각각 수지가 함침된 것도 포함한다), 일방향 프리프레그P가 평직된 시트, 일방향 프리프레그P가 블레이드형으로 형성된 성형체에, 수지 시트S나 수지판S'등의 수지부재(매트릭스 수지)의 수지를 함침시키도록 해도 좋다.

또, 강화 섬유에 함침된 수지가, 매트릭스 수지(수지부재)로서 다른 강화 섬유에 함침되도록 해도 좋다. 이때, 강화 섬유에 함침된 수지가 매트릭스 수지(수지부재)로서 다른 강화 섬유에 함침될 경우에, 해당 기타의 강화 섬유에 이미 다른 매트릭스 수지가 함침되어 있어도 개의치 않는다.

강화 섬유를 처리하는 처리 장치 및 처리 방법에 본 발명을 널리 적용할 수 있다.

1, 1a, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f ···처리 장치
2 ···지지체
21 ···지지면
32 ···진동자(진동 수단)
35 ···혼(압압체)
35a ···압압면
5 ···공급 수단(이동 수단)
8 ···가열수단
9, 9a ···가압 부재
10 ···냉각 수단
B ···일방향 섬유다발(강화 섬유)
G ···간격
G2 ···거리
S ···수지 필름(수지부재)
S '··· 수지판(수지부재)
Y ···화살표(길이 방향)
Z ···화살표(압압방향)

Claims (13)

1. 강화 섬유를 처리하는 처리 장치에 있어서,
   지지면을 갖는 지지체와,
   상기 지지체의 위쪽에 배치되고 압압면을 갖는 압압체와,
   상기 압압체에 상기 지지면에 직교하는 압압방향인 상하방향으로의 초음파 진동을 인가하는 진동 수단과,
   상기 지지면과, 상기 진동 수단에 의해 상기 압압방향으로 초음파 진동하는 상기 압압체의 상기 압압면과의 사이에 상기 강화 섬유인 일방향 섬유다발이 끼워진 상태에서, 상기 일방향 섬유다발을 상기 지지체 및 상기 압압체에 대하여 상대적으로 이동시키는 이동 수단을 구비하고,
   상기 이동 수단에 의해, 상기 압압면에 의한 상기 일방향 섬유다발의 압압개소를 상기 일방향 섬유다발의 길이 방향을 따라 이동시켜, 상기 일방향 섬유다발을 개섬하는 것을 특징으로 하는 처리 장치.
   
2. 강화 섬유를 처리하는 처리 장치에 있어서,
   지지면을 갖는 지지체와,
   압압면을 갖는 압압체와,
   상기 압압체에 상기 지지면에 직교하는 압압방향으로의 초음파 진동을 인가하는 진동 수단과,
   상기 지지면과, 상기 진동 수단에 의해 상기 압압방향으로 초음파 진동하는 상기 압압체의 상기 압압면과의 사이에, 상기 강화 섬유와 수지부재가 포개져서 끼워진 상태에서, 상기 강화 섬유 및 상기 수지부재와 상기 압압체를 상대적으로 이동시키는 이동 수단을 구비하고,
   상기 이동 수단에 의해, 상기 압압면에 의한 상기 강화 섬유의 압압개소를 이동시켜, 상기 강화 섬유에 상기 수지부재의 수지를 함침시키는 것을 특징으로 하는 처리 장치.
   
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 강화 섬유는 일방향 섬유다발이며, 상기 이동 수단은, 상기 지지면과, 상기 압압면과의 사이에, 개섬된 띠형의 상기 일방향 섬유다발과 상기 수지부재가 포개져서 끼워진 상태에서, 상기 압압면에 의한 상기 일방향 섬유다발의 압압개소를 상기 일방향 섬유다발의 길이 방향을 따라 이동시키는 것을 특징으로 하는 처리 장치.
   
4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
   수지가 함침된 후의 상기 강화 섬유를 상기 지지면에 대하여 누르는 가압 부재를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 처리 장치.
   
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 가압 부재를 냉각하는 냉각 수단을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 처리 장치.
   
6. 제 4 항에 있어서,
   상기 가압 부재는, 수지가 함침된 후의 상기 강화 섬유를 상기 지지면에 대하여 소정의 압압력으로 누르는 것을 특징으로 하는 처리 장치.
   
7. 제 4 항에 있어서,
   상기 가압 부재가, 상기 지지면으로부터 소정거리를 두어서 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 처리 장치.
   
8. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
   상기 수지가 함침되기 전의 상기 강화 섬유를 가열하는 가열수단을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 처리 장치.
   
9. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 압압면은, 상기 강화 섬유를 상기 지지면에 대하여 소정의 가압력으로 누르는 것을 특징으로 하는 처리 장치.
   
10. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 압압면이, 상기 지지면으로부터 소정간격을 두어서 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 처리 장치.
    
11. 강화 섬유를 처리하는 처리 방법에 있어서,
    지지체의 지지면과, 상기 지지체의 위쪽에 배치되고 상기 지지면에 직교하는 압압방향인 상하방향으로 초음파 진동하는 압압체의 압압면과의 사이에 상기 강화 섬유인 일방향 섬유다발을 끼운 상태에서, 상기 압압면에 의한 상기 일방향 섬유다발의 압압개소를 상기 일방향 섬유다발의 길이 방향을 따라 이동시켜, 상기 일방향 섬유다발을 개섬하는 것을 특징으로 하는 처리 방법.
    
12. 강화 섬유를 처리하는 처리 방법에 있어서,
    지지체의 지지면과, 상기 지지면에 직교하는 압압방향으로 초음파 진동하는 압압체의 압압면과의 사이에, 상기 강화 섬유와 수지부재를 포개서 끼운 상태에서, 상기 압압면에 의한 상기 강화 섬유의 압압개소를 이동시켜, 상기 강화 섬유에 상기 수지부재의 수지를 함침시키는 것을 특징으로 하는 처리 방법.
    
13. 제 12 항에 있어서,
    상기 강화 섬유는 일방향 섬유다발이며, 상기 지지면과, 상기 압압면과의 사이에, 개섬된 띠형의 상기 일방향 섬유다발과 상기 수지부재를 포개서 끼운 상태에서, 상기 압압면에 의한 상기 일방향 섬유다발의 압압개소를 상기 일방향 섬유다발의 길이 방향을 따라 이동시키는 것을 특징으로 하는 처리 방법.

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