KR20030055083A

KR20030055083A - 프리프레그의 제조방법

Info

Publication number: KR20030055083A
Application number: KR1020020022685A
Authority: KR
Inventors: 카지요시유키
Original assignee: 마츠시다 덴코 가부시키가이샤
Priority date: 2001-12-25
Filing date: 2002-04-25
Publication date: 2003-07-02
Also published as: CN1428284A; KR100488752B1; DE60205571T2; JP2003191197A; CN1239364C; TW541235B; US6621046B2; EP1323505A3; EP1323505A2; DE60205571D1; US20030116545A1; ATE302099T1; EP1323505B1; JP3687607B2

Abstract

절단될 부분이외의 부분에는 가열과 같은 가공이 행하여지지 않는 상태로 프리프레그를 절단하는 프리프레그 절단방법이 제공된다. 기재를 수지로 함침시키고 반경화되도록하여 형성된 프리프레그가 소정의 크기로 절단될 때, 프리프레그의 표면이 레이저 광 빔으로 조사되어, 상기 레이저 광 빔의 조사 위치가 프리프레그 상을 이동되는 동안 상기 조사된 부분의 수지가 연화되어, 상기 연화된 수지 부분이 절단 블레이드에 의해 절단된다. 상기 절단 블레이드는 수지가 연화된 프리프레그의 부분을 절단하므로, 절단분은 비산되지 않는다.

Description

프리프레그의 제조방법{METHOD OF MANUFACTURING PREPREG}

본 발명은 적층판의 제조에 사용되는 프리프레그의 절단방법에 관한 것이다.

프리프레그(prepreg)는 다음 과정을 통하여 긴 형상으로 제조된다. 즉, 유리 섬유 또는 종이와 같이 긴(elongated) 기재(base material)가 열 경화성 수지의 바니시(varnish)로 함침(impregnated)되고, 그 후 가열 건조되어 열 경화성 수지가 반경화(semi-set) 된다. 상기 건조된 프리프레그은 길이 방향과, 길이 방향에 직교하는 폭 방향으로 절단되어 일정한 크기를 갖는 사각형 형상으로 재단된다. 그 후 상기 재단된 프리프레그은 사용된다. 예컨대, 상기 재단된 프리프레그의 복수 매의 양면은 동박등으로 겹쳐지고, 가열 가압되어 제품으로 성형된다. 그리하여 동-클래드 적층판이 제조된다.

상기 설명된 방법으로 프리프레그를 절단할 때, 길로틴(guillotine), 회전 커터, 쉬어링 날(shirring blade), 톱날과 같은 절단 블레이드가 사용된다. 그러나, 프리프레그는 기재에 부착된 깨지기 쉬운 반경화 상태의 수지로 되어 있기 때문에, 상기 절단 과정은 수지와 기재의 절단분(cutting dust)을 발생시키기 쉽다. 상기 절단분은 주위로 비산되어 작업 환경의 악화(degradation)를 초래한다. 또한, 상기 절단분은 프리프레그에 부착되어 성형된 제품에 혼입되거나 동박과 함께 성형되는 다음 과정에서 이물질로서 부착되기 쉽다. 최근, 이물질에 매우 민감한 고밀도 회로 패턴에 대한 요망이 커지고 있다. 따라서, 작업 환경으로 도입되는 절단분 발생의 방지에 대한 강한 요구가 있어 왔다.

상기 문제를 해결하기 위하여, 프리프레그의 절단될 부분을 적외선 히터로 가열하여 연화시키는 방법이 제안되었다. 프리프레그는 연화된 부분에서 절단되므로 절단분의 발생 및 비산이 방지될 수 있다. 그러나, 프리프레그가 상기와 같이 적외선 히터로 가열될 때에, 프리프레그의 절단될 부분이 아닌 다른 부분 또한 광범위하게 가열되어 가열된 부분의 프리프레그 수지가 경화되어 품질의 열화가 초래된다.

또한, 일본 개평 3-94988호의 공보에 개시된 바와 같이, 레이저 광 빔이 프리프레그를 절단하는데 사용되는 다른 방법이 제안되었다. 이 방법에 있어서, 프리프레그는 전단력 등에 의해 절단되는 것이 아니라, 레이저 광 빔의 연소과정에 의해 절단된다. 따라서, 프리프레그는 절단분을 발생시키지 않고서 절단될 수 있다. 그러나 이 경우에 있어서, 기재 와 수지 모두가 레이저 광 빔에 의해 동시에 절단될 필요가 있다. 그리하여, 기재 기판이 유리섬유로 만들어 진 것인 경우, 고 출력의 레이저 광 빔이 사용되어야 한다. 그 결과, 고출력의 레이저 광 빔의 조사 (irradiation)로 인하여 수지가 탄화(carbonize)되어 품질의 열화가 발생하는 문제가 있다.

상기 문제를 해결하기 위하여, 본 출원인은 일본 특허 공개 번호 2001-138288의 공보에서, 레이저 광 빔의 조사 위치가 이동되는 동안, 프리프레그 수지가 선상(line shape)으로 가열 연화되고, 상기 레이저 광 빔의 조사 위치의 이동에 수반하여 절단 블레이드가 이동됨으로써 프리프레그이 수지의 연화된 부분에서 절단되는, 프리프레그의 표면에 레이저 광 빔을 가하는 방법을 제안하였다. 이 방법에 의하면, 프리프레그은 수지가 연화된 부분에서 절단되므로 절단분의 발생 방지가 가능하고, 프리프레그는 레이저 광 빔으로 조사된 부분에서만 가열되므로, 넓은 범위를 가열하지 않고 절단될 부분에서만 수지를 연화시키는 것이 가능해진다. 이 경우 레이저 광 빔은 수지를 연화시키는 데에만 사용되므로, 수지는 탄화되지 않고, 그럼으로써 고품질을 유지하도록 만들 수 있다.

그러나, 상기 방법에 있어서, 레이저 광 빔의 조사 위치가 이동되어야 하고 절단 블레이드가 이동되어야 하기 때문에, 이들을 이동시키기 위한 장치가 필요하여, 전체 절단 장치가 커지는 문제가 생긴다. 더욱이, 상기 장치는 짧은 프리프레그의 절단과 프리프레그의 폭 방향으로의 절단에는 적합할지라도, 긴 프리프레그를 길이방향으로 절단하는 경우에 적용하는 것은 곤란하다.

본 발명은 상기와 같은 문제들을 해결하기 위해 고안된 것으로, 레이저 광 빔 조사장치 및 절단 블레이드의 이동이 필요 없고, 절단분의 발생을 방지하고, 또한 긴 프리프레그를 길이방향으로 절단하는 것이 용이한 프리프레그의 절단방법을 제공하는 것이 본 발명의 목적이다.

도1(a)는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 절단 시스템의 개략도이다

도1(b)는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 절단 시스템의 평면도이다.

도2는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 절단 시스템의 개략도이다.

도3은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 절단 시스템의 개략도이다.

도4(a) 및 도4(b)는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 절단 시스템의 개략도이다.

도5는 본 발명의 제 5 실시예에 따른 절단 시스템의 개략도이다.

도6은 본 발명의 제 6 실시예에 따른 절단 시스템의 사시도이다.

도7(a)는 본 발명의 제 7 실시예에 따른 절단 시스템의 개략도이다.

도7(b)는 본 발명의 제 7 실시예에 따른 절단 시스템의 평면도이다.

도8은 본 발명의 제 8 실시예에 따른 절단 시스템의 개략도이다.

도9는 본 발명의 제 9 실시예에 따른 절단 시스템의 개략도이다.

도10은 본 발명의 제 10 실시예에 따른 절단 시스템의 개략도이다.

도11은 절단 시스템의 블록도이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 프리프레그 절단방법은, 레이저 광 빔이 절단 블레이드에 대하여 그 조사 위치가 고정된 상태에서 프리프레그에 조사되어 레이저 광 빔에 의해 조사된 부분의 프리프레그 수지가 가열되고 연화되어, 상기 연화된 부분이 프리프레그가 공급됨에 따라, 프리프레그의 공급 방향으로 조사 위치의 전방 위치에 배치된 상기 절단 블레이드에 의해 절단되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 프리프레그 절단방법은, 레이저 광 빔의 조사 위치가, 프리프레그가 공급됨에 따라 절단 블레이드에 의해 절단되는 프리프레그의 부분에 위치한 상기 절단 블레이드에 대하여 고정된 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 프리프레그 절단방법은, 탄산가스 레이저가 레이저 광 빔으로 사용되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 프리프레그 절단방법은, 절단 블레이드가 상부 회전날과 하부 회전날을 포함하고 상기 하부 회전날이 회전 구동되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 프리프레그 절단방법은, 반사경이 레이저 발진기로부터 출사되는 레이저 광 빔의 경로 상에 배치되어 레이저 발진기로부터 출사되는 레이저 광 빔이 상기 반사경에 의해 반사되어 프리프레그의 소정의 조사 위치로 조사되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 프리프레그 절단방법은, 집광 렌즈가, 반사경에 의해 반사된 레이저 광 빔을 출력하는 출구에 설치되어 상기 집광 렌즈를 투과한 레이저 광 빔이 프리프레그로 조사되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 프리프레그 절단방법은, 반사경들이 레이저 발진기로부터 출사되는 레이저 광 빔의 경로를 따라서 절단 블레이드의 전방 및 후방의 위치에 배치되고, 레이저 발진기에 근접한 측의 반사경이 레이저 광 빔의 경로상의 위치와 상기 레이저 광 빔의 경로로부터 벗어난 위치 사이에서 이동이 허용되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 프리프레그 절단방법은, 레이저 광 빔의 일부분을 반사하고 타 부분을 투과시키는 부분 반사경 및 상기 부분 반사경을 투과한 레이저 광 빔 전체를 반사하는 전 반사경이 레이저 발진기로부터 출사되는 레이저 광 빔의 경로 상에 배치되고, 상기 부분 반사경에 의해 반사되는 레이저 광 빔 및 상기 전 반사경에 의해 반사되는 레이저 광 빔 중, 한쪽은 프리프레그의 공급 방향으로 절단 블레이드의 후방 위치로 반사되고, 다른 쪽은 프리프레그의 공급 방향으로 절단 블레이드의 전방 위치로 반사되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 프리프레그 절단방법은, 복수의 발진기로부터 출사되는 복수의 레이저 광 빔들이 집광되어(converged) 프리프레그에 조사되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 프리프레그 절단방법은, 프리프레그에 조사되는 레이저 광 빔이 프리프레그의 표면으로부터 벗어난(offset) 촛점을 갖는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 프리프레그 절단방법은, 레이저 발진기로부터 출사되는 레이저 광 빔이 광섬유를 통과하여 프리프레그의 소정의 조사 위치로 조사되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 프리프레그 절단방법은, 레이저 광 빔의 조사 위치의 프리프레그의 온도가 검출되고, 상기 검출된 온도에 기초하여, 적어도 레이저 발진기로부터 출사되는 레이저 광 빔 및 프리프레그의 공급 속도중 어느 하나가 조정되는것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 프리프레그 절단방법은, 레이저 광 빔의 일부분을 반사하고 타 부분을 투과시키는 부분 반사경 및 상기 부분 반사경을 투과한 레이저 광 빔 전부를 반사하는 전 반사경을 레이저 발진기로부터 출사된 레이저 광 빔의 경로 상에 프리프레그의 공급 방향에 직교하는 폭 방향으로 위치시킴으로써, 상기 부분 반사경에 의해 반사된 레이저 광 빔 및 상기 전 반사경에 의해 반사된 레이저 광 빔이 각각 프리프레그로 조사되는 것을 더 포함한 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 프리프레그 절단방법은, 복수의 부분 반사경이 레이저 광 빔의 경로 상에 배치되고, 적어도 하나의 부분 반사경이 레이저 광 빔의 경로 상의 위치 및 상기 레이저 광 빔의 경로로부터 벗어난 위치 사이에서 이동이 허용됨으로써, 레이저 광 빔의 경로 상에 위치한 부분 반사경에 의해 반사된 레이저 광 빔이 프리프레그에 조사되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 프리프레그 절단방법은, 복수의 부분 반사경을 레이저 광 빔의 경로 상에 배치하고 상기 부분 반사경에 의해 반사된 각각의 레이저 광 빔이 각각의 부분 반사경으로부터 출력되는 출구에 셔터를 배치함으로써, 상기 부분 반사경으로부터 반사된 레이저 광 빔이 상기 셔터가 개방되었을 때 프리프레그에 조사되는 것을 더 포함한 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 프리프레그 절단장치는, 프리프레그의 표면으로 조사되어 조사된 부분의 수지를 연화시키는 레이저 광 빔을 출사하는 레이저 광원, 및 상기 연화된 수지의 부분을 절단 블레이드로 절단하는 절단 장치를 포함한 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 프리프레그 절단장치는, 레이저 광 빔을 프리프레그의 제 1 부분으로 반사함으로써, 상기 레이저 광 빔이 프리프레그의 수지를 가열하는 제 1 반사경을 더 포함한 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 프리프레그 절단장치는, 레이저 발진기로부터 출사된 상기 레이저 광 빔의 일 부분을 프리프레그의 제 2 부분으로 반사하고 레이저 광 빔의 타 부분을 제 1 반사경으로 투과시키는 부분 반사경을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 프리프레그 절단장치는, 상기 제 1 반사경으로부터 반사된 레이저 광 빔을 집광시키는 집광 렌즈를 더 포함한 것을 특징으로 한다.

이하 설명에서 본 발명의 실시예를 설명할 것이다. 이하에 나타내진 각각의 특징은 예시의 수단 및 본 발명의 실시예에 대한 설명만을 위한 것이고, 가장 유용하고 본 발명의 원리와 개념적인 측면을 이해하는데 가장 쉽다고 여겨지는 것을 제공하기 위한 동기에서 나타내진 것이다. 이 점에 관련하여, 본 발명의 기초적인 이해에 필요한 이상으로 더 상세하게 본 발명의 구조적 상세를 나타내지는 않을 것이며, 상세한 설명을 도면과 함께 고려시 본 발명의 몇몇의 형태가 어떻게 구현되어 현실적으로 수행되는지 이 기술분야에 속하는 기술자에게는 자명할 것이다.

프리프레그(1)는 다음 과정을 통해 형성된다. 즉, 유리 천 또는 종이와 같이 긴 기재를 에폭시 수지, 폴리이미드(polyimide) 수지 또는 불포화 폴리에스테르(polyester) 수지와 같은 열 경화성 수지의 바시니에 함침(含浸)되도록 함침조 (impregnation vessel)에 넣는다. 상기 함침된 기재는 긴 형상을 갖도록 가열-건조 로(heating and drying furnace)를 통과함으로써, 가열되고 건조되어 반경화 수지로 제작된다. 그 결과 제품은 시트 또는 롤의 형태로 보관된다.

도1은 프리프레그(1)를 길이방향으로 절단하는 방법의 실시예중 일 예를 나타내고 있다. 상기 방법에서, 절단 장치는 프리프레그(1)을 절단하는 절단 블레이드 (2), 레이저 광 빔을 출사하는 레이저 발진기(3), 상기 레이저 발진기(3)로부터 출사된 레이저 광 빔을 프리프레그(1)에 반사하는 반사경(4), 및 프리프레그(1)를 공급하는 공급롤(15)을 구비한다. 상기 절단 블레이드(2)는 절단날(2a)과 절단날 수용부(cutting edge receiver, 2b)를 포함하는 슬리터(slitter)로 형성된다. 또한, 레이저 발진기(3)와 관련하여, 예컨대 탄산가스 레이저 발진기를 사용할 수 있다. 출력이 적절히 선택될 때, 프리프레그(1)의 수지의 탄화를 초래하지 않고 프리프레그(1)의 수지를 가열할 수 있기 때문에, 상기 탄산가스 레이저를 본 발명에 사용하는 것이 바람직하다. 상기 실시예에서 특정된 레이저 및 절단 장치는 단지 예일 뿐이다. 다른 타입의 레이저 및 절단 장치가 상기 발명의 범위 내에서 사용될 수도 있다.

도1(a)에 도시된 바와 같이, 롤에 감긴 긴 프리프레그(1)은 절단 블레이드(2)에 의해 길이방향으로 절단되도록 공급롤(15)로부터 길이방향으로 공급된다. 또한, 반사경(4)이 상기 프리프레그(1)의 위족에 배치된다. 레이저 발진기(3)로부터 출사된 레이저 광 빔(L)은 상기 반사경(4)에 의해 프리프레그(1)의 공급방향에서 절단 블레이드(2)의 후방에 위치한 프리프레그(1)의 표면으로 반사된다. 레이저 광 빔 (L)이 상기 방식으로 프리프레그에 조사될 때, 상기 레이저 광 빔(L)에 의해 조사된 부분은 가열되고 상기 부분의 수지는 연화된다. 이 때, 프리프레그(1)는 연속적으로 공급롤(15)로부터 길이 방향으로 공급되므로, 도1(b)에 나타내진 바와 같이, 수지의 연화된 부분(16)은 직선 상으로 형성되고 프리프레그 (1)가 공급롤(15)로부터 길이 방향으로 더 공급될 때 상기 선상의 연화된 부분(16)은 절단 블레이드(2)를 통과하며, 프리프레그(1)는 연화된 부분(16)을 따라 상기 절단 블레이드(2)에 의해 절단된다.

상기 방식에 있어서, 레이저 광 빔(L)의 조사는 프리프레그(1)를 수지의 연화된 부분을 따라 절단하는 것을 가능하게 하므로, 절단 과정에 기인한 수지 및 기재의 절단분의 발생을 방지하는 것이 가능해진다. 또한, 레이저 광 빔(L)은 평행 광선의 가는 광속(luminious fluxes)으로서 프리프레그(1)에 조사되므로, 레이저 광 빔(L)에 의해 조사되는 부분만이 가열된다. 그리하여, 프리프레그(1)의 넓은 면적이 불필요하게 가열되어, 수지의 경화를 초래함으로써 프리프레그(1)의 품질을 저하시키는 상황을 피하는 것이 가능하다. 또한. 레이저 광 빔(L)은 프리프레그(1)의 절단에 사용되지 않으므로, 고출력 레이저를 사용하는 것이 불필요하다. 그러므로, 레이저 광 빔(L)의 조사는 수지의 탄화도, 프리프레그의 품질의 저하도 초래하지 않는다. 예컨대, 절단 과정은 프리프레그(1)의 공급속도 60 m/min, 레이저 발진기(3)의 출력 100W 및 레이저 광 빔(L)의 빔 직경 2 ~ 5mm의 조건으로 수행될 수 있다.

또한, 레이저 광 빔(L)의 조사위치 및 절단 블레이드(2)가 고정된 상태에서, 단지 긴 프리프레그(1)를 롤로부터 길이방향으로 공급하는 것만이 필요하다. 그리하여, 수지를 레이저 광 빔(L)으로 연화시키고 프리프레그(1)을 상기 수지의 연화된 부분에서 절단 블레이드(2)로 절단하는 것이 가능해진다. 그러므로, 절단 블레이드(2) 및 레이저 광 빔(L)의 조사 위치를 이동시킬 장비가 필요없게 된다. 그 결과, 이는 절단 장치의 전체 구성을 더 간단하게 만든다. 도1(a)의 실시예에 도시된 바와 같이, 레이저 발진기(3)로부터 출사되는 레이저 광 빔(L)은 반사경(4)에 의해 반사되어 프리프레그(1)의 소정의 조사 위치에 조사된다. 그러므로, 프리프레그(1)의 절단 위치는 레이저 발진기(3)의 위치를 변경시킬 필요없이 반사경(4)의 각도만을 변경시킴으로써 용이하게 변경되며, 레이저 광 빔(L)의 조사 위치 및 절단 블레이드(2)간의 거리가 용이하게 조정될 수 있다.

도2에 도시된 실시예에서는, 부분 반사경(6) 및 전(全) 반사경(7)이 레이저 발진기(3)로부터 출사되는 레이저 광 빔(L)의 경로 상에 배치된다. 부분 반사경(6)은 프리프레그(1)의 공급 방향으로 절단 블레이드(2)의 후방 위치의 프리프레그 (1)의 위쪽에 배치되는 한편, 전 반사경(7)은 프리프레그(1)의 공급 방향으로 절단 블레이드(2)의 전방 위치의 프리프레그(1)의 위쪽에 배치된다. 부분 반사경(6)은, 예컨대 반(半)경(a half mirror) 등으로 형성될 수 있으므로, 입사하는 레이저 광 빔(L)의 일부분이 반사되고 레이저 광 빔(L)의 타 부분은 상기 반사경을 투과한다. 또한, 전 반사경(7)은 입사되는 레이저 광 빔(L)의 전부를 반사한다.

상기 배열에 있어서, 레이저 발진기(3)로부터 출사되는 레이지 광 빔(L)은일단 부분 반사경(6)으로 입사되어 상기 레이저 광 빔(L)의 일부분이 부분 반사경 (6)에 의해 반사되고, 프리프레그(1)의 공급 방향으로 절단 블레이드(2)의 후방 위치로 조사된다. 그리고 나서. 프리프레그가 공급됨에 따라, 프리프레그(1)는 상기 수지의 연화된 부분을 따라서 길이방향으로 절단 블레이드(2)에 의해 절단된다. 또한, 상기 부분 반사경(6)을 투과한 레이저 광 빔(L)의 부분은 전 반사경(7)에 의해 반사되고, 프리프레그(1)의 공급 방향으로 절단 블레이드(2)의 전방 위치에 있는 절단 블레이드(2)에 의해 절단된 프리프레그(1)의 부분으로 조사된다. 이와 같이 레이저 광 빔(L)은 절단된 프리프레그(1)의 부분에 조사되고, 상기 부분의 수지는 연화되거나 용융된다. 그리하여, 절단과정에서 절단 부분에 절단분이 발생되더라도 , 상기 절단분은 연화되거나 용융된 수지에 부착됨으로써, 절단분의 비산의 방지가 가능하다. 또한, 수지가 이와 같이 프리프레그(1)의 절단면에서 연화 또는 용융됨에 따라, 절단 단면 부분이 더 부드러워지고, 이에 의해 수지가 상기 절단면을 벗어나는 것을 방지할 수 있다. 더욱이, 레이저 광 빔(L)은 부분 반사경 (6) 및 전 반사경(7)을 사용하여 분리되므로, 한대의 레이저 발진기(3)를 사용하여 절단 블레이드(2)의 후방 위치 및 전방 위치의 수지가 동시에 연화된다. 그리하여, 복수의 발진기와 관련된 설비 비용을 줄이는것이 가능해진다.

또한, 도2의 실시예에 있어서, 부분 반사경(6)은 절단 블레이드(2)의 후방 위치에 배치되고, 전 반사경(7)은 절단 블레이드(2)의 전방 위치에 배치된다. 그러나, 부분 반사경(6)을 절단 블레이드(2)의 전방 위치에 배치하고, 전 반사경(7)을절단 블레이드(2)의 후방 위치에 배치할 수도 있다.

도3의 실시예에 있어서, 복수의 레이저 발진기(3a,3b)로부터 출사되는 레이저 광 빔(L1,L2)은 집광(集光)되어 프리프레그의 공급방향에 대하여 절단 블레이드 (2)의 후방 위치에 조사되는 한편, 복수의 레이저 발진기(3c,3d)로부터 출사되는 레이저 광 빔(L3,L4)은 집광되어 프리프레그의 공급방향에 대하여 절단 블레이드 (2)의 전방 위치에 조사된다.

달리 말하자면, 복수의 레이저 발진기(3a,3b)에 대응하는 반사경(4a,4b)은 절단 블레이드(2)의 후방 위치에 있는 프리프레그(1)의 위쪽에 배치된다. 또한, 복수의 레이저 발진기(3c,3d)에 대응하는 반사경(4c,4d)은 절단 블레이드(2)의 전방 위치에 있는 프리프레그(1)의 위쪽에 배치된다.

그 결과, 레이저 발진기(3a)로부터 출사되는 레이저 광 빔(L1)은 반사경(4a)에 의해 반사되고, 레이저 발진기(3b)로부터 출사되는 레이저 광 빔(L2)은 반사경 (4b)에 의해 각각 반사된다. 레이저 광 빔(L1,L2)은 절단 블레이드(2)의 후방 위치에 있는 프리프레그(1)의 일부분으로 집중되어, 프리프레그(1)의 상기 부분의 수지를 연화시킨다. 또한, 레이저 발진기(3c)로부터 출사되는 레이저 광 빔(L3)은 반사경 (4c)에 의해 반사되고, 레이저 발진기(3d)로부터 출사되는 레이저 광 빔(L4)은 반사경(4d)에 의해 각각 반사된다. 레이저 광 빔(L3,L4)은 절단 블레이드(2)의 전방 위치에 있는 프리프레그(1)의 일부분으로 집중되어, 절단 블레이드(2)에 의해 절단된 부분의 프리프레그(1)의 수지를 연화시키거나 용융시킨다.

이와 같이, 복수의 레이저 발진기(3)로부터 출사된 레이저 광 빔(L1~L4)은 집광되어 프리프레그에 조사되므로, 각각의 레이저 발진기(3)로부터 출사되는 레이저 광 빔(L1~L4)의 출력을 낮출 수 있고, 그럼으로써 상기 장치의 안전한 사용(또는 작동)을 확보하는 것이 가능해진다.

도4의 실시예에 있어서, 복수의 레이저 발진기(3a,3b)에 대응하는 반사경 (4a,4b)은 하나의 세트(a set)로서 거울 상자(17)의 내부에 설치된다. 거울 상자 (17)는 프리프레그(1)의 공급방향으로 절단 블레이드(2)의 한쪽 옆의 위치에서 프리프레그(1)의 위쪽에 배치된다. 또한, 레이저 발진기(3a,3b)에 대응하는 반사경 (4c,4d)은, 하나의 세트로서 거울 상자(18)의 내부에 설치된다. 거울 상자(18)는 프리프레그(1)의 공급방향으로 절단 블레이드(2)의 다른 쪽 옆의 의치에서 프리프레그(1)의 위쪽에 배치된다. 또한, 거울 상자(17)의 반사경(4a)과 거울 상자(18)의 반사경(4c)은 레이저 발진기(3a)로부터 출사되는 레이저 광 빔(L1)의 경로상에 배치되고, 거울 상자(17)의 반사경(4b)과 거울 상자(18)의 반사경(4d)은 레이저 발진기(3b)로부터 출사되는 레이저 광 빔 (L2)의 경로상에 배치된다. 또한, 거울 상자(17,18) 중에서, 레이저 발진기(3a,3b)에 더 가까운 거울 상자(17)는 수직방향으로 구동될 수 있다. 반사경(4a,4b)은, 거울 상자(17)가 하강되었을 때, 레이저 발진기(3a,3b)로부터 출사되는 레이저 광 빔 (L1,L2)의 경로상에 위치한다. 그러나, 거울 상자(17)가 상승되었을 때, 반사경(4a,4b)은 레이저 발진기(3a,3b)로부터 출사되는 레이저 광 빔(L1,L2)의 경로로부터 벗어난다.

여기에서, 프리프레그(1)가 도4(a)의 화살표에 의해 지시된 방향으로 공급되는 경우에는, 거울상자(17)는 하강되고 레이저 발진기(3a,3b)로부터 출사되는 레이저 광 빔(L1,L2)은 거울 상자(17)의 내부의 반사경(4a,4b)에 의해 반사된다. 그리하여, 집광된 레이저 광 빔(L1,L2)는 프리프레그(1)의 공급 방향으로 절단 블레이드(2)의 후방 위치에 있는 프리프레그(1)로 조사되고, 레이저 광 빔(L1,L2)의 조사에 의해 연화된 수지의 부분은 절단 블레이드(2)에 의해 절단된다.

또한, 프리프레그(1)이 도4(b)의 화살표에 의해 지시된 방향, 즉 도4(a)에서 지시된 방향의 반대 방향으로 공급되는 경우에는, 거울상자(17)는 상승된다. 이 경우, 레이저 발진기(3a,3b)로부터 출사되는 레이저 광 빔(L1,L2)은 거울 상자(17)의 아래를 통과하여 거울상자(18)의 반사경(4c,4d)에 의해 반사된다. 그리하여, 집광된 레이저 광 빔(L1,L2)은 프리프레그(1)의 공급 방향으로 절단 블레이드(2)의 후방 위치에 있는 프리프레그(1)으로 조사되고, 레이저 광 빔(L1,L2)의 조사에 의해 연화된 수지의 부분은 절단 블레이드(2)에 의해 절단된다.

이와 같이, 긴 프리프레그(1)가 공급되는 방향에 따라 레이저 발진기 (3)로부터 출사되는 레이저 광 빔(L)을 반사하도록 반사경(4)를 선택함으로써, 프리프레그(1)는. 프리프레그(1)의 공급 방향에 무관하게 레이저 광 빔(L)의 조사에 의해 연화된 수지의 부분에서 절단 블레이드(2)에 의해 절단될 수 있다.

도5의 실시예에서는, 커플링 공구(20)를 통하여 가요성의(flexible) 광섬유 (5)가 레이저 발진기(3)에 접속된다. 여기에서, 광섬유(5)의 단부가 프리프레그(1)의 공급 방향으로 절단 블레이드(2)의 후방에 위치한 프리프레그(1) 위에 배치된다. 상기 배열에 있어서, 레이저 발진기(3)로부터 출력되는 레이저 광 빔(L, 미도시)은 광섬유(5)에 입사된다. 레이저 광 빔(L)이 광섬유를 통하여 전송된 후, 광섬유의 단부로부터 출사되어, 절단 블레이드(2)의 후방에 위치한 프리프레그(1)에 조사되며, 상기 부분의 수지가 가열되고 연화된다. 상기 수지의 연화된 부분은 절단 블레이드(2)에 의해 절단된다.

이와 같이, 레이저 발진기(3)로부터 출사되는 레이저 광 빔(L)은 광섬유(5)를 통하여 조사된다. 그리하여, 레이저 발진기(3)의 위치를 변경하지 않고, 광섬유(5)의 단부의 위치를 변경함으로써 프리프레그(1)의 절단 위치를 쉽게 변경하는 것이 가능하다. 또한, 프리프레그(1) 상의 레이저 광 빔(L)의 조사위치와 절단 블레이드(2) 간의 거리를 용이하게 조정하는 것 또한 가능하다. 특히, 광섬유 (5)는 쉽게 휘어져 그 단부의 위치를 조정할 수 있기 때문에, 위치 조정은 용이하게 수행될 수 있다.

도6은, 레이저 발진기(3)로부터 출사된 레이저 광 빔(L)이 프리프레그(1)의 위쪽을 프리프레그(1)의 공급방향과 직교하게 폭 방향으로 횡단하도록 출사되는, 본 발명의 다른 실시예를 나타낸다. 부분 반사경(6)과 전 반사경(7)은 레이저 광 빔(L)의 경로 상에 배치된다. 또한, 절단 블레이드(2)는 프리프레그(1)의 폭 방향의 양 단부의 위치에 배치되고, 부분 반사경(6)과 전 반사경(7)은 프리프레그(1)의 공급 방향으로 절단 블레이드(2)의 후방 위치에 있어서 프리프레그(1)의 위쪽에 배치된다.

상기 배열에 있어서, 레이저 발진기(3)로부터 출사된 레이저 광 빔(L)은 우선 부분 반사경(6)에 입사된다. 레이저 광 빔(L)의 일부분이 상기 부분 반사경(6)에 의해 반사되고, 한쪽의 절단 블레이드(2)의 후방 위치로 조사된다. 또한, 부분 반사경(6)을 투과한 레이저 광 빔(L)은 전 반사경(7)에 의해 반사되고, 다른 쪽의절단 블레이드(2)의 후방 위치로 조사된다. 레이저 광 빔(L)은 각각의 절단 브레이드(2)의 후방 위치로 조사되므로 상기 위치에 있는 프리프레그(1)는 연화되고, 프리프레그(1)가 공급 방향으로 공급됨에 따라, 프리프레그(1)는 연화된 부분(16)을 따라 길이 방향으로 절단 블레이드(2)에 의해 절단된다.

상기 배열은 복수의 절단 블레이드(2)를 사용하여 복수의 위치에서 프리프레그 (1)을 동시에 절단하는 것을 가능하게 하므로, 절단 작업을 효율 높게 수행하는 것이 가능해진다. 특히, 긴 형상으로 제작된 프리프레그(1)에 있어서, 폭 방향의 양단부는 가장자리(margin,21)로서 절단되어 버리는 경우가 많은데, 상기 배열은 양 단부의 가자자리(21)를 동시에 절단하여 잘라내는 것을 가능하게 한다. 또한, 레이저 광 빔(L)은 부분 반사경(6)과 전 반사경(7)에 의해 분기되므로, 단일 레이저 발진기(3)를 사용하여 복수의 절단 위치의 수지를 동시에 연화시키는 것이 가능하며, 설비 비용을 줄이는 것이 가능하다.

도7은 본 발명의 다른 실시예를 나타낸다. 레이저 발진기(3a,3b)는 각각 상하 2단으로 배치된다. 각각의 레이저 발진기(3a,3b)로부터 출사된 레이저 광 빔 (L1,L2)의 경로는, 프리프레그(1)의 폭 방향으로, 공급 방향에 직교하게 프리프레그(1)의 위쪽을 횡단하도록 설계된다. 각각의 상하 레이저 발진기(3a,3b)는 상이한 출력을 가진다. 예컨대, 하단의 레이저 발진기(3a)는 최대 출력 60W로 설정되고, 상단의 레이저 발진기(3b)는 최대 40W로 설정된다. 또한, 복수(도7의 실시예에서는 2개임)의 부분 반사경(6a,6b) 및 전 반사경(7a)은 하단의 레이저 발진기(3a)로부터 출사되는 레이저 광 빔(L1)의 경로상에 배치되고, 부분 반사경(6c) 및 전 반사경(7b)은 상단의 레이저 발진기(3b)로부터 출사되는 레이저 광 빔(L2)의 경로상에 배치된다. 부분 반사경(6a,6b)은 레이저 발진기(3a)과 전 반사경(7a) 사이에 배치되고, 부분 반사경(6c)은 레이저 발진기(3b)와 전 반사경(7b) 사이에 배치된다. 또한 , 부분 반사경(6a,6b) 및 전 반사경(7a)은 등간격으로 프리프레그(1)의 폭 방향을따라 배치되고, 부분 반사경(6c)은 부분 반사경(6a,6b)의 중간 위치의 위쪽에 배치되며, 전 반사경(7b)은 부분 반사경(6b)과 전 반사경(7a)의 중간 위치의 위쪽에 배치된다.

또한, 상기 부분 반사경(6a,6b) 중에서, 부분 반사경 6b는 유압 또는 공압 실린더 또는 전자기 액츄에이터와 같은 구동장치에 의하여 승강 구동되도록 설계된다. 부분 반사경(6b)이 하강될 때, 부분 반사경(6b)은 레이저 발진기(3a)로부터 출사되는 레이저 광 빔(L1)의 경로 상에 위치된다. 그러나, 부분 반사경(6b)이 상승될때, 상기 부분 반사경(6b)은 레이저 발진기(3a)로부터 출사되는 레이저 광 빔(L1)의 경로로부터 벗어난다. 또한, 도7(b)에 도시된 바와 같이, 상기 부분 반사경 (6a)은 프리프레그(1)의 공급방향으로 전방 부분 및 후방 부분에 배치된 전경(front mirror,23) 과 후경(rear mirror, 24)을 구비하여 형성된다. 상기 부분 반사경 (6a)은 유압 또는 공압 실린더와 같은 적절한 장치에 의해 프리프레그(1)의 길이 방향을 따라 전후 방향으로 왕복 구동된다. 공급 방향에 있어서 후진 이동된 후의 위치에서는, 전경(23)이 레이저 발진기(3a)로부터 출사되는 레이저 광 빔(L1)의 경로상에 위치하는 한편, 전진 이동된 후의 위치에서는, 후경(24)이 레이저 발진기(3a)로부터 출사되는 레이저 광 빔(L1)의 경로 상에 위치한다. 전경(23) 및 후경(24)은 레이저 광 빔(L)의 상이한 반사율(reflection factor)을 가지는 부분 반사경으로 형성되는데, 예컨대, 전경(23)의 반사율은 33%, 후경(24)의 반사율은 50%로 형성된다. 또한, 각각의 부분 반사경(6b,6c)의 반사율은 50%로 형성되고, 각각의 전 반사경(7a,7b)의 반사율은 100%로 형성된다.

도7(a)는, 프리프레그(1)이 3개소, 즉, 폭 방향의 중앙 및 양측 단부에서 절단되는 경우를 나타낸다. 여기서는, 하단의 레이저 발진기(3a)만이 작동된다(상단의 레이저 발진기(3b)는 작동되지 않는다). 부분 반사경(6a)은, 부분 반사경(6b)이 하강되면서 함께 후진 이동되어, 부분 반사경(6a)의 전경(23)과 부분 반사경(6b)이 레이저 발진기(3a)로부터 출사되는 레이저 광 빔(L1)의 경로상에 위치된다. 상기 배열에 있어서, 레이저 광 빔(L1)은 우선 반사율이 33%인 부분 반사경(6a)의 전경(23)으로 입사되고, 60W의 레이저 광 빔(L1)의 33%가 상기 전경(23)에 의해 반사되어, 프리프레그(1)의 공급방향으로 절단 블레이드(2, 도7(a)에 미도시)의 후방 위치로 조사된다. 레이저 발진기(3a)로부터 출사되는 레이저 광 빔(L1)의 출력이 60W일 때, 20W(≒ 60W ×33%)의 레이저 광 빔(L1)이 프리프레그(1)에 조사된다. 이후, 부분 반사경(6a)의 전경(23)에 의해 반사되지 않은 40W(≒ 60W ×67%)의 레이저 광 빔(L1)이 반사율이 50%인 부분 반사경(6b)에 입사되면, 입사된 레이저 광 빔(L1)의 50%가 부분 반사경(6b)에 의해 반사된다. 반사경(6b)에 의해 반사된 레이저 광 빔은 프리프레그 (1)의 공급방향으로 절단 블레이드(2, 도7(a)에 미도시)의 후방 위치로, 출력 20W(≒ 40W ×50%)로 조사된다.

또한, 부분 반사경(6b)을 투과한 20W(≒ 40W ×50%)의 레이저 광 빔(L1)은전 반사경(7a)에 입사되고, 상기 전 반사경(7a)에 입사된 전(全) 레이저 광 빔(L1)은 전 반사경(7a)에 의해 반사된다. 반사된 레이저 광 빔은 프리프레그(1)의 공급 방향으로 절단 블레이드(2, 도7(a)에 미도시)의 후방 위치로, 출력 20W로 조사된다.

이와 같이 하여, 60W의 레이저 광 빔(L1)을 3등분하여 얻어진 20W의 출력을 갖는, 각각의 레이저 광 빔(L1)은 절단 블레이드(2)의 후방 위치로 조사된다. 상기 절단 블레이드(2)는 프리프레그(1)의 폭 방향으로 3개소에 배치된다. 각각의 조사된 부분의 프리프레그(1)의 수지는 연화된다. 그러므로, 프리프레그(1)가 공급방향으로 공급됨에 따라, 프리프레그(1)는 상기 연화된 수지 부분을 따라 길이 방향으로 각각의 절단 블레이드(2)에 의해 절단된다. 그리하여, 프리프레그(1)는 양 측부의 가장자리(21)가 절단되어 잘라내는 동시에 길이 방향을 따라 반으로 재단된다.

도8은 프리프레그(1)의 폭방향으로 양 측부의 2개소씩, 총 총 4개소를 절단하고, 상하단의 양 레이저 발진기(3a,3b)가 모두 작동되는 경우를 나타낸다. 부분 반사경 (6a)은 부분 반사경(6b)의 상승에 따라 전진 이동되며,어 부분 반사경(6b)은 사용되지 않고, 부분 반사경(6a)의 후경(24)이 레이저 발진기(3a)로부터 출사되는 레이저 광 빔(L1)의 경로상에 위치한다. 상기 배열에 있어서, 레이저 발진기 (3a)로부터 출사되는 레이저 광 빔(L1)은 반사율이 50%인 부분 반사경(6a)의 후경(24)으로 입사되고, 상기 부분 반사경(6a)으로 입사되는 레이저 광 빔(L1)의 50%가 후경(24)에 의해 반사되며, 프리프레그(1)의 공급방향으로 절단 블레이드(2, 도8에는 미도시)의 후방 위치로 조사된다. 레이저 발진기(3a)로부터 출사되는 레이저 광 빔(L1)의 출력을 최대 출력 60W의 66% 즉, 40W로 설정하였을 때, 20W (≒ 40W × 50%)의 레이저 광 빔(L1)은 후경(24)에 의해 프리프레그(1)에 조사된다. 이후, 부분 반사경(6a)의 후경(24)을 투과한 20W (≒ 40W × 50%)의 레이저 광 빔 (L1)은 전 반사경(7a)으로 입사된다. 상기 전 반사경(7a)으로 입사되는 전(全) 레이저 광 빔(L1)은 전 반사경(7a)에 의해 반사되고, 프리프레그(1)의 공급방향으로 절단 블레이드(2, 도8에는 미도시)의 후방 위치로 출력 20W로 조사된다.

또한, 레이저 발진기(3b)로부터 출사된 레이저 광 빔(L2)은 부분 반사경(6c)에 입사되고, 상기 레이저 광 빔(L2)의 50%가 반사되어, 프리프레그(1)의 공급방향으로 절단 블레이드(2, 도8에는 미도시)의 후방 위치로 출력 20W로 조사된다. 레이저 발진기(3b)로부터 출사되는 레이저 광 빔(L2)의 출력이 40W일 때, 20W (≒40W × 50%)의 레이저 광 빔(L2)은 부분 반사경(6c)에 의해 프리프레그(1)에 조사된다. 이 후, 부분 반사경(6c)을 투과한 20W(≒40W × 50%)의 레이저 광 빔(L2)은 전 반사경(7b)으로 입사되고, 상기 전 반사경(7b)으로 입사되는 전(全) 레이저 광 빔 (L2)은 전 반사경(7b)에 의해 반사되어, 프리프레그(1)의 공급방향으로 절단 블레이드(2, 도8에는 미도시)의 후방 위치로 출력 20W로 조사된다.

이와 같이 하여, 각각의 출력이 20W인 레이저 광 빔(L1,L2)은 프리프레그(1)의 폭 방향를 따라 4개소에 배치된 절단 블레이드(2)의 후방 위치로 길이방향으로 조사되고, 각각의 조사된 부분의 프리프레그(1)의 수지는 연화된다. 그러므로, 프리프레그(1)가 공급 방향으로 공급됨에 따라, 프리프레그(1)는 연화된 수지의 부분을 따라서 길이 방향으로 각각의 절단 블레이드(2)에 의해 절단되어, 양 측부의 가장자리가 잘라내어지는 동시에, 프리프레그(1)는 길이 방향으로 3등분으로 재단된다.

상기 도7 및 도8의 실시예에 있어서, 부분 반사경(6(6b))은 구동장치 등에 의해 상하로 승강구동되며, 하강되어 레이저 발진기(3)로부터 출사되는 레이저 광 빔(L)의 경로상에 위치할 수도 있다. 그리하여, 레이저 광 빔(L)의 일부분은 상기 부분 반사경(6(6b))에 의해 반사되어 프리프레그(1)에 조사될 수 있다. 또한, 상기 부분 반사경(6)은 상승되어 레이저 발진기(3)로부터 출사되는 레이저 광 빔(L)의 경로로부터 벗어날 수도 있다. 그리하여, 레이저 광 빔(L)은 부분 반사경(6(6b))에 의해 프리프레그(1)에 조사되지 않는다. 이에 대하여, 도9에 도시된 실시예에서는, 부분 반사경(6)에 의해 반사된 레이저 광 빔(L)이 출력되는 출구에 셔터(8)가 설치된다. 셔터(8)를 개방하면, 부분 반사경(6)에 의해 반사된 레이저 광 빔(L)은 출구로부터 출사되어 프리프레그(1)에 조사되는 한편, 셔터(8)를 폐쇄하면, 부분 반사경(6)에 의해 반사된 레이저 광 빔(L)은 출구에서 차단되어, 프리프레그(1)에 조사되지 않는다.

부분 반사경(6)은 거울 상자(26)의 내부에 설치되며, 전 반사경등으로 형성된 셔터(8)는 거울 상자(26)의 하부의 출구에 설치되어 축(27)의 주위로 회전 구동된다. 그리하여, 회전구동으로 셔터(8)를 하강시켜 출구를 개방함으로써, 부분 반사경(6)에 의해 반사된 레이저 광 빔(L)이 출구로 출사된다. 셔터(8)를 출구 부분을 폐쇄하는 경사상태로 상승시켜 출구를 폐쇄함으로써, 부분 반사경(6)에 의해 반사된 레이저 광 빔(L)이 셔터(8)에 의해 다시 반사되어 출구로 출사되지 못하도록할 수 있다. 셔터(8)에 의해 반사된 레이저 광 빔(L)은 팬(28)등을 내장한 방열부 (29)로 입사된다. 방열부(29)는 거울 상자(26)의 측부에 설치되고, 레이저 광 빔(L)은 상기 방열부(29)에서 열로 방산(disperse)된다. 그러므로, 상기 배열은 도7(a), 도7(b) 및 도8에 도시된 바와 같은 부분 반사경(6(6b))을 승강시키는 구동 장치를 없애는 것을 가능하게 하므로 상기 절단 장치는 간단해진다.

또한, 도10의 실시예에 있어서는, 집광(light-convergivg) 렌즈(9)가 각각의 부분 반사경(6, 도7 및 도8에서는 6a,6b 및 6c)과 전 반사경(7, 도7 및 도8에서는 7a 및 7b)에 설치된다. 부분 반사경(6) 및 전 반사경(7)은 각각 거울 상자(30)의 내부에 설치된다. 상기 집광 렌즈(9)는 각각의 반사경(6,7)에 의해 반사된 레이저 광 빔(L)이 출력되는 거울 상자(30)의 하부의 출구에 설치된다. 그리하여, 부분 반사경(6) 및 전 반사경(7)에 의해 반사된 레이저 광 빔(L)은 상기 집광 렌즈(9)를 통과하여 프리프레그(1)에 조사된다.

각각의 부분 반사경(6) 및 각각의 전 반사경(7)에 설치되는 집광 렌즈(9)는, 예컨대 레이저 발진기(3)로부터의 거리 등에 따라 상이한 촛점 거리를 가지도록 설정된다. 레이저 발진기(3)로부터 프리프레그(1) 상의 레이저 광 빔(L)의 조사위치까지의 광로(光路)의 거리가 변할 때, 레이저 광 빔(L)의 퍼짐에 기인한 출력의 편차가 발생하기 쉽다. 그러나, 레이저 광 빔(L)이 상기 집광 렌즈(9)를 통과함으로써 레이저 광 빔(L)의 퍼짐이 보정되어, 출력의 편차가 경감된다. 또한, 부분 반사경(6) 이나 전 반사경(7)에 대하여 상이한 촛점 거리를 가지는 집광 렌즈(9)가 자유롭게 교환될 수 있도록 설치된 경우, 레이저 광 빔(L)은 그 빔이 집중된 상태 또는 퍼진 상태로 프리프레그(1)에 조사될 수 있다. 그리하여, 조사되는 레이저 광 빔(L)의 에너지 밀도를 조정하는 것이 가능하다.

상기 실시예들에서와 같이, 프리프레그(1)가 길이 방향으로 공급되는 동안, 레이저 광 빔(L)이 프리프레그(1)에 조사되어 프리프레그(1)의 수지를 가열하고 연화시키고, 프리프레그(1)는 연화된 수지 부분을 따라 절단 블레이드(2)에 의해 절단된다. 레이저 광 빔(L)에 의해 조사되는 부분에서의 프리프레그(1)의 표면 온도를 검출하는 설비가 설치될 수 있는데, 상기 검출된 온도에 기초하여, 온도 피드백을 사용하여 레이저 광 빔(L)의 조사를 통제하면서 절단 과정이 수행된다. 온도 센서(31, 도11)는 각각의 프리프레그(1)의 조사 부분에 배치되고, 조사되는 부분의 프리프레그(1)의 표면 온도를 검출한다. 바람직한 온도센서(31)로서는 적외선 감지식이 사용될 수 있으며, 상기 온도센서(31)는, 도11에 도시된 바와 같이, CPU 등을 내장하여 형성된 제어회로(32)에 접속된다. 또한, 레이저 발진기 (3)의 구동 제어부 및 공급롤(15)의 구동 제어부가 제어 회로(32)에 접속된다.

온도 센서(31)에 의해 검출된 온도 데이타가 제어 회로(32)에 입력되면, 상기 온도 데이타는 미리 설정된 온도와 비교 연산되고, 설정 온도보다 낮은 경우에는, 프리프레그(1)의 수지가 충분히 연화되지 않으므로, 레이저 발진기(3)로부터 출사되는 레이저 광 빔(L)의 출력은 제어 회로(32)의 지령에 의해 증가된다. 상기와 선택적이거나 동시에, 공급롤(15)의 작동을 지연시켜 프리프레그(1)의 공급 속도를 낮추는 제어가 수행될 수 있다. 그리하여, 레이저 광 빔(L)의 조사로 인한 온도는 상승한다. 이와 반대로, 온도 센서(31)에 의해 검출된 온도가 설정된 온도보다 높은 경우에는, 상기 온도는 탄화 등을 초래할 수 있으므로, 레이저 발진기(3)로부터 출사되는 레이저 광 빔(L)의 출력은 제어회로(32)의 지령에 의해 감소된다. 상기와 선택이거나 동시에 프리프레그(1)의 공급 속도를 증가시키는 제어가 수행될 수 있다. 그리하여, 레이저 광 빔(L)의 조사로 인한 온도는 저하된다. 이와 같이, 피드백을 사용한 제어를 함으로써 프리프레그(1)의 수지를 항상 최적의 온도로 가열하고, 프리프레그(1)의 가열된 부분의 절단 과정을 최적의 연화된 상태에서 행하는 것이 가능하다.

또한, 상기 각각의 실시예에서 설명된 바와 같이, 레이저 광 빔(L)을 프리프레그(1)의 표면에 가하는 경우에는, 레이저 광 빔(L)의 촛점을 프리프레그(1)의 표면으로부터 벗어나게(offset) 하여, 그 촛점이 흐려진 상태(de-focused state)에서 조사하는 것이 바람직하다. 레이저 광 빔(L)의 촛점의 위치는 집광 렌즈(9) 등을 사용함으로써 조정된다. 레이저 광 빔(L)의 촛점을 프리프레그(1)의 표면으로부터 벗어나게 함으로써, 프리프레그(1)의 표면 상의 한 점에 레이저 광 빔(L)의 에너지가 집중되는 것을 피하는 것이 가능하고, 그럼으로써 탄화를 방지할 수 있다. 또한, 레이저 광 빔(L)의 조사 스팟(spot)의 직경을 조정하는 것이 가능하고, 그 결과 에너지 밀도를 용이하게 조정할 수 있다. 그리하여, 레이저 광 빔(L)의 조사에 의한 프리프레그(1)의 가열 온도의 조정이 보다 용이하게 수행된다. 레이저의 스팟 직경은 5 ~ 10mm로 설정되는 것이 바람직하다. 물론, 레이저 광 빔(L)의 출력 및 절단 블레이드 및 반사경의 속도가 사용될 수도 있다. 또한, 도 11의 제어 장치가 본 발명과 결합되어 사용된다면, 상기 속도는 프리프레그의 표면의 열 센서의검출에 따라 변할 것이다. 따라서, 상기에서 설명된 본 실시예와 다른 실시예들의 특징들은 그들이 설명된 내용에 한정되지 않는다.

또한, 상기 실시예에 있어서, 긴 프리프레그(1)은 길이 방향으로 공급되는 공안 절단된다. 그러나, 본 발명은 사각형 형태와 같은 일정한 길이를 갖는 프리프레그 (1)이 길이 방향과 직교하는 방향을 포함한 다른 방향으로 공급되는 동안 절단되는 경우에도 또한 적용될 수 있다.

상기 실시예들은 단지 설명을 위해 제공되었으며, 본 발명의 한정으로 해석되어져서는 안된다는 것을 주의하여야 한다. 본 발명이 몇몇의 예시적인 실시예를 참조하여 설명되었지만, 사용된 표현은 한정의 표현이라기보다는 설명 및 예시의 표현이라는 것이 이해되어야 한다. 첨부된 청구범위의 기재내에서, 표현된 그대로 및 수정되어, 본 발명의 범위와 사상을 벗어나지 않고 변경들이 만들어 질 수 있다.

또한, 특정한 실시예에서 나타내진 특징들은 특정되게 설명되지 않은 그 밖의 실시예들과 결합되어 사용될 수 있다.

예컨대, 도5의 가요성의 광섬유는 레이저 광 빔을 투과시키는 매질로서 다른 어떤 실시예에도 사용될 수 있다. 또한, 도11에 나타내진 온도 센서로부터의 온도 피드백은, 실시예의 가열에 있어서 일관성을 제공하도록 타 실시예에 사용될 수 있다.

또한, 비록 본 발명이 특정한 수단, 재료 및 실시예를 참조하여 설명되었지만, 본 발명은 나타내진 특성에 한정되도록 의도되지 않으며, 오히려, 본 발명은모든 기능적으로 균등한 구조, 방법 및 용도에까지 미치며, 이는, 첨부된 청구범위의 범위내의 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 기재에 수지를 함침시키고 반경화시킴으로써 소정의 크기로 형성된 프리프레그의 절단방법이 제공된다. 상기 프리프레그의 절단방법은, 프리프레그가 공급되는 동안 레이저 광 빔이 그 조사위치가 고정된 상태에서 프리프레그에 유도되어, 상기 레이저 광 빔이 조사된 부분의 프리프레그의 수지가 가열되고 연화되는 특징을 가지고 있다. 또한, 상기 연화된 프리프레그의 부분은 프리프레그의 공급 방향에 대하여 조사 위치보다 전방에 배치된 절단 블레이드에 의해 절단된다. 상기 배열에 있어서, 프리프레그 수지는 레이저 광 빔에 의해 조사된 부분에서 가열되고 연화되어, 공급 방향에 대하여 조사 위치보다 전방에 배치된 절단 블레이드에 의해 절단된다. 그러므로, 레이저 광 빔과 절단 블레이드의 위치를 이동시키는 것이 불필요하다. 더욱이, 프리프레그가 공급됨에 따라, 수지가 레이저 광 빔의 조사에 의해 가열되고 연화된 부분에서 절단되므로 절단과정에 기인한 절단분의 발생이 방지된다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 본 프리프레그의 절단방법은, 프렉프렉이 공급되는 동안 절단 블레이드에 의해 절단되는 프리프레그의 부분에 대하여 레이저 광 빔이 고정된 배열을 가진다. 상기 배열에 있어서, 레이저 광 빔의 조사 위치와 절단 블레이드는 이동될 필요가 없다. 더욱이, 프리프레그의 공급에 따라 프리프레그의 절단 위치는 가열되어져 수지분이 프리프레그의 절단면으로부터 벗어나 나오는 것이 방지된다.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 본 프리프레그의 절단방법은 탄산가스 (carbon-oxide gas) 레이저가 레이저 광 빔으로 사용된다. 상기 배열에 있어서, 탄산 가스 레이저의 출력을 적절히 선택함으로써, 프리프레그 수지의 탄화를 초래하지 않고서도 프리프레그 수지를 가열하고 연화시키는 것이 가능하다.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 본 프리프레그의 절단방법은, 절단 블레이드가 적어도 하부의 회전날이 회전하도록 구동되는, 상부와 하부의 회전날을 포함하는 배열을 가진다. 상기 배열에 있어서, 회전날의 회전은 프리프레그의 상태에 따라 제어할 수 있다.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 본 프리프레그의 절단방법은 반사경이 레이저 발진기로부터 출사되는 레이저 광 빔의 경로 상에 배치됨으로써, 레이저 광 빔이 상기 반사경에 의해 프리프레그의 소정의 조사위치로 반사되는 배열을 갖는다. 상기 배열에 있어서, 한개 이상의 반사경의 개수, 위치 및 각도를 변화시킴으로써, 레이저 발진기의 위치를 변경시킬 필요 없이 레이저 빔의 조사위치가 쉽게 조정된다.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 본 프리프레그의 절단방법은 집광렌즈가 한개 이상의 반사경에 의해 반사된 레이저 광 빔을 출력하는 출구에 배치됨으로써, 상기 집광렌즈를 통과한 레이저 광 빔이 프리프레그에 조사되는 배열을 갖는다. 상기 배열에 있어서, 레이저 발진기로부터 프리프레그 상의 레이저 광 빔의 조사위치까지의 거리가 증가할지라도, 퍼진 레이저 광 빔이 상기 집광렌즈를 통과하도록 함으로써 레이저 광 빔의 교정이 가능하고, 프리프레그에 조사되는 레이저 광 빔의 출력의 편차가 저감된다.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 본 프리프레그의 절단방법은 레이저 발진기에 근접한 쪽의 반사경이 레이저 발진기로부터 출사되는 레이저 광 빔의 경로 상의 위치로부터 이동이 가능하도록, 반사경들이 레이저 발진기로부터 출사되는 레이저 광 빔의 경로를 따라 절단 블레이드의 전후방 위치에 배치되는 배열을 갖는다. 상기 배열에 있어서, 프리프레그의 공급 방향이 변하더라도, 프리프레그는 레이저 광 빔의 조사에 의해 연화된 부분에서 절단 블레이드로 절단될 수 있다.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 본 프리프레그의 절단방법은 레이저 광 빔의 일부분을 반사하고 타 부분을 통과시키는 부분 반사경과 상기 부분 반사경을 통과한 레이저 광 빔의 전부를 반사하는 전 반사경이 레이저 발진기로부터 출사되는 레이저 광 빔의 경로 상에 배치된 배열을 갖는다. 반사된 레이저 광 빔들 중 한개는 프리프레그의 공급 방향에서 절단 블레이드의 후방 위치로 조사되어 프리프레그 수지를 연화시키고, 다른 한개의 레이저 광 빔은 프리프레그의 공급 방향에서 절단 블레이드의 전방 위치에 있는 절단 부분으로 조사된다. 상기 배열에 있어서, 단일 레이저 발진기로부터 출사된 레이저 광 빔은 분기되어 절단 블레이드의 후방 위치뿐만 아니라 전방 위치로도 조사됨으로써, 레이저 발진기의 개수를 줄이고 그 결과 설비 비용을 줄이는 것이 가능하다.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 본 프리프레그의 절단방법은 복수의 레이저 발진기로부터 출사된 레이저 광 빔들이 집광되어 프리프레그로 조사되는 배열을갖는다. 본 배열을 통하여, 장비와 관련된 위험이 줄어들며, 각각의 레이저 발진기로부터 출사된 레이저 광 빔의 출력은 더 낮아진다.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 본 프리프레그의 절단방법은 그 촛점이 프리프레그의 표면으로부터 벗어나도록 레이저 광 빔이 조사되는 배열을 갖는다. 상기 배열에 있어서, 조사되는 프리프레그의 표면 온도 및 레이저 광 빔의 스팟 직경이 쉽게 제어될 수 있으므로, 프리프레그의 표면에 조사되는 레이저 광 빔의 에너지를 조정하는 것이 가능해지고, 그 결과 조사되는 위치의 프리프레그 수지가 탄화되는 것을 방지하는 것이 가능하다.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 본 프리프레그의 절단방법은 레이저 발진기로부터 출사된 레이저 광 빔이 광섬유를 통과하고, 프리프레그의 소정의 조사 위치로 조사되는 배열을 갖는다. 상기 배열에 있어서, 레이저 발진기의 위치를 변경시킬 필요 없이, 광섬유의 단부의 위치를 조정함으로써 레이저 광빔의 조사위치를 용이하게 조정하는 것이 가능해진다.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 본 프리프레그의 절단방법은 레이저 광의 조사 위치의 프리프레그의 온도를 검출하고, 상기 검출된 온도에 기초하여, 레이저 발진기로부터 출사되는 레이저 광 빔의 출력 또는 프리프레그의 공급 속도중 적어도 하나가 조정되는 배열을 가진다. 상기 배열에 있어서, 검출된 온도가 낮을 때에는, 레이저 광 빔의 출력을 증가시키고 프리프레그의 공급속도를 감소시키는 피드백 제어가 수행되며, 검출된 온도가 높을 때에는, 레이저 광 빔의 출력을 감소시키고 프리프레그의 공급 속도를 증가시키는 피드백 제어가 수행된다. 그리하여, 프리프레그 수지는 항상 최적의 온도로 가열되고 연화된 상태에서 절단된다.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 본 프리프레그의 절단방법은 레이저 빔의 일 부분을 반사하고 다른 부분을 투과시키는 부분 반사경과, 상기 부분 반사경을 투과한 레이저 광 빔을 전부 반사하는 전 반사경이 레이저 발진기로부터 출사되는 레이저 광 빔의 경로 상에서 프리프레그의 공급방향과 직교하는 폭 방향으로 배치됨으로써, 반사된 레이저 광 빔들이 각각 프리프레그에 조사되는 배열을 갖는다. 상기 배열에 있어서, 단일 레이저 발진기로부터 출사된 레이저 광 빔은 분기되어 프리프레그의 폭방향을 따라 복수의 부분으로 조사됨으로써, 수지는 프리프레그의 폭 방향으로 복수의 부분에서 동시에 연화되고, 프리프레그는 공급 방향으로 복수의 위치에서 동시에 절단될 수 있다.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 본 프리프레그의 절단방법은 레이저 광 빔의 경로 상에, 각각의 부분 반사경들이 레이저 광 빔의 경로 상의 위치와 상기 경로로부터 벗어난 위치 사이에서 이동 가능하도록 복수의 부분 반사경이 배치됨으로써, 상기 레이저 광 빔의 경로 상에 위치한 부분 반사경들에 의해 반사된 레이저 광 빔이 프리프레그로 조사되는 배열을 갖는다. 상기 배열에 있어서, 레이저 발진기로부터 출사되는 레이저 광 빔의 분기 위치와 개수를 부분 반사경의 이동에 의해 변경시킴으로써, 프리프레그의 절단 위치와 절단 개수를 용이하게 변경할 수 있다.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 본 프리프레그의 절단방법은 복수의 반사경이 레이저 광 빔의 경로 상에 배치되고, 상기 부분 반사경에 의해 반사된 레이저 광 빔들이 통과하여 출력되는 셔터가 출구에 배치됨으로써, 셔터가 개방된 상태에서 상기 부분 반사경들에 의해 반사된 레이저 광 빔들이 프리프레그에 조사되는 배열을 갖는다. 상기 배열에 있어서, 출사되는 레이저 광 빔의 분기 위치와 개수를 상기 셔터의 개방 및 폐쇄에 의해 변경시킴으로써, 프리프레그의 절단 위치와 절단개수가 용이하게 변경될 수 있다.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 프리프레그의 절단장치가 제공된다. 상기 프리프레그의 절단장치는, 기재를 수지로 함침시키고 상기 함침된 기재를 반경화시킴으로써 형성된 프리프레그를 절단한다. 프리프레그의 절단장치는 프리프레그의 표면으로 조사되는 레이저 광 빔에 의해 조사되는 부분의 수지를 연화시키는 레이저 광 빔을 출사하는 레이저 광원(source)과 절단 블레이드로써 수지의 연화된 부분을 절단하는 절단장치를 구비한다.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 본 프리프레그의 절단장치는 레이저 광원으로부터 출사되는 레이저 광 빔의 제 1 부분을 프리프레그의 제 2 부분으로 반사하는 부분 반사경을 구비한다. 상기 부분 반사경은 또한, 레이저 광 빔의 제 2 부분을 제 1 반사경으로 통과시킨다. 상기 부분 반사경은 한개의 레이저 광 빔을 분기하여 프리프레그의 다른 부분에 가해질 수 있는 2개의 레이저 광 빔을 제공하도록 사용될 수 있다.

본 발명의 또 다른 측면에 의하면, 본 프리프레그의 절단장치는 제 1 반사경으로부터 반사된 레이저 광 빔을 집광시키는 집광 렌즈를 더 포함한다. 상기 집광 렌즈는 레이저 광 빔에 의해 조사되는 프리프레그의 부분의 레이저 광 스팟을 집광시키거나 확장시키는데 사용될 수 있다.

Claims

기재에 수지를 함침시키고, 상기 함침된 기재를 반경화함으로써 형성된 프리프레그를 소정의 크기로 절단하는 프리프레그의 절단방법에 있어서,

레이저 광 빔이 절단 블레이드에 대하여 그 조사 위치가 고정된 상태에서 프리프레그에 조사되어, 레이저 광 빔에 의해 조사된 부분의 프리프레그 수지가 가열되고 연화되며, 상기 연화된 부분이 프리프레그의 공급에 따라, 프리프레그의 공급 방향으로 조사 위치의 전방 위치에 배치된 상기 절단 블레이드에 의해 절단되는 것을 특징으로 하는 프리프레그의 절단방법.
제1항에 있어서,

상기 레이저 광 빔의 조사 위치가, 프리프레그의 공급에 따라 절단 블레이드에 의해 절단되는 프리프레그의 부분에 위치한 상기 절단 블레이드에 대하여 고정된 것을 특징으로 하는 프리프레그의 절단방법.
제1항에 있어서,

탄산가스 레이저가 레이저 광 빔으로 사용되는 것을 특징으로 하는 프리프레그의 절단방법.
제1항에 있어서,

상기 절단 블레이드는 상부 회전날과 하부 회전날을 포함하고, 상기 하부 회전날이 회전 구동되는 것을 특징으로 하는 프리프레그의 절단방법.
제1항에 있어서,

반사경이 레이저 발진기로부터 출사되는 레이저 광 빔의 경로 상에 배치되고, 레이저 발진기로부터 출사되는 레이저 광 빔이 상기 반사경에 의해 반사되어 프리프레그의 소정의 조사 위치에 조사되는 것을 특징으로 하는 프리프레그의 절단방법.
제5항에 있어서,

집광(集光) 렌즈가, 반사경에 의해 반사된 레이저 광 빔을 출력하는 출구에 설치되고, 상기 집광 렌즈를 통과한 레이저 광 빔이 프리프레그에 조사되는 것을 특징으로 하는 프리프레그의 절단방법.
제1항에 있어서,

반사경들이 레이저 발진기로부터 출사되는 레이저 광 빔의 경로를 따라서 절단 블레이드의 전방 및 후방의 위치에 배치되고, 레이저 발진기에 근접한 쪽의 반사경이 레이저 광 빔의 경로상의 위치와 상기 레이저 광 빔의 경로로부터 벗어난 위치 사이에서 이동될 수 있는 것을 특징으로 하는 프리프레그의 절단방법.
제1항에 있어서,

레이저 광 빔의 일부분을 반사하고 타 부분을 투과시키는 부분 반사경과, 상기 부분 반사경을 통과한 레이저 광 빔 전체를 반사하는 전(全) 반사경이 레이저 발진기로부터 출사되는 레이저 광 빔의 경로 상에 배치되고,

상기 부분 반사경에 의해 반사되는 레이저 광 빔과 상기 전 반사경에 의해 반사되는 레이저 광 빔 중, 한쪽은 프리프레그의 공급 방향에서 절단 블레이드의 후방 위치로 반사되고, 다른 쪽은 프리프레그의 공급 방향에서 절단 블레이드의 전방 위치의 절단된 부분에 조사되는 것을 특징으로 하는 프리프레그의 절단방법.
제1항에 있어서,

복수의 발진기로부터 출사되는 복수의 레이저 광 빔들이 집광되어 프리프레그에 조사되는 것을 특징으로 하는 프리프레그의 절단방법.
제1항에 있어서,

프리프레그에 조사되는 레이저 광 빔이 프리프레그의 표면으로부터 벗어난 (offset) 촛점을 갖는 것을 특징으로 하는 프리프레그의 절단방법.
제1항에 있어서,

레이저 발진기로부터 출사되는 레이저 광 빔이 광섬유를 통과하여 프리프레그의 소정의 조사 위치로 조사되는 것을 특징으로 하는 프리프레그의 절단방법.
제1항에 있어서,

레이저 광 빔의 조사 위치에서 프리프레그의 온도가 검출되고, 상기 검출된 온도에 기초하여, 레이저 발진기로부터 출사되는 레이저 광 빔의 출력과 프리프레그의 공급 속도중 어느 하나가 조정되는 것을 특징으로 하는 프리프레그의 절단방법.
제1항에 있어서,

레이저 광 빔의 일부분을 반사하고 타 부분을 투과시키는 부분 반사경과 상기 부분 반사경을 투과한 레이저 광 빔 전부를 반사하는 전 반사경을 레이저 발진기로부터 출사된 레이저 광 빔의 경로 상에 프리프레그의 공급 방향에 직교하는 폭 방향으로 위치시킴으로써, 상기 부분 반사경에 의해 반사된 레이저 광 빔과 상기 전 반사경에 의해 반사된 레이저 광 빔이 각각 프리프레그로 조사되는 것을 더 포함한 것을 특징으로 하는 프리프레그의 절단방법.
제13항에 있어서,

복수의 부분 반사경이 레이저 광 빔의 경로 상에 배치되고, 적어도 하나의 부분 반사경이 레이저 광 빔의 경로상의 위치와 상기 레이저 광 빔의 경로로부터 벗어난 위치 사이에서 이동이 허용됨으로써, 레이저 광 빔의 경로 상에 위치한 부분 반사경에 의해 반사된 레이저 광 빔이 프리프레그로 조사되는 것을 특징으로 하는 프리프레그의 절단방법.
제1항에 있어서,

복수의 부분 반사경을 레이저 광 빔의 경로 상에 배치하고, 각각의 부분 반사경으로부터 출력되는 상기 부분 반사경에 의해 반사된 각각의 레이저 광 빔이 통과하는 출구에 셔터를 배치함으로써, 상기 셔터가 개방되었을 때 상기 부분 반사경으로부터 반사된 레이저 광 빔이 프리프레그로 조사되는 것을 더 포함한 것을 특징으로 하는 프리프레그의 절단방법.
기재에 수지를 함침시키고, 상기 함침된 기재를 반경화함으로써 형성된 프리프레그를 절단하는 프리프레그 절단장치에 있어서,

프리프레그의 표면으로 조사되어 조사된 부분의 수지를 연화시키는 레이저 광 빔을 출사하는 레이저 광원과, 상기 연화된 수지의 부분을 절단 블레이드로 절단하는 절단 장치를 포함한 것을 특징으로 하는 프리프레그의 절단장치.
제16항에 있어서,

레이저 광 빔을 프리프레그의 제 1 부분으로 반사함으로써, 상기 레이저 광 빔이 프리프레그의 수지를 가열하는 제 1 반사경을 더 포함한 것을 특징으로 하는 프리프레그 절단장치.
제17항에 있어서,

레이저 광원으로부터 출사된 상기 레이저 빔의 일 부분을 프리프레그의 제 2 부분으로 반사하고, 레이저 빔의 타 부분을 제 1 반사경으로 투과시키는 부분 반사경을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 프리프레그의 절단장치.
제17항에 있어서,

상기 제 1 반사경으로부터 반사된 레이저 광 빔을 집광시키는 집광 렌즈를 더 포함한 것을 특징으로 하는 프리프레그의 절단장치.