KR20170128756A

KR20170128756A - 강화 섬유 기재의 제조 방법, 및 강화 섬유 기재

Info

Publication number: KR20170128756A
Application number: KR1020170052996A
Authority: KR
Inventors: 이사오 니시무라
Original assignee: 츠다코마 고교 가부시키가이샤
Priority date: 2016-05-13
Filing date: 2017-04-25
Publication date: 2017-11-23
Also published as: US10836111B2; JP2017202658A; EP3243641A1; US20170326809A1; JP6712900B2

Abstract

동일한 방향으로 배향된 강화 섬유와 열가소성 수지로 이루어짐과 함께 강화 섬유의 배향 방향이 당해 강화 섬유 기재의 길이 방향에 대하여 각도를 이루도록 형성된 강화 섬유 기재의 제조에 관한 것으로, 강화 섬유 재료의 층만으로 이루어지는 신규한 각도층 재료로서의 강화 섬유 기재의 제조 방법 및 강화 섬유 재료를 제안한다. 그 제조 방법은, 시트 형상의 강화 섬유 재료편이며 복수 개의 상기 강화 섬유가 일방향으로 정렬되어 열가소성 수지에 의하여 집속된 강화 섬유 재료편을, 그 강화 섬유의 배향 방향이 강화 섬유 기재의 상기 길이 방향에 대하여 각도를 이루는 형태로 테이블 상에 부치하는 부치 공정과, 먼저 부치된 강화 섬유 재료편과 그에 이어 부치된 섬유 강화 재료편을 상기 길이 방향에 있어서 접촉시킨 상태에서, 그 양 섬유 강화 재료편을 서로의 인접측의 측가장자리에 있어서 용착하여 연속된 시트 형상으로 하는 용착 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

강화 섬유 기재의 제조 방법, 및 강화 섬유 기재{METHOD FOR MANUFACTURING REINFORCING FIBER BASE MATERIAL, AND REINFORCING FIBER BASE MATERIAL}

본 발명은, 섬유 강화 복합재의 성형에 이용되는 연속된 장척 시트의 열가소성의 강화 섬유 기재에 관한 것이다.

탄소 섬유 강화 플라스틱(CFRP) 등의 섬유 강화 복합재는, 강화 섬유 기재(예를 들면, 복수 개의 강화 섬유(탄소 섬유 등)에 매트릭스 수지를 함침시켜 형성된 프리프레그 등)가 복수 매 적층됨으로써 형성된 다층 구조를 갖고 있다. 또한 그 매트릭스 수지로서는, 열경화성의 수지와 열가소성의 수지가 존재하지만, 열경화성 수지에 비하여, 열가소성 수지를 매트릭스 수지로서 이용한 강화 섬유 기재가, 성형성의 면에서 우수하다는 것이 알려져 있다.

또, 그 강화 섬유 기재로서는, 강화 섬유를 경사 및 위사로 하여 형성된 직물에 매트릭스 수지를 함침시킨 직물재나, 강화 섬유를 일방향으로 정렬한 상태에서 매트릭스 수지를 함침시켜 집속시킨 이른바 UD재가 있다. 또한 그 강화 섬유 기재로서는, 상기 직물이나 일방향으로 정렬된 강화 섬유에 매트릭스 수지를 함침시킨 상기 프리프레그 외에, 강화 섬유의 집속성을 유지할 정도로 매트릭스 수지를 첨착(添着)시킨 이른바 세미프레그로서 형성된 것도 있다.

그리고, 섬유 강화 복합재는, 상기와 같이 강화 섬유 기재가 각층을 이루는 다층 구조를 갖는 것이며, 강화 섬유 기재의 적층을 수반하여 성형되는 것이지만, 그 적층에 있어서는, 예를 들면 상기 직물재나 UD재 등의 강화 섬유 기재가 장척의 시트 형상으로 형성되어 롤 형상으로 감겨진 롤체를 준비하고, 그 롤체로부터 강화 섬유 기재를 인출하면서 순차 적층함으로써, 그 롤체로부터 잘려진 강화 섬유 기재편이 복수 매 적층된 상태로 하는 것과 같은 공정이 행해진다.

그런데, 섬유 강화 복합재를 성형할 때에는, 그 각층을 이루는 강화 섬유 기재편에 있어서의 강화 섬유의 배향 방향을 다르게 한 상태에서 강화 섬유 기재편이 적층된 형태로 함으로써, 강화 섬유의 배향 방향을 일치시킨 상태에서 강화 섬유 기재편이 적층된 것과 비교하여, 그에 따라 성형되는 섬유 강화 복합재가 강성이나 강도의 면에 있어서 우수한 것이 되는 것이 알려져 있다.

따라서, 상기와 같은 UD재를 강화 섬유 기재로서, 그와 같은 강화 섬유의 배향 방향이 각층에 있어서 다른 섬유 강화 복합재를 성형하는 경우에는, 상기 적층의 공정에 있어서, 상기 롤체로부터의 강화 섬유 기재의 인출 방향을 한층마다 다르게 하는 형태로 상기 적층이 행해지게 된다. 바꾸어 말하면, 그의 상기 적층의 공정은, 층마다 강화 섬유 기재의 인출 방향을 변경한다고 하는 공정을 수반하는 것이 된다.

한편, 특허문헌 1에는, 상기와 같이 롤체의 형태로 준비되는 장척 시트 형상의 강화 섬유 기재(프리프레그에 의한 시트재)에 대하여, 그 강화 섬유 기재를, 강화 섬유의 배향 방향이 강화 섬유 기재의 길이 방향(상기 롤체로부터의 인출 방향)에 대하여 각도를 이루는 바이어스 플라이 재료(각도층 재료)로서 준비하는 방법이 개시되어 있다. 보다 자세하게는, 특허문헌 1에 개시된 방법은, 일방향으로 정렬된 강화 섬유에 매트릭스 수지를 함침시켜 형성된 강화 섬유 재료를, 베이스 재료인 시트 형상의 지지 부재(폴리에틸렌 필름, 종이 등의 시트재)에 대하여, 그 지지 부재의 길이 방향으로 각도를 이룬 상태에서 그 길이 방향으로 위치를 어긋나게 하여 병렬적으로 순차 적층함으로써, 강화 섬유의 배향 방향이 상기와 같이 각도를 이루는 각도층 재료(강화 섬유 기재)를 제조하는 것이라고 되어 있다. 또, 특허문헌 1에는, 그 UD재에 있어서의 매트릭스 수지에 대하여, 열에 의하여 용융되는 수지(열가소성 수지)인 것도 개시되어 있다.

그리고, 강화 섬유의 배향 방향이 상기와 같이 각도를 이루는 강화 섬유 기재를 상기와 같이 하여 제조함과 함께, 상기 UD재를 포함하여, 강화 섬유 기재의 길이 방향에 대하여 강화 섬유의 배향 방향이 다른 복수 종류의 강화 섬유 기재를 준비함으로써, 섬유 강화 복합재를 성형하기 위한 강화 섬유 기재의 적층 시에 있어서, 상기 롤체로부터의 강화 섬유 기재의 인출 방향을 다르게 하지 않고, 각층에 있어서 강화 섬유의 배향 방향이 다른 상태에서의 상기 적층이 가능해진다.

단, 특허문헌 1에서는, 각도층 재료로서의 강화 섬유 기재의 제조에 대해서는, 상기와 같이, 지지 부재 상에 강화 섬유 재료를 적층하고, 지지 부재에 대하여 강화 섬유 재료가 접착된 상태로 하여 시트 형상으로 형성하는 것밖에 개시되어 있지 않다. 따라서, 그 강화 섬유 재료가 적층되어 성형된 섬유 강화 복합재는, 상기 지지 부재의 층을 포함하는 것이 된다. 그리고, 강화 섬유 재료의 층만으로 이루어지는 각도층 재료로서의 강화 섬유 기재의 제조에 대해서는, 종래에 있어서 전혀 제안되어 있지 않다.

일본 공개특허공보 2011-219269호

따라서, 본 발명은, 강화 섬유 기재의 제조에 관한 것으로, 강화 섬유 재료의 층만으로 이루어지는(강화 섬유 재료 1층만으로 형성된) 신규한 각도층 재료로서의 강화 섬유 기재의 제조 방법 및 강화 섬유 재료를 제안한다.

본 발명에 의한 강화 섬유 기재의 제조 방법은, 섬유 강화 복합재의 제조에 이용되는 연속된 장척 시트 형상의 강화 섬유 기재이며, 동일한 방향으로 배향된 강화 섬유와 열가소성 수지로 이루어짐과 함께 상기 강화 섬유의 배향 방향이 당해 강화 섬유 기재의 길이 방향에 대하여 각도를 이루도록 형성된 강화 섬유 기재를 제조하기 위한 방법이다.

그리고, 그 제조 방법은, 시트 형상의 강화 섬유 재료편이며 복수 개의 상기 강화 섬유가 일방향으로 정렬되어 열가소성 수지에 의하여 집속된 강화 섬유 재료편을, 그의 상기 강화 섬유의 배향 방향이 상기 강화 섬유 기재의 상기 길이 방향에 대하여 각도를 이루는 형태로 테이블 상에 부치(敷置)하는 부치 공정이며, 상기 테이블 상에 있어서의 상기 길이 방향과 평행한 상기 강화 섬유 기재의 송출 방향에 관하여, 먼저 부치된 선행의 상기 강화 섬유 재료편에 대한 후방에서 상기 강화 섬유 재료편을 부치하는 부치 공정과, 상기 선행의 상기 강화 섬유 재료편과 그 후에 부치된 후행의 상기 섬유 강화 재료편을 상기 길이 방향에 있어서 접촉시킨 상태에서, 상기 선행의 상기 강화 섬유 재료편과 상기 후행의 상기 섬유 강화 재료편을 서로의 인접측의 측가장자리에 있어서 용착하여 연속된 시트 형상으로 하는 용착 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명에 의한 강화 섬유 기재로서 섬유 강화 복합재의 제조에 이용되는 연속된 장척 시트 형상의 강화 섬유 기재는, 시트 형상의 강화 섬유 재료편이며 복수 개의 강화 섬유가 일방향으로 정렬되어 열가소성 수지에 의하여 집속된 강화 섬유 재료편이, 그의 상기 강화 섬유의 배향 방향을 상기 강화 섬유 기재의 길이 방향과 다르게 한 상태에서 상기 길이 방향으로 나열됨과 함께, 상기 길이 방향에 있어서 인접하는 상기 강화 섬유 재료편끼리가 그 인접측의 측가장자리에 있어서 용착되어 일체화됨으로써 연속된 시트 형상으로 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 상술한 각도층 재료로서의 강화 섬유 기재의 제조 방법에 의하면, 상술한 특허문헌 1의 제조 방법과 같이 필름 등의 지지 부재를 사용하지 않고, 적층을 수반하지 않는 강화 섬유 재료만으로 강화 섬유 기재의 제조가 가능해진다.

도 1은 본 발명에 의한 제조 방법을 실현하기 위한 장치의 일례를 나타내는 사시도이다.
도 2는 도 1에 나타내는 장치에 있어서의 일부의 기구에 대하여, 그 작용을 설명하기 위하여 구성을 개략적으로 나타낸 개략 설명도이다.
도 3은 도 1에 나타내는 장치에 있어서의 본 발명에 의한 제조 방법이 실현되는 부분을 개략적으로 나타내는 평면도이다.
도 4는 본 발명에 의한 제조 방법을 실현하기 위한 장치의 다른 예를 나타내는 사시도이다.

이하, 본 발명에 의한 강화 섬유 기재의 제조 방법에 관하여, 그 일 실시형태(실시예)를 설명한다. 또한 이하에서 설명하는 실시예는, 도 1 등에 나타내는 자동 적층 장치를 베이스로 한 장치에 의하여 본 발명을 실현하는 예이다. 또, 이하에서 설명하는 실시예에 있어서, 그 강화 섬유 기재의 제조에 이용되는 강화 섬유 재료편은, 강화 섬유로서의 탄소 섬유를 일방향으로 정렬하고 열가소성 수지(예를 들면, 폴리아마이드계 수지, 폴리프로필렌계 수지, 아크릴 수지, ABS 수지 등)를 함침시켜 형성된 열가소성의 UD 프리프레그에 의한 재료편으로서 세폭(細幅) 시트 형상을 이루는 재료편인 것으로 한다. 또한 본 발명에 의한 강화 섬유 기재는 장척 시트 형상을 이루는 것이며, 본 실시예에서는, 그 강화 섬유 기재는, 강화 섬유(탄소 섬유)의 배향 방향이, 그 강화 섬유 기재의 길이 방향 및 그 길이 방향과 수평 방향에 있어서 직교하는 강화 섬유 기재의 폭 방향에 대하여 각도를 이루도록 형성된 것으로 한다.

도 1~3에 나타내는 장치는, 본 실시예에 있어서 본 발명에 의한 강화 섬유 기재의 제조 방법을 실현하기 위한 자동 적층 장치를 베이스로 한 장치(이하, "기재 형성 장치"라고 함)이다. 또한 그 기재 형성 장치는, 본 발명에 관련되는 부분 및 공급 헤드(헤드 장치)의 일부의 구성을 제외하고는, 기본적으로는, 일본 공개특허공보 2015-217540호에 개시된 자동 적층 장치와 동일한 구성을 갖는 장치이다.

도 1에 나타내는 바와 같이, 기재 형성 장치는, 상기 강화 섬유 재료편의 바탕이 되는 강화 섬유 재료의 원단롤(21)을 탑재하는 공급 헤드(20)와, 강화 섬유 재료편이 순차 부치되어 시트 형상의 강화 섬유 기재가 형성되는 테이블(40)과, 공급 헤드(20)를 매단 형태로 지지하는(매달아 지지하는) 문형(門型)의 지지 기구(50)로서, 강화 섬유 재료편을 테이블(40)의 상면 상에 부치하기 위하여 테이블(40) 상에서 공급 헤드(20)를 이동시키는 지지 기구(50)를 구비하고 있다. 또, 기재 형성 장치는, 테이블(40) 상에서 시트 형상으로 형성된 강화 섬유 기재를 권취하는 권취 기구를 구비하고 있다.

그들의 각 구성 요소에 대하여, 테이블(40)은, 평면에서 보았을 때 직사각형상을 이루는 천판(41)과, 천판(41)을 지지하는 지지대(43)로 구성되어 있다. 그리고, 그 테이블(40)에 있어서의 천판(41)의 상면이, 강화 섬유 재료편을 부치하는 부치면이 된다.

지지 기구(50)는, 상기와 같이 문형의 구조를 갖는 것으로서, 한 쌍의 사이드 레일(51, 51), 각 사이드 레일(51)에 대응시켜 마련된 한 쌍의 칼럼(53, 53), 및 양 칼럼(53, 53) 사이에 가설(架設)된 크로스 빔(55)으로 이루어지는 갠트리부와, 갠트리부에 있어서의 크로스 빔(55) 상에 마련되어 공급 헤드(20)를 지지하는 새들부(57)를 구비하고 있다.

그 지지 기구(50)에 대하여, 갠트리부에 있어서의 한 쌍의 사이드 레일(51, 51)은, 지지 기구(50)의 베이스가 되는 부분으로서, 장척 각기둥 형상의 기부(基部)(51a)를 주체(主體)로 하는 부분이다. 그리고, 그 한 쌍의 사이드 레일(51, 51)은, 그 길이 방향이 테이블(40)에 있어서의 천판(41)의 장변 방향과 평행을 이루는 방향으로, 테이블(40)에 대하여, 천판(41)의 단변 방향에 있어서의 양측에 있어서 마루면 상에 설치되어 있다. 또, 그 각 사이드 레일(51)에 있어서, 기부(51a)의 상면에는, 대응하는 칼럼(53)의 상기 길이 방향에 있어서의 이동을 안내하기 위한 가이드 레일(51b)이 마련되어 있다. 또한 상기와 같이 테이블(40)(천판(41))의 장변 방향과 사이드 레일(51)의 길이 방향은 동일한 방향이며, 그들 방향은 기재 형성 장치에 있어서의 전후 방향과 일치한다. 따라서, 이하에서는, 그들 방향 및 그것과 평행인 방향을 "전후 방향"이라고 칭하여 설명한다.

각 칼럼(53)은, 대좌부(臺座部)(53a), 및 대좌부(53a) 상에 세워 설치된 한 쌍의 지주(支柱)(53b, 53b)로 구성되어 있다. 그리고, 각 칼럼(53)은, 그 대좌부(53a)에 있어서 대응하는 사이드 레일(51)에 있어서의 기부(51a) 상에 재치된 상태로 마련됨과 함께, 대좌부(53a)가 사이드 레일(51)에 있어서의 가이드 레일(51b)에 안내되는 형태로 사이드 레일(51)의 전후 방향으로 이동 가능하게 마련되어 있다. 또, 크로스 빔(55)은, 장척 각기둥 형상의 빔부재로서, 그 양단부의 각각이 칼럼(53)에 있어서의 각 지주(53b)의 상단부에 장착된 형태로, 한 쌍의 칼럼(53, 53) 사이에 가설되어 있다. 단, 그와 같이 크로스 빔(55)이 가설된 상태에 있어서, 양 칼럼(53, 53)은, 사이드 레일(51)의 전후 방향에 있어서의 위치가 일치하는 상태로 되어 있으며, 이로써, 크로스 빔(55)은, 그 길이 방향이 사이드 레일(51)의 전후 방향과 직교하는 방향(테이블(40)(천판(41))의 단변 방향)과 일치하는 상태로 되어 있다.

그리고, 그와 같은 빔 구조를 갖는 갠트리부에 있어서, 각 사이드 레일(51)과 그것에 대응하는 칼럼(53)의 사이에는, 예를 들면 랙(rack), 피니언 기어, 구동 모터 등으로 이루어지는 구동 기구(모두 도시 생략)가 마련되어 있다. 즉, 갠트리부는, 한 쌍의 칼럼(53, 53) 및 양 칼럼(53, 53) 사이에 가설된 크로스 빔(55)이, 그 구동 기구에 의하여, 사이드 레일(51)의 전후 방향을 따라 이동하도록 구동되는 구성으로 되어 있다. 또한 상기와 같이, 크로스 빔(55)의 장변 방향과 테이블(40)(천판(41))의 단변 방향은 동일한 방향이며, 그들 방향은 기재 형성 장치에 있어서의 폭 방향과 일치한다. 따라서, 이하에서는, 그들 방향 및 그것과 평행인 방향을 모두 "폭 방향"이라고 칭하여 설명한다.

새들부(57)는, 공급 헤드(20)를 지지 기구(50)에 대하여 지지된 상태로 하기 위한 기구로서, 상기와 같이 구성된 갠트리부에 있어서의 크로스 빔(55) 상에 마련되어 있다. 그 새들부(57)는, 크로스 빔(55) 상에서 폭 방향으로 이동 가능하게 마련된 판 형상의 새들 베이스(57a)를 주체로 한다. 또, 그 새들부(57)는, 새들 베이스(57a)에 있어서의 크로스 빔(55)측의 면으로부터 하방을 향하여 돌출되는 형태로, 새들 베이스(57a)에 대하여 회전 가능하게 지지된 지지 샤프트(57b)를 갖고 있다. 이로 인하여, 갠트리부에 있어서의 크로스 빔(55)에는, 그 지지 샤프트(57b)의 배치를 허용함과 함께 폭 방향에 있어서의 새들부(57)의 이동을 허용하기 위하여, 크로스 빔(55)을 상하 방향으로 관통함과 함께 그 폭 방향으로 뻗어 있는 구멍(55a)이 형성되어 있다. 그리고, 새들부(57)에 있어서의 지지 샤프트(57b)는, 그 구멍(55a)에 삽통(揷通)되어, 크로스 빔(55)의 하방까지 뻗어 있다.

또, 새들부(57)는, 새들 베이스(57a) 상에 마련된 헤드 구동 기구를 갖고 있다. 그 헤드 구동 기구는, 지지 샤프트(57b)를 회전 운동시키기 위한 구성이며, 구동 모터(57c) 및 구동 모터(57c)와 지지 샤프트(57b)를 연결하여 구동 모터(57c)의 출력축의 회전을 지지 샤프트(57b)에 전달하는 구동 전달 기구(57d)로 구성되어 있다. 따라서, 새들부(57)는, 그 지지 샤프트(57b)가, 연직 방향으로 뻗는 자신의 축심을 회전 중심으로 하여, 그 헤드 구동 기구에 의하여 회전 운동되는 구성으로 되어 있다.

또한, 지지 기구(50)에 있어서는, 그 새들부(57)와 크로스 빔(55)의 사이에, 새들부(57)를 폭 방향을 따라 이동시키기 위한 구동 기구가 마련되어 있다. 도시의 예는 그 일례이며, 그 구동 기구는, 새들부(57)에 있어서의 새들 베이스(57a)의 측면에 대하여 출력축의 축심이 연직 방향을 향하여 장착된 구동 모터(59a), 크로스 빔(55)의 측면에 장착된 랙(59b), 및 구동 모터(59a)의 출력축에 장착됨과 함께 랙(59b)과 맞물리는 피니언 기어(59c)로 구성되어 있다. 따라서, 지지 기구(50)는, 그 구동 기구에 의하여, 크로스 빔(55) 상에 있어서 새들부(57)가 폭 방향으로 이동하도록 구동되는 구성으로 되어 있다.

강화 섬유 재료를 공급하기 위한 공급 헤드(20)는, 이상과 같이 구성된 지지 기구(50)에 있어서의 새들부(57)의 지지 샤프트(57b)에 장착됨으로써, 지지 기구(50)에 있어서의 크로스 빔(55)에 매달아 지지된 상태로 마련되어 있다. 그리고, 지지 기구(50)에 있어서, 양 칼럼(53, 53)이 사이드 레일(51, 51) 상에서 전후 방향으로 이동하도록 구동되고, 및/또는 새들부(57)가 크로스 빔(55) 상에서 폭 방향으로 이동하도록 구동됨으로써, 공급 헤드(20)는, 테이블(40)의 상방에 있어서, 전후 방향, 폭 방향, 혹은 전후 방향 및 폭 방향과 교차하는 방향으로 이동한다.

그 공급 헤드(20)는, 한 쌍의 지지판(23, 23)을 포함하는 지지 프레임을 주체로 하고 있으며, 그 지지판(23, 23) 사이에서 상기 원단롤(21)을 지지하고 있다. 또한 그 원단롤(21)은, 장척 테이프 형상의 강화 섬유 재료가 릴(감는 틀)에 권회되어 형성된 것이다. 또, 그 원단롤(21)에 있어서의 강화 섬유 재료는, 본 실시예에서는, 강화 섬유로서의 탄소 섬유에 의한 열가소성의 UD 프리프레그를 세폭 테이프 형상으로 한 재료(이하, "프리프레그 테이프(PT)"라고 함)이다.

그리고, 기재 형성 장치에 있어서는, 그 공급 헤드(20)에 있어서의 원단롤(21)로부터 프리프레그 테이프(PT)가 인출됨과 함께, 그 프리프레그 테이프(PT)로부터 잘려진 강화 섬유 재료편으로서의 프리프레그 테이프편(PT’)이 테이블(40)(천판(41)) 상에 순차 부치된다. 이로 인하여, 공급 헤드(20)는, 그와 같은 프리프레그 테이프편(PT’)의 테이블(40) 상으로의 부치를 실현하기 위한 각 기구를 지지 프레임의 내부(지지판(23, 23) 사이)에 구비하고 있다.

도 2는, 그와 같은 공급 헤드(20)에 있어서의 지지 프레임 내의 구성을 개략적으로 나타낸 도이다. 도 2에 나타내는 바와 같이, 공급 헤드(20)에 있어서는, 원단롤(21)로부터 인출된 프리프레그 테이프(PT)가 가이드롤(22)에 감겨져 전향되고, 그 부치를 실행하는 부치 기구(27)를 향하여 송출되고 있다. 따라서, 그 공급 헤드(20)에 있어서, 가이드롤(22)과 부치 기구(27)의 사이에는, 각각이 한 쌍의 롤로 이루어지는 2세트의 닙롤(24, 25)이 마련되어 있다.

각 닙롤(24, 25)은, 구동 기구(도시 생략)에 의하여 미리 설정된 회전 속도로 회전 구동되는 구동롤(24a, 25a)과, 그 구동롤(24a, 25a)에 대하여 접속 분리 가능하게 마련됨과 함께 프리프레그 테이프(PT)의 부치 시에 있어서 구동롤(24a, 25a)에 압접되어 종동 회전하는 종동롤(24b, 25b)로 구성되어 있다. 그리고, 가이드롤(22)을 거친 프리프레그 테이프(PT)는, 그 양 닙롤(24, 25)에 협지된 상태에서 유도되어, 각 닙롤(24, 25)에 있어서의 구동롤(24a, 25a)이 회전 구동됨으로써 부치 기구(27)측으로 보내진다.

또, 공급 헤드(20)는, 프리프레그 테이프(PT)가 미리 정해진 길이의 프리프레그 테이프편(PT’)으로서 부치되도록, 프리프레그 테이프(PT)로부터 프리프레그 테이프편(PT’)을 잘라내기 위한 커터 장치(26)를 구비하고 있다. 그 커터 장치(26)는, 닙롤(24, 25) 사이에 마련되어 있으며, 프리프레그 테이프(PT)를 절단하기 위한 커터(26a)와, 커터(26a)와 상하 방향에 있어서 대향하도록 마련된 받침대(26b)를 구비하고 있다. 또한 그 받침대(26b)는, 그 상면인 받침면의 위치가 닙롤(24, 25) 사이에 있어서의 프리프레그 테이프(PT)의 경로와 상하 방향에 있어서 대략 일치하도록 마련되어 있다.

또, 그 커터 장치(26)는, 커터(26a)가 받침대(26b)로부터 이간한 퇴피 위치와 커터(26a)의 날끝이 받침대(26b)의 받침면에 접하는 절단 위치의 2 위치 사이에서 커터(26a)를 변위시키기 위한 구동 기구(도시 생략)를 구비하고 있다. 그리고, 프리프레그 테이프(PT)가 닙롤(24, 25) 사이에 걸친 상태(양 닙롤(24, 25)에 협지된 상태)로, 받침대(26b)를 향하여 커터(26a)가 구동됨으로써, 프리프레그 테이프(PT)가 절단된다.

부치 기구(27)는, 닙롤(25)로부터 송출된 프리프레그 테이프(PT)를 테이블(40)(천판(41)) 상에 부치하기 위한 기구로서, 프리프레그 테이프(PT)를 상방으로부터 압압하여 테이블(40)의 원하는 위치에 부치하기 위한 부치 가이드(27a)를 구비한다. 그리고, 부치 기구(27)는, 그 부치 가이드(27a)가 볼 나사 기구에 의하여 지지되어 상하 방향으로 변위하도록 구동되는 구성으로 되어 있다.

구체적으로는, 부치 기구(27)는, 구동 모터(27b), 구동 모터(27b)의 출력축에 연결된 나사축(27c), 및 나사축(27c)에 나사 결합된 너트(27d)로 이루어지는 볼 나사 기구를 포함하고, 부치 가이드(27a)가 브래킷(27e)을 통하여 볼 나사 기구에 있어서의 너트(27d)에 지지된 구성으로 되어 있다. 또, 그 부치 기구(27)는, 나사축(27c)의 회전에 대한 너트(27d) 및 브래킷(27e)의 동시 회전을 저지함과 함께 브래킷(27e) 및 부치 가이드(27a)의 상하 방향의 이동을 안내하는 가이드(도시 생략)를 구비하고 있다. 그 구성에 의하여, 부치 기구(27)는, 구동 모터(27b)에 의한 나사축(27c)의 회전 구동에 따라, 그 회전 방향에 의하여 너트(27d) 및 브래킷(27e)이 상방 또는 하방을 향하여 변위하고, 그에 따라 부치 가이드(27a)가 상하 방향으로 변위하는 구성으로 되어 있다.

그리고, 그 부치 기구(27)에 있어서는, 부치 가이드(27a)의 상하 방향에 있어서의 위치에 관하여, 프리프레그 테이프(PT)를 부치할 때의 위치이며 테이블(40)의 상기 부치면에 근접한 위치인 작동 위치, 및 테이블(40)의 상기 부치면으로부터 상방으로 이간한 위치인 퇴피 위치의 2 위치 사이에서 부치 가이드(27a)가 변위하도록, 구동 모터(27b)의 구동이 제어된다.

이상에서 설명한 구성에 의하면, 상술한 바와 같이, 지지 기구(50)에 있어서 칼럼(53, 53) 및/또는 새들부(57)가 상기와 같이 이동함으로써, 공급 헤드(20)가 테이블(40) 상을 이동한다. 또, 공급 헤드(20)에 있어서는, 그 이동에 맞춘 송출량으로 공급 헤드(20)에 있어서의 닙롤(25)로부터 부치 기구(27)측에 프리프레그 테이프(PT)가 보내짐과 함께, 부치 기구(27)에 있어서의 부치 가이드(27a)가 상기 작동 위치로 하강한 상태가 되고, 닙롤(25)로부터 송출된 프리프레그 테이프(PT)가 부치 가이드(27a)에 의하여 테이블(40) 상에 압압된 상태가 된다(도 2의 (a)). 이로써, 그 공급 헤드(20)의 이동에 따라, 테이블(40) 상에 있어서 프리프레그 테이프(PT)가 공급 헤드(20)의 통과 경로 상에 부치된 상태가 된다.

또한, 공급 헤드(20)에 있어서는, 미리 정해진 길이의 프리프레그 테이프(PT)가 원단롤(21)로부터 인출된 시점에서, 커터 장치(26)보다 상류측(프리프레그 테이프(PT)의 경로에 있어서의 원단롤(21)측)에 위치하는 닙롤(24)에 있어서의 구동롤(24a)의 회전이 정지됨과 함께, 닙롤(24, 25) 사이에 걸친 프리프레그 테이프(PT)가 커터 장치(26)에 의하여 절단된다. 이로써, 프리프레그 테이프(PT)에 있어서의 그 절단 위치보다 상류측의 부분의 송출이 정지되어 원단롤(21)로부터의 프리프레그 테이프(PT)의 인출이 정지된 상태가 된다. 단, 프리프레그 테이프(PT)에 있어서의 상기 절단 위치보다 선단측의 부분(프리프레그 테이프편(PT’))은, 하류측의 닙롤(25)에 의하여 부치 기구(27)측으로 보내진다. 그 결과로서, 미리 정해진 길이의 프리프레그 테이프편(PT’)이, 공급 헤드(20)의 이동 방향과 일치한 방향으로 테이블(40) 상에 부치된다. 이와 같이 기재 형성 장치에 있어서는, 공급 헤드(20)의 이동을 수반하여 프리프레그 테이프편(PT’)의 부치 공정이 실행된다.

이상과 같은 기재 형성 장치에 있어서, 프리프레그 테이프편(PT’)은, 먼저 부치된 선행의 프리프레그 테이프편(PT’)에 대하여, 폭 방향에 위치를 맞춘 상태에서, 전후 방향에 있어서의 후방으로 나열되는 형태로 부치된다. 그리고, 그 순차 부치된 프리프레그 테이프편(PT’)이 테이블(40) 상에 있어서 접합됨으로써, 그 프리프레그 테이프편(PT’)에 의한 장척 시트 형상의 강화 섬유 기재(이하, "프리프레그 시트(PS)"라고 함)가 형성된다. 따라서, 그 프리프레그 시트(PS)의 길이 방향은 상기 전후 방향과 일치하고, 그 폭 방향은 상기 폭 방향과 일치한다. 덧붙여서, 여기에서 말하는 전후 방향에 있어서의 "후방"이란, 그와 같이 형성되는 강화 섬유 기재(프리프레그 시트(PS))의 송출 방향으로서 후술의 권취 기구가 마련되는 측을 전방으로 했을 때의 후방(그 전방과는 반대측의 방향)이다.

또한, 상기 선행의 프리프레그 테이프편(PT’)은, 그에 이어 그 후방에 부치되는 후행의 프리프레그 테이프편(PT’)이 부치되는 단계에서는, 이미 프리프레그 시트(PS)에 일체화된 상태로 되어 있다. 따라서, 그 후행의 프리프레그 테이프편(PT’)은, 실제로는 프리프레그 시트(PS)에 대하여 그 후방에 있어서 부치된다. 단, 그 프리프레그 시트(PS)의 후단부를 형성하고 있는 것은 그 후행의 프리프레그 테이프편(PT’)에 대한 선행의 프리프레그 테이프편(PT’)이기 때문에, 후행의 프리프레그 테이프편(PT’)은, 상기와 같이, 그에 대한 선행의 프리프레그 테이프편(PT’)의 후방으로 나열되는 형태로 부치된다고 간주할 수 있다.

또한, 본 실시예에서는, 그 형성되는 강화 섬유 기재로서의 프리프레그 시트(PS)는, 상술한 바와 같이, 강화 섬유(탄소 섬유)의 배향 방향이 그 길이 방향(전후 방향) 및 폭 방향에 대하여 미리 정해진 소정의 각도를 이루는 것으로 되어 있다. 한편, 상기와 같이 부치되는 프리프레그 테이프편(PT’)에 있어서의 강화 섬유의 배향 방향은, 그 길이 방향을 따른 방향으로 되어 있다. 따라서, 상기 부치 공정은, 공급 헤드(20)를 테이블(40)의 전후 방향 및 폭 방향에 대하여 상기 소정의 각도를 이루는 방향으로 이동시키는 형태로 행해진다. 또한 이하에서는, 그 소정의 각도에 대해서는, 폭 방향에 대한 각도로 나타내고, 그 각도를 30°로 하여 설명한다.

덧붙여서, 그 부치 공정에 있어서의 공급 헤드(20)의 이동은, 갠트리부에 있어서 칼럼(53, 53) 및 크로스 빔(55)을 후방으로 이동시키면서, 공급 헤드(20)를 지지하는 새들부(57)를 크로스 빔(55) 상에서 폭 방향으로 이동시킴으로써 실현된다. 또, 그 이동 시에 있어서, 공급 헤드(20)는, 양 지지판(23, 23)이 그 이동 방향과 평행을 이룸과 함께, 원단롤(21)이 부치 기구(27)보다 이동 방향에 있어서의 전측에 위치하는 상태가 된다. 그리고, 그 공급 헤드(20)의 상태는, 지지 기구(50)에 있어서의 새들부(57)에 있어서, 그 공급 헤드(20)를 지지하는 지지 샤프트(57b)가 헤드 구동 기구에 의하여 회전 운동됨으로써 이루어진다.

또, 상기와 같이 순차 부치되는 프리프레그 테이프편(PT’)에 의하여 시트 형상으로 형성되는 프리프레그 시트(PS)는, 테이블(40)의 전방에 마련된 권취 기구에 있어서의 권축(45)에 의하여 권취된다. 또한 그 권취 기구에 대해서는, 공지의 장치와 동일한 것이므로 상세한 설명은 생략하지만, 권축(45)을 지지하는 지지 기구, 및 지지 기구에 지지된 권축(45)을 회전 구동하는 구동 기구(모두 도시 생략) 등으로 구성되어 있다. 또, 권취 기구는, 테이블(40)과 권축(45)의 사이에 마련된 가이드롤(47)을 갖고 있다. 그리고, 테이블(40) 상에서 형성된 프리프레그 시트(PS)는, 가이드롤(47)을 경유하여 권축(45)측으로 유도되어, 그 권축(45)에 권취됨으로써, 테이블(40) 상에 있어서 전방으로 보내진다.

또한, 본 실시예의 기재 형성 장치는, 이미 형성된 프리프레그 시트(PS)에 대하여, 테이블(40) 상에 있어서 새롭게 부치된 프리프레그 테이프편(PT’)(후행의 프리프레그 테이프편(PT’))을 접합하기 위한 구성으로서, 테이블(40) 상에 마련된 위치 맞춤 기구, 및 공급 헤드(20)에 마련된 용착 기구(29)를 구비하고 있다. 그들의 구성에 대하여, 자세하게는 이하와 같다.

위치 맞춤 기구는, 먼저 부치된 프리프레그 테이프편(PT’)에 의하여 형성된 시트 형상의 프리프레그 시트(PS)에 대하여, 새롭게 부치된 프리프레그 테이프편(PT’)을 전후 방향에 있어서 간극 없이 인접한 상태로 하기 위한 기구이다. 그리고, 그 위치 맞춤 기구는, 프리프레그 테이프편(PT’)을 프리프레그 시트(PS)의 후측(전후 방향에 있어서의 상기 후방의 측)의 측가장자리(이하, "후측 가장자리"라고 함)에 맞대는 압접 플레이트(61)를 포함하는 맞댐 기구와, 그 프리프레그 테이프편(PT’)의 위치를 유지하는 위치 유지 기구(63)를 구비한다.

그 맞댐 기구에 있어서, 압접 플레이트(61)는, 평면에서 보았을 때 장척 직사각형상을 이루는 박판 형상의 부재이며, 부치되는 프리프레그 테이프편(PT’)의 길이 방향의 치수보다 큰 장변 방향의 치수를 갖는 부재이다. 그리고, 그 압접 플레이트(61)는, 테이블(40) 상에 있어서, 그 장변 방향으로 뻗는 측면이 프리프레그 시트(PS)의 상기 후측 가장자리와 평행을 이루는 방향으로, 프리프레그 시트(PS)의 상기 후측 가장자리로부터 이간한 위치에 배치된다. 또, 맞댐 기구는, 그 압접 플레이트(61)를 테이블(40) 상에서 변위시키는 구동 기구(도시 생략)를 구비하고 있다. 단, 그 구동 기구는, 프리프레그 시트(PS)의 상기 후측 가장자리와 직교하는 방향으로 압접 플레이트(61)를 변위시키도록 구성되어 있는 것으로 한다. 이로써, 그 맞댐 기구에 있어서는, 압접 플레이트(61)는, 상기 측면이 프리프레그 시트(PS)의 상기 후측 가장자리에 대하여 평행을 이룬 채로, 프리프레그 시트(PS)의 상기 후측 가장자리에 대하여 접근, 이간하도록 구동된다.

그리고, 그 맞댐 기구에 있어서는, 상기 부치 공정에 의하여 프리프레그 시트(PS)의 상기 후측 가장자리를 따라 프리프레그 테이프편(PT’)이 부치된 후, 압접 플레이트(61)가 프리프레그 시트(PS)측으로 변위하도록 구동된다. 이로써, 그 새롭게 부치된 프리프레그 테이프편(PT’)은, 압접 플레이트(61)에 의하여 밀려, 프리프레그 시트(PS)의 상기 후측 가장자리에 압압된 상태가 된다. 그 결과로서, 테이블(40) 상에 있어서는, 그 프리프레그 테이프편(PT’)이, 프리프레그 시트(PS)의 상기 후측 가장자리에 맞대어져, 프리프레그 시트(PS)에 대하여 간극 없이 인접 배치된 상태가 된다. 단, 그 압접 플레이트(61)에 의한 프리프레그 테이프편(PT’)을 미는 양(혹은 힘)은, 그 미는 방향에 있어서 프리프레그 테이프편(PT’)을 변형시키지 않을(찌부러뜨리지 않을) 정도로 설정되어 있는 것으로 한다.

위치 유지 기구(63)는, 상기와 같이 프리프레그 시트(PS)에 대하여 맞대어진 상태가 된 프리프레그 테이프편(PT’)의 프리프레그 시트(PS)에 대한 위치를 유지하기 위한 기구이다. 따라서, 그 위치 유지 기구(63)는, 프리프레그 시트(PS) 및 프리프레그 테이프편(PT’)을 상방으로부터 압압하여 상기와 같이 프리프레그 테이프편(PT’)의 위치를 유지하는 유지 플레이트(63a)를 구비하고 있다.

보다 자세하게는, 위치 유지 기구(63)는, 테이블(40) 상에 있어서 폭 방향으로 이간하여 배치됨과 함께 전후 방향으로 이동 가능하게 마련된 한 쌍의 지각(支脚) 블록(63b, 63b), 및 그 지각 블록(63b, 63b) 사이에 걸쳐지는 형태로 마련된 지지 빔(63c)을 포함하고, 유지 플레이트(63a)는, 지지 빔(63c)에 매달리는 형태로 마련되어 있다. 또한 테이블(40) 상에는, 폭 방향에 있어서의 양 측부의 각각에 전후 방향으로 뻗어 있는 가이드 레일(41a, 41a)이 마련되어 있으며, 각 지각 블록(63b)은, 그 레일(41a)에 안내되는 형태로 전후 방향으로 이동 가능하게 마련됨과 함께, 구동 기구(도시 생략)에 의하여 전후 방향으로 이동하는 구성으로 되어 있다.

또, 지지 빔(63c)은, 그 양단부에 있어서 지각 블록(63b)에 재치되는 형태로 테이블(40)의 상기 부치면의 상방에 마련되어 있다. 단, 지지 빔(63c)은, 축핀 등을 개재하여, 지각 블록(63b)에 대하여 회전 운동 가능하게 연결되어 있다. 또한 지지 빔(63c)은, 테이블(40) 상에서의 전후 방향에 있어서의 양 지각 블록(63b, 63b)의 위치에 의하여, 상기와 같이 부치되는 프리프레그 테이프편(PT’)에 대하여 평면에서 보았을 때 평행을 이루는, 즉, 폭 방향에 대하여 30°의 각도를 이루도록 마련되어 있다.

그리고, 유지 플레이트(63a)는, 그 지지 빔(63c)에 대하여 평면에서 보았을 때 평행을 이룸과 함께 중복되는 배치로, 지지 빔(63c)의 하방에 마련되어 있다. 단, 지지 빔(63c)에 대한 유지 플레이트(63a)의 지지는, 유지 플레이트(63a)를 상하 방향으로 변위시키는 구동 수단(예를 들면, 에어 실린더/상세 생략)을 통하여 행해지고 있는 것으로 한다. 따라서, 유지 플레이트(63a)는, 그 구동 수단에 의하여 하방을 향하여 변위됨으로써, 테이블(40) 상에 있어서의 프리프레그 시트(PS)나 프리프레그 테이프편(PT’)을 압압하여 그 위치를 유지할 수 있는 구성으로 되어 있다.

또한, 유지 플레이트(63a)는, 도 3에 나타내는 바와 같이, 판두께 방향으로 관통함과 함께 그 장변 방향으로 뻗도록 형성된 투과 구멍(63a1)을 갖고 있으며, 협폭의 부분과 광폭의 부분이 양단부에 있어서 연결된 형상으로 되어 있다. 덧붙여서, 그 협폭의 부분은 부치된 프리프레그 테이프편(PT’)의 위치를 유지하기 위한 부분이며, 광폭의 부분은 프리프레그 시트(PS)의 위치를 유지하기 위한 부분이다. 또, 그 유지 플레이트(63a)에 형성된 투과 구멍(63a1)은, 후술하는 용착 기구(29)에 있어서의 용착 헤드가 통과 가능한 크기로 되어 있다.

또한, 이상에서 설명한 맞댐 기구 및 위치 유지 기구를 구비한 위치 맞춤 기구에 있어서는, 필요에 따라, 폭 방향에 관하여 프리프레그 시트(PS)에 대한 프리프레그 테이프편(PT’)의 위치를 맞추는 기구가 구비된다.

용착 기구(29)는, 상기와 같이 공급 헤드(20)에 마련되어 있으며, 프리프레그 테이프편(PT’)을 프리프레그 시트(PS)에 대하여 용착하기 위한 용착기(29a)를 구비한다. 이 용착기(29a)는, 예를 들면 내장된 히터의 열을 용착 헤드(29a1)를 통하여 대상에 작용시키는 가열 용착기이다. 단, 본 발명에 있어서의 그 용착을 위하여 이용되는 용착기는, 그와 같은 가열 용착기에 한정하지 않고, 적외선 용착기나 초음파 용착기, 혹은 레이저 용착기 등이어도 된다.

그 용착 기구(29)에 있어서, 용착기(29a)는, 부치 기구(27)에 있어서의 부치 가이드(27a)와 마찬가지로, 볼 나사 기구에 의하여 지지되어 있다. 구체적으로는, 용착 기구(29)는, 구동 모터(29b), 구동 모터(29b)의 출력축에 연결된 나사축(29c), 및 나사축(29c)에 나사 결합된 너트(29d)로 이루어지는 볼 나사 기구를 포함하고, 용착기(29a)가 브래킷(29e)을 통하여 볼 나사 기구에 있어서의 너트(29d)에 지지되는 구성으로 되어 있다. 또, 그 용착 기구(29)는, 나사축(29c)의 회전에 대한 너트(29d) 및 브래킷(29e)의 동시 회전을 저지함과 함께 브래킷(29e) 및 용착기(29a)의 상하 방향의 이동을 안내하는 가이드(도시 생략)를 구비하고 있다. 그 구성에 의하여, 용착 기구(29)는, 구동 모터(29b)에 의한 나사축(29c)의 회전 구동에 따라, 그 회전 방향에 의하여 너트(29d) 및 브래킷(29e)이 상방 또는 하방을 향하여 변위하고, 그에 따라 용착기(29a)가 상하 방향으로 변위하는 구성으로 되어 있다.

그리고, 그 용착 기구(29)에 있어서는, 용착 헤드(29a1)의 상하 방향에 있어서의 위치에 관하여, 상기와 같은 용착이 행해질 때의 위치이며 테이블(40)의 상기 부치면에 근접한 위치인 용착 위치, 및 테이블(40)의 상기 부치면으로부터 상방으로 이간한 위치인 퇴피 위치의 2 위치 사이에서 용착 헤드(29a1)가 변위하도록, 구동 모터(29b)의 구동이 제어된다. 단, 상기 부치 공정에 있어서는, 그 용착 기구(29)에 있어서의 용착 헤드(29a1)는, 상기 퇴피 위치에 위치한 상태가 된다.

다음으로, 이상과 같은 구성을 갖는 기재 형성 장치에 의한 장척 시트 형상의 강화 섬유 기재로서의 프리프레그 시트(PS)의 제조 방법에 대하여 설명한다.

먼저, 그 기재 형성 장치에 있어서는, 상술한 바와 같이, 그 테이블(40) 상에 있어서, 먼저 부치된 (선행의)프리프레그 테이프편(PT’)에 의하여 형성된 프리프레그 시트(PS)에 대한 그 후방의 인접한 위치에, 프리프레그 시트(PS)의 상기 후측 가장자리를 따른 방향, 즉, 프리프레그 시트(PS)의 폭 방향에 대하여 30°의 각도를 이루는 방향으로, (후행의)프리프레그 테이프편(PT’)을 부치하는 부치 공정이 행해진다. 또한 상술한 바와 같이, 부치되는 프리프레그 테이프편(PT’)에 있어서의 강화 섬유(탄소 섬유)의 배향 방향은, 그 프리프레그 테이프편(PT’)의 길이 방향을 따른 방향으로 되어 있다. 그에 대하여, 부치 공정에 있어서는, 프리프레그 테이프편(PT’)은, 프리프레그 시트(PS)의 폭 방향에 대하여 30°의 각도를 이루는 상태가 되도록 부치된다. 따라서, 그와 같이 프리프레그 테이프편(PT’)이 부치된 결과로서, 강화 섬유(탄소 섬유)의 배향 방향은, 프리프레그 시트(PS)의 폭 방향에 대하여 30°의 각도를 이루는 형태가 된다.

그 부치 공정에 의하여 상기와 같이 프리프레그 테이프편(PT’)이 부치된 후, 위치 맞춤 기구에 있어서의 맞댐 기구가 구동된다. 구체적으로는, 그 맞댐 기구에 있어서의 압접 플레이트(61)가, 프리프레그 테이프편(PT’)을 향하여 테이블(40) 상에서 변위하도록 구동된다. 이로써, 부치된 프리프레그 테이프편(PT’)은, 압접 플레이트(61)에 의하여 프리프레그 시트(PS)측으로 밀려, 프리프레그 시트(PS)의 상기 후측 가장자리에 맞대어져, 프리프레그 시트(PS)에 대하여 간극 없이 인접 배치된 상태가 된다.

또한, 이 프리프레그 테이프편(PT’)을 프리프레그 시트(PS)의 상기 후측 가장자리에 맞대는 공정(맞댐 공정)은, 부치된 프리프레그 테이프편(PT’)과 프리프레그 시트(PS)의 상기 후측 가장자리의 사이의 간극을 없애는 공정이다. 단, 부치 공정에 있어서 프리프레그 시트(PS)의 상기 후측 가장자리와의 사이에 간극이 없는 상태로 프리프레그 테이프편(PT’)의 부치가 행해지고, 또한 테이블(40) 등의 구성에 의하여 그 간극이 없는 상태가 유지되는(프리프레그 테이프편(PT’)이 움직이기 어려운 상태로 되어 있는) 경우에는, 이 부치 공정은 생략된다. 따라서, 그 경우는, 그 위치 맞춤 기구에 있어서의 맞댐 기구도 불필요해진다.

그리고, 상기와 같이 프리프레그 테이프편(PT’)이 프리프레그 시트(PS)에 대하여 간극 없이 인접 배치된 상태에 있어서, 위치 맞춤 기구에 있어서의 위치 유지 기구(63)가 구동된다. 구체적으로는, 위치 유지 기구(63)는, 먼저 양 지각 블록(63b, 63b)이 후방을 향하여 이동하도록 구동된다. 단, 그 이동은, 지지 빔(63c) 및 유지 플레이트(63a)가 폭 방향에 대하여 이루는 각도(30°)를 유지한 상태에서 행해진다. 또한 그 이동은, 전후 방향에 관하여, 유지 플레이트(63a)에 형성된 투과 구멍(63a1)이, 프리프레그 시트(PS)와 프리프레그 테이프편(PT’)의 인접 부분(프리프레그 시트(PS)의 상기 후측 가장자리 및 그의 상기 후측 가장자리에 맞대어지는 프리프레그 테이프편(PT’)의 상기 측가장자리)의 상방에 위치하는 상태가 된 시점에서 정지된다. 이로써, 유지 플레이트(63a)는, 평면에서 보았을 때 그 투과 구멍(63a1)의 전후 방향에 있어서의 중앙에 상기 인접 부분이 위치하는 배치가 되어, 상기 협폭의 부분이 프리프레그 테이프편(PT’)의 상방에 위치함과 함께 상기 광폭의 부분이 프리프레그 시트(PS)의 상방에 위치하는 상태가 된다.

이어서, 위치 유지 기구(63)는, 유지 플레이트(63a)가 상기와 같이 배치된 상태에서, 유지 플레이트(63a)가 하방(프리프레그 시트(PS) 및 프리프레그 테이프편(PT’))을 향하여 변위하도록 구동된다. 이로써, 위치 유지 기구(63)는, 유지 플레이트(63a)에 있어서의 상기 광폭의 부분이 프리프레그 시트(PS)를 상기 후측 가장자리의 근방에서 테이블(40)에 대하여 압압함과 함께, 상기 협폭의 부분이 프리프레그 테이프편(PT’)을 테이블(40)에 대하여 압압한 상태가 된다. 그 결과로서, 프리프레그 테이프편(PT’)은, 그의 상기 측가장자리가 프리프레그 시트(PS)의 상기 후측 가장자리에 맞대어진 상태에서, 프리프레그 시트(PS)에 대한 위치가 유지된 상태가 된다. 그리고, 그와 같이 프리프레그 테이프편(PT’)의 위치를 유지하는 공정(위치 유지 공정)이 완료되면, 맞댐 기구는, 그 압접 플레이트(61)가 프리프레그 테이프편(PT’)으로부터 이간하는 방향으로 변위하도록 구동된다.

또한, 공급 헤드(20)에 마련된 용착 기구(29)에 의하여, 프리프레그 시트(PS)에 대하여 프리프레그 테이프편(PT’)을 용착하는 용착 공정이 행해진다. 단, 그 용착 공정은, 본 실시예에서는, 공급 헤드(20)를 부치 공정에 있어서의 이동 경로 상에서 반대 방향으로 이동시키는 형태로 행해지는 것으로 한다. 자세하게는, 본 실시예에서는, 부치 공정이 공급 헤드(20)를 일방향(예를 들면, 도 3에 있어서의 좌측으로부터 우측(오른쪽 위측)을 향하게 한 방향)으로 이동시키는 형태로 실행됨과 함께, 부치 공정의 개시 위치로 되돌리기 위한 공급 헤드(20)의 이동이 그 부치 공정에 있어서의 이동 경로를 따라 반대 방향(예를 들면, 도 3에 있어서의 도면의 우측에서 좌측(왼쪽 아래측))을 향하여 행해지는 것으로 되어 있으며, 또한 그 되돌리기 위한 공급 헤드(20)의 이동 시에 있어서 용착 공정이 행해지는 것으로 한다.

또한, 그 용착 공정에 있어서는, 공급 헤드(20)는, 상기 부치 공정에 있어서 상기 작동 위치에 위치하는 상태로 되어 있던 부치 가이드(27a)가 상기 퇴피 위치에 위치하는 상태가 되고, 한편, 상기 퇴피 위치에 위치한 상태로 되어 있던 용착 헤드(29a1)가 상기 용착 위치에 위치하는 상태가 된다(도 2의 (b)). 또, 그 상태에서는, 용착 기구(29)(용착기(29a))에 있어서의 용착 헤드(29a1)는, 상기 위치 유지 공정에 의하여 프리프레그 시트(PS) 및 프리프레그 테이프편(PT’)을 압압한 상태로 되어 있는 유지 플레이트(63a)에 있어서의 투과 구멍(63a1) 내에 침입한 상태로 되어 있다.

그리고, 그 상태에서 공급 헤드(20)를 상기와 같이 이동시키면, 용착 기구(29)에 있어서의 용착기(29a)가, 서로 맞대어진 상태로 되어 있는 프리프레그 시트(PS)의 상기 후측 가장자리(후측의 측가장자리) 및 프리프레그 테이프편(PT’)의 상기 측가장자리 위, 즉, 양자의 인접측의 측가장자리 위를 이동하고, 그에 따라, 그 용착기(29a)에 있어서의 용착 헤드(29a1)가, 프리프레그 시트(PS) 및 프리프레그 테이프편(PT’)에 있어서의 상기 인접측의 측가장자리 및 그 주변을 포함하는 측가장자리부(도 3에 있어서 사선으로 나타내는 부분)를 덧그리는 형태로 이동하게 된다.

이로써, 프리프레그 시트(PS)의 후단부를 형성하고 있는 (선행의)프리프레그 테이프편(PT’)에 있어서의 상기 인접측의 측가장자리부, 및 부치된 (후행의)프리프레그 테이프편(PT’)에 있어서의 상기 인접측의 측가장자리부가 가열되어, 프리프레그 테이프편(PT’)에 포함되는 열가소성 수지가 그의 상기 인접측의 측가장자리부에 있어서 용해된 상태가 된다. 그리고, 그에 따라, 프리프레그 시트(PS)(선행의 프리프레그 테이프편(PT’)) 및 (후행의)프리프레그 테이프편(PT’)에 있어서의 그의 상기 측가장자리부의 열가소성 수지가 서로 결합한 상태가 된다. 또한 용착 헤드(29a1)의 통과에 의하여 가열 상태가 해소되어 온도가 저하됨으로써, 상기와 같이 용해·결합한 열가소성 수지가 경화되어, 그 결과로서, 부치 공정에 의하여 새롭게 부치된 (후행의)프리프레그 테이프편(PT’)은, 프리프레그 시트(PS)에 접합되어 프리프레그 시트(PS)와 일체화된 상태가 된다. 바꾸어 말하면, 프리프레그 시트(PS)에 대하여 프리프레그 테이프편(PT’)이 접합됨으로써, 프리프레그 시트(PS)의 새로운 부분이 추가된 상태가 된다.

이와 같이, 본 발명에 근거하는 본 실시예의 제조 방법에 의하면, 필름 등의 시트 형상의 지지 부재를 이용함과 함께 그 지지 부재에 대하여 섬유 강화 재료편을 적층용착하는 종래의 제조 방법과는 달리, 테이블(40) 상에 있어서 전후 방향으로 나열되는 형태로 순차 부치되는 강화 섬유 재료편으로서의 프리프레그 테이프편(PT’)을 그의 상기 인접측의 측가장자리끼리가 가열 용착을 수반하여 접합되어 시트 형상으로 함으로써, 그 프리프레그 테이프편(PT’)에 의한 시트 형상의 강화 섬유 기재로서의 프리프레그 시트(PS)가 형성된다. 즉, 그 제조 방법에 의하면, 종래와 같이 지지 부재를 이용하지 않고, 강화 섬유 재료편(프리프레그 테이프편(PT’))만으로 강화 섬유 기재(프리프레그 시트(PS))가 제조된다.

그리고, 그 용착 공정의 완료 후, 위치 유지 기구(63)가 유지 플레이트(63a)를 상방으로 변위시키도록 구동되어 유지 플레이트(63a)에 의한 프리프레그 시트(PS)의 위치 유지가 해제됨과 함께, 그와 같이 하여 형성된 프리프레그 시트(PS)의 후방에 새로운 프리프레그 테이프편(PT’)을 부치하는 부치 공정이 다시 행해진다. 그리고, 그 부치 공정 및 그에 뒤이은 각 공정이 반복됨으로써, 장척 시트 형상의 프리프레그 시트(PS)가 순차 형성(제조)된다. 또, 그와 같이 제조된 프리프레그 시트(PS)는, 강화 섬유의 배향 방향이 프리프레그 시트(PS)의 폭 방향에 대하여 30°의 각도를 이루는, 즉, 강화 섬유의 배향 방향이 프리프레그 시트(PS)의 길이 방향 및 폭 방향에 대하여 각도를 이루도록 형성된 것이 된다.

또한, 그와 같이 하여 형성된 프리프레그 시트(PS)는, 상술한 바와 같이 권취 기구에 있어서의 권축(45)에 권취되어, 테이블(40) 상에 있어서는 그 권취에 따라 전방(송출 방향)으로 이동한다.

단, 그 권취 기구에 있어서의 권축(45)의 구동은, 상기와 같이 반복되는 용착 공정과 부치 공정의 사이에 행해지는 것이며, 용착 공정에 따라 간헐적으로 행해진다. 구체적으로는, 그 구동은, 1회의 용착 공정의 완료마다 행해짐과 함께, 그 1회의 구동에 의하여, 프리프레그 테이프(PT)(프리프레그 테이프편(PT’))의 1폭분만큼 프리프레그 시트(PS)(상기 후측 가장자리)가 전방으로 이동하도록 프리프레그 시트(PS)를 권취하는 형태로 행해진다. 또, 그 구동은, 부치 공정부터 용착 공정까지를 프리프레그 시트(PS)의 형성 사이클이 n회(n≥2) 행해질 때마다 행해지는 것이어도 되고, 그 경우는, 그 n회째의 용착 공정이 완료된 후에, 프리프레그 테이프(PT)(프리프레그 테이프편(PT’))의 n폭분만큼 프리프레그 시트(PS)(상기 후측 가장자리)가 전방으로 이동하도록 프리프레그 시트(PS)를 권취하는 형태로 행해진다. 또한, 전자의 경우, 부치 공정은, 테이블(40) 상의 동일한 위치에서 매회 행해진다. 또, 후자의 경우는, 부치 공정은, 그 n회의 상기 형성 사이클 중에 있어서, 프리프레그 테이프편(PT’)을 부치하는 위치가 순차 후방으로 이동하는 형태로 행해진다.

이상에서는, 본 발명에 근거하는 제조 방법에 의하여 제조되는 강화 섬유 기재로서의 프리프레그 시트(PS)에 대하여, 그 프리프레그 시트(PS)는, 강화 섬유의 배향 방향이 프리프레그 시트(PS)의 길이 방향 및 폭 방향의 양 방향에 대하여 각도를 이룸과 함께, 그 각도가 폭 방향에 대하여 30°의 각도를 이루는(=길이 방향에 대하여 60°의 각도를 이루는) 것으로 하여 설명했다. 그러나, 그것은 어디까지나 일례이며, 그 배향 방향(각도)은, 제조가 요구되는 강화 섬유 기재에 따라 적절하게 설정되는 것이다. 즉, 본 발명에 의한 제조 방법이 대상으로 하는 강화 섬유 기재는, 강화 섬유의 배향 방향(각도)에 대하여, 상기와 같이 설정된 것에 한정하지 않고, 예를 들면 폭 방향에 대하여 60°나 45°의 각도를 이루는 등, 다른 각도로 설정된 것도 포함한다.

또, 그 강화 섬유 기재는, 강화 섬유의 배향 방향(각도)이 상기와 같이 강화 섬유 기재의 길이 방향 및 폭 방향의 양 방향에 대하여 각도를 이루도록 설정된 것에 한정하지 않고, 그 배향 방향이 폭 방향에 대하여 평행을 이루도록(길이 방향에 대하여 90°의 각도를 이루도록) 설정된 것도 포함한다. 또한 그 경우, 상기 부치 공정에 있어서의 공급 헤드(20)의 이동은, 폭 방향과 평행인 방향을 향하여 행해지게 된다.

이와 같이, 본 발명에 의한 제조 방법이 대상으로 하는 강화 섬유 기재는, 그 강화 섬유의 배향이 적어도 강화 섬유 기재의 길이 방향에 대하여 각도를 이루도록 설정된 것이며, 본 발명의 제조 방법은, 그와 같이 강화 섬유의 배향 방향이 다양한 각도로 설정된 강화 섬유 기재의 제조에 대하여 대응 가능하다.

또, 본 발명은, 이상에서 설명한 실시형태(이하, "상기 실시예"라고 함)에 한정되는 것이 아니며, 이하와 같은 다른 실시형태(변형예)에서의 실시도 가능하다.

(1) 상기 실시예에서는, 본 발명에 의한 제조 방법이 기재 형성 장치에 의하여 자동적으로 실현되는 실시형태에 있어서, 그 기재 형성 장치는, 상술한 자동 적층 장치를 베이스로 한 장치, 즉, 강화 섬유 재료가 권회되어 형성된 원단롤을 탑재한 공급 헤드(20)가 테이블(40) 상을 이동함으로써 부치 공정이 행해지는 장치로 되어 있다. 그러나, 본 발명의 제조 방법을 장치에 의하여 자동화한 형태로 실시하는데 있어서, 그 장치는, 상기 실시예의 장치에 한정하지 않고, 예를 들면 도 4에 나타내는 바와 같은 기재 형성 장치여도 된다. 그 기재 형성 장치에 대해서는, 자세하게는 이하와 같다.

용착 공정 등이 행해지는 테이블(80)은, 그 일부가 폭 방향으로 이동 가능하게 구성되어 있다. 구체적으로는, 테이블(80)은, 베이스가 되는 부분인 기대(81)와, 기대(81)에 형성된 안내 홈(81a) 내에서 폭 방향으로 이동 가능하게 마련된 가동대(83)로 구성되어 있다. 또, 기대(81)는, 용착 공정 등이 행해지는 주체부(81b)와, 안내 홈(81a)의 위치에 있어서 폭 방향으로 뻗도록 하여 주체부(81b)에 대하여 일체적으로 형성된 안내부(81c)로 구성되어 있다. 그리고, 그 기대(81)에 있어서의 안내 홈(81a)은, 주체부(81b) 및 안내부(81c)에 걸쳐 폭 방향으로 뻗도록 형성되어 있다. 따라서, 가동대(83)는, 그 안내 홈(81a) 내에 있어서, 주체부(81b)와 안내부(81c)의 사이를 이동 가능하게 되어 있다. 또한 테이블(80)은, 기대(81)(안내 홈(81a))와 가동대(83)의 사이에 마련된 구동 기구(도시 생략)를 구비하고 있다. 그리고, 가동대(83)는, 그 구동 기구에 의하여, 기대(81)에 있어서의 주체부(81b)와 안내부(81c)의 사이를 이동하도록 구동된다.

원단롤(21)은, 테이블(80)의 기대(81)에 있어서의 안내부(81c)에 대하여 폭 방향으로 나열되는 형태로 마련된 지지대(71) 상에 있어서, 그 원단롤(21)을 회전 구동하는 구동 기구를 포함하는 지지 기구(도시 생략)에 의하여 지지되어 있다. 단, 그 원단롤(21)은, 상기 실시예의 기재 형성 장치에 있어서의 공급 헤드(20)에 탑재된 원단롤(21)과 동일하게, 장척의 프리프레그 테이프(PT)가 권회되어 형성된 것이며, 또한 그 프리프레그 테이프(PT)도, 상기 실시예와 동일하게 열가소성의 UD 프리프레그 재료이다. 그리고, 그 기재 형성 장치는, 강화 섬유(탄소 섬유)의 배향 방향이, 제조되는 프리프레그 시트(PS)의 길이 방향에 대하여 90°를 이루는 프리프레그 시트(PS)를 제조하는 것으로 되어 있다.

또, 원단롤(21)을 지지하는 지지대(71)는, 받침대(71a)를 갖고 있다. 그 받침대(71a)는, 폭 방향에 있어서의 안내부(81c)의 단부의 상방에까지 뻗도록 마련되어 있다. 그리고, 원단롤(21)로부터 인출된 프리프레그 테이프(PT)는, 그 받침대(71a) 상을 경유하여 테이블(80)(안내부(81c))측으로 유도된다. 또한 그 받침대(71a) 상에는, 커터를 포함하는 커터 장치(모두 도시 생략)가 마련되어 있는 것으로 한다. 이로써, 원단롤(21)로부터 인출된 프리프레그 테이프(PT)는, 그 커터 장치에 있어서의 커터와 받침대(71a)의 협동으로 절단된다.

또, 테이블(80) 상에서 제조된 프리프레그 시트(PS)를 권취하는 권취 기구는, 테이블(80)의 기대(81)에 있어서의 주체부(81b)의 전방에 마련되어 있다. 단, 그 권취 기구는, 상기 실시예의 기대 형성 장치에 있어서의 권취 기구와 동일한 구성이며, 권축(45) 및 가이드롤(47)을 포함하고 있다.

또한 테이블(80)의 기대(81)에 있어서의 안내부(81c) 상에는, 폭 방향(안내부(81c)의 연재 방향)으로 이동 가능하게 마련된 인출 기구(73)가 마련되어 있다. 또, 그 인출 기구(73)는, 공기를 흡인하는 등의 작용에 의하여 프리프레그 테이프(PT)를 유지 가능한 유지 헤드(73a)를 구비하고 있다. 그리고, 그 인출 기구(73)는, 내장된 구동 기구(도시 생략)에 의하여, 안내부(81c) 상을 폭 방향으로 이동하도록 구동된다.

또, 테이블(80)의 기대(81)에 있어서의 주체부(81b) 상에는, 상기 실시예의 기재 형성 장치에 있어서의 맞댐 기구에 상당하는 기구로서, 압접 플레이트(85)를 포함하는 맞댐 기구가 마련되어 있다. 그리고, 그 맞댐 기구는, 테이블(80) 상에 있어서, 압접 플레이트(85)가 구동 장치(85a)(상세한 도시 생략)에 의하여 전후 방향으로 변위하도록 구동되는 구성으로 되어 있다. 또한 그 맞댐 기구에 있어서, 구동 장치(85a)는, 기대(81)의 주체부(81b)에 있어서의 안내 홈(81a)보다 후방의 부분(후측부)의 상면 상에 배치되어 있으며, 또 압접 플레이트(85)의 초기 위치도, 그 후측부 상으로 되어 있다. 또한 그 구동 장치(85a)는, 압접 플레이트(85)를, 전후 방향에 관하여 안내 홈(81a)을 넘은 전방까지 변위시키는 것이 가능한 구성으로 되어 있는 것으로 한다.

덧붙여서, 테이블(80)에 있어서, 가동대(83)의 높이 치수(상하 방향에 있어서의 치수)는, 안내 홈(81a)의 깊이 치수와의 관계에서, 가동대(83)의 상면의 높이 위치와 주체부(81b)의 상면의 높이 위치가 일치하는 크기로 되어 있다. 즉, 테이블(80)은, 폭 방향에 관하여 가동대(83)가 주체부(81b)의 범위 내에 위치한 상태에서, 상하 방향에 관하여 가동대(83)의 상면과 주체부(81b)의 상면이 동일 평면 상에 위치하는 구성으로 되어 있다. 따라서, 테이블(80)은, 가동대(83)가 맞댐 기구의 전방에 위치하는 상태에서, 초기 위치에 있어서 주체부(81b)의 상기 후측부에 위치하는 압접 플레이트(85)가, 가동대(83) 상을 통과하여 주체부(81b)에 있어서의 안내 홈(81a)보다 전방의 부분(전측부)까지 변위하는 것이 가능한 것으로 되어 있다.

또한, 테이블(80)의 기대(81)에 있어서의 주체부(81b)에는, 그의 상기 전측부의 상면 위에, 전후 방향으로 뻗어 있음과 함께 폭 방향으로 이간하여 마련된 한 쌍의 가이드 레일(81d, 81d)이 구비되어 있다. 그리고, 그 주체부(81b)에 있어서의 전측부의 상방에는, 그 가이드 레일(81d, 81d)에 의하여 전후 방향의 이동이 안내되는 형태로, 용착 기구(87)(상세한 도시 생략)가 마련되어 있다.

단, 이 예의 용착 기구(87)는, 상기 실시예의 기재 형성 장치에 있어서의 위치 유지 기구로서의 기능도 구비하고 있는 것으로 한다. 즉, 그 용착 기구(87)는, 프리프레그 시트(PS)에 대하여 프리프레그 테이프편(PT’)을 용착하기 위한 용착 헤드에 더하여, 프리프레그 시트(PS) 및 프리프레그 테이프편(PT’)을 테이블(80)(주체부(81b)) 상에서 압압하여 프리프레그 시트(PS)에 대한 프리프레그 테이프편(PT’)의 위치를 유지하기 위한 유지 플레이트를 구비하고 있으며, 또한 그 용착 헤드 및 유지 플레이트를 상하 방향으로 변위시키기 위한 구동 수단도 구비하고 있는 것으로 한다.

또한, 이 예의 경우, 용착 기구(87)에 있어서의 용착 헤드는, 프리프레그 시트(PS)의 폭 방향에 걸쳐 존재하고, 프리프레그 시트(PS) 및 프리프레그 테이프편(PT’)의 상기 인접 부분을 폭 방향에 걸쳐 한 번에 가열하는 것이 가능한 구성인 것으로 한다. 그러나, 그 용착 헤드는, 폭 방향으로 이동하도록 구성되어 상기 실시예와 동일하게, 프리프레그 시트(PS) 및 프리프레그 테이프편(PT’)의 상기 인접 부분을 폭 방향에 있어서의 단부부터 순서대로 가열하는 것이어도 된다. 또, 그 용착 기구(87)에 포함되는 위치 유지 기구는, 상기 실시예와 동일하게 구성된 것으로 한다. 그러나, 그 위치 유지 기구는, 프리프레그 시트(PS)를 압압하는 유지 플레이트와 프리프레그 테이프편(PT’)을 압압하는 유지 플레이트가 각각 독립적으로 마련되고, 각각 대응시켜 마련된 구동 수단에 의하여 상하 방향으로 변위 구동되는 구성이어도 된다.

이상에서 설명한 도 4에 나타내는 기재 형성 장치에 있어서는, 먼저, 테이블(80) 상에 있어서, 가동대(83)가 기대(81)에 있어서의 안내부(81c) 상에 위치한 상태가 됨과 함께, 인출 기구(73)가 지지대(71)의 받침대(71a) 상으로 이동한 상태가 된다. 그리고, 그 상태에 있어서, 인출 기구(73)가 유지 헤드(73a)에 의하여 받침대(71a) 상에 위치하는 프리프레그 테이프(PT)의 선단부를 흡착 유지함과 함께 안내부(81c) 상을 주체부(81b)측을 향하여 이동함으로써, 원단롤(21)로부터 프리프레그 테이프(PT)가 인출된다. 또한 그 프리프레그 테이프(PT)의 인출 길이가 소정의 길이(프리프레그 시트(PS)의 폭 치수와 동일한 길이)가 된 시점에서, 인출 기구(73)의 상기 이동이 일단 정지됨과 함께, 받침대(71a) 상에 있어서 프리프레그 테이프(PT)가 커터 장치에 의하여 절단된다. 이로써, 원단롤(21)에 이어지는 프리프레그 테이프(PT)로부터 프리프레그 테이프편(PT’)이 잘려진 상태가 된다.

그 프리프레그 테이프편(PT’)을 잘라낸 후, 인출 기구(73)는, 다시 이동을 개시함과 함께, 상기와 같이 안내부(81c) 상에 위치하는 가동대(83) 상의 미리 정해진 위치에 도달한 시점에서 정지한다. 그리고, 그 인출 기구(73)에 있어서의 유지 헤드(73a)가 하방을 향하여 구동됨으로써, 그 유지 헤드(73a)에 의하여 유지되어 있는 프리프레그 테이프편(PT’)이 가동대(83) 상에 재치됨과 함께, 그 유지 헤드(73a)에 의한 유지 상태가 해제됨으로써, 그 프리프레그 테이프편(PT’)이 가동대(83)(테이블(80)) 상에 부치된 상태가 된다(부치 공정).

또한, 그 가동대(83)는, 기대(81)의 주체부(81b)를 향하여 이동하도록 구동되어, 주체부(81b)에 있어서의 상기 전측부 상의 맞댐 기구의 전방에 위치한 상태가 된다. 그리고, 그 상태에 있어서, 맞댐 기구가 구동되어, 압접 플레이트(85)가 전방을 향하여 변위함으로써, 가동대(83) 상의 프리프레그 테이프편(PT’)이, 그 압접 플레이트(85)에 의하여 주체부(81b)의 상기 전측부를 향하여 밀려, 그 주체부(81b)의 상기 전측부 상에 있는 프리프레그 시트(PS)의 상기 후측 가장자리에 맞대어진 상태가 된다(맞댐 공정).

그리고, 그 프리프레그 시트(PS)와 프리프레그 테이프편(PT’)이 맞대어진 상태로 용착 기구(85)가 구동되어, 상기 실시예와 동일하게, 그 위치 유지 기구에 의하여 프리프레그 시트(PS)에 대한 프리프레그 테이프편(PT’)의 위치가 유지됨(위치 유지 공정)과 함께, 용착 헤드에 의한 용착 공정이 실행된다. 이로써, 프리프레그 테이프편(PT’)은, 프리프레그 시트(PS)에 접합되어, 프리프레그 시트(PS)와 일체화된 상태가 된다. 그리고, 그와 같이 형성(제조)된 프리프레그 시트(PS)는, 그 강화 섬유(탄소 섬유)의 배향 방향이, 그 길이 방향에 대하여 90°를 이룬 것이 된다.

또한, 그 도 4에 나타내는 기재 형성 장치에 있어서, 예를 들면 테이블(80)에 있어서의 가동대를 원반 형상으로 형성함과 함께, 맞댐 기구의 전방에 배치된 상태에서 그 가동대가 미리 설정된 각도만큼 회전 운동 구동되는 구성으로 하고, 또한 맞댐 기구 및 용착 기구를 그 각도에 대응할 수 있는 구성으로 하면, 상기 실시예와 동일하게, 강화 섬유의 배향 방향이 프리프레그 시트(PS)의 길이 방향 및 폭 방향의 양 방향에 대하여 각도를 이루는 프리프레그 시트(PS)를 형성하는 것이 가능하다.

(2) 상기 실시예 등에서는, 상기 위치 유지 공정으로서 행해지는 테이블 상에서의 프리프레그 시트(PS) 및 프리프레그 테이프편(PT’)의 위치의 유지(프리프레그 시트(PS)에 대한 프리프레그 테이프편(PT’)의 위치의 유지)가, 상방으로부터 그들을 압압하는 유지 플레이트에 의하여 행해지는 것으로 했지만, 그 위치의 유지를 실현하기 위한 구성은, 그와 같은 유지 플레이트에 의한 것에 한정되지 않는다. 예를 들면, 그 위치 유지를 위한 구성은, 테이블을 그 상면에 있어서의 복수 개소에 개구함과 함께 외부에 연통되는 구멍이 형성된 구성으로 하고, 그 구멍을 통하여 공기를 흡인함으로써, 테이블 상의 프리프레그 시트(PS) 및 프리프레그 테이프편(PT’)이 흡인 유지된 상태(진공 배기된 상태)가 되는 구성이어도 된다.

또한, 그와 같이 프리프레그 시트(PS) 및 프리프레그 테이프편(PT’)이 테이블 상에서 흡인 유지되는 구성에 있어서, 상기 실시예와 같이 부치 공정이 프리프레그 시트(PS)의 상기 후측 가장자리에 대하여 프리프레그 테이프편(PT’)을 따르도록 하여 행해지는 경우로서, 그 프리프레그 테이프편(PT’)의 부치가 테이블의 전후 방향에 관하여 프리프레그 시트(PS)의 상기 후측 가장자리와의 사이에서 간극이 발생하지 않는 위치에 행해지는 경우에는, 상기 프리프레그 테이프편(PT’)을 프리프레그 시트(PS)의 상기 후측 가장자리에 대하여 맞대는 맞댐 공정은 생략 가능하다.

덧붙여서, 상기 도 4에 나타내는 기재 형성 장치에 있어서, 프리프레그 테이프편(PT’)이 부치된 상태에서 이동하는 가동대(83)도, 상기와 같이 프리프레그 테이프편(PT’)을 흡인 유지할 수 있는 구성인 것이 바람직하다. 단, 그 가동대(83)에 의한 프리프레그 테이프편(PT’)의 흡인 유지는, 상술한 맞댐 기구에 의한 맞댐 공정 시에는 해제될 필요가 있다.

(3) 상기 실시예 등에서는, 롤 형상으로 권회된 원단롤(롤체)의 형태로 장척의 프리프레그 테이프(PT)가 준비된 다음, 프리프레그 테이프편(PT’)은, 그 원단롤로부터 인출된 프리프레그 테이프로부터 기재 형성 장치 상에 있어서 잘려지는 것으로 되어 있다. 즉, 강화 섬유 재료편으로서의 프리프레그 테이프편(PT’)은, 장척의 프리프레그 테이프(PT)로부터 그 일부를 잘라냄으로써 형성되는 것으로 되어 있다. 그러나, 본 발명에 있어서는, 제조되는 강화 섬유 기재의 바탕이 되는 강화 섬유 재료편은, 그 강화 섬유 재료편이 장척(시트 형상, 테이프 형상)의 강화 섬유 재료로부터 잘려 형성되는 경우이더라도, 상기와 같이 기재 형성 장치 상이 아닌, 그 장치에 세팅되기 전의 단계에 있어서 미리 원하는 형상(크기)으로 잘려 준비된 것이어도 된다. 그리고, 그 경우는, 그와 같이 미리 잘려 준비된 강화 섬유 재료편이, 기재 형성 장치 상에 세팅된다. 또, 그 강화 섬유 재료편은, 상기와 같은 장척의 강화 섬유 재료로부터 잘려 형성되는 것에 한정하지 않고, 원하는 형상의 강화 섬유 재료로서 형성된 것이어도 된다.

(4) 상기 실시예 등에서는, 강화 섬유 기재로서의 프리프레그 시트(PS)가 상기와 같은 기재 형성 장치에 의하여 자동적으로 제조되는 예에 대하여 설명했지만, 본 발명의 제조 방법은, 그와 같은 기재 형성 장치에 의하여 자동적으로 행해지는 실시형태에 한정하지 않고, 작업자에 의한 수작업에 의한 실시도 포함한다. 즉, 본 발명의 제조 방법은, 작업자가, 미리 준비된 강화 섬유 재료편을 순서대로 테이블 상에 부치하고(부치 공정), 먼저 부치된 (선행의)강화 섬유 재료편과 그에 이어 부치된 (후행의)강화 섬유 재료편을 그 양자의 인접측의 측가장자리에 있어서 맞댄 상태로 하며, 또한 그 상태를 유지하면서, 납땜인두, 히트 실러 등의 수동으로 조작되는 용착기에 의하여 그의 상기 인접 부분을 가열 용착하는 것과 같은 수법으로 실시되어도 된다.

(5) 상기 실시예 등에서는, 강화 섬유 기재의 바탕이 되는 강화 섬유 재료편을, 강화 섬유로서의 탄소 섬유에 대하여 매트릭스 수지로서의 열가소성 수지가 함침되어 형성된 탄소 섬유 프리프레그에 의한 시트(테이프)재로 했지만, 본 발명에 있어서는, 그 강화 섬유 재료편은, 상기와 같은 탄소 섬유 이외에, 유리 섬유, 아라미드 섬유, 폴리에틸렌 섬유 등을 강화 섬유로서 이용한 것이어도 된다. 또, 그 강화 섬유 재료편은, 상기와 같이 그 강화 섬유에 매트릭스 수지(열가소성 수지)를 함침시킨 프리프레그로서 형성된 것에 한정하지 않고, 강화 섬유의 집속성을 유지할 정도로 매트릭스 수지를 첨착시킨 이른바 세미프레그로서 형성된 것이어도 된다.

또, 본 발명은, 이상에서 설명한 어느 실시형태에도 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 한에 있어서 다양하게 변경하는 것이 가능하다.

20: 공급 헤드
21: 원단롤
24: 닙롤
25: 닙롤
26: 커터 장치
27: 부치 기구
27a: 부치 가이드
29: 용착 기구
29a: 용착기
29a1 용착 헤드
40: 테이블
45: 권축
50: 지지 기구
61: 압접 플레이트
63: 위치 유지 기구
63a: 유지 플레이트
80: 테이블
83: 가동대
85: 압접 플레이트
87: 용착 기구
PS: 프리프레그 시트(강화 섬유 기재)
PT: 프리프레그 테이프
PT': 프리프레그 테이프편(강화 섬유 재료편)

Claims

섬유 강화 복합재의 제조에 사용되는 연속된 장척 시트 형상의 강화 섬유 기재이며 동일한 방향으로 배향된 강화 섬유와 열가소성 수지로 이루어짐과 함께 상기 강화 섬유의 배향 방향이 상기 강화 섬유 기재의 길이 방향에 대하여 각도를 이루도록 형성된 강화 섬유 기재의 제조 방법으로서,
시트 형상의 강화 섬유 재료편이며 복수 개의 상기 강화 섬유가 일방향으로 정렬되어 열가소성 수지에 의하여 집속된 강화 섬유 재료편을, 상기 강화 섬유 재료편의 상기 강화 섬유의 배향 방향이 상기 강화 섬유 기재의 상기 길이 방향에 대하여 각도를 이루는 형태로 테이블 상에 부치(敷置)하는 부치 단계이며, 상기 테이블 상에 있어서의 상기 길이 방향과 평행한 상기 강화 섬유 기재의 송출 방향에 관하여, 먼저 부치된 선행의 상기 강화 섬유 재료편에 대한 후방에서 상기 강화 섬유 재료편을 부치하는 부치 단계; 및
상기 선행의 상기 강화 섬유 재료편과 그 후에 부치된 후행의 상기 섬유 강화 재료편을 상기 길이 방향에 있어서 접촉시킨 상태에서, 상기 선행의 상기 강화 섬유 재료편과 상기 후행의 상기 섬유 강화 재료편을 서로의 인접측의 측가장자리에 있어서 용착하여 연속된 시트 형상으로 하는 용착 단계;
를 포함하는 강화 섬유 기재의 제조 방법.
섬유 강화 복합재의 제조에 사용되는 연속된 장척 시트 형상의 강화 섬유 기재로서,
시트 형상의 강화 섬유 재료편이며 복수 개의 강화 섬유가 일방향으로 정렬되어 열가소성 수지에 의하여 집속된 강화 섬유 재료편이, 상기 강화 섬유 재료편의 상기 강화 섬유의 배향 방향을 상기 강화 섬유 기재의 길이 방향과 다르게 한 상태에서 상기 길이 방향으로 나열됨과 함께, 상기 길이 방향에 있어서 인접하는 상기 강화 섬유 재료편끼리가 그 인접측의 측가장자리에 있어서 용착되어 일체화됨으로써, 연속된 시트 형상으로 형성되어 있는 강화 섬유 기재.