TW201638410A - 處理裝置及處理方法 - Google Patents

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Abstract

本發明係提供一種可穩定且高速地處理強化纖維之技術。 本發明於支撐體(2)的支撐面(21)、與朝直交於該支撐面(21)之按壓方向(箭頭Z)進行超音波振動之共振器(31)的按壓面(35a)之間夾持單向纖維束(B)之狀態下，使按壓面(35a)所按壓之單向纖維束(B)的按壓處沿著單向纖維束(B)的長度方向(箭頭Y)移動，藉此，在將單向纖維束(B)開纖，或使樹脂含浸於單向纖維束(B)時，可穩定且高速地處理單向纖維束(B)。

Description

處理裝置及處理方法
本發明係關於處理強化纖維之處理裝置及處理方法。
以往，已提供一種單向預浸材，其係於將構成碳纖維、玻璃纖維、芳香多醯胺纖維等的強化纖維之各絲線集束為束狀所形成之單向纖維束開纖並擴幅，朝單向拉齊之扁平狀態的帶狀纖維束中，含浸環氧樹脂、不飽和聚酯樹脂等熱硬化性樹脂，或聚烯烴系樹脂或脂肪族聚醯胺系樹脂、聚對苯二甲酸乙二酯等熱塑性樹脂等之基質樹脂。為了形成高品質的單向預浸材，必須精度佳地將單向纖維束開纖，已提出將單向纖維束開纖之各種技術。例如於專利文獻1、2中，係揭示一種一邊使單向纖維束於長度方向行進，一邊朝相對於行進方向為交叉之方向使氣流通過單向纖維束，藉此，將單向纖維束朝寬度方向擴展並開纖之技術。
此外，已提出使樹脂含浸於開纖後之帶狀的單向纖維束之各種技術。例如於專利文獻3中，係揭示一種在疊合有樹脂膜之狀態下，使開纖後之帶狀的單向纖 維束通過軋輥並加壓，藉此，使樹脂含浸於單向纖維束之技術。此外，例如於專利文獻4中，係揭示一種疊合開纖後之帶狀的單向纖維束與樹脂膜並通過熱輥間，藉此，使樹脂含浸於單向纖維束之技術。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本國際公開第97/41285號公報(第13頁至第14頁、第2圖、摘要等)
[專利文獻2]日本特開平11-200136號公報(段落0025、第1圖、摘要等)
[專利文獻3]日本特開2001-288639號公報(段落0058至0060、第1圖等)
[專利文獻4]日本特開平10-292238號公報(段落0053等)
於專利文獻1、2所揭示之技術中，由於藉由氣流將單向纖維束擴幅而開纖，所以於開纖時無法使較強張力作用於單向纖維束。因此，難以穩定且高速地處理單向纖維束。此外，於專利文獻3、4所揭示之含浸技術中，期待可縮短使樹脂熔融並含浸於單向纖維束之處理時間。再者，使樹脂含浸於單向纖維束時，係期待一種可改善構成強化纖維之各絲線與樹脂之接合狀態之技術。
本發明係鑑於上述課題而創作出者，該目的在於提供一種可穩定且高速地處理單向纖維束之技術。
為了達成上述目的，本發明之處理裝置係處理強化纖維之處理裝置，並具備：具有支撐面之支撐體；具有按壓面之按壓體，將朝直交於前述支撐面之按壓方向的超音波振動，施加於前述按壓體之振動手段；以及，移動手段，其係在前述支撐面、與藉由前述振動手段朝前述按壓方向進行超音波振動之前述按壓體的前述按壓面之間，夾持屬於前述強化纖維之單向纖維束之狀態下，使前述單向纖維束與前述按壓體相對地移動；其中，藉由前述移動手段，使前述按壓面所按壓之前述單向纖維束的按壓處沿著前述單向纖維束的長度方向移動，而將前述單向纖維束開纖。
此外，本發明之處理方法係處理強化纖維之處理方法，其在前述支撐體之支撐面、與朝直交於前述支撐面之按壓方向進行超音波振動之按壓體的按壓面之間，夾持屬於前述強化纖維之單向纖維束之狀態下，使前述按壓面所按壓之前述單向纖維束的按壓處沿著前述單向纖維束的長度方向移動，而將前述單向纖維束開纖。
如此地構成時，在將單向纖維束夾持於支撐體的支撐面、與朝直交於該支撐面之按壓方向進行超音波振動之按壓體的按壓面之間之狀態下，使按壓面所按壓之單向纖維束的按壓處沿著單向纖維束的長度方向移動， 藉此，可將單向纖維束開纖。因此，與利用氣流之先前技術相比，於開纖時可使較強張力作用於單向纖維束，所以可穩定且高速地處理單向纖維束並開纖。
此外，本發明之處理裝置係處理強化纖維之處理裝置，並具備：具有支撐面之支撐體；具有按壓面之按壓體；將朝直交於前述支撐面之按壓方向的超音波振動，施加於前述按壓體之振動手段；以及，移動手段，其係於前述支撐面、與藉由前述振動手段朝前述按壓方向進行超音波振動之前述按壓體的前述按壓面之間使前述強化纖維與樹脂構件疊合並夾持之狀態下，使前述強化纖維、及前述樹脂構件與前述按壓體相對地移動；其中，藉由前述移動手段，使前述按壓面所按壓之前述強化纖維的按壓處移動，而使前述樹脂構件的樹脂含浸於前述強化纖維。
此外，本發明之處理方法係處理強化纖維之處理方法，其於支撐體的支撐面、與朝直交於前述支撐面之按壓方向進行超音波振動之按壓體的按壓面之間使前述強化纖維與樹脂構件疊合並夾持之狀態下，使前述按壓面所按壓之前述強化纖維的按壓處移動，而使前述樹脂構件的樹脂含浸於前述強化纖維。
此外，亦可前述強化纖維為單向纖維束，且前述移動手段係於前述支撐面與前述按壓面之間使開纖後之帶狀的前述單向纖維束與前述樹脂構件疊合並夾持之狀態下，使前述按壓面所按壓之前述單向纖維束的按壓處沿著前述單向纖維束的長度方向移動。
此外，亦可前述強化纖維為單向纖維束，且於前述支撐面與前述按壓面之間使開纖後之帶狀的前述單向纖維束與前述樹脂構件疊合並夾持之狀態下，使前述按壓面所按壓之前述單向纖維束的按壓處沿著前述單向纖維束的長度方向移動。
如此地構成時，藉由施加超音波振動能量而使樹脂分子振動並旋轉，以促進分子運動並發熱，可將樹脂構件高速地升溫而熔融。因此，與利用軋輥等之加壓裝置之先前技術相比，可使按壓面的按壓處高速地移動，並且可藉由施加超音波振動而縮短含浸處理中的總含浸時間，所以可穩定且高速地處理強化纖維並使熔融的樹脂含浸。此外，藉由施加超音波振動，能夠以小型的構成之按壓體使樹脂含浸於強化纖維，所以與利用軋輥等之加壓裝置之先前技術相比，可藉由極小型的構成之裝置使樹脂含浸於強化纖維。
此外，由於施加超音波振動來執行含浸處理，所以可藉由使構成強化纖維之各絲線振動，促進構成強化纖維之各絲線與樹脂之接合界面的反應，使樹脂對於各絲線之潤濕狀態達到良好，並使各絲線與樹脂之接合界面成為良好的接合狀態，能夠以樹脂空隙等極少之狀態，使樹脂構件的樹脂良好地含浸於強化纖維。
此外，藉由同時處理被開纖前之單向纖維束與樹脂構件，亦可在將單向纖維束開纖的同時，使樹脂構件熔融而使樹脂含浸於纖維束。因此，不須如以往般準 備開纖裝置及含浸裝置之兩者的裝置，所以可降低單向纖維束的處理成本。
此外，亦可更具備將含浸樹脂後之前述強化纖維對前述支撐面按壓之壓制構件。
如此地構成時，從按壓體施加超音波振動，可藉由壓制構件維持含浸樹脂後之強化纖維的成形狀態。此外，可藉由壓制構件將含浸處理後之強化纖維的形狀成形為適當的形狀。
此外，亦可更具備冷卻前述壓制構件之冷卻手段。
如此地構成時，可藉由經冷卻手段冷卻後之壓制構件，將含浸於強化纖維之樹脂迅速地冷卻而硬化。
此外，前述壓制構件係亦可以既定的按壓力將含浸樹脂後之前述強化纖維對前述支撐面按壓。
如此地構成時，能夠以適合於維持含浸處理後之強化纖維的成形狀態之既定的按壓力，藉由壓制構件將強化纖維對支撐面按壓，藉此，可藉由壓制構件更確實地維持含浸樹脂後之強化纖維的成形狀態。此外，因應含浸處理後之強化纖維的寬度或厚度之目標值等，以預先設定之既定的按壓力將含浸處理後之強化纖維對支撐面按壓，藉此可精度佳地調整含浸處理後之強化纖維的寬度或厚度。
此外，前述壓制構件可從前述支撐面隔著既定距離而配置。
如此地構成時，可在從支撐面隔著適合於維持含浸處理後之強化纖維的成形狀態之既定距離配置壓制構件之狀態下，藉由壓制構件將含浸處理後之強化纖維對支撐面按壓，藉此，可藉由壓制構件更確實地維持含浸樹脂後之強化纖維的成形狀態。此外，因應含浸處理後之強化纖維的厚度之目標值等，在從支撐面隔著預先設定之既定距離配置壓制構件之狀態下，將含浸處理後之強化纖維對支撐面按壓，藉此可精度佳地調整含浸處理後之強化纖維的厚度。
此外，可更具備加熱使前述樹脂含浸前之前述強化纖維之加熱手段。
如此地構成時，可使樹脂良好地含浸於經由加熱手段所預加熱後之強化纖維。
此外，前述按壓面亦可以既定的加壓力將前述強化纖維對前述支撐面按壓。
如此地構成時，因應作為處理對象之強化纖維的粗度或開纖、及含浸處理後之強化纖維的寬度之目標值等，以經預先設定之既定的加壓力一邊按壓強化纖維一邊進行開纖及含浸，藉此可精度佳地調整處理後之強化纖維的寬度。
此外，前述按壓面可從前述支撐面隔著既定間隙而配置。
如此地構成時，因應作為處理對象之強化纖維的粗度或開纖及含浸處理後之強化纖維的厚度之目標 值等，在從支撐面隔著經預先設定之既定間隙而配置按壓面之狀態下，將強化纖維開纖及含浸，藉此可精度佳地調整處理後之強化纖維的厚度。
根據本發明，於支撐體的支撐面、與直交於該支撐面之按壓方向進行超音波振動之按壓體的按壓面之間使強化纖維夾持之狀態下，使按壓面所按壓之強化纖維的按壓處移動，藉此可穩定且高速地處理強化纖維。
1、1a、1b、1c、1d、1e、1f‧‧‧處理裝置
2‧‧‧支撐體
3‧‧‧頭部
4‧‧‧加壓手段
5‧‧‧供給手段(移動手段)
6、7‧‧‧含浸裝置
8‧‧‧加熱手段
9、9a‧‧‧壓制構件
10‧‧‧冷卻手段
11a、11b‧‧‧遮蔽手段
21‧‧‧支撐面
31‧‧‧共振器
32‧‧‧振動件(振動手段)
33‧‧‧支撐手段
34‧‧‧增壓器
35‧‧‧喇叭體(按壓體)
35a、135a‧‧‧按壓面
36‧‧‧基部
37‧‧‧夾鉗手段
41‧‧‧驅動馬達
42‧‧‧滾珠螺桿
43‧‧‧導引件
43a‧‧‧導軌
44‧‧‧框體
51‧‧‧第1供給輥
52‧‧‧第2供給輥
53‧‧‧第3供給輥
54‧‧‧拉出輥
54a、55a‧‧‧驅動輥
54b、55b‧‧‧被動輥
55‧‧‧張力調整用輥
56‧‧‧收納輥
61、62‧‧‧輸送帶單元
63‧‧‧加熱機構
64‧‧‧冷卻機構
91‧‧‧流入口
92‧‧‧流出口
93‧‧‧按壓面
111a、111b‧‧‧供給輥
112a、112b‧‧‧收納輥
135‧‧‧喇叭體
B‧‧‧單向纖維束(強化纖維)
B*‧‧‧帶狀纖維束
G‧‧‧間隙
G2‧‧‧距離
H‧‧‧位置
P‧‧‧單向預浸材
S‧‧‧樹脂膜(樹脂構件)
S'‧‧‧樹脂板(樹脂構件)
Wb、Wh、Ws‧‧‧寬度
Y‧‧‧箭頭(長度方向)
Z‧‧‧箭頭(按壓方向)
第1圖係顯示本發明的第1實施形態之處理裝置之前視圖。
第2圖係從左側面側觀看第1圖的處理裝置之重要部放大圖。
第3圖係顯示第2圖的重要部之立體圖。
第4圖係顯示本發明的第2實施形態之處理裝置之前視圖。
第5圖係顯示本發明的第3實施形態之處理裝置的重要部之立體圖。
第6圖係顯示於本發明的第4實施形態之處理裝置中所處理之單向纖維束及樹脂片之橫向剖面圖。
第7圖係顯示本發明的第5實施形態之處理裝置的重要部之立體圖。
第8圖係顯示本發明的第6實施形態之處理裝置的重 要部之立體圖。
第9圖係顯示第8圖之處理裝置的重要部之前視圖。
第10圖係顯示第9圖之處理裝置的變形例之圖。
第11圖係顯示本發明的第7實施形態之處理裝置的重要部之立體圖。
第12圖係顯示本發明的第8實施形態之處理裝置之前視圖。
〈第1實施形態〉
以下參考第1圖至第3圖說明本發明的第1實施形態之處理裝置。第1圖係顯示本發明的第1實施形態之處理裝置之前視圖，第2圖係從左側面側觀看第1圖的處理裝置之重要部擴大圖，第3圖係顯示第2圖的重要部之立體圖。第3圖中，於圖示中省略配置在單向纖維束B(強化纖維)的下面側之樹脂膜S與支撐體2。此外，第1圖至第3圖中，僅顯示本發明之主要構成，為了簡化說明，其他構成於圖示中亦省略。此外，關於之後的說明所參考之第4圖至第12圖，亦與第1圖至第3圖相同僅顯示主要構成，且於以下的說明中省略該說明。
(處理裝置)
第1圖及第2圖所示之處理裝置1，係在將單向纖維束B夾持於支撐體2的支撐面21、與朝直交於支撐面21 之按壓方向的箭頭Z方向進行超音波振動之喇叭體35的按壓面35a之間之狀態下，使單向纖維束B於長度方向的箭頭Y方向行進，以使按壓面35a所按壓之單向纖維束B的按壓處沿著單向纖維束B的長度方向的箭頭Y方向移動，並沿著長度方向的箭頭Y方向，從按壓面35a對單向纖維束B施加按壓方向的箭頭Z方向的超音波振動，藉此，沿著長度方向的箭頭Y方向將單向纖維束B連續地開纖。
此外，本實施形態中，在將單向纖維束B與樹脂膜S(樹脂構件)疊合並夾持於支撐面21與按壓面35a之間之狀態下，使單向纖維束B(樹脂膜S)於長度方向的箭頭Y方向行進，藉此，一邊藉由超音波振動使分別疊合於單向纖維束B的雙面之樹脂膜S熔融並含浸，一邊將單向纖維束B開纖。因此，藉由處理裝置1來處理疊合有樹脂膜S之單向纖維束B，可使樹脂膜S的樹脂，含浸於以既定寬度將構成開纖後之單向纖維束B之各絲線拉齊為單向之扁平狀態的帶狀纖維束B*(參考第3圖)，而形成單向預浸材P。
處理裝置1係具備：支撐體2；具有將按壓方向的箭頭Z方向的超音波振動施加於單向纖維束B之共振器31之頭部3；驅動被支撐於支撐手段33之共振器31而在按壓方向的箭頭Z方向來回移動之加壓手段4；將於該雙面疊合有樹脂膜S之單向纖維束B供給至承載台2與頭部3之間之供給手段5；以及進行處理裝置1之各部的 控制之控制裝置(圖示中省略)。單向纖維束B係將構成碳纖維、玻璃纖維、芳香醯胺纖維等的強化纖維之各絲線集束為束狀而形成，構成基質樹脂之樹脂膜S，係藉由環氧樹脂、不飽和聚酯樹脂等熱硬化性樹脂、或聚烯烴系樹脂或脂肪族聚醯胺系樹脂、聚對苯二甲酸乙二酯等熱塑性樹脂所形成。此外，如第3圖所示，樹脂膜S係形成為該寬度Ws較單向纖維束B開纖後所形成之帶狀纖維束B*的寬度Wb稍微寬之膠帶狀。
支撐體2係具有：被配置在頭部3的下方，並於與頭部3所具備之喇叭體35的按壓面35a之間，夾持著於雙面疊合有樹脂膜S之狀態的單向纖維束B之平面狀的支撐面21。支撐體2可適當地藉由鈦、鈦合金、鐵、不鏽鋼、鋁、剛鋁(Duralumin)等鋁合金等的各種金屬材料；玻璃、陶瓷、樹脂等各種材料形成。
此外，亦可於支撐體2設置加熱器(圖示中省略)。如此，藉由加熱器將支撐體2的本體預先升溫至既定溫度，使施加超音波振動能量後之樹脂膜S發熱時，可緩和於樹脂膜S與支撐體2之間所產生之熱梯度，所以可遮蔽從發熱後的樹脂膜S朝支撐體2之傳熱。如此，可使設置在支撐體2之加熱器，發揮作為遮蔽朝支撐體2側之傳熱之遮蔽手段的功能。此外，藉由加熱器將支撐體2的本體預先升溫至既定溫度，亦可於從喇叭體35的按壓面35a施加於樹脂膜S之超音波振動能量再增加加熱器的熱能。如此一來，可抑制超音波振動能量對樹脂膜S之過剩 供給，並充分地提高溫度而確實地熔融樹脂膜S。
頭部3係具備：於其一端連接於將朝按壓方向的箭頭Z方向的超音波振動施加於共振器31之振動件32(振動手段)之共振器31，以及支撐共振器31之支撐手段33；振動件32使共振器31(喇叭體35)進行超音波振動，藉此，從按壓面35a對單向纖維束B(樹脂膜S)施加超音波振動。
具體而言，共振器31係被控制裝置所控制之振動件32生成之超音波振動產生共振，而朝其中心軸的方向(按壓方向)之箭頭Z方向進行超音波振動者，並且具備增壓器34與喇叭體35，增壓器34的另一端與喇叭體35的一端，係以彼此之中心軸呈同軸之方式藉由無頭螺釘連結。
增壓器34係於本實施形態中，例如以使第2圖中的箭頭Z方向之幾乎中央的位置、與其兩端位置成為最大振幅點之方式，形成為共振頻率之一波長的長度。此時，在箭頭Z方向上從各最大振幅點距離1/4波長之2個位置，相當於各增壓器34的第1及第2最小振幅點。此外，增壓器34形成為該剖面形狀為圓形狀之圓柱狀。而且，以與增壓器34的中心軸呈同軸之方式，藉由無頭螺釘將振動件32連接於增壓器34的一端。
此外，於相當於增壓器34的第1及第2最小振幅點之位置的外周面，沿著各個周方向分別形成有凹狀槽，藉此形成用以將增壓器34(共振器31)握持於支撐手 段33之被握持部。本實施形態中，係以約直交於增壓器34的中心軸之剖面形狀成為八角形狀之方式形成被握持部，但亦可以該剖面形狀成為圓形狀或其他多角形狀之方式形成被握持部。
喇叭體35(相當於本發明之「按壓體」)，係具有將單向纖維束B(樹脂膜S)朝直交於支撐體2的支撐面21之按壓方向的箭頭Z方向按壓之平面狀的按壓面35a，並與振動件32的振動產生共振而進行超音波振動，藉此從按壓面35a將超音波振動施加於單向纖維束B(樹脂膜S)。喇叭體35係例如以使第2圖中的箭頭Z方向之其兩端位置成為最大振幅點之方式，形成為共振頻率之半波長的長度。此時，箭頭Z方向上的喇叭體35之幾乎中央的位置，相當於第3最小振幅點。此外，如第2圖及第3圖所示，喇叭體35形成為長方體狀。然後，喇叭體35的按壓面35a，相對於樹脂膜S(開纖後的帶狀纖維束B*)，在約直交於按壓方向的箭頭Z方向及長度方向的箭頭Y方向之寬度方向的箭頭X方向上，形成為寬度較寬(喇叭體35的寬度Wh≧樹脂膜S的寬度Ws≧帶狀纖維束B*的寬度Wb)。
本實施形態中，共振器31係以其共振頻率約15kHz至約60kHz，且其振動振幅(箭頭Z方向之伸縮的振幅)約2μm至約300μm之方式構成，並與由振動件32所生成之超音波振動產生共振而使共振器31進行超音波振動，藉此，從喇叭體35的按壓面35a對單向纖維束B(樹脂膜S)施加按壓方向的箭頭Z方向之超音波振動。此外， 共振器31(增壓器34、喇叭體35)係可藉由鈦、鈦合金、鐵、不鏽鋼、鋁、剛鋁等鋁合金等之一般使用在形成共振器之各種材料所形成。
此外，亦可於共振器31(喇叭體35)設置加熱器。如此一來，藉由加熱器將共振器31(喇叭體35)預先升溫至既定溫度，在施加超音波振動能量後之樹脂膜S經發熱時，可緩和於樹脂膜S與共振器31(喇叭體35)之間所產生之熱梯度，所以可遮蔽從發熱後的樹脂膜S往共振器31(喇叭體35)之傳熱。如此，可使設置在共振器31(喇叭體35)之加熱器，發揮作為遮蔽朝共振器31(喇叭體35)側之傳熱之遮蔽手段的功能。此外，藉由加熱器將共振器31(喇叭體35)預先升溫至既定溫度，亦可於從喇叭體35的按壓面35a施加於樹脂膜S之超音波振動能量再增加加熱器的熱能。如此一來，可抑制超音波振動能量對樹脂膜S之過剩供給，並充分地提高溫度而確實地熔融樹脂膜S。
支撐手段33係具備基部36與夾鉗手段37，並以夾鉗手段37握持增壓器34的被握持部而支撐共振器31，基部36中，螺合於加壓手段4的滾珠螺桿42之螺孔，形成於箭頭Z方向。
此外，夾鉗手段37係以可握持形成於增壓器34之2個被握持部之方式設置在基部36的2處，且分別具備夾持增壓器34的被握持部之第1及第2構件。具體而言，於夾鉗手段37的第1及第2構件，分別設置具有可卡合於被握持部的剖面形狀之形狀之凹部。然後以藉由第 1及第2構件的凹部夾持增壓器34的被握持部之方式，將支撐於基部36之夾鉗手段37的第1及第2構件，嵌插於形成被握持部之凹狀的槽，並以螺栓固定第1及第2構件，藉此，藉由夾鉗手段37握持增壓器34的被握持部。
支撐共振器31之支撐手段33的構成，如上述般，並不限定於在握持(夾鉗)形成於增壓器34之被握持部之狀態下藉由螺栓來固定之夾鉗手段37，例如，只要是構成為可進行電控制之機械性夾鉗機構，或是能夠以單鍵來安裝之夾鉗機構等可支撐增壓器34的被握持部之構成，則均可使用。
此外，形成於共振器31之被握持部的位置，並不限於最小振幅點，可將被握持部形成於共振器31的任意位置。此外，被握持部的構成，並不限定於沿著周方向於共振器31的外周面形成有凹狀的槽之構成，例如可為沿著周方向於共振器31的外周面形成有凸狀的凸緣之構成等，只要可藉由支撐手段33來握持，則被握持部可構成為任意形狀。此外，被握持部亦可藉由支撐手段33，介於O形環或膜片等之彈性構件來支撐。
加壓手段4係以使喇叭體35的按壓面35a與支撐體2的支撐面21相對向之方式，將支撐於支撐手段33之共振器31往按壓方向的箭頭Z方向驅動，而接近於支撐體2或從支撐體2開離者，並具備驅動馬達41與滾珠螺桿42。此外，導引件43結合於被立設在架座(圖示中省略)之支柱(圖示中省略)，加壓手段4係經由框體44而連結 於支柱及導引件43。
然後，藉由控制裝置來控制以使驅動馬達41旋轉，藉此，使在箭頭Z方向上設置在導引件43之凸狀的導軌43a與設置在支撐手段33之導軌(圖示中省略)一邊滑動接觸，一邊使螺合於滾珠螺桿42之支撐手段33在移動方向的箭頭Z方向進行上下移動，藉此，使被支撐手段33支撐之共振器31接近於支撐體2或從支撐體2開離。
此外，加壓手段4係根據控制裝置的控制來調整驅動馬達41的驅動扭矩，藉此以既定的加壓力，可使被支撐手段33支撐之共振器31接近於支撐體2而構成。此外，於支柱上係設置有線性編碼器(圖示中省略)，藉此檢測箭頭Z方向(按壓方向)上之頭部3的高度，並根據線性編碼器的檢測訊號，藉由控制裝置來控制驅動馬達41，藉此可調整頭部3的高度。
然後，以使共振器31的中心軸方向與形成於基部36之螺孔幾乎為相同方向，亦即共振器31的中心軸方向與由加壓手段4所驅動之共振器31的移動方向(按壓方向)幾乎為相同的箭頭Z方向，並且喇叭體35的按壓面35a與支撐體2相對向之方式，藉由支撐手段33來支撐共振器31。因此，藉由加壓手段4使基部36往下移動，將共振器31(喇叭體35)朝按壓方向的箭頭Z方向驅動而一體地接近支撐體2，藉此，由加壓手段4所形成之加壓力，從按壓面35a施加於被支撐體2的支撐面21支撐之單向纖維束B(樹脂膜S)。亦即，藉由加壓手段4來進行控制，可 藉由進行超音波振動之喇叭體35的按壓面35a，使單向纖維束B(樹脂膜S)被按壓於支撐體2的支撐面21而加壓。
本實施形態中，係以藉由按壓面35a在既定的一定加壓力下將單向纖維束B(樹脂膜S)按壓於支撐面21之方式，藉由控制裝置來控制驅動馬達41。此外，當共振器31(基部36)在按壓方向的箭頭Z方向上之高度位置，如第2圖中的L所示，到達共振器31伸長為最大時之按壓面35a與支撐面21之間隔成為既定間隙G之位置H時，以使共振器31不超過位置H並往支撐體2側移動之方式，藉由控制裝置來控制驅動馬達41。由按壓面35a所形成之相對於單向纖維束B之加壓力的大小，或是按壓面35a與支撐面21之間隙G的大小，可因應開纖後之帶狀纖維束B*的寬度或厚度、單向預浸材P的寬度或厚度，而適當地設定最適值。例如，亦可藉由重複進行相對於單向纖維束B或樹脂膜S之處理試驗，來設定最適的加壓力或間隙G之值。此外，係亦可以共振器31在按壓方向的箭頭Z方向上之高度到達位置H為止，使加壓力成為一定之方式，藉由控制裝置來控制驅動馬達41，並以共振器31在按壓方向的箭頭Z方向上之高度到達位置H時停止共振器31之方式，藉由控制裝置來控制驅動馬達41。
供給手段5(相當於本發明之「移動手段」)，如第1圖所示，具備：將單向纖維束B捲繞保持之第1供給輥51、分別將樹脂膜S捲繞保持之第2、3供給輥52、53、拉出輥54、張力調整用輥55、以及收納輥56。單向 纖維束B與兩樹脂膜S，分別藉由往拉出輥54的箭頭方向旋轉之驅動輥54a及被動輥54b軋壓，藉此從各供給輥51至53被拉出，並且夾持於兩樹脂膜S間之狀態的單向纖維束B，被供給至喇叭體35的按壓面35a與支撐體2的支撐面21之間。
此時，該雙面疊合有樹脂膜S之單向纖維束B，藉由朝被配置在較頭部3更下游側之張力調整用輥55的箭頭方向旋轉之驅動輥55a及被動輥55b軋壓，藉此，一邊調整其張力，一邊在按壓面35a與支撐面21之間被夾持之狀態下，朝長度方向的箭頭Y方向行進。因此，本實施形態中，由於單向纖維束B(樹脂膜S)與喇叭體35在長度方向的箭頭Y方向上相對地移動，所以單向纖維束B(樹脂膜S)藉由按壓面35a以既定的一定加壓力被按壓之處，係沿著單向纖維束B之長度方向的箭頭Y方向移動。然後，該雙面疊合有樹脂膜S之單向纖維束B通過喇叭體35的按壓面35a與支撐體2的支撐面21之間所形成之單向預浸材P，被捲繞於收納輥56而收納。藉由僅設置第2、3供給輥52、53中的任一方，可構成為樹脂膜S僅疊合於單向纖維束B的單面。
控制裝置係藉由如上述般地進行處理裝置1之各部的控制，在將樹脂膜S(單向纖維束B)夾持於支撐體2的支撐面21與喇叭體35的按壓面35a之間之狀態下，藉由振動件32使共振器31(喇叭體35)進行超音波振動。藉此，控制裝置從按壓面35a對樹脂膜S施加超音波振動 能量，而使樹脂膜S發熱並熔融該樹脂膜S。
(開纖/含浸處理)
接著說明處理裝置1中所執行之開纖/含浸處理的一例。
首先，製備將構成既定的強化纖維之各絲線集束為束狀而成之單向纖維束B。然後以將既定厚度的樹脂膜S疊合於其雙面之狀態下，一邊藉由進行超音波振動之喇叭體35的按壓面35a，以既定的按壓力將單向纖維束B朝支撐體2的支撐面21按壓，一邊在長度方向的箭頭Y方向行進，藉此，如第3圖所示，使單向纖維束B的寬度擴展至寬Wb，並使樹脂膜S的樹脂含浸於該厚度薄化成為既定的厚度所形成之帶狀纖維束B*而形成之單向預浸材P。
如以上所述，本實施形態中，於將單向纖維束B夾持於支撐體2的支撐面21、以及直交於該支撐面21之按壓方向的箭頭Z方向進行超音波振動之喇叭體35的按壓面35a之間之狀態下，使按壓面35a所按壓之單向纖維束B的按壓處沿著單向纖維束B之長度方向的箭頭Y方向移動，藉此可將單向纖維束B開纖。因此，例如與利用氣流之先前技術相比，於開纖時可使較強張力作用於單向纖維束B，所以可穩定且高速地將單向纖維束B開纖。
此外，一般而言，開纖後的帶狀纖維束B*係不穩定且容易交纏，但在將單向纖維束B與樹脂膜S疊 合配置在支撐面21與按壓面35a之間之狀態下，使單向纖維束B(樹脂膜S)在長度方向的箭頭Y方向上行進，藉此可將單向纖維束B開纖，同時使樹脂膜S熔融後的樹脂含浸於帶狀纖維束B*。因此，不須如先前般準備開纖裝置及含浸裝置兩者的裝置，可在1步驟中形成單向預浸材P，所以可降低單向纖維束B的處理成本。此外，一邊從喇叭體35施加物理性超音波振動，一邊使樹脂膜S的樹脂與帶狀纖維束B*接觸，可促進構成強化纖維之各絲線與樹脂之接合界面的反應，成為良好的接合狀態，可使樹脂膜S的樹脂良好地含浸於帶狀纖維束B*。因此，可提升採用單向預浸材P之成形品的物性。此外，由於與開纖同時使樹脂含浸於帶狀纖維束B*，所以不會有於開纖後的帶狀纖維束B*產生毛球等疑慮，開纖後的纖維束B*容易處理。
此外，以因應作為處理對象之單向纖維束B的粗度或開纖處理後之帶狀纖維束B*的寬度Wb或厚度之目標值所預先設定之既定的加壓力，一邊按壓單向纖維束B一邊進行開纖，藉此可精度佳地調整開纖後之帶狀纖維束B*的寬度Wb及厚度。
此外，以使與支撐面21之間隔，不會比因應作為處理對象之單向纖維束B的粗度或開纖處理後之帶狀纖維束B*的厚度或寬度Wb之目標值所預先設定之既定間隙G更窄之方式，在配置有按壓面35a之狀態下將單向纖維束B開纖，藉此可精度佳地調整開纖後之帶狀纖維束B*的厚度及寬度Wb。亦可以使進行超音波振動之喇叭體 35之最大伸長時的按壓面35a與支撐面21之間隔經常成為既定間隙G之方式，在將共振器31固定並配置在按壓方向的箭頭Z方向之位置H之狀態下(參考第2圖)，亦可使單向纖維束B(樹脂膜S)朝長度方向之箭頭Y方向行進。如此一來，亦可精度佳地調整開纖後之帶狀纖維束B*的厚度及寬度Wb。
〈第2實施形態〉
參考第4圖而說明本發明的第2實施形態之處理裝置。第4圖係顯示本發明的第2實施形態之處理裝置之前視圖。
第4圖所示之處理裝置1a為與上述第1實施形態不同者，如第4圖所示，係在含浸裝置6中進行含浸處理之點。亦即，在未疊合樹脂膜S之狀態下通過按壓面35a與支撐面21之間，並藉此將單向纖維束B開纖後，使樹脂膜S疊合於帶狀纖維束B*並在含浸裝置6中進行含浸處理。其他的構成及動作係與上述第1實施形態的構成及動作相同，因此，藉由援引同一符號而省略該構成及動作的說明。
含浸裝置6如第4圖所示，係可從上下方向夾持雙面疊合有樹脂膜S之帶狀纖維束B*並加壓而構成，並具備：在同一圖中的箭頭方向上旋轉之輸送帶單元61、62、以及配置在輸送帶單元61、62的內側之加熱機構63及冷卻機構64。此外，加熱機構63配置在上游側，冷卻 機構64配置在下游側。於如此地構成之含浸裝置6中，當該雙面疊合有樹脂膜S之帶狀纖維束B*通過時，於上游側，一邊藉由輸送帶單元61、62進行加壓一邊藉由加熱機構63進行加熱，使經熔融之樹脂膜S的樹脂含浸於帶狀纖維束B*。然後，於下游側，一邊藉由輸送帶單元61、62進行加壓一邊藉由冷卻機構64進行冷卻，使含浸於纖維束B*之樹脂固化，而形成單向預浸材P。與上述第1實施形態相同，更可將張力調整用輥55設置在適當的最適處。
即使如此地構成，與上述第1實施形態相同，亦可藉由通過按壓面35a與支撐面21之間並而將單向纖維束B開纖，藉此可穩定且高速地處理單向纖維束B並開纖。此外，藉由將單向纖維束B穩定地開纖，可薄化含浸樹脂之帶狀纖維束B*的厚度(含浸距離：構成強化纖維之絲線的根數)，所以可在短時間內使樹脂含浸於纖維束B*，並且可抑制空隙的產生，防止不完全含浸。因此可提升採用單向預浸材P之成形品的物性。
〈第3實施形態〉
以下參考第5圖說明本發明的第3實施形態之處理裝置。第5圖係顯示本發明的第3實施形態之處理裝置的重要部之立體圖。第5圖中，與第3圖相同，係省略配置在帶狀纖維束B*的下面側之樹脂膜S、與支撐體2之圖示。
第5圖所示之處理裝置1b，與上述第2實施形態之不同處，如第5圖所示，為含浸裝置7的構成不 同之點。其他的構成及動作係與上述第1實施形態的構成及動作相同，故藉由援引同一符號而省略該構成及動作的說明。
含浸裝置7如第5圖所示，係具備與開纖處理所使用之喇叭體35幾乎相同構成的喇叭體135。然後藉由使疊合有樹脂膜S之帶狀纖維束B*通過含浸裝置7之喇叭體135的按壓面135a與支撐體2的支撐面21之間，與上述第1實施形態相同，從按壓面135a施加超音波振動以使經熔融之樹脂膜S的樹脂含浸於帶狀纖維束B*，而形成單向預浸材P。
如此地構成時，藉由施加超音波振動能量而使樹脂分子振動並旋轉，促進分子運動並發熱，可將樹脂膜S高速地升溫而熔融。因此，與利用軋輥等之加壓裝置之先前技術或上述第2實施形態的構成相比，藉由施加超音波振動，可進一步縮短含浸時間，並提升含浸裝置7(處理裝置)的含浸能力。因此，可穩定且高速地處理單向纖維束B(帶狀纖維束B*)並使經熔融的樹脂含浸。此外，與利用軋輥等之加壓裝置之先前技術或上述第2實施形態的構成相比，能夠以小型的構成之含浸裝置7使樹脂膜S等之基質樹脂的樹脂含浸於單向纖維束B(帶狀纖維束B*)。此外，與上述第1實施形態相同，由於施加超音波振動來執行含浸處理，所以可促進構成強化纖維之各絲線與樹脂之接合界面的反應而形成良好的接合狀態，使樹脂膜S的樹脂良好地含浸於帶狀纖維束B*。因此，可提升採用單向預 浸材P之成形品的物性。
與喇叭體35相同，係以藉由喇叭體35的按壓面135a以既定的一定加壓力將單向纖維束B(樹脂膜S)按壓於支撐面21之方式，藉由控制裝置來控制具備驅動馬達等之致動器之加壓手段。此外，與喇叭體35相同，當喇叭體135在按壓方向的箭頭Z方向之高度位置，如第2圖中的L所示，到達喇叭體135伸長為最大時之按壓面135a與支撐面21之間隔成為既定間隙G之位置H時，以使喇叭體135不超過位置H並往支撐體2側移動之方式，藉由控制裝置來控制加壓手段。此外，由按壓面135a所形成之對於單向纖維束B(樹脂膜S)之加壓力的大小，或按壓面135a與支撐面21之間隙G的大小，係只要因應開纖後之帶狀纖維束B*的寬度或厚度、單向預浸材P的寬度或厚度，而適當地設定最適值即可。此外，亦可以喇叭體135在按壓方向的箭頭Z方向之高度到達位置H為止，使加壓力成為一定之方式，藉由控制裝置控制加壓手段，並以喇叭體135在按壓方向的箭頭Z方向之高度到達位置H時停止喇叭體135之方式，藉由控制裝置控制加壓手段。
再者，處理裝置1b不須具備開纖裝置(支撐體2、頭部3)，此時，只要以將藉由處理裝置1b以外的裝置所開纖之單向纖維束B(帶狀纖維束B*)供給至處理裝置1b的含浸裝置7之方式來構成供給手段5即可。
〈第4實施形態〉
參考第6圖而說明本發明的第4實施形態之處理裝置。第6圖係表示於本發明的第4實施形態之處理裝置中所處理之單向纖維束及樹脂片之橫向剖面圖。
本實施形態為與上述第1至第3實施形態不同處，係如第6圖所示，藉由2束單向纖維束B或2束開纖後的帶狀纖維束B*夾持樹脂膜S之狀態下執行含浸處理之點。其他的構成及動作係與上述第1至第3實施形態中的任一構成及動作相同，因此，藉由援引同一符號而省略其構成及動作的說明。
如此，即使如第6圖所示般疊合單向纖維束B(帶狀纖維束B*)與樹脂膜S，亦可發揮與上述各實施形態相同之效果。
〈第5實施形態〉
參考第7圖而說明本發明的第5實施形態之處理裝置。第7圖係表示本發明的第5實施形態之處理裝置的重要部之立體圖。第7圖中，與第5圖相同，係省略配置在帶狀纖維束B*的下面側之樹脂膜S、與支撐體2之圖示。
第7圖所示之處理裝置1c為與上述第5圖所示之處理裝置1b不同處，在於更具備：加熱使樹脂含浸前之開纖後的單向纖維束B(帶狀纖維束B*)之加熱手段8之點。其他的構成及動作係與上述第1實施形態的構成及動作相同，因此，藉由援引同一符號而省略其構成及動作的說明。
加熱手段8係加熱構成碳纖維、玻璃纖維、芳香醯胺纖維等強化纖維之各絲線被集束所形成之單向纖維束B(帶狀纖維束B*)，並藉由加熱器或感應加熱裝置等之一般的加熱裝置所構成。如此地構成時，可提升藉加熱手段8所預加熱後之單向纖維束B(帶狀纖維束B*)與熔融後的樹脂之密合性，並使樹脂良好地含浸於帶狀纖維束B*。
與上述第3實施形態相同，第7圖所示之處理裝置1c不須具備開纖裝置(支撐體2、頭部3)，此時，只要以藉由處理裝置1c以外的裝置所開纖之單向纖維束B(帶狀纖維束B*)供給至處理裝置1c的含浸裝置7及加熱裝置8之方式構成供給手段5即可。
〈第6實施形態〉
參考第8圖及第9圖而說明本發明的第6實施形態之處理裝置。第8圖係顯示本發明的第6實施形態之處理裝置的重要部之立體圖，第9圖係顯示第8圖之處理裝置的重要部之前視圖。第9圖中，與第5圖及第7圖相同地，係省略配置在帶狀纖維束B*的下面側之樹脂膜S、與支撐體2之圖示。
第8圖所示之處理裝置1d為與上述第5圖所示之處理裝置1b及第7圖之處理裝置1c不同處，在於具備：將含浸樹脂後之單向纖維束B(帶狀纖維束B*)對支撐體2的支撐面21按壓之壓制構件9、以及冷卻壓制構件 9之冷卻手段10之點。其他的構成及動作係與上述第1實施形態的構成及動作相同，因此，藉由援引同一符號而省略其構成及動作的說明。
壓制構件9係形成為輥狀，並且以其中心軸為約直交於單向纖維束B(帶狀纖維束B*)之長度方向的箭頭Y方向(單向纖維束B的行進方向)之方式配置。然後，壓制構件9係一邊以其中心軸作為旋轉中心旋轉，一邊藉由其周面將單向預浸材P對支撐面21按壓。此時，藉由圖示省略之馬達或壓缸等之致動器或彈簧等之彈推手段，使壓制構件9以既定的按壓力將單向預浸材P對支撐面21按壓而構成。此外，如第9圖所示，壓制構件9的周面係從支撐面21隔著既定距離G2而配置。
冷卻手段10係藉由吹送空氣冷卻壓制構件9者。如第8圖所示，於壓制構件9中，係設置有：流入口91、以及透過構件9內的流路(圖示中省略)連通於此之流出口92。冷卻手段10係從流入口91將空氣供給至壓制構件9內，被供給之空氣通過壓制構件9內的流路並從流出口92吹出，藉此，冷卻壓制構件9。
因此，如第9圖所示，因應單向預浸材P的寬度之目標值等，以被預先設定之既定的按壓力，藉由壓制構件9將單向預浸材P對支撐面21按壓，藉此可精度佳地調整單向預浸材P的寬度。此外，如第9圖所示，因應單向預浸材P的厚度之目標值等，在從支撐面21隔著預先設定之既定距離G2而配置壓制構件9之狀態下，藉由 壓制構件9將單向預浸材P對支撐面21按壓，藉此可精度佳地調整單向預浸材P的厚度。如此，藉由壓制構件9將含浸處理後之單向纖維束B(帶狀纖維束B*)對支撐面21壓制，藉此可防止因殘熱使單向預浸材P從支撐面21浮起或膨脹，並藉由壓制構件9將單向預浸材P的形狀成形為適切的形狀。
此外，藉由經冷卻手段10冷卻後之壓制構件9，將含浸於單向纖維束B(帶狀纖維束B*)之樹脂迅速地冷卻而硬化。此外，藉由構成為將從流出口92所吹出之空氣吹送至含浸於單向纖維束B(帶狀纖維束B*)後之樹脂，可提升含浸後之樹脂的冷卻效果。
此外，藉由使壓制構件9的旋轉相位與單向預浸材P的移動速度偏離，使壓制構件9的周面與單向預浸材P的表面滑動接觸，而可平滑地形成單向預浸材P的表面。
接著，參考第10圖而說明壓制構件的變形例。第10圖係顯示第9圖之處理裝置的變形例之圖。
第10圖所示之處理裝置1d的壓制構件9a為與第8圖所示之處理裝置1d之輥狀的壓制構件9不同，係在於壓制構件9a具有按壓面93，並一邊使按壓面93與單向預浸材P滑動接觸，一邊將單向預浸材P對支撐體2的支撐面21按壓之點。第10圖中，壓制構件9a形成為具有按壓面93之角柱狀，但若具有按壓面93，壓制構件9a的形狀並不限定於角柱狀。此外，雖然圖示中省略，但與 第8圖所示之壓制構件9相同，於壓制構件9a中，亦設置有：流入口91、以及透過構件9a內的流路(圖示中省略)連通於此之流出口92。冷卻手段10係從流入口91將空氣供給至壓制構件9a內，被供給之空氣通過壓制構件9a內的流路並從流出口92吹出，藉此冷卻壓制構件9a。
在將單向纖維束B及樹脂片S固定配置，並使喇叭體135沿著單向纖維束B之長度方向的箭頭Y方向移動時，可構成為使喇叭體135與壓制構件9、9a一體地移動。此外，本實施形態中，冷卻手段10係構成為藉由空冷式冷卻壓制構件9、9a，但亦可將冷卻手段10構成為藉由水冷式冷卻壓制構件9、9a。
此外，亦可以適合於維持含浸處理後之單向纖維束B的成形狀態之既定的按壓力，藉由壓制構件9、9a將單向纖維束B朝支撐面21按壓，或從支撐面21隔著適合於維持含浸處理後之單向纖維束B的成形狀態之既定距離G2而配置壓制構件9、9a之狀態，藉由壓制構件9、9a將含浸處理後之單向纖維束B對支撐面21按壓。如此一來，可更確實地藉由壓制構件9、9a來維持含浸有樹脂之單向纖維束B的成形狀態。
〈第7實施形態〉
參考第11圖而說明本發明的第7實施形態之處理裝置。第11圖係顯示本發明的第7實施形態之處理裝置的重要部之立體圖。第11圖中，係省略支撐體2之圖示。
第11圖所示之處理裝置1e為與上述第8圖及第10圖所示之處理裝置1d不同處，在於構成基質樹脂之樹脂板S'(樹脂構件)、與單向纖維束B(帶狀纖維束B*)或單向預浸材P疊合而配置，且樹脂板S'經熔融後的樹脂含浸於單向纖維束B(帶狀纖維束B*)或單向預浸材P之點。當單向預浸材P(UD膠帶)配置在樹脂板S'上時，係使樹脂板S'的樹脂進一步含浸於含浸有樹脂之單向纖維束B。亦可具備壓制構件9以取代壓制構件9a。其他的構成及動作係與上述第1實施形態的構成及動作相同，因此，藉由援引同一符號而省略其構成及動作的說明。
即使如此地構成，亦可發揮與上述第6實施形態相同之效果。此外，樹脂板S'係熱容量較大，含浸於單向纖維束B後之熔融樹脂的溫度不易降低，但藉由壓制構件9、9a將含浸後之單向纖維束B對支撐面21按壓，並藉由壓制構件9、9a冷卻熔融樹脂，藉此可將含浸於單向纖維束B後之樹脂迅速地冷卻而硬化。
在使喇叭體135及壓制構件9、9a沿著單向纖維束B(帶狀纖維束B*)的長度方向一體地移動時，可構成如下。亦即，可將捲繞保持單向纖維束B(帶狀纖維束B*)或單向預浸材P(UD膠帶)並供給至喇叭體135之按壓面135a的下方之供給輥，配置在喇叭體135(壓制構件9、9a)之移動方向(長度方向)的箭頭Y方向之喇叭體135的上游側，並且使喇叭體135(壓制構件9、9a)及供給輥一體地移動。如此地構成時，在將樹脂板S'固定配置之狀態下，可 一邊使喇叭體135(壓制構件9、9a)及供給輥一體地移動，一邊從供給輥將單向纖維束B(帶狀纖維束B*)或單向預浸材P(UD膠帶)供給至按壓面135a的下方，並藉由含浸裝置7，連續地使樹脂膜S的樹脂熔融而含浸於被供給之單向纖維束B(帶狀纖維束B*)或單向預浸材P(UD膠帶)。
〈第8實施形態〉
參考第12圖而說明本發明的第8實施形態之處理裝置。第12圖係顯示本發明的第8實施形態之處理裝置之前視圖。
第12圖所示之處理裝置1f為與第1圖之處理裝置1不同處，在於具備：用以遮蔽從樹脂膜S朝共振器31(喇叭體35)之傳熱之按壓體側遮蔽手段11a、以及用以遮蔽從樹脂膜S朝支撐體2之傳熱之支撐體側遮蔽手段11b之點。其他的構成及動作係與上述第1實施形態的構成及動作相同，故藉由援引同一符號而省略該構成及動作的說明。
按壓體側遮蔽手段11a係具備：將藉由聚四氟乙烯(PTFE)、全氟烷氧基氟樹脂(PFA)、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物(FEP)、乙烯/四氟乙烯共聚物(ETFE)等各種氟樹脂或摻入玻璃纖維之氟樹脂般之熱傳導率小的樹脂材料或熱傳導率小之Nichias股份有限公司製的Pyrogel(註冊商標)等熱傳導率小的材料所形成之帶狀隔熱膜Ia捲繞保持之供給輥111a，以及收納輥112a；藉由使供給輥111a及 收納輥112a分別朝箭頭方向旋轉，將從供給輥111a所拉出之隔熱膜Ia供給至喇叭體35的按壓面35a與樹脂膜S(單向纖維束B)之間，而遮蔽從樹脂膜S往共振器31(喇叭體35)之傳熱。此時，隔熱膜Ia係以與雙面疊合有樹脂膜S之單向纖維束B幾乎相同的速度朝長度方向的箭頭Y方向行進之方式，從供給輥111a被拉出而收納於收納輥112a。
藉由脫模性優異之氟樹脂等形成隔熱膜Ia，藉此，亦可使用作為防止經熔融的樹脂膜S黏著於喇叭體35的按壓面35a等情形之脫模膜，可使雙面疊合有樹脂膜S之單向纖維束B(單向預浸材P)朝箭頭Y方向良好地行進。此外，亦可不使隔熱膜Ia如上述般朝箭頭Y方向行進，而將隔熱膜Ia固定配置在喇叭體35的按壓面35a與樹脂膜S(單向纖維束B)之間。
此外，雖然圖示中省略，但亦可將按壓體側遮蔽手段11a設置在第5圖、第7圖、第8圖、第10圖、第11圖的含浸裝置7所具備之喇叭體135。藉由如此地構成，可防止因施加超音波振動能量所產生的熱能從樹脂片S或樹脂板S'傳導至喇叭體135而逸散。
支撐體側遮蔽手段11b係具備：將藉由聚四氟乙烯(PTFE)、全氟烷氧基氟樹脂(PFB)、四氟乙烯/六氟丙烯共聚物(FEP)、乙烯/四氟乙烯共聚物(ETFE)等各種氟樹脂或摻入玻璃纖維之氟樹脂般之熱傳導率小的樹脂材料，或熱傳導率小之Nichias股份有限公司製的Pyrogel(註冊商標)等熱傳導率小的材料所形成之帶狀隔熱膜Ib捲繞 保持之供給輥111b，以及收納輥112b；藉由使供給輥111b及收納輥112b分別朝箭頭方向旋轉，將從供給輥111b所拉出之隔熱膜Ib供給至支撐體2的支撐面21與樹脂膜S(單向纖維束B)之間，而遮蔽從樹脂膜S朝支撐體2之傳熱。此時，隔熱膜Ib係以與雙面疊合有樹脂膜S之單向纖維束B幾乎相同的速度朝長度方向的箭頭Y方向行進之方式，從供給輥111b被拉出而收納於收納輥112b。
藉由脫模性優異之氟樹脂等形成隔熱膜Ib，藉此，亦可使用作為防止經熔融的樹脂膜S黏著於支撐體2的支撐面21等情形之脫模膜，可使雙面疊合有樹脂膜S之單向纖維束B(單向預浸材P)朝箭頭Y方向良好地行進。此外，亦可不使隔熱膜Ib如上述般朝箭頭Y方向行進，而是將隔熱膜Ib固定配置在支撐體2的支撐面21與樹脂膜S(單向纖維束B)之間。
以往，當從喇叭體35的按壓面35a施加超音波振動時，可考量到所疊合之樹脂膜S或樹脂板S'等之被處理物彼此互相摩擦並產生摩擦熱，而使樹脂熔融。本申請案發明人，係藉由溫度儀觀察從喇叭體35的按壓面35a施加超音波振動之樹脂製的被處理物，以詳細探討被處理物的溫度分布。該結果為，本申請案發明人係發現到按壓面35a未接觸之被處理物之端緣部的溫度亦上升。此係可考量為：與微波爐的原理相同，超音波振動能量從喇叭體35的按壓面35a施加於樹脂膜S或樹脂板S'等被處理物，藉此使樹脂分子振動並旋轉，促進分子運動，而使被 處理物全體的溫度上升之故。
此外，本申請案發明人，係發現到於超音波處理後，喇叭體35的按壓面35a從被處理物離開時，喇叭體35為維持在升溫之狀態。此係可考量為：因施加超音波振動能量而在被處理物中所產生的熱能傳導至喇叭體35並逸散至被處理物的外部，而使該喇叭體35升溫之故。從此等的考察結果，本申請案發明人，係發現到：從喇叭體35的按壓面35a施加超音波振動能量來處理被處理物時，為了有效率地利用超音波振動能量來處理被處理物，重要的是防止因施加超音波振動能量而在被處理物全體中所產生的熱能逸散至喇叭體35或支撐體2，並將所產生之熱能封閉在被處理物內者。
因此，在本實施形態中，當藉由施加超音波振動能量使樹脂分子振動並旋轉，促進分子運動而使樹脂膜S發熱時，由於可遮蔽從樹脂膜S朝喇叭體35及支撐體2之傳熱，所以可防止樹脂膜S所產生之熱被傳導至支撐體2及喇叭體35而逸散之情形，可將熱封閉在樹脂膜S內。因此，可將因施加超音波振動而在樹脂膜S所產生之熱能封閉在該樹脂膜S內，該結果，即使不施加過剩的超音波振動能量，亦可藉由不會使樹脂膜S破損之程度之適度大小的超音波振動能量，確實地將樹脂膜S升溫至既定溫度而熔融。
在將樹脂膜S(單向纖維束B)夾持於支撐體2的支撐面21與進行超音波振動之喇叭體35的按壓面35a 之間之狀態下，使按壓面35a所按壓之按壓處以既定速度沿著樹脂膜S之長度方向的箭頭Y方向連續地移動時，施加(注入)超音波振動之樹脂膜S上的位置時時刻刻在移動，但在先前的構成中，因施加超音波振動能量所產生的熱能被傳導至支撐體2或喇叭體35而逸散，所以無法有效率地利用超音波振動能量，無法使樹脂膜S之按壓面35a接觸之處的溫度上升。另一方面，如本實施形態般，藉由遮蔽從樹脂膜S朝喇叭體35及支撐體2之傳熱而將熱能封閉在該樹脂膜S內，可有效率地利用超音波振動能量並使樹脂膜S之按壓面35a接觸之處的溫度上升。因此，藉由利用具有較加熱所需的範圍更小之按壓面35a之喇叭體35，並使按壓面35a所按壓之按壓處連續地移動，可處理面積較按壓面35a更大之樹脂膜S或樹脂板S'等樹脂製的被處理物。
本發明並不限定於上述實施形態，只要在不脫離該主旨下，除了上述內容以外，可進行各種變更，並且可任意組合上述各實施形態的構成。例如，亦可藉由使喇叭體35、135(共振器31)朝長度方向的箭頭Y方向移動，而使喇叭體35、135的按壓面35a、135a所按壓之單向纖維束B的按壓處移動。此外，亦可藉由使喇叭體35、135(共振器31)及單向纖維束B之兩者朝長度方向的箭頭Y方向相對地移動，以使喇叭體35、135的按壓面35a、135a所按壓之單向纖維束B的按壓處移動。
此外，藉由將壓缸追加設置在上述加壓手 段4，可利用壓缸的差壓，而設定對於喇叭體35的按壓面35a所按壓之單向纖維束B之加壓力。
此外，上述第2及第3實施形態中，含浸裝置的構成並不限定於上述例子，只要可藉由一般所使用之含浸裝置來進行含浸處理即可。
此外，按壓體及按壓面的形狀等構成，並不限定於上述喇叭體35、135的構成，只要具有平面狀的按壓面，且至少涵蓋寬度方向可藉由按壓面將單向纖維束B對支撐面21按壓之構成，亦可將按壓體構成為任意的形狀。例如，可將喇叭體35、135構成為該側視形狀朝向按壓面35a、135a形成喙狀之尖細的形狀。此外，若涵蓋寬度方向將單向纖維束B(帶狀纖維束B*)、樹脂片S、樹脂板S'等被處理物單軸狀地對支撐面21按壓之構成，可在既定方向(例如和按壓面的長度方向幾乎直交之方向)上掃描(移動)1次之按壓面所按壓之被處理物的按壓處，而對被處理物全體進行處理。
此外，上述加壓手段4並不限定於上述構成，只要可移動共振器31，亦可使用線性馬達或壓缸等之眾所皆知的致動器等，任意地構成加壓手段4。
此外，按壓體及支撐體之各自的配置位置，並不限定於朝向第1圖的紙面而於上下方向排列之上述例子，亦可互換按壓體及支撐體之上下方向的位置而配置，或朝向第1圖的紙面而朝左右方向排列按壓體及支撐體而配置。
此外，藉由聚四氟乙烯(PTFE)等各種氟樹脂或鋯石等之熱傳導率小的材質所形成之隔熱層，亦可形成於喇叭體35、135(按壓面35a、135a)的表面。即使如此地構成，亦可藉由隔熱層遮蔽從樹脂膜S或樹脂板S'朝喇叭體35、135之傳熱，可將因施加超音波振動所產生的熱能封閉在樹脂膜S或樹脂板S'內，因此可有效率地應用超音波振動能量來處理樹脂膜S或樹脂板S'。如此，可使設置在共振器31(喇叭體35、135)之隔熱層，發揮作為遮蔽朝共振器31(喇叭體35、135)側之傳熱之遮蔽手段的功能。
此外，亦可藉由聚四氟乙烯(PTFE)等各種氟樹脂或鋯石、(精密)陶瓷、玻璃等熱傳導率小的材質所形成之隔熱層，形成於支撐體2(支撐面21)的表面。即使如此地構成，亦可藉由隔熱層遮蔽從樹脂膜S或樹脂板S'朝支撐體2之傳熱，可將因施加超音波振動能量所產生的熱能封閉在樹脂膜S或樹脂板S'內，因此，可有效率地利用超音波振動能量來處理樹脂膜S或樹脂板S'。如此，可使設置在支撐體2之隔熱層，發揮作為遮蔽朝支撐體2側之傳熱之遮蔽手段的功能。
共振器31(喇叭體35、135)及支撐體2的熱傳導率，均可設定較10W/(m‧K)更小。例如，共振器31(喇叭體35、135)及支撐體2均可藉由熱傳導率小之鈦合金(例如熱傳導率為7.5W/(m‧K)之Ti-6Al-4V)形成。此外，支撐體2可藉由水晶(8W/(m‧K))、玻璃(1W/(m‧K))、精密陶瓷(富鋁紅柱石(Mullite)、鎂橄欖石(Forsterite)、堇青石 (Cordierite)、鋯石、塊滑石(Steatite)等)等材質所構成。即使如此地構成，由於共振器31(喇叭體35、135)及支撐體2的熱傳導率均設定為較小，所以可防止因施加超音波振動能量所產生的熱能從樹脂膜S或樹脂板S'傳導至喇叭體35、135及支撐體2而散逸。因此，可將因施加超音波振動能量所產生的熱能封閉在樹脂膜S、樹脂板S'內，故能夠有效率地利用超音波振動能量來處理樹脂膜S、樹脂板S'。如此，可使共振器31(喇叭體35、135)及支撐體2分別發揮作為遮蔽熱之遮蔽手段的功能。
此外，亦可於第5圖、第7圖、第8圖、第10圖、第11圖的含浸裝置7(處理裝置)所具備之喇叭體135，設置加熱器。如此一來，藉由加熱器將喇叭體135預先升溫至既定溫度，在施加超音波振動能量後之樹脂膜S或樹脂板S'發熱時，可緩和於樹脂膜S或樹脂板S'與喇叭體135之間所產生之熱梯度，所以可遮蔽從發熱後的樹脂膜S或樹脂板S'往喇叭體135之傳熱。如此，可使設置在喇叭體135之加熱器，發揮作為遮蔽朝喇叭體135側之傳熱之遮蔽手段的功能。此外，藉由加熱器將喇叭體135預先升溫至既定溫度，亦可將加熱器的熱能加諸於從喇叭體135的按壓面135a施加於樹脂膜S或樹脂板S'之超音波振動能量。如此，可抑制對樹脂膜S或樹脂板S'之超音波振動能量的過剩供給，並充分地提高溫度而確實地熔融樹脂膜S或樹脂板S'。
於支撐體2的支撐面21與單向纖維束B(樹 脂片S、樹脂板S')之間，或喇叭體35、135的按壓面35a、135a與單向纖維束B(樹脂片S、樹脂板S')之間，可配置由氟樹脂等之脫模性優異的樹脂所形成之脫模片，或由鈦、鈦合金、銅、不鏽鋼等之金屬所形成之脫模片。若採用藉由金屬所形成之脫模片，則更可確實地將超音波振動傳達至單向纖維束B(樹脂片S、樹脂板S')。
此外，上述實施形態中，係以將構成強化纖維之各絲線集束為束狀而成之單向纖維束B(亦包含帶狀纖維束B*)或單向預浸材P(UD膠帶)為例，說明含浸樹脂之強化纖維，但使樹脂含浸之強化纖維並不限定於上述單向纖維束B或單向預浸材P(UD膠帶)。例如，將構成強化纖維之各絲線進行平織而成之薄片，或織品、布、不織布、編織品(亦分別包含含浸有樹脂者)；或將構成強化纖維之各絲線集束為束狀而成之單向纖維束B(亦包含帶狀纖維束B*)進行平織而成之薄片，或織品、布、不織布、編織品(亦分別包含含浸有樹脂者)；或是將單向預浸材P進行平織而成之薄片；或使樹脂片S或樹脂板S'等之樹脂構件(基質樹脂)的樹脂含浸於將單向預浸材P成形為刮刀狀之成型體。
此外，含浸於強化纖維之樹脂，亦可作為基質樹脂(樹脂構件)含浸於其他之強化纖維。此時，當含浸於強化纖維之樹脂作為基質樹脂(樹脂構件)含浸於其他之強化纖維時，於該其他之強化纖維中，亦可已經含浸有其他基質樹脂。
[產業上之利用可能性]
可將本發明廣泛地適用在處理強化纖維之處理裝置及處理方法。
1‧‧‧處理裝置
2‧‧‧支撐體
3‧‧‧頭部
5‧‧‧供給手段(移動手段)
21‧‧‧支撐面
31‧‧‧共振器
35a‧‧‧按壓面
51‧‧‧第1供給輥
52‧‧‧第2供給輥
53‧‧‧第3供給輥
54‧‧‧拉出輥
54a、55a‧‧‧驅動輥
54b、55b‧‧‧被動輥
55‧‧‧張力調整用輥
56‧‧‧收納輥
B‧‧‧單向纖維束(強化纖維)
P‧‧‧單向預浸材
S‧‧‧樹脂膜(樹脂構件)

Claims (13)

  1. 一種處理裝置，係處理強化纖維之處理裝置，並具備：具有支撐面之支撐體；具有按壓面之按壓體；振動手段，係對前述按壓體施加朝直交於前述支撐面之按壓方向的超音波振動；以及移動手段，係在前述支撐面、及藉由前述振動手段朝前述按壓方向進行超音波振動之前述按壓體的前述按壓面之間夾持屬於前述強化纖維之單向纖維束之狀態下，使前述單向纖維束與前述按壓體相對地移動；其中，藉由前述移動手段，使前述按壓面所按壓之前述單向纖維束的按壓處沿著前述單向纖維束的長度方向移動，而使前述單向纖維束開纖。
  2. 一種處理裝置，其係處理強化纖維之處理裝置，並具備：具有支撐面之支撐體；具有按壓面之按壓體；振動手段，係對前述按壓體施加朝直交於前述支撐面之按壓方向的超音波振動；以及，移動手段，係於前述支撐面、與藉由前述振動手段朝前述按壓方向進行超音波振動之前述按壓體的前述按壓面之間，使前述強化纖維與樹脂構件疊合並夾持之狀態下，使前述強化纖維、及前述樹脂構件與前述按壓體相對地移動；其中， 藉由前述移動手段，使前述按壓面所按壓之前述強化纖維的按壓處移動，而使前述樹脂構件的樹脂含浸於前述強化纖維。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之處理裝置，其中，前述強化纖維為單向纖維束，前述移動手段係於前述支撐面與前述按壓面之間，使被開纖後之帶狀的前述單向纖維束與前述樹脂構件疊合並夾持之狀態下，使前述按壓面所按壓之前述單向纖維束的按壓處沿著前述單向纖維束的長度方向移動。
  4. 如申請專利範圍第2或3項所述之處理裝置，更具備：將含浸樹脂後之前述強化纖維對於前述支撐面按壓之壓制構件。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之處理裝置，更具備：冷卻前述壓制構件之冷卻手段。
  6. 如申請專利範圍第4或5項所述之處理裝置，其中前述壓制構件係以既定的按壓力使含浸樹脂後之前述強化纖維對前述支撐面按壓。
  7. 如申請專利範圍第4至6項中任一項所述之處理裝置，其中前述壓制構件為從前述支撐面隔著既定距離而配置。
  8. 如申請專利範圍第2至7項中任一項所述之處理裝置，其更具備：加熱含浸前述樹脂前之前述強化纖維之加熱手段。
  9. 如申請專利範圍第1至8項中任一項所述之處理裝置， 其中前述按壓面係以既定的加壓力使前述強化纖維對前述支撐面按壓。
  10. 申請專利範圍第1至9項中任一項所述之處理裝置，其中前述按壓面為從前述支撐面隔著既定間隙而配置。
  11. 一種處理方法，係處理強化纖維之處理方法，該方法於支撐體的支撐面、與朝直交於前述支撐面之按壓方向進行超音波振動之按壓體的按壓面之間，夾持屬於前述強化纖維之單向纖維束之狀態下，使前述按壓面所按壓之前述單向纖維束的按壓處沿著前述單向纖維束的長度方向移動，而將前述單向纖維束開纖。
  12. 一種處理方法，係處理強化纖維之處理方法，該方法於支撐體的支撐面、與朝直交於前述支撐面之按壓方向進行超音波振動之按壓體的按壓面之間，使前述強化纖維與樹脂構件疊合並夾持之狀態下，使前述按壓面所按壓之前述強化纖維的按壓處移動，而使前述樹脂構件的樹脂含浸於前述強化纖維。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之處理方法，其中，前述強化纖維為單向纖維束，於前述支撐面與前述按壓面之間，使被開纖後之帶狀的前述單向纖維束與前述樹脂構件疊合並夾持之狀態下，使前述按壓面所按壓之前述單向纖維束的按壓處沿著前述單向纖維束的長度方向移動。
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