TW201736097A - 用以製造半成品片之設備與方法 - Google Patents

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Abstract

本發明係關於半連續製造由單向長纖維強化片段構成之半成品片的設備和方法，及製造半成品片的方法，其中纖維在最終半成品片中依角度x排列，角度x具有與最終半成品片的最長軸夾非0°至90°的量值。

Description

用以製造半成品片之設備與方法
本發明係關於半連續製造由單向長纖維強化片段構成之半成品片的設備和方法，及製造半成品片的方法，其中纖維嵌入聚碳酸酯基質中，且在最終半成品片中依角度x排列，角度x具有與最終半成品片的最長軸夾非0°至90°的量值。
過去數十年來，由於突出的特性，纖維強化材料使用不斷增加。纖維強化材料特別用於受加速作用的結構，以便減輕重量及減少能量消耗，又不致造成材料的強度或剛度損失。
纖維強化材料亦稱作纖維複合材或簡稱複合材，其係由基質材料組成的至少兩相材料，其中纖維實質完全嵌入及包住。基質具有形狀賦予功能，旨在保護纖維免受外部影響，且為在纖維間轉移力及引入外部負載所需。纖維對材料的機械性能有決定性貢獻，其中玻璃、碳、聚合物、玄武岩或天然纖維常用於工業。視擬定用途而定，所用基質材料通常為熱固性或熱塑性聚合物，有時甚至係彈性體。
熱固性聚合物已長久存於許多工業。然關鍵缺點為長硬化時間，導致處理提供部件期間有相應長循環時間。此使得熱固系複合材不具吸引力，特別係用於大量工業應用。反之，當熱塑系複合材(若其為已完全固結的半成品形式，例如長纖維強化片或型材)進一步處理時，往往只要加熱、成形及冷卻，此現可在循環時間一分鐘內完成。此處理還可結合其他處理步驟，例如用熱塑性塑膠插入成型，此可實現非常高度自動化及功能整合。
所用強化材料本質上為半成品織物，例如編織多層襯墊或不織布(如製氈毛層、無規鋪置纖維氈等)。纖維強化形式的特徵為纖維位向， 是以在後續部件中的力路徑(force path)已於半成品織物中確定。雖然此可直接製造多向強化複合材，但缺點為在層結構的彈性、機械性質和經濟方面不佳。在熱塑系系統中，半成品織物一般在壓力與溫度作用下浸漬聚合物，接著切割尺寸及進一步處理成硬化片。
除了已建立的半成品織物系系統，熱塑系帶變得越來越重要。其提供了經濟優勢，因可避開半成品織物製造處理步驟。熱塑系帶適於製造多層構造，特別係用於製造多向構造。
製造用單向排列長纖維強化之熱塑系半成品片的方法和設備描述於WO 2012 123 302 A1，其全文內容以引用方式併入本文中。所述方法/所述設備提供纖維強化半成品片，其中長纖維朝與供應片行進方向夾0°的方向排列。
製造單向長纖維強化帶的方法和設備亦描述於EP 2 631 049 A1，其全文內容亦以引用方式併入本文中。
在EP 2 631 049 A1所述方法中，為製造x°-帶，從具主要方向、塑膠基質和以單向定向方式固定並與行進方向圍成0°角度的多個纖維的供應片分離片段，片段彼此相鄰配置，使其平行行進方向延伸的縱邊互相平行且相鄰及與縱向方向圍成預定角度，縱邊區域的相鄰片段則互相接合。故供應片對應0°-帶，片段對應片段。在x°-帶中，纖維則依與x°-帶的行進方向夾非0°角度x配置。
EP 2 631 049 A1所述設備包含分配裝置，用於分配具主要方向、塑膠基質和以單向定向方式固定並與主要方向圍成0°角度的多個纖維的供應片片段、排列元件，用於將片段彼此相鄰配置，使其平行主要方向延伸的縱邊互相平行且相鄰及與縱向方向圍成預定角度(a)，及接合元件，用於接合縱邊區域的相鄰片段。
EP 2 631 049 A1所述設備的缺點為從上方觀之，分配裝置和排列裝置彼此需以180°減去預定角度(a)的角度配置，以完成片段接合，如此在x°-帶中，纖維將與x°-帶的最長行進方向夾非0°排列。換言之，此意指設備不形成連續直線，而是材料分配裝置配置成與排列裝置夾角度(a)，即比喻來說，設備彎曲配置。
又有缺點在於此類設備在機房中需要實質更多空間。當機房 安置複數個此型設備時尤其如是。
此型設備的附加缺點為將纖維與行進方向設成不同角度(a)時亦需相應改變分配裝置與排列裝置間的角度。此十分不便且會增加構造複雜度，還會使系統更易故障及更增添上述空間缺點。
此方法的缺點在於片段的前進方向改變，以致方法更易失誤，尤其係在接合縱邊區域的相鄰片段期間，且可能造成x°-帶製造不連續及延遲。
此外，EP 2 631 049 A1所述設備不用於製造包含熱塑性聚碳酸酯做為基質材料的帶。原因之一為上述使用EP 2 631 049 A1所述設備製造帶的方法易失誤，特別係在接合縱邊區域的相鄰片段期間。
相較於一般所用熱塑性塑膠，聚碳酸酯的缺點為具低蠕變傾向性，是以受到恆定應力時有破裂傾向。此對用於包含長纖維的複合材時尤其有問題，因為在塑膠基質中包含長纖維的複合材會因長纖維而受恆定應力作用。故到目前為止，聚碳酸酯實際上僅做為包含長纖維複合材的次要塑膠基質角色。然原則上期能拓寬聚碳酸酯的應用領域而包括帶，因為與其他習用熱塑性塑膠相比，例如聚醯胺或聚丙烯，聚碳酸酯在固化期間具小體積收縮率。相較於其他熱塑性塑膠，聚碳酸酯更具有較高玻璃轉化溫度Tg、較大耐熱性和較低吸水率。
為使聚碳酸酯用於製造帶，特別需以理想無縫方式進行縱邊區域的相鄰片段接合。
再者，包含聚碳酸酯做為基質材料的帶可提供多層複合材，其兼具美觀低波紋表面與良好機械性質。由包含聚碳酸酯做為基質材料的帶構成的多層複合材展現類金屬觸覺、光學和聲學。
這些性質亦使多層複合材適合做為電子元件用外殼的外殼材料，特別係可攜式電子元件，例如膝上型電腦或智慧型手機，和用於汽車的外部與內部裝飾，因為多層複合材可承受機械負載及提供優美外觀。
因此，本發明的目的為克服先前技術缺點。
本發明的特別目的為提供一種設備，藉以製造由片段構成的x°-帶，其中纖維嵌入聚碳酸酯基質中且具有角度x，角度x具有與x°-帶的行 進方向夾非0°至90°的量值，其中從上方觀之，簡稱平視，設備的主要部件配置使其不彎曲配置。
本發明的另一特別目的為提供一種設備，藉以製造由片段構成的x°-帶，其中纖維嵌入聚碳酸酯基質中且與x°-帶的行進方向夾非0°角度，其中設備的主要部件配置成使設備的主軸在平視圖上形成直線，如此0°-帶、由此切割的片段和x°-帶的前進方向在其製造期間保持不變，並與0°-帶和x°-帶的行進方向一致。換言之，設備的主軸在其基底面上形成直線。
本發明的又一特別目的為提供一種設備，相較於先前技術，其能較不易失誤地接合帶縱邊區域的相鄰片段，從而製造由片段構成的x°-帶，其中纖維嵌入聚碳酸酯基質中且與x°-帶的行進方向夾非0°角度。
1‧‧‧供給元件(F)
2‧‧‧切割元件(A)
3‧‧‧處置元件(B)
4‧‧‧接合元件(C)
5‧‧‧輸出元件(G)
6‧‧‧前進方向
7‧‧‧主軸
8‧‧‧0°-帶
9‧‧‧片段
10‧‧‧x°-帶
11‧‧‧行進方向
12‧‧‧0°-帶的纖維排列
13‧‧‧片段的纖維排列
14‧‧‧x°-帶的纖維排列
15‧‧‧角度x
16‧‧‧方向
圖1顯示根據本發明的設備簡化圖，且不擬限定本發明。
最終半成品片以下亦稱作”x°-帶”。
半成品片中纖維依與半成品片的最長軸夾0°角度x排列的帶以下簡稱“0°-帶”。0°-帶的用途為做為x°-帶製造的前驅體。
“帶”一詞用於表示0°-帶和x°-帶。帶的長邊互相平行延伸。
在本發明內文中，半連續製造應理解成意指製造方法包含連續著手進行或進行的處理步驟和不連續著手進行或進行的處理步驟。
根據本發明，以根據本發明設備製造的x°-帶尤其具有下列特徵：纖維不像0°-帶的情況那樣朝與帶的最長軸夾0°的方向佈署，而是依與前進方向夾角度x排列，其中角度x為非0°。帶的最長軸亦稱作行進方向。“長纖維強化”應理解成意指強化纖維的長度實質等於在纖維方向上待強化帶的尺度。”單向”加上“纖維”應理解成意指帶中纖維只朝一個方向排列。
上述目的可利用包含下列主要部件的設備達成：(A)切割元件；(B)處置元件；(C)接合元件，其中彼此在設備中依循上述順序。
下列附加部件配置在切割元件(A)上游： (D)退繞元件；(E)第一儲存單元(累積器)；(F)供給元件。
下列附加部件配置在接合元件(C)下游：(G)輸出元件；(H)第二儲存單元(累積器)；(J)捲繞元件。
此將使主要與附加部件在前進方向上產生下列順序：D-E-F-A-B-C-G-H-J。
退繞元件(D)例如包含軋輥供0°-帶捲繞於上。然也可採用其他退繞元件(D)。0°-帶朝行進方向的長度通常為100至3000公尺，寬度為60至2100毫米(mm)，較佳為500至1000mm，更佳為600至800mm，厚度為100至350微米(μm)，較佳為120至200μm。然本發明設備亦可處理具其他尺度的0°-帶。
如所述，具熱塑性基質的0°-帶和其製造本身可從如EP 2 631 049 A1獲知。然也可採用單向長纖維強化半成品片，其中纖維與半成品片的行進方向夾0°角度排列，半成品片的長邊互相平行延伸及具其他尺度。
0°-帶中基質材料以由至少50重量%、較佳至少60重量%、更佳至少70重量%、再佳至少90重量%、極佳至少95重量%、特別係至少97重量%的聚碳酸酯系熱塑性塑膠組成為佳。換言之，在本發明內文中，聚碳酸酯系熱塑性塑膠可包含不超過50重量%、較佳不超過40重量%、更佳不超過30重量%、再佳不超過20重量%、特佳不超過10重量%、極佳不超過5重量%、特別係不超過3重量%的一或更多不同於聚碳酸酯的成分做為摻合物。
較佳地，聚碳酸酯系熱塑性塑膠實質由、特別係100重量%的聚碳酸酯組成。
在此提及聚碳酸酯時，此亦包括不同的聚碳酸酯混合物。聚碳酸酯在此更做為概括術語，故包含均聚碳酸酯和共聚碳酸酯。聚碳酸酯另可依已知方式呈直鏈或支鏈。
較佳地，聚碳酸酯系塑膠由70重量%、80重量%、90重量%或實質由、特別係100重量%的直鏈聚碳酸酯組成。
聚碳酸酯可以已知方式由二酚、碳酸衍生物和選擇性鏈終止劑與分枝劑製造。聚碳酸酯製造相關細節為熟諳此技術者熟知至少約40年。此例如可參照「Schnell,Chemistry and Physics of Polycarbonates,Polymer Reviews,Volume 9,Interscience Publishers,New York,London,Sydney 1964」、「D.Freitag,U.Grigo,P.R.Müller,H.Nouvertné,BAYER AG,"Polycarbonates" in Encyclopedia of Polymer Science and Engineering,Volume 11,Second Edition,1988,pages 648-718」及「U.Grigo,K.Kirchner and P.R.Müller "Polycarbonate" in BeckerBraun,Kunststoff-Handbuch,Volume 31,Polycarbonate,Polyacetale,Polyester,Celluloseester,Carl Hanser Verlag Munich,Vierna 1992,pages 117-299」。
芳族聚碳酸酯例如可利用界面法，選擇性使用鏈終止劑及選擇性使用三官能基或多於三官能基的分枝劑，使二酚與羰基鹵化物反應製造，較佳為光氣，及/或與芳族二羰基二鹵化物，較佳為苯二羰基二鹵化物。亦可透過二酚與如碳酸二苯酯反應的熔體聚合法製造。適於製造聚碳酸酯的二酚例如為對苯二酚、間苯二酚、二羥基聯苯、雙(羥基苯基)烷烴、雙(羥基苯基)環烷、雙(羥基苯基)硫化物、雙(羥基苯基)醚、雙(羥基苯基)酮、雙(羥基苯基)碸、雙(羥基苯基)亞碸、α,α'-雙(羥基苯基)二異丙基苯、衍生自靛紅衍生物或酚酞衍生物的苄甲內醯胺及相關環烷基化、環芳基化和環鹵化化合物。
所用二酚較佳為酞醯亞胺系，例如2-芳烷基-3,3'-雙(4-羥基苯基)酞醯亞胺或2-芳基-3,3'-雙(4-羥基苯基)酞醯亞胺(如2-苯基-3,3'-雙(4-羥基苯基)酞醯亞胺)、2-烷基-3,3'-雙(4-羥基苯基)酞醯亞胺(如2-丁基-3,3'-雙(4-羥基苯基)酞醯亞胺、2-丙基-3,3'-雙(4-羥基苯基)酞醯亞胺、2-乙基-3,3'-雙(4-羥基苯基)酞醯亞胺或2-甲基-3,3'-雙(4-羥基苯基)酞醯亞胺)，及以靛紅取代氮為基料的二酚，例如3,3-雙(4-羥基苯基)-1-苯基-1H-吲哚-2-酮或2,2-雙(4-羥基苯基)-1-苯基-1H-吲哚-3-酮。
較佳二酚為4,4'-二羥基聯苯、2,2-雙(4-羥基苯基)丙烷(雙酚A)、2,4-雙(4-羥基苯基)-2-甲基丁烷、1,1-雙(4-羥基苯基)對二異丙基苯、2,2-雙(3-甲基-4-羥基苯基)丙烷、二甲基雙酚A、雙(3,5-二甲基-4-羥基苯基)甲烷、2,2-雙(3,5-二甲基-4-羥基苯基)丙烷、雙(3,5-二甲基-4-羥基苯基)碸、2,4- 雙(3,5-二甲基-4-羥基苯基)-2-甲基丁烷、1,1-雙(3,5-二甲基-4-羥基苯基)對二異丙基苯和1,1-雙(4-羥基苯基)-3,3,5-三甲基環己烷。
特佳二酚為2,2-雙(4-羥基苯基)丙烷(雙酚A)、2,2-雙(3,5-二甲基-4-羥基苯基)丙烷、1,1-雙(4-羥基苯基)環己烷、1,1-雙(4-羥基苯基)-3,3,5-三甲基環己烷和二甲基雙酚A。
這些和其他適合二酚例如描述於US-A 3 028 635、US-A 2 999 825、US-A 3 148 172、US-A 2 991 273、US-A 3 271 367、US-A 4 982 014與US-A 2 999 846、DE-A 1 570 703、DE-A 2063 050、DE-A 2 036 052、DE-A 2 211 956與DE-A 3 832 396、FR-A 1 561 518、專題論文「H.Schnell,Chemistry and Physics of Polycarbonates,Interscience Publishers,New York 1964」和JP-A 620391986、JP-A 620401986與JP-A 1055501986。
在均聚碳酸酯例子中，只使用一種二酚，在共聚碳酸酯例子中，採用二或更多二酚。
適合碳酸衍生物實例包括光氣或碳酸二苯酯。適於製造聚碳酸酯的鏈終止劑為單酚。適合單酚例如為苯酚本身、烷基酚，例如甲酚、對叔丁基酚、異丙苯基酚和其混合物。
較佳鏈終止劑為被直鏈或支鏈(較佳為未取代C1至C30烷基)或叔丁基單或多取代的酚。特佳鏈終止劑為苯酚、異丙苯基酚及/或對叔丁基酚。按各自使用二酚的莫耳數計，鏈終止劑的用量較佳為0.1至5莫耳%。可在與羧酸衍生物反應之前，期間或之後，添加鏈終止劑。
適合分枝劑為聚碳酸酯化學通曉的三官能基或多於三官能基的化合物，特別係具有三或三個以上的酚羥(OH)基者。
適合分枝劑例如為1,3,5-三(4-羥基苯基)苯、1,1,1-三(4-羥基苯基)乙烷、三(4-羥基苯基)苯基甲烷、2,4-雙(4-羥基苯基異丙基)酚、2,6-雙(2-羥基-5'-甲基芐基)-4-甲基酚、2-(4-羥基苯基)-2-(2,4-二羥基苯基)丙烷、四(4-羥基苯基)甲烷、四(4-(4-羥基苯基異丙基)苯氧基)甲烷、1,4-雙((4',4-二羥基三苯基)甲基)苯和3,3-雙(3-甲基-4-羥基苯基)-2-側氧-2,3-二氫吲哚。
在各例中選擇性使用的分枝劑量按所用二酚莫耳數計較佳為0.05莫耳%至3.00莫耳%。分枝劑可先在水性鹼性相中與二酚和鏈終止劑一起裝填，或在光氣化前加入溶於有機溶劑。在酯交化法例子中，分枝劑 與二酚一起使用。
特佳聚碳酸酯為雙酚A系均聚碳酸酯、1,3-雙(4-羥基苯基)-3,3,5-三甲基環己烷系均聚碳酸酯和以雙酚A與1,1-雙(4-羥基苯基)-3,3,5-三甲基環己烷兩種單體為基料的共聚碳酸酯。
另外，亦可使用共聚碳酸酯。為製造共聚碳酸酯，按所用二酚總量計，使用1重量%至25重量%、較佳為2.5重量%至25重量%、更佳為2.5重量%至10重量%、具羥芳氧端基的聚二有機矽氧烷。此屬已知(US 3 419 634、US-PS 3 189 662、EP 0 122 535、US 5 227 449)，且可以文獻已知方法製造。適合的還有含聚二有機矽氧烷的共聚碳酸酯；含聚二有機矽氧烷的共聚碳酸酯製造例如描述於DE-A 3 334 782。
聚碳酸酯可單獨或如聚碳酸酯混合物般存在。亦可一起使用聚碳酸酯或聚碳酸酯混合物與一或更多不同於聚碳酸酯的塑膠做為摻合物。
可用摻合物包括聚醯胺、聚酯、特別係聚對苯二甲酸丁二酯與聚對苯二甲酸乙二酯、聚丙交酯、聚醚、熱塑性聚氨酯、聚縮醛、氟聚合物、特別係聚偏二氟乙烯、聚醚碸、聚烯烴、特別係聚乙烯與聚丙烯、聚醯亞胺、聚丙烯酸酯、特別係聚(甲基)丙烯酸甲酯、聚苯醚、聚伸苯硫化物、聚醚酮、聚芳基醚酮、苯乙烯聚合物、特別係聚苯乙烯、苯乙烯共聚物、特別係苯乙烯丙烯腈共聚物、丙烯腈丁二烯苯乙烯嵌段共聚物和聚氯乙烯。
也可選擇性存有按熱塑性塑膠重量計至多50.0重量%的其他習用添加劑，較佳為0.2至40重量%，更佳為0.10至30.0重量%。
就聚碳酸酯而言，此類可包含習知用量的阻燃劑、抗滴劑、熱穩定劑、脫模劑、抗氧化劑、UV吸收劑、IR吸收劑、抗靜電劑、增亮劑、光散射劑、著色劑(如顏料，包括無機顏料、碳黑及/或染料)和無機填料。添加劑可個別或混合加入。
一般在聚碳酸酯例子加入的添加劑例如描述於EP-A 0 839 623、WO-A 96/15102、EP-A 0 500 496或"Plastics Additives Handbook",Hans Zweifel,5th Edition 2000,Hanser Verlag,Munich。
將熱穩定劑和流動改善劑加入基質用聚碳酸酯大體係有用 的，只要其不會減小聚碳酸酯的分子量及/或降低Vicat溫度。
可用纖維材料包括天然纖維，例如纖維礦物或植物纖維，及人造纖維，例如無機合成纖維或有機合成纖維。以玻璃、碳或聚合物纖維為佳，玻璃或碳纖維為更佳。
再佳使用彈性模數大於70吉帕(GPa)、較佳大於80GPa、更佳大於90GPa的玻璃纖維或彈性模數大於240GPa、較佳大於245GPa、更佳為250GPa或以上的碳纖維。以具上述彈性模數的碳纖維尤佳。碳纖維例如可購自Mitsubishi Rayon有限公司的商品”Pyrofil”。
纖維通常塗覆所謂上漿材料(size)。若聚碳酸酯做為基質，則適合上漿材料系統通常包含熱固性塑膠、矽烷、環氧樹脂或聚氨酯。然纖維或部分纖維亦可不含上漿材料。
0°-帶從退繞元件(D)連續捲開及朝前進方向供給儲存元件。第一儲存單元(E)接著經由供給元件(F)供給切割元件(A)0°-帶。第一儲存單元(E)例如可包含複數個軋輥並裝設使其朝重力方向平移移動，或以另一可用方式建構。供給元件(F)例如可以展開元件、輸送帶或輸送輥扇形齒輪形式實現。供給元件(F)供給0°-帶，使0°-帶的行進方向和根據本發明設備的前進方向一致。
0°-帶切割係不連續操作。因此，0°-帶將依一定間隔中斷連續前進，以便能進行切割操作，使切割對應與0°-帶的行進方向夾角度x的直線。切割元件(A)例如為旋轉切割機、衝擊剪機、剪板機、截斷機、力剪機、雷射、水刀切割元件、銑床、裁斷鋸、帶鋸、切割盤或另一適合具體實例。切割元件(A)用於以與0°-帶的前進方向夾預定角度x從0°-帶切割片段，其中前進方向對準角度0°。角度x的量值為大於0°至90°，其中角度x的量值較佳為30°、33°、45°、60°、75°或90°；角度x的量值更佳為90°。當角度x順時針往前進方向測定時，角度x的值加綴減號，當角度x逆時針測定時，角度x的值加綴加號，然未按一般成規顯示。角度x的量值為測定使之由最小可能量值定義。故角度x為135°等於角度x為-45°，角度量值則描述為45°；角度x為120°等於角度x為-60°，角度量值則描述為60°。
切割元件較佳配置成使其可用於順時針和逆時針設定0至和90°間的任何預定角度。
從連續變成不連續前進由供給元件(F)執行，其中第一儲存單元(E)在0°-帶中斷前進期間中介儲存退繞元件(D)連續供應的0°-帶。
在另一不連續步驟中，處置元件(B)使從0°-帶切割的片段在同一平面上以角度x的量值旋轉，且一個接一個沿前進方向佈設，使得在片段中，0°-帶中相互平行外側區域的側邊現為彼此相對佈置。0°-帶中佈署於該帶內的區域現構成相互平行的外側。因此，片段的纖維亦與前進方向夾角度x排列。
需確保處置元件(B)使片段朝前進方向旋轉角度x的量值，依此在旋轉角度x後，0°-帶中佈署於該帶內的區域現平行前進方向，而0°-帶中相互平行外側區域的側邊現與前進方向夾角度x的量值排列。
處置元件(B)例如可配置成機器人夾臂或夾手、可轉動、可旋轉吸取元件、具轉軸的線性導件或以另一適合方式。
處置元件(B)在前進方向上接著為接合元件(C)。在接合元件(C)中，在另一不連續步驟中，片段彼此黏著接合形成x°-帶，使得0°-帶中相互平行外側區域的側邊現佈署於x°-帶內，x°-帶的相互平行外側由0°-帶中佈署於該帶內的區域構成。故在x°-帶中，纖維排列亦與前進方向夾角度x。
接合元件(C)可配置成熔接元件或附著連結元件。該元件較佳配置成熔接元件，其中熔接操作進行例如係利用熱棒、雷射、熱空氣、紅外輻射或超音波。根據本發明，連結實行成末端對末端接合，使片段不重疊，即片段只在0°-帶中相互平行外側區域的面互相接合，0°-帶的頂或底側區域不參與接合製造。
處置元件(B)及/或接合元件(C)可裝配用於片段的定位元件。定位元件尤其可接合帶縱邊區域的相鄰片段，其較先前技術不易失誤，故可以特別有利方式製造由片段構成的x°-帶，其中纖維嵌入聚碳酸酯基質中且與x°-帶的行進方向夾非0°角度。
接合元件在前進方向上接著為輸出元件(take-off device)(G)，其進一步輸送x°-帶。由於接合元件(C)不連續操作及由此產生的x°-帶長不連續增長，此進一步輸送最初同樣為不連續。接在輸出元件(G)後為第二儲存單元(H)，其將不連續前進轉換成連續前進。第二儲存單元(H)可以和位於切割元件上游的第一儲存單元(E)相同或不同的方式配置。接在儲存器 後為捲繞元件(J)，其將x°-帶捲繞到芯部上。
根據本發明的設備可將其主要部件配置成在其基底面上形成直線，如此0°-帶、由此切割的片段和x°-帶的前進方向在其製造期間為相同且保持不變，設備的主軸形成直線。
特別地，根據本發明設備的處置元件(B)可就切割元件(A)、處置元件(B)和接合元件(C)在其基底面上形成直線，如此0°-帶、由此切割的片段和由此製造的0°-帶的前進方向在其製造期間為相同且保持不變。相較於先前技術配置，此配置需要較少空間，本發明複數個設備更易安置在機房。
此外，在根據本發明設備的例子中，不再需要改變切割元件(A)與接合元件間的角度以設定不同角度x，處置元件(B)足以使各段相應旋轉改變角度x。此可節省人力並帶來額外空間優勢。
特別有利的是，不僅主要部件A至C、還有供給元件(F)與輸出元件(G)和主要部件A至C一起配置成使設備的主軸在平視圖上形成直線，如此0°-帶、由此切割的片段和x°-帶的前進方向在其製造期間為相同且保持不變。根據本發明，此設備構造特別省空間，帶來的好處尤其是不再需要改變切割元件(A)與接合元件間的角度以設定不同角度x。
極其有利的是，所有部件D-E-F-A-B-C-G-H-J配置成使設備的主軸在平視圖上形成直線。
根據本發明，使用處置元件可將設備的主要部件配置成使設備的主軸在平視圖上形成直線，如此0°-帶、由此切割的片段和x°-帶的前進方向在其製造期間為相同且保持不變。
根據本發明的設備可接合縱邊區域的相鄰片段，其較先前技術不易失誤，故可製造由片段構成的x°-帶，其中纖維嵌入聚碳酸酯基質中且與x°-帶的行進方向夾非0°角度。
x°-帶可製造多層複合材，其兼具美觀低波紋表面與良好機械性質。由包含聚碳酸酯做為基質材料的帶構成的多層複合材展現類金屬觸覺、光學和聲學，故亦適合做為電子元件用外殼的外殼材料，特別係可攜式電子元件，例如膝上型電腦或智慧型手機，和用於汽車的外部與內部裝飾，因為多層複合材可承受機械負載及提供優美外觀。
本發明亦提供製造半成品片的方法，其中纖維依角度x排列，角度x具有與最終半成品片的行進方向夾非0°至90°的量值。根據本發明的方法較佳係在上述根據本發明的設備進行。
該方法包含下列步驟：(1)將0°-帶切割成片段；(2)使片段旋轉角度x的量值；(3)黏著接合片段，以提供x°-帶，其中0°-帶、由此切割的片段和x°-帶的前進方向在其製造期間保持不變。
如前所述，需確保處置元件(B)使片段朝前進方向旋轉角度x的量值，依此在旋轉角度x後，0°-帶中佈署於該帶內的區域現平行前進方向，而0°-帶中相互平行外側區域的側邊現與前進方向夾角度x的量值排列。
該方法可將根據本發明設備的主要部件配置成使設備的主軸在平視圖上形成直線，如此0°-帶、由此切割的片段和x°-帶的前進方向在其製造期間為相同且保持不變。
處理步驟(2)特別可將根據本發明設備的主要部件配置成使其主軸在平視圖上形成直線，如此0°-帶、由此切割的片段和x°-帶的前進方向在其製造期間為相同且保持不變，且設備的主軸形成直線。
相較於先前技術配置，進行本發明方法的設備需要較少空間，故本發明複數個設備更易安置在機房。
特別有利的是亦進行附加處理步驟：(0)供給0°-帶，及(4)捲繞x°-帶，使得0°-帶、由此切割的片段和x°-帶的前進方向在其製造期間保持不變。處理步驟(0)係在處理步驟(1)前進行，處理步驟(4)係在處理步驟(3)後進行。
根據本發明，此方法組態容許根據本發明的設備配置特別省空間，帶來的好處尤其是不再需要改變切割元件(A)與接合元件間的角度以設定不同角度x。
進行根據本發明的方法亦可接合其縱邊區域的相鄰片段，其較先前技術不易失誤，故可製造由片段構成的x°-帶，其中纖維嵌入聚碳酸酯基質中且與x°-帶的行進方向夾非0°角度。
x°-帶可製造多層複合材，其兼具美觀低波紋表面與良好機械性質。由包含聚碳酸酯做為基質材料的帶構成的多層複合材展現類金屬觸覺、光學和聲學，故亦適合做為電子元件用外殼的外殼材料，特別係可攜式電子元件，例如膝上型電腦或智慧型手機，和用於汽車的外部與內部裝飾，因為多層複合材可承受機械負載及提供優美外觀。
根據本發明的方法較佳係利用根據本發明的設備進行。
1‧‧‧供給元件(F)
2‧‧‧切割元件(A)
3‧‧‧處置元件(B)
4‧‧‧接合元件(C)
5‧‧‧輸出元件(G)
6‧‧‧前進方向
7‧‧‧主軸
8‧‧‧0°-帶
9‧‧‧片段
10‧‧‧x°-帶
11‧‧‧行進方向
12‧‧‧0°-帶的纖維排列
13‧‧‧片段的纖維排列
14‧‧‧x°-帶的纖維排列
15‧‧‧角度x
16‧‧‧方向

Claims (12)

  1. 一種半連續製造x°-帶的設備，該x°-帶係由多個單向長纖維(endless-fibre)強化片段構成的半成品片，其中該半成品片中的纖維嵌入聚碳酸酯基質中，且依角度x排列，該角度x具有與該x°-帶的行進方向夾非0°至90°的量值，該設備包含下列主要部件：(A)切割元件；(B)處置元件；(C)接合元件，其在該設備中相互依循上述順序，其中該等主要部件配置成使該設備的主軸在平視圖上形成一直線。
  2. 如申請專利範圍第1項之設備，其特徵在於該切割元件(A)具有供給元件(F)、第一儲存單元(E)和退繞元件(D)配置於上游，且該接合元件(C)具有輸出元件(take-off device)(G)、第二儲存單元(H)和捲繞元件(J)配置於下游，從而產生順序D-E-F-A-B-C-G-H-J。
  3. 如申請專利範圍第2項之設備，其特徵在於該等主要部件(A)至(C)、該供給元件(F)和該輸出元件(G)配置成使該設備的主軸在其基底面上形成一直線。
  4. 如前述申請專利範圍中任一項之設備，其特徵在於該處置元件(B)適於將從0°-帶切割並在同一平面上以該角度x量值旋轉的該等片段，一個接一個沿該0°-帶的前進方向佈設，使得在該等片段中，在該0°-帶中為相互平行外側區域的側邊現為彼此相對佈置。
  5. 如申請專利範圍第4項之設備，其特徵在於該處置元件(B)配置成機器人夾臂或夾手、可轉動及/或可旋轉吸取元件。
  6. 如前述申請專利範圍中任一項之設備，其特徵在於該角度x具有大於0°至90°的量值，較佳地，該角度x具有30°、33°、45°、60°、75°或90°的量值，更佳為90°。
  7. 如前述申請專利範圍中任一項之設備，其特徵在於該處置元件(B)及/或該接合元件(C)裝配用於該等片段的定位元件。
  8. 一種製造x°-帶的方法，該x°-帶係由多個單向長纖維強化片段構成的半成品片，其中該些纖維嵌入聚碳酸酯基質中，且在該半成品片中依角 度x排列，該角度x具有與該最終半成品片的行進方向夾非0°至90°的量值，該方法包含下列處理步驟：(1)將該0°-帶切割成多個片段；(2)使該等片段旋轉該角度x的量值；(3)黏著接合該等片段，以提供該x°-帶，其中該0°-帶、由此切割的該等片段和該x°-帶的前進方向在其製造期間保持不變。
  9. 如申請專利範圍第8項之方法，其特徵在於在該處理步驟(1)前，進行處理步驟(0)：供給該0°-帶，及在該處理步驟(3)後，進行處理步驟(4)：捲繞該x°-帶。
  10. 如申請專利範圍第9項之方法，其特徵在於在該等處理步驟(0)至(4)期間，該0°-帶、由此切割的該等片段和該x°-帶的前進方向在其製造期間保持不變。
  11. 如前述申請專利範圍中任一項之方法，其特徵在於該方法係在如申請專利範圍第1至7項中任一項之設備上進行。
  12. 一種如申請專利範圍第1至7項中任一項之設備於進行如申請專利範圍第8至11項中任一項之方法的用途。
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