CN106536800A - 处理装置以及处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供能够稳定且高速地对强化纤维进行处理的技术。通过在将单向纤维束(B)夹在支承体(2)的支承面(21)与在与相对于支承面(21)正交的按压方向(箭头Z)上进行超声波振动的谐振器(31)的按压面(35a)之间的状态下，使按压面(35a)按压单向纤维束(B)的按压位置沿着单向纤维束(B)的长度方向(箭头Y)移动，从而在对单向纤维束(B)进行开纤、或向单向纤维束(B)浸渗树脂时，能够稳定且高速地对单向纤维束(B)进行处理。

Description

处理装置以及处理方法
技术领域
本发明涉及处理强化纤维的处理装置以及处理方法。
背景技术
以往，提供了如下的单向预浸料，该单向预浸料通过向扁平状态的带状的纤维束浸渗环氧树脂、不饱和聚酯树脂等热固化性树脂、聚烯烃系树脂、脂肪族聚酰胺系树脂、聚对苯二甲酸乙二酯树脂等热塑性树脂等基体树脂而成，该带状的纤维束通过对将构成碳纤维、玻璃纤维、芳族聚酰胺纤维等强化纤维的各细丝捆扎成束状而形成的单向纤维束进行开纤并扩宽然后沿一个方向并行排列而成。为了形成高品质的单向预浸料，需要高精度地对单向纤维束进行开纤，从而提出了对单向纤维束进行开纤的各种技术。例如在专利文献1、2中公开了如下技术，一边使单向纤维束沿长度方向行进，一边沿着与行进方向交叉的方向使气流通过单向纤维束，从而使单向纤维束在宽度方向上展开而进行开纤。
另外，提出了向开纤后的带状的单向纤维束浸渗树脂的各种技术。例如，在专利文献3中公开了如下技术，使开纤后的带状的单向纤维束在重叠有树脂膜的状态下通过夹持辊并进行加压，从而向单向纤维束浸渗树脂。另外，例如在专利文献4中公开了如下技术，使开纤后的带状的单向纤维束与树脂膜重叠并通过热辊之间，从而向单向纤维束浸渗树脂。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：国际公开第97/41285号公报(第13页～第14页、图2、说明书摘要等)
专利文献2：日本特开平11-200136号公报(段落0025、图1、说明书摘要等)
专利文献3：日本特开2001-288639号公报(段落0058～0060、图1等)
专利文献4：日本特开平10-292238号公报(段落0053等)
在专利文献1、2所公开的技术中，由于利用气流将单向纤维束扩宽而进行开纤，因此在进行开纤时无法使较强的张力作用于单向纤维束。因此，难以稳定且高速地对单向纤维束进行处理。另外，在专利文献3、4所公开的浸渗技术中，期望缩短使树脂熔融而向单向纤维束浸渗的处理时间。另外，期望在向单向纤维束浸渗树脂时，改善构成强化纤维的各细丝与树脂的接合状态的技术。
发明内容
发明要解决的课题
本发明使鉴于上述的课题而完成的，其目的在于提供能够稳定且高速地对单向纤维束进行处理的技术。
用于解决课题的手段
为了达成上述目的，本发明所涉及的处理装置对强化纤维进行处理，其特征在于，所述处理装置具备：支承体，其具有支承面；按压体，其具有按压面；振动机构，其对所述按压体施加朝向与所述支承面正交的按压方向的超声波振动；以及移动机构，在将所述强化纤维即单向纤维束夹在所述支承面与通过所述振动机构在所述按压方向上进行超声波振动的所述按压体的所述按压面之间的状态下，所述移动机构使所述单向纤维束与所述按压体相对移动，通过所述移动机构使所述按压面按压所述单向纤维束的按压位置沿着所述单向纤维束的长度方向移动，从而对所述单向纤维束进行开纤。
另外，本发明所涉及的处理方法对强化纤维进行处理，其特征在于，在将所述强化纤维即单向纤维束夹在支承体的支承面与在相对于所述支承面正交的按压方向上进行超声波振动的按压体的按压面之间的状态下，使所述按压面按压所述单向纤维束的按压位置沿着所述单向纤维束的长度方向移动，从而对所述单向纤维束进行开纤。
若像这样构成，在将单向纤维束夹在支承体的支承面与在相对于该支承面正交的按压方向上进行超声波振动的按压体的按压面之间的状态下，通过使按压面按压单向纤维束的按压位置沿着单向纤维束的长度方向移动，能够对单向纤维束进行开纤。因此，与利用气流的以往技术进行比较，能够在进行开纤时使较强的张力作用于单向纤维束，因此能够稳定且高速地对单向纤维束进行处理而进行开纤。
另外，本发明所涉及的处理装置对强化纤维进行处理，其特征在于，所述处理装置具备：支承体，其具有支承面；按压体，其具有按压面；振动机构，其对所述按压体施加朝向与所述支承面正交的按压方向的超声波振动；以及移动机构，在将所述强化纤维与树脂构件重叠地夹在所述支承面与通过所述振动机构在所述按压方向上进行超声波振动的所述按压体的所述按压面之间的状态下，所述移动机构使所述强化纤维以及所述树脂构件与所述按压体相对移动，通过所述移动机构使所述按压面按压所述强化纤维的按压位置移动，从而使所述树脂构件的树脂浸渗于所述强化纤维。
另外，本发明所涉及的处理方法对强化纤维进行处理，其特征在于，在将所述强化纤维与树脂构件重叠地夹在支承体的支承面与在相对于所述支承面正交的按压方向上进行超声波振动的按压体的按压面之间的状态下，使所述按压面按压所述强化纤维的按压位置移动，从而使所述树脂构件的树脂浸渗于所述强化纤维。
另外，也可以为，所述强化纤维是单向纤维束，在将开纤后的带状的所述单向纤维束与所述树脂构件重叠地夹在所述支承面与所述按压面之间的状态下，所述移动机构使所述按压面按压所述单向纤维束的按压位置沿着所述单向纤维束的长度方向移动。
另外，也可以为，所述强化纤维是单向纤维束，在将开纤后的带状的所述单向纤维束与所述树脂构件重叠地夹在所述支承面与所述按压面之间的状态下，使所述按压面按压所述单向纤维束的按压位置沿着所述单向纤维束的长度方向移动。
若像这样构成，则通过施加超声波振动能量使树脂分子振动、旋转从而促进分子运动而发热，能够使树脂部件快速升温而熔融。因此，与利用夹持辊等加压装置的以往技术进行比较，能够使按压面的按压位置高速地移动，能够通过施加超声波振动缩短浸渗处理的总浸渗时间，因此能够稳定且高速地对强化纤维进行处理而使熔融的树脂浸渗。另外，通过施加超声波振动，能够利用小型结构的按压体使树脂浸渗于强化纤维，因此与利用夹持辊等加压装置的以往技术进行比较，能够通过非常小型结构的装置使树脂浸渗于强化纤维。
另外，由于通过施加超声波振动而执行浸渗处理，因此构成强化纤维的各细丝振动，从而促进构成强化纤维的各细丝与树脂的接合界面的反应而使树脂相对于各细丝的浸润状态良好，使各细丝与树脂的接合界面形成为良好的接合状态，能够将树脂构件的树脂以树脂孔隙等非常少的状态良好地浸渗于强化纤维。
另外，通过对开纤前的单向纤维束与树脂构件同时进行处理，能够在对单向纤维束进行开纤的同时，使树脂构件熔融而使树脂浸渗于纤维束。因此，无需如以往那样准备开纤装置以及浸渗装置这两方的装置，因此能够降低单向纤维束的处理成本。
另外，还可以为，所述处理装置还具备按压构件，该按压构件将浸渗树脂后的所述强化纤维向所述支承面按压。
若像这样构成，通过利用按压体施加超声波振动，能够利用按压构件维持浸渗树脂后的强化纤维的成形状态。另外，能够通过按压构件将浸渗处理后的强化纤维的形状成形为适当的形状。
另外，也可以为，所述处理装置还具备冷却机构，该冷却机构对所述按压构件进行冷却。
若像这样构成，能够通过被冷却机构冷却后按压构件使浸渗于强化纤维的树脂迅速地冷却固化。
另外，也可以为，所述按压构件以规定的按压力将浸渗树脂后的所述强化纤维向所述支承面按压。
若像这样构成，在维持浸渗处理后的强化纤维的成形状态时，利用按压构件以适当的规定的按压力将强化纤维向支承面按压，从而能够利用按压构件更加可靠地维持浸渗树脂后的强化纤维的成形状态。另外，通过以根据浸渗处理后的强化纤维的宽度、厚度的目标值等而预先设定的规定的按压力将浸渗处理后的强化纤维向支承面按压，能够高精度地调节浸渗处理后的强化纤维的宽度、厚度。
另外，也可以为，所述按压构件配置为距所述支承面隔开规定距离。
若像这样构成，在维持浸渗处理后的强化纤维的成形状态时，在将按压构件配置为距支承面适当的规定距离的状态下，利用按压构件将浸渗处理后的强化纤维向支承面按压，从而能够利用按压构件更加可靠地维持浸渗树脂后的强化纤维的成形状态。另外，通过在将按压构件配置为距支承面根据浸渗处理后的强化纤维的厚度的目标值等而预先设定的规定距离的状态下，将浸渗处理后的强化纤维向支承面按压，能够高精度地调节浸渗处理后的强化纤维的厚度。
另外，也可以为，所述处理装置还具备加热机构，该加热机构对浸渗所述树脂前的所述强化纤维进行加热。
若像这样构成，能够使树脂良好地浸渗于通过加热机构预加热后的强化纤维。
另外，也可以为，所述按压面以规定的加压力将所述强化纤维向所述支承面按压。
若像这样构成，通过一边以根据作为处理对象的强化纤维的粗度、开纤、浸渗处理后的强化纤维的宽度的目标值等而预先设定的规定的加压力按压强化纤维，一边进行开纤、浸渗，能够高精度地调节处理后的强化纤维的宽度。
另外，也可以为，所述按压面配置为距所述支承面隔开规定间隙。
若像这样构成，通过在将按压面配置为距支承面根据作为处理对象的强化纤维的粗度、开纤、浸渗处理后的强化纤维的厚度的目标值等而预先设定的规定间隙的状态下对强化纤维进行开纤、浸渗，能够高精度地调节处理后的强化纤维的厚度。
发明效果
根据本发明，通过在将强化纤维夹在支承体的支承面与在相对于该支承面正交的按压方向上进行超声波振动的按压体的按压面之间的状态下，使按压面按压强化纤维的按压位置移动，能够稳定且高速地对强化纤维进行处理。
附图说明
图1是示出本发明的第一实施方式所涉及的处理装置的主视图。
图2是从左侧面侧观察图1的处理装置时的主要部分放大图。
图3是示出图2的主要部分的立体图。
图4是示出本发明的第二实施方式所涉及的处理装置的主视图。
图5是示出本发明的第三实施方式所涉及的处理装置的主要部分的立体图。
图6是示出在本发明的第四实施方式所涉及的处理装置中进行处理的单向纤维束以及树脂片的横剖视图。
图7是示出本发明的第五实施方式所涉及的处理装置的主要部分的立体图。
图8是示出本发明的第六实施方式所涉及的处理装置的主要部分的立体图。
图9是示出图8的处理装置的主要部分的主视图。
图10是示出图9的处理装置的变形例的图。
图11是示出本发明的第七实施方式所涉及的处理装置的主要部分的立体图。
图12是示出本发明的第八实施方式所涉及的处理装置的主视图。
具体实施方式
<第一实施方式>
参照图1～图3说明本发明的第一实施方式所涉及的处理装置。图1是示出本发明的第一实施方式所涉及的处理装置的主视图，图2是从左侧面侧观察图1的处理装置时的主要部分放大图，图3是示出图2的主要部分的立体图。需要说明的是，在图3中，省略在单向纤维束B(强化纤维)的下表面侧配置的树脂膜S与支承体2的图示。另外，在图1～图3中，仅图示本发明所涉及的主要结构，为了便于说明，其他结构省略图示。另外，对于在之后的说明中参照的图4～图12，也与图1～图3同样地仅图示主要的结构，在以下的说明中省略其说明。
(处理装置)
图1以及图2所示的处理装置1在将单向纤维束B夹在支承体2的支承面21与在相对于支承面21正交的按压方向即箭头Z方向上进行超声波振动的超声波焊头(horn)35的按压面35a之间的状态下，通过使单向纤维束B沿长度方向即箭头Y方向行进，从而使按压面35a对单向纤维束B按压的按压位置沿着单向纤维束B的长度方向即箭头Y方向移动，通过沿着长度方向即箭头Y方向从按压面35a对单向纤维束B施加按压方向即箭头Z方向的超声波振动，从而沿着长度方向即箭头Y方向对单向纤维束B连续地进行开纤。
另外，在本实施方式中，处理装置1通过在将单向纤维束B与树脂膜S(树脂构件)重叠地配置在支承面21与按压面35a之间的状态下，使单向纤维束B(树脂膜S)沿着长度方向即箭头Y方向行进，从而一边利用超声波振动使分别重叠在单向纤维束B的两面的树脂膜S熔融浸渗，一边对单向纤维束B进行开纤。因此，通过利用处理装置1对重叠有树脂膜S的单向纤维束B进行处理，从而形成单向预浸料P，该单向预浸料P通过向开纤后的构成单向纤维束B的各细丝以规定宽度沿一个方向并排排列而成的扁平状态的带状的纤维束B*(参照图3)浸渗树脂膜S的树脂而成。
处理装置1具备：支承体2；头部3，其具备向单向纤维束B施加按压方向即箭头Z方向上的超声波振动的谐振器31；加压机构4，其驱动被支承机构33支承的谐振器31而使其在按压方向即箭头Z方向上往复移动；供给机构5，其将在两面重叠有树脂膜S的单向纤维束B向工作台2与头部3之间供给；以及控制装置(省略图示)，其进行处理装置1的各部分的控制。需要说明的是，单向纤维束B通过将构成碳纤维、玻璃纤维、芳族聚酰胺纤维等强化纤维的各细丝捆扎成束状而形成，形成基体树脂的树脂膜S由环氧树脂、不饱和聚酯树脂等热固化性树脂、聚烯烃系树脂、脂肪族聚酰胺系树脂、聚对苯二甲酸乙二酯树脂等热塑性树脂形成。另外，如图3所示那样，树脂膜S形成为其宽度Ws比单向纤维束B开纤而形成的带状的纤维束B*的宽度Wb稍宽的带状。
支承体2配置在头部3的下方，具有平面状的支承面21，将在两面重叠有树脂膜S的状态的单向纤维束B夹在头部3所具备的超声波焊头35的按压面35a与该支承面21之间。需要说明的是，支承体2由钛、钛合金、铁、不锈钢、铝、硬铝等铝合金等各种金属材料、玻璃、陶瓷、树脂等适当的各种材料形成。
另外，也可以在支承体2上设置有加热器(省略图示)。这样一来，通过利用加热器预先将支承体2的主体升温至规定温度，从而在被施加超声波振动能量的树脂膜S发热时，能够缓和树脂膜S与支承体2之间产生的温度梯度，因此能够阻挡从发热的树脂膜S向支承体2的导热。这样，能够使设置于支承体2的加热器作为阻挡向支承体2侧的导热的阻挡机构而发挥功能。另外，通过利用加热器预先将支承体2的主体升温至规定温度，还能够在通过超声波焊头35的按压面35a对树脂膜S施加的超声波振动能量的基础上增加加热器的热能。这样一来，能够抑制向树脂膜S过度供给超声波振动能量，并且能够使温度充分上升而使树脂膜S可靠地熔融。
头部3具备：谐振器31，在其一端连接有向谐振器31施加朝向按压方向即箭头Z方向的超声波振动的振子32(振动机构)；以及支承机构33，其支承谐振器31，通过振子32使谐振器31(超声波焊头35)进行超声波振动，从而从按压面35a对单向纤维束B(树脂膜S)施加超声波振动。
具体地说，谐振器31与被控制装置控制的振子32生成的超声波振动谐振而沿其中心轴的方向(按压方向)即箭头Z方向进行超声波振动，具备增强器34和超声波焊头35，增强器34的另一端与超声波焊头35的一端通过无头螺钉以彼此的中心轴形成为同轴的方式连结。
在本实施方式中，增强器34例如形成为谐振频率的一个波长的长度，以使得图2中的箭头Z方向上的增强器34的大致中央的位置和其两端位置成为最大振幅点。此时，在箭头Z方向上距离各最大振幅点离开1/4波长的两个位置分别相当于增强器34的第一最小振幅点以及第二最小振幅点。另外，增强器34形成为剖面形状呈圆形状的圆柱状。并且，在增强器34的一端利用无头螺钉以与增强器34的中心轴形成为同轴的方式连接有振子32。
另外，在增强器34的相当于第一最小振幅点以及第二最小振幅点的位置的外周面，通过沿各自的周向形成凹状的槽，从而形成用于供增强器34(谐振器31)被支承机构33把持的被把持部。需要说明的是，在本实施方式中，被把持部形成为与增强器34的中心轴大致正交且剖面形状呈八边形状，但也可以将被把持部形成为剖面形状呈圆形状或其他多边形状。
超声波焊头35(相当于本发明的“按压体”)具有沿与支承体2的支承面21正交的按压方向即箭头Z方向按压单向纤维束B(树脂膜S)的平面状的按压面35a，超声波焊头35与振子32的振动谐振而进行超声波振动，由此从按压面35a对单向纤维束B(树脂膜S)施加超声波振动。超声波焊头35例如形成为谐振频率的半波长的长度，以使得图2中的箭头Z方向上的超声波焊头35的两端位置成为最大振幅点。此时，箭头Z方向上的超声波焊头35的大致中央的位置相当于第三最小振幅点。另外，如图2以及图3所示那样，超声波焊头35形成为长方体状。并且，超声波焊头35的按压面35a形成为，在与按压方向即箭头Z方向、以及长度方向即箭头Y方向大致正交的宽度方向即箭头X方向上比树脂膜S(开纤后的带状的纤维束B*)宽(超声波焊头35的宽度Wh≥树脂膜S的宽度Ws≥带状的纤维束B*的宽度Wb)。
需要说明的是，在本实施方式中，谐振器31构成为，其谐振频率为约15kHz～约60kHz，其振动振幅(箭头Z方向上的伸缩的振幅)为约2μm～约300μm，谐振器31与由振子32生成的超声波振动谐振而进行超声波振动，由此通过超声波焊头35的按压面35a对单向纤维束B(树脂膜S)施加按压方向即箭头Z方向的超声波振动。另外，谐振器31(增强器34、超声波焊头35)由钛、钛合金、铁、不锈钢、铝、硬铝等铝合金等、一般形成谐振器所使用的各种金属材料形成。
另外，也可以在谐振器31(超声波焊头35)设置有加热器。这样一来，利用加热器预先将谐振器31(超声波焊头35)升温至规定温度，从而在被施加超声波振动能量的树脂膜S发热时，能够缓和树脂膜S与谐振器31(超声波焊头35)之间产生的温度梯度，因此能够阻挡从发热的树脂膜S向谐振器31(超声波焊头35)的导热。这样，能够使设置于谐振器31(超声波焊头35)的加热器作为阻挡向谐振器31(超声波焊头35)侧的导热的阻挡机构而发挥功能。另外，通过利用加热器预先将谐振器31(超声波焊头35)的主体升温至规定温度，从而还能够在通过超声波焊头35的按压面35a对树脂膜S施加的超声波振动能量的基础上增加加热器的热能。这样一来，能够抑制向树脂膜S过度供给超声波振动能量，并且能够使温度充分上升而使树脂膜S可靠地熔融。
支承机构33具备基部36与夹紧机构37，利用夹紧机构37把持增强器34的被把持部从而支承谐振器31，在基部36上沿箭头Z方向形成有与加压机构4的滚珠丝杠42螺合的螺纹孔。
另外，夹紧机构37以能够把持形成于增强器34的两个被把持部的方式设置在基部36的两个位置，且分别具备夹持增强器34的被把持部的第一构件以及第二构件。具体地说，在夹紧机构37的第一构件以及第二构件上分别设置有具有能够与被把持部的剖面形状卡合的形状的凹部。并且，以利用第一构件以及第二构件的凹部夹持增强器34的被把持部的方式，将被基部36支承的夹紧机构37的第一构件以及第二构件嵌插于形成被把持部的凹状的槽中，利用螺栓将第一构件以及第二构件固定，从而利用夹紧机构37把持增强器34的被把持部。
需要说明的是，支承谐振器31的支承机构33的结构不限于如上述那样在把持(夹紧)形成于增强器34的被把持部的状态下利用螺栓固定的夹紧机构37，例如也可以采用构成为能够进行电控制的机械夹紧机构、或能够以一触式进行安装的夹紧机构等，只要为能够支承增强器34的被把持部的结构，则可以为任意结构。
另外，形成于谐振器31的被把持部的位置不限于最小振幅点，在谐振器31的任意位置形成被把持部即可。另外，被把持部的结构不限于在谐振器31的外周面沿着周向形成有凹状的槽的结构，例如也可以采用在谐振器31的外周面沿着周向形成有凸状的凸缘的结构等，只要能够利用支承机构33进行把持，则被把持部可以构成为任意的形状。另外，被把持部也可以经由O型环、隔膜等弹性构件而被支承机构33支承。
加压机构4沿按压方向即箭头Z方向驱动以超声波焊头35的按压面35a与支承体2的支承面21对置的方式支承于支承机构33的谐振器31，使其接近支承体2或远离支承体2，且加压机构4具备驱动马达41和滚珠丝杠42。另外，在立设于架台(省略图示)的支柱(省略图示)上结合有引导件43，加压机构4经由框架44与支柱以及引导件43连结。
并且，驱动马达41被控制装置控制而旋转，从而沿箭头Z方向设置于引导件43的凸状的导轨43a与设置于支承机构33的引导件(省略图示)滑动接触，并且与滚珠丝杠42螺合的支承机构33沿移动方向即箭头Z方向上下移动，由此，支承于支承机构33的谐振器31接近支承体2或远离支承体2。
另外，加压机构4构成为，根据控制装置进行的控制来调节驱动马达41的驱动转矩，从而能够使以规定的加压力支承于支承机构33的谐振器31接近支承体2。另外，在支柱上设置有线性编码器(省略图示)，由此检测箭头Z方向(按压方向)上的头部3的高度，根据线性编码器的检测信号利用控制装置来控制驱动马达41，从而能够调节头部3的高度。
并且，通过支承机构33将谐振器31支承为，谐振器31的中心轴的方向与形成于基部36的螺纹孔为大致相同的方向，即，谐振器31的中心轴的方向与基于加压机构4的谐振器31的移动方向(按压方向)大致相同为箭头Z方向，超声波焊头35的按压面35a与支承体2对置。因此，通过利用加压机构4使基部36向下移动，从而沿按压方向即箭头Z方向驱动谐振器31(超声波焊头35)而一体地接近支承体2，由此，加压机构4的加压力从按压面35a向支承于支承体2的支承面21的单向纤维束B(树脂膜S)施加。即，通过利用加压机构4进行控制，从而利用进行超声波振动的超声波焊头35的按压面35a将单向纤维束B(树脂膜S)向支承体2的支承面21按压并进行加压。
需要说明的是，在本实施方式中，利用控制装置控制驱动马达41，以便利用按压面35a以规定的恒定的加压力将单向纤维束B(树脂膜S)向支承面21按压。另外，利用控制装置控制驱动马达41，以使得在谐振器31(基部36)的按压方向即箭头Z方向上的高度位置达到如图2中的L所示那样谐振器31最大程度地伸长时的按压面35a与支承面21的间隔成为规定间隙G的位置H时，谐振器31不会越过位置H而向支承体2侧移动。需要说明的是，按压面35a产生的针对单向纤维束B的加压力的大小、按压面35a与支承面21的间隙G的大小根据开纤后的带状的纤维束B*的宽度、厚度、单向预浸料P的宽度、厚度而适当地设定最佳的值即可。例如，可以通过反复对单向纤维束B、树脂膜S进行处理试验而设定最佳的加压力、间隙G的值。另外，也可以采用如下方式，利用控制装置控制驱动马达41，以使得在谐振器31的按压方向即箭头Z方向上的高度达到位置H之前加压力保持恒定，利用控制装置控制驱动马达41，以使得谐振器31的按压方向即箭头Z方向上的高度达到位置H时，谐振器31停止。
如图1所示那样，供给机构5(相当于本发明的“移动机构”)具备卷绕保持单向纤维束B的第一供给辊51、分别卷绕保持树脂膜S的第二供给辊52和第三供给辊53、抽出辊54、张力调节用辊55、以及收纳辊56。单向纤维束B以及两树脂膜S分别被抽出辊54的沿箭头方向旋转的驱动辊54a以及从动辊54b夹持，从而从各供给辊51～53抽出，并且夹在两树脂膜S之间的状态下的单向纤维束B被供给到超声波焊头35的按压面35a与支承体2的支承面21之间。
此时，在两面重叠有树脂膜S的单向纤维束B被配置在比头部3靠下游侧的位置的张力调节用辊55的沿箭头方向旋转的驱动辊55a以及从动辊55b夹持，从而一边调节其张力一边以夹在按压面35a与支承面21之间的状态沿长度方向即箭头Y方向行进。因此，在本实施方式中，由于单向纤维束B(树脂膜S)与超声波焊头35在长度方向即箭头Y方向上相对移动，因此利用按压面35以规定的恒定的加压力按压单向纤维束B(树脂膜S)的位置沿单向纤维束B的长度方向即箭头Y方向移动。并且，在两面重叠有树脂膜S的单向纤维束B在超声波焊头35的按压面35a与支承体2的支承面21之间通过而形成的单向预浸料P卷绕于收纳辊56而被收纳。需要说明的是，也可以通过仅设置第二供给辊52和第三供给辊53的任一方而向单向纤维束B的单面重叠树脂膜S。
通过控制装置如上述那样进行处理装置1的各部分的控制，从而在将树脂膜S(单向纤维束B)夹在支承体2的支承面21与超声波焊头35的按压面35a之间的状态下利用振子32使谐振器31(超声波焊头35)进行超声波振动。由此，控制装置从按压面35a对树脂膜S施加超声波振动能量而使树脂膜S发热，从而使该树脂膜S熔融。
(开纤、浸渗处理)
接下来，说明处理装置1中执行的开纤、浸渗处理的一例。
首先，准备构成规定的强化纤维的各细丝捆扎成带状而成的单向纤维束B。然后，在该单向纤维束B的两面重叠有规定的厚度的树脂膜S的状态下，一边利用进行超声波振动的超声波焊头35的按压面35a以规定的加压力将单向纤维束B向支承体2的支承面21按压，一边使单向纤维束B沿长度方向即箭头Y方向行进，从而如图3所示那样形成单向预浸料P，该单向预浸料P通过向单向纤维束B的宽度扩大至宽度Wb且其厚度变薄为规定厚度而形成的带状的纤维束B*浸渗树脂膜S的树脂而成。
如以上那样，在本实施方式中，在将单向纤维束B夹在支承体2的支承面21与沿相对于该支承面21正交的按压方向即箭头Z方向进行超声波振动的超声波焊头35的按压面35a之间的状态下，使按压面35a按压单向纤维束B的按压位置沿着单向纤维束B的长度方向即箭头Y方向移动，从而能够对单向纤维束B进行开纤。因此，与例如利用气流的以往的技术进行比较，能够在进行开纤时使较强的张力作用于单向纤维束B，因此能够稳定且高速地对单向纤维束B进行处理而进行开纤。
另外，一般来说，开纤后的带状的纤维束B*不稳定而容易缠绕，但通过在将单向纤维束B与树脂膜S重叠地配置在支承面21与按压面35a之间的状态下，使单向纤维束B(树脂膜S)沿长度方向即箭头Y方向行进，从而能够在对单向纤维束B进行开纤的同时，将使树脂膜S熔融而成的树脂浸渗于带状的纤维束B*。因此，无需如以往那样准备开纤装置以及浸渗装置这两方的装置，能够通过一个工序形成单向预浸料P，因此能够降低单向纤维束B的处理成本。另外，通过一边利用超声波焊头35施加物理性的超声波振动一边使树脂膜S的树脂与带状的纤维束B*接触，从而能够促进构成强化纤维的各细丝与树脂的接合界面的反应而形成良好的接合状态，能够使树脂膜S的树脂良好地浸渗于带状的纤维束B*。因此，能够提高使用单向预浸料P的成形品的物理性能。另外，由于在开纤的同时地向带状的纤维束B*浸渗树脂，因此不存在开纤后的带状的纤维束B*中产生绒毛等的担心，容易进行开纤后的纤维束B*的处理。
另外，通过一边以根据作为处理对象的单向纤维束B的粗度、开纤处理后的带状的纤维束B*的宽度Wb、厚度的目标值而预先设定的规定的加压力按压单向纤维束B，一边进行开纤，从而能够高精度地调节开纤后的纤维束B*的宽度Wb以及厚度。
另外，将按压面35a配置为，与支承面21的间隔不比根据作为处理对象的单向纤维束B的粗度、开纤处理后的带状的纤维束B*的厚度、宽度Wb的目标值而预先设定的规定间隙G窄，通过在该状态下对单向纤维束B进行开纤，从而能够高精度地调节开纤后的带状的纤维束B*的厚度以及宽度Wb。需要说明的是，也可以在以进行超声波振动的超声波焊头35的最大伸长时的按压面35a与支承面21的间隔始终为规定间隙G的方式将谐振器31固定配置在按压方向即箭头Z方向上的位置H的状态下(参照图2)，使单向纤维束B(树脂膜S)沿长度方向即箭头Y方向行进。这样一来，也能够高精度的调节开纤后的带状的纤维束B*的厚度以及宽度Wb。
<第二实施方式>
参照图4说明本发明的第二实施方式所涉及的处理装置。图4是示出本发明的第二实施方式所涉及的处理装置的主视图。
图4所示的处理装置1a与上述的第一实施方式的不同之处在于，如图4所示那样，在浸渗装置6中进行浸渗处理。即，单向纤维束B在未重叠有树脂膜S的状态下在按压面35a与支承面21之间通过而对单向纤维束B进行开纤，之后，向带状的纤维束B*重叠树脂膜S并在浸渗装置6中进行浸渗处理。其他结构以及动作与上述的第一实施方式的结构以及动作相同，因此通过引用相同的附图标记而省略其结构以及动作的说明。
如图4所示那样，浸渗装置6具备：带单元61、62，其构成为能够从上下方向夹持在两面重叠有树脂膜S的带状的纤维束B*并进行加压，且沿该图中的箭头方向旋转；以及加热机构63以及冷却机构64，其配置在带单元61、62的内侧。另外，加热机构63配置在上游侧，冷却机构64配置在下游侧。在这样构成的浸渗装置6中，在两面重叠有树脂膜S的带状的纤维束B*通过时，在上游侧，一边利用带单元61、62进行加压一边利用加热机构63进行加热，从而将熔融的树脂膜S的树脂浸渗于带状的纤维束B*。然后，在下游侧，一边利用带单元61、62进行加压一边利用冷却机构64进行冷却，从而浸渗于纤维束B*的树脂固化，由此形成单向预浸料P。需要说明的是，也可以与上述的第一实施方式同样地，适当地在最佳的位置设置有张力调节用辊55。
即便像这样构成，也能够与上述的第一实施方式同样地，使单向纤维束B在按压面35a与支承面21之间通过而对单向纤维束B进行开纤，从而稳定且高速地对单向纤维束B进行处理而进行开纤。另外，通过稳定地对单向纤维束B进行开纤，能够减小浸渗有树脂的带状的纤维束B*的厚度(浸渗距离：构成强化纤维的细丝的根数)，因此能够在短时间内使树脂浸渗于纤维束B*，并且能够抑制孔隙的产生，防止不完全的浸渗。因此，能够提高使用了单向预浸料P的成形品的物理性能。
<第三实施方式>
参照图5说明本发明的第三实施方式所涉及的处理装置。图5是示出本发明的第三实施方式所涉及的处理装置的主要部分的立体图。需要说明的是，在图5中，与图3同样地，对于在带状的纤维束B*的下表面侧配置的树脂膜S、支承体2省略图示。
图5所示的处理装置1b与上述的第二实施方式的不同之处在于，如图5所示那样，浸渗装置7的结构不同。其他结构以及动作与上述的第一实施方式的结构以及动作相同，因此通过引用相同的附图标记而省略其结构以及动作的说明。
如图5所示那样，浸渗装置7具备与开纤处理中使用的超声波焊头35大致同样的结构的超声波焊头135。并且，重叠有树脂膜S的带状的纤维束B*在浸渗装置7的超声波焊头135的按压面135a与支承体2的支承面21之间通过，与上述的第一实施方式同样地，从按压面135a施加超声波振动而使熔融的树脂膜S的树脂浸渗于带状的纤维束B*，由此形成预浸料P。
若这样构成，则通过施加超声波振动能量使树脂分子振动、旋转从而促进分子运动而发热，能够使树脂片S快速升温而熔融。因此，与利用夹持辊等加压装置的以往的技术、上述的第二实施方式的结构进行比较，能够通过施加超声波振动而进一步缩短浸渗时间，并且能够提高浸渗装置7(处理装置)的浸渗能力。因此，能够稳定且高速地对单向纤维束B(带状的纤维束B*)进行处理而使熔融的树脂浸渗。另外，与利用夹持辊等加压装置的以往的技术、上述的第二实施方式的结构进行比较，能够利用小型结构的浸渗装置7向纤维束B(带状的纤维束B*)浸渗树脂片S等基体树脂的树脂。另外，由于与上述的第一实施方式同样地施加超声波振动而执行浸渗处理，因此能够促进构成强化纤维的各细丝与树脂的接合界面的反应而形成良好的接合状态，能够使树脂膜S的树脂良好地浸渗于带状的纤维束B*。因此，能够提高使用了单向预浸料P的成形品的物理性能。
需要说明的是，也可以采用如下方式，利用控制装置控制具备驱动马达等致动器的加压机构，以使得与超声波焊头35同样地利用超声波焊头135的按压面135a以规定的恒定的加压力将单向纤维束B(树脂膜S)向支承面21按压。另外，也可以采用如下方式，利用控制装置控制加压机构，以使得与超声波焊头35同样地，在超声波焊头135的按压方向即箭头Z方向上的高度位置达到如图2中的L所示那样超声波焊头135最大程度地伸长时的按压面135a与支承面21的间隔成为规定间隙G的位置H时，超声波焊头135不会越过位置H而向支承体2侧移动。另外，按压面135a产生的对单向纤维束B(树脂片S)的加压力的大小、按压面135a与支承面21的间隙G的大小根据开纤后的带状的纤维束B*的宽度、厚度、单向预浸料P的宽度、厚度而适当地设定最佳的值即可。另外，也可以采用如下方式，利用控制装置控制驱动加压机构，以使得在超声波焊头135的按压方向即箭头Z方向上的高度达到位置H之前加压力保持恒定，利用控制装置控制驱动加压机构，以使得在超声波焊头135的按压方向即箭头Z方向上的高度达到位置H时，超声波焊头135停止。
此外，处理装置1b无需具备开纤装置(支承体2、头部3)，在该情况下，将供给机构5构成为将利用处理装置1b以外的装置开纤后的单向纤维束B(带状的纤维束B*)被供给至处理装置1b的浸渗装置7即可。
<第四实施方式>
参照图6说明本发明的第四实施方式所涉及的处理装置。图6是示出在本发明的第四实施方式所涉及的处理装置中处理后的单向纤维束以及树脂片的横剖视图。
本实施方式与上述的第一～第三实施方式的不同之处在于，如图6所示那样，在通过两束单向纤维束B或两束开纤后的带状的纤维束B*夹持树脂膜S的状态下执行浸渗处理。其他结构以及动作与上述的第一～第三实施方式中的任一方的结构以及动作相同，因此通过引用相同的附图标记而省略其结构以及动作的说明。
这样，即便将单向纤维束B(带状的纤维束B*)与树脂片S如图6所示那样重叠，也能够起到与上述的各实施方式同样的效果。
<第五实施方式>
参照图7说明本发明的第五实施方式所涉及的处理装置。图7是示出本发明的第五实施方式所涉及的处理装置的主要部分的立体图。需要说明的是，在图7中，与图5同样地，对于在带状的纤维束B*的下表面侧配置的树脂膜S、支承体2省略图示。
图7所示的处理装置1c与上述的图5所示的处理装置1b的不同之处在于，还具备对浸渗树脂前的开纤了的单向纤维束B(带状的纤维束B*)进行加热的加热机构8。其他结构以及动作与上述的第一实施方式的结构以及动作相同，因此通过引用相同的附图标记而省略其结构以及动作的说明。
加热机构8对构成碳纤维、玻璃纤维、芳族聚酰胺纤维等强化纤维的各细丝捆扎而形成的单向纤维束B(带状的纤维束B*)进行加热，由加热器、感应加热装置等一般的加热装置构成。若像这样构成，则能够提高通过加热机构8预加热后的单向纤维束B(带状的纤维束B*)与熔融的树脂的紧贴性，能够使树脂良好地浸渗于带状的纤维束B*。
需要说明的是，与上述的第三实施方式同样地，图7所示的处理装置1c无需具备开纤装置(支承体2、头部3)，在该情况下，将供给机构5构成为将利用处理装置1c以外的装置开纤后的单向纤维束B(带状的纤维束B*)供给至处理装置1c的浸渗装置7以及加热装置8即可。
<第六实施方式>
参照图8以及图9说明本发明的第六实施方式所涉及的处理装置。图8是示出本发明的第六实施方式所涉及的处理装置的主要部分的立体图，图9是示出图8的处理装置的主要部分的主视图。需要说明的是，在图9中，与图5以及图7同样地，对于在带状的纤维束B*的下表面侧配置的树脂膜S、支承体2省略图示。
图8所示的处理装置1d与上述的图5的处理装置1b以及图7的处理装置1c的不同之处在于，具备将浸渗树脂后的单向纤维束B(单向预浸料P)向支承体2的支承面21按压的按压构件9、以及对按压构件9进行冷却的冷却机构10。其他结构以及动作与上述的第一实施方式的结构以及动作相同，因此通过引用相同的附图标记而省略其结构以及动作的说明。
按压构件9形成为辊状，且配置为其中心轴与单向纤维束B(带状的纤维束B*)的长度方向即箭头Y方向(单向纤维束B的行进方向)大致正交。并且，按压构件9一边将其中心轴作为旋转中心而旋转，一边通过其周面将单向预浸料P向支承面21按压。此时，构成为按压构件9利用省略图示的马达、工作缸等致动器、弹簧等施力机构，以规定的按压力将单向预浸料P向支承面21按压。另外，如图9所示那样，按压构件9的周面配置为距支承面21隔开规定距离G2。
冷却机构10通过吹出空气而对按压构件9进行冷却。如图8所示那样，在按压构件9设置有流入口91、以及经由构件9内的流路(省略图示)与该流入口91连通的流出口92。冷却机构10从流入口91向按压构件9内供给空气，所供给的空气通过按压构件9内的流路从流出口92吹出，从而对按压构件9进行冷却。
因此，如图9所示那样，通过利用按压构件9以根据单向预浸料P的宽度的目标值等而预先设定的规定的按压力将单向预浸料P向支承面21按压，从而能够高精度地调节单向预浸料P的宽度。另外，如图9所示那样，通过在将按压构件9配置为距支承面21隔开根据单向预浸料P的厚度的目标值等而预先设定的规定距离G2的状态下，利用按压构件9将单向预浸料P向支承面21按压，从而能够高精度地调节单向预浸料P的厚度。这样，通过利用按压构件9将浸渗处理后的单向纤维束B(带状的纤维束B*)向支承面21按压，从而能够防止因残余热量而使单向预浸料P从支承面21浮起或膨胀的情况，能够通过按压构件9将单向预浸料P的形状成形为适当的形状。
另外，能够利用被冷却机构9冷却后的按压构件9使浸渗于单向纤维束B(带状的纤维束B*)的树脂迅速地冷却固化。另外，通过构成为将从流出口92吹出的空气吹向浸渗于单向纤维束B(带状的纤维束B*)后的树脂，从而能够提高浸渗后的树脂的冷却效果。
另外，通过使按压构件9的旋转相位与单向预浸料P的移动速度错开，能够使按压构件9的周面与单向预浸料9的表面滑动接触，从而将单向预浸料P的表面形成为平滑。
接下来，参照图10说明按压构件的变形例。图10是示出图9的处理装置的变形例的图。
图10所示的处理装置1d的按压构件9a与图8的处理装置1d的辊状的按压构件9的不同之处在于，按压构件9a具有按压面93，一边使按压面93与单向预浸料P滑动接触一边将单向预浸料P向支承体2的支承面21按压。需要说明的是，在图10中，按压构件9a形成为具有按压面93的棱柱状，但只要具有按压面93，则按压构件9a的形状不限于棱柱状。另外，虽然省略图示，但与图8的按压构件9同样地，在按压构件9a也设置有流入口91、以及经由构件9a内的流路(省略图示)与该流入口91连通的流出口92。并且，冷却机构10从流入口91向按压构件9a内供给空气，所供给的空气通过按压构件9a内的流路从流出口92吹出，从而对按压构件9a进行冷却。
需要说明的是，在将单向纤维束B以及树脂片S固定配置，使超声波焊头135沿着单向纤维束B的长度方向即箭头Y方向移动的情况下，可以构成为超声波焊头135以及按压构件9、9a一体移动。另外，在本实施方式中，冷却机构10构成为利用空冷式对按压构件9、9a进行冷却，但也可以将冷却机构10构成为利用水冷式对按压构件9、9a进行冷却。
另外，也可以采用如下方式，为了维持浸渗处理后的单向纤维束B的成形状态，利用按压构件9、9a以适当的规定的按压力将单向纤维束B向支承面21按压，或为了维持浸渗处理后的单向纤维束B的成形状态，在将按压构件9、9a配置为距支承面21隔开适当的规定距离G2的状态下，利用按压构件9、9a将浸渗处理后的单向纤维束B向支承面21按压。这样一来，能够通过按压构件9、9a更加可靠地维持浸渗树脂后的单向纤维束B的成形状态。
<第七实施方式>
参照图11说明本发明的第七实施方式所涉及的处理装置。图11是示出本发明的第七实施方式所涉及的处理装置的主要部分的立体图。需要说明的是，在图11中省略支承体2的图示。
图11所示的处理装置1e与上述的图8以及图10的处理装置1d的不同之处在于，形成基体树脂的树脂板S’(树脂构件)与单向纤维束B(带状的纤维束B*)或单向预浸料P重叠地配置，树脂板S’熔融后的树脂浸渗于单向纤维束B(带状的纤维束B*)或单向预浸料P。需要说明的是，在将单向预浸料P(UD带)配置在树脂板S’上的情况下，向浸渗有树脂的纤维束B进一步浸渗树脂板S’的树脂。需要说明的是，也可以代替按压构件9a而具备按压构件9。其他结构以及动作与上述的第一实施方式的结构以及动作相同，因此通过引用相同的附图标记而省略其结构以及动作的说明。
即便像这样构成，也能够起到与上述的第六实施方式同样的效果。另外，虽然树脂板S’的热容量大，浸渗于单向纤维束B后的熔融树脂的温度不易下降，但通过利用按压构件9、9a将浸渗后的单向纤维束B向支承面21按压，并且利用按压构件9、9a对熔融树脂进行冷却，从而能够使浸渗于单向纤维束B后的树脂迅速地冷却固化。
需要说明的是，在使超声波焊头135以及按压构件9、9a沿着单向纤维束B(带状的纤维束B*)的长度方向一体地移动的情况下，也可以如下构成。即，将卷绕保持单向纤维束B(带状的纤维束B*)或单向预浸料P(UD带)并将其向超声波焊头135的按压面135a的下方供给的供给辊配置在超声波焊头135(按压构件9、9a)的移动方向(长度方向)即箭头Y方向上的超声波焊头135的上游侧，并且超声波焊头135(按压构件9、9a)以及供给辊一体地移动。若像这样构成，则能够在将树脂板S’固定配置的状态下，一边使超声波焊头135(按压构件9、9a)以及供给辊一体地移动，一边从供给辊将单向纤维束B(带状的纤维束B*)或单向预浸料P(UD带)向按压面135a的下方供给，能够通过浸渗装置7连续地使树脂板S的树脂熔融并浸渗于所供给的单向纤维束B(带状的纤维束B*)或单向预浸料P(UD带)。
<第八实施方式>
参照图12说明本发明的第八实施方式所涉及的处理装置。图12是示出本发明的第八实施方式所涉及的处理装置的主视图。
图12所示的处理装置1f与图1的处理装置1的不同之处在于，具备阻挡从树脂膜S向谐振器31(超声波焊头35)的导热的按压体侧阻挡机构11a、以及阻挡从树脂膜S向支承体2的导热的支承体侧阻挡机构11b。其他结构以及动作与上述的第一实施方式的结构以及动作相同，因此通过引用相同的附图标记而省略其结构以及动作的说明。
按压体侧阻挡机构11a具备卷绕保持带状的隔热膜Ia的供给辊111a和收纳辊112a，该隔热膜Ia由聚四氟乙烯(PTFE)、全氟烷氧基氟树脂(PFA)、四氟化乙烯·六氟化丙烯共聚物(FEP)、乙烯·四氟化乙烯共聚物(ETFE)等各种的氟树脂、加入有玻璃纤维的氟树脂这样的导热率小的树脂材料、导热率小的二チアス(公司名：NICHIAS)株式会社制的パイロヅェル(注册商标：Pyrogel)等导热率小的材料形成，通过使供给辊111a以及收纳辊112a分别沿箭头方向旋转，从而将从供给辊111a抽出的隔热膜Ia向超声波焊头35的按压面35a与树脂膜S(单向纤维束B)之间供给，由此阻挡从树脂膜S向谐振器31(超声波焊头35)的导热。此时，隔热膜Ia以与在两面重叠有树脂膜S的单向纤维束B大致相同的速度以沿长度方向即箭头Y方向行进的方式从供给辊111a抽出并收纳于收纳辊112a。
需要说明的是，通过利用脱模性优异的氟树脂等形成隔热膜Ia，能够将该隔热膜Ia用作防止在超声波焊头35的按压面35a上粘着有熔融的树脂膜S等的脱模膜，能够使在两面重叠有树脂膜S的单向纤维束B(单向预浸料P)沿箭头Y方向良好地行进。另外，也可以不使隔热膜Ia如上述那样沿箭头Y方向行进，而将隔热膜Ia固定配置在超声波焊头35的按压面35a与树脂膜S(单向纤维束B)之间。
另外，虽然省略图示，但也可以在图5、图7、图8、图10、图11的浸渗装置7所具备的超声波焊头135中设置按压体侧阻挡机构11a。通过像这样构成，能够防止因施加超声波振动能量而产生的热能从树脂片S、树脂板S’向超声波焊头135传递而散逸。
支承体侧阻挡机构11b具备卷绕保持带状的隔热膜Ib的供给辊111b和收纳辊112b，该隔热膜Ib由聚四氟乙烯(PTFE)、全氟烷氧基氟树脂(PFA)、四氟化乙烯·六氟化丙烯共聚物(FEP)、乙烯·四氟化乙烯共聚物(ETFE)等各种的氟树脂、加入有玻璃纤维的氟树脂这样的导热率小的树脂材料、导热率小的二チアス(公司名：NICHIAS)株式会社制的パイロヅェル(注册商标：Pyrogel)等导热率小的材料形成，通过使供给辊111b以及收纳辊112b分别沿箭头方向旋转，从而将从供给辊111b抽出的隔热膜Ib向支承体2的支承面21与树脂膜S(单向纤维束B)之间供给，由此阻挡从树脂膜S向支承体2的导热。此时，隔热膜Ib以与在两面重叠有树脂膜S的单向纤维束B大致相同的速度以沿长度方向即箭头Y方向行进的方式从供给辊111b抽出并收纳于收纳辊112b。
需要说明的是，通过利用脱模性优异的氟树脂等形成隔热膜Ib，能够将该隔热膜Ib用作防止在支承体2的支承面21上粘着有熔融的树脂膜S等的脱模膜，能够使在两面重叠有树脂膜S的单向纤维束B(单向预浸料P)沿箭头Y方向良好地行进。另外，也可以不使隔热膜Ib如上述那样沿箭头Y方向行进，而将隔热膜Ib固定配置在支承体2的支承面21与树脂膜S(单向纤维束B)之间。
然而，以往认为：当通过超声波焊头35的按压面35a施加超声波振动时，重叠的树脂膜S、树脂板S’等被处理物彼此摩擦而产生摩擦热，导致树脂熔融。本申请发明人利用热成像仪观察通过超声波焊头35的按压面35a被施加超声波振动的树脂制的被处理物，详细研究被处理物的温度分布。其结果是，本申请发明人发现：不与按压面35a接触的被处理物的端缘部的温度也上升。认为其原因在于，与微波炉的原理相同，通过利用超声波焊头35的按压面35a对树脂膜S、树脂板S’等被处理物施加超声波振动能量，从而树脂分子振动、旋转而促进分子运动，从而被处理物整体的温度上升。
另外，本申请发明人发现：在超声波处理后使超声波焊头35的按压面35a远离被处理物时，超声波焊头35仍保持升温后的状态。认为其原因在于，通过施加超声波振动能量而在被处理物中产生的热能向超声波焊头35传递并向被处理物的外部散逸，由此导致该超声波焊头35升温。根据上述研究结果，本申请发明人得知，在从超声波焊头35的按压面35a施加超声波振动能量而对被处理物进行处理时，为了高效地利用超声波振动能量对被处理物进行处理，防止因施加超声波振动能量而在被处理物整体中产生的热能向超声波焊头35、支承体2散逸，将产生的热能封存于被处理物内是非常重要的。
因此，在本实施方式中，在施加超声波振动能量而使树脂分子振动、旋转而促进分子运动，从而使树脂膜S发热时，阻挡从该树脂膜S向超声波焊头35以及支承体2的导热，因此能够防止树脂膜S中产生的热量向支承体2以及超声波焊头35传递而散逸的情况，能够将热量封存于树脂膜S内。因此，能够将因施加超声波振动而在树脂膜S中产生的热能封存于该树脂膜S内，其结果是，即便不施加过度的超声波振动能量，也能够利用树脂膜S不破损的程度的适当大小的超声波振动能量可靠地将树脂膜S升温至规定温度而使其熔融。
另外，当在将树脂膜S(单向纤维束B)夹在支承体2的支承面21与进行超声波振动的超声波焊头35的按压面35a之间的状态下，使按压面35a的按压位置沿着树脂膜S的长度方向即箭头Y方向以规定速度连续地移动时，被施加(注入)超声波振动能量的树脂膜S上的位置时时刻刻移动，但在以往的结构中，由于因施加超声波振动能量而产生的热能向支承体2、超声波焊头35传递而散逸，因此无法高效地利用超声波振动能量使树脂膜S的与按压面35a接触的位置的温度上升。另一方面，如本实施方式那样，通过阻挡从树脂膜S向超声波焊头35以及支承体2的导热，将热能封存于该树脂膜S内，从而能够高效地利用超声波振动能量使树脂膜S的与按压面35a接触的位置的温度上升。因此，能够利用具有比需要加热的范围小的按压面35a的超声波焊头35，通过使按压面35a进行按压的按压位置连续地移动，从而对面积比按压面35a大的树脂膜S、树脂板S’等树脂制的被处理物进行处理。
需要说明的是，本发明不限于上述的实施方式，在不脱离其主旨的范围内能够在上述方式以外进行各种变更，也可以将上述的各实施方式的结构任意地组合。例如，也可以通过使超声波焊头35、135(谐振器31)沿着长度方向即箭头Y方向移动，从而使超声波焊头35、135的按压面35a、135a按压单向纤维束B的按压位置移动。另外，也可以通过使超声波焊头35、135(谐振器31)以及单向纤维束B双方相对地沿着长度方向即箭头Y方向移动，从而使超声波焊头35、135的按压面35a、135a按压单向纤维束B的按压位置移动。
另外，也可以通过在上述的加压机构4的基础上追加工作缸，从而利用工作缸的差压设定超声波焊头35的按压面35a对单向纤维束B加压的加压力。
另外，在上述的第二以及第三实施方式中，浸渗装置的结构不限于上述的例子，通过一般使用的浸渗装置进行浸渗处理即可。
另外，按压体以及按压面的形状等结构不限于上述的超声波焊头35、135的结构，只要采用具有平面状的按压面且能够通过按压面至少遍及宽度方向将单向纤维束B向支承面21按压的结构，则可以将按压体构成为任意的形状。例如，可以将超声波焊头35、135构成为其侧视形状为朝向按压面35a、135a而呈喙状地前端变细的形状。另外，例如，只要采用按压面能够将单向纤维束B(带状的纤维束B*)、树脂膜S、树脂板S’等被处理物遍及宽度方向呈单轴状向支承面21按压的结构，则只要通过使按压面按压被处理物的按压位置沿规定方向(例如与按压面的长度方向大致正交的方向)扫描(移动)一次，就能够对被处理物遍及整面地进行处理。
另外，上述的加压机构4不限于上述的结构，只要能够使谐振器31移动，也可以使用线性马达、工作缸等公知的致动器等，以任意方式构成加压机构4。
另外，按压体以及支承体各自的配置位置不限于朝向图1的纸面沿上下方向排列配置的上述例子，既可以将按压体以及支承体的上下方向的位置调换配置，也可以将按压体以及支承体朝向图1的纸面沿左右方向排列配置。
另外，也可以将由聚四氟乙烯(PTFE)等各种氟树脂、氧化锆等导热率小的材质形成的隔热层形成于超声波焊头35、135(按压面35a、135a)的表面。即便像这样构成，也能够通过隔热层阻挡从树脂膜S、树脂板S’向超声波焊头35、135的导热，由于能够将因施加超声波振动能量而产生的热能封存于树脂膜S、树脂板S’内，因此能够高效地利用超声波振动能量对树脂膜S、树脂板S’进行处理。这样，能够使设置于谐振器31(超声波焊头35、135)的隔热层作为阻挡朝向谐振器31(超声波焊头35、135)侧的导热的阻挡机构而发挥功能。
另外，也可以将由聚四氟乙烯(PTFE)等各种氟树脂、氧化锆、(精细)陶瓷、玻璃等导热率小的材质形成的隔热层形成于支承体2(支承面21)的表面。即便像这样构成，也能够通过隔热层阻挡从树脂膜S、树脂板S’向支承体2的导热，由于能够将因施加超声波振动能量而产生的热能封存于树脂膜S、树脂板S’内，因此能够高效地利用超声波振动能量对树脂膜S、树脂板S’进行处理。这样，能够使设置于支承体2的隔热层作为阻挡向支承体2侧的导热的阻挡机构而发挥功能。
另外，谐振器31(超声波焊头35、135)以及支承体2的导热率均设定为小于10W/(m·K)。例如，谐振器31(超声波焊头35、135)以及支承体2可以均由导热率小的钛合金(例如导热率为7.5/(m·K)的Ti-6Al-4V)形成。另外，支承体2可以由水晶(8W/(m·K))、玻璃(1W/(m·K))、精细陶瓷(莫来石，镁橄榄石、堇青石、氧化锆、滑石等)等材质形成。即便像这样构成，由于谐振器31(超声波焊头35、135)以及支承体2的导热率均设定地较小，因此能够防止因施加超声波振动能量而产生的热能从树脂膜S、树脂板S’向超声波焊头35、135以及支承体2传递而散逸的情况。因此，能够将因施加超声波振动能量而产生的热能封存于树脂膜S、树脂板S’内，因此能够高效地利用超声波振动能量对树脂膜S、树脂板S’进行处理。这样，能够使谐振器31(超声波焊头35、135)以及支承体2分别作为阻挡热量的阻挡机构而发挥功能。
另外，也可以在图5、图7、图8、图10、图11的浸渗装置7(处理装置)所具备的超声波焊头135设置有加热器。这样一来，通过利用加热器预先将超声波焊头135升温至规定温度，从而在被施加了超声波振动能量的树脂膜S、树脂板S’发热时，能够缓和在树脂膜S、树脂板S’与超声波焊头135之间产生的温度梯度，因此能够阻挡从发热的树脂膜S、树脂板S’向超声波焊头135)的导热。这样，能够使设置于超声波焊头135的加热器作为阻挡向超声波焊头135侧的导热的阻挡机构而发挥功能。另外，通过利用加热器预先将超声波焊头135的主体升温至规定温度，从而还能够在通过超声波焊头135的按压面135a对树脂膜S、树脂板S’施加的超声波振动能量的基础上增加加热器的热能。这样一来，能够抑制向树脂膜S、树脂板S’过度供给超声波振动能量，并且能够使温度充分上升而使树脂膜S、树脂板S’可靠地熔融。
另外，也可以在支承体2的支承面21与单向纤维束B(树脂片S、树脂板S’)之间、超声波焊头35、135的按压面35a、135a与单向纤维束B(树脂片S、树脂板S’)之间，配置由氟树脂等脱模性优异的树脂形成的脱模片、或由钛、钛合金、铜、不锈钢等金属形成的脱模片。若采用由金属形成的脱模片，则能够更加可靠地将超声波振动向纤维束B(树脂片S、树脂板S’)传递。
另外，在上述的实施方式中，作为浸渗树脂的强化纤维，列举将构成强化纤维的各细丝捆扎成束状而成的单向纤维束B(也包括带状的纤维束B*)、单向预浸料P(UD带)进行说明，但浸渗树脂的强化纤维不限于上述的单向纤维束B、单向预浸料P(UD带)。例如，也可以向构成强化纤维的各细丝平织而成的片、织物、布、无纺布、编织物(也包括分别浸渗有树脂的构件)、构成强化纤维的各细丝捆扎成束状而成的单向纤维束B(也包括带状的纤维束B*)平织而成的片、织物、布、无纺布、编织物(也包括分别浸渗有树脂的构件)、单向预浸料P平织而成的片、单向预浸料P以刀片状成形而成的成型体，浸渗树脂片S、树脂板S’等树脂构件(基体树脂)的树脂。
另外，浸渗于强化纤维的树脂也可以作为基体树脂(树脂构件)向其他强化纤维浸渗。此时，在浸渗于强化纤维的树脂作为基体树脂(树脂构件)向其他强化纤维浸渗的情况下，该其他强化纤维中也可以已经浸渗有其他基体树脂。
工业实用性
能够将本发明广泛地应用于对强化纤维进行处理的处理装置以及处理方法。
附图标记说明
1、1a、1b、1c、1d、1e、1f..处理装置
2...支承体
21...支承面
32...振子(振动机构)
35...超声波焊头(按压体)
35a...按压面
5...供给机构(移动机构)
8...加热机构
9、9a...按压构件
10...冷却机构
B...单向纤维束(强化纤维)
G...间隙
G2...距离
S...树脂膜(树脂构件)
S’...树脂板(树脂构件)
Y...箭头(长度方向)
Z...箭头(按压方向)

Claims (13)

1.一种处理装置，其对强化纤维进行处理，其特征在于，
所述处理装置具备：
支承体，其具有支承面；
按压体，其具有按压面；
振动机构，其对所述按压体施加朝向与所述支承面正交的按压方向的超声波振动；以及
移动机构，在将所述强化纤维即单向纤维束夹在所述支承面与通过所述振动机构在所述按压方向上进行超声波振动的所述按压体的所述按压面之间的状态下，所述移动机构使所述单向纤维束与所述按压体相对移动，
通过所述移动机构使所述按压面按压所述单向纤维束的按压位置沿着所述单向纤维束的长度方向移动，从而对所述单向纤维束进行开纤。
2.一种处理装置，其对强化纤维进行处理，其特征在于，
所述处理装置具备：
支承体，其具有支承面；
按压体，其具有按压面；
振动机构，其对所述按压体施加朝向与所述支承面正交的按压方向的超声波振动；以及
移动机构，在将所述强化纤维与树脂构件重叠地夹在所述支承面与通过所述振动机构在所述按压方向上进行超声波振动的所述按压体的所述按压面之间的状态下，所述移动机构使所述强化纤维以及所述树脂构件与所述按压体相对移动，
通过所述移动机构使所述按压面按压所述强化纤维的按压位置移动，从而使所述树脂构件的树脂浸渗于所述强化纤维。
3.根据权利要求2所述的处理装置，其特征在于，
所述强化纤维是单向纤维束，在将开纤后的带状的所述单向纤维束与所述树脂构件重叠地夹在所述支承面与所述按压面之间的状态下，所述移动机构使所述按压面按压所述单向纤维束的按压位置沿着所述单向纤维束的长度方向移动。
4.根据权利要求2或3所述的处理装置，其特征在于，
所述处理装置还具备按压构件，该按压构件将浸渗树脂后的所述强化纤维向所述支承面按压。
5.根据权利要求4所述的处理装置，其特征在于，
所述处理装置还具备冷却机构，该冷却机构对所述按压构件进行冷却。
6.根据权利要求4或5所述的处理装置，其特征在于，
所述按压构件以规定的按压力将浸渗树脂后的所述强化纤维向所述支承面按压。
7.根据权利要求4至6中任一项所述的处理装置，其特征在于，
所述按压构件配置为距所述支承面隔开规定距离。
8.根据权利要求2至7中任一项所述的处理装置，其特征在于，
所述处理装置还具备加热机构，该加热机构对浸渗所述树脂前的所述强化纤维进行加热。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的处理装置，其特征在于，
所述按压面以规定的加压力将所述强化纤维向所述支承面按压。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的处理装置，其特征在于，
所述按压面配置为距所述支承面隔开规定间隙。
11.一种处理方法，对强化纤维进行处理，其特征在于，
在将所述强化纤维即单向纤维束夹在支承体的支承面与在相对于所述支承面正交的按压方向上进行超声波振动的按压体的按压面之间的状态下，使所述按压面按压所述单向纤维束的按压位置沿着所述单向纤维束的长度方向移动，从而对所述单向纤维束进行开纤。
12.一种处理方法，对强化纤维进行处理，其特征在于，
在将所述强化纤维与树脂构件重叠地夹在支承体的支承面与在相对于所述支承面正交的按压方向上进行超声波振动的按压体的按压面之间的状态下，使所述按压面按压所述强化纤维的按压位置移动，从而使所述树脂构件的树脂浸渗于所述强化纤维。
13.根据权利要求12所述的处理方法，其特征在于，
所述强化纤维是单向纤维束，在将开纤后的带状的所述单向纤维束与所述树脂构件重叠地夹在所述支承面与所述按压面之间的状态下，使所述按压面按压所述单向纤维束的按压位置沿着所述单向纤维束的长度方向移动。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108248075A (zh) * 2017-12-04 2018-07-06 安徽复材科技有限公司 一种连续化加工玻璃棉增强酚醛泡沫复合板的装置
CN109228410A (zh) * 2018-10-19 2019-01-18 洛阳科博思新材料科技有限公司 纤维增强复合材料浸渍系统及其树脂纤维混合模具和应用
CN112831884A (zh) * 2019-11-22 2021-05-25 财团法人工业技术研究院 展纤装置
CN113939395A (zh) * 2019-03-27 2022-01-14 利默里克大学 复合材料制造中的改进和与复合材料制造有关的改进

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6640239B2 (ja) 2015-03-10 2020-02-05 ファイバ リーインフォースト サーモプラスティックス ベー．フェー． 一方向繊維強化テープを作製するための開繊機要素
JP6519008B2 (ja) * 2015-04-07 2019-05-29 株式会社アドウェルズ 処理装置
JP2016203397A (ja) * 2015-04-15 2016-12-08 東邦テナックス株式会社 プリプレグ製造方法
JP6718101B2 (ja) * 2015-08-04 2020-07-08 福井県 繊維強化樹脂シート材の製造方法
JP6535956B2 (ja) * 2016-01-08 2019-07-03 株式会社アドウェルズ 処理装置
DE102016208620A1 (de) * 2016-05-19 2017-11-23 Lindauer Dornier Gesellschaft Mit Beschränkter Haftung Vorrichtung zum Spreitzen eines Faserbündels, insbesondere eines Carbon-Faserbündels
TWI670400B (zh) * 2017-09-27 2019-09-01 財團法人塑膠工業技術發展中心 展紗設備及使用其對纖維束進行展紗之方法
US10604870B2 (en) * 2018-05-31 2020-03-31 Hexcel Corporation Increasing the filament count of carbon fiber tows
JP2020015259A (ja) * 2018-07-26 2020-01-30 日立化成株式会社 Ｆｒｐ前駆体の製造方法及びその製造装置
US20230193525A1 (en) * 2021-12-20 2023-06-22 Raytheon Technologies Corporation Fabric structure control using ultrasonic probe
TW202346059A (zh) * 2022-05-19 2023-12-01 國立高雄科技大學 碳纖維回收料之整平裝置及方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006289714A (ja) * 2005-04-08 2006-10-26 Prime Polymer:Kk 繊維強化樹脂成形材料の製造方法及び製造装置
US20110114247A1 (en) * 2004-10-08 2011-05-19 Lee Edward W Apparatus and Method for Ultrasonic Processing of Laminates
CN102439206A (zh) * 2009-05-25 2012-05-02 福井县 纤维束的开纤方法及开纤线板以及纤维加强板的制造方法
JP2014030913A (ja) * 2012-08-01 2014-02-20 Teijin Ltd ランダムマットの製造方法
WO2014168111A1 (ja) * 2013-04-10 2014-10-16 株式会社アドウェルズ 接合装置および接合方法

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06254855A (ja) * 1993-03-02 1994-09-13 Kobe Steel Ltd 長繊維強化合成樹脂ストランドの製造方法
FI98392C (fi) 1995-07-26 1997-06-10 Valmet Corp Menetelmä paperiradan lämmittämiseen kalanterissa
KR100253500B1 (ko) 1996-05-01 2000-05-01 구리타 유키오 멀티필라멘트스프레드시트의제조방법,그방법에서사용되는장치및그에의해제조된스프레드시트
JP3562205B2 (ja) 1997-04-10 2004-09-08 東レ株式会社 熱硬化性プリプレグ用の炭素繊維束の開繊装置および開繊方法およびプリプレグの製造方法
JPH1036531A (ja) * 1996-07-26 1998-02-10 Sumitomo Bakelite Co Ltd 超音波による樹脂含浸方法及び装置
JPH11200136A (ja) 1998-01-14 1999-07-27 Toray Ind Inc 開繊方法およびその装置
JP2001219473A (ja) 2000-02-09 2001-08-14 Toray Ind Inc 繊維強化樹脂成形体の製造方法
JP4361663B2 (ja) 2000-04-04 2009-11-11 三菱レイヨン株式会社 強化繊維束の開繊方法及びプリプレグ製造方法
JP4796263B2 (ja) * 2002-10-04 2011-10-19 三菱レイヨン株式会社 強化繊維織物の製造方法
JP2007076224A (ja) * 2005-09-15 2007-03-29 Toho Tenax Co Ltd 炭素繊維強化熱可塑性樹脂テープの製造装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110114247A1 (en) * 2004-10-08 2011-05-19 Lee Edward W Apparatus and Method for Ultrasonic Processing of Laminates
JP2006289714A (ja) * 2005-04-08 2006-10-26 Prime Polymer:Kk 繊維強化樹脂成形材料の製造方法及び製造装置
CN102439206A (zh) * 2009-05-25 2012-05-02 福井县 纤维束的开纤方法及开纤线板以及纤维加强板的制造方法
JP2014030913A (ja) * 2012-08-01 2014-02-20 Teijin Ltd ランダムマットの製造方法
WO2014168111A1 (ja) * 2013-04-10 2014-10-16 株式会社アドウェルズ 接合装置および接合方法

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108248075A (zh) * 2017-12-04 2018-07-06 安徽复材科技有限公司 一种连续化加工玻璃棉增强酚醛泡沫复合板的装置
CN109228410A (zh) * 2018-10-19 2019-01-18 洛阳科博思新材料科技有限公司 纤维增强复合材料浸渍系统及其树脂纤维混合模具和应用
CN109228410B (zh) * 2018-10-19 2024-02-09 洛阳科博思新材料科技有限公司 纤维增强复合材料浸渍系统及其树脂纤维混合模具和应用
CN113939395A (zh) * 2019-03-27 2022-01-14 利默里克大学 复合材料制造中的改进和与复合材料制造有关的改进
CN112831884A (zh) * 2019-11-22 2021-05-25 财团法人工业技术研究院 展纤装置
US11519107B2 (en) 2019-11-22 2022-12-06 Industrial Technology Research Institute Fiber spreading apparatus

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EP3181744A1 (en) 2017-06-21
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KR102433496B1 (ko) 2022-08-18
JPWO2016114239A1 (ja) 2017-10-19

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