WO2020194922A1 - 真空処理装置 - Google Patents
真空処理装置 Download PDFInfo
- Publication number
- WO2020194922A1 WO2020194922A1 PCT/JP2019/049523 JP2019049523W WO2020194922A1 WO 2020194922 A1 WO2020194922 A1 WO 2020194922A1 JP 2019049523 W JP2019049523 W JP 2019049523W WO 2020194922 A1 WO2020194922 A1 WO 2020194922A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- reinforcing fibers
- chamber
- bobbin
- reinforcing fiber
- rotating body
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
- C23C14/56—Apparatus specially adapted for continuous coating; Arrangements for maintaining the vacuum, e.g. vacuum locks
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- D06M—TREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
- D06M10/00—Physical treatment of fibres, threads, yarns, fabrics, or fibrous goods made from such materials, e.g. ultrasonic, corona discharge, irradiation, electric currents, or magnetic fields; Physical treatment combined with treatment with chemical compounds or elements
- D06M10/04—Physical treatment combined with treatment with chemical compounds or elements
- D06M10/06—Inorganic compounds or elements
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
- C23C14/50—Substrate holders
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
- C23C14/56—Apparatus specially adapted for continuous coating; Arrangements for maintaining the vacuum, e.g. vacuum locks
- C23C14/562—Apparatus specially adapted for continuous coating; Arrangements for maintaining the vacuum, e.g. vacuum locks for coating elongated substrates
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
- C23C16/30—Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides
- C23C16/34—Nitrides
- C23C16/342—Boron nitride
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
- C23C16/458—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for supporting substrates in the reaction chamber
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
- C23C16/54—Apparatus specially adapted for continuous coating
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
- C23C16/54—Apparatus specially adapted for continuous coating
- C23C16/545—Apparatus specially adapted for continuous coating for coating elongated substrates
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- D06M—TREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
- D06M11/00—Treating fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, with inorganic substances or complexes thereof; Such treatment combined with mechanical treatment, e.g. mercerising
- D06M11/73—Treating fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, with inorganic substances or complexes thereof; Such treatment combined with mechanical treatment, e.g. mercerising with carbon or compounds thereof
- D06M11/74—Treating fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, with inorganic substances or complexes thereof; Such treatment combined with mechanical treatment, e.g. mercerising with carbon or compounds thereof with carbon or graphite; with carbides; with graphitic acids or their salts
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- D06M—TREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
- D06M11/00—Treating fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, with inorganic substances or complexes thereof; Such treatment combined with mechanical treatment, e.g. mercerising
- D06M11/80—Treating fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, with inorganic substances or complexes thereof; Such treatment combined with mechanical treatment, e.g. mercerising with boron or compounds thereof, e.g. borides
- D06M11/81—Treating fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, with inorganic substances or complexes thereof; Such treatment combined with mechanical treatment, e.g. mercerising with boron or compounds thereof, e.g. borides with boron; with boron halides; with fluoroborates
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- D06M—TREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
- D06M2101/00—Chemical constitution of the fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, to be treated
- D06M2101/40—Fibres of carbon
Definitions
- the following disclosure relates to a vacuum processing apparatus that can be used for a process of coating reinforcing fibers, and particularly to a vacuum processing apparatus that can replace a bobbin while keeping most of the apparatus in a vacuum.
- Ceramic matrix composite material is made by bonding reinforcing fibers made of ceramics with a matrix made of ceramics.
- CMC Ceramic matrix composite material
- a SiC / SiC composite in which reinforcing fibers made of silicon carbide are bonded by a matrix made of silicon carbide is expected to be applied to turbine parts of jet engines and the like.
- Silicon carbide fibers may be coated with a coating such as boron nitride for the purpose of enhancing the bonding force with the matrix.
- a vacuum process is used for coating.
- the reaction chamber is often lengthened, and the vacuum pump must be kept running for a considerable amount of time in order to achieve a sufficient degree of vacuum throughout.
- the coating itself can be performed in a short time, the processing before and after that takes a long time (for example, one day and night), and therefore the productivity of the vacuum process is limited. If the time for exposing the inside of the coating device to the atmosphere can be shortened, the productivity can be significantly improved.
- Patent Documents 1 to 3 disclose related technologies.
- Japanese Unexamined Patent Publication No. 7-197264 Japanese Unexamined Patent Publication No. 2011-157632 Japanese Unexamined Patent Publication No. 2015-203129
- the device for vacuuming the reinforcing fibers is arranged with a chamber capable of keeping the whole under reduced pressure, including the main chamber for vacuuming, and for hanging the reinforcing fibers in the main chamber.
- It is a rotating body that is pivotally supported and rotates around a pivot axis, and includes a suspension arm capable of capturing and suspending the reinforcing fibers in response to rotation, and the suspension arm is vertically suspended.
- the reinforcing fiber can be rotated from a first position horizontally separated from the reinforcing fiber to a third position where the reinforcing fiber hangs above the take-up bobbin via a second position for capturing the reinforcing fiber.
- a rotating body and the like.
- FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a vacuum processing apparatus according to an embodiment.
- FIG. 2 is a plan view of a combination of a rotating body including a suspension arm and a pulley.
- FIG. 3 is an elevational view of a set of rotating bodies, pulleys, and a take-up bobbin, showing how the suspension arm rotates to suspend the reinforcing fibers on the take-up bobbin.
- FIG. 4 is a plan view showing the arrangement of a plurality of reinforcing fibers according to an example.
- the vacuum processing apparatus 1 can be used for coating the reinforcing fiber F by a process requiring a vacuum such as CVD or PVD.
- reinforcing fibers include silicon carbide, carbon, and alumina, and examples of coatings include, but are not limited to, boron nitride and carbon.
- the present embodiment can be applied not only to a single fiber but also to a vacuum treatment of a yarn, a tow, a band, or a woven fabric in which a plurality of fibers are bundled, and further to a vacuum treatment of the plurality of fibers.
- the vacuum processing apparatus 1 is roughly composed of a chamber 3, one or more feed bobbins 5 for delivering the reinforcing fibers F, and one or more feed rollers 7 for hanging one or more of the delivered reinforcing fibers F.
- One or more combinations consisting of a processing machine 9 that performs processing such as CVD, a rotating body 11 that guides one or more reinforcing fiber CFs that have passed through the processing machine 9, and a pulley 23, and one or more induced rows. It is composed of one or more winding bobbins 13 for winding each of the reinforcing fibers CF of the above.
- vacuum processing is performed by simultaneously passing a plurality of reinforcing fibers F in parallel to a single processing machine 9 by a plurality of sets of feed bobbins 5, feed rollers 7, pulleys 23 and winding bobbins 13. Can be made.
- Chamber 3 is a vacuum chamber that can hold the entire chamber in a decompressed state.
- the chamber 3 is further divided into a plurality of subchambers.
- a first subchamber 3a in which the feed bobbin 5 and the feed roller 7 are housed
- a single main chamber 3b in which the processor 9 is housed
- a rotating body 11 and a take-up bobbin 13 and the like are housed.
- It consists of a second subchamber 3c and communicates with each other.
- the chamber 3 may be further provided with other subchambers, if necessary.
- One or more vacuum pumps are connected to the chamber 3 in order to reduce the pressure inside the chamber 3.
- a vacuum pump may be connected to at least the main chamber 3b, and individual vacuum pumps may be connected to the first subchamber 3a and the second subchamber 3c, respectively. If there are still other subchambers, vacuum pumps may be connected to them as well.
- the first subchamber 3a, the main chamber 3b and the second subchamber 3c take the form of being vertically stacked. Further, the main chamber 3b can be vertically lengthened in order to secure a sufficient reaction time in the processing machine 9. Therefore, for example, the second subchamber 3c may be installed on the first floor of the building, the main chamber 3b may be installed on the second floor, and the first subchamber 3a may be installed on a higher floor.
- gates 15 and 17 for hermetically blocking each other are interposed between at least the first subchamber 3a and the main chamber 3b and between the main chamber 3b and the second subchamber 3c.
- Gate valves can be applied to the gates 15 and 17, but other valves such as pendulum valves and butterfly valves can also be used.
- Drive devices such as hydraulic cylinders for driving the gates 15 and 17 are preferably connected to each.
- the first sub-chamber 3a and the main chamber 3b, and the main chamber 3b and the second sub-chamber 3c are each airtightly connected by a communication passage, and the gates 15 and 17 are connected to the communication passage, respectively. It may be installed.
- the feed bobbin 5 is housed in the first subchamber 3a.
- a drive device such as a motor is connected for the rotation.
- the gate 15 By closing the gate 15, the space between the first subchamber 3a and the main chamber 3b is airtightly blocked, so that the first subchamber 3a can be opened to the atmosphere while keeping the main chamber 3b in a vacuum. Therefore, the feed bobbin 5 can be carried in or replaced.
- a tension detector 19 may be installed in the first subchamber 3a.
- the tension detector 19 is used for the purpose of detecting the tension applied to the delivered reinforcing fiber F.
- the reinforcing fiber F is carried in a state of being wound around the feed bobbin 5 and subjected to vacuum processing.
- a weight W is bonded to the tip of the reinforcing fiber F.
- the weight W guides the reinforcing fiber F through the processing machine 9 to the corresponding rotating body 11 and the pulley 23 according to gravity.
- the feed rollers 7 are also housed in the first subchamber 3a, and although it is not clear from this figure, they are arranged horizontally apart from each other. These horizontal arrangements are specific for the corresponding combination of rotating body 11 and pulley 23. That is, when the reinforcing fiber F fed from the feed bobbin 5 passes through the feed roller 7 and vertically hangs from the feed roller 7, it passes through the processing machine 9 and passes between the corresponding combinations as shown in FIG. As described above, the feed roller 7 is arranged. A plurality of combinations including the feed roller 7, the rotating body 11, and the pulley 23 are arranged so that the plurality of reinforcing fibers F are parallel to each other and separated from each other in the processing machine 9. The feed roller 7 may be fixed to the first subchamber 3a or may be movable to adjust its position.
- the processing machine 9 is housed in the main chamber 3b and has a configuration suitable for performing vacuum processing such as CVD or PVD.
- the processing machine 9 includes a pipe for introducing boron trifluoride gas, ammonia gas and hydrogen gas as a carrier, and a heating furnace.
- the configuration of the processing machine 9 can be appropriately selected according to the desired processing.
- the reinforcing fibers F hanging from the feed roller 7 pass through the processing machine 9 vertically and in parallel apart from each other, and thus undergo a treatment such as coating.
- the heating furnace in particular can be a cylindrical cylinder standing vertically or a polygonal cylinder close to a cylinder, and each of them is formed by passing a plurality of reinforcing fibers F symmetrically with respect to the center thereof. Uniform processing can be performed on the strips.
- the set of rotating body 11 and pulley 23 is in the second subchamber 3c from the reinforcing fiber CF that is pulled by gravity and naturally hangs vertically.
- the tip of the reinforcing fiber CF can reach between the corresponding rotating body 11 and the pulley 23 by gravitational action alone, without any other means.
- the vacuum processing apparatus 1 can include a shaft 21 for axially supporting the rotating body 11 and a shaft 29 for axially supporting the pulley 23, and these shafts can be provided. 21 and 29 can be different axes. Alternatively, the shaft 29 can be coaxial with the shaft 21, in which case the pulley 23 will inevitably rotate coaxially with the rotating body 11.
- the shaft 21 can be hermetically sealed by a sealing member 33 such as an O-ring and can penetrate the wall 3W of the subchamber 3c. Of course, other sealing means such as magnetic fluid can be used instead of the O-ring.
- a driving device such as a motor for driving the rotating body 11 is placed outside the subchamber 3c, and the rotating body 11 can be driven from the outside.
- Such a structure is advantageous for performing high-purity vacuum processing, as a drive device such as a motor that pollutes the atmosphere can be placed outside the chamber 3.
- the shaft 29 supports the pulley 23 from the side opposite to the shaft 21 so as not to interfere with the rotation of the rotating body 11.
- the shaft 29 can be on the same side as the shaft 21.
- the shaft 29 may also penetrate the wall 3W, or may be set inside the subchamber 3c as shown in FIG.
- the shaft 29 may be coupled to the shaft 21 by an appropriate link mechanism 31 such as a gear mechanism or a sprocket to extract driving force.
- an appropriate link mechanism 31 such as a gear mechanism or a sprocket to extract driving force.
- the relationship between the shafts 21 and 29 may be reversed.
- the rotating body 11 is supported by the shaft 21 and rotates around the shaft 21 as understood from the solid line and the alternate long and short dash line in FIG.
- the rotating body 11 also includes at least one suspension arm for capturing and suspending the reinforcing fiber CF in response to rotation.
- the suspension arm may include a rotating main arm 11a and a sub-arm 11b that rotates following the main arm 11a.
- the arms 11a and 11b may be cantilever arms extending from the shaft 21, respectively, and their respective tips may have a structure for capturing the reinforcing fiber CF.
- the structure of the tip is, for example, the trapping hooks 25 and 27 that are opened in a V shape in a plan view, as best shown in FIG. In the standby position, the tip of the main arm 11a and the tip of the sub arm 11b are positioned so as to sandwich the hanging reinforcing fiber CF away from the hanging reinforcing fiber CF, and in particular, the trapping hooks 25 and 27 have the inside of the V-shape as the reinforcing fiber CF. I'm pointing.
- the pulley 23 is inside the trajectory on which the suspension arm rotates, and in particular, its recesses are aligned on the rotating trajectory. That is, the rotating body 11 waiting at the initial position comes into contact with the reinforcing fiber CF by rotating, and when further rotated, the reinforcing fiber CF is guided to the pulley 23 and settled in the recess.
- the relative positions or angles of the main arm 11a and the sub-arm 11b may be related or simultaneously such that the sub-arm 11b captures the reinforcing fiber CF prior to the main arm 11a. May be good. This helps prevent the reinforcing fiber CF from swaying sideways.
- the pulley 23 may also be provided with a guiding device such as a guide plate in order to more reliably guide the reinforcing fiber CF guided by the rotating body 11 into the recess.
- the catching hook and guide plate are advantageous for reliably catching even if the trajectory of the reinforcing fiber CF changes slightly.
- a structure having another shape a magnet for attracting the weight W, an attracting means such as a charged body for electrostatically attracting the reinforcing fiber CF, or an adhesive to which the fiber adheres.
- a viscoelastic body can be used.
- the rotating body 11 moves from the initial standby position shown by the solid line in FIG. 3 to the position shown by the alternate long and short dash line to the right in FIG. 3 via the position in contact with the reinforcing fiber CF as described above. Can be moved to.
- the take-up bobbin 13 is arranged horizontally away from the vertically hanging reinforcing fiber CF and substantially directly below the tip of the rotating suspension arm.
- both the weight W and the reinforcing fiber CF are hung above the take-up bobbin 13, and if both are lowered or the take-up bobbin 13 is raised, the reinforcing fiber CF is released. It touches the take-up bobbin 13.
- a funnel-like guide structure G may be provided directly above the take-up bobbin 13.
- the rotation of the rotating body 11 can be realized by a rotary motion, and as described above, the motor can be placed outside the subchamber 3c by using a shaft that is airtightly sealed and penetrates the wall 3W, so that the degree of purity is high. It is advantageous to perform vacuum processing.
- the shaft instead of driving by the shaft, another mechanism such as a hydraulic mechanism can be used, or the driving device may be placed in the chamber.
- the drive mechanism may be provided for each rotating body 11, but a single driving mechanism may be provided to such a set by combining a plurality of rotating bodies 11. Although the rotating bodies 11 cannot be operated individually, such a structure is advantageous in that there are fewer elements that pollute the atmosphere.
- the take-up bobbin 13 is arranged at a position where the reinforcing fiber CF is taken up when the rotating body 11 rotates.
- a drive device such as a motor is connected for the rotation, and as described above, the motor can be placed outside the subchamber 3c via an airtightly sealed shaft.
- the take-up bobbin 13 takes up the reinforcing fiber CF and winds it by being given rotation in advance or given rotation in synchronization with the movement of the rotating body 11.
- the weight W may be separated by a cutter, or the reinforcing fiber CF may be wound together with the weight W.
- a tray may be installed below the take-up bobbin 13 so as to receive the weight W at such a position.
- the set including the feed bobbin 5, the feed roller 7, the pulley 23, and the take-up bobbin 13 may be arranged vertically apart from each other as shown in FIG. These are also arranged horizontally apart from each other, so that the reinforcing fibers CF can be arranged apart from each other.
- the core tube wall 3f of the processing machine 9 is, for example, a cylinder
- the reinforcing fibers CF can be arranged at equal intervals on a circle concentric with the cylinder, for example. Further, reinforcing fiber CFs can be arranged at the center of the cylinder at equal intervals. Being evenly spaced from each other helps to equalize the vacuum treatment of each reinforcing fiber CF.
- the plurality of rotating bodies 11 can also be arranged apart from each other in the vertical direction and also separated from each other in the horizontal direction. With such an arrangement, the rotating bodies 11 do not interfere with each other during rotation, and the induced reinforcing fibers CF do not interfere with each other.
- the reinforcing fiber CF can be arranged at the apex and the center of the regular hexagon as shown in FIG.
- the four sets of rotating bodies 11 and the pulleys 23 can be arranged apart from each other in a direction different from the track L, in which the track L of the rotating body 11 is parallel to each other.
- the remaining three sets can be arranged so as to be separated from each other and their orbits L intersect the former diagonally.
- the rotating bodies 11 do not interfere with each other even if they rotate respectively. This is advantageous for handling a plurality of strips of reinforcing fibers F at the same time.
- the arrangement of the rotating body 11 and the pulley 23 is not limited to this, and the number of combinations thereof is not limited to seven, and may be more or less. This is advantageous for handling multiple strips of reinforcing fiber CF at the same time.
- the take-up bobbin 13 can be carried in or replaced.
- the treated reinforcing fiber CF is collected in a state of being wound around the winding bobbin 13.
- the procedure for performing vacuum treatment such as CVD or PVD on the reinforcing fiber is as follows, for example.
- the inside of the chamber 3 is maintained in a decompressed state by a vacuum pump (not shown).
- a vacuum pump (not shown).
- the first and second subchambers 3a and 3c are airtightly shielded from the main chamber 3b.
- outside air is introduced into the first and second subchambers 3a and 3c, so that they are opened to the atmosphere. Even at this time, the inside of the main chamber 3b is maintained in a reduced pressure state.
- the feed bobbin 5 around which the reinforcing fiber F is wound is introduced into the first subchamber 3a opened to the atmosphere. If the empty feed bobbin 5 is already in the first subchamber 3a, it will be replaced. Reinforcing fibers F are pulled out from the introduced feed bobbins 5, and if they are installed, they are passed through the tension detectors 19 and further passed through the feed rollers 7 and vertically hung down. A weight W is connected to the tip thereof.
- take-up bobbins 13 are introduced into the second subchamber 3c opened to the atmosphere. If there is already a take-up bobbin 13 on which the treated reinforcing fiber CF is wound, it will be replaced with these.
- the first and second subchambers 3a and 3c are closed and depressurized by a vacuum pump (not shown).
- a vacuum pump not shown
- the gates 15 and 17 are opened and the first subchamber 3a, main chamber 3b and second subchamber 3c communicate with each other.
- the rotating body 11 is waiting at a position shown by a solid line in FIG.
- the plurality of strips of reinforcing fibers F vertically hung from the feed roller 7 pass through the processing machine 9 arranged in the main chamber 3b.
- the reinforcing fibers F that have passed through the processing machine 9 further fall vertically, and their tips reach between the corresponding rotating body 11 and the pulley 23, respectively.
- Each rotating body 11 is rotated so as to be in contact with each strip, and is positioned in the groove of each pulley 23.
- Each rotating body 11 is further rotated so that each strip is brought into contact with the corresponding winding bobbin 13, and the reinforcing fiber CF is wound by each winding bobbin 13.
- each main arm 11a may rotate in the opposite direction, and each sub-arm 11b may also rotate as appropriate, so that each rotating body 11 is separated from each reinforcing fiber CF.
- the processing machine 9 is operated to apply a coating or the like to the reinforcing fiber F, and at the same time, the winding bobbin 13 is rotated to wind the treated reinforcing fiber CF on the winding bobbin 13 at a constant speed.
- the main chamber should be kept in vacuum. Can be done. Since the main chamber, which has the largest volume and internal area of the vacuum processing equipment, can be kept in a vacuum, the desired degree of vacuum can be obtained with a short decompression operation after replacing the bobbin, and therefore the vacuum is highly productive. The process can be repeated.
- the work of connecting the fiber to the winding bobbin can be performed under vacuum. Further, according to the present embodiment, a plurality of strips of fibers can be subjected to vacuum treatment in parallel.
- Such work can be easily performed manually under atmospheric pressure.
- the fibers can be positioned by sucking them into the nozzle together with air. That is, under atmospheric pressure, such work can be automated.
- such work is performed with the fibers passing through the main chamber, it is inevitably necessary to open the main chamber to the atmosphere as well. As already mentioned, it significantly impairs productivity. Under vacuum, neither manual work nor suction by the nozzle can be performed.
- the reinforcing fibers can be captured by the rotating body and guided to the winding bobbin, such work can be automatically executed under vacuum. It is not necessary to open the main chamber to the atmosphere inevitably, and high productivity can be obtained. Further, by appropriately arranging each element of the device, a plurality of strips can be handled at the same time, so that higher productivity can be obtained.
- a vacuum processing device can guide multiple fibers to multiple bobbins and wind them while keeping most of the device in a vacuum.
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Textile Engineering (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Treatment Of Fiber Materials (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
強化繊維に真空処理を行う装置は、前記真空処理を行う主チャンバを含む、全体を減圧状態に保持しうるチャンバと、前記強化繊維を前記主チャンバ中に垂下するべく配置された送りローラと、前記強化繊維を巻き取る巻取りボビンであって、鉛直に垂下された前記強化繊維から水平方向に離れて前記チャンバ中に配置された巻取りボビンと、前記チャンバ内にそれぞれ軸支されて枢軸の周りに回動する回動体であって、回動に応じて前記強化繊維を捕捉して懸架することができる懸架アームを備え、前記懸架アームは、鉛直に垂下された前記強化繊維から水平方向に離れた第1の位置から、前記強化繊維を捕捉する第2の位置を経由し、前記強化繊維を前記巻取りボビンの上方へ垂下する第3の位置まで回動可能な、回動体と、を備える。
Description
以下の開示は強化繊維にコーティングを施すプロセス等に利用しうる真空処理装置に関し、特に装置の大半を真空に保ったままボビンの交換を行うことができる真空処理装置に関する。
セラミックスマトリックス複合材料(CMC)は、セラミックスよりなる強化繊維をセラミックスよりなるマトリックスにより結合したものである。例えばシリコンカーバイドよりなる強化繊維をシリコンカーバイドよりなるマトリックスにより結合したSiC/SiCコンポジットは、ジェットエンジンのタービン部品等への応用が期待されている。
マトリックスとの結合力を高める等の目的で、シリコンカーバイド繊維に例えばボロンナイトライドのごときコーティングを施すことがある。コーティングには、一例として、真空プロセスが利用される。十分な反応時間を確保するために、反応チャンバはしばしば長大になり、その全体について十分な真空度を達成しようとすると、相当程度の長時間にわたり真空ポンプの稼動を継続しなければならない。
一方、プロセスの前後には、新たな繊維を装填し、反応チャンバを通過させ、巻取りボビンに接続する作業が必要であるため、反応チャンバを大気に開放する必要がある。大気に開放された反応チャンバの内部には気体分子が吸着してしまい、再びこれを十分な真空度に到達せしめるには多大な時間を要する。
それゆえ、コーティング自体は短時間で実行できても、その前後の処理に長時間(例えば一昼夜)を要し、従ってかかる真空プロセスの生産性は限られたものである。コーティング装置の内部を大気に曝す時間を短縮できれば、生産性を著しく改善しうる。
繊維を巻取りボビンに接続する作業を真空中で実行することを可能にし、以って反応チャンバを大気に曝さずにボビン交換を可能にする技術が提案されている。 特許文献1から3までは、関連する技術を開示している。
同時に複数条の強化繊維を真空処理することができれば、生産性はさらに著しく改善する。しかし真空中において、すなわち手作業によれない環境において、強化繊維を長大な反応チャンバを通過させ、その先の巻取りボビンにまで正しく到達させることは容易ではない。複数条の強化繊維を同時に取り扱うことは、当然に、より困難である。また強化繊維は容易に毛羽が立ち、かかる毛羽が装置内の各所や他の強化繊維の毛羽に触れて強化繊維の軌道を変えてしまいがちである。このことは、複数の条の強化繊維を同時に取り扱うことをより一層困難にしてしまう。以下に開示する装置は、かかる問題に鑑みて為されたものである。
一局面によれば、強化繊維に真空処理を行う装置は、前記真空処理を行う主チャンバを含む、全体を減圧状態に保持しうるチャンバと、前記強化繊維を前記主チャンバ中に垂下するべく配置された送りローラと、前記強化繊維を巻き取る巻取りボビンであって、鉛直に垂下された前記強化繊維から水平方向に離れて前記チャンバ中に配置された巻取りボビンと、前記チャンバ内にそれぞれ軸支されて枢軸の周りに回動する回動体であって、回動に応じて前記強化繊維を捕捉して懸架することができる懸架アームを備え、前記懸架アームは、鉛直に垂下された前記強化繊維から水平方向に離れた第1の位置から、前記強化繊維を捕捉する第2の位置を経由し、前記強化繊維を前記巻取りボビンの上方へ垂下する第3の位置まで回動可能な、回動体と、を備える。
装置の全体を減圧状態にしたまま複数の繊維をそれぞれ複数のボビンに誘導して巻き取りを開始することができる。
幾つかの実施形態を添付の図面を参照して以下に説明する。図面は必ずしも正確な縮尺により示されておらず、従って相互の寸法関係は図示されたものに限られないことに特に注意を要する。
図1を参照するに、本実施形態による真空処理装置1は、例えば、CVDやPVDのごとき真空を必要とするプロセスにより、強化繊維Fにコーティングを施す用途に利用できる。強化繊維の例としてはシリコンカーバイド、炭素、アルミナを挙げることができ、コーティングの例としてはボロンナイトライドや炭素を挙げることができるが、もちろんこれらに限られない。また単繊維に限らず、複数の繊維を束ねた糸条、トウ、帯、あるいは織物の真空処理に、さらにはそれらの複数条の真空処理に、本実施形態を適用することができる。
真空処理装置1は、概略、チャンバ3と、強化繊維Fを送り出すための一以上の送りボビン5と、送り出された一または複数条の強化繊維Fをそれぞれ垂下する一以上の送りローラ7と、CVD等の処理を行う処理機9と、処理機9を通過した一または複数条の強化繊維CFをそれぞれ誘導する回動体11およびプーリ23よりなる一以上の組み合わせと、誘導された一または複数条の強化繊維CFをそれぞれ巻き取る一以上の巻取りボビン13と、よりなる。詳しくは後述するが、複数組の送りボビン5、送りローラ7、プーリ23および巻取りボビン13により、複数条の強化繊維Fを単一の処理機9に平行に同時に通過させて真空処理を行わせることができる。
チャンバ3は、その全体を減圧状態に保持しうる真空チャンバである。チャンバ3はさらに複数のサブチャンバに区分される。図示の例では、送りボビン5および送りローラ7が収容される第1のサブチャンバ3aと、処理機9が収容される単一の主チャンバ3bと、回動体11および巻取りボビン13等が収容される第2のサブチャンバ3cと、よりなり、互いに連通している。チャンバ3は必要に応じてさらに他のサブチャンバを備えてもよい。
チャンバ3内を減圧状態にするべく、チャンバ3には図外の一以上の真空ポンプが接続される。少なくとも主チャンバ3bには真空ポンプが接続され、さらに第1のサブチャンバ3aおよび第2のサブチャンバ3cにもそれぞれ個別の真空ポンプが接続されていてもよい。さらに他のサブチャンバがある場合には、それらにも真空ポンプが接続されていてもよい。
強化繊維Fを鉛直に垂下して処理機9を通過させるため、第1のサブチャンバ3a、主チャンバ3bおよび第2のサブチャンバ3cは、鉛直に重ねられた形態をとる。また処理機9内において十分な反応時間を確保するために、主チャンバ3bは鉛直に長くなりうる。それゆえ、例えば第2のサブチャンバ3cを建屋の1階に、主チャンバ3bを2階に、第1のサブチャンバ3aをさらに上層の階に設置することがありうる。
少なくとも第1のサブチャンバ3aと主チャンバ3bとの間、および主チャンバ3bと第2のサブチャンバ3cとの間には、お互いを気密に遮断するためのゲート15,17が介在していてもよい。ゲート15,17にはゲートバルブを適用できるが、あるいは振り子バルブやバタフライバルブ等の他のバルブも利用できる。好ましくはゲート15,17を駆動するための油圧シリンダのごとき駆動装置が、それぞれに接続される。
第1のサブチャンバ3aと主チャンバ3bとの間、および主チャンバ3bと第2のサブチャンバ3cとの間は、それぞれ連通路により気密に連絡され、ゲート15,17は、かかる連通路にそれぞれ設置されていてもよい。
送りボビン5は、第1のサブチャンバ3aに収容される。その回転のためにモータ等の駆動装置が連結される。ゲート15を閉じることにより、第1のサブチャンバ3aと主チャンバ3bとの間が気密に遮断されるので、主チャンバ3bを真空に保ったまま第1のサブチャンバ3aを大気に開放することができ、以って送りボビン5の搬入や交換が可能である。
第1のサブチャンバ3a内には、さらに他の装置、例えば張力検出器19を設置してもよい。張力検出器19は、送り出される強化繊維Fに印加される張力を検出する目的で使用される。
強化繊維Fは送りボビン5に巻かれた状態で搬入され、真空処理に供される。好ましくは図3に示す通り、強化繊維Fの先端には錘Wが結合される。錘Wは、強化繊維Fを、処理機9内を通って対応する回動体11とプーリ23との間へ、重力に従って誘導する。
図1に戻って参照するに、送りローラ7も第1のサブチャンバ3aに収容されており、この図からは明らかでないが、水平方向に互いに離れて配置されている。これらの水平方向の配置は、回動体11とプーリ23とよりなる対応する組み合わせに対して特定的である。すなわち、送りボビン5から送り出された強化繊維Fが送りローラ7を通過し、そこから鉛直に垂下されると、処理機9を通過し、図2に示す通り、対応する組み合わせの間を通過するように、送りローラ7は配置されている。送りローラ7、回動体11およびプーリ23よりなる複数の組み合わせは、複数条の強化繊維Fを処理機9内において互いに平行であって離れるように配置されている。送りローラ7は第1のサブチャンバ3aに固定されていてもよく、あるいはその位置を調整するべく可動であってもよい。
図1に戻って参照するに、処理機9は、主チャンバ3bに収容されており、CVDあるいはPVDのごとき真空処理を行うに適した構成を有する。例えばボロンナイトライドよりなるコーティングを施す場合であれば、フッ化ホウ素ガス、アンモニアガスおよびキャリアとしての水素ガスを導入するための配管、および加熱炉が、処理機9に含まれる。処理機9の構成は、もちろん、目的とした処理に応じて適宜に選択しうる。送りローラ7から垂下された強化繊維Fは鉛直に、また互いに離れて平行に、処理機9を通過し、以ってコーティングのごとき処理を受ける。処理機9は、特に加熱炉は、鉛直に立った円筒形、あるいは円筒に近い多角筒にすることができ、その中心に対して対称的に複数条の強化繊維Fが通過することにより、各条へ均一な処理を行うことができる。
図1と組み合わせて図2を参照するに、一組の回動体11とプーリ23とは、第2のサブチャンバ3c内であって、重力により引かれて自然に鉛直に垂下した強化繊維CFからは水平方向に離れ、かつ回動体11が待機位置にあるときには回動体11とプーリ23とが強化繊維CFを挟むように、配置される。他の組も同様である。すなわち強化繊維CFの先端は、概して重力作用のみにより、他の手段なしに、対応する回動体11とプーリ23との間に到達しうる。
図2にさらに図3を組み合わせて参照するに、真空処理装置1は、回動体11を軸支するべくシャフト21を備え、プーリ23を軸支するべくシャフト29を備えることができ、これらのシャフト21,29は異軸にすることができる。あるいはシャフト29をシャフト21と同軸にすることができ、この場合は必然的にプーリ23は回動体11と同軸に回転する。シャフト21は、例えばOリングのごときシール部材33により気密にシールされてサブチャンバ3cの壁3Wを貫通することができる。もちろんOリングに代えて磁性流体等の他のシール手段を利用することができる。回動体11を駆動するモータのごとき駆動装置はサブチャンバ3cの外に置き、外部から回動体11を駆動することができる。雰囲気を汚染するモータのごとき駆動装置をチャンバ3の外に置くことができるので、かかる構造は高純度の真空処理を実行するのに有利である。
シャフト29は、回動体11の回動に干渉しないようシャフト21とは反対側からプーリ23を支持する。あるいは同軸の場合にはシャフト29はシャフト21と同じ側にすることができる。シャフト29も壁3Wを貫通してもよいが、あるいは図2に示すごとくサブチャンバ3cの内部に設定されていてもよい。シャフト29はギア機構やスプロケットのごとき適宜のリンク機構31によりシャフト21と結合し、駆動力を取り出してもよい。あるいはシャフト21,29の関係はこれと逆であってもよい。
回動体11は、シャフト21により支持されて、図3において実線および二点鎖線から理解されるように、シャフト21周りに回動する。回動体11は、また、回動に応じて強化繊維CFを捕捉して懸架するための、少なくとも一の懸架アームを備える。懸架アームは、回動する主アーム11aと、これに追従して回動する副アーム11bよりなっていてもよい。
アーム11a,11bはそれぞれシャフト21から延びる片持ちアームであってもよく、またそれぞれの先端は強化繊維CFを捕捉する構造を有してもよい。先端の構造は、図2に最もよく示されているごとく、例えば平面視においてV字形に開いた捕捉鉤25,27である。待機位置において、主アーム11aの先端と副アーム11bの先端は垂下された強化繊維CFから離れてこれを挟むように位置し、特に捕捉鉤25,27はそのV字形の内側を強化繊維CFに向けている。
プーリ23は懸架アームが回動する軌道の内側にあり、特にその窪みは回動の軌道上に揃えられている。すなわち当初の位置に待機している回動体11は、回動することにより強化繊維CFに接し、さらに回動すると強化繊維CFをプーリ23へ誘導し、その窪み内に落ち着かせる。主アーム11aと副アーム11bとの相対的な位置または角度は、副アーム11bが主アーム11aに先行して強化繊維CFを捕捉するように、関係づけられていてもよく、あるいは同時であってもよい。これは強化繊維CFが横にぶれることを防止するのに役立つ。プーリ23は、また、回動体11が誘導する強化繊維CFをさらに確実に窪み内に誘導するべく、ガイド板のごとき誘導装置を備えてもよい。
捕捉鉤やガイド板は、強化繊維CFの軌道が多少変わっても、それを確実に捕捉するのに有利である。もちろんガイド板に代えて、あるいは加えて、他の形状の構造体、錘Wを誘引する磁石や強化繊維CFを静電的に誘引する帯電体のごとき誘引手段、または繊維が付着する粘着剤や粘弾性体を利用することができる。
回動体11は、図3において実線で示された当初の待機位置から、上述の通り強化繊維CFに接する位置を経由して、少なくともさらに、図3において右方に二点鎖線で示される位置にまで移動することができる。一方、巻取りボビン13は、鉛直に垂下した強化繊維CFから水平方向に離れ、かつ回動した懸架アームの先端の略直下に、配置されている。回動体11がかかる位置にあるとき、錘Wと強化繊維CFとは共に巻取りボビン13の上方に垂下されており、共に下降するか、または巻取りボビン13を上昇すれば、強化繊維CFは巻取りボビン13へ接する。錘Wを巻取りボビン13へ誘導するべく、巻取りボビン13の直上に漏斗のような誘導構造Gを設けてもよい。
回動体11の回動は回転運動により実現でき、既に述べた通り例えば気密にシールされて壁3Wを貫通するシャフトを利用してモータをサブチャンバ3cの外部に置くことができるので、高純度の真空処理を実行するのに有利である。もちろんシャフトによる駆動に代えて、油圧機構等の他の機構を利用することができるし、駆動装置をチャンバ内に置いてもよい。
駆動機構は、回動体11ごとに付与されていてもよいが、複数の回動体11を結合し、かかる組に単一の駆動機構が付与されていてもよい。回動体11を個別に動作させることはできないが、雰囲気を汚染する要素が少なくなる点で、かかる構造は有利である。
上述の説明より理解される通り、巻取りボビン13は、回動体11が回動したときに強化繊維CFを引き取る位置に配置される。その回転のためにモータ等の駆動装置が連結されるが、上述と同様に、気密にシールされたシャフトを介することにより、モータをサブチャンバ3cの外部に置くことができる。巻取りボビン13は、予め回転が与えられ、あるいは回動体11の移動に同期して回転が与えられることにより、強化繊維CFを引き取り、これを巻き取る。このとき錘Wはカッタにより切り離してもよく、あるいは錘Wごと強化繊維CFを巻き取ってもよい。また、かかる位置において錘Wを受けるべく、巻取りボビン13の下方にトレイが設置されていてもよい。
鉛直に張られた強化繊維Fの上端を送りローラ7が支持し、下端をプーリ23が支持するので、これらの組み合わせによって強化繊維Fは処理機9中において正確に位置決めされる。送りボビン5、送りローラ7、プーリ23および巻取りボビン13よりなる組は、図1に示されている通り鉛直方向に互いに離れて配置されていてもよい。これらはさらに、水平方向にも互いに離れて配置され、以って強化繊維CFを互いに離して配置することができる。処理機9の炉心管壁3fが例えば円筒の場合、例えばかかる円筒と同心円上に強化繊維CFを等間隔に配置することができる。また円筒の中心にもこれらと等間隔になるよう強化繊維CFを配置することができる。互いに等間隔に配置されることは、各強化繊維CFへの真空処理を均等化するのに役立つ。
複数の回動体11も、鉛直方向に互いに離れて配置され、また水平方向にも互いに離れて配置することができる。かかる配置により、回動体11は回動の間、互いに干渉することはなく、また誘導される強化繊維CF同士も干渉することがない。例えば、強化繊維CFは、図4のごとく、正六角形の頂点および中心に配置することができる。このとき、4組の回動体11とプーリ23とを、回動体11の軌道Lが互いに平行であって、軌道Lとは異なる方向において互いに離れて配置することができる。また残る3組も同様に互いに離れ、かつそれらの軌道Lが前者と斜めに交差するように配置することができる。このような配置にすれば、それぞれ回動しても回動体11は互いに干渉することがない。これは、同時に複数の条の強化繊維Fを取り扱うのに有利である。もちろん回動体11とプーリ23の配置はこれに限られないし、その組み合わせの数も7組に限られず、より多くてもよく、あるいは少なくてもよい。これは、同時に複数の条の強化繊維CFを取り扱うのに有利である。
ゲート17を閉じることにより、主チャンバ3bと第2のサブチャンバ3cとの間が気密に遮断されるので、主チャンバ3bを真空に保ったまま第2のサブチャンバ3cを大気に開放することができ、以って巻取りボビン13の搬入や交換が可能である。処理された強化繊維CFは、巻取りボビン13に巻き取られた状態で回収される。
本実施形態によれば、強化繊維にCVDあるいはPVDのごとき真空処理を行う手順は、例えば次のようである。
図1を参照するに、図外の真空ポンプによってチャンバ3内は減圧状態に維持されている。ゲート15,17が閉じられることにより、第1,第2のサブチャンバ3a,3cが主チャンバ3bから気密に遮断される。次いで第1,第2のサブチャンバ3a,3cに外気が導入され、以ってこれらは大気に開放される。このときにも主チャンバ3b内は減圧状態に維持されている。
大気に開放された第1のサブチャンバ3aに、強化繊維Fが巻かれた送りボビン5がそれぞれ導入される。空の送りボビン5が既に第1のサブチャンバ3a内にある場合は、これらと交換される。導入された送りボビン5から強化繊維Fがそれぞれ引き出され、設置されていれば張力検出器19をそれぞれ通され、さらに送りローラ7をそれぞれ通されて鉛直に垂下される。その先端には錘Wがそれぞれ結合される。
並行して、大気に開放された第2のサブチャンバ3cに、空の巻取りボビン13がそれぞれ導入される。処理された強化繊維CFが巻かれた巻取りボビン13が既にあれば、これらと交換される。
第1,第2のサブチャンバ3a,3cは閉じられ、図外の真空ポンプにより減圧される。内部が必要な真空度に到達したら、ゲート15,17が開けられ、第1のサブチャンバ3a、主チャンバ3b、第2のサブチャンバ3cが互いに連通する。このとき回動体11は、図3に実線で示される位置にそれぞれ待機している。
送りローラ7から鉛直に垂下された複数の条の強化繊維Fは、主チャンバ3b内に配置された処理機9を通過する。処理機9を通過した強化繊維Fはさらに鉛直に落下して、それらの先端が対応する回動体11とプーリ23との間にそれぞれ到達する。各回動体11を回動せしめて各条に接しさせ、各プーリ23の溝に位置決めする。各回動体11をさらに回動させ、各条をそれぞれ対応する巻取りボビン13に接しさせ、各巻取りボビン13により強化繊維CFを巻き取らせる。このとき、各主アーム11aは反対方向に回動してもよく、各副アーム11bも適宜に回動してもよく、以って各強化繊維CFから各回動体11は離脱する。
処理機9を稼動して強化繊維Fにコーティング等の処理を施し、同時に巻取りボビン13を回転せしめて、処理された強化繊維CFを一定の速度で巻取りボビン13に巻き取らせる。
上述の説明より理解される通り、真空処理が終了してボビンを交換するときには、第1,第2のサブチャンバを大気に開放する必要があるが、主チャンバは真空に保ったままにすることができる。真空処理装置のうちで最も容積および内面積の大きな主チャンバを真空に保ったままでおけるので、ボビンを交換した後には短時間の減圧作業で目的の真空度が得られ、従って高い生産性をもって真空処理を繰り返すことができる。
また本実施形態によれば、繊維を巻取りボビンに接続する作業は、真空下で実行することができる。さらに本実施形態によれば、複数の条の繊維を並行して真空処理に付することができる。
かかる作業は、大気圧下であれば、手作業で容易に実行することができる。あるいは繊維を空気とともにノズルに吸引することで位置決めすることができる。すなわち、大気圧下であれば、かかる作業を自動化することもできる。しかしながらかかる作業は、繊維が主チャンバを通過した状態で行うのであるから、必然的に主チャンバをも大気に開放しなければならない。それは既に述べたごとく、生産性を著しく損なう。真空下であれば、手作業も、ノズルによる吸引も、共に実行することが不可能である。
本実施形態によれば、強化繊維を回動体により捕捉して巻取りボビンに誘導できるので、かかる作業を真空下において自動的に実行できる。必然的に主チャンバを大気に開放する必要がなく、高い生産性が得られる。また装置の各要素を適切に配置することにより、複数の条を同時に取り扱うことができるので、より高い生産性が得られる。
幾つかの実施形態を説明したが、上記開示内容に基づいて実施形態の修正または変形をすることが可能である。
装置の大半を真空に保ったまま複数の条の繊維をそれぞれ複数のボビンに誘導して巻取りをすることができる真空処理装置が提供される。
Claims (6)
- 強化繊維に真空処理を行う装置であって、
前記真空処理を行う主チャンバを含む、全体を減圧状態に保持しうるチャンバと、
前記強化繊維を前記主チャンバ中に垂下するべく配置された送りローラと、
前記強化繊維を巻き取る巻取りボビンであって、鉛直に垂下された前記強化繊維から水平方向に離れて前記チャンバ中に配置された巻取りボビンと、
前記チャンバ内にそれぞれ軸支されて枢軸の周りに回動する回動体であって、回動に応じて前記強化繊維を捕捉して懸架することができる懸架アームを備え、前記懸架アームは、鉛直に垂下された前記強化繊維から水平方向に離れた第1の位置から、前記強化繊維を捕捉する第2の位置を経由し、前記強化繊維を前記巻取りボビンの上方へ垂下する第3の位置まで回動可能な、回動体と、
を備えた装置。 - 前記懸架アームは、前記第2の位置において前記強化繊維を捕捉して中央に誘導するべくV字形の捕捉鉤を備える、請求項1の装置。
- 前記巻取りボビンの上方へ垂下された前記強化繊維を捕捉して前記巻取りボビンへ案内する漏斗を、
さらに備える請求項1の装置。 - 前記回動体は、気密シールを介して前記チャンバ外に引き出された回動軸を備える、請求項1の装置。
- 前記送りローラと協働して前記強化繊維を位置決めする案内プーリをさらに備え、
前記回動体は、前記懸架アームに追従して回動する補助アームを備え、前記補助アームは、回動に応じて前記懸架アームが前記強化繊維を捕捉するのに先行して前記強化繊維を捕捉し、前記強化繊維を前記懸架アームおよび前記案内プーリへ案内するべく配置されている、請求項1の装置。 - 前記チャンバは、さらに前記送りローラを収容する第1のサブチャンバと、前記巻取りボビンおよび前記回動体を収容する第2のサブチャンバと、を含み、前記主チャンバは前記第1のサブチャンバおよび前記第2のサブチャンバから一時的に気密に遮断されるよう構成されている、請求項1から5までの何れか1項の装置。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2021508745A JP7136332B2 (ja) | 2019-03-28 | 2019-12-18 | 真空処理装置 |
US17/476,079 US20220002862A1 (en) | 2019-03-28 | 2021-09-15 | Vacuum processing device |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019062719 | 2019-03-28 | ||
JP2019-062719 | 2019-03-28 |
Related Child Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
US17/476,079 Continuation US20220002862A1 (en) | 2019-03-28 | 2021-09-15 | Vacuum processing device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
WO2020194922A1 true WO2020194922A1 (ja) | 2020-10-01 |
Family
ID=72610810
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
PCT/JP2019/049523 WO2020194922A1 (ja) | 2019-03-28 | 2019-12-18 | 真空処理装置 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20220002862A1 (ja) |
JP (1) | JP7136332B2 (ja) |
WO (1) | WO2020194922A1 (ja) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0637384U (ja) * | 1992-09-16 | 1994-05-17 | グンゼ株式会社 | 製紐機 |
JPH06172033A (ja) * | 1992-12-11 | 1994-06-21 | Nippon Cement Co Ltd | 表面被覆炭素繊維強化複合材料及びその製造方法 |
JPH07197264A (ja) * | 1993-12-29 | 1995-08-01 | Tonen Corp | 繊維の表面処理方法、強化繊維及び応用 |
JP2014080307A (ja) * | 2012-10-15 | 2014-05-08 | Ihi Corp | 高温処理炉及び強化繊維の継ぎ方法 |
JP2015203129A (ja) * | 2014-04-11 | 2015-11-16 | 株式会社Ihi | 真空処理装置 |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4142008A (en) * | 1972-03-01 | 1979-02-27 | Avco Corporation | Carbon filament coated with boron and method of making same |
JPS5517655B2 (ja) * | 1974-02-25 | 1980-05-13 | ||
US4343836A (en) * | 1979-07-26 | 1982-08-10 | United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | One-directional uniformly coated fibers, method of preparation, and uses therefor |
JP3209165B2 (ja) * | 1997-09-26 | 2001-09-17 | 村田機械株式会社 | 紡糸巻取機における糸掛け装置 |
EP2368824A4 (en) * | 2008-12-24 | 2012-09-05 | Fuji Electric Co Ltd | DEVICE FOR PROCESSING FLEXIBLE SUBSTRATES |
-
2019
- 2019-12-18 WO PCT/JP2019/049523 patent/WO2020194922A1/ja active Application Filing
- 2019-12-18 JP JP2021508745A patent/JP7136332B2/ja active Active
-
2021
- 2021-09-15 US US17/476,079 patent/US20220002862A1/en active Pending
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0637384U (ja) * | 1992-09-16 | 1994-05-17 | グンゼ株式会社 | 製紐機 |
JPH06172033A (ja) * | 1992-12-11 | 1994-06-21 | Nippon Cement Co Ltd | 表面被覆炭素繊維強化複合材料及びその製造方法 |
JPH07197264A (ja) * | 1993-12-29 | 1995-08-01 | Tonen Corp | 繊維の表面処理方法、強化繊維及び応用 |
JP2014080307A (ja) * | 2012-10-15 | 2014-05-08 | Ihi Corp | 高温処理炉及び強化繊維の継ぎ方法 |
JP2015203129A (ja) * | 2014-04-11 | 2015-11-16 | 株式会社Ihi | 真空処理装置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP7136332B2 (ja) | 2022-09-13 |
US20220002862A1 (en) | 2022-01-06 |
JPWO2020194922A1 (ja) | 2020-10-01 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10443122B2 (en) | Vacuum processing device | |
CN208307822U (zh) | 连续翻转装置及送料系统 | |
CN108588936B (zh) | 改良结构的高弹轻薄型复合纱线的加工方法 | |
WO2020194922A1 (ja) | 真空処理装置 | |
CN209080905U (zh) | 一种适用于薄铝片分离的自动装置 | |
CN110306262A (zh) | 一种防卡死的具有除杂功能的纺织用梳棉装置 | |
CN104058262A (zh) | 带仓泵发送的吨包卸料站 | |
US5972160A (en) | Plasma reactor | |
KR101739814B1 (ko) | 한 손 조작형 진공흡착장치 | |
WO2020194921A1 (ja) | 真空処理装置 | |
JP2018506969A5 (ja) | ||
CN107539840A (zh) | 一种原纱桶用装卸设备 | |
US6318052B1 (en) | Apparatus for removing and further conveying a bag from a stack of bags | |
CN108002131A (zh) | 上纱及落纱系统 | |
RU189814U1 (ru) | Устройство для автоматического манипулирования гибкими контейнерами | |
CN220844486U (zh) | 一种机器人用板材搬运装置 | |
CN221189247U (zh) | 一种用于液晶生产线的液晶屏包裹设备 | |
CN115434055B (zh) | 一种分条整经机 | |
CN107081595A (zh) | 垫片分料投放机构 | |
CN201345357Y (zh) | 旋转式晶圆自动传输装置 | |
CN106939459B (zh) | 防辐射舒适型复合纱线的制作方法 | |
CN112623672A (zh) | 一种led灯珠的排布结构 | |
CN113319578A (zh) | 结构紧凑的水龙头组装测试线 | |
CN110171613A (zh) | 包装袋分离装置及包装袋分离方法 | |
CN113921431A (zh) | 一种微显示器件基板膜层脏污清理系统 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 19920800 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
ENP | Entry into the national phase |
Ref document number: 2021508745 Country of ref document: JP Kind code of ref document: A |
|
NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 19920800 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |