JP2001517272A - 複合材料のパーツを形成するリング形状の繊維構造物を製造する方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 環状の繊維構造物を製造するために、ストリップ形状の布帛（５０）が用いられる。ストリップ形状の布帛は、２つの重ねられた一方向性シートから成り、シートの方向は、ストリップの長手方向に対して対角を形成し、２つのシートは変形可能な基本メッシュが形成されるように一体に結合され、当該布帛はそれを平坦なヘリックスに変換させるために変形させられると同時に巻かれ、そのとき基本メッシュはターンの内径と外径との間で単位面積あたりの質量変化が小さいままであるように変形し、そして平坦なターンは互いに押し付けられている。

Description

【発明の詳細な説明】 複合材料のパーツを形成するリング形状の繊維構造物を製造する方法 本発明は、環状の繊維構造物、特に、複合材料の環状パーツを製造する予備成 形体（プリフォーム）を製造する方法に関する。 本発明が適用される分野は、複合材料、特に炭素−炭素（Ｃ／Ｃ）複合材料か ら成るブレーキディスクまたはクラッチディスクを製造するための環状の予備成 形体の製造に特に存するが、これに限定されるものではない。 複合材料の環状パーツ、例えばブレーキディスクまたはクラッチディスクは、 マトリックスで緻密化される繊維補強構造物または「予備成形体」で構成される 。Ｃ／Ｃ複合材料のディスクに関していえば、予備成形体は、炭素繊維、または 予備成形体が形成された後、熱処理によって炭素に変換される炭素の前駆体（プ レカーサー）から成る繊維で形成される。繊維の形態で入手できる特定の炭素の 前駆体は、予め酸化したポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）である。予備成形体は 、液体の炭素前駆体（例えば樹脂）を使用し、それから熱処理によって前駆体を 変換させる液体含浸プロセス、または化学気相浸透（chemical vapor infiltrat ion；ＣＶＩ）、あるいは実際には増温状態（calefaction；または加熱）のいず れかによって緻密化できる。増温状態にするには、予備成形体にマトリックスの 前駆体の液体を含浸させ、予備成形体を例えば誘導コアとの直接的な接触または 誘導コイルとの直接的な結合によって加熱し、それにより、前駆体が、気化され ると同時に予備成形体と接触し、浸透して予備成形体のポア内に析出することに よりマトリックスを形成するようにする。 複合材料から成るパーツ用の繊維予備成形体を形成する周知の方法は、２次元 の繊維布帛を重ねて一体にニードリングすることに存する。例えば、繊維布帛は 織物であってよい。布は、ニードルによって、重ねられたプライを経由して移動 させられるのに適した繊維を与える繊維ウェブで適宜、被覆してよい。これは特 に、切断することなくニードリングすることが難しい繊維、特に炭素繊維で布が 形成されている場合に適用される。そのような方法は、特に、ＦＲ−Ａ−2 584 106号およびＦＲ−Ａ−2 584 109号の文献にそれぞれ、平坦である予備成形体を 製造する方法、および回転体である予備成形体を製造する方法として詳細に説明 されている。 ディスク用の環状の予備成形体は、水平に重ねられ一体にニードリングされた 層から成る厚いプレートから切り抜くことができる。従って、材料の損失は約５ ０％にもなり、炭素繊維または炭素の前駆体の繊維から成る予備成形体について いえば、それは非常に多額の費用となる。 この損失を減少させるために、ＥＰ−Ａ−0 232 059号の文献では、環状の層 を重ねて一体にニードリングすることによって予備成形体を形成する提案がなさ れている。各層は、複数のセクターを一体に組み立てることによって形成される 。セクターは２次元の布帛から切り抜かれる。材料の損失はリング全体を切り抜 く場合よりも少なくてすむが、依然として無視できないものである。加えて、セ クター間を分離するラインが重なるのを避けるためにセクターが１つの層から別 の層にかけてオフセットされる（またはずらされる）ことを確保すると同時に、 セクターを正確に位置させる必要が特にあるために、当該方法を実施し、また、 オートメーション化することはかなり困難である。 上述の文献ＦＲ−Ａ−2 584 107号で説明されているように、布のストリップ をマンドレルに巻きつけることにより形成されるスリーブ（または筒管）から環 状の予備成形体を切り出し、同時にそれをニードリングし得ることが考えられる 。この方法は、繊維材料の損失をそれほどもたらすことなく、比較的容易に実施 される。しかしながら、摩擦ディスクへ適用する場合、上述した他の態様と異な り、予備成形体のプライが摩擦面に対して垂直に配置され、ある場合においては そのような構成は最適ではない。 複合材料から成る環状パーツの繊維予備成形体を形成する他の公知の技術は、 ヘリックス（円の直径が一定の螺旋）状もしくはスパイラル（渦巻き、円の直径 が漸次増加あるいは減少している螺旋）状のストリップ（または帯状物）の形態 の布製品であって、平坦な重ねられたターン（または巻き）に巻かれた布製品を 使用することに存する。布製品は。布製品は、螺旋状の経糸と放射状の緯糸から 成る織物であってもよい。 ＦＲ−Ａ−2 490 687号およびＦＲ−Ａ−2 643 656号の文献で説明されている ように、スパイラルもしくはヘリックス形状は、クリールに取り付けられた個々 のスプールから繰り出される経糸のための円錐台形状のローラを用いることによ って布に付与される。この方法で作られた布では、放射状の緯糸間の間隔は、ヘ リカル・クロス（ヘリックス状の布）の幅方向において、その内径（内周）とそ の外径（外周）との間で増加している。 布の実質的に一様な性質をその全体の幅にわたって維持するために、上記の２ つの文献は、布の外径から開始し布の幅の一部だけにわたって延在する追加の緯 糸を挿入することを提案している。この方法は、その布の製造において明らかに 余分なコストを生じさせ、無視できない短所の源となる。特許出願ＦＲ 95 14 0 00号で説明されている別の方法は、予備成形体の単位体積あたりの密度の点から 、緯糸密度の減少がほぼ補償されるように、その内径と外径との間でヘリカル・ クロスの経糸の単位面積当たりの質量を増加させることに存する。この方法は、 外径に向かって緯糸の密度を増加させる場合よりもより少ない費用で済むが、布 の内径と外径との間で単位面積あたりの重量および／または質量を変化させた経 糸を使用する必要があるために、やはり、かなり複雑である。 更に別の公知の技術において、複合材料から成る環状パーツ用、および特にブ レーキディスク用の繊維予備成形体は、平坦にした管状のブレード（braid；ま たはひも）をヘリックス状に巻くことによって形成される。管状のブレードは、 ＥＰ−Ａ−0 528 336号の文献で説明されているように直線で囲まれたものであ り得る。ブレードは、従って、ヘリックス状に巻かれるように変形させられる。 予備成形体の寸法安定性を向上させ、巻いた平坦なブレードの内径と外径との間 において単位面積あたりの密度の変化を補正するために、ブレードを製造してい る間に長手方向の糸を加えることができる。ＥＰ−Ａ−0 683 261号の文献にお いては、ヘリックス状の管状のブレードを用いることもまた提案された。それは 、直線で囲まれた管状のブレードがヘリックス状に巻かれる場合における当該ブ レードの変形能の制限を克服することを可能にする。それにもかかわらず、内径 と外径との間で、平坦にした小さな幅のブレードを複数並べるか、あるいは長手 方向に繊維を追加することによって、単位面積あたりの密度の変化を補正する必 要 がある。これらの方法は、予備成形体の製造をかなり複雑なものにし、従って高 価であるが、単位面積当たりの密度変化の問題に対して十分に満足できる解決策 を与えない。 従って、本発明の目的は、材料の大量廃棄をもたらすことなく、また、構造物 の内径と外径との間で単位面積あたりの密度を実質的に一定に維持しながら、複 合材料のパーツ用の環状の予備成形体が製造されることを可能にする方法を提供 する。 本発明の別の目的は、従来と同様な結果を得ることが可能な方法であって、実 施のコストが従来技術の方法のコストよりもかなり安い方法を提供することであ る。 このために、本発明は、変形可能なストリップ形状の繊維布帛を平坦なヘリッ クス（または螺旋）に巻くことによって環状の繊維構造物を製造する方法を提供 し、当該方法は： ・２つの重ねられた一方向性シートから成る変形可能なストリップ形状の布帛 であって、 各シートは相互に平行な繊維要素で構成され、 ２つのシートの方向はストリップの長手方向に対して反対符号の角度を形成し ており、 ２つのシートが変形可能な基本メッシュを形成するように一体に結合されてい る 変形可能なストリップ形状の繊維布帛を供給すること； ・ストリップが平坦なヘリックス（または螺旋）に変形させられように、基本 メッシュの形状を変化させることによってストリップを変形させながら、また、 基本メッシュの半径方向の寸法がターン（turn；または巻き）の内径に向かって 増加し、それによりターンの内径と外径との間で単位面積あたりの質量の変化が 最小限となるように、基本メッシュの変形を変化させながら、ストリップ形状の 布帛を巻くこと；ならびに ・環状の繊維構造物を得るために、布帛をヘリックスに巻くことによって、変 形した平坦なターンを互いに接触させる（または当てがうようにする）こと に存する工程を含む。 有利には、ストリップの長手方向に対して２つのシートにより形成される方向 は、長手方向および横方向における基本メッシュの変形能を維持するために、好 ましくは３０°〜６０°の範囲内にある絶対値を有する角度を形成する。好まし い態様において、これらの角度は＋４５°および−４５°に等しい。シートは、 基本メッシュがその頂点にて変形する性質を維持しつつ、例えば、布帛の一方の 面から他方の面へ進む糸を用いて、縫合またはニッティング（knitting；または 編成）により、あるいは実際にはプレニードリングもしくは局在化したニードリ ングにより一体に結合される。 そのような布帛は特に好都合である。それは、そのような布帛が、表面におい て密な部分および皺を形成することなく、シートにおける繊維要素の分布が実質 的に均一である平坦なヘリックスとして巻かれることを可能にする変形能を有し 、それにより、ヘリックスには、いかなる補正も必要とすることなく、内径と外 径との間における変化が許容され得る制限内に維持され得る単位面積あたりの密 度が与えられるからである。 また、有利には、布帛をヘリックスに巻くことにより形成される平坦な重ねら れたターンは、互いに結合させられる。ターンの間の結合は、例えば、ニードリ ングによって実施され得る。ニードリングは、巻いて、必要に応じて環状体を圧 縮した後、あるいはまた、巻取りが行われている間に、実施される。 ストリップ形状の布帛は、２つの回転ディスクの間で布帛の長手方向（または 縦）のエッジを例えば締着により保持した状態で、ディスクの間を通過させるこ とによって変形させることができ、あるいはまた、布帛は少なくとも１つの円錐 台形のローラを通過させることによって変形させることができる。 従って、繊維材料の損失をもたらすことなく、また、従来技術の方法における ように追加の要素を導入することを必要とせずに、内径と外径との間でほとんど 変化しない繊維密度を維持しながら、環状の繊維構造物を形成することが可能と なり、それにより本発明を実施することは非常に簡単となる。 本発明は、添付した図面を参照して非制限的な説明により与えられる以下の説 明を読むことによって、よりよく理解されるであろう： ・図１は、繊維組織を、本発明の方法を実施する際に使用するのに適した変形 可能なストリップの形状に形成することを可能にする装置の概略図である； ・図２、３Ａ、３Ｂおよび３Ｃは、本発明の方法を実施する際に使用するのに 適した繊維布帛をニッティングによって結合し得る１つの方法を示す図である； ・図４、５Ａ、５Ｂおよび５Ｃは、本発明の方法を実施するのに適した繊維布 帛をニッティングによって結合し得る別の方法を示す図である； ・図６は、例えば図１の装置で形成された繊維布帛が、ヘリックスに平坦に巻 かれた場合にどのように変形するかを示す概略詳細図である； ・図７Ａおよび７Ｂは、本発明の方法を実施するために繊維布帛をヘリックス 状に巻く装置を示す概略図である； ・図８Ａおよび８Ｂは、本発明の方法を実施するために繊維布帛をヘリックス 状に巻く２つの別の装置を示す概略図である； ・図９は、本発明に従って環状の繊維構造物を製造する方法の実施を示す概略 図である； ・図１０は、本発明に従って環状の繊維構造物を製造する方法の別の実施を示 す概略図である。 本発明の方法で用いられる繊維布帛は、相互に平行な繊維要素から成る２つの 一方向性シートを重ねて一体に結合することにより製造される。 周知の方法において、一方向性シートは、トウ（tow）またはケーブル（cable ）を広げて敷くことによって、あるいは以下の詳細な説明において説明するよう に異なるスプールから引き出された糸を平行に並べることによって得ることがで きる。 トウを広げることによって得られる一方向性シートから多軸性繊維布帛を製造 する方法は、19９７年３月２８日に出願された、発明の名称が「多軸性繊維シー トを製造する方法および装置」であるフランス国特許出願第９７／０３８３２号 に説明されていることが理解されるであろう。この出願の内容は引用により本明 細書に包含される。 図１は、糸から成る２つの一方向性のシート１０、１２を受け入れ、ストリッ プの長手方向に関して反対符号の角度（または対角）を形成する２つのシートを 重ねることによって、ストリップの形状の布帛を形成する装置を非常に略して示 しており、この例において、これらの角度は、＋４５°および−４５°に等しい 。 一方向性シート１０および１２を構成する繊維は、ストリップの形態の布帛に ついて予定されている用途の関数として選択される材料から成る。繊維は、有機 あるいは無機繊維、例えば炭素繊維もしくはセラミック繊維、または炭素繊維も しくはセラミック繊維の前駆体から成る繊維であってよい。２つのシートを構成 する繊維は異なる種類のものであってもよいことが理解されるであろう。また、 各シートにおいて種類の異なる繊維を使用することも可能である。 ストリップは、製造されるストリップの長手方向に対して＋４５°の角度にあ るシートの連続的なセグメント１０を導入し、これらのセグメントを前記の方向 で並べることによって形成される。各セグメントは、それがストリップの一方の 長手方向のエッジから他方の長手方向のエッジにかけて延びるような長さにわた って導入される。同様にして、シートの連続的なセグメント１２が、製造される ストリップの長手方向に対して−４５°の角度にて導入され、シートセグメント １０上にシートセグメント１２が配置されるようにして、並べられる。 図示した例において、シート１１、１２をそれぞれ構成する糸１１、１３には 、同時に作動させられるスパイクの付いた２つのエンドレス・チェーン２０、２ ２の間で、張力がかけられている。シート１０、１２の端部は、各スプール（図 示せず）から糸１１、１３を受け取って製造されるストリップの長手方向のエッ ジ間で前後に駆動されるキャリッジ１４、１６により、それぞれガイドされる。 キャリッジの各ストロークの終わりに、シートは、対応するスパイクの付いたチ ェーンのスパイクの回りで回転させられる。スパイクの付いたチェーン２０およ び２２は、連続的なシートのセグメントが並べられるようにするために、導入さ れるシート１０および１２と同調して連続的にまたは不連続的に進められる。こ のタイプの装置は、例えば、米国特許第4 677 831号から知られており、従って 、より詳細な説明は必要ではない。 シート１０および１２を重ねることにより形成されるストリップは、下流側の 端部にてスパイクの付いたチェーン２０および２２から外されて、結合装置３０ へ進入する。図示した例において、結合は、形成されたストリップの幅全体にわ たって延在するニードルボード３２を用いてニードリングにより実施され、スト リップは穿孔したプレート３４上を通過する。プレート３４の孔はボード３２の ニードルと重なるように位置している。ニードルボード３２におけるニードルの 分布は、２つのシート間の結合が、例えば平行四辺形に変形可能である個々のス テッチを規定できるよう、局在化されたニードリングを実施するように決定され る。 得られたストリップ形状の繊維布帛５０のシート間の結合は十分な強度を与え 、スパイクの付いたチェーン２０および２２と同調してモーター４８により駆動 されるローラ３８に当該布帛が巻き取られることを可能にする。結合装置３０と ローラ３８との間で、ストリップ５０の縁が回転するダイ３６ａおよび３６ｂに よってカットされる。 図２、３Ａおよび３Ｂは、シート間を結合する好ましい異なる実施態様を示す 。このバリエーションにおいて、結合はニードリングによってではなく、ニッテ ィングによって実施される。スパイクの付いたチェーン２０および２２から外さ れた、重ねられたシートは、ニッティング・マシン４２に入る。ニッティング・ マシン４２は、ニッティングを実施する、即ち、２次元の構造物を、布帛５０の 一方の面から他方の面に進む糸を使って形成するものである（図２）。図３Ａは 、使用したニッティング・ステッチ４４を詳細に示し、一方、図３Ｂおよび３Ｃ はニッティングによって結合された布帛５０の前面および裏面を示す。 図３Ａに示すように、ニッティング・ステッチは、布帛５０の長手方向におい て延びている絡み合ったループ４４ａを形成し、隣接する別のループを相互に連 結するＶ字形状またはジグザグ形状の経路４４ｂとともに複数の平行な列を形成 する。布帛５０は、前面に位置する経路４４ｂ（図３Ｂ）と裏面に位置するルー プ４４ａ（図３Ｃ）との間に位置し、一方の面においてジグザグ・ステッチの外 観を、他方の面においてチェーン・ステッチの外観をニットに与える。ニッティ ング・ステッチは、各シートにおいて複数の糸をカバーし、その数は選択したゲ ージによって決まる。 ジグザグ経路４４ｂとループ４４ａとの間の結合ポイントは、例えば、図３Ｂ および３ＣのポイントＡ、Ｂ、ＣおよびＤのように、個々の変形可能なメッシュ の頂点を規定する。即ち、この場合、ニッティング・ステッチにより規定される メッシュは両方とも、変形可能な平行四辺形を形成しているシートの糸の間の組 織点により規定されるメッシュのように、変形可能である。 図４は、シート間の結合がニッティングによって行われる別のバリエーション を示す。スパイクが付いたチェーン２０および２２から外された、重ねられたシ ートは、ニッティング・マシン４６に入る。ニッティング・マシン４６は、布帛 ５０の長手方向のエッジに平行な複数のラインでシートを一体に結合する。 図５Ａに示すように、各ニッティング・ステッチ４８は、ループ４８ａが直線 のセグメント４８ｂを介してつながれているチェーン・ステッチ４８であり、布 帛５０は、布帛の裏面で認識できるセグメント４８ｂ（図５Ｂ）とその前面で認 識できるループ４８ａ（図５Ｃ）との間に位置する。 図２および４の態様のニッティング・ステッチは、犠牲的材料、即ち、シート を構成する繊維を損傷することなく後で除去され得る材料から成るものであって よい。例えば、残渣を残すことなく熱により除去されるのに適した材料の糸、あ るいは、溶媒によって除去されるのに適した材料の糸、例えば水溶性ポリビニル アルコール糸を使用することが可能である。 予定されている布帛の後の用途に適合する材料から成るニッティング糸を用い ることもまた可能である。布帛が、複合材料のパーツの製造に使用される予備成 形体を形成することになっている場合、ニッティングまたは縫合糸は、複合材料 のマトリックス材料と適合する材料、即ち、好ましくは、マトリックスと同じ種 類の材料、またはマトリックスと化学的に反応することなくマトリックスに混和 できる材料から成る。 ニッティング、または実際には縫合により結合する他の方法もまた選択してよ い。 得られたストリップ形状の布帛は、表面の変形（皺または糸の寄り）を生ぜし めることなく、平坦にヘリックス状に巻かれることを可能にする変形能のために 特に好都合であり、これは、布帛５０の基本メッシュ５２が、選択された結合方 法によって変形が制限されない変形可能な平行四辺形のように挙動することによ るものであり、図２、３Ａ、３Ｂおよび３Ｃに示すようなニッティングによる結 合方法はこの点で好ましい方法である。 巻いている間（図６）、形成されるヘリックスの内径に近接して位置する基本 メッシュ５２’は半径方向で伸ばされ、長手方向で収縮することにより変形し、 一方、ヘリックスの外径付近に位置する基本メッシュ５２”は半径方向で収縮し 、長手方向で長くなることにより変形する。その結果、単位面積あたりの繊維密 度は実質的に一定なままであるか、あるいは内径と外径との間でほんの僅かだけ 変化し、このことは、複合材料のパーツの製造に使用される均質な予備成形体を 形成するのに特に有利である。図６において、鎖線５４はストリップ５０の当初 の方向の１つの変形を示す。 結合がニッティングまたは縫合により行われる場合、布帛の糸で形成されてい る基本メッシュの変形は、ニッティングまたは縫合ステッチの変形を伴う。従っ て、図３Ａ〜３Ｃのニッティング・ステッチについて、変形は、チェーン・ステ ッチのループを形成する糸の部分を長くせしめる、または短くせしめ、また、ジ グザグの経路により形成されている角度を開く、または閉じる。 布帛５０は、布帛を２つの環状のディスクまたはプレート６０および６２の間 を通過させると同時に、ディスクの間に布帛の長手方向のエッジに沿って布帛を 保持することにより、変形させながら、平坦なヘリックスに巻くことができる（ 図７Ａ）。布帛は、例えば、ディスク６０および６２の内側の面に形成された円 形のリブ６４および６６の間で、または少なくともディスクのうちの１つの内側 の面で、そのエッジを締着することにより保持することができる（図７Ｂ）。 別の態様において、布帛は、布帛を少なくとも１つの円錐台形のローラを通過 させることによって、巻かれて変形させられる。使用されるローラの数およびそ れらの頂点の角度は、所望とする変形度合いの関数として選択される。図８Ａに 示す例では、２つの同一の円錐台形のローラ７０および７２が用いられ、２つの ローラは各自のモーター（図示せず）によって回転させられる。布帛は、２つの ローラのうち少なくとも１つのローラの外周の一部に密着させられる。 図８Ｂの例において、布帛は、第１の回転する円錐台形ローラ７４と平滑なプ レッサー・プレート（presser plate；または押え板）７５との間を通過させら れ、そしてまた、第２の回転する円錐台形ローラ７６と平滑なプレッサー・プレ ート７７との間を通過させられる。ローラは各自のモーター（図示せず）によっ て回転させられ、ローラは摩擦により布帛を変形させる。 布帛を押し付ける単一の円錐台形ローラを用いることが可能である。そのよう な状況下において、ヘリックスの内径を規定する円錐台形ローラ上で布帛のエッ ジによって描かれるのは、より小さい円である。 環状の繊維構造物は、布帛５０をヘリックス状に巻くことにより形成される平 坦なターンを重ね、巻くことを行っているときにニードリングによってターンを 互いに結合させることにより、作ることができる（図９）。これは、繊維布帛を 平坦なヘリックスに変形させながら、連続的に実施することができ、あるいは、 それを一旦貯蔵した後に実施することができる。 例えば、図５に示すように２つのディスクの間を通過することによって変形し た布帛５０は、ターンテーブル８０上で重ねられた平坦なターンに巻かれる。タ ーンテーブル８０は、支持体８４に取り付けられた鉛直なシャフト８２に取り付 けられる。支持体８４はまた、ベルト８８を介してターンテーブル８０をその鉛 直な軸９０の回りで回転させるために（矢印ｆ１）、ターンテーブル８０を駆動 するモータ８６を有する。 支持体８４およびターンテーブル８０を有するアセンブリーは、同じ軸９０を 有する固定された中央のガイド管９２に沿って鉛直方向に移動できる。その上端 では、管９２はストリップをヘリックスに変形させる装置を支持している。支持 体８４は、垂直な入れ子式のロッド９４の上にあり、支持体８４の鉛直方向にお ける移動は、１もしくは複数のアクチュエーター９６の制御下にある。 ストリップ５０が回転テーブル８０の上に平坦に巻かれると、それは、ニード ル１０２を有し鉛直方向に往復運動するように駆動されるボード１００によって ニードリングされる。ニードルボードは、クランクおよび連接棒式伝動機構を介 してモーター１０４により駆動されて運動する。モーター１０４は支持体８４に よって支えられている。 ストリップ５０は、実質的に一定である単位面積あたりの密度および深さにて ニードリングされる。ストリップ５０の環状ターンの全体のエリアにわたってニ ードル１０２のストロークの密度を一定とするために、ニードルボード１００は セクター（扇形）形状であり、布の環状の層のセクターに対応しており、ニード ルは前記セクターに均一に分布しており、一方、形成される構造物１１０を支持 するターンテーブル８０はそれ自体、一定の速度で回転させられる。 ニードリングの深さ、即ち、ニードルが各ストロークで構造物１１０の中に進 入する距離は、実質的に一定に維持され、例えば、複数の重ねられた布の層によ って形成される厚さに等しい。このために、ストリップ５０がターンテーブル８ ０の上で巻かれるにしたがって、ターンテーブルは適当な距離だけ下向きに鉛直 に移動し、鉛直方向のストローク（または行程）の一端にて予備成形体の表面と ニードルボードとの間の相対的な位置が変わらないことを確保する。予備成形体 １１０が一旦形成されれば、ストリップ５０の最後のターンが置かれた後、ニー ドリング・パス（またはニードリング動作）が複数回実施されると同時にターン テーブル８０が続けて回転させられ、その結果、布の表面層における単位体積あ たりのニードリングの密度が予備成形体の他の部分内と実質的に同じになる。こ れらの最後のニードリング・パスの少なくとも一部の間、先の段階の間のように 、ターンテーブルを連続的に下向きに移動させることができる。予備成形体の支 持体を連続的に低下させ、また、最後のニードリング・パスを実施することによ り一定の深さにニードリングする原理は、公知であり、詳しくは上述したＦＲ− Ａ−2 584 106号の文献に説明されている。加えて、ターンテーブル８０は保護 層１０６で被覆され、ニードルはストリップ５０の最初のターンをニードリング している間、損傷されることなく当該保護層に進入できる。保護層１０６は、プ ラスチック材料（例えばポリ塩化ビニル）のシートで被覆されたベース・フェル ト（例えばポリプロピレンのフェルト）で構成でき、それによりニードルの上昇 行程の間に、ニードルがベース・フェルトから予備成形体１１０の中に繊維を引 き入れることを防止している。 繊維構造物１１０の別の態様において、変形した布帛をヘリックス状に巻くこ とにより形成されるターンは、互いに貼り合わされ（または押し付けられ）、当 該繊維構造物はベースプレート１３０およびトッププレート１３２を含む工具に よって圧縮される（図１０）。圧縮は、単位体積あたりの繊維密度を所望のもの にするために実施される。従って、ターンは、ニードルボード１３４を使用して ニードリングにより一体に結合することができ、ニードルボード１３４のニード ル１３６はトッププレート１３２の開口部を経由して通過し、構造物１１０の厚 さ全体にわたって貫通する。ボトムプレート１３０にもニードルと重なるように 開口部を形成してよい。 上述のようにして得られる環状の繊維構造物は、複合材料から成る環状パーツ 、例えばブレーキディスクを製造する際に予備成形体として用いるのに適してい る。 一方向性シートが犠牲的材料の糸により結合された場合、糸は、予備成形体を 緻密化する前に、溶解または熱処理によって除去される。 得られた繊維構造物の繊維を構成する材料が複合材料の繊維補強材の前駆体で ある場合、前駆体は予備成形体が緻密化される前に、あるいは緻密化の前にその 温度が上昇している間に、変換される。 予備成形体は、予備成形体のアクセス可能な小孔（ポア）内に所望の材料を構 成する材料を析出させるために、液相プロセスまたは化学気相浸透によって常套 的な方法で緻密化される。 上述の説明は、シートの長手方向に対して＋４５°および−４５°の角度を形 成している２つの一体に結合された一方向性シートから成る変形可能な繊維布帛 を用いることに関するものであるが、本発明の方法を、２つの一方向性シートが 、４５°とは異なる絶対値、また、場合により互いに異なる絶対値を有する反対 符号の角度を形成している変形可能なストリップを用いて実施してもよいことが 理解されるであろう。そうとはいえ、メッシュの十分な変形能を維持するために は、前記の角度は３０°〜６０°の範囲内にある絶対値を有することが好ましく 、また、変形可能なストリップにおいて対称を維持するために前記の角度は同じ 絶対値を有することが好ましい。 更に、繊維ストリップは図１の載置装置から離れると同時にヘリックスに巻か れることが上記で仮定されている。１つのバリエーションにおいて、そして実際 に好ましくは、形成される環状の予備成形体の半径の寸法があまり大きくない場 合には、載置装置から離れる繊維のストリップは、長手方行に平行にカットする ことによって、必ずしも同じ幅ではない複数の変形可能なストリップに最初に分 けられる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 クーペ，ドミニク フランス、エフ―33165ル・アヤン、パル ク・サント・クリスティーヌ、アヴニュ・ ドゥ・パリ70番 (72)発明者 レセール，ベルナール フランス、エフ―33170グラディニャン、 リュ・ドルノン102番 (72)発明者 ギルマン，ジャン−ミシェル フランス、エフ―33130ベグル、リュ・デ ュ・ペイロン41番

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．変形可能なストリップ形状の繊維布帛の平坦なヘリックスを巻くことによ って環状の繊維構造物を製造する方法であって： ・２つの重ねられた一方向性シートから成る変形可能なストリップ形状の布帛 であって、 各シートは相互に平行な繊維要素で構成され、 ２つのシートの方向はストリップの長手方向に対して反対符号の角度を形成し ており、 ２つのシートが変形可能な基本メッシュを形成するように一体に結合されてい る 変形可能なストリップ形状の繊維布帛を供給すること； ・ストリップが平坦なヘリックスに変形させられように、基本メッシュの形状 を変化させることによってストリップを変形させながら、また、基本メッシュの 半径方向の寸法がターンの内径に向かって増加し、それによりターンの内径と外 径との間で単位面積あたりの質量の変化が最小限となるように、基本メッシュの 変形を変化させながら、ストリップ形状の布帛を巻くこと；ならびに ・環状の繊維構造物を得るために、布帛をヘリックスに巻くことによって、変 形した平坦なターンを互いに接触させること に存する工程を含むことを特徴とする方法。 ２．ストリップの長手方向に対して２つのシートの方向が同じ絶対値を有する 角度を形成している変形可能なストリップが供給されることを特徴とする請求項 １に記載の方法。 ３．ストリップの長手方向に対する２つのシートの方向が、反対符号の角度で あって、絶対値が３０°〜６０°の範囲内にある角度を、形成している、変形可 能なストリップが供給されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の 方法。 ４．ストリップの長手方向に対する２つのシートの方向が、＋４５°および− ４５°に等しい角度を形成している変形可能なストリップが供給されること を特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。 ５．シートがニッティングにより一体に結合されている変形可能なストリップ が供給されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。 ６．ストリップの一方の面にジグザグを、他方の面にチェーン・ステッチを形 成するニッティング・ステッチを用いてニッティングすることによりシートが一 体に結合されている、変形可能なストリップが供給されることを特徴とする請求 項５に記載の方法。 ７．シートが縫合により一体に結合されている変形可能なストリップが供給さ れることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。 ８．シートが犠牲的材料の糸により一体に結合されていることを特徴とする請 求項５〜７のいずれか１項に記載の方法。 ９．シートがニードリングにより一体に結合されている変形可能なストリップ が供給されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。 １０．布帛をヘリックス状に巻くことにより形成された重ねられた平坦なター ンが互いに結合していることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の 方法。 １１．重ねられたターン間を結合することがニードリングによって実施される ことを特徴とする請求項１０に記載の方法。 １２．布帛がヘリックスに巻かれるときにニードリングが連続的に実施される ことを特徴とする請求項１１に記載の方法。 １３．ストリップ形状の布帛を、布帛を２つの回転するディスクの間で布帛の 長手方向のエッジに沿って保持して、当該ディスク間を通過させることにより変 形させることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項に記載の方法。 １４．布帛がディスクの間で長手方向のエッジに沿って締着されていることを 特徴とする請求項１３に記載の方法。 １５．ストリップ形状の布帛を、少なくとも１つの円錐台形のローラを用いて 変形させることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項に記載の方法。 １６．変形可能なストリップ形状の布帛が、幅がより広いストリップを長手方 向に切断することにより得られることを特徴とする請求項１〜１５のいずれか１ 項に記載の方法。