JP3061228B2 - 複合材料製品の製造用の繊維プレフォームの製造方法 - Google Patents
複合材料製品の製造用の繊維プレフォームの製造方法Info
- Publication number
- JP3061228B2 JP3061228B2 JP5018598A JP1859893A JP3061228B2 JP 3061228 B2 JP3061228 B2 JP 3061228B2 JP 5018598 A JP5018598 A JP 5018598A JP 1859893 A JP1859893 A JP 1859893A JP 3061228 B2 JP3061228 B2 JP 3061228B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- preform
- fiber
- fibers
- sheets
- sheet
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 239000000835 fiber Substances 0.000 title claims description 46
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims description 18
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 14
- 239000004744 fabric Substances 0.000 claims description 29
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 19
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 8
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 5
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims description 5
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 5
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims description 5
- 239000002243 precursor Substances 0.000 claims description 4
- 238000004898 kneading Methods 0.000 claims description 3
- 239000011888 foil Substances 0.000 claims description 2
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical class [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 8
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 description 7
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 description 7
- 229920002239 polyacrylonitrile Polymers 0.000 description 6
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 description 4
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 3
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 3
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 2
- 238000003763 carbonization Methods 0.000 description 2
- 239000011153 ceramic matrix composite Substances 0.000 description 2
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 2
- 210000003127 knee Anatomy 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920003257 polycarbosilane Polymers 0.000 description 2
- -1 polyethylene Polymers 0.000 description 2
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 2
- 229910018540 Si C Inorganic materials 0.000 description 1
- HMDDXIMCDZRSNE-UHFFFAOYSA-N [C].[Si] Chemical compound [C].[Si] HMDDXIMCDZRSNE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004760 aramid Substances 0.000 description 1
- 229920006231 aramid fiber Polymers 0.000 description 1
- CREMABGTGYGIQB-UHFFFAOYSA-N carbon carbon Chemical compound C.C CREMABGTGYGIQB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011203 carbon fibre reinforced carbon Substances 0.000 description 1
- 238000009960 carding Methods 0.000 description 1
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 description 1
- 230000032798 delamination Effects 0.000 description 1
- 230000001066 destructive effect Effects 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 1
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 1
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 1
- 150000001247 metal acetylides Chemical class 0.000 description 1
- 239000012783 reinforcing fiber Substances 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 230000011664 signaling Effects 0.000 description 1
- 229910021332 silicide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002791 soaking Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000003892 spreading Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D04—BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
- D04H—MAKING TEXTILE FABRICS, e.g. FROM FIBRES OR FILAMENTARY MATERIAL; FABRICS MADE BY SUCH PROCESSES OR APPARATUS, e.g. FELTS, NON-WOVEN FABRICS; COTTON-WOOL; WADDING ; NON-WOVEN FABRICS FROM STAPLE FIBRES, FILAMENTS OR YARNS, BONDED WITH AT LEAST ONE WEB-LIKE MATERIAL DURING THEIR CONSOLIDATION
- D04H1/00—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres
- D04H1/40—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties
- D04H1/44—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties the fleeces or layers being consolidated by mechanical means, e.g. by rolling
- D04H1/46—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties the fleeces or layers being consolidated by mechanical means, e.g. by rolling by needling or like operations to cause entanglement of fibres
- D04H1/498—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties the fleeces or layers being consolidated by mechanical means, e.g. by rolling by needling or like operations to cause entanglement of fibres entanglement of layered webs
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/71—Ceramic products containing macroscopic reinforcing agents
- C04B35/78—Ceramic products containing macroscopic reinforcing agents containing non-metallic materials
- C04B35/80—Fibres, filaments, whiskers, platelets, or the like
- C04B35/83—Carbon fibres in a carbon matrix
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D04—BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
- D04H—MAKING TEXTILE FABRICS, e.g. FROM FIBRES OR FILAMENTARY MATERIAL; FABRICS MADE BY SUCH PROCESSES OR APPARATUS, e.g. FELTS, NON-WOVEN FABRICS; COTTON-WOOL; WADDING ; NON-WOVEN FABRICS FROM STAPLE FIBRES, FILAMENTS OR YARNS, BONDED WITH AT LEAST ONE WEB-LIKE MATERIAL DURING THEIR CONSOLIDATION
- D04H1/00—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres
- D04H1/40—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties
- D04H1/42—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties characterised by the use of certain kinds of fibres insofar as this use has no preponderant influence on the consolidation of the fleece
- D04H1/4209—Inorganic fibres
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D04—BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
- D04H—MAKING TEXTILE FABRICS, e.g. FROM FIBRES OR FILAMENTARY MATERIAL; FABRICS MADE BY SUCH PROCESSES OR APPARATUS, e.g. FELTS, NON-WOVEN FABRICS; COTTON-WOOL; WADDING ; NON-WOVEN FABRICS FROM STAPLE FIBRES, FILAMENTS OR YARNS, BONDED WITH AT LEAST ONE WEB-LIKE MATERIAL DURING THEIR CONSOLIDATION
- D04H1/00—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres
- D04H1/40—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties
- D04H1/42—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties characterised by the use of certain kinds of fibres insofar as this use has no preponderant influence on the consolidation of the fleece
- D04H1/4209—Inorganic fibres
- D04H1/4242—Carbon fibres
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D04—BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
- D04H—MAKING TEXTILE FABRICS, e.g. FROM FIBRES OR FILAMENTARY MATERIAL; FABRICS MADE BY SUCH PROCESSES OR APPARATUS, e.g. FELTS, NON-WOVEN FABRICS; COTTON-WOOL; WADDING ; NON-WOVEN FABRICS FROM STAPLE FIBRES, FILAMENTS OR YARNS, BONDED WITH AT LEAST ONE WEB-LIKE MATERIAL DURING THEIR CONSOLIDATION
- D04H1/00—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres
- D04H1/40—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties
- D04H1/44—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties the fleeces or layers being consolidated by mechanical means, e.g. by rolling
- D04H1/46—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties the fleeces or layers being consolidated by mechanical means, e.g. by rolling by needling or like operations to cause entanglement of fibres
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D04—BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
- D04H—MAKING TEXTILE FABRICS, e.g. FROM FIBRES OR FILAMENTARY MATERIAL; FABRICS MADE BY SUCH PROCESSES OR APPARATUS, e.g. FELTS, NON-WOVEN FABRICS; COTTON-WOOL; WADDING ; NON-WOVEN FABRICS FROM STAPLE FIBRES, FILAMENTS OR YARNS, BONDED WITH AT LEAST ONE WEB-LIKE MATERIAL DURING THEIR CONSOLIDATION
- D04H18/00—Needling machines
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D04—BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
- D04H—MAKING TEXTILE FABRICS, e.g. FROM FIBRES OR FILAMENTARY MATERIAL; FABRICS MADE BY SUCH PROCESSES OR APPARATUS, e.g. FELTS, NON-WOVEN FABRICS; COTTON-WOOL; WADDING ; NON-WOVEN FABRICS FROM STAPLE FIBRES, FILAMENTS OR YARNS, BONDED WITH AT LEAST ONE WEB-LIKE MATERIAL DURING THEIR CONSOLIDATION
- D04H3/00—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of yarns or like filamentary material of substantial length
- D04H3/08—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of yarns or like filamentary material of substantial length characterised by the method of strengthening or consolidating
- D04H3/10—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of yarns or like filamentary material of substantial length characterised by the method of strengthening or consolidating with bonds between yarns or filaments made mechanically
- D04H3/105—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of yarns or like filamentary material of substantial length characterised by the method of strengthening or consolidating with bonds between yarns or filaments made mechanically by needling
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
- F16D69/00—Friction linings; Attachment thereof; Selection of coacting friction substances or surfaces
- F16D69/02—Composition of linings ; Methods of manufacturing
- F16D69/023—Composite materials containing carbon and carbon fibres or fibres made of carbonizable material
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Textile Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Nonwoven Fabrics (AREA)
- Woven Fabrics (AREA)
- Moulding By Coating Moulds (AREA)
- Laminated Bodies (AREA)
- Yarns And Mechanical Finishing Of Yarns Or Ropes (AREA)
Description
【０００１】本発明は、マトリックスにより緻密にされ
た繊維強化布により構成されている複合材料製品の製造
に関する。
た繊維強化布により構成されている複合材料製品の製造
に関する。
【０００２】本発明は、より詳細には、構造複合材料、
すなわち広範囲の用途における構造部品を構成するに十
分な機械強度を有する材料に関する。そのような材料の
うち、本発明は、例えば、マトリックス及び強化繊維の
適当な選択により高温においてその機械特性を保つこと
のできる熱構造複合体の製造に適用できる。従来の熱構
造複合材料は、炭素−炭素（Ｃ／Ｃ）及びセラミックマ
トリックス複合体（ＣＭＣ）であり、特に炭素の強化繊
維（Ｃ／ＳｉＣ複合体）又は炭化珪素の強化繊維（Ｓｉ
Ｃ／ＳｉＣ複合体）を有する炭化珪素（ＳｉＣ）のマト
リックスを有する複合体である。
すなわち広範囲の用途における構造部品を構成するに十
分な機械強度を有する材料に関する。そのような材料の
うち、本発明は、例えば、マトリックス及び強化繊維の
適当な選択により高温においてその機械特性を保つこと
のできる熱構造複合体の製造に適用できる。従来の熱構
造複合材料は、炭素−炭素（Ｃ／Ｃ）及びセラミックマ
トリックス複合体（ＣＭＣ）であり、特に炭素の強化繊
維（Ｃ／ＳｉＣ複合体）又は炭化珪素の強化繊維（Ｓｉ
Ｃ／ＳｉＣ複合体）を有する炭化珪素（ＳｉＣ）のマト
リックスを有する複合体である。
【０００３】熱構造複合体の製造において、繊維強化布
又はプレフォームは材料に所望の機械特性を与えるよう
に製造されねばならない。
又はプレフォームは材料に所望の機械特性を与えるよう
に製造されねばならない。
【０００４】プレフォームは、糸もしくはケーブルのよ
うな一次元である構造体又は布、フェルト等のような二
次元である構造体より得られる。
うな一次元である構造体又は布、フェルト等のような二
次元である構造体より得られる。
【０００５】糸もしくはケーブルは巻き取られ、軸対称
に巻かれた布を形成し、又は一方向シートにおいて互い
に平行に敷かれる。このシートは、２つの隣接シート内
の糸もしくはケーブルの方向を異ならせて重ねられる。
に巻かれた布を形成し、又は一方向シートにおいて互い
に平行に敷かれる。このシートは、２つの隣接シート内
の糸もしくはケーブルの方向を異ならせて重ねられる。
【０００６】布もしくはフェルトは、プレフォームに望
ましい厚さにするようそれ自身の上に巻かれ、又は重ね
られた層に切り取られる。
ましい厚さにするようそれ自身の上に巻かれ、又は重ね
られた層に切り取られる。
【０００７】プレフォームが巻かれたもしくは重ねられ
た層もしくはシートを構成する複合材料の機械特性を改
良するため、横向きに伸びる糸もしくは繊維により層も
しくはシートを互いに結合することが提案された。これ
は剥離の現象、すなわちシートもしくは層の間の材料分
離の現象を防ぐ。
た層もしくはシートを構成する複合材料の機械特性を改
良するため、横向きに伸びる糸もしくは繊維により層も
しくはシートを互いに結合することが提案された。これ
は剥離の現象、すなわちシートもしくは層の間の材料分
離の現象を防ぐ。
【０００８】ニードリングは、公知であり実行容易であ
る、層もしくはシートを互いに結合するための方法であ
る。比較的厚いプレフォームを製造するためのニードリ
ング方法は、特に、US-A-4790052に記載されている。
る、層もしくはシートを互いに結合するための方法であ
る。比較的厚いプレフォームを製造するためのニードリ
ング方法は、特に、US-A-4790052に記載されている。
【０００９】この文献において、並びにGB-A-1447030及
びUS-A-3971669において、複雑な基本繊維布から、特に
繊維のシートがプレニードリングされた布により、又は
交差した形状に配置され互いにプレニードリングされた
一方向糸もしくはケーブルの２つのシートにより構成さ
れた基本布からプレフォームを製造することが提案され
た。
びUS-A-3971669において、複雑な基本繊維布から、特に
繊維のシートがプレニードリングされた布により、又は
交差した形状に配置され互いにプレニードリングされた
一方向糸もしくはケーブルの２つのシートにより構成さ
れた基本布からプレフォームを製造することが提案され
た。
【００１０】FR-A-2414574（又はGB-A-2012671）より、
短い繊維の層がニードリングされた連続フィラメントの
一方向シートにより形成された基本布を用いることが公
知である。基本布において環が切り取られ、次いでブレ
ーキディスク用のプレフォームを得るため重ねられニー
ドリングされる。
短い繊維の層がニードリングされた連続フィラメントの
一方向シートにより形成された基本布を用いることが公
知である。基本布において環が切り取られ、次いでブレ
ーキディスク用のプレフォームを得るため重ねられニー
ドリングされる。
【００１１】EP-A-424988 も連続フィラメントの一方向
シートの使用を記載している。このシートはケーブルを
広げることにより得られ、その結合はニードリングによ
り提供される。このニードリングしたシートよりセクタ
ーが切り取られ、次いで異なる方向に並べられ重ねら
れ、互いにニードリングされ、ブレーキディスクプレフ
ォームを形成する。
シートの使用を記載している。このシートはケーブルを
広げることにより得られ、その結合はニードリングによ
り提供される。このニードリングしたシートよりセクタ
ーが切り取られ、次いで異なる方向に並べられ重ねら
れ、互いにニードリングされ、ブレーキディスクプレフ
ォームを形成する。
【００１２】最後に、FR-A-2626294は、並べられた繊維
のウェブをカーディングすることにより形成された多数
の一方向シートを互いにニードリングすることにより製
造された基本繊維を用いることを提案しており、このシ
ートはそれぞれの繊維が異なる方向に伸びるように重ね
られている。このようにして得られた多数の布層は互い
に重ねられニードリングされ、ブレーキディスクプレフ
ォームを形成する。
のウェブをカーディングすることにより形成された多数
の一方向シートを互いにニードリングすることにより製
造された基本繊維を用いることを提案しており、このシ
ートはそれぞれの繊維が異なる方向に伸びるように重ね
られている。このようにして得られた多数の布層は互い
に重ねられニードリングされ、ブレーキディスクプレフ
ォームを形成する。
【００１３】本発明の目的は、２次元繊維布をニードリ
ングすることによるプレフォームの製造に特に適した方
法を提供することである。
ングすることによるプレフォームの製造に特に適した方
法を提供することである。
【００１４】本発明の他の目的は、プレフォームを構成
する要素の保全性に対するニードリングの破壊作用を最
小にすることである。
する要素の保全性に対するニードリングの破壊作用を最
小にすることである。
【００１５】本発明のさらに他の目的は、比較的薄い複
合材料製品の製造及びより厚い製品の製造に適したプレ
フォームの製造を可能にする方法を提供することであ
る。
合材料製品の製造及びより厚い製品の製造に適したプレ
フォームの製造を可能にする方法を提供することであ
る。
【００１６】これらの目的は、本発明に係る以下の工程
撚りがかけられていない互いに平行な不連続フィラメン
トもしくは繊維を集成し、そしてこの不連続フィラメン
トもしくは繊維の集成体を、溶剤に溶解されることによ
りもしくは熱処理により除去されるポリマー製の糸で横
巻きすることにより形成された一次元要素を提供するこ
と、この一次元要素から一方向繊維シートを形成するこ
と、この繊維シートを方向の異なる隣接シートと重ね合
わせること、及びこの重ねられたシートを互いにニード
リングすることを含む方法により達成される。
撚りがかけられていない互いに平行な不連続フィラメン
トもしくは繊維を集成し、そしてこの不連続フィラメン
トもしくは繊維の集成体を、溶剤に溶解されることによ
りもしくは熱処理により除去されるポリマー製の糸で横
巻きすることにより形成された一次元要素を提供するこ
と、この一次元要素から一方向繊維シートを形成するこ
と、この繊維シートを方向の異なる隣接シートと重ね合
わせること、及びこの重ねられたシートを互いにニード
リングすることを含む方法により達成される。
【００１７】一次元要素は撚りがかけられていない不連
続繊維より形成される集成体もしくは糸より形成され
る。
続繊維より形成される集成体もしくは糸より形成され
る。
【００１８】溶剤に溶解されることによりもしくは熱処
理により除去されるポリマーの糸で横巻きすることは、
ニードリングにより結合される前に取り扱うことを可能
にするに十分な結合を有するシートの一次元要素を与え
る。一方向ウェブをニードリングすることにより基本布
が形成される上記文献FR-A-2581379において、繊維を整
列に保つ方法は記載されていない。
理により除去されるポリマーの糸で横巻きすることは、
ニードリングにより結合される前に取り扱うことを可能
にするに十分な結合を有するシートの一次元要素を与え
る。一方向ウェブをニードリングすることにより基本布
が形成される上記文献FR-A-2581379において、繊維を整
列に保つ方法は記載されていない。
【００１９】
【００２０】ニードリングの間に、繊維もしくはフィラ
メントは一次元要素から取り出され、横入れされてシー
トを互いに結合する。シートの一次元要素は撚りがかけ
られていない不連続糸もしくは繊維の集成体から形成さ
れているので、ニードリングは撚りがかけられている繊
維もしくはケーブルより製造された糸に現れるような破
壊作用を有しない。ニードリングは撚りがかけられてい
る糸を破壊し、それにより強化材の機械特性を低下さ
せ、この強化材により製造された複合材料の機械特性を
低下させる。
メントは一次元要素から取り出され、横入れされてシー
トを互いに結合する。シートの一次元要素は撚りがかけ
られていない不連続糸もしくは繊維の集成体から形成さ
れているので、ニードリングは撚りがかけられている繊
維もしくはケーブルより製造された糸に現れるような破
壊作用を有しない。ニードリングは撚りがかけられてい
る糸を破壊し、それにより強化材の機械特性を低下さ
せ、この強化材により製造された複合材料の機械特性を
低下させる。
【００２１】従って、従来の方法とは異なり、本発明の
方法は、とても良好な機械特性を有する硬質箔もしくは
ウェブの形状の製品のような、複合材料の薄い製品用の
プレフォームの製造に適している。
方法は、とても良好な機械特性を有する硬質箔もしくは
ウェブの形状の製品のような、複合材料の薄い製品用の
プレフォームの製造に適している。
【００２２】プレフォームは、異なる方向に重ねられた
多数のシートを互いに直接ニードリングすることにより
製造され、このニードリングはプレフォームにシートの
間の必要な結合を与えるように単位面積あたり適当な刺
針密度、例えば20パンチ/cm2〜 300パンチ/cm2で行われ
る。こうして、250MPaより大きい引張強度及び30MPaよ
り大きい層間剪断強度（シートに平行）を有するＣ／
Ｃ、Ｃ／ＳｉＣもしくはＳｉＣ／ＳｉＣ熱構造複合材料
の製品が15mm未満の厚さを有するプレフォームより得ら
れる。
多数のシートを互いに直接ニードリングすることにより
製造され、このニードリングはプレフォームにシートの
間の必要な結合を与えるように単位面積あたり適当な刺
針密度、例えば20パンチ/cm2〜 300パンチ/cm2で行われ
る。こうして、250MPaより大きい引張強度及び30MPaよ
り大きい層間剪断強度（シートに平行）を有するＣ／
Ｃ、Ｃ／ＳｉＣもしくはＳｉＣ／ＳｉＣ熱構造複合材料
の製品が15mm未満の厚さを有するプレフォームより得ら
れる。
【００２３】より厚い複合材料より製造される製品につ
いて、多数のシートが異なる方向に重ねられ、プレニー
ドリングされ、基本布を形成する。次いでこの基本布を
用い、プレフォームを形成する。プレニードリングの前
に、結合糸により、重ねられたシートの間の結合が提供
される。この糸は、シートを構成する糸と同じであり又
は、例えば固体残留物を残さないで溶媒によりもしくは
熱処理により除去されるポリマーより製造されている。
このプレニードリングは、例えば５パンチ/cm2〜40パン
チ/cm2の単位面積あたりの刺針密度で、すなわち基本構
造を取扱可能にするに十分な密度で行われる。これはプ
レニードリングされた基本布の層を重ねそしてニードリ
ングにより又はプレニードリングされた基本布のストリ
ップを巻きそしてニードリングすることにより製造され
るプレフォームの製造に用いられる。基本布の重ねられ
た層は、例えば上記米国特許第 4,790,052号に記載の方
法でニードリングされる。
いて、多数のシートが異なる方向に重ねられ、プレニー
ドリングされ、基本布を形成する。次いでこの基本布を
用い、プレフォームを形成する。プレニードリングの前
に、結合糸により、重ねられたシートの間の結合が提供
される。この糸は、シートを構成する糸と同じであり又
は、例えば固体残留物を残さないで溶媒によりもしくは
熱処理により除去されるポリマーより製造されている。
このプレニードリングは、例えば５パンチ/cm2〜40パン
チ/cm2の単位面積あたりの刺針密度で、すなわち基本構
造を取扱可能にするに十分な密度で行われる。これはプ
レニードリングされた基本布の層を重ねそしてニードリ
ングにより又はプレニードリングされた基本布のストリ
ップを巻きそしてニードリングすることにより製造され
るプレフォームの製造に用いられる。基本布の重ねられ
た層は、例えば上記米国特許第 4,790,052号に記載の方
法でニードリングされる。
【００２４】厚い製品を製造するための本発明の方法の
実施を以下に示す。プレフォームは、アラミド繊維、炭
素繊維、もしくはセラミック繊維（炭化物、酸化物、珪
化物、硼化物等、例えば炭化珪素もしくは炭素窒化珪
素）のような、そのような複合体の製造に従来用いられ
た種類の繊維より製造されている。
実施を以下に示す。プレフォームは、アラミド繊維、炭
素繊維、もしくはセラミック繊維（炭化物、酸化物、珪
化物、硼化物等、例えば炭化珪素もしくは炭素窒化珪
素）のような、そのような複合体の製造に従来用いられ
た種類の繊維より製造されている。
【００２５】公知の方法において、炭素繊維、特にセラ
ミック繊維により、特にニードリング工程の間に繊維用
の前駆体よりプレフォームが形成される。例えば、ポリ
アクリロニトリル（ＰＡＮ）前駆体を有する炭素繊維よ
り製造されたプレフォームでは、炭素化前に予備酸化し
たＰＡＮ状態において繊維のニードリングが行われ、一
方ポリカーボシラン（ＰＣＳ）を有する炭化珪素繊維よ
り製造されたプレフォームでは、架橋を終了する熱処理
後しかしセラミック化前に未溶融状態の前駆体の形状で
繊維のニードリングが行われる。
ミック繊維により、特にニードリング工程の間に繊維用
の前駆体よりプレフォームが形成される。例えば、ポリ
アクリロニトリル（ＰＡＮ）前駆体を有する炭素繊維よ
り製造されたプレフォームでは、炭素化前に予備酸化し
たＰＡＮ状態において繊維のニードリングが行われ、一
方ポリカーボシラン（ＰＣＳ）を有する炭化珪素繊維よ
り製造されたプレフォームでは、架橋を終了する熱処理
後しかしセラミック化前に未溶融状態の前駆体の形状で
繊維のニードリングが行われる。
【００２６】それにもかかわらず、セラミックもしくは
炭素繊維に直接ニードリングを行ってもよい。撚りがか
けられていない不連続繊維はニードルにより絡み合う
が、炭素もしくはセラミックの連続フィラメントもしく
は撚りがかけられた糸に直接ニードリングを行うと破壊
してしまう。
炭素繊維に直接ニードリングを行ってもよい。撚りがか
けられていない不連続繊維はニードルにより絡み合う
が、炭素もしくはセラミックの連続フィラメントもしく
は撚りがかけられた糸に直接ニードリングを行うと破壊
してしまう。
【００２７】例１ 予備酸化したＰＡＮの撚りがかけられていない不連続繊
維の糸より製造した一方向シート３枚を互いに60°ずれ
た方向で重ねた。このシートを含む予備酸化したＰＡＮ
糸はN.m.５の繊度を有し、これは必要な結合を与えるポ
リビニルアルコールの45dtex糸により横巻きされた。こ
の３枚のシートはこの横巻き糸と同じポリビニルアルコ
ール糸により互いに結合された。この集成体の単位面積
あたりの質量は800g/m2 である。
維の糸より製造した一方向シート３枚を互いに60°ずれ
た方向で重ねた。このシートを含む予備酸化したＰＡＮ
糸はN.m.５の繊度を有し、これは必要な結合を与えるポ
リビニルアルコールの45dtex糸により横巻きされた。こ
の３枚のシートはこの横巻き糸と同じポリビニルアルコ
ール糸により互いに結合された。この集成体の単位面積
あたりの質量は800g/m2 である。
【００２８】このシートを、例えば米国特許第 4,677,8
31号に記載されているような従来の方法により互いに結
合する。
31号に記載されているような従来の方法により互いに結
合する。
【００２９】この結合したシートを35パンチ/cm2の刺針
密度でプレニードリングし、次いで80℃の熱水の槽に浸
し、横巻き糸及び結合糸を溶解する。こうして直接ニー
ドリングに適した基本布が得られる。
密度でプレニードリングし、次いで80℃の熱水の槽に浸
し、横巻き糸及び結合糸を溶解する。こうして直接ニー
ドリングに適した基本布が得られる。
【００３０】このプレニードリングされた基本布により
形成された層を重ね、ニードリングし、繊維プレフォー
ムを形成する。刺針密度は50パンチ/cm2であった。予備
酸化されたＰＡＮの炭素化熱処理後、30％の単位体積あ
たりの繊維濃度を有する炭素繊維のニードリングされた
プレフォームが得られた（単位体積あたりの繊維濃度は
繊維により実際に占められているプレフォームの体積の
パーセントである）。
形成された層を重ね、ニードリングし、繊維プレフォー
ムを形成する。刺針密度は50パンチ/cm2であった。予備
酸化されたＰＡＮの炭素化熱処理後、30％の単位体積あ
たりの繊維濃度を有する炭素繊維のニードリングされた
プレフォームが得られた（単位体積あたりの繊維濃度は
繊維により実際に占められているプレフォームの体積の
パーセントである）。
【００３１】例２ 撚りがかけられていない 、不連続炭素繊維より製造され
た糸より形成された一方向シート３枚をストリップの縦
方向に対し90°、＋45°、及び−45°の角度を形成して
シートの糸の間に重ねた。シートを構成する炭素糸はN.
m.５の繊度を有し、45dtexポリビニルアルコール糸によ
り覆われた。この３枚のシートを45dtexポリビニルアル
コール糸により横巻きされたN.m.15の繊度を有する撚り
がかけら れていない不連続炭素繊維の糸で互いに結合し
た。この集成体の単位面積あたりの質量は600g/m2 であ
った。
た糸より形成された一方向シート３枚をストリップの縦
方向に対し90°、＋45°、及び−45°の角度を形成して
シートの糸の間に重ねた。シートを構成する炭素糸はN.
m.５の繊度を有し、45dtexポリビニルアルコール糸によ
り覆われた。この３枚のシートを45dtexポリビニルアル
コール糸により横巻きされたN.m.15の繊度を有する撚り
がかけら れていない不連続炭素繊維の糸で互いに結合し
た。この集成体の単位面積あたりの質量は600g/m2 であ
った。
【００３２】80℃の熱水の槽に30分間浸すことにより横
巻き糸を除去し、乾燥後、直接ニードリングに適した結
合したシートより製造された炭素基本布を得た。
巻き糸を除去し、乾燥後、直接ニードリングに適した結
合したシートより製造された炭素基本布を得た。
【００３３】マンドレルに基本布を巻付け同時にニード
リングすることにより軸対称のプレフォームを製造し
た。刺針密度は50パンチ/cm2であった。こうして製造さ
れた厚さ60mm、幅500mm 、内径200mm のプレフォームは
35％の単位体積あたりの繊維濃度を有していた。
リングすることにより軸対称のプレフォームを製造し
た。刺針密度は50パンチ/cm2であった。こうして製造さ
れた厚さ60mm、幅500mm 、内径200mm のプレフォームは
35％の単位体積あたりの繊維濃度を有していた。
【００３４】例３ シートを高靱性ポリエチレン糸（Dutch film DSMにより
Dyneeme として販売されている良好な機械特性を有する
糸）により互いに結合することを除き、方法は例２と同
じであった。
Dyneeme として販売されている良好な機械特性を有する
糸）により互いに結合することを除き、方法は例２と同
じであった。
【００３５】80℃の熱水の槽に30分間浸すことにより横
巻き糸を除去し、乾燥後、35パンチ/cm2の刺針密度でプ
レニードリングを行った。次いで300 ℃での熱処理によ
りポリエチレン糸を除去することによりシートの結合を
除いた。こうして、直接ニードリングに適した炭素基本
布が得られた。
巻き糸を除去し、乾燥後、35パンチ/cm2の刺針密度でプ
レニードリングを行った。次いで300 ℃での熱処理によ
りポリエチレン糸を除去することによりシートの結合を
除いた。こうして、直接ニードリングに適した炭素基本
布が得られた。
【００３６】上記例において、基本布のプレニードリン
グ及びプレフォームのニードリングはバーブニードル又
はフォークニードルを用いる従来の方法で行われる。
グ及びプレフォームのニードリングはバーブニードル又
はフォークニードルを用いる従来の方法で行われる。
【００３７】ウォータージェットによりプレニードリン
グ及び／又はニードリングを行うことも可能である。さ
らに、プレフォームの製造の間、基本布の間に他の繊維
層、例えばフェルトの層を挟むことも可能である。
グ及び／又はニードリングを行うことも可能である。さ
らに、プレフォームの製造の間、基本布の間に他の繊維
層、例えばフェルトの層を挟むことも可能である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 フィリップ デュポン フランス国，33110 ル ブスカ，アブ ニュ ドゥ ラ リベラティオン 342, バト．エフ−レ セドレ アルジェンテ (72)発明者 ピエール オルリィ フランス国，33000 ボルドー，リュ エドモン コステドア，27 (56)参考文献 特開 昭62−6957（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−78745（ＪＰ，Ａ) 特開 昭49−62768（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B32B 1/00 - 35/00 D04H 1/00 - 1/74
Claims (11)
- 【請求項１】 複合材料製品用の強化布を構成するため
の繊維プレフォームの製造方法であって、以下の工程撚
りがかけられていない互いに平行な不連続フィラメント
もしくは繊維を集成し、そしてこの不連続フィラメント
もしくは繊維の集成体を、溶剤に溶解されることにより
もしくは熱処理により除去されるポリマー製の糸で横巻
きすることにより形成された一次元要素を提供するこ
と、 この一次元要素から一方向繊維シートを形成すること、 この繊維シートを方向の異なる隣接シートと重ね合わせ
ること、及びこの重ねられたシートを互いにニードリン
グすることを含む繊維プレフォームの製造方法。 - 【請求項２】 多数のシートが直接互いにニードリング
され、比較的薄いプレフォームを形成する、請求項１記
載の方法。 - 【請求項３】 単位面積あたりの刺針密度が20パンチ/c
m2〜 300パンチ/cm2である、請求項２記載の方法。 - 【請求項４】 多数のシートをプレニードリングして基
本布を形成し、その後、この基本布を少なくとも一部含
む多数の層をニードリングすることによりプレフォーム
が形成される、請求項１記載の方法。 - 【請求項５】 プレニードリングする前に、結合糸によ
りシートを集成する、請求項４記載の方法。 - 【請求項６】 結合糸が溶剤に溶解されることによりも
しくは熱処理により除去されるポリマー製である、請求
項５記載の方法。 - 【請求項７】 結合糸がシートを構成する糸と同じであ
る、請求項５記載の方法。 - 【請求項８】 基本構造内におけるプレニードリングの
単位面積あたりの刺針密度が５パンチ/cm2〜40パンチ/c
m2である、請求項４記載の方法。 - 【請求項９】 前記不連続フィラメントもしくは繊維が
炭素、セラミック、及びその前駆体より選ばれる材料か
ら形成されている、請求項１記載の方法。 - 【請求項１０】 複合材料製品用の繊維強化布を構成
し、請求項３記載の方法により製造され、そして15mm未
満の厚さを有するプレフォーム。 - 【請求項１１】 熱構造複合材料の硬質箔もしくはウェ
ブの形状の、請求項１０記載のプレフォームを含む製
品。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9201300A FR2686907B1 (fr) | 1992-02-05 | 1992-02-05 | Procede d'elaboration de preformes fibreuses pour la fabrication de pieces en materiaux composites et produits obtenus par le procede. |
| FR9201300 | 1992-02-05 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05269902A JPH05269902A (ja) | 1993-10-19 |
| JP3061228B2 true JP3061228B2 (ja) | 2000-07-10 |
Family
ID=9426367
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5018598A Expired - Fee Related JP3061228B2 (ja) | 1992-02-05 | 1993-02-05 | 複合材料製品の製造用の繊維プレフォームの製造方法 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0555134B1 (ja) |
| JP (1) | JP3061228B2 (ja) |
| CA (1) | CA2088608C (ja) |
| DE (1) | DE69302713T2 (ja) |
| ES (1) | ES2087671T3 (ja) |
| FR (1) | FR2686907B1 (ja) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2734581B1 (fr) * | 1995-05-24 | 1997-08-14 | Europ Propulsion | Fil hybride pour la fabrication de preformes fibreuses de pieces en materiau composite et procede pour sa preparation |
| FR2738304B1 (fr) * | 1995-08-30 | 1997-11-28 | Europ Propulsion | Turbine en materiau composite thermostructural, en particulier a grand diametre, et procede pour sa fabrication |
| FR2741634B1 (fr) * | 1995-11-27 | 1998-04-17 | Europ Propulsion | Procede pour la realisation de preformes fibreuses destinees a la fabrication de pieces annulaires en materiau composite |
| FR2801064B1 (fr) * | 1999-11-12 | 2002-04-19 | Rhovyl | Procede et installation d'elaboration d'une nappe fibreuse multidirectionnelle |
| DE102005034401B4 (de) * | 2005-07-22 | 2008-02-14 | Airbus Deutschland Gmbh | Verfahren zur Herstellung von ein- oder mehrschichtigen Faservorformlingen |
| KR101628461B1 (ko) * | 2014-06-23 | 2016-06-09 | 오씨아이 주식회사 | 탄소섬유 단열재 및 이의 제조방법 |
| FR3043010B1 (fr) | 2015-10-28 | 2017-10-27 | Coriolis Composites | Machine d'application de fibres avec systemes de coupe particuliers |
| FR3048373B1 (fr) | 2016-03-07 | 2018-05-18 | Coriolis Group | Procede de realisation de preformes avec application d'un liant sur fibre seche et machine correspondante |
| FR3056438B1 (fr) * | 2016-09-27 | 2019-11-01 | Coriolis Group | Procede de realisation de pieces en materiau composite par impregnation d'une preforme particuliere. |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1447030A (en) * | 1972-07-21 | 1976-08-25 | Hyfil Ltd | Carbonisable fibrous sheet |
| AU517708B2 (en) * | 1978-01-12 | 1981-08-20 | Dunlop Limited | Carbon composite brake disc manufacture |
| US4790052A (en) * | 1983-12-28 | 1988-12-13 | Societe Europeenne De Propulsion | Process for manufacturing homogeneously needled three-dimensional structures of fibrous material |
| FR2581379B1 (fr) * | 1985-05-02 | 1988-07-29 | Europ Propulsion | Procede de fabrication de preforme pour la realisation d'une piece en materiau composite |
| GB8602003D0 (en) * | 1986-01-28 | 1986-03-05 | Lawton P G | Carbonisable fibre assembly |
| FR2626294B1 (fr) * | 1988-01-26 | 1990-07-13 | Carbone Ind | Procede de fabrication d'une structure fibreuse tridimensionnelle en vue de la realisation ulterieure d'une piece en un materiau composite et machine pour sa mise en oeuvre |
-
1992
- 1992-02-05 FR FR9201300A patent/FR2686907B1/fr not_active Expired - Fee Related
-
1993
- 1993-02-02 ES ES93400246T patent/ES2087671T3/es not_active Expired - Lifetime
- 1993-02-02 EP EP19930400246 patent/EP0555134B1/fr not_active Expired - Lifetime
- 1993-02-02 CA CA 2088608 patent/CA2088608C/en not_active Expired - Fee Related
- 1993-02-02 DE DE1993602713 patent/DE69302713T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1993-02-05 JP JP5018598A patent/JP3061228B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2686907B1 (fr) | 1996-04-05 |
| DE69302713D1 (de) | 1996-06-27 |
| JPH05269902A (ja) | 1993-10-19 |
| DE69302713T2 (de) | 1997-01-23 |
| EP0555134B1 (fr) | 1996-05-22 |
| CA2088608C (en) | 1999-03-30 |
| FR2686907A1 (fr) | 1993-08-06 |
| EP0555134A1 (fr) | 1993-08-11 |
| CA2088608A1 (en) | 1993-08-06 |
| ES2087671T3 (es) | 1996-07-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP1305268B1 (en) | Carbon-matrix composites compositions and methods related thereto | |
| EP0530741B1 (en) | Carbon fiber reinforced carbon/carbon composite and method of its manufacture | |
| JP2894828B2 (ja) | 炭素繊維予備成形物およびその製造方法 | |
| KR100218638B1 (ko) | 부직포의 제조방법 및 이 방법으로 제조된 부직포 | |
| KR100396138B1 (ko) | 복합재료제부품의섬유예비성형물의제조용혼성사및그의제조방법 | |
| JPH094661A (ja) | 付形繊維構造物およびその作製方法 | |
| JP3061228B2 (ja) | 複合材料製品の製造用の繊維プレフォームの製造方法 | |
| WO2014180159A1 (zh) | 环状纤维预制件及其制备方法 | |
| US5392500A (en) | Process for the manufacture of a fibrous preform formed of refractory fibers for producing a composite material article | |
| JP3445828B2 (ja) | 超−高性能炭素繊維複合材料 | |
| US4780363A (en) | Carbon fibre materials | |
| JP2678513B2 (ja) | 炭素繊維構造体、炭素炭素複合材及びそれらの製造方法 | |
| EP1566370A2 (en) | Thermo-mechanical property enhancement plies for CVI/SiC ceramic matrix composite laminates | |
| KR100503499B1 (ko) | 니들 펀칭을 이용한 고온 복합재용 프리폼 제조방법 | |
| JPH0586534A (ja) | 複合材料製品製造のための耐火性繊維製プレフオームの製造方法 | |
| JP3058335B2 (ja) | セラミック繊維製多方向性強化製品の製造方法と該方法から得られた製品 | |
| EP3971333B1 (en) | Carbon/carbon composites and methods of making carbon/carbon composites having increased fiber volume | |
| WO2023124122A1 (zh) | 一种碳纤维预制体及其生产方法、耐高温碳碳复合体 | |
| JPH06248550A (ja) | ニードルマット状ガラス繊維複合シート | |
| EP2473752B1 (en) | Porous, carbon-containing preform and process for producing the same | |
| JP2005526188A (ja) | 天然及びガラス繊維のマット | |
| JP4298589B2 (ja) | 管の内外面保護層用不織布 | |
| JPH04234476A (ja) | 炭素繊維強化炭素質摩擦ディスクの製造方法 | |
| KR20210099700A (ko) | 토목공사용 다중복합형 부직포 및 그 제조방법 | |
| JPH057219Y2 (ja) |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |