JP4083815B2 - 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

Description

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 infiltration；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５０％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 14 000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、直線状の形態であってよい。ブレードは、その後、ヘリックス状（または螺旋状）に巻く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るため、およびフラットな形態に巻かれたブレードの内径側と外径側との間において単位面積あたりの密度の変動を補償（compensate）するために、ブレードを製造す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。
変形可能なストリップ形状の繊維布帛の平坦な螺旋体（「ヘリックス」とも呼ぶ）を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、
一方のシートの繊維要素は、他方のシートの繊維要素の方向に対して、また、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；
基本メッシュの半径方向の寸法が螺旋体の湾曲部（「ターン」とも呼ぶ）の内径に向かって増加するように、基本メッシュの形状を変化させることによって、ストリップ形状の布帛を湾曲部を有する螺旋体に変形させ、それにより湾曲部の内径と外径との間で単位面積あたりの質量の変化を最小限とすること；ならびに
変形した湾曲部を平坦に互いに接触させることによって、変形した布帛を平坦な螺旋体として巻き、それにより内径と外径との間の半径方向の寸法が、変形したストリップ形状の幅に相当する、環状の繊維構造物を得ること
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）のエッジを例えば挟むこと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に応じ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１０、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、２２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。
巻かれる間に（図６）、形成されるヘリックス（または螺旋体）の内径側に近接して位置する基本メッシュ５２’は半径方向について延ばされて、長手方向について収縮する変形をし、一方、ヘリックスの外径側付近に位置する基本メッシュ５２”は半径方向について収縮し、長手方向について延ばされる変形をする。その結果、内径側と外径側との間で、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、そのエッジを挟む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の一方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９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させた布帛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８０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。

Claims (17)

1. 変形可能でフラットなストリップ形態の繊維布帛をそのフラットな面を実質的に含む平面内で巻いてフラットな螺旋体とする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：
   （ｉ）２つの重ねられた一方向性シートから成る変形可能でフラットなストリップ形態の繊維布帛であって、各シートは相互に平行な繊維要素により構成され、一方のシートの繊維要素の向きは、他方のシートの繊維要素の向きに対して、および、ストリップの長手方向に対して、交差する反対符号の角度を形成しており、２つのシートが一体に結合されて繊維布帛の変形可能な基本メッシュを形成している、変形可能でフラットなストリップ形態の繊維布帛を供給する工程；
   （ii）ストリップ形態の布帛をそのフラットな面を実質的に含む平面内で変形させて巻いて実質的にフラットな螺旋体とし、基本メッシュの形状を変化させ、前記螺旋体の半径方向についての基本メッシュの寸法を螺旋体のターンの内径の方へ向かって増加させ、それによりターンの内径側と外径側との間で単位面積あたりの質量の変化を最小限とする工程；ならびに
   （iii）前記ストリップ形態の布帛のフラットな螺旋体の１つのターンにおける一方の面と、それに隣る螺旋体のターンにおける他方の面とを互いに接触させることによって、繊維布帛の螺旋体を重ね合わせ、それにより内径側と外径側との間の半径方向の寸法が、変形させたストリップ形態の布帛の幅に対応する、環状の繊維構造物を得る工程
   を含んでなる方法。
2. 反対符号の角度が同じ絶対値を有する、請求項１に記載の方法。
3. 前記重ねられた一方向性のシートが、ニードリングによって一体化されている、請求項１に記載の方法。
4. ストリップ形態の布帛を螺旋体に変形させることが、布帛を少なくとも一つの円錐台形状のローラの上を通過させることを含む、請求項１に記載の方法。
5. 各ストリップ形態の布帛を変形させて、変形させた各ストリップをフラットな螺旋体として巻き取って環状の繊維構造物を得る前に、より大きい幅のストリップ布帛を長手方向に沿って切断することにより、複数の変形可能なストリップ形態の布帛に分割する、請求項１に記載の方法。
6. 前記反対符号の角度が、３０°〜６０°の範囲内にある絶対値を有している、請求項１に記載の方法。
7. 前記絶対値が４５°に等しい、請求項６に記載の方法
8. 前記重ねられた一方向性のシートどうしがニッティングにより一体に結合されている請求項１に記載の方法。
9. 前記ニッティングが、ストリップ形態の布帛の一方の面にジグザグを、当該一方の面に対向する面にチェーン・ステッチを形成するニッティング・ステッチを用いている、請求項８に記載の方法。
10. シートが犠牲的材料の糸により一体に結合されている請求項８に記載の方法。
11. 前記重ねられた一方向性のシートが縫合により一体に結合されている、請求項１に記載の方法。
12. シートが犠牲的材料の糸により一体に結合されている請求項１１に記載の方法。
13. 前記重ねられたフラットなターンを、互いに結合する、請求項１に記載の方法。
14. 前記重ねられたフラットなターンを、ニードリングにより互いに結合する、請求項１３に記載の方法。
15. 前記ニードリングを、前記布帛がフラットな螺旋体として巻き取られるときに、連続的に実施する、請求項１４に記載の方法。
16. ストリップ形態の布帛を螺旋体に変形させることは、２つの回転するディスクの間で該ストリップ形態の布帛を長手方向のエッジに沿って保持し、該ディスクの間に該布帛を通過させることによって行う、請求項１に記載の方法。
17. ストリップ形態の布帛を、ディスクの間で長手方向のエッジに沿って挟む請求項１６に記載の方法。

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