JPH094661A - 付形繊維構造物およびその作製方法 - Google Patents

付形繊維構造物およびその作製方法

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JPH094661A
JPH094661A JP8016952A JP1695296A JPH094661A JP H094661 A JPH094661 A JP H094661A JP 8016952 A JP8016952 A JP 8016952A JP 1695296 A JP1695296 A JP 1695296A JP H094661 A JPH094661 A JP H094661A
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David M Ronyak
エム．ロンヤック デビッド
Kevin L Leffel
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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 摩擦ディスクの製造に使用される略ネット形
状の環状摩擦ディスクの繊維プレフオームを作製する際
の裁ち屑を最小とするようなプレフオームを提供する。 【解決手段】 多層環形状繊維構造物は、（１）二方向
に伸長するフィラメントまたはファイバーを有する多方
向織物を織成する、（２）多方向織物から弧状のまたは
台形の扇形を切抜く、ここで、前記扇形は、作製される
繊維構造物の半径幅と概ね等しい半径幅を有する。
（３）前記扇形の端部同士を接して集成するか、あるい
は周辺部で連続的に相互に重なり合うように集成して、
環状層となす、（４）かくして作った複数の環状層を重
ねるようにして環状層の積重ね層を用意する、（５）こ
の環状積重ね層をニードルパンチして、該層からはみ出
して該層の表面の直角方向に伸長するフィラメントによ
って該層を交差結合させる、の各工程により作製する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、炭素および／また
はセラミック（これらの混合物を含む）繊維で強化した
炭素および／またはセラミック（これらの混合物を含
む）複合体の生産に適う繊維基体並びにその製造方法に
関する。
【０００２】かかる複合体の例には、本発明の炭素繊維
基体上に炭素マトリックスを析出して作製される炭素繊
維／炭素マトリックスブレーキディスクがあるが、この
基体の繊維材料は炭化されて、炭素繊維で炭素マトリッ
クスを強化することになる。
【０００３】基体上への炭素の析出は、反応系内での炭
素含有ガスの熱分解（以後、「炭素蒸着」略して“ＣＶ
Ｄ”、または、「炭素浸透」略して“ＣＶＩ”という
が、これらの用語は、本発明の目的に関して互換性をも
って用いられる）に影響され、また、該基体に対して繰
り返し炭素含有樹脂を染み込ませた後にそのような樹脂
を炭化することによっても影響され、更に、炭化した基
体上に炭素マトリックスを圧縮強化するのに採られるか
かる方法の併用によっても影響される。
【０００４】本発明は、炭素マトリックスの生成や炭素
繊維基体の圧縮強化を指向するものではなくて、むし
ろ、基体、その作製、およびそれに続く炭素繊維強化複
合体を得るための公知方法での圧縮強化、特にブレーキ
またはクラッチにおける摩擦ディスクとしての使用に適
するものを指向している。
【０００５】本発明における使用に適した材料は、ポリ
アクリロニトリル（ＰＡＮ）繊維であり、特にＣＶＤが
採用される場合には、それは以後の炭化を促進する酸化
条件にあるのが好ましい。生繊維材料のＰＡＮ繊維およ
び炭素繊維あるいはグラフアイト繊維も好適であること
が見い出されている。酸化したＰＡＮ繊維（以後「ＯＰ
Ｆ」という）は、トウ、ヤーン、織布および不織布、メ
リヤス生地およびフエルトを含む種々の形態で商業的に
入手可能である。本発明の場合は、好ましい出発形態
は、スコットランド、Ord, Muir のＲＫＴから入手出来
るようなＯＰＦトウである。
【０００６】ＰＡＮ繊維のトウおよび／またはヤーン、
炭素繊維、グラファイト繊維、セラミック繊維、炭素繊
維の先駆体およびセラミック繊維の先駆体、およびこれ
らの混合体が使用可能である。用語“トウ”と呼ばれる
ものは、連続フィラメントの束のことである。用語“ヤ
ーン”と呼ばれるものは、連続繊維あるいはステープル
繊維の連続ストランドまたはそれらの混合体のことであ
り、かくして用語“ヤーン”はトウを包含する。連続繊
維は、得られる複合体製品における機械的性質を向上さ
せるため、一般に不連続繊維より好ましい。
【０００７】
【従来の技術】炭素繊維強化摩擦ディスク、例えば航空
機に採用されているブレーキディスクの製造に関するあ
る公知の方法（米国特許第３，６５７，０６１号（Carl
son 外) および同第４，７９０，０５２号（Olry）明細
書に開示されるものを含む）においては、ＰＡＮ繊維材
料の平行側面をもつ多層シートから環状体が切り抜かれ
て、一もしくはそれ以上の基体環状体としている。この
手法は、結果として高価なＰＡＮあるいはＯＰＦを相当
浪費していることになり、そしてこの切断屑材は、新し
い連続フィラメントシートとなすための連続フィラメン
ト形状に再生できない。
【０００８】Lawton外の米国特許第４，９５５，１２３
号、第５，０８１，７５４号、第５，１１３，５６８
号、第５，１８４，３８７号および第５，３２３，５２
３号明細書に従えば、航空機のブレーキ系統用ディスク
の生産に使用されるプレフオームの製造で発生する切断
屑の量は、次の方法、即ち、一方向フィラメント層をニ
ードルパンチしてある程度の寸法安定度を得ること、ニ
ードルパンチした材料の一方向層から複数の断片を切抜
くこと、かかる複数の断片を並行した連続関係に集成し
て所定の構造形状からなるフィラメント層を得ること、
第１の層上に少なくとも一層の同形の層を積み重ねるこ
と、そしてこの積み重ねた層をニードルパンチして断片
を集成、結合することで、付形フィラメント構造物を作
製することによって減少する。
【０００９】Lawton外によれば、繊維材料の浪費は、該
材料の最大の使用を可能となすために断片形状をレイア
ウトすることができるので、減少する。このLawton外の
方法には、いくつかの欠点がある。ニードルパンチされ
たフィラメントの一方向“繊維”層およびそこから切抜
かれた断片は、フィラメントの一方向層の横方向の寸法
安定度が乏しいため取扱いが困難である。
【００１０】フィラメントの一方向層から切抜かれた弧
状断片は、環状プレフオームおよび得られる摩擦ディス
クに適当な性質を付与するため異なるコード角度のフィ
ラメントを有していなければならない。多量の切断屑材
料が発生するが、それは、断片がフィラメントの方向に
関して種々なコード配向を有するシートから切抜かれね
ばならないが故である。異なるコード角度のフィラメン
トを有する弧状断片は、作られる環状体に関して、半径
方向に配したフィラメントと弦方向に配したフィラメン
トとの両者を与えるようになすため集成することが必要
である。この最後の要件は、詳細な計画実施の問題であ
る。
【００１１】米国特許第３，７３０，３２０号（Freede
r 外) 明細書によれば、樹脂含浸した炭素もしくはグラ
ファイト布帛の分割細片は、ディスクの対向面で対向端
部同士が部分的に重なり合うような関係に集成されてい
る。ディスクは、作製された後、分割細片同士を結合す
るため高温高圧下で硬化される。硬化されたディスク
は、次いで熱分解されて炭素もしくはグラファイト結合
マトリックスにされる。
【００１２】他の公知方法によれば、樹脂を含浸した炭
素もしくはグラファイト布帛の弧状の扇形は、隣接層の
扇形端部に関して各層の扇形の隣接端部同士が周辺で埋
め合わせるように形成された半径方向の結合部を有する
積重ねた環状層に集成される。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】本発明のある実施態様
での目的は、摩擦ディスクの製造に使用される繊維プレ
フオームを作製する際の裁ち屑の繊維材料を最小にする
ことにある。
【００１４】本発明のある実施態様での他の目的は、ほ
ぼネット形状の環状摩擦ディスクプレフオームを提供す
ることにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】本発明の態様によれば、
（１）少なくとも二方向に伸長するフィラメント（１
２）を有する多方向織物（３０，５０）を織成するこ
と；（２）前記多方向織物から環形状の弧状のもしくは
台形の扇形（２０，２０′）を切抜き、これらの各扇形
が、作製される繊維構造物の半径幅（２４）と概ね等し
い半径幅（２２，２２′）を有するようになすこと；
（３）これら扇形（２０，２０′）を連続関係に集成し
て、作製される繊維構造物の半径幅（２４）と概ね等し
い半径幅（２２）を有する環状層（２６）となすこと；
（４）一つの層を他層の上面に積重ねるようにして、前
記で形成した繊維材料の複数層（２６）からなる積重ね
（２９）を用意すること；および（５）この積重ね層
（２６）をニードルパンチして、該層（２６）からはみ
出して該層（２６）の表面（１７，１８）に対して概ね
直角方向に伸長するフィラメント（１５）によって該層
（２６）を交差結合させること、の各工程を含む、ある
半径と厚みを有する多層環形状繊維構造物（１０，４
０）の作製方法が提供される。
【００１６】本発明の他の態様によれば、直前に記述し
た方法により作製される付形繊維構造物（１０，４０）
が提供される。
【００１７】好適な摩擦ディスクのプレフオームは、編
組織物、メリヤス織物、織布および不織布のような多方
向織物から切抜かれた弧状のもしくは台形の扇形が結合
され、該扇形はそれらが積重ねられあるいはコイル層の
ままニードルパンチされるようにして作製された種々の
繊維状テープから製造できるものと考えられている。
【００１８】前記および他の特徴並びに本発明の利点
は、また明細書の一部を構成する添付図面と共に、本発
明の好ましい実施態様についての以下の説明に照らして
考えるとき、一層明らかになるであろう。
【００１９】
【発明の実施の形態】図面（ここで、参照数字は、各図
を通して同一部分もしくは対応部分を示す。）に関して
いうと、図１および２は、ＯＰＦのトウ１２から得られ
る多方向織物の実質的に同形の弧状扇形２０を結合して
作られる環状層２６を重ね合わせた積重ね２９からなる
摩擦ディスク１０を示しているが、この多方向織物は、
図４に示されるプレフオームディスク４０と同様なプレ
フオームディスクを圧縮、緻密化するためのニードルパ
ンチによって、層２６から追い出されたフィラメント１
５（図２）により相互に交差結合されており、前記ＯＰ
Ｆは、既に炭素繊維に転化されて更にニードルパンチ後
に慣用のＣＶＩ処理を用いて炭素マトリックスの蒸着に
より強化されている。
【００２０】他の実施態様では、交差結合された層は、
前もってその上に炭素、セラミック、炭素先駆体、セラ
ミック先駆体およびこれらの混合物が蒸着されて、さら
に交差結合層と共に結合されていてもよい。図１および
２に示される実施態様における各環状層２６は、並行に
配置された６枚の実質的に同一の弧状の扇形２０から形
成されている。
【００２１】ディスク１０内のトウ１２からなるフィラ
メントは、ディスク１０の円筒周面１４，１６の内径
（ＩＤ）および外径（ＯＤ）間の各個別の弧状の扇形２
０内、並びに扇形を連結するためニードルパンチした摩
耗面１７，１８の直角方向にはみ出しているフィラメン
ト１５を除き、その扁平で平行な摩耗面１７，１８内で
実質的に連続している。連続繊維（即ち、フィラメン
ト）は、得られる複合体摩擦ディスク製品における機械
的特性が一層優れるために、一般に不連続繊維よりも好
ましい。
【００２２】扇形２０，２０′は、図３に示される細片
３０のような狹い細片または図５で示されるシート５０
のような幅広のシートから切抜いてよく、そして端部同
士を重なるようにして結合して、環状プレフオームディ
スクのような繊維プレフオームを形成するため積重ね層
をニードルパンチして他の繊維層に結合してもよいよう
な所望の構造的形状を有する繊維層２６を形成すること
ができる。また、扇形２０，２０′は、端部同士を直接
結合するかあるいは端部同士が重なるように結合して、
螺旋テープ（図４，６，７，８）または環状層（図１，
２）を形成してもよい。螺旋テープは、図４に示される
ように、プレフオーム４０のような複数の繊維層を有す
る扁平で、中空の環状プレフオームを形成するように配
置してよい。扇形２０，２０′または扇形２０，２０′
から形成される螺旋テープ４１は、付加的な螺旋繊維テ
ープ、例えば、米国特許第５，２１７，７７０号（Morr
isおよびLiew) 明細書に開示されるような螺旋中空管状
ブレードを圧潰して作ったものを間に差し込んでよい。
図６におけるゴースト線で示したように、螺旋扁平ブレ
ードテープ６１は、端部同士を直接結合した、もしくは
重なり合うように結合した扇形２０から形成される螺旋
テープ６２間に差し込むことができる。ブレード螺旋テ
ープ６１自体は、部分的に重なり合ってもよい１または
それ以上が並行した平行ブレードから形成されていても
よい。
【００２３】繊維体積（即ち“単位体積当りの繊維量”
であり、通常０％のときは、全く繊維が存在していない
ことを意味し、１００％のときは、繊維だけが存在して
いることを意味する）は、本質的に各扇形を通じて同じ
であり、よってかかる扇形から作製されるプレフオーム
もしくはディスクも全く同じである。反対に、ストレー
トブレードを曲げて作った曲げブレードフィラメント材
料からなる積重ね層をニードルパンチして作製したプレ
フオームおよびディスクは、ディスク１０の隣接内周１
４およびディスク１０の隣接外周１６における繊維体積
がディスク１０の残部におけるよりも大きい。この繊維
体積における変化は、均一なストレート管状ブレードを
扁平な環状体もしくは螺旋体に形成することに伴う当然
の結果である。ストレートブレードを曲げることによっ
て形成される曲げブレードに関連したこの当然発生した
繊維体積における変化は、米国特許第５，２１７，７７
０号（MorrisおよびLiew) 明細書に記載のブレード技術
によって最小のものとすることができる。
【００２４】図３を参照すると、半径幅２２を有する扇
形２０は、幅３５を有するストレートブレード３０から
切抜かれる。ブレード３０は多方向織物であるから、前
述したLawton外の特許明細書に記載されたような一方向
織物と比較して、隣接する扇形の相対的な配向は重大で
はない。隣接する扇形２０の端部同士は、それらが図３
に示されるようなブレード、あるいは図５に示されるよ
うな三方向交差結合織物５０からレイアウトされかつ切
抜かれる場合には、接触していてもよい。図示されるよ
うに、前述したLawton外による特許明細書中に示されか
つ記載されているものを含む公知方法に比べて、極く僅
かの切断屑が発生するにすぎない。隣接する扇形２０
は、他の１つに対して１８０°でレイアウトされる。ま
た、多方向織物の細片を切抜いて半径幅２２′を有する
台形形状の扇形２０′とすることも可能である。これ
は、集成後に環状のプレフオームにトリミングするこ
と、また、そのプレフオームの炭化あるいは圧縮化の後
でさえも可能である。図３に示す好ましい実施態様にお
けるブレード３０は、ストレートの管状ブレードを圧潰
して扁平化することにより得られる。
【００２５】ブレード３０の長方向に関して螺旋路状に
伸長するブレード部材３１に加えて、該ブレードの長方
向に伸長する経線部材３４の系路が、ブレードの作製時
にブレード中に導入される。これらの経線部材３４は、
“一方向布”といわれる。これらの一方向布３４は、寸
法安定性、並びに引張強さ、圧縮強さおよびモジュー
ル、および三方向織物の繊維体積を改善する。一方向布
３４は、それがブレード軸３３（ブレードの経線方向）
に対してストレートで（捲縮していない）平行しておか
れているようなブレード機の固定糸道から導入され、一
方、ブレード機に導入される螺旋ブレード部材３１は、
この編組織物３０が織成されるとき、一方向布の上方お
よび下方を通過する。ストレートブレード３０は、本
来、Lawton外の一方向“織物”よりも大きい横方向安定
性を有している。ストレートブレード３０は、該ブレー
ド自体の寸法安定性およびそれから切抜かれる扇形の寸
法安定性を得るため、それから扇形２０を切抜く前にニ
ードルパンチがされてもよい。
【００２６】ニードルパンチして圧縮した構造となした
ある種のブレード材および／または該ブレードを作る部
材の残部に用いられるものとは異なる一方向布を作製す
ると、最終的に機械的その他の特性、例えば、制振作用
などの便益がもたらされる。かかる材料には、他の炭素
系および／またはセラミック系の繊維を含めることがで
きる。このブレード部材および／または一方向布は、ス
テープルファイバーから作製してもよい。
【００２７】図４に示される実施態様では、プレフオー
ムディスク４０は、前以って、端部同士を結合した（例
えば、糸４２を用いた縫製により）弧状の扇形２０から
作られた繊維テープ４１の軸４４に対称に、１つまたは
それ以上の螺旋状折り返し４３を含む。テープ４１の半
径幅は、扁平な環状体の内周１４および外周１６間の半
径距離２４に概ね等しい。各扇形２０の夾角は、隣接層
の半径方向の結合部４５のそれぞれが、仮に同形の扇形
が整列していなくても、例えば６７°であるように形成
されているのと同じである。テープ４１の螺旋状折り返
し４３は、ニードルパンチされて一緒に結合されてい
る。完成すると、プレフオーム４０は、図１に示される
摩擦ディスク１０のそれの外観と同じである。例えば、
連続螺旋ブレードなどの、類似したもしくは非類似の１
またはそれ以上の付加的な螺旋状に巻回したテープ（図
４には示されていない）は、繊維テープ４１を間に差し
込んで、複数の差し込みフィラメント層を有する扁平
で、中空の環状構造物となしてもよい。各層は、層の表
面に対して直角方向にフィラメントをはみ出させるニー
ドルパンチにより結合させて、層を交差結合して集成物
となしてもよい。各扇形２０におけるフィラメント１２
の群からなる一群の軸線４６は、それぞれの扇形に関し
ては弦方向にそして環形状の構造物に関しては接線方向
に配置される。また、第４図には、テープ４１もしくは
プレフオームディスク４０の製造後に弧状形態の扇形２
０にトリミングしてもよい台形の扇形２０′がゴースト
線で示されている。
【００２８】図５を参照すると、交叉織物５０のような
多方向織物からなるシートもしくは細片が示されてい
る。織物５０は、織物を形成する任意の一方向ウェブの
フィラメントが織物を形成する任意の他の一方向ウェブ
のフィラメントとある角度で交差するように重ね合わさ
れた一方向ウェブ同士の並行したフィラメントを一緒に
ニードルパンチする公知方法で作られている。図示され
た好ましい実施態様では、織物５０は、３層の一方向ウ
ェブからなり、任意ウェブのフィラメントの交差角は、
織物５０を形成する任意の他のウェブに対して約６０°
である。また、交差する層を用いて適当な織物を製造す
ることができるが、その一つは、カーディング機から出
てくる平行に並んだステープルファイバーから作れる。
かかるカーデッド層は、切断屑の繊維から形成される。
【００２９】図６に示されているように、対称軸６６を
有するプレフオーム６０は、非類似の構成をとる二種の
螺旋状に巻回されたテープ６１，６２から作られてい
る。連続螺旋ブレードテープの折り返し６１は、扇形２
０から形成された繊維テープの折り返し６２の間に差し
込まれて、複数の差し込みフィラメント層を有する扁平
で、中空の環状構造に形成される。テープ層は、層の表
面に対して直角方向にフィラメントをはみ出させるニー
ドルパンチによって結合して、層を交差結合し集成体に
する。
【００３０】図４に示されるように、繊維テープ４１
は、積重ね層をニードルパンチする前に、隣接する扇形
２０の間をおいて配置した端部同士を円周方向に接触さ
せた半径方向の結合部４５を糸４２で一緒に縫製するこ
とによって作られる。これにより、複数の端部同士を接
合させた弧状の扇形２０を単一の螺旋テープ部分４１と
して取り扱えるようになり、このテープ部分は、独国特
許第２９１１７６２号（Dilo) 号明細書または欧州特許
第９３／１５２５０号（LawtonおよびSmith)号明細書に
記載されるような回転ニードルパンチ織機中に導くこと
ができる。欧州特許第９３／１５２５０号（Lawtonおよ
びSmith)明細書に記載されるような装置が採用される場
合であっても、接合した扇形を仮縫いしただけで、ニー
ドルパンチ中での接合端部の分離を回避しうる。
【００３１】また、図７に示されるように、テープ７０
のような螺旋テープは、繊維材料からなる扇形２０をそ
の扇形の端部同士を結合した第１の層即ち下層７１とな
して、これを対称軸７６の近傍に対称的に配置し、そし
てその上に扇形の端部同士を結合してなる第２の層即ち
上層を、各層の扇形の端部同士がテープの長方向におい
て他層の扇形の端部に関して互い違いの配置になるよ
う、即ち相互にずらした状態となるように重ね合わせ、
しかる後にニードルパンチして、層からはみ出し層の表
面に対して概ね直角方法に伸長するフィラメントによっ
て二つの層７１，７２を結合することにより作製するこ
とができる。図示されるように、扇形２０からなる二つ
の層７１，７２（各層は、ニードルパンチした一方向フ
ィラメント層から作られており、第２の層７２の扇形
は、この第２の層におけるフィラメントが第１の層７１
におけるフィラメント各扇形の弦方向に関して異なる配
向をとるように、例えば、第１の層が弦方向に配列した
フィラメントを有し、第２の層が半径方向に配列したフ
ィラメントを有するように、選択されかつ配置されてい
る。）は、ニードルパンチにより結合されて螺旋テープ
７０にされてもよい。
【００３２】また、図８に示されるように、テープ８０
のような螺旋テープは、テープの対向面８２，８３に対
向端部がくるように、部分的に重なり合う関係に繊維材
料からなる扇形８１を配置し、次いでニードルパンチし
て各扇形８１を結合することにより作製される。この実
施態様では、図示されるように、順次隣接する扇形にお
けるフィラメントが弦方向にあるそれぞれの順次隣接す
る扇形に対して異なる方向に配向されるように選択され
配置されてなる順次隣接した扇形を有する一方向フィラ
メント層をニードルパンチして作られる扇形を用いるこ
とも実現可能である。プレフオームは、テープ８０の積
み重なった折り返し即ち各層をニードルパンチして作ら
れる。
【００３３】図３のブレード３０のような好適なストレ
ートブレードは、複数のトウ１２、例えば１２ｋＯＰＦ
トウなどから、慣用の管状ブレーディング機（図示せ
ず）を用いて作られる。単純変型の慣用Maypole 型ブレ
ーデイング機およびその操作は、米国特許第３，００
７，４９７号（Shobert)明細書に説明されている。１４
４個のキャリアーおよび７２個の一方向位を有する格別
好適なブレーデイング機は、ドイツ、ブッペルタルのW.
STEEGER 社より入手可能である。
【００３４】ブレードの性能を表現する一つの方法は、
ピックス（picks)／インチ（ＰＰＩ）である。ＯＰＦの
１２ｋトウから作られ、扁平にしたとき７インチの表示
幅を有するストレート圧潰ブレードに関して、このブレ
ードは約２．５〜５ｐｐｉを有する。ＰＰＩは、ブレー
ドスピード、繊維材料の引張率、引張角度およびブレー
ド幅の複雑な関数であり、これは経験的に決められる。
５ＰＰＩは、機械の１インチ移動方向当りのブレード頻
度が５交錯であることを意味する。ＰＰＩは、ブレード
装置が経験的に調節されるように、便宜的にマニュアル
で決められる。
【００３５】前述したように、図６に示される曲りブレ
ードのような任意の、付加的な曲りブレードが、扇から
作られる層間に差し込まれてもよい。曲りブレードは、
より正確には、米国特許第５，２１７，７７０号（Morr
is外) 明細書に記載されるように以前実施されたマニュ
アルでというよりもむしろ機械により作られる。曲り扁
平管ブレードは、出願人としてのEdward L. Morris, Jr
外の名の下に、「曲りブレード装置」なる発明の名称
で、１９９３年１１月１０日付で出願された米国特許出
願第０８／１４９，８５４号明細書に記載されている。
【００３６】一層またはそれ以上の層の繊維扇形２０
は、その上に重ね合った他の一層の繊維層および／また
は一層以上の他の繊維層にニードルパンチによって結合
される。好ましくは、弧状の扇形２０は、それらが回転
支持台上に連続的に供給されつつニードルパンチされて
単一のプレフオーム構造物となる。これは、独国特許第
２９１１７６２号（Dilo) 明細書に記載されるような回
転ニードルパンチ装置を用いて達成される。このDilo機
は、ニードルヘッドを備え、その有効幅は、繊維細片も
しくは弧状の扇形および集成されるプレフオームの半径
寸法に等しい。Lawton外の前述した特許に記載される装
置が使用されてもよいが、端部同士を結合した扇形から
作られる連続螺旋テープを導くための回転受器は、内外
の筒壁のいずれにも取りつける必要はなく、ただ内外の
筒壁があるだけで十分である。独国特許第２９１１７６
２号（Dilo) 明細書に示される装置のニードルヘッド
は、Lawton外の前述の特許明細書に記載されるような装
置が用いられる場合にプレフオームの内周部分に起こり
易い、プレフオームの過剰なニードルパンチを回避する
ためにプログラム制御される。
【００３７】回転織機が入手できない場合には、一層ま
たはそれ以上の層の繊維扇形２０の結合は、繊維扇形を
一層またはそれ以上の重ね層にしてニードル透過型の金
型もしくはジグ内に配置し、次いでこのジグおよび集成
されるべき重ね層を慣用のニードルパンチ装置内のあち
こちに通過させることによっても達成できる。この技術
は、前述のLawton外の特許明細書および米国特許第５，
２１７，７７０号（MorrisおよびLiew) 明細書にもっと
詳しく記載されている。しかし、このようなジグの使用
は、回転ニードルパンチ装置の使用ほど好ましくない。
何故なら、米国特許第４，７９０，０５２号（Olry) 明
細書に説明されるような慣用の往復式ニードルパンチ装
置内のあちこちにジグを通過させる場合には、繊維の弧
状の扇形を連続的にジグ上に供給できないからである。
【００３８】得られるニードルパンチした構造物は、そ
の後、慣用の方法でＣＶＤ強化に付され、約１．８ｇ／
ccの平均密度、即ち嵩密度を有する図１に示されるディ
スク１０と外観上類似した摩擦ディスクが得られる。こ
こでいう“密度”は、大きな試験体の特定領域から機械
加工によって得られるような、既知寸法の試験体を秤量
することによって決定され、そして単位体積当りの重
量、例えばｇ／ccとして表わされる。本発明によって作
製された複数個のかかるディスクは、慣用方法で機械加
工され、そして組立てられて米国特許第４，０１８，４
８２号、４，８７８，５６３号および４，６１３，０１
７号明細書のいずれかに図示され、かつ記載されるもの
と同様な多層ディスクとなる。
【００３９】再生された、もしくは新しいＯＰＦステー
プルは、本発明の付形繊維構造物の製造に用いられるた
めの織物に作製されるべきヤーンの製造に使用される。
【００４０】ＰＡＮ繊維のトウは、本願明細書に記載の
あらゆる繊維処理に付される場合には、それが酸化状態
にあるもの（ＯＰＦ）であることが好ましい。一方、生
繊維材料のＰＡＮ繊維から適当なプレフオームディスク
を作り、その後かかるプレフオームを、酸化ＰＡＮ繊維
の製造に用いられる連続酸化法と対立するバッチ法で酸
化することは可能であるが、これは、特に酸化前である
ためＰＡＮ繊維が所望の密度を有さず、また続いてのプ
レフオームディスクの形成に採用される所望の炉サイク
ルの高温に耐えられないという理由によって、全く経済
的でないものと思われる。
【００４１】本発明は、トウの使用を参照して説明した
が、ブレード部材および一方向布用に、トウに代えて連
続フィラメントもしくはステープルファイバーあるいは
これらの混合体から作られるヤーンを用いることも、本
発明の範囲内である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施態様による摩擦ディスクの等大図
である。
【図２】ディスクにおける繊維分布を図式的に描いた、
図１の平面２−２に沿った拡大断面図である。
【図３】多方向織物の細片またはテープから切抜かれる
弧状の扇形のレイアウトを示す略図である。
【図４】多方向織物の弧状の扇形を結合して作られた螺
旋状テープから作製される本発明による環形状フィラメ
ント構造物の実施態様の略平面図である。
【図５】多方向織物の幅広の細片から切抜かれる弧状の
扇形のレイアウトを描いた平面図である。
【図６】一対の螺旋テープから作られた本発明による環
形状フィラメント構造体の実施態様の組立略図である。
【図７】一緒にニードルされている２層の扇形から作ら
れた螺旋テープの組立略図である。
【図８】一緒にニードルパンチされて周辺で重なり合う
扇形から作られた螺旋テープの略図である。
【符号の説明】
１０…多層環形状の繊維構造体 １２，１５…フィラメント ２０…弧状の扇形 ２０′…台形の扇形 ２２，２２′，２４…半径幅 ３０…多方向織物（ブレード織物） ４０…多層環形状の繊維構造体 ５０…多方向織物（ニードルパンチされた織物） ６０，７０，８０…環状繊維構造体

Claims (22)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 （１）少なくとも二方向に伸長するフィ
    ラメント（１２）を有する多方向織物（３０，５０）を
    織成すること；（２）前記多方向織物から弧状の又は台
    形の扇形（２０，２０′）、ここで各扇形は、作られる
    繊維構造物の半径幅（２４）と概ね等しい半径幅（２
    ２，２２′）を有する、を切抜くこと；（３）これらの
    扇形（２０，２０′）を連続関係に集成して、作られる
    繊維構造物の半径幅（２４）と概ね等しい半径幅（２
    ２，２２′）を有する一枚の環状層（２６）となすこ
    と；（４）一つの層を他層の上面に重ねるようにして、
    前記で形成した繊維材料の複数層（２６）からなる積重
    ね（２９）を用意すること；および（５）この積重ね層
    （２６）をニードルパンチして、該層（２６）からはみ
    出して該層（２６）の表面（１７，１８）に対して概ね
    直角方向に伸長するフィラメント（１５）によって該層
    （２６）を交差結合させること、の工程を含む、ある半
    径と厚みを有する多層環形状の繊維構造物（１０，４
    ０）の作製方法。
  2. 【請求項２】 前記多方向織物（３０，５０）が、この
    織物により決められる平面に対して概ね平行な三方向に
    伸長するフィラメント（１２）を有している、請求項１
    に記載の作製方法。
  3. 【請求項３】 各扇形におけるフィラメント（１２）の
    群の一つの軸線（４６）が、環形状構造（１０，４０）
    に関して接線方向に配置されている、請求項２に記載の
    作製方法。
  4. 【請求項４】 各扇形におけるフィラメントの群の一つ
    の軸線（４６）が、該扇形の円弧に関して弦方向に配置
    されている、請求項２に記載の作製方法。
  5. 【請求項５】 前記扇形（２０）のそれぞれが実質的に
    同一である、請求項１に記載の作製方法。
  6. 【請求項６】 環状層（２６）を形成する前記扇形（２
    ０）の端部が、直接の隣接層（２６）を形成する扇形の
    端部に関して円周方向で埋め合わされている請求項１に
    記載の作製方法。
  7. 【請求項７】 ブレード織物（３０）から切抜くことに
    よって前記扇形（２０，２０′）を形成することを更に
    含む、請求項１に記載の作製方法。
  8. 【請求項８】 無方向織物（３４）を有し、作られる扇
    形（２０，２０′）の半径幅（２２，２２′）に概ね等
    しい幅（３５）を有する扁平の直管状ブレード（３０）
    を用意することを更に含む、請求項７に記載の作製方
    法。
  9. 【請求項９】 ブレード織物（３０）および交差結合さ
    せてニードルパンチした織物（５０）の一つから切抜か
    れた扇形（２０，２０′）の端部同士を結合し、かつテ
    ープの積重ね折返し部（４３）をニードルすることによ
    って螺旋テープ（４１）を作成することを更に含む、請
    求項１に記載の作製方法。
  10. 【請求項１０】 テープ（４１）を形成する扇形（２
    ０，２０′）が、縫製（４２）によって端部同士で結合
    されている、請求項９に記載の作製方法。
  11. 【請求項１１】 一方向フィラメントのニードルパンチ
    された層、ブレード織物および重ね合わされニードルパ
    ンチされた織物よりなる群より選択される繊維材料から
    切抜かれた端部同士が隣接する扇形（２０）の第１層
    （７１）と、一方向フィラメントのニードルパンチされ
    た層、ブレード織物および重ね合わされニードルパンチ
    された織物よりなる群より選択される繊維材料から切抜
    かれた端部同士が隣接する扇形（２０）の第２層（７
    ２）とを接合し、テープ（７０）を形成する第１および
    第２の層（７１，７２）をニードルパンチし、そして該
    テープの積重ね折り返し部をニードルすることによっ
    て、螺旋テープ（７０）の形状に多方向織物を形成する
    ことを更に含む、請求項１に記載の作製方法。
  12. 【請求項１２】 前記テープ（７０）は、それぞれが扇
    形（２０）から形成された二つの同一広がり面をもつ層
    （７１，７２）同士をニードルすることにより作られ、
    第１の層（７１）の扇形の隣接端部に形成される結合部
    は、テープを形成する第２の層（７２）の扇形の隣接端
    部に形成される結合部に対して、互い違いになるように
    配置されている、請求項１１に記載の作製方法。
  13. 【請求項１３】 一方向フィラメントのニードルパンチ
    された層、ブレード織物および重ね合わされニードルパ
    ンチされた織物よりなる群より選択される繊維材料から
    切抜かれた扇形（８１）を、テープ（８０）の対向する
    面（８２，８３）で各扇形（８１）の対向する端部が部
    分的に重なり合う関係にあるように配置すること、そし
    てテープ（８０）を形成するこの配置された扇形（８
    １）をニードルパンチし、かつ該テープ（８０）の積重
    ね折り返し部をニードルパンチすることによって、螺旋
    テープ（８０）の形状に多方向織物を形成することを更
    に含む、請求項１に記載の作製方法。
  14. 【請求項１４】 織物を形成するある一方向ウェブのフ
    ィラメントが織物を形成する他の一方向ウェブに対して
    ある角度で交差するように重ね合せられている並んだフ
    ィラメントをもつ一方向ウェブ同士を一緒にニードルす
    ることによって作られている、重ね合わされニードルパ
    ンチされた織物（５０）から切抜いて扇形（２０，２
    ０′）を作ることを更に含む、請求項１に記載の作製方
    法。
  15. 【請求項１５】 あるウェブのフィラメントの交差角度
    が、重ね合わされニードルパンチされた織物を形成する
    他のウェブに関して約６０°である、請求項１４に記載
    の作製方法。
  16. 【請求項１６】 多方向織物から形成される弧状の扇形
    （２０）から作られる少なくとも一つの層（６２）を付
    加的な繊維層（６１）と積重ねる工程を更に含む、請求
    項１に記載の作製方法。
  17. 【請求項１７】 前記付加的な繊維層（６１）がブレー
    ドテープから作られる、請求項１６に記載の作製方法。
  18. 【請求項１８】 端部同士で集成した弧状のあるいは台
    形の扇形（２０，２０′）から作られる繊維状テープ
    （４１）、このテープの半径幅（４５）は、平らな環状
    体の内周（１４）および外周（１６）間の半径距離（２
    ４）に概ね等しい、を螺旋状に巻回することによって、
    扁平な中空環状体（４０）を作ることを更に含む、請求
    項１に記載の作製方法。
  19. 【請求項１９】 前記扇形が、ＯＰＦを含むＰＡＮ繊
    維、炭素繊維、グラファイト繊維、セラミック繊維、炭
    素繊維の先駆体およびセラミック繊維の先駆体、並びに
    これらの混合体からなる群より作られる、請求項１に記
    載の作製方法。
  20. 【請求項２０】 炭素、セラミック、炭素先駆体、セラ
    ミック先駆体およびこれらの混合体からなる群より選択
    されるマトリックスによって交差結合された層同士を結
    合することを更に含む、請求項１に記載の作製方法。
  21. 【請求項２１】 （１）製作される環状構造体（１０）
    の内部直径の外周（１４）および外部直径の外周（１
    ６）間の半径距離（２４）に概ね等しい幅（３５）を有
    するストレートブレードフィラメントのテープ（３０）
    を織成すること；（２）前記テープ（３０）から環状体
    の弧状扇形（２０）を切抜くこと；（３）扇形（２０）
    の端部同士を集成させて環状層（２６）を作ること；
    （４）前記扇形（２０）から形成される前記環状層（２
    ６）上に少なくとも一つのフィラメント層（６１）を積
    重ねること；および（５）この積重ね層をニードルパン
    チして、該層（２６，６１）からはみ出し、そして該層
    の表面（１７，１８）に対して概ね直角方向に伸長する
    フィラメント（１５）によって該層（２６，６１）を交
    差結合させること、の工程を含む、中空扁平な環状フィ
    ラメント構造体（１０）の作製方法。
  22. 【請求項２２】 請求項１に記載の方法によって作られ
    る中空扁平な環状繊維構造体（１０，４０，６０，７
    ０，８０）。
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