JPH08312699A

JPH08312699A - ニアネットシェイプの繊維構造体およびその製造方法

Info

Publication number: JPH08312699A
Application number: JP7142538A
Authority: JP
Inventors: Zeehen Ryuu Lonnie; ゼ−ヘンリューロニー; Edward Lee Morris Jr; リーモーリス，ジュニアエドワード; W Sheehan Phillip; ダブリュ．シーハンフィリップ
Original assignee: BF Goodrich Corp
Current assignee: Goodrich Corp
Priority date: 1995-05-17
Filing date: 1995-05-17
Publication date: 1996-11-26

Abstract

(57)【要約】【目的】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）複合体を製造するのに用
いる繊維基材およびその製造法を提供する。【構成】製造される繊維構造体の幅にほゞ相当する幅
を有する第一繊維テープ層を少なくとも有する成形繊維
構造体であって、その第一繊維テープ層を、少なくとも
一つの他の繊維層の上に重ね合わせ次いでニードルパン
チを行って、これらの層から転位させてこれらの層の面
に対してほゞ直角の方向に延出させた繊維でこれらの層
を架橋させることによって結合される構造体とその製造
方法である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】本発明は、炭素および／またはセラミック
（これらの混合物を包含する）繊維で強化された炭素お
よび／またはセラミック（これらの混合物を包含する）
複合体の製造のための繊維支持体およびその製造方法に
関する。このような複合体の例は、炭素マトリックスを
本発明の炭素繊維の支持体上に堆積することによって作
られた炭素繊維／炭素マトリックスのブレーキディスク
であり、支持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。支持体上の炭素の堆積は、炭
素含有ガスの現場の分解（以後、炭素蒸着、「ＣＶＤ」
と略す、または炭素蒸気浸透、「ＣＶＩ」略す、と呼
び、これらの用語は本発明の目的に対して互換的に使用
される）によるか、あるいは炭素含有樹脂の反復した含
浸およびその後のこのような減少の炭化あるいはこのよ
うな方法の組み合わせにより、炭化された支持体上で炭
素を高密化することによって実施される。本発明は炭素
マトリックスの形成または炭素繊維の支持体の高密化で
はなく、むしろ支持体、その製造、および引き続く既知
の方法で炭素繊維強化複合体、こと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使用するための複合
体を形成するための高密化に関する。

【０００２】本発明による支持体は、未使用の繊維から
か、あるいは複合体から誘導された再循環繊維から製造
することができるか、あるいは炭素繊維または炭素繊維
の前駆体から形成されたプレフォームであることができ
る。本発明において使用するために好ましい材料は、ポ
リアクリロニトリル（ＰＡＮ）繊維であり、これは、と
くにＣＶＤを使用すべき場合、好ましくは引き続く炭化
を促進する酸化された状態にある。生繊維材料ＰＡＮ繊
維および炭素繊維またはグラファイト繊維は、また、適
当であることが発見された。酸化されたＰＡＮ繊維（こ
れを以後「ＯＰＦ」と呼ぶ）は、種々の形態、例えば、
トウ、糸、織布、不織布、メリヤス生地およびフェルト
の形態で商業的に入手可能である。本発明のために、好
ましい出発形態はＯＰＦトウであり、好ましくは約６ｋ
〜約２４ｋの範囲であり、１２ｋは大部分の航空機の摩
擦ディスクの用途のための適当である。適当な１２ｋの
トウはゾルテク（Ｚｏｌｔｅｋ）（ミゾリー州ブリジト
ン）およびＲＫＴ（スコットランド、ムリ・オブ・オー
ド）から入手することができる。ＰＡＮ繊維、炭素繊
維、グラファイト繊維、セラミック繊維，炭素繊維の前
駆体およびセラミック繊維の前駆体、およびこれらの混
合物のトウおよび／または糸を使用することができる。
ここにおいて使用するとき、用語「トウ」は連続フィラ
メントの連続ストランドを呼ぶために使用する。ここに
おいて使用するとき、用語「糸」は連続繊維またはステ
ープルファイバーまたはこれらのブレンドを呼ぶために
使用される；こうして、用語「糸」はトウを包含する。
生ずる複合製品における増強された機械的性質のため
に、連続繊維は一般に好ましい。

【０００３】炭素繊維強化摩擦ディスク、例えば、航空
機に使用されるブレーキディスクを製造するためのある
種の既知の方法（カールソンらへの米国特許第３，６５
７，０６１号およびオルリイへの米国特許第４，７９
０，０５２号に開示されているものを包含する）におい
て、ＰＡＮ繊維材料の平行の側面のシートから環を切断
して、１または２以上の支持体の環を形成する。平行の
側面のＰＡＮシート材料が十分に厚くない場合、２また
はそれ以上のこのような環を積み重ね、そしてニードル
パンチングにより接合して摩擦ディスクの支持体または
プレフォームを形成する。この手順は高価なＰＡＮまた
はＯＰＦシートからかなりの廃棄物を生じ、そして切断
屑材料は再加工して、新しい連続フィラメントシートを
作るための連続フィラメントの形態にすることができな
い。

【０００４】ロートンらの米国特許第４，９５５，１２
３号、米国特許第５，０８１，７５４号、米国特許第
５，１１３，５６８号および米国特許第５，１８４，３
８７号に従い、航空機ブレーキシステムについてディス
クの製造において使用すべき切断屑廃棄物の量は、次の
方法で造形されたフィラメント構造体の製造により減少
される：フィラメントの一方向層をニードルパンチング
して、ある程度の寸法安定性を与える；ニードルパンチ
ングした材料の一方向の層から複数のセグメントを切断
する；複数のこのようなセグメントを並んだ隣接する関
係でアセンブリングして、要求される構造的形状のフィ
ラメント層を製造する；第１層上に少なくとも１つの同
様な層を重ねる；そして重ねられた層をニードルパンチ
ングしてセグメントをアセンブリングしかつ接合する。
ロートンらに従うと、繊維材料の廃棄物は減少される。
なぜなら、セグメントの造形物を横たえて繊維材料の最
大の使用を可能とすることができるからである。それに
もかかわらず、このアプローチは切断屑材料を生ずる。
なぜなら、セグメントをシートからトウ方向に関して種
々の向き切断しなくてはならないからである。

【０００５】切断屑ＰＡＮシート廃棄物材料を再循環す
る既知の方法（例えば、英国特許第２０１２６７１
Ａ号に記載されている方法、この特許はＰＡＮシートを
ステープルファイバーに細断し、その後カージング（再
循環）したステープルファイバーの層ニードルパンチン
グして、カージングしたステープルファイバーの平均の
方向に対して横方向に延びる連続フィラメントの実質的
に一方向の配列にすることによって、新しいファブリッ
クシートを形成し、これから再形成したシート材料の環
を再び切り出し、そして切断屑ファブリックシート材料
を再循環する方法を記載している）が存在するが、ＰＡ
ＮまたはＯＰＦのトウを、このような切断屑材料を最小
するか、あるいは発生しない、ネットに近い形状の摩擦
ディスクに変換する方法を利用することが依然として望
ましい。

【０００６】モリスおよびリエウに対する「ブレード造
形フィラメント状構造体および製造方法」と題する米国
特許第５，２１７，７７０号（これをここに引用によっ
て加える）は、ブレード繊維材料の積み重ねられた層を
ニードルパンチングすることによって摩擦ディスクおよ
びそのための繊維のプレフォームの効率よい製造を記載
しているが、摩擦ディスクおよび繊維のプレフォームの
製造におけるより大きい融通性がなお望まれている。

【０００７】本発明のある種の態様の目的は、摩擦ディ
スクの製造において使用する繊維のプレフォームを形成
するとき、切断屑の繊維材料を最小にすることである。
本発明のある種の態様の他の目的は、ネットに近い形状
の環状摩擦ディスクのプレフォームを提供することであ
る。本発明のある種の態様の他の目的は、ある種の既知
の構造体と比較して改良された機械的性質を与えるニー
ドルパンチングされた構造体を提供することである。

【０００８】本発明のある種の態様のなお他の目的は、
円周方向に連続でありかつ円周方向に均質である、ニー
ドルパンチングされた環状構造体を提供することであ
る。本発明のある種の態様のなお他の目的は、半径方向
に異方性である、環状のニードルパンチングされた構造
体を提供することである。本発明の１つの面に従うと、
互いに積み重ねられた繊維材料の層の平らな積み重ねを
形成し、各層は形成すべき繊維構造体の幅に一般に相当
する幅を有し；形成すべき繊維構造体の幅より小さい幅
の繊維テープの少なくとも２つの横方向に隣接する部分
の前記層の少なくとも１つを形成し；そして積み重ねら
れた層をニードルパンチングして、層の中から外に変位
しかつ層の面に対して一般に垂直の方向に延びる繊維に
よる層の架橋を生成する工程からなる、ある幅および厚
さを有する、ネットに近い形状の多層繊維構造体を製造
する方法が提供される。

【０００９】本発明の他の面に従うと、互いに積み重ね
られた繊維材料の層の平らな積み重ねからなり、各層は
繊維構造体の幅に一般に相当する幅を有する；前記層の
少なくとも２つの平行の横方向に隣接する繊維テープか
ら形成されており、各々の幅は繊維構造体の幅より小さ
い；の繊維テープの少なくとも２つの隣接する部分の前
記層の少なくとも１つを形成し；そしてニードルパンチ
ングにより接合されて、層の中から外に変位しかつ層の
面に対して一般に垂直の方向に延びる繊維による層の架
橋を生成している、ある幅および厚さを有する、造形さ
れた繊維構造体が提供される。

【００１０】層上に積み重ねられるか、あるいはコイル
状にされるように層がニードルパンチングされた、ブレ
ード、編製、織製布および不織布を包含する種々の繊維
テープから、適当なプレフォームを作ることができると
信じられる。図１を参照すると、摩擦ディスク１０は、
プレフォーム、例えば、図１１に示すプレフォームを団
結または高密化するようにニードルパンチングすること
によって互いに架橋されたＯＰＦのトウ１２から誘導さ
れた、ブレード湾曲テープからなり、ＯＰＦは炭素繊維
に変換されておりそして普通のＣＶＩ法を使用して堆積
されている炭素マトリックスをニードルパンチングした
後、さらに高密化されている。他の態様において、架橋
された層は架橋された層をさらに一緒に結合するため
に、炭素、セラミック、炭素の前駆体，セラミックの前
駆体、およびこれらの混合物のマトリックスをその上に
堆積してを有することができる。

【００１１】図１１に示すプレフォームディスク１００
から形成された摩擦ディスク１０のブレード構造のため
に、ディスク１０内のトウの各々は実質的に連続であり
（ディスク１０の内側および外側の円筒形周辺表面１
４、１６またはその平の平行な摩耗面１７、１８を機械
加工することによって、各トウが切断されている程度に
連続性は除外される）そして周期的方法でブレードを形
成する他のトウ部材の上および下を通りそして外側周辺
１７３から１または２以上のブレード１０２、１０３の
内側周辺１７２に行き、トウがディスクの回りの円周方
向に延びるとき、トウからディスク１０が形成される。
連続繊維は、生ずる複合体の摩擦ディスク製品において
より高い機械的性質のために、不連続の繊維より一般に
好ましい。

【００１２】２またはそれ以上の螺旋状に巻かれた繊維
テープを配置して、ニードルパンチング前に、複数の間
に差込まれた繊維層を有する平らな環を形成することが
できる。繊維テープは螺旋状中空管状ブレードをつぶす
ことによって形成することができる。図８に破線で示す
ように、平坦化された部分的にオーバーラップしたブレ
ード７６から形成された螺旋状繊維テープの間に。追加
のブレード７２の螺旋状の回転７１を差込むことができ
る。追加の螺旋状繊維テープは、並んた部分的にオーバ
ーラップしたブレードを包含するが、それらに限定され
ない、複数の繊維テープから形成することができる。

【００１３】図２に示すように、繊維の体積、すなわ
ち、百分率として通常表される繊維の量／単位体積（０
％は繊維の不存在を意味しそして１００％は繊維のみの
存在を意味する）は、ディスク１０の内側周辺１４に隣
接して位置する領域２０およびディスク１０の外側周辺
１６に隣接して位置する領域２２において、ディスク１
０の残部より大きい。繊維体積のこの変動は、それ以外
は均一に直線の管状ブレード、例えば、図５に示すブレ
ード５０の平坦化された環への形成の自然の結果であ
る。

【００１４】直線の管状ブレード５０が平坦化されて図
６に示す平坦化ブレード６０を形成するとき、これは図
７に示すように二重の厚さのファブリックのストリップ
であり、折り戻された領域６２、６３は平坦化ブレード
６０のそれぞれの長さ方向に延びるへり６６、６７にお
いて固有的に起こる。各このような折り戻された領域６
２、６３は、このようなそれぞれの折り戻されたへり６
６、６７の間の中央領域６４におけるより高い繊維体積
を有する。また、直線のブレード、例えば、ブレード５
０および平坦化ブレード６０は環またはその円弧部分に
湾曲するとき、ブレードを形成する部材は環の内側周辺
に隣接して一緒に密接され、そして環の中央領域に関し
て環の外側周辺に隣接して引き離される。湾曲したブレ
ードテープにおけるこの自然に起こる繊維体積の変動
は、後述するブレード技術により最小とすることができ
る。あるいは、繊維体積の前以て決定した偏りを有利に
使用して、生ずる高密化摩擦ディスクの機械加工により
外側または内側の周辺において形成すべきラグを駆動す
るための、追加の繊維強化を与えることができる。中央
領域２４はディスク１０の領域２０および２２の間に位
置し、そしてディスク１０を形成した２つの平行の供給
されたブレードのオーバーラッピングのために、ディス
ク１０の残部を形成する領域２３より高い繊維体積を有
する。

【００１５】ある種の好ましい態様において、ブレード
の長さ方向に関して螺旋通路を延びるブレード部材に加
えて、縦方向の系はブレードが形成するときその中に導
入される。これらの縦方向の部材を「一方向部材」と呼
ぶことができる。これらの一方向は寸法安定性ならびに
引張強さ、圧縮強さおよびモジュラス、およびブレード
ファブリックの繊維体積を増加する。一方向部材がブレ
ード軸（ブレードの縦方向）に対して平行に直線に（け
ん縮なしに）横たわるように、一方向部材は編組機にお
いて静止ガイドアイから導入されるが、編組機のキャリ
ヤーにより導入される螺旋状ブレード部材は、ブレード
ファブリックが形成されるとき、それらの上および下を
通過する。

【００１６】図７を参照すると、平坦化ブレード６０は
一方向部材５４を含み、一方向部材５４は大きさが折り
戻された領域６２から折り戻された領域６３に向かって
漸進的に増加するように変化し、これにより、環のＩＤ
（内径）に隣接する領域６２および環のＯＤ（外径）に
隣接する領域６３を有する環を形成するために、均一な
直線の管状ブレードが平坦化および湾曲化されるとき、
そうでなければ固有に起こる繊維体積の偏りを補償す
る。大きさの滑らかな進行は図７に示されているが、ま
た、一方向部材のすべてのが同一大きさであるが、管状
ブレードが形成されているとき、一方向部材が管状ブレ
ードの中に導入されるとき、前以て決定した方法でそれ
らの間隔が変化することは本発明の範囲内に入る。図７
Ｂに示すように、平坦化管状ブレード６０の一方向部材
５４’は外側のへり６７’に向かって内側のへり６６か
ら変化する方法で互いから間隔を置いて位置し、外側の
へり６７が内側のへり６６の方向から近づくとき、一方
向部材５４’は互いに漸進的にいっそう密接な間隔を置
いて位置する。また、一方向部材の配列の中に大きさ、
間隔、張力および材料を同時に変化させることは本発明
の範囲内に入る。一方向部材は編組機のキャリヤーによ
り導入される部材と異なる材料であることができる。

【００１７】図１１および図１２Ａを参照すると、図１
および図２に示す摩擦ディスク１０を作るときを使用す
るプレフォーム１００の製造が示されている。平坦化予
備硬化ブレード１０２、１０３の各々はトウ１２から形
成されており、そしてブレードの間隔を置いて位置する
第１および第２の耳部分１５６、１５７の間で前以て決
定した方法で大きさが変化する一方向部材１５４を含
む。図１２Ａに図解する特定の態様において、一方向部
材１５４は折り戻された領域１６２からから１６３に向
かって大きさが漸進的に増加し、これにより、環のＩＤ
（内径）周辺に隣接する領域１６２および環のＯＤ（外
径）周辺に隣接する領域１６３を有する環を形成するた
めに、均一な直線の管状ブレード１０２が平坦化および
湾曲化されるとき、そうでなければ固有に起こる繊維体
積の偏りを相殺する。同様な方法において、平坦化ブレ
ード１０３は一方向部材１５４を含み、この一方向部材
は折り戻された領域１７２から折り戻された領域１７３
に向かって大きさが漸進的に増加し、これにより、環の
ＩＤ（内径）周辺に隣接する領域１７２および環のＯＤ
（外径）周辺に隣接する領域１７３を有する環を形成す
るために、均一な直線の管状ブレード１０３が平坦化お
よび湾曲化されるとき、そうでなければ固有に起こる繊
維体積の偏りを補償する。それぞれの１０２、１０３の
領域１６３および１７２はオーバーラップするので、過
剰の繊維体積を回避するために、ある種の好ましい態様
におけるこれらの領域は少ない一方向の繊維の寄与を含
有し、そしてゼロの一方向部材を含有することができ
る。

【００１８】図１２Ａに示すように、一方向部材１５４
は大きさが各ブレードのＩＤ周辺からＯＤ周辺に漸進的
に増加する。図１２Ｂに示すように、オーバーラップし
た領域１６３’および１７２’における一方向部材はそ
れらに隣接する中央部分１６４’におけるそれらより小
さい。

【００１９】図１２Ｃに示すように、一方向部材１５４
はすべて等しい大きさであるが、互いにから不等に間隔
を置いて位置し、こうして前以て決定した方法で繊維体
積を変化させる。図１２Ｄに示すように、一方向部材１
５４は等しい大きさであり、そして仕上げられたプレフ
ォームおよび摩擦ディスクのＩＤ周辺およびＯＤ周辺に
相当する位置に集中される。テープ層のこの構成は、ト
ルクの伝達のために対応するスプラインまたは駆動ラグ
とかみ合うために準備された、摩擦ディスクの内側また
は外側の周辺の中に形成すべきノッチ付き領域におけ
る、繊維体積および生ずる機械的性質を増強するために
使用することができる。

【００２０】図１２Ｅに示すように、一方向部材１５４
は等しい大きさであるが、互いにから不等に間隔を置い
て位置し、こうして繊維体積が前以て決定した方法で変
化する。テープ層のこの構成は、各々が異なる曲率半径
を有する以外、同一である２つのブレードテープから形
成することができる。図１２Ａ、図１２Ｂ、図１２Ｄお
よび図１２Ｅを参照すると、つぶれた管状ブレードの各
々の上層の一方向部材１５４は対応する下層のそれらに
関する意図して横方向に片寄っていて、一方向部材によ
り寄与される繊維をいっそうよく分布し、そしてニード
ルパンチングを促進する。これは図１２Ｃと対照的であ
り、図１２Ｃにおいて、一方向部材は管状ブレードの上
層および下層において垂直に整列されている。

【００２１】図１２Ａ、図１２Ｂ、図１２Ｄおよび図１
２Ｅの各々に示すように、２つの関連するオーバーラッ
プしたブレード部材はそのＯＤ周辺よりそのＩＤ周辺に
隣接して少ない数の一方向部材／単位幅を有する同一の
構成である。これらの構成の各々について、唯一の型の
ブレードをプレフォームの形成前に製造することが必要
である。対照的に、図１２Ｄに示す構成は異なる構成の
２つのブレードの製造が必要である。

【００２２】一方向部材の大きさの進行は図１２Ａおよ
び図１２Ｂに示されているが、また、一方向部材のすべ
てが同一大きさであるが、図１２Ｃ、図１２Ｄおよび図
１２Ｅに示すようにブレードが形成されているとき、一
方向部材をブレードの中に導入するとき、一方向部材の
間隔は前以て決定した方法で変化することは本発明の範
囲内に入る。図２０に示すように、一方向部材２０３を
編組機の軸方向の中線１８６の回りに非対称にクリール
１９０（図１６に示す）の中に配置して、ブレード、例
えば、図１２Ｅに示すブレード１０３を製造することが
できる。これは変化する大きさの一方向部材を製造しか
つ貯蔵する必要性および経費を回避するので、好ましい
アプローチである。一方向部材の配列の大きさ、間隔、
張力および材料を同時に変化させることは本発明の範囲
内に入る。一方向部材のいくつかまたはすべては、編組
機のキャリヤーにより導入される部材の異なる材料から
作ることができる。ブレードを形成する部材の残部のた
めに使用されるのと異なる材料の一方向部材は、ニード
ルパンチングされかつ高密化された構造体の製造および
有益な最終の機械的性質または他の性質を促進すること
ができる。一方向部材のこのような材料は、他の炭素に
基づくおよび／またはセラミックに基づく繊維を包含す
ることができるであろう。

【００２３】図１１および図１２に示す態様において、
プレフォームディスク１００は、その後一緒にニードル
パンチングされるＯＰＦのトウ１２から形成された平坦
化された部分的にオーバーラップしたブレード１０２、
１０３の軸９９の回りで対称の１または２以上の螺旋状
回転体１０１からなる。ブレード１０２、１０３の横方
向に隣接する耳１５６、１５７はオーバーラップされて
いる。仕上げられると、プレフォームディスク１００は
外観が図１に図解する摩擦ディスク１０のそれに類似す
る。図８に図解する方法と同様な方法において、１また
は２以上の追加の螺旋状に巻かれた繊維テープ（図１１
に示されていない）間に平行のブレード１０２、１０３
を差込んで、ニードルパンチング前に間に差込まれた複
数の繊維層を有する平らな環を形成することができる。
各テープは螺旋状管状ブレードをつぶすことによって形
成することができる。

【００２４】図１３および図１４に示す態様において、
プレフォームディスク１２０は、その後一緒にニードル
パンチングされるＯＰＦのトウ１２から形成された複数
の平坦化された部分的にオーバーラップしたブレード１
２３、１２４、１２５、１２６、１２７、１２８の軸１
２２の回りで対称の１または２以上の螺旋状回転体１２
１からなる。各ブレードテープは螺旋状管状ブレードを
つぶすことによって形成することができる。仕上げられ
ると、プレフォームディスク１２０から生ずる摩擦ディ
スクは外観が図１に図解する摩擦ディスク１０のそれに
類似する。図８に図解する方法と同様な方法において、
１または２以上の追加の螺旋状に巻かれた繊維テープ
（図１１に示されていない）間に平行のブレード１２
３、１２４、１２５、１２６、１２７、１２８を差込ん
で、ニードルパンチング前に間に差込まれた複数の繊維
層を有する平らな環を形成することができる。相対湿度
テープは螺旋状管状ブレードをつぶすことによって形成
することができる。

【００２５】図１３および図１４に示すディスク１２０
の製造において使用する個々のブレード１２３、１２
４、１２５、１２６、１２７、１２８の幅およびそれゆ
え半径方向の延長は、形成される平らな円弧の形状のＩ
Ｄ周辺とＯＤ周辺との間の半径方向の距離と比較して比
較的小さく、任意の個々のブレードのＩＤ周辺からＯＤ
周辺への繊維体積の変動量は、典型的な大きい商用の航
空機のブレーキ摩擦ディスクについての約５〜約７イン
チである同一の半径方向の量を単一の湾曲したブレード
がまたがるとき、自然に起こる変動と比較して小さい。
この理由で、個々のブレード１２３〜１２８は、誘発さ
れた曲率のために相対的単位繊維体積のこのような変化
を補償するために配置される一方向部材を含む必要がな
い。しかしながら、一方向部材を含めることは、個々の
ブレード１２３〜１２８の安定性を増強するために推奨
される。約１，２５〜約２インチの幅のこれらの小さい
ブレードは、４８またはそれ以上のキャリヤーを有する
普通の管状編組機で、あるいは普通の平らな編組機で形
成することができる。

【００２６】図１２Ａ〜図１２Ｅおよび図１４は図解を
明瞭にするために意図的に歪められていること、および
実際の実施において、個々のブレードは各オーバーラッ
プした領域において垂れ、そしてさらに、ニードルパン
チングも引き続いて、垂直に積み重ねられた層の間にま
たはその内部にギャップが存在しないであろうことを理
解すべきである。

【００２７】図１１、図１２、図１３および図１４を参
照すると、形成される環のＩＤ周辺からＯＤ周辺までの
半径方向の距離より小さい幅を各々が有する、複数のブ
レードを利用して環状プレフォームを作ることができ
る。ブレード部分の半径方向に隣接する湾曲した耳部分
は、ニードルパンチング前に部分的にオーバーラップさ
れる。このような半径方向のオーバーラップは、ニード
ルドプレフォームディスクの機械的性質およびそれから
作られた摩擦ディスクを改良すると信じられる。半径方
向のオーバーラップの量は、環状プレフォームの形成の
とき使用する個々のブレードの半径方向の延長の好まし
くは約１０％〜約２５％の範囲であると信じられる。オ
ーバーラップした区域における過度の単位繊維体積を回
避するために、ブレードの耳領域の単位繊維体積は図１
２に示すようにブレードの残部のそれに関して減少する
ことができる。このようなより小さいブレードは、単一
の半径方向のスパンのブレードの製造のときの使用につ
いて前に記載した１４４のキャリヤーの編組機よりわず
かに少ないキャリヤーを有する編組機で製造することが
できる。例えば、７２のキャリヤーの編組機を使用し
て、約２インチの平坦化幅に相当する、４インチの円周
を有する管状ブレードを製造することができる。

【００２８】図２１を参照すると、繊維材料の層の積み
重ねからなるプレフォーム２８０の別の態様が断面で示
されている。層２８１、２８２の各々はプレフォーム２
８０の幅に一般に相当する幅を有する。下層２８２は、
接触する耳をもつ２つの横方向に隣接する（並んで接触
した）繊維テープ部分２８３から形成されている。連続
する層が所望の高さに積み重ねられるときニードルパン
チングによりそれらが接合されるとき、図解されるパタ
ーンを反復することによって、より大きい厚さのプレフ
ォームを作ることができる。

【００２９】図２２において、繊維材料の複数の垂直に
積み重ねられた層からなるプレフォーム２９０の別の態
様が断面で示されている。層２９１、２９２の各々はプ
レフォーム２９０の幅に一般に相当する幅を有する。層
２９１、２９２の各々は、接触する耳をもつ複数（３つ
が図解されている）の横方向に隣接する（並んで接触し
た）繊維テープ部分２８３から形成されている。繊維テ
ープ２８３の接触した耳が垂直に整列しないように、層
２９２は直接先行および直接連続する層２９１に関して
横方向に片寄る。より大きい厚さのプレフォームは、交
互する方法で層２９１および２９２を順次に積み重ねる
ことによって作ることができる。

【００３０】図２３および図２４において、単一の螺旋
状に巻かれた繊維テープ３０１からなる環状プレフォー
ムディスク３００が、それぞれ、平面図および断面図で
示されている。各層３０２、３０３は繊維テープ３０１
を螺旋状に巻くことによって形成される。繊維テープ３
０１の連続する回転の接触した耳がプレフォームディス
ク３００の厚さに相当する積み重ねの高さの方向に整列
されないように、層３０３は直接先行および連続する層
３０２に関して横方向に片寄っている。より大きい厚さ
のプレフォームは、交互する方法で層３０２および３０
３を順次に積み重ねることによって作ることができる。

【００３１】図２４を参照すると、接触した耳を有する
横方向に隣接する繊維テープ２８３から各々が形成され
た層３１１の積み重ねからなるプレフォーム３１０が断
面で示されている。繊維テープ２８３がプレフォームの
厚さ方向に整列されていて、剪断負荷に対して低い抵抗
性を生ずるので、プレフォーム３１０は好ましい態様で
はない。

【００３２】繊維層が２またはそれ以上の横方向に隣接
する繊維テープ部分であるすべての態様において、テー
プ部分のオーバーラップまたは接触した耳は積み重ねら
れた層のニードルパンチング前に一緒に縫製することが
できる。例えば、図２２に示す層２９１、２９２のいず
れかを形成するテープ部分２８３はステッチ２８４によ
り接合することができる；図２４に示す層３０２、３０
３のいずれかを形成するテープ部分３０１はステッチ２
８４により接合することができる。前もって縫製する
と、より大きい幅、あるいは湾曲している場合、より大
きい幅の単一のテープ部分であるかのように、複数の横
方向に隣接するテープ部分を取り扱うことができる。接
触した耳を有する螺旋状に巻かれた繊維テープの前もっ
た縫製は、ニードルパンチングの間の横方向に接触する
回転体の分離を防止する。

【００３３】ブレードテープの製造複数のトウ１２を普通の編組機（図示せず）上に負荷す
る。普通のメイポール（Ｍａｙｐｏｌｅ）型編組機の簡
素化したバージョンおよびその操作は、ショバートへの
米国特許第３，００７，４９７号に例示されている。主
として適当な編組機はステーペル（Ｓｔｅｅｐｅｒ）ド
イツ国ウッペルタルから入手可能である。このステーペ
ル装置の操作において、ブレード材料をマンドレルの外
側から抜き出すよりむしろ形成リングの内側を通して引
く。トウ１２はブレードのとき使用するために均一なパ
ッケージに緊密に巻取るべきである。環状の形状、すな
わち、形成すべきブレーキディスク、例えば、摩擦ディ
スク１０の湾曲した性質のために、トウのカウントおよ
び相応して繊維の量／単位面積の偏りが固有的に起こ
り、繊維体積はディスク１０の内側周辺１４および少な
くとも外側周辺１６において最大である。用語「カウン
ト」は、繊維要素、例えば、ファブリックを形成するト
ウまたは糸を参照してここにおいて使用するとき、繊維
要素の縦方向に対して垂直に測定した繊維要素の数／直
線インチを意味する。トウのブレード角度は３０〜５０
°の領域であることができ、そして使用するブレードキ
ャリヤーの数、所望の繊維体積、形成すべき摩擦ディス
クの寸法、およびこうして形成される摩擦ディスクの形
状に平坦化および湾曲する前に、形成管状ブレードの寸
法および直径に基づいて変化すると信じられる。

【００３４】ブレードの特性を表す他の方法は本／イン
チ（ＰＰＩ）による。１２ｋトウから形成されそして１
０インチの公称ＩＤおよび約２０インチのＯＤを有する
湾曲したブレードについて、好ましくは湾曲したブレー
ドのＩＤは約５ｐｐｉを有する；湾曲したブレードのＯ
Ｄは約２．５ｐｐｉを有する。ＰＰＩは編組機の速度、
繊維材料の引出し速度、引出しの角度およびブレードの
幅の複雑な関数であり、そして実験的に決定される。５
ＰＰＩはブレードされる部材の５交錯が機械方向の動き
のインチにつき起こることを意味する。編組機が実験的
に調節されるとき、ＰＰＩは便利には手動的に決定可能
である。

【００３５】ここにおいて使用するとき、用語「ブレー
ド角度」および関係する形態は、形成される管状ブレー
ドの縦方向の軸に関する螺旋に対する接線により定めら
れた鋭角を意味する。図５に示すように、トウ１２の形
成された管状ブレード５０はその縦方向またはブレード
軸５３の回りに対称である。図６に示すように、管状ブ
レード５０は４０°のブレード角度αを有する。ブレー
ド軸５３に沿って測定したブレードのパターンを「プレ
ート」と呼ぶ。所定のブレード部材（例えば、１２ｋの
ＯＰＦトウ）について、プレートの間隔は２つの対向す
る螺旋の向きの組のブレードの部材の間の角度２αを決
定する。ｒのブレードの反復およびｓのブレードの円周
あたりのブレードの巻取り長さを有する管状ブレードに
ついて、次の関係を確立することができる： α＝ｔａｎ-1（ｓ／ｒ）これは螺旋角度の標準の記載に等しく、ここで反復長さ
は螺旋のサイクル長さに等しい。各々が図６および図
７Ａに示す同様な平坦化管状ブレードテープ６０または
図７Ｂに示すテープ６０’である、複数のブレードテー
プについて、形成すべき繊維構造体の一部分に相当する
幅の各々が生成される。テープは所望のプレフォームの
形状に相当するように湾曲することができる。摩擦ディ
スクを製造しようと望むとき、円形の中央のガイドまた
は型、例えば、図１０に示す中央の型９の回りでテープ
を湾曲させることによって、テープを環に形成し、そし
て普通の針織機に通過させることができる。あるいは、
テープは図１１、図１３および図１５に示すように回転
針織機に供給することができる。この場合において、各
ブレードテープは環のＩＤ周辺およびＯＤ周辺の間の半
径方向の距離より小さい幅をもつ。

【００３６】一方向部材を含有する線状ブレードの湾曲
は繊維体積に影響を与えるばかりでなく、かつまたＩＤ
およびＯＤの一方向部材の間の張力の差のために、回旋
をつくる。これらの不均一性は、バンチング、スパン幅
収縮および他の関係する歪みを包含する。これらの理由
のために、湾曲したブレードとしてブレードを作ること
は、とくにブレード幅がブレードを湾曲すべき半径の約
２５％より大きいとき、好ましい。

【００３７】湾曲したブレードテープの製造湾曲したブレードは、いっそう正確には、モリスらへの
米国特許第５，２１７，７７０号に記載されているよう
に、手動的よりも機械的に形成することができる。湾曲
したまたは螺旋状ブレードの製造のために適当な装置
は、図１６〜図２０に示されている。

【００３８】図１６を参照すると、湾曲したブレードの
形成装置２００が示されている。編組機１８０ならびに
湾曲したブレード２０１に形成すべき一方向部材２０３
のパッケージを含有するクリール１９０は、設計および
操作が普通である。出願人らは７２の追加の一方向の位
置を編組機の円周方向の回りに均一に間隔を置いて配置
することができる１４４のキャリヤーの編組機を使用し
たが、本発明はこれより大きいか、あるいは少ない数の
キャリヤーおよび一方向位置を有する編組機を使用して
有効であると信じられる。

【００３９】湾曲したまたは螺旋状ブレード２０１を形
成する装置２００は形成リング２１０からなり、そのリ
ングを通してブレードされる繊維材料２０２、２０３が
編組機１８０およびクリール１９０から引出し装置２２
０により、同期的に駆動される１対の並置された円錐台
形ロール２２２のニップ２２４の中に引かれる。円錐台
形ロール２２２は好ましくは同一である。並置された円
錐台形ロール２２２の間のギャップまたはニップ２２４
を調節しかつ並置された円錐台形ロール２２２の間を通
るブレード２０１へ前以て決定した量の圧力を発揮する
手段２３０が設けられている。円錐台形ロール２２２は
単一のウォームギヤー２２６により同期的に駆動され、
ウォームギヤー２２６の歯は各円錐台形ロール２２２の
大きい基部端表面を取り囲む相補的歯２２７とかみ合
う。円錐台形ロール２２２のニップの出力に設けられた
複心曲線のシュート２４０は、湾曲したブレード２０１
が巻取りパッケージ２５６を形成するとき、湾曲したブ
レード２０１を案内する。装置２００は回転可能な巻取
り装置２５０を含み、この巻取り装置２５０はある種の
好ましい態様において、円錐台形引取りロール２２２の
速度および編組機１８０の速度と同期される。その簡素
化された形態において、巻取り装置２５０はモーター化
された垂直のスクリュー２５１からなり、このスクリュ
ー２５１のピッチは形成される平坦化湾曲したブレード
２０１の厚さに相当するので、巻取り装置２５０に取り
付けられた下部フランジ付きボビン２５６は回転につき
その上に巻かれるブレード２０１の厚さに相当する量だ
け下降する。

【００４０】図１６に示すように、形成リング２１０の
平面およびそれぞれの円錐台形ロール２２２がその回り
で回転する軸２２３内の平面は平行であり、そして編組
機１８０の軸方向の中線１８６に関して共通の角度αで
位置する。さらに、引取りロール装置２２０は編組機１
８０の中線１８０に関して横方向に片寄っている。図１
６において見られるように角度αは約２０°であり、そ
して片寄りは、巻取り装置２５０から見たとき、編組機
１８０の右へりにに向かう。円錐台形ロール２２２のニ
ップ２２４は、編組機１８０の垂直中心に関して垂直の
中線上に位置する。湾曲した編組装置２００は複心曲線
のシュート２４０をさらに含み、シュート２４０はモー
ター駆動の巻取り装置２５０の中への形成される湾曲し
たブレード２０１の輸送を促進する。図１８において見
られるように、巻取り装置２５０はモーター化スクリュ
ー２５１を含み、このスクリュー２５１は既知の方法で
電気的相互接続（図示せず）を通してモーター２５２に
より同期的に駆動され、モーター２２９は円錐台形引取
りロール２２２を駆動しそして１または２以上のモータ
ー１８９は編組機１８０を駆動する。スクリュー２５１
はサブフレーム２６０に固定された静止ナット２５９を
通して回転可能に適合されている。スクリュー２５１が
ナット２５９に関してオルトされるとき、それは湾曲し
たブレード２０１がその上に巻取られるボビン２５６を
下降させる。スクリュー２５１の上部はフランジ部材２
５３を有し、このフランジ部材２５３は垂直方向に突起
するピン２５４を有し、このピン２５４は湾曲したブレ
ード２０１がその上に巻取られる上部の帽子型ボビン２
５６の下部フランジ２５５の中に形成された相補的開口
とかみ合う。フランジ部材２５３は、また、ボビン２５
６のフランジ２５５の下部から突起する中央のハブ２５
８を受容する中央のみぞ２５７を有する。ハブ２５８と
みぞ２５７とのかみ合いはフランジ部材２５３上でボビ
ン２５６を中央に配置する。

【００４１】円錐台形引取りロール２２２は同一である
ことができる。それらは機械加工された円錐台形の表面
を形成する鋳鉄から形成することができる。各円錐台形
ロール２２２の切頭右円形円錐の夾角は、米国特許第
４，０１８，４８２号、米国特許第４，８７８，５６３
号および米国特許第４，６１３，０１７号に示されかつ
記載されているものに類似する多ディスクブレーキにお
いて使用するための摩擦ディスクの製造における使用に
適当な予備硬化ブレード材料について、好ましくは約６
０〜約９０°である。夾角を増加すると、円錐台形引取
りロール２２２の接触線に沿った隣接点間の表面速度の
差が増加するであろう。ブレードされる材料とのこの接
触面積は、また、並置された円錐台形ロール２２２のニ
ップ２２４と呼ぶことができる。各円錐台形ロール２２
２内の夾角がより大きいと、円錐の先端と円錐の基部と
の間の表面速度の差がより大きくなり、こうして他の因
子が等しいとき、湾曲したブレード２０１の半径はより
短かくなる。しかしながら、各円錐台形ロール２２２の
９０°の夾角は、約２４インチの外径および約１０イン
チの内径を有する航空機の摩擦ディスクの製造において
使用するために所望の予備硬化ブレードの範囲を提供す
るために十分であることが発見され、そして多数の組の
異なる円錐台形引取りロールは湾曲したブレードの所望
の範囲のために必要であることは発見されなかった。引
取りロールの大きさは、それらの間の接触線を表すため
に十分でなくてはならない、すなわち、少なくとも平坦
化ブレードの幅程度に長くなくてはならない。ブレード
の幅はブレードの長さ方向に延び、横方向に間隔を置い
て位置する第１および第２のへりの間の距離として定義
することができる。プレフォームの全体の半径方向の距
離をスパンする単一の湾曲したブレードを螺旋状に巻き
そしてニードルパンチングすることによって形成された
典型的な商用航空機のブレーキディスクについて、この
寸法ｈａ約４〜約８インチであることができる。多数の
より狭い湾曲したブレードが本発明におけるように利用
されるが、この寸法はより小さく、典型的には約２〜約
４インチを超えない。図１３および図１４に示す態様に
ついて、この寸法は約２インチであろう。

【００４２】各円錐台形引取りロール２２２は、それぞ
れの円錐台形ロールの対称軸と合同の軸２２３の回りに
支持される。その対の軸２２３の縦軸は共通の垂直平面
の中に横たわり、そして円錐台形ロール２２２の面する
表面が平行な水平のニップ２２４または接触線を形成す
るような角度で、それらが交差するように位置する。各
円錐台形ロール２２２の基部周辺は、モーター２２９に
より駆動されるウォームギヤー２２６の歯と相補的な歯
２２７を有する。こうして、円錐台形引取りロール２２
２はニップ２２４に沿った対応する面する位置において
同一の回転速度および実質的に同一の表面速度で同期的
に駆動され、こうして繊維材料２０２、２０３と接触す
るそれらの面する表面は公称的に同一の表面速度であ
る。

【００４３】下の引取りロール２２２を動かして、下お
よび上の円錐台形引取りロール２２２の間のギャップま
たはニップ２２４を調節することができる。図１７及び
１８に示されるように、下部の錐台形引っ張りロール２
２２を支える軸２２３は、それを上部の錐台形引っ張り
ロ−る２２２の方向及び方向から運動させるべく往復手
段２３０上に置かれる。往復手段２３０は、フレーム２
３１及び下部の錐台形引っ張りロール２２２を上部錐台
形引っ張りロール２２２の方向との間で動かすように、
図示の水圧式ジャッキ２３２に結合されているか、ある
いは図示していない空圧式の負荷シリンダ結合された可
動フレーム２３１を有する。

【００４４】ニップ２２４の調整方法は、好ましくは、
下部の錐台形引っ張りロール２２２が、下部錐台形引っ
張りロール２２２の歯２２７がウオーム駆動ギヤ２２６
の歯と殆ど恒常的に深い噛み合いを保ってなる真っ直ぐ
なパスに沿って可動であるような方法である。形成リン
グ２１０は、錐台形引っ張りロール２２２とブレイダ
（ｂｒａｉｄｅｒ）１８０の間に配置されている。この
形成リング２１０は、アルミニウム材で製作されていて
よい。形成リング２１０の中心孔の入り口側は、ブレイ
ダ１８０に向いて広がっているか、又は丸められた（ｒ
ａｄｉｕｓｅｄ）端をもっており、編み組み操作の間に
その上で引きずられる繊維質部材２０２、２０３のうけ
る摩擦を最小にするべく研磨されている。形成リング２
１０は、錐台形引っ張りロール２２２とブレイダ１８０
に対してしっかりと据えつけられている。これは形成リ
ング２１０を、錐台形引っ張りロール装置２２０及びテ
イク−アップ装置２５０が据えられているレーム２４４
にしっかりと取り付けられているサブフレームに結合す
ることで簡単にできる。形成リング２１０の好適な内径
は、実験的に決定しなければならない。広幅の偏平な曲
がった編み組み物（ｂｒａｉｄ）の形成が望まれるな
ら、より大きな内径の形成リングが好ましく採用され、
逆のケースでは、その逆である。

【００４５】図１６で理解されるように、機台フレーム
２４４はブレイダ１８０の軸中心線１８６に対して傾斜
している。ノミナルな傾斜角度は、上記した曲がった編
み組み物の形成では、約２０°である。この角度の増加
させることは、形成すべき曲がった編み組み物の丸みを
減少させることになり、逆に減少させることは形成すべ
き曲がった編み組み物の丸みを増加させることになる。
形成リング２１０とブレイダ１８０の間の距離を増加さ
せることは、インチ当たりのピック（打ち込み）若しく
は編み組み物とされるている部材２０２、２０３の交差
点の数を大きなものとすることになる。逆に、形成リン
グ２１０とブレイダ１８０の間の距離を減少させること
は、編み組み物とされるている部材のインチ当たりのピ
ック（打ち込み）数を小さなものにする。インチ当たり
のピック数を増加することは、必然的に、編み組みの角
度が増加し、逆の場合、全ての他のファクタを不変とす
るとき、逆となる。

【００４６】前記した曲がった編み組み装置１８２の使
用は以下に説明する。ブレイダ１８０の１４４のキャリ
ヤ１８２の全てを編み組みされるべき繊維材料、例えば
酸化されたＰＡＮトウの部材２０２で満たした。ブレイ
ダの選択位置は、クリール１９０からユニデイレクショ
ナル２０３で行なわれた。図２０で説明されているよう
に、多数のユニデイレクショナル２０３を、形成される
べき平らで曲がった編み組み物２０１のより大きな曲線
外周若しくは外形に相当する周囲に間隔をおいて配置さ
れたブレイダ１８０に供給する。位置ユニデイレクショ
ナル２０３は、所望の繊維ボリュームを有する曲がった
編み組物２０１とすることを扶けるべく、曲がった編み
組物２０１の大きな曲がった外周近くに相当する位に重
ねらてよい。これらのユニデイレクショナル２０３は、
の編み組み物２０１の巻き取り及びその後の加工の安定
化に役立つ。編み組みされるべき部材２０２、２０３の
全て、手動でフラストコニカル引っ張りロール２２２の
形成リング２１０及びニップ２２４を経て引き取られ
る。次いで、下引っ張りロール２２２は、上引っ張りロ
ール２２２の方向に向けて上昇させられ、ニップ２２４
の隙間を減少させて、ニップにおける繊維部材２０２、
２０３を加圧する。次いで、全体装置を駆動させてブレ
イダ１８０の作動の開始と引っ張りロール２２２の同調
的作動をおこさせる。編み組みされた材料２０１が錐台
形引っ張りロール２２２のニップ２２４の後方近くに延
びると、また編み組みされていない繊維材料は、切り除
かれる。曲がった平らなチュウブラー状の編み組み物２
０１はシュート２４０を滑り落ち、テイク−アップボビ
ン２５６上にヘリカルに巻き取られる。テイク−アップ
ボビン２５６が一杯になると編み組み作動は停止され曲
がった編み組み物は、切り離され、そしてフルボビン２
５６はテイク−アップ装置２５０から取り除かれる。テ
イク−アップ装置２５０のスクリュー２５１は、原位置
の高さ一杯にもどり、空ボビン２５６がテイクーアップ
装置２５０のフランジ２５３から上方向に突き出ている
駆動ピン２５４がトップハットボビン２５６の底部フラ
ンジ２５５内の補完孔に係合されるように装着される。
かくして、編み組み操作が再びはじまる。前記の孔は、
テイク−アップ装置２５０上にトップハットボビン２５
６をセンタリング及び形成中の曲がった編み組み物２０
１のテイク−アップに駆動トルクを与える働きをする。
湾曲ブレイド装置は上述のものと変更可能である。この
ような変更の例は以下の通りである。形成リング２１０
の角度及びブレーダ１８０の中心線１８６に対する円錐
台状プルロール機構２２０は曲率半径がもっと大きい湾
曲ブレイド２０１を提供する必要があるときは減少させ
る必要がある。出願人の知見によればここに説明しかつ
記載した２０°の角度が約１０インチの内径で約２４イ
ンチの外形の湾曲平坦筒状ブレイドを製造するのに好適
であった。ブレイダ１８０と円錐台状プルロール２２２
との間に位置される形成リング２１０は、ブレイダキャ
リヤ１８２及びフィラメント的パッケージ１９２クリー
ル１９０から成形ロール２２２のニップ２２４における
又はそれに近接する共通の成形若しくは変換点まで引き
出されるにつれてブレイドされるべき未ブレイドの部材
２０２，２０３を指向する。

【００４７】制御システムの作動の柔軟性及び便宜のた
めには制御システムは電子的に相互連結される駆動モー
タを備えているのが好適である。ブレーダ１８０の駆動
モータ１８９（単数若しくは複数）は第１のポテンショ
メータ（図示しない）により、円錐台状プルロール２２
２のモータ２２９は第２のポテンショメータ（図示しな
い）により、シルクハット型ボビン２５６の巻取機構２
５０のモータ２５２は第３のポテンショメータ（図示し
ない）により制御することができる。各種の駆動モータ
１８９，２２９及び２５２の速度の相対調節により所望
のブレイド速度が得られた後はマスター速度制御装置
（図示しない）が上方若しくは下方に制御され、成形中
のブレイドの特性に影響することなく湾曲ブレイド製造
物の全体速度の増減を行う。また、個々のモータは装置
へのローディング、ドッフィング及びメンテナンスの容
易のため低速運転が可能となっている。プルローラ２２
２の速度に対してブレーダ速度を高くすることによりイ
ンチ当たりのクロスオーバ若しくはピックの数を多くす
ることができる。逆に、プルロール速度に対してブレー
ダ速度を低くすることによりインチ当たりのクロスオー
バ若しくはピックの数を少なくすることができる。ブレ
イド２０１は湾曲していることから、インチ当たりのピ
ックの数はブレイド２０１はブレイドの内周径と外周径
との間で必ず変化し、外周径はいつの場合においてもイ
ンチ当たりのピックが少なくなり、湾曲両に反比例す
る。逆に、真っ直ぐな平坦化された筒状ブレイドは各周
縁部において同一の数のインチ当たりのピック数を持
つ。

【００４８】円錐台状のプルロール２２２は切削（ミー
リング）された鉄材キャスティングから形成されている
ときは特別の処理は不要である。円錐台状のプルロール
２２２上にエラストマー型のコーティング若しくはカバ
ーを使用することは、ニップ２２４での比較的高い圧力
によりカバーの位置ずれや裂けが発生するおそれがある
ことから、必要ないし又は推奨されない。円錐台状ロー
ラ２２２間でブレイド２０１を絞ることだけで十分な摩
擦引っ張り力を得ることが可能である。

【００４９】例１（湾曲ブレイドの形成）内周半径が約１３センチメートル（５インチ）で外周半
径が約３０センチメートル（１２インチ）の湾曲ブレイ
ド(curved braid)が実験的に適当と決定された以下の設
定パラメータを採用することにりよ製造された。形成リ
ングは、成形すべき平坦化湾曲ブレイドの幅の約２倍に
相当する約２９センチメートル（１１．５インチ）の内
径若しくは開口を有していることが適当であると分かっ
た。リング２１０はブレイダ１８０から約１．５メート
ル（５６インチ）で位置された。リング２１０はプルロ
ールニップ２２４から約２５センチメートル（１０イン
チ）で位置された。プルロール軸線２２３により規定さ
れる形成リング２１０及び垂直平面はブレイダ１８０の
軸線方向中心線１８６に対して約２０°で曲げられた。
開口は円錐台状プルロールを備え、各のプルロールは９
０°の包含角度(included angle)を有していた。

【００５０】環状プリフォームの形成ニードルパンチにより一つ若しくはそれ以上の層の平坦
化筒状ブレイドは相互に接合され、及び若しくはその上
に一つ若しくはそれ以上の他の繊維性層が重ねられる。
このために、重ねられた層をモールド若しくはジグ９０
のようなジグ内を通常型のニードルパンチルーム（図示
しないがE.C. Rust, Jr の米国特許第2,930,100 号に開
示されたニードルパンチルーム等）に通す。

【００５１】好ましい代替方式としはて、ブレイドの単
一のプリフォーム構造体(preform structure) へのニー
ドリングがブレイドを回転支持体に連続供給するにつれ
て行われる。好ましくは、これは回転ルーム３０等の回
転ニードルパンチルームを使用することにより行われ
る。この織機の一部は図３に略示されている。この織機
の他の特徴点は図１１に図示される。織機３０は回転ク
ランク３１、コネクティングロッド３２、往復プラテン
３３、ニードルボード３４、ニードル３５、ストリッパ
プレート３７及び回転ベッドプレート３８とを備える。
クランク３１の回転はプラテン３３の往復運動を惹起さ
せ、ニードルボード３４のニードル３５をしてストリッ
パプレート３７を通してベッドプレート３８に対して前
後に往復せしめる。相互に接合すべき繊維層はストリッ
パプレート３７とベッドプレート間を相互に通過され、
一方、ニードルボード３４の往復運動はニードル３５を
して繊維層に貫徹せしめる。ニードル３５のハーブ(har
b)３６は層から繊維／フィラメントをその層の面に全体
として直交する方向に出没させることにより層の相互連
結を行う。ベッドプレート３８は繊維層の回転を往復ニ
ードルの作動領域を通してブリストルブラシ(bristle b
rush) ２９上で行なわしめる。また、ニードルのストロ
ークの底端とベッドプレート３８との間の距離を調整す
る備えている。この実施のために，ニードルのストロー
クを変更するか、ニードル用の全駆動機構をベッドプレ
ートに対して持ち上げるか、ベッドプレートをニードル
駆動機構に対して下降させるか、若しくはこれらの手段
の適当な併用を行う。回転型ニードル織機に導入される
繊維性テープは円錐ロール４０によりその位置に案内か
つ保持される。回転ベッドニードル織機の例はDiloのDE
2911762に記載されている。この織機は繊維性スリトッ
プを繊維性ストリップの耳のオーバラップ付き若しくは
は無しに螺旋パターンに導入するべく幾分の変更がされ
る。ニードリングヘッド繊維性ストリップの移動に追従
し、過剰ニードリングを受けるのが回避される。

【００５２】以下の例はこの発明のカーボン−カーボン
摩擦ディスクの実施例であり、この発明に応じたその準
備を説明している。しかしながら、この発明は以下の特
定実施例に限定されるものではない。例２（２つの湾曲ブレイドよりの環状プリフォーム）１０．５インチの概略内径ＩＤと１８インチの概略外径
ＯＤとを有する湾曲ブレイドＡと、１６．５インチの概
略内径ＩＤと２４インチの概略外径ＯＤとを有する湾曲
ブレイドＢとが準備された。ブレイドＡとブレイドＢと
は約１．５インチの長さで半径方向に重ねられつつ回転
ニードル織機に螺旋的に導入され、ニードルパンチによ
って接合される。

【００５３】例３（２つの同一ブレイドからの環状プリ
フォーム）通常の筒状ブレイダにより２×２の湾曲ブレイドを製造
した。ここに湾曲ブレイドは周長が約１０インチ（５イ
ンチの平坦幅）でブレイドの幅の中点でブレイド角度が
４０°であった。全キャリヤ張力はブレイディング操作
の際に同一値に維持された。筒状プレイドが成形中に、
ブレイドは成形リングより引き出され、円錐台状プルロ
ールにより平坦化され、シルクハット状ボビン２５６に
連続螺旋テープ状に巻き取られる。一対のブレイドが別
個のシルクハット状ボビン２５６から繰り出され、軸方
向回転型ニードルパンチ織機にサイドバイサイド配置で
連続的に供給された。対の横方向に隣接するブレード
は、それらが織機の回転するベッド上に供給されると
き、個々のブレード幅の約２５％の量で部分的にオーバ
ーラップされる。螺旋状ブレードの供給速度は、織機の
回転支持ベッドの速度に対して同期される。約２インチ
の所望の厚さに到達すると、供給ブレードを切断し、そ
して完成されたプレフォームを取り出す。生ずるプレフ
ォームは約６３．５ｃｍ（２５インチ）のＯＤおよび約
２５．４ｃｍ（１０インチ）のＩＤを有する。生ずるプ
レフォームはネットに近い形状であるので、打抜きは不
必要であると信じられる。

【００５４】回転織機が入手可能でない場合、図１０に
示すものに類似する支持ジグ９０を製作し、そして普通
の針織機上の繊維テープの環状に巻かれた層のニードル
パンチングにおいて利用する。ジグ９０の使用は回転針
織機の使用より望ましさに劣る。なぜなら、ジグ９０が
普通の往復針織機を通して前後運動するとき、繊維テー
プがジグ９０上に連続的に供給されないことがあるから
である。簡単に述べると、ジグ９０は平らな輸送ボード
９３の大きい平らな表面９２の１つに固定された環状の
中央の型９１からなる。輸送ボード９３を使用して、普
通のニードルパンチング織機、例えば、図３に示されて
いる織機を通して繊維テープの螺旋状に巻かれた層を通
すことができる。中央の型９１は繊維層がニードルパン
チングの間に過度に歪むのを防止する。

【００５５】輸送ボードは、繊維層がニードルパンチ織
機を通過するとき、寸法安定性の堅固な支持体を提供し
なくてはならない。輸送ボードは、厚さおよび組成に損
傷を与えないで、ニードルパンチ位置の針がそれらを浸
透することができる厚さおよび組成をもたなくてはなら
ない。適当な輸送ボード９３は、複数のＰＡＮまたはＯ
ＰＦトウ材料または同等な材料を一緒にニードルパンチ
ングすることによって製作することができる。ＰＡＮま
たはＯＰＦトウの層から形成された合計の厚さ約１／２
インチを有する輸送ボードは、本発明による造形された
構造体の適切な剛性および他の性質を有すると信じられ
る。

【００５６】製造すべき摩擦ディスクのプレフォームの
それよりわずかに小さい直径および約３／８インチの厚
さを有する環状の中央の型９１は、輸送ボードに取り付
けられてニードルパンチングジグを完成する。中央の型
９１は、ネオプレンエラストマー材料、ＰＡＮまたはＯ
ＰＦトウまたは同等の材料のニードルパンチングされた
層から形成することができる。中央の型９１は、適当な
接着剤、例えば、カミイ−キャンプベル・インコーポレ
ーテッド（Ｃａｍｉｅ−Ｃａｍｐｂｅｌｌ，Ｉｎｃ．）
ミゾリー州セントルイス、から入手可能なカミイ（Ｃａ
ｍｉｅ）３６３ファスタク（Ｆａｓｔａｃ）で、輸送ボ
ード９３に取り付けることができる。中央の型９１は繊
維材料から形成される場合、それは輸送ボード９３にニ
ードルパンチングにより取り付けることができる。中央
の型９１の厚さは繊維テープの２回転体のそれにほぼ等
しかった。製造されるブレードの摩擦ディスクのプレフ
ォームの一体性はニードルパンチングの間にジグ９０に
より維持して、これによりニードルパンチングの間の環
の過度の歪みを防止した。ジグ９０は供給が機構がその
入口および出口に動力を与えられたローラーを含む普通
の針織機を通して製造されるプレフォームのコントロー
ルした通過のために、ジグ９０が必要である。

【００５７】ジグ９０の使用は次の通りである。中央の
型を取り囲むために十分な長さの繊維テープを切断し、
そしてテープ端のわずかのオーバーラップで円形の方法
で中央の型の回りに輸送ボード上に横たえる。輸送ボー
ドに最初に適用される繊維テープの端のわずかのオーバ
ーラップを形成して、発生するプレフォームの構造体の
初期のニードルパンチングの間にテープの端が分離しな
いことを確実にする。発生するプレフォーム構造体がニ
ードルパント織機を通過するとき、通過方向における伸
びのために卵形になるように一部分がニードルパンチン
グされる傾向がある、動きおよび変形が起こることがあ
る。ジグ９０の使用はこのような望ましくない動きおよ
び変形を最小とする。引き続いて添加された環状繊維層
がニードルパンチングにより接合されるとき、発生する
プレフォーム構造体の少ない動きおよび変形が起こる。
繊維テープの端は中央の型または輸送ボード上のある点
において割出され、その後ニードルパンチ織機を通過す
る。ニードルパンチ織機のストロークは、針が輸送ボー
ドを部分的に浸透させ、例えば、約１／４インチ浸透さ
せ、そして環状繊維テープの層それ自体に軽度に浸透す
ると同時に、それを軽度に輸送ボードに粘着させる。こ
の工程における過度のニードリングは回避すべきであ
る。なぜなら、これは後に輸送ボードから除去しなくて
はならない、輸送ボードにしっかり結合される繊維テー
プを生ずるからである。針織機のこの第１通過後、繊維
の環を含むジグ９０はゼロ割出し位置を参照して９０°
回転され、そして再び標準のニードルパンチング手順を
使用して反対方向に針織機を通過する。

【００５８】その後、繊維テープの第２環状層を第１の
上に配置する。この第２繊維テープ層の端を第１繊維テ
ープ層の端に関して、第１繊維テープ層のスプライス区
域から６０°だけ割出される。第２環状繊維層の端は接
触される。第２および任意の引き続いて添加される繊維
層のオーバーラップは不必要であると信じられる。なぜ
なら、これらのニードルパンチングの間に動きはほどん
ど起こらないことが期待されるからである。割出し方向
は摩擦を通して一定であって、繊維層の相対的関係を保
証する、すなわち、それらの接触する端の積み重ねを回
避する。針は第１環状繊維テープの中に浸透するが、第
１環状繊維テープの下の輸送ボードを浸透しないような
量で、ニードルパンチ織機のベッドのプレートは下降す
る。アセンブリーはニードルパンチ織機を数回通過し、
環の回転は追加の繊維材料を添加しないで各ニードルパ
ンチ織機の通過前に輸送ボードに関して９０°で形成さ
れる。普通のニードルパンチング装置および手順を使用
する。

【００５９】追加の環状繊維層を一度に１回添加し、各
々先行する下に横たわる層のそれから６０°で割出され
たバットのスプライスを有する。各環状繊維層の添加
後、アセンブリーは第１後の各通過前に９０°の回転で
数回ニードルパンチ織機を通過する。繊維材料の各追加
の層が添加されるとき、ベッドプレートは下降して、形
成されるプレフォームディスクの付加された厚さを補償
する。

【００６０】図９を参照すると、各々が平坦化管状ブレ
ードから形成された、数層、例えば、約５または６層の
添加後、ブレードのニードルパンチングされた構造体
は、プレフォームの各ブレードのＯＤよりこのようなブ
レードの各々のＩＤに隣接してより速く蓄積されている
輸送ボード９３の上の支持表面９２に関して、材料の厚
さのプロフィルを有することを観測することができる。
これは、ブレードが平坦化されそして直線から環状の形
状に強制されるとき、円周方向に均一な管状ブレードの
固有にわずかに不均一であるためである。複数の横方向
に隣接する繊維テープの耳のオーバーラップは、オーバ
ーラップした領域における蓄積を悪化することがある。
この非平面の蓄積を収容するために、ニードルパンチ織
機のストリッパープレートをベッドプレートを下降する
ことに加えて上昇させる。

【００６１】図９は意図的に誇張されておりそして繊維
体積および外側の輪郭の偏りをブレードの構成、レイア
ップおよびニードルパンチング手順の注意した選択によ
り最小とするか、あるいは排除することができる。それ
以上の環状繊維層の添加により所望の厚さに到達したと
き、プレフォームを上にフリッピングしそしてニードル
パンチ織機に各通過後９０°の回転で再び通過させる。
その後、プレフォームをフリッピングの前にその位置に
フリッピングし戻し、そしてそれ以上の繊維材料を添加
しないでニードルパンチングにさらに通過させる。前述
したように、プレフォームを連続するニードルパンチ織
機の通過の間に回転させる。その後、プレフォームを輸
送ボードから除去する。プレフォームがその所望の環状
の立体配置から歪むか、あるいは伸長する場合、同心の
プレフォーム、例えば、図９に示すプレフォーム８０を
普通の方法で、例えば、液圧ダイ技術により、それから
切断する。湾曲したブレードを使用する場合、そうでな
ければ均一な直線の平坦化管状ブレードを湾曲にすると
き固有の不均一性のために、ならびに１対の横方向に隣
接するブレードテープの耳のオーバーラップのために、
プレフォーム８０の上表面８１は多少弓状になることが
ある。プレフォーム８０の下表面８２は、輸送ボードの
表面９２と支持接触していたために、平らである。実施
例２に記載するジグ９０を再使用することができる。輸
送ボード９３が使用を通して圧縮されるようになる場
合、ＰＡＮまたはＯＰＦまたは他の適当な材料の追加の
層を付加することができる。ニードルパンチ織機を反復
通過した後、中央の型９１がスポンジ状になる場合、例
えば、それはが繊維材料から形成される場合、それは新
しい中央の型で置換すべきである。

【００６２】生ずるニードルパンチングした構造体８０
は次いで普通の方法でＣＶＤ高密化にかけて、外観が図
１に示すディスク１０に類似し、約１．８ｇ／ｃｃの平
均または嵩密度を有し、密度がそのＩＤ周辺からそのＯ
Ｄ周辺にかけてほとんど変動しない、摩擦ディスクを製
造することができる。ここにおいて使用するとき「密
度」は既知の寸法の試験片、例えば、より大きい試験片
の問題の領域から機械加工して得られるものを秤量する
ことによって決定し、そして重量／単位値、例えば、ｇ
／ｃｃで表す。ここにおいて使用するとき「嵩密度」は
全体の試験片の重量／単位体積であり、そして通常ｇ／
ｃｃとして表される。

【００６３】複数の本発明による作られたこのような高
密化ディスクを普通の方法で機械加工し、そしてアセン
ブリングして、米国特許第４，０１８，４８２号、米国
特許第４，８７８，５６３号および米国特許第４，６１
３，０１７号に示されかつ記載されているものに類似す
る、多ディスクブレーキを形成することができる。厚さ
１．２インチの最終の機械加工された摩擦ディスクにつ
いて、約１．８インチの厚さの図９に示すものに似た外
観を有するプレフォームが示唆される。約１０〜１５容
量％の収縮は、既知の方法でＯＰＦを炭素繊維に変換す
る間に予測される。

【００６４】繊維、例えば、綿またはレーヨンまたは不
安定な繊維、例えば、ポリエステル繊維を製造の間に導
入して加工可能性を増強することができる。ここにおい
て使用するとき、用語「不安定な」は、引き続く加工の
間に、抽出または溶融または熱分解により、例えば、引
き続く作る摩擦ディスクの炉処理の間に、除去または破
壊される材料を意味する。綿およびレーヨン繊維は、炉
処理の間に炭素繊維を残すので、不安定であると考えら
れない。綿およびレーヨン繊維は「炭素繊維の前駆体」
の中に入ると考えられる。ある種の好ましい態様におい
て、このようなセルロースまたは不安定な繊維をステー
プルＯＰＦとブレンドして、一方向部材を形成すると使
用するブレンドされた糸を形成することができると信じ
られる。このようなブレンドしたステープル繊維の糸の
使用は、構成成分のステープルファイバーの性質に依存
して変化する大きさおよび／または他の性質の一方向部
材の製造を促進することが期待される。再循環または未
使用のＯＰＦステープルを、本発明の造形された繊維構
造体の製造に使用すべきブレードファブリックまたは他
の繊維テープに形成される糸の製造において、使用する
ことができる。本発明によるブレード、織製または編製
された構造体は再生ＯＰＦから完全に形成することがで
きる。

【００６５】ここに記載するすべての繊維材料の方法に
付すとき、トウはＰＡＮ繊維は酸化された形態であるこ
とが好ましい。生繊維材料のＰＡＮ繊維から適当なプレ
フォームディスクを製造し、その後、酸化されたＰＡＮ
繊維の製造に使用する連続的酸化方法と反対に、このよ
うなプレフォームをバッチ方法で酸化することができる
が、これは、とくに酸化の前にＰＡＮ繊維は所望の高い
密度をもたず、またプレフォームディスクの形成に引き
続いて使用しようとする炉のサイクルの高温に耐えるこ
とができないので、経済的であると思えない。

【００６６】本発明を平坦化管状ブレードのテープを使
用して例示し、それらの各々はその長さ方向に延びるへ
りを除外して２つのファブリック層を提供するが、ま
た、管状ブレードを長さ方向にスリットして２つのファ
ブリック層ではなく単一ファブリック層を有するテープ
を形成するか、あるいは織製、編製およびニードルパン
チングしたテープを包含する繊維テープの他の形態を使
用することは本発明の範囲内に入る。

【００６７】また、炭化されたトウを使用することが可
能であるが、好ましくないと信じられる。炭化されたト
ウは１．７４〜１．７８ｇ／ｃｃを包含するが、これら
に限定されないより高い密度をＯＰＦと比較して有する
ことができる。このような炭化されたトウから作られた
ディスクのプレフォームは、引き続く炉のサイクルに入
るときより高い密度を有することができ、こうしてこの
ような引き続く炉のサイクルにおいてより短い初期時間
を必要とすることを期待できるが、約１．７９ｇ／ｃｃ
〜約１．８５ｇ／ｃｃの領域の所望の最終密度に高密化
することは困難であろう。このような炭化トウの導電性
のために、このような機械の電気的成分は、トウからの
導電性粒状物質がこのような電気的装置をショートする
のを防止する方法で密閉されなくてはならない。編組機
およびニードルパンチ織機を包含するこの型の機械は商
業的に入手可能である。

【００６８】本発明をトウの使用に関して記載したが、
連続フィラメントまたはステープルファイバーまたはこ
れらのブレンドから形成された糸をトウの代わりに使用
することは本発明の範囲内に入る。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の態様に従う摩擦ディスクの等
角投影図である。

【図２】図２は、図１の線２−２に沿って表わされる拡
大断面図であり、その中の繊維の分布を概略的に描写す
る。

【図３】図３は、回転針織機の等角投影略図である。

【図４】図４は、図３の針織機において使用する代表的
な針の拡大概略的描写である。

【図５】図５は、ブレード角度αを有する管状ブレード
構造体の側面略図である。

【図６】図６は、４０°のブレード角度αを有する平坦
化線状管状ブレード構造体の平面図である。

【図７】図７のＡは図６の断面図であり、Ｂも同様であ
るが互いに不等に間隔を置いて位置する縦軸を含有する
平坦化管状ブレードの別の態様の断面図である。

【図８】図８は、第１および第２の間に差込まれた螺旋
から形成された本発明による環状プレフォームの態様の
分解断面図である。

【図９】図９は、本発明の態様に従うニードルパンチン
グした構造体の態様の断面の拡大図である。

【図１０】図１０は、本発明の実施において使用される
ジグの等角投影図である。

【図１１】図１１は、１対の平行な予備硬化したオーバ
ーラップブレードから形成された本発明によるプレフォ
ームの態様の略平面図である。

【図１２】図１２のＡ〜Ｅは、図１１の線１１Ａ−１１
Ａに沿って表わされる略断面図であり、ブレードテープ
の変化を描写する断面図である。

【図１３】図１３は、複数の平行のオーバーラップブレ
ードから形成された本発明によるプレフォームの態様の
略平面図である。

【図１４】図１４は、図１３の線１３−１３に沿って表
わされる略断面図である。

【図１５】図１５は、単一の、オーバーラップされた、
螺旋状に巻かれたブレードから形成された本発明の態様
の略平面図である。

【図１６】図１６は、本発明において使用するための湾
曲したブレードの製造のための装置の態様を概略的に描
写する平面図である。

【図１７】図１７は、プルアウト装置の態様および図１
６に示すブレード巻取り装置の態様を概略的に描写する
拡大平面図である。

【図１８】図１８は、並置された円錐台形引取りロール
を駆動する手段、および円錐台形ロールの間のギャップ
を調節する手段、およびそれらのニップ圧力を調節する
手段を概略的に描写する、湾曲したブレード製造装置の
態様の図１７の線１７−１７に沿って表わされる端面図
である。

【図１９】図１９は、図１７の線１８−１８に沿って表
わされる略端面図である。

【図２０】図２０は、ブレードすべき部材のある種の好
ましい配置を描写するブレイダーの略端面図である。

【図２１】図２１は並んで接触した繊維のテープから形
成された本発明によるプレフォームの別の態様の略断面
図である。

【図２２】図２２は図２１と同様であるが別の態様の略
断面図である。

【図２３】図２３は並んで接触した繊維のテープから形
成された本発明によるプレフォームの別の態様の略断面
図である。

【図２４】図２４は、図２３の線２３−２３に沿って表
わされる略断面図である。

【図２５】図２５は図２１と同様であるが別の態様の略
断面図である。

【符号の説明】

１０摩擦ディスク１２トウ１４内側の円筒形周辺表面１６外側の円筒形周辺表面１７平の平行な摩耗面１８平の平行な摩耗面２０領域２２領域２４中央領域５０ブレード５４’ 一方向部材６０平坦化ブレード６０’ 平坦化管状ブレード６２折り戻された領域６３折り戻された領域６６長さ方向に延びるへり６６’ 内側のへり６７’ 外側のへり６７長さ方向に延びるへり７１螺旋状の回転７２追加のブレード７６平坦化された部分的にオーバーラップしたブレー
ド８０プレフォーム８１上表面８２下表面９０支持ジグ９１中央の型９２大きい平らな表面９３平らな輸送ボード９９軸１００プレフォームディスク１０１螺旋状回転体１０２ブレード、平坦化予備硬化ブレード１０３ブレード、平坦化予備硬化ブレード１０３’ ブレード１２０プレフォームディスク１２３平坦化された部分的にオーバーラップしたブレ
ード１２４平坦化された部分的にオーバーラップしたブレ
ード１２５平坦化された部分的にオーバーラップしたブレ
ード１２６平坦化された部分的にオーバーラップしたブレ
ード１２７平坦化された部分的にオーバーラップしたブレ
ード１２８平坦化された部分的にオーバーラップしたブレ
ード１５４一方向部材１５６耳部分１５７耳部分１６２折り戻された領域１６３折り戻された領域１６３’ オーバーラップ範囲１６４’ 中央領域１７２内側の周辺、折り戻された領域１７２’オーバーラップ範囲１７３外側の周辺、折り戻された領域１８０編組機１８６軸方向の中線１８９モーター１９０クリール２００湾曲したブレード形成装置２０１ブレード２０２繊維材料２０３一方向部材、繊維材料２１０形成リング２２０引出し装置２２２円錐台形ロール２２３軸２２４ニップ２２６単一のウォームギヤー２２７相補的歯２２９モーター２３０往復手段２４０複心曲線のシュート２５０回転可能な巻取り装置２５１モーター化スクリュー２５２モーター２５３フランジ部材２５４垂直方向に突起するピン２５５下部フランジ２５６巻取りパッケージ、ボビン２５７中央のみぞ２５８中央のハブ２５９静止ナット２６０サブフレーム２８１層２８２層２８３繊維テープ部分２８４ステッチ２９１層２９２層３００プレフォームディスク３０１繊維テープ３０２層３０３層３１０プレフォーム

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｄ０４Ｈ 1/42 Ｄ０４Ｈ 1/42 ＥＡ 1/46 1/46 Ｚ (72)発明者フィリップダブリュ．シーハンアメリカ合衆国，コロラド 81007，ピュブロウエスト，サウスピンハイドライブ 415

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】幅と厚みを有する多重層ニアネットシェ
イプ繊維構造体の製造方法であって；繊維材料の一つの
層の上に別の繊維材料の層を乗せて一つの平坦な積層体
を提供し、その各層が製造される繊維構造体とほゞ一致
する幅を有し；そして製造される繊維構造体より幅が狭
い繊維テープの横方向に隣接する少なくとも二つの部分
で少なくとも一つの前記層を製造し；次いで上記積層体
を、ニードルパンチして、これらの層から転位させてこ
れらの層の面に対してほゞ直角の方向に延出させた繊維
によってこれらの層を架橋させるステップを含んでなる
方法。
【請求項２】さらに、前記一つの層を、製造される繊
維構造体より幅が狭い繊維テープの横方向で隣接する少
なくとも二つの部分の周縁の耳部を部分的に重ねること
によって前記一つの層を製造することを含む請求項１記
載の方法。
【請求項３】さらに、前記一つの層を、製造される繊
維構造体より幅が狭い繊維テープの横方向で隣接する少
なくとも二つの部分の耳部を当接させることによって製
造することを含む請求項１記載の方法。
【請求項４】さらに、前記一つの層を、製造される繊
維構造体より幅が狭い繊維テープの横方向で隣接する少
なくとも二つの部分を縫合することによって製造するこ
とを含む請求項１記載の方法。
【請求項５】さらに、一部分を重ね合わせた編組繊維
テープ部分で各々形成されている前記一つの繊維層の複
数を積層することを含む請求項１記載の方法。
【請求項６】さらに、部分的に重ね合わせた繊維テー
プ部分で前記一つの層を製造し、次いで、前記一つの層
を、異なる構造の別の繊維層と積層するステップを含む
請求項１記載の方法。
【請求項７】さらに、平坦にしたチューブ編組として
テープを製造し次いでその編組が製造されるとき、編組
にユニディレクショナルを導入することを含む請求項１
記載の方法。
【請求項８】さらに、前記一つの層を形成する繊維テ
ープを、上層と下層を有する平坦化チューブ編組で製造
し、次いでその編組の上層のユニディレクショナルをそ
の編組の下層のユニディレクショナルに対して横方向に
ずらして製造することを含む請求項７記載の方法。
【請求項９】さらに、前記一つの層を平坦な環状体と
して製造することを含み、その環状体が、環状体の内径
の周縁と外径の周縁との間に、隣接して繊維テープをら
せん状に巻き、次いで該テープの隣接する湾曲部の周縁
の耳部を重ね合わせることによって製造される請求項１
記載の方法。
【請求項１０】さらに、前記一つの層を平坦な環状体
として製造することを含み、その環状体が、環状体の内
径の周縁と外径の周縁との間に、隣接して繊維テープを
らせん状に巻き、次いで該テープの隣接する湾曲部の周
縁の耳部を当接させることによって製造される請求項１
記載の方法。
【請求項１１】さらに、前記一つの層を形成する繊維
テープの連続する湾曲部の耳部を、次の前記一つの層を
形成するテープの湾曲部の耳部に対してずらすことを含
む請求項１０記載の方法。
【請求項１２】さらに、繊維テープをチューブ編組と
して形成し、次いで編組が製造されるとき編組にユニデ
ィレクショナルを導入することを含む請求項９記載の方
法。
【請求項１３】さらに、平坦な環状体を製造すること
を含み、その環状体が部分的に横方向で重ね合わせた少
なくとも二つの繊維テープをらせん状に巻くことによっ
て製造される請求項１記載の方法。
【請求項１４】さらに、ユニディレクショナルの大き
さを予め決められた方式で変えることを含む請求項７記
載の方法。
【請求項１５】さらに、ユニディレクショナルの間隔
を予め決められた方式で変えることを含む請求項７記載
の方法。
【請求項１６】さらに、環状体を製造し、環状体の内
径周縁に隣接する部分から環状体の外径周縁に隣接する
部分まで、繊維の容積をほゞ均一に維持することを含む
請求項１記載の方法。
【請求項１７】さらに、環状体を製造し、環状体の内
径周縁と外径周縁の少なくとも一方の部分およびその隣
接部分の繊維の容積を予め決められた方式で増大するこ
とを含む請求項１記載の方法。
【請求項１８】製造される構造体が、平坦なアーチ形
であり、その構造体の幅が該アーチ形の内側周縁と外側
周縁との間の半径方向の距離に相当する請求項６記載の
方法。
【請求項１９】テープが、環状体の内径周縁と外径周
縁との間にらせん状にかつ環状体の底部から頂部へらせ
ん状に配置されている編組テープである請求項９記載の
方法。
【請求項２０】テープの耳部が積層体の高さ全体にわ
たってそろって整列しないように層が横方向にずれてい
る請求項１９記載の方法。
【請求項２１】複数の繊維テープを同方向にらせん状
に巻いて重ね合わせて交互に配置した繊維層からなる環
状体を製造し、その交互に配置した繊維テープ層の少な
くとも一つが環状体の内径周縁と外径周縁との間の半径
方向の距離より狭い幅の複数の編組テープで形成されて
いる請求項１記載の方法。
【請求項２２】繊維テープが、ＯＰＦを含むＰＡＮ繊
維類、炭素繊維類、黒鉛繊維類、セラミック繊維類、炭
素繊維類の前駆物質、セラミック繊維の前駆物質、およ
びこれらの混合物からなる群から製造される請求項１記
載の方法。
【請求項２３】さらに、架橋された層を、炭素、セラ
ミック、炭素の前駆物質、セラミックの前駆物質、およ
びこれらの混合物からなる群から選択されるマトリック
スで結合することを含む請求項１記載の方法。
【請求項２４】幅と厚みを有する成形繊維構造体であ
って、繊維材料製の一つの層を別の繊維材料製の一つの
層の上に配置した平坦な積層体を含んでなり、各層は幅
が繊維構造体の幅にほゞ相当し；前記層の一つは幅が繊
維構造体の幅より狭い平行な横方向で隣接する少なくと
も二つの繊維テープ部分で形成され；そしてニードルパ
ンチを行って、層から転位させて層の面に対してほゞ直
角の方向に延させた繊維によって層を架橋させることに
よって結合されている成形繊維構造体。
【請求項２５】前記横方向に隣接するテープ部分の耳
部が縫合されている請求項２４記載の構造体。
【請求項２６】前記横方向に隣接するテープ部分の耳
部が重ね合わされている請求項２４記載の構造体。
【請求項２７】前記繊維層の前記一つが編組の層であ
る請求項２４記載の構造体。
【請求項２８】テープ層が、ＯＰＦを含むＰＡＮ繊維
類、炭素繊維類、黒鉛繊維類、セラミック繊維類、炭素
繊維類の前駆物質、セラミック繊維類の前駆物質および
これらの混合物からなる群で製造される糸で製造され、
さらに炭素、セラミック、炭素の前駆物質、セラミック
の前駆物質、およびこれらの混合物からなる群から選択
される、繊維を結合するマトリックスを含有する請求項
２４記載の構造体。
【請求項２９】平坦なアーチ形であり、その幅がその
アーチ形の内径周縁と外径周縁との間の半径方向の距離
に相当し、さらにそのテープ部分がアーチ形に形成され
ている請求項２４記載の構造体。
【請求項３０】ほゞ平坦な環状形態であり、その幅が
環状形態の内径周縁と外径周縁との間の半径方向の距離
と定義され、横方向に隣接する繊維テープ部分が環状に
延びている請求項２４記載の構造体。
【請求項３１】さらに、複数の層を有する平坦な環状
体を形成するよう配置された複数のらせん状の巻かれた
テープを有し、その各層が一部分が重ね合わされた平行
な複数のテープで形成されている請求項２４記載の構造
体。
【請求項３２】さらに、複数の層を有する平坦な環状
体を形成するよう配置された複数のらせん状に巻かれた
テープを有し、その各層が当接されかつ縫合された複数
のテープ部分で形成されている請求項２４記載の構造
体。
【請求項３３】連続層が互いに横方向にずれており、
その結果、各層を形成するらせん状に巻かれたテープの
耳部が積層体の高さ全体にわたってそろって並んでいな
い請求項３２記載の構造体。
【請求項３４】平坦なアーチ形であり、その幅が該ア
ーチ形の内周縁と外周縁との間の半径方向の距離と定義
される構造体であって、その構造体の内周縁と外周縁に
隣接する部分以外は繊維容積が実質的に均一である請求
項２４記載の構造体。
【請求項３５】構造体の内周縁と外周縁の少なくとも
一方の部分およびそれに隣接する部分の繊維容積が増大
している請求項３４記載の構造体。
【請求項３６】繊維テープ部分の少なくとも一つが、
ユニディレクショナルを有する平坦にしたチューブ編組
である請求項２４記載の構造体。