[发明专利]用于铺展碳纤维或碳纱线的缆线的设备和方法

说明书

技术领域

本发明涉及制备通过铺展数根纤维或纱线的缆线而获得的纤维片的一般领域。

本发明的一个优选但非唯一的应用领域是制备三维纤维预成形体，所述三维纤维预成形体旨在用于制造由碳-碳（C-C）复合材料制成的环状零件，特别是制造制动盘。

背景技术

由复合材料，特别是用碳纤维和碳基质增强的复合材料制成的制动盘是公知的。它们的制造包括制备环形纤维预成形体并通过基质使其致密化。

用于制备环形纤维预成形体的一个已知方法包括通过铺展和并置数根碳纤维或碳纱线的缆线而制备环形纤维片（即所谓的横向片和所谓的周向片）。然后通过针刺使横向片和周向片彼此结合并旋转。通过循环针刺使数个层彼此结合从而获得厚的环形纤维结构。

该方法（所述方法的一个示例性实施方案描述于文献WO2007/048946）因此能够直接从碳纤维或碳纱线的缆线获得环形纤维预成型体而几乎没有浪费。

通过这种方法，形成横向片的缆线更精确地以一个方向和另一个方向交替铺设在设施的外同轴环和内同轴环之间。不可避免地，这种铺设造成碳纤维或碳纱线朝向内环（相对于外环）绷紧。

因此，为了获得在其整个宽度上完全均匀的环状纤维片，必须通过相应降低周向片在内环处的表面密度从而抵消横向片在内环处由于该绷紧而造成的表面密度的升高。

为了赋予周向片在设施的外环和内环之间降低的表面密度，能够在环之间用具有相同宽度但是具有降低重量的缆线形成所述层。然而，该方案相对难以实施并且需要使用具有不同重量的缆线。

另一方案包括在铺设之前进一步铺展所讨论的缆线。然而，已知的铺展方案具有一定数量的缺点。特别地，通过鼓气的铺展设备不能在设施的环之间设置缆线之前冻结缆线的宽度从而避免缆线恢复至其初始外观。同样重要的是，进行缆线的铺展必须同时维持缆线内纤维的均匀性。最后，必须能够铺展缆线而不在缆线中产生张力。

发明内容

因此需要提供满足所有这些限制的用于铺展碳纤维或碳纱线的缆线的设备。

根据本发明，通过用于铺展碳纤维或碳纱线的缆线的设备实现该目的，所述设备包括：盘状物，所述盘状物安装在旋转轴上并且具有至少一个梳状物，所述梳状物适合以基本上平行于缆线的纤维或纱线的纵向方向的方向梳理碳纤维或碳纱线的缆线，所述梳状物包括多个齿状物，所述齿状物沿径向朝向盘状物的外部突出；和用于使盘状物围绕其旋转轴线旋转的装置。

通过这种设备，通过使碳纤维或碳纱线的缆线穿过梳状物的齿状物（或通过使其与梳状物的齿状物齐平），能够铺展纤维或纱线从而使缆线在离开设备时增宽。事实上，已经观察到刺入缆线（或与其齐平）从而以基本上平行于形成缆线的纤维或纱线的纵向方向的方向进行梳理的梳状物的齿状物能够以缆线的宽度方向铺展缆线。此外，已经观察到在梳理之后，缆线保持其宽度。特别地，无需使用热结合纤维从而保证维持缆线的宽度。此外，通过使缆线以与设备的盘状物的旋转方向相同的移动方向前进，能够在设备的出口处实现缆线的增宽而不在缆线中产生张力。最后，该设备易于实施，不形成噪声干扰，并且可以容易地并入用于制造环状纤维片的设施中。

优选地，所述设备进一步包括用于调节梳状物在盘状物上的径向位置的装置。因此，梳状物可以安装在盘状物上的径向凹槽中并且能够在径向凹槽内滑移，从而允许调节所述梳状物在盘状物上的径向位置。

同样优选地，所述设备进一步包括用于调节梳状物的齿状物的定向的装置。因此，梳状物可以通过枢轴连杆安装在盘状物上，从而能够调节所述梳状物的齿状物的定向。

本发明还涉及用于铺展碳纤维或碳纱线的缆线的方法，包括至少使如上定义的设备的梳状物的齿状物在基本上平行于所述缆线的纤维或纱线的纵向方向的方向上与缆线齐平。

碳纤维或碳纱线的缆线可以在基本上与盘状物相切的方向上相对于所述设备移动。

此外，碳纤维或碳纱线的缆线可以在与所述盘状物的旋转方向相同的方向上相对于所述设备移动。因此不会在缆线中产生张力。

所述设备的梳状物的齿状物可以刺入缆线而不穿透缆线。通过这种方式，在缆线穿过设备的梳状物的齿状物之后易于维持缆线中的纤维的均匀性。

本发明还涉及这种方法通过铺展和并置数根碳纤维或碳纱线的缆线而制备纤维片的用途。

附图说明

本发明的其他特征和优点将通过如下参考附图的说明而浮现，附图显示了本发明的非限制示例性实施方案。在图中：

-图1为根据本发明的用于铺展碳纤维或碳纱线的缆线的设备的立体图；