[发明专利]制作纤维预制件的方法以及由此获得的纤维预制件

说明书

本发明涉及制作的碳纤维和/或碳前驱体纤维的纤维预制件的方法，包括：‑步骤a)根据预定义的叠置轴线Z来叠置至少两个碳纤维层和/或碳前驱体纤维层，以便形成多层本体2；‑步骤b)借助于至少一个第一针刺装置10在与叠置轴线Z基本上平行的针刺方向上针刺多层本体2，以将至少部分的纤维布置成平行于叠置轴线Z，以便获得经针刺的多层本体3，‑可选的步骤c)将通过应用以上步骤a)和b)分别获得的两个或更多个经针刺的多层本体3根据叠置轴线Z彼此叠置。纤维预制件1由单个多层式经针刺本体3构成或由沿叠置轴线Z彼此叠置的两个或更多个经针刺多层本体3构成。在叠置步骤a)中，通过将一个或更多个非织造形式的纤维层NW叠置在一个或更多个织造形式的纤维层W上来制作多层本体2。在针刺步骤b)中，多层本体2的与第一针刺装置10的针11相遇的第一部分由至少一个非织造层NW构成，以便防止针11直接地接合在下面的织造层W的纤维，并且使得待被布置成与叠置轴线Z平行的纤维20属于以上由至少一个非织造形式的纤维层NW构成的第一部分。

技术领域

本发明涉及一种用于制作纤维预制件的方法以及由此获得的纤维预制件。

根据本发明的纤维预制件可以用作C/C(碳/碳)制动系统部件的增强元件，特别是用作汽车的盘式制动器或航空制动器的转子/定子的增强元件。在这种情况下，意在通过使用树脂或沥青的浸渍或者通过气相沉积进行致密化以获得碳/碳结构。

背景技术

众所周知，在航空领域和赛车领域中，制动系统是使用碳/碳(C/C)部件制成的，特别是转子/定子和盘式制动器是使用碳/碳(C/C)部件制成的。

碳/碳部件由在其中布置有碳增强纤维的碳基质构成。

通常，碳纤维或碳前驱体纤维被(单独地或使用粘合剂例如树脂)聚合以形成被称为“预制件”的三维结构。最常用的碳前驱体是PAN(PAN：聚丙烯腈)、沥青和人造丝。

碳基质可以以各种方式获得，基本上可归为两类：通过纤维结构的树脂和/或沥青的浸渍、或者通过气体(CVD，“化学气相沉积”)。

在生产过程的具体步骤中可以设置存在被添加的添加剂，以便改进中间生产性或最终产品特征，诸如摩擦系数和/或磨损抵抗性。

用于生产碳纤维预制件的已知方法包括：

-使用树脂来浸渍和/或模制短纤维(劈切)；

-使用树脂来浸渍和/或模制织造毡或非织造毡；

-针刺可能富含连续纤维的非织造毡；

-针刺短纤维(劈切)；

-针刺碳或碳前驱体织物；以及

-缝纫织物。

众所周知，从碳纤维预制件开始获得的成品制动盘的一些关键特征在很大程度上取决于预制件的制作方式。

特别地，特征诸如沿着盘的旋转轴线Z(正交于盘平面)的抗压强度/刚度、相对于盘平面的抗剪强度以及沿着轴线Z的热导率强烈地取决于沿轴线Z被引导的纤维的数量和分布。

基于浸渍/模制的生产方法涉及沿轴线Z几乎完全不存在纤维的情况，使得以上描述的特征的价值非常有限。通常，这些生产方法由于它们的低成本和生产简单性而被采用，但是最终的技术和质量结果显然地差。

替代性生产方法诸如涉及在轴线Z上存在有限的纤维的缝纫，此外，上述纤维不是非常均匀地分布的。

相反，方法诸如针刺允许在轴线Z上将纤维有效地且均质地分布。

同时，在盘的平面上的纤维的数量、分布和层的数目强烈地影响最终特征诸如盘平面上的挠曲强度和热导率。