專利名稱：用于制造針刺纖維結構的旋轉針刺法和支承的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用針刺法生產(chǎn)纖維結構的領域。更具體點說，本發(fā)明涉及旋轉針刺法，其中有眾多的叉形針或鉤針被反復地驅動到一個設在底板上的纖維結構內(nèi)，其時該纖維結構環(huán)繞旋轉軸線旋轉。
旋轉針刺法和機械在紡織業(yè)中是人所熟知的。按照現(xiàn)有技術方法中的一種，有眾多的叉形針或鉤針被反復驅動到一個設在可用針穿透的支承的平面上的纖維結構內(nèi)，其時該支承環(huán)繞一條與支承平面垂直的旋轉軸線旋轉，如美國專利5,217,770和4,955,123及德國專利申請DE2911762A1中所說明的例子。這種特殊的旋轉針刺法可用來制造圓形的和環(huán)形的纖維結構，并被發(fā)現(xiàn)在制造飛機制動盤預制坯時十分有用，這種預制坯適宜進一步加工成復合的飛機制動盤，這種進一步加工包括按照有關行業(yè)所熟悉的各種方法來滲入粘結基體。
按照行業(yè)的現(xiàn)有技術，可用針穿透的支承具有一個可用針穿透的介質(zhì)(如塑料、彈性體、泡沫塑料或彈性體、或刷子的硬毛)形成一個纖維材料可在其上堆積的平面，其時針刺支承環(huán)繞一條與該平面垂直的旋轉軸線旋轉。典型的做法是，首先堆積在該平面上的纖維材料被粘附上可用針穿透的介質(zhì)以便使纖維材料與針刺支承一同運動，接著另外的纖維材料再添加上去一直到具有所需最終厚度的粘附纖維結構被生產(chǎn)出來。隨后須用剝落、撬起或切開使纖維結構與可用針穿透的介質(zhì)分離以便從支承上拿出纖維結構。從可用針穿透的介質(zhì)上剝下纖維結構對某些厚的纖維結構如飛機制動盤預制坯來說是不好的，因為這樣會扭曲并經(jīng)常損壞纖維結構。如果要考慮扭曲和損壞，那么可將纖維結構從可用針穿透的介質(zhì)上切下來。但后一種方法會在可用針穿透的介質(zhì)上留下殘余的纖維材料，這些材料在制造下一個纖維結構之前必須被清除，而清除是很麻煩和費時的。
在這種形式的某些方法中曾有這樣做的，其中另外的纖維層被添加上去并進行針刺，但沒有將針驅動到可用針穿透的介質(zhì)內(nèi)，即沒有針刺到全程透過堆積在支承上的纖維材料。某些制造飛機制動盤預制坯的方法就利用這個特點。但這樣制造的纖維結構容易在纖維結構還沒有完成時就從可用針穿透的介質(zhì)上裂開。解決這個問題的一個方法是用增加送入到可用針穿透的介質(zhì)內(nèi)的纖維數(shù)量來增加纖維結構和可用針穿透的介質(zhì)之間的粘結。但這個解決方法并不好，因為兩個理由第一，這樣纖維結構甚至更難取走，第二，這樣甚至要在可用針穿透的介質(zhì)內(nèi)留下更多的纖維有待以后清除。
因此，本發(fā)明的目的是要提供一種針刺方法和支承，其中，堆積在支承上的纖維材料以足夠的強度被固定在支承上，一直到纖維結構完成始終能保持固定。本發(fā)明的另一個目的是要使纖維結構完成后容易從可用針穿透的介質(zhì)上取走，只在可用針穿透的介質(zhì)內(nèi)留下很少的殘余纖維材料。
按照本發(fā)明的一個方面所提供的旋轉針刺法包括下列步驟將一可用針穿透的墊片(針布)可移走地固定在一個旋轉的針刺支承上，使該旋轉的針刺支承形成一個設在眾多制氈針下面的表面，并具有一個可用針穿透的區(qū)域，可用針穿透的墊片(針布)覆蓋在該表面上，并在該表面的外側固定在旋轉的針刺支承上；使可用針穿透的墊片環(huán)繞旋轉軸線旋轉；在可用針穿透的墊片上至少堆積起第一纖維層；將眾多的制氈針反復驅動到第一纖維層和可用針穿透的墊片內(nèi)使它們粘合在一起；在第一纖維層和可用針穿透的墊片粘合在一起后，從旋轉的針刺支承上移走第一纖維層和可用針穿透的墊片。
按照本發(fā)明另一方面所提供的在旋轉針刺法中使用的旋轉針刺支承具有形成一個具有可用針穿透區(qū)域的表面的底板；一個在外面的基環(huán)包圍著該表面，外基環(huán)可環(huán)繞旋轉軸線旋轉；一個可用針穿透的墊片覆蓋在該表面上，并連結在外基環(huán)上使該可用針穿透的墊片隨著外基環(huán)一起旋轉。
下面簡要說明附圖

圖1為按照本發(fā)明一個方面的旋轉針刺支承的頂視圖，部分已被裂開。
圖2為圖1中的旋轉針刺支承的側視圖，部分已被裂開。
圖3為圖2中用3-3指出的區(qū)域的側剖視圖。
圖4為按照本發(fā)明另一個方面的旋轉針刺支承的頂視圖，部分已被裂開。
圖5為圖4中的旋轉針刺支承的側視圖，部分已被裂開。
圖6為圖5中用6-6指出的區(qū)域的側剖視圖。
圖7為按照本發(fā)明另一個方面的旋轉針刺支承的側剖視圖。
本發(fā)明的各個方面在圖1-6中示出，沒有按比例畫，其中相同的零件用相似的標號標出?，F(xiàn)在參閱圖1和2，這是按照本發(fā)明一個方面提供的旋轉針刺支承10。它具有一塊底板11，其上形成一個具有可用針穿透區(qū)域的表面18，和一個包圍著該表面18的外基環(huán)26，外基環(huán)26可環(huán)繞旋轉軸線14旋轉，旋轉軸線14最好與表面18垂直?；h(huán)26可與底板11制成一個整件，或成為一個分離件。在圖1和2的實施例中，可用針穿透區(qū)域與表面18一致地向外擴張，但可用針穿透區(qū)域也可只占表面18上的一部分。有一可用針穿透墊片22覆蓋著表面18并連結在外基環(huán)26上使可用針穿透墊片22在針刺頭54的下面旋轉。針刺頭54具有裝在針板24上的眾多的制氈針20，當可用針穿透的墊片22在針刺頭54的下面旋轉時，在至少一部分的旋轉針刺制氈過程中，制氈針20被反復地驅動到可用針穿透墊片22和面18的可用針穿透區(qū)域內(nèi)。本文所用的術語“制氈針”指那些帶叉或帶鉤的針，它們被反復驅動到一個纖維結構內(nèi)以便增加纖維結構的纏結和密實，這種方法在行業(yè)中是人所熟知的。德國的Groz-Beckert和美國Wisconsin州的Foster Needle有限公司有供適用的制氈針?？捎冕槾┩傅膲|片22部分被用來作為載體以便在眾多的制氈針20的作用下使纖維層堆積并粘合在其上。如同行業(yè)中所公知，制氈針20帶叉或帶鉤，從而使它能在纖維層內(nèi)運送纖維。針刺頭可具有各種形狀，取決于所需針刺的作用，但一般情況，它在要被針刺的纖維層上橫跨整個寬度而延伸，這個垂直于纖維層方向的“寬度”在針刺頭54下被經(jīng)過。可以采用多個針刺頭，每一個針刺頭具有的寬度相當于纖維層的寬度或小于纖維層的寬度。而且，針刺頭54可只覆蓋表面18的圓周的一部分如圖1所示，或覆蓋表面18的整個圓周。任何一種這樣的變化應被認為屬于本發(fā)明的范圍之內(nèi)。
在圖1-6中示出驅動可用針穿透墊片的兩個實施例。在這兩個實施例中，針刺頭54都是被一合適的機構以行業(yè)中熟知的方式往復移動。針刺支承可用一適當?shù)臋C構如動力驅動的螺旋起重器沿著平行于旋轉軸線的方向相對于制氈針而作上升和下降的運動。旋轉針刺支承和針刺頭與驅動機構和控制機構一起被連結到機架上?？梢圆捎冒凑毡景l(fā)明的旋轉針刺支承的旋轉針刺機械和方法在本行業(yè)中是公知的，其例子在美國專利5,217,770和4,955,123及德國專利申請DE2911762A1中都有說明。不需要在這里對這種機械詳細說明。
在圖1和2所示的實施例中，底板11具有一個基部12可在針刺過程中環(huán)繞旋轉軸線14旋轉，和一個在眾多制氈針20下面的可用針穿透的區(qū)域。對底板11而言，可用針穿透的區(qū)域基本上覆蓋所有的表面18，因為整個表面都要在眾多的制氈針20下通過?？捎冕槾┩傅膮^(qū)域可以是在基部12上與制氈針20對準的排成陣列的孔(未示出)或同心槽(未示出)，或可裝在基部12上的可用針穿透的介質(zhì)16，最后一種較好，因為它可不再需要使制氈針20與基部12上的孔或槽對準。在這個實施例中，可用針穿透的介質(zhì)16疊置在一部分基部12上并形成一個可與旋轉軸線14垂直的表面18。該表面18可以是平面的或非平面的如凹面的或凸面的，取決于具體的針刺方法和由該方法制出的纖維結構所需的形狀?？捎冕槾┩傅膲|片22(圖上一部分被裂開以便露出表面18)疊置在可用針穿透的介質(zhì)16上，并在表面18的外側可移走地固定在基部12上，其方式將在下面較詳細地說明。按照一個較優(yōu)的實施例，基部12、可用針穿透的介質(zhì)16、表面18、和可用針穿透的墊片22都是環(huán)繞著旋轉軸線14的圓形，但更好是環(huán)繞著旋轉軸線14的環(huán)形。如果表面18為環(huán)形，那么可用針穿透的墊片22就可連結在表面18的外側而與表面18的外徑鄰接、與表面18的內(nèi)徑鄰接、或兩者都有。主要是整個表面18要在針板24下面通過，并在至少一部分針刺過程中受到眾多制氈針20的穿透，這些通常是在過程開始時發(fā)生的。
第一纖維層48和一個或多個添加的纖維層50被疊置在可用針穿透的介質(zhì)16和可用針穿透的墊片22上，并經(jīng)受一次或多次的針刺過程，這將在下面更詳細地說明。纖維層48和50可采取各種形式。為了制出圓盤或圓環(huán)，纖維層可形成圓盤或圓環(huán)的扇形片，或者纖維層可形成螺旋形帶，美國專利5,546,880、5,417,138、5,217,770和4,955,123有這方面的例子。纖維層可具有多種形式的纖維，包括碳纖維和陶瓷纖維，和這兩種纖維的先驅物，及這些纖維的混合物。聚丙烯腈(PAN)纖維、氧化的聚丙烯腈纖維(OPF)為碳纖維先驅物的例子。單一的纖維層48和50可沒有限制地由纖維束、紗線、織物和非織造織物、針織物和毛氈制成。本文中使用的術語“纖維束”指連續(xù)長纖維的股線。本文中使用的術語“紗線”指連續(xù)纖維或連續(xù)短纖維的連續(xù)股線或兩者的混合。各種形式的連續(xù)纖維或不連續(xù)纖維(短纖維)都可被用來制成纖維層48和50。
在圖1和2所示的例子中，可用針穿透的墊片22被夾緊在基部12上。最好設有一個包圍表面18的外基環(huán)26并把它固定在基部12上?？捎冕槾┩傅膲|片22疊置在外基環(huán)26上。有一外保持環(huán)28疊置在外基環(huán)26上并將可用針穿透的墊片22夾緊在其間。外保持環(huán)28和外基環(huán)26于是便將可用針穿透的墊片22夾持著。從圖3可最好地看到，其中在圖1和2中曾示出的相應的零件用相應的標號標出。有多個尖頭銷30從外基環(huán)26向外突出而平行于旋轉軸線14。可用針穿透的墊片疊置在外基環(huán)26上并被銷釘30刺穿。當外保持環(huán)28被放置在外基環(huán)26上時，外保持環(huán)28上設有的多個配合孔32便可與尖頭銷30對準而將它接納。最好有眾多的銷30和孔32均勻地分布在兩個環(huán)26和28的圓周上。在實施本發(fā)明時曾考慮過夾持可用針穿透的墊片的其他途徑。例如在外保持環(huán)28上設一帶齒表面，在外基環(huán)26上設一橡膠表面，而將可用針穿透的墊片22夾緊在這兩表面之間。外基環(huán)26可用多個螺紋緊固件(未示出)穿過外基環(huán)26上的多個孔與基部12上的多個配合的螺孔(未示出)嚙合可移走地連結在基部12上，也可用其他合適的方法。但在本文所公開的本發(fā)明的啟示下，本行業(yè)的行家顯然容易作出將可用針穿透的墊片22夾持在表面18外側的各種方法，這些方法中任一種都應被認為屬于本發(fā)明的范圍之內(nèi)。
在圖1上用裂開一部分來示出的內(nèi)基環(huán)27和內(nèi)保持環(huán)29(均用虛線示出)可用來將可用針穿透的墊片22在表面18內(nèi)直徑附近連結到基部12上，內(nèi)基環(huán)27和內(nèi)保持環(huán)29具有與本文所說過的外基環(huán)26和外保持環(huán)28相同的特性。在這個實施例中，表面18包圍著內(nèi)保持環(huán)29和內(nèi)基環(huán)27。但將可用針穿透的墊片22連結在外直徑的附近是比較好的?；?2的配置是與外基環(huán)26一起被驅動，這兩個零件被適當?shù)尿寗友b置(未示出)驅動環(huán)繞旋轉軸線14旋轉，這種驅動裝置在用旋轉針刺法的行業(yè)中是公知的。使基部12和外基環(huán)26一起被驅動是比較好的，因為可用針穿透的墊片是由與基部12的摩擦接合以及與外基環(huán)26的機械接合而被驅動的，外基環(huán)26可減少墊片22上在與外基環(huán)26連結處的應力。
可用針穿透的介質(zhì)16最好連結在基部上，而且可永久地固定在基部12上。按照一個較優(yōu)的實施例，可用針穿透的介質(zhì)16具有固定在基部12上的刷子的硬毛52，如圖3所示。可用針穿透的介質(zhì)16也可以是一個泡沫彈性體及/或一個泡沫塑料。在實施本發(fā)明時發(fā)現(xiàn)，尼龍(聚酰胺)刷硬毛52較好，因為它們更耐用并可重復利用。由刷子的硬毛、銷釘或針構成的可用針穿透的介質(zhì)的范例在德國專利申請DE2911762A1和DE3214831A1、德國專利公報2,306,416及美國專利3,829,939和4,651,393中都有說明，它們中的任一種在實施本發(fā)明時都是適用的。基部12最好為剛體，并可由任何一種合適的材料如金屬、塑料和纖維增強塑料制成。外基環(huán)26、外保持環(huán)28和銷釘30最好由金屬如鋼制成。可用針穿透的墊片可以是一種纖維片并且最好是織造的纖維片。本發(fā)明的一個由氧化聚丙烯腈纖維(OPF)制造飛機制動盤預制坯的較優(yōu)實施例采用每平方碼14.25盎司的棉胎圈包布作為可用針穿透的墊片22，每英寸的經(jīng)紗和緯紗都是23根，而經(jīng)紗和緯紗的支數(shù)為2.5-2.75，該材料為G1250型由美國Georgia州Macon的Eastbank紡織公司/Eastbank貿(mào)易公司提供，而由美國Georgia州Monroe的Walton Monroe Mills公司制造。在實施本發(fā)明時棉胎圈包布工作得很好，因為它能作為粘合到纖維層48和50上的良好載體接受由一個或多個纖維層中運送來的纖維并在旋轉時具有抵抗撕裂的良好強度。但采用具有類似特性的其他纖維層，包括非織造材料和針織材料也可考慮，只是任何一種都應被認為屬于本發(fā)明的范圍內(nèi)。
按照本發(fā)明的一個方面，至少設有一個可用針穿透的墊片22，而且至少可設有一個添加的可用針穿透的墊片覆蓋在表面18上并在表面18的外側固定在旋轉針刺支承10上。這樣，兩個、三個或多個可用針穿透的墊片22可疊置在一起并在表面18的外側連結到基部12上。如果針刺太厲害并能損傷單一的可用針穿透的墊片22，采用疊置的可用針穿透的墊片22無疑是有效的。曾經(jīng)發(fā)現(xiàn)將兩個或多個墊片疊置在一起所提供的支承結構能夠抵擋比較厲害的針刺?；蛘呖稍黾涌捎冕槾┩笁|片的重量而不是用多個疊置的墊片。但設置兩個或多個可用針穿透的墊片較為合適，因為這樣材料就只有一種重量需要列出規(guī)格并保有庫存。
可用針穿透的墊片22可用各種方法夾緊在外基環(huán)26和外保持環(huán)28之間，包括使用螺紋緊固件和在機械行業(yè)中公知的各種夾緊裝置，如用彈簧加載的夾具、螺釘作用的夾具、氣動夾具和液壓夾具。如圖1和2所示，某些實施例采用多個連結到基部12上的拉扣34。再看圖3，拉扣的作用是將外保持環(huán)28拉向外基環(huán)26，從而將可用針穿透的墊片22夾緊在其間。拉扣34具有一個拉扣體36、一個用拉扣銷40樞支在拉扣體36上的拉扣桿38、和一個用夾頭銷44樞支在拉扣桿38上的拉扣夾頭42。使拉扣桿38環(huán)繞拉扣銷40按順時針向旋轉，這樣夾頭銷44也就按順時針向旋轉，致使拉扣夾頭42向上移動并松開外保持環(huán)28。要夾緊外保持環(huán)28時可按反時針向旋轉拉扣桿38，使拉扣夾頭向下移動。最好在外保持環(huán)28上裝一夾緊片46以便與拉扣夾頭42合作并與其端頭咬合。夾緊片46可用合適的方法包括螺釘、鉚釘和焊接連結在外保持環(huán)28上。拉扣36可用合適的方法包括螺釘、鉚釘和焊接連結到基部12上。在圖3所示范例中采用的是螺釘47。
現(xiàn)在參閱圖4-6，其中示出按照本發(fā)明的另一個方面的旋轉針刺支承100。該旋轉針刺支承100與圖1-2中的旋轉針刺支承10相似，兩個實施例中相同的零件在圖中用相似的標號標出。旋轉針刺支承100具有一塊底板111，底板具有一個基部112，在基部上開有眾多的孔113排列成為陣列，這樣在基部112上就形成一個表面118其內(nèi)有可用針穿透的區(qū)域。在這個實施例中，可用針穿透的區(qū)域與可用眾多的制氈針穿透的區(qū)域相對應，可以是表面118的全部或一部分，視針刺頭54的形狀而定。裝在針板24上的眾多制氈針20被設置在陣列孔113的上方，使每一孔都與一個相關的針20對準?？捎冕槾┩傅膮^(qū)域也可具有同心槽的陣列(未示出)，或者是一個可用針穿透的介質(zhì)如同刷子可用來形成全部表面118或只是在眾多制氈針下面的一部分表面。有一外基環(huán)126包圍著表面118并可相對于底板111而自由旋轉。另有一可用針穿透的墊片22覆蓋著表面118并被連結到外基環(huán)126上，其方式如同前面結合圖1-3說明過的那樣。但在圖4-6畫出的實施例中，底板111被固定，不能相對于眾多制氈針20而旋轉，其時可用針穿透的墊片22是由外基環(huán)126的旋轉而帶動旋轉的。可用針穿透墊片22在仍然保持固定的表面118上滑動，而外基環(huán)126則強制可用針穿透墊片22與它一起旋轉。在這個實施例中，須用一個較強的可用針穿透的墊片22例如較重的胎圈包布以免墊片從外基環(huán)126上被撕裂。也可設置內(nèi)基環(huán)，其構造和操作與外基環(huán)126相似，內(nèi)基環(huán)被表面118包圍。內(nèi)基環(huán)可與外基環(huán)126一起被驅動。
外基環(huán)126(及/或內(nèi)基環(huán))例如可被軸承156支承著并被電動機152強制轉動，電動機用一適當?shù)臋C構機械地接合到外基環(huán)126上。按照一個較優(yōu)的實施例，可用一皮帶輪154連結在電動機軸上，而外基環(huán)126(及/或內(nèi)基環(huán))則被皮帶155驅動。或者，可用小齒輪與外基環(huán)(及/或內(nèi)基環(huán))的內(nèi)側或外側嚙合。在外基環(huán)(及/或內(nèi)基環(huán))上可設置環(huán)形齒輪以便與小齒輪嚙合。針刺機械行業(yè)中的行家顯然會想到其他驅動機構，但任何一種改變應被認為屬于本發(fā)明的范圍之內(nèi)。
現(xiàn)在參閱圖7，其中示出按照本發(fā)明另一方面的旋轉針刺支承的一部分的剖視圖。針刺支承200與針刺支承10十分相似，只是針刺支承200具有多個彈簧加載的夾頭來代替拉扣34。彈簧加載夾頭234具有一對導架236和被接納在導架236內(nèi)的夾緊桿238。夾緊桿238具有一個軸部240和一個指部242。兩個導架236各設有互相對準的孔244，軸部240被接納在孔244內(nèi)而可垂直地在導架236內(nèi)滑動(移動)。軸236有一彈簧擋246，彈簧248被壓縮地設置在彈簧擋246和上導架236之間。彈簧248向下拉動軸部240，從而驅動指部242抵壓到外保持環(huán)28上，這樣就可提供將可用針穿透墊片夾緊在外保持環(huán)28和外基環(huán)26之間所需的夾緊力。要將外保持環(huán)28松開時可降下可用針刺穿透的支承200。當將支承200下降時軸那240的端部就會與一釋放擋250接觸，該擋可在支承200繼續(xù)下降時使夾緊桿238停止，從而使外保持環(huán)28可從指部242上移開。釋放擋250被固定在針刺機的機架(未示出)上。當針刺支承200下降一個預定的距離時，夾頭234就可松開外保持環(huán)28允許它安裝或移開。彈簧加載的夾頭234可被用在本發(fā)明的任一個實施例上。
按照本發(fā)明的另一方面，還提供一種旋轉針刺法。重看圖2，該方法包括下列步驟將一可用針穿透的墊片22可移走地固定在一個旋轉的針刺支承10上，該旋轉針刺支承10形成一個設在眾多制氈針20下面的表面18，并具有一個可用針穿透的區(qū)域，可用針穿透的墊片22覆蓋在該表面上，并在該表面18的外側固定到旋轉的針刺支承上；使可用針穿透的墊片22環(huán)繞旋轉軸線旋轉；在可用針穿透的墊片22上至少堆積起第一纖維層；將眾多的制氈針20反復驅動到第一纖維層48和可用針穿透的墊片22內(nèi)使它們結合在一起；以及，在第一纖維層48和可用針穿透的墊片22結合在一起后從旋轉的針刺支承上移走第一纖維層48和可用針穿透的墊片。雖然上面這些步驟是結合圖1和2的針刺支承10而說明的，但上述方法也可用于圖4和5的針刺支承100和圖7的針刺支承200上。
仍舊參閱圖2，按照本發(fā)明的另一方面所提供的方法包括下列步驟將可用針穿透的墊片22疊置在連結到基部12上的可用針穿透的介質(zhì)16上，該介質(zhì)的形成一個平表面18；在該平表面18的外側將可用針穿透的墊片22可移走地固定到基部12上；使該基部12環(huán)繞一條與平表面18垂直的旋轉軸線旋轉；在可用針穿透的墊片22上至少堆積起第一纖維層；將眾多的制氈針20驅動到第一纖維層48和可用針穿透的墊片22內(nèi)使它們結合在一起；在第一纖維層48和可用針穿透的墊片22結合起來后從可用針穿透的介質(zhì)16上移走第一纖維層48和可用針穿透的墊片22。上面結合圖1-7說明的各種特點都可用在這個方法上。
按照一個較優(yōu)的實施例，在將第一纖維層48和可用針穿透的墊片22結合起來的步驟中至少有一部分時間雖然眾多的制氈針20已刺入到可用針穿透的介質(zhì)16內(nèi)，但沒有將可用針穿透的墊片22和可用針穿透的介質(zhì)16結合起來，或者換句話說，沒有將可用針穿透的墊片22粘附到表面18上。采用這個步驟制造的纖維結構很容易從底板11上取走。
如果可用針穿透的區(qū)域具有排成陣列的孔113或采用排成陣列的同心槽(未示出)，那么通過可用針穿透的墊片22運送到孔113或槽(未示出)內(nèi)的纖維不會使可用針穿透的墊片22粘附在表面18上，因為纖維很容易從孔或槽內(nèi)拉出。如果刷子52被用來作為可用針穿透的介質(zhì)16，那么上面說過的棉胎圈包布的可用針穿透的墊片22會在很大程度上阻礙將纖維運送到刷子52內(nèi)。調(diào)節(jié)針刺參數(shù)來減少纖維的運送一般并不需要，因為棉胎圈包布會成為有效的障礙阻止將纖維運送到刷子內(nèi)。在纖維墊片22被移走后，即使有，也只是極少的纖維會留在刷子52內(nèi)。刷子52表面18的光潔度并不顯得對可用針穿透的墊片22粘附到刷子52上的趨勢有任何影響。
按照另一個較優(yōu)的實施例，該方法還包括下列步驟將多個增添的纖維層50堆積在第一纖維層48上，并將眾多的制氈針20反復驅動到第一纖維層48和多個增添的纖維層50內(nèi)使它們結合起來。當只要結合某些增添的纖維層50而應用最后的步驟時，可不必將眾多的制氈針20驅動到第一纖維層48內(nèi)，或通過多個增添纖維層50的全程。一般地說，這些層為中間的及/或頂部的添加纖維層50，這在比較厚的纖維結構如飛機制動盤中是常會遇到的。這時，當只要結合某些纖維層48和50(通常是在過程的開始)時，要將眾多的制氈針20驅動到可用針穿透的介質(zhì)16內(nèi)，而當只要結合某些纖維層50(通常是在過程的中間及/或結束)時，可不必將眾多的制氈針20驅動到可用針穿透的介質(zhì)內(nèi)。每個纖維層48或50都可疊置并單獨針刺到以前的一個或多個纖維層上，或者多于一個的纖維層在受到一次針刺通過前可先疊置在以前的一個或多個纖維層上。纖維層50可不受限制地由單一的纖維環(huán)、數(shù)層邊靠邊毗連放置的不完整環(huán)、及/或螺旋的纖維帶(編織的、織造的或針織的)構成。纖維層最好由用來制造飛機制動盤預制坯的氧化聚丙烯腈纖維(OPF)構成，但其他材料也可應用，這要看最終的纖維結構所希望有的最終性能和要擔任的用途，這種材料包括聚丙烯腈(PAN)纖維、碳纖維、石墨纖維、陶瓷纖維、碳纖維和陶瓷纖維的先驅物、和以上這些纖維的混合物。
按照本發(fā)明的另一方面所提供的適宜用來制造厚的環(huán)形纖維結構如復合飛機制動盤預制坯的方法包括下列步驟(a)將可用針穿透的纖維墊片22疊置在一個連結到基部12的可用針穿透的介質(zhì)16上，該介質(zhì)形成一個平表面18并具有眾多的刷子硬毛；(b)在平表面18的外側將纖維墊板22套置在基部12的多個銷釘30上，使纖維墊板22可移走地被固定并夾緊在基部12上；(c)使基部12環(huán)繞一條與平表面18垂直的旋轉軸線14旋轉；(d)在纖維墊片22上堆積起至少一個第一纖維層48；(e)將眾多的制氈針20反復驅動到第一纖維層48和纖維墊片22內(nèi)使它們結合在一起；(f)將多個添加的纖維層50堆積在第一纖維層48上，一次添加一層或多層；將眾多的制氈針20反復驅動到第一纖維層48和添加的纖維層50內(nèi)使至少一個添加纖維層50和第一纖維層48結合起來；(g)將眾多的制氈針20反復驅動到多個添加纖維層50內(nèi)使多個添加纖維層50結合起來，一次結合一層或多層，當只要結合某些添加的纖維層50時可毋需將眾多的制氈針20驅動到可用針穿透的介質(zhì)16內(nèi)；(h)在上述這些結合完成后，就可從可用針穿透的介質(zhì)16上移走纖維墊片22、第一纖維層48和多個添加纖維層50。
顯然在本文所公開的內(nèi)容的啟示下，本行業(yè)的行家很容易作出各種變化，但任何一種變化都應被認為屬于本發(fā)明的范圍之內(nèi)，這個范圍就是下面的權利要求所限定的。
權利要求
1.一種旋轉針刺方法，包括下列步驟將至少一個可用針穿透的墊片可移走地固定在一個旋轉的針刺支承上，該旋轉的針刺支承形成一個設在眾多制氈針下面的表面，并具有一個可用針穿透的區(qū)域，可用針穿透的墊片覆蓋在該表面上，并在該表面的外側固定在旋轉的針刺支承上；使可用針穿透的墊片環(huán)繞旋轉軸線旋轉；在可用針穿透的墊片上至少堆積起第一纖維層；將眾多的制氈針反復驅動到第一纖維層和可用針穿透的墊片內(nèi)使它們粘合在一起；在第一纖維層和可用針穿透的墊片粘合在一起后從旋轉的針刺支承上移走所述的第一纖維層和所述的可用針穿透的墊片。
2.如權利要求1的方法，其特征為，所說可用針穿透的墊片并不粘附在所說表面上。
3.如權利要求1的方法，還包括下列步驟將多個添加纖維層堆積在所說第一纖維層上；將所說眾多的制氈針反復驅動到所說第一纖維層和所說多個添加纖維層內(nèi)使它們結合在一起。
4.如權利要求1的方法，其特征為，所說旋轉針刺支承具有一個形成所說表面的基部和一個連結在所說基部上的可用針穿透的介質(zhì)。
5.如權利要求1的方法，其特征為，所說旋轉針刺支承具有一個形成所說表面的基部和一個包圍所說表面的外基環(huán)，所說可用針穿透的墊片被連結到所說外基環(huán)上，并且所說可用針穿透的墊片和所說基部隨著所說外基環(huán)一同旋轉。
6.如權利要求1的方法，其特征為，所說旋轉針刺支承具有一個形成所說表面的基部和一個被所說表面包圍的內(nèi)基環(huán)，所說可用針穿透的墊片被連結到所說內(nèi)基環(huán)上，并且所說可用針穿透的墊片和所說基部隨著所說內(nèi)基環(huán)一同旋轉。
7.如權利要求1的方法，其特征為所說旋轉針刺支承具有一個形成所說表面的基部和一個包圍所說表面的外基環(huán)，所說可用針穿透的墊片被連結在所說外基環(huán)上；同時所說旋轉針刺支承具有一個形成所說表面的基部和一個被所說表面包圍的內(nèi)基環(huán)，所說可用針穿透的墊片被連結到所說內(nèi)基環(huán)上，并且所說可用針穿透的墊片和所說基部隨著所說外基環(huán)和所說內(nèi)基環(huán)一同旋轉。
8.如權利要求1的方法，其特征為，所說旋轉針刺支承具有一個形成所說表面的基部和一個包圍所說表面的外基環(huán)，所說可用針穿透的墊片被連結到所說外基環(huán)上，并且所說可用針穿透的墊片被所說外基環(huán)帶動旋轉，而所說基部則被固定，并不相對于所說眾多的制氈針而旋轉。
9.如權利要求1的方法，其特征為，所說旋轉針刺支承具有一個形成所說表面的基部和一個被所說表面包圍的內(nèi)基環(huán)，所說可用針穿透的墊片被連結到所說內(nèi)基環(huán)上，并且所說可用針穿透的墊片被所說內(nèi)基環(huán)帶動旋轉，而所說基部則被固定，并不相對于所說的眾多的制氈針而旋轉。
10.如權利要求1的方法，其特征為，所說旋轉針刺支承具有一個形成所說表面的基部和一個包圍所說表面的外基環(huán)，所說可用針穿透的墊片被連結到所說外基環(huán)上；同時所說旋轉針刺支承具有一個形成所說表面的基部和一個被所說表面包圍的內(nèi)基環(huán)，所說可用針穿透的墊片被連結到所說內(nèi)基環(huán)上；并且所說可用針穿透的墊片被所說內(nèi)基環(huán)和所說外基環(huán)帶動旋轉，而所說基部則被固定，并不相對于所說眾多的制氈針而旋轉。
11.如權利要求1的方法，其特征為，所說旋轉軸線與所說表面垂直。
12.如權利要求1的方法，還包括下列步驟在所說表面外側，將覆蓋所說表面的至少一個添加的可用針穿透的墊片可移走地固定到所說旋轉針刺支承上。
13.一種旋轉針刺方法，包括下列步驟將一個可用針穿透的墊片疊置在一個連結到基部的可用針穿透的介質(zhì)上，所說可用針穿透的介質(zhì)形成一個暴露在眾多制氈針下面的平表面；在所說平表面的外側將所說可用針穿透的墊片可移走地固定到所說基部上；使所說基部環(huán)繞一條與所說平表面垂直的旋轉軸線旋轉；在所說可用針穿透的墊片上堆積起至少一個第一纖維層；將所說眾多的制氈針反復驅動到所說第一纖維層和所說可用針穿透的墊片內(nèi)使它們結合起來；在所說第一纖維層和所說可用針穿透的墊片結合后從所說可用針穿透的介質(zhì)上移走所說第一纖維層和所說可用針穿透的墊片。
14.如權利要求13的方法，其特征為，所說眾多的制氈針在將所說第一纖維層和所說可用針穿透墊片的所說結合步驟中至少有一部分時間中刺入所說可用針穿透的介質(zhì)內(nèi)但沒有將所說可用針穿透的墊片和所說可用針穿透的介質(zhì)結合起來。
15.如權利要求13的方法，還包括下列步驟將多個添加的纖維層堆積在所說第一纖維層上；將所說眾多的制氈針反復驅動到所說第一纖維層和所說多個添加的纖維層內(nèi)使它們結合起來。
16.如權利要求13的方法，還包括下列步驟將多個添加的纖維層疊置在所說第一纖維層上；將所說眾多的制氈針反復驅動到所說第一纖維層和所說多個添加的纖維層使它們結合起來；當只需結合至少某些所說的添加纖維層時，并不需要將所說多個制氈針驅動通過所說多個添加纖維層的全程。
17.如權利要求13的方法，其特征為，將所說可用針穿透的墊片可移走地固定到所說基部上的所說步驟還包括將所說可用針穿透的墊片夾緊到所說基部上的步驟。
18.如權利要求13的方法，其特征為，所說可用針穿透的介質(zhì)被永久地固定到所說基部上。
19.如權利要求13的方法，其特征為，所說可用針穿透的介質(zhì)具有永久地固定在所說基部上的刷子的硬毛。
20.如權利要求13的方法，其特征為，所說可用針穿透的墊片為一纖維墊片。
21.如權利要求13的方法，其特征為，將所說可用針穿透的墊片可移走地固定到所說基部上的步驟還包括在所說平表面的外側將所說可用針穿透的墊片套置在所說基部的多個銷釘上的步驟。
22.如權利要求13的方法，其特征為，還包括在所說表面的外側將覆蓋在所說表面上的至少一個添加的可用針穿透的墊片可移走地固定到所說旋轉針刺支承上的步驟。
23.一種旋轉針刺方法，包括下列步驟將一纖維墊片疊置在裝到基部上面可用針穿透的介質(zhì)上，所說可用針穿透的介質(zhì)形成一個平表面并具有多束刷子硬毛；在所說平表面的外側將所說纖維墊片套置在所說基部的多個銷釘上，從而將所說纖維墊片可移走地固定并夾緊在所說平表面外側的基部上；使所說基部環(huán)繞一條與所說平表面垂直的旋轉軸線旋轉；在所說纖維墊片上堆積起至少一個第一纖維層；將所說眾多的制氈針反復驅動到所說第一纖維層和所說纖維墊片內(nèi)使它們結合在一起；將多個添加的纖維層堆積在所說第一纖維層上，一次添加一層或多層；將所說眾多的制氈針反復驅動到所說第一纖維層和所說至少一個添加纖維層內(nèi)使它們結合在一起；將所說眾多的制氈針反復驅動到所說多個添加纖維層內(nèi)使所說多個添加纖維層結合起來，一次結合一層或多層，當只要結合某些添加的纖維層時可毋需將眾多的制氈針驅動到可用針穿透的介質(zhì)內(nèi)；在上述這些結合完成后，從可用針穿透的介質(zhì)上移走所說纖維墊片、所說第一纖維層和所說多個添加纖維層。
全文摘要
本發(fā)明的旋轉針刺方法包括下列步驟:將可用針穿透的墊片可移走地固定到形成一個表面的旋轉針刺支承內(nèi),可用針穿透的墊片覆蓋在該表面上并在該表面外側被固定到旋轉針刺支承上;使可用針穿透的墊片環(huán)繞一條旋轉軸線旋轉;在可用針穿透的墊片上堆積起至少一個第一纖維層;將眾多的制氈針反復驅動到第一纖維層和可用針穿透的墊片內(nèi)使它們結合在一起;然后從旋轉針刺支承上移走第一纖維層和可用針穿透的墊片。
文檔編號D04H18/00GK1192491SQ9710873
公開日1998年9月9日 申請日期1997年12月19日 優(yōu)先權日1996年12月20日
發(fā)明者約翰·S·林克, 小埃德華·李·莫里斯, 漢尼斯·龐姆 申請人:B·F·谷德里奇公司