[发明专利]一种用于制造纤维结构的方法

说明书

发明背景

本发明涉及制造纤维结构以及纤维预制件的方法，所述方法包括下述步骤：对至少一种纤维进行热处理，所述至少一种纤维是陶瓷纤维前体。

FR 2 637 586描述了由完全交联的有机硅酸盐前体纤维制备纺织的和针缝的织物。在该文献中，对作为陶瓷纤维前体的纤维进行温和的热处理(即，热处理在250℃-550℃范围的温度进行)，从而使它们完全交联，同时使它们保持处于有机状态。该文献指出在热处理中不应超过550℃的温度，从而避免降低纤维的断裂伸长率。然后，对用这种方式处理的那些纤维进行一种或多种纺织操作。FR 2 637 586教导了在温和热处理之后获得的纤维提供足以在不损坏的情况下进行纺织操作的拉伸强度和断裂伸长率。一旦制备了织物，热解前体纤维来获得SiC织物。

然而，发明人对根据FR 2 637 586处理的用于针刺前体纤维进行测试时获得不完全令人满意的结果。虽然无意受限于理论，但发明人认为拉伸强度和断裂伸长率不是实现适用于针刺的纤维相关的仅有参数。具体来说，发明人观察到根据FR 2 637 586处理的纤维不提供令人满意的压缩强度，且纤维在与针接触时破碎。

因此，本领域需要获得制造纤维结构的新颖方法，其中对纤维进行处理从而能适当地耐受一种或多种纺织操作的执行，具体来说，所述纺织操作包括针刺、车缝和/或纺织操作的执行。

发明目的和概述

为此，在第一方面中，本发明提供制造纤维结构的方法，所述方法包括下述步骤：

a)通过下述来形成至少一种基本上无定形的陶瓷纤维：对至少一种纤维施加900℃-1200℃的温度下的热处理，所述至少一种纤维是陶瓷纤维的前体；

b)使用通过步骤a)形成的至少一种基本上无定形的陶瓷纤维来执行一个或多个纺织操作，从而形成包括所述至少一种基本上无定形的陶瓷纤维的纤维结构。

术语“基本上无定形的陶瓷纤维”应理解成指至少90％、例如至少95％的、例如全部重量的所述陶瓷纤维处于无定形状态。具体来说，在基本上无定形的陶瓷纤维中，不能通过X射线衍射来检测到晶体结构。

通过执行步骤a)，本发明优选地使得能将令人满意的机械性质赋予处理的纤维，这使得它们能在执行纺织操作时避免被损坏，所述纺织操作包括例如纺织、车缝或针刺操作。在足够低的温度下执行步骤a)的热处理，以避免显著地使陶瓷纤维晶化，以及保留基本上无定形的结构。发明人已观察到，呈现在步骤a)之后获得的材料状态的陶瓷纤维提供改善的耐受纺织操作性能的能力。

具体来说，步骤a)使得能获得具有足够刚度的纤维，特别是呈现良好的压缩强度，同时是足够柔性的，从而在执行的纺织操作过程中能适当地变形。

在一种实施方式中，在步骤a)的全部或一部分中，陶瓷纤维前体纤维可暴露于900℃-1000℃的温度。在一种变体中，在步骤a)的全部或一部分中，陶瓷纤维前体纤维可暴露于1000℃-1100℃的温度。又在一种变体中，在步骤a)的全部或一部分中，陶瓷纤维前体纤维可暴露于1100℃-1200℃的温度。

在一种实施方式中，可在步骤a)中处理多根纤维，所述多根纤维是陶瓷纤维的前体。

在一种实施方式中，在步骤a)中可形成一种或多种基本上无定形SiC纤维。

在步骤a)中形成的基本上无定形的陶瓷纤维可呈现小于或等于200吉帕斯卡(gigapascal)(GPa)的杨氏模量。

步骤b)可包括选自下述操作的至少一种纺织操作：牵切至少一种纤维，梳理纤维，铺网纤维织物，通过针刺将纤维织物结合在一起，通过车缝、编织纤维、针织纤维和编结纤维将纤维织物结合在一起。

纤维的编织可为两维编织或三维编织。

在一种实施方式中，在步骤b)中，可通过针刺将多根叠加的纤维织物结合在一起，纤维织物中的至少一种包括通过执行步骤a)形成的基本上无定形的陶瓷纤维。

使用针刺纤维结构作为多层纺织结构的替代优选地使得能获得规则的孔阵列，这促进插入各种类型的基质，特别是当通过在熔融状态通过渗透来形成基质时尤为如此。

通过针刺结合在一起的纤维织物可为2D织物。

具体来说，针刺纤维织物中的至少一种可包括通过执行步骤a)形成的基本上无定形的陶瓷纤维以及不同于所述基本上无定形的陶瓷纤维的纤维的混合物。不同于所述基本上无定形的陶瓷纤维的纤维可为碳纤维和/或陶瓷纤维。

在一种变体中，针刺纤维织物中的至少一种只包括通过执行步骤a)形成的基本上无定形的陶瓷纤维。