CN110177672A - 复合绝缘系统 - Google Patents

Abstract

本发明的实施例提供了一种用于绝缘和覆盖操作的自成型复合系统。该自成型复合系统可以固化以形成任何所需的形状以用于绝缘和覆盖操作。该复合系统包括一层或多层，其在固化时可形成刚性层状复合材料。该复合系统的一个或多层可包括基底层，该基底层为编织的、针织的或非纺织的基于纤维的基材、间隙基质层和可定制的外涂层。可定制的外涂层可以为溶剂基聚合物溶液，其包含各种添加剂，该添加剂可包括有色颜料，用于额外磨损保护的添加剂，用于热保护的添加剂，和/或用于为复合系统产生各种纹理或可见外观的添加剂。

Description

复合绝缘系统

技术领域

本发明通常涉及一般的大规模可定制的管绝缘系统，用于涉及通过管和导管输送流体的工业、汽车和休闲车辆应用。

背景技术

工业和运输部门的绝缘管通常是特定应用所特有的，并且它们通常为年需求量低于每年一千个单位的少批量零件。在许多应用中，制造专门用于所需的管几何形状和特定绝缘要求的应用需要绝缘。通常，绝缘不灵活或不适合不同的配置。通常需要绝缘材料来进行隔热、管保护，不稳定性方面可接受并且长时间耐用。当前的方法通常需要部分特定的工具或手动密集的安装方法，并且通常不在一个或多个区域中以期望的水平执行。通常，管绝缘在整个部件中是均匀的，以最小化应用复杂性，但整个系统中表现出的热损失是不均匀的。

此外，汽车和工业管道通常包括复杂的形状、缩减等，以便被引导到适当的出口点，并且通常任何单个部件都是独特的部件。因此，需要一种可定制的绝缘系统，其可无限地配置以用于各种应用。

发明内容

本发明的实施例通过提供用于大规模可定制的自成型(self-molding)纤维增强复合绝缘系统的装置和方法来解决上述需求和/或实现其他优点，所述复合绝缘系统可简单地施加于单个管或以大批量零件配置的方式高效地运行。本发明的实施例大体上涉及一种纤维增强复合绝缘系统，其被配置为施加于包括以下各项的部件：一个或多个结构增强层，所述一个或多个结构增强层被配置为适形于(conform to，符合)所述部件；自成型纤维覆盖物，包括弹簧状结构(spring-like structure，类似弹簧结构)，所述弹簧状结构被配置为围绕所述部件提供压缩；以及一种或多种液体聚合物基质溶液，其被配置为施加到定位在所述部件上的一个或多个结构增强层和/或自成型纤维覆盖物，以在固化时形成纤维增强复合绝缘系统。因此，在一些情况下，该系统包括高度柔性的自成型盖、一个或多个纤维基底层、一个或多个高度可定制的基质系统、外涂层和夹紧机构，它们被配置为设置/组装在部件上并对部件进行热固化，而无需借助于外部模具。

在一些实施例中，或与任何前述实施例组合，其中，所述一个或多个结构增强层包含结构纤维、树脂纤维和/或弹性纤维，其中：结构纤维包含玻璃、碳、聚合物、陶瓷、金属、矿物和/或天然纤维；以及树脂纤维包含聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚酰胺(PA)、聚苯硫醚(PPS)、聚苯醚(PPE)、聚乙烯亚胺(PEI)、聚醚醚酮(PEEK)、含氟聚合物，诸如聚四氟乙烯(PTFE)、乙烯-四氟乙烯(ETFE)、聚偏二氟乙烯(PVDF)和/或乙烯-四氟乙烯(ETFE)基纤维。

在一些实施例中，或与任何前述实施例组合，一个或多个结构增强层包括编织纤维材料、针织(knit)纤维材料、纺织(woven)纤维材料和/或非纺织纤维材料。

在一些实施例中，或与任何前述实施例组合，所述一个或多个结构增强层包括聚合物膜、金属膜、金属化聚合物膜、箔、纤维增强膜和/或纤维增强箔。

在一些实施例中，或与任何前述实施例组合，自成型纤维覆盖物包括编织纤维材料、针织纤维材料、纺织纤维材料和/或非纺织纤维材料。

在一些实施例中，或与任何前述实施例组合，其中，所述自成型纤维覆盖物包含结构纤维、树脂纤维和/或弹性纤维，其中：结构纤维包含玻璃、碳、聚合物、陶瓷、金属、矿物和/或天然纤维；以及树脂纤维包含聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚酰胺(PA)、聚苯硫醚(PPS)、聚苯醚(PPE)、聚乙烯亚胺(PEI)、聚醚醚酮(PEEK)、含氟聚合物，诸如聚四氟乙烯(PTFE)、乙烯-四氟乙烯(ETFE)、聚偏二氟乙烯(PVDF)和/或乙烯-四氟乙烯(ETFE)基纤维。

在一些实施例中，或与任何前述实施例组合，所述一种或多种液体聚合物基质溶液包含研磨的热塑性聚合物在有机或非有机溶剂中的分散体。

在一些实施例中，或与任何前述实施例组合，所述一种或多种液体聚合物基质溶液包含选自表面活性剂、乳化剂、分散剂、流变改性剂和功能性添加剂中的一种或多种添加剂。

在一些实施例中，或与任何前述实施例组合，所述一种或多种液体聚合物基质溶液包含热固性聚合物，其中，热固性聚合物包含醇酸树脂、氨基、环氧树脂、酚醛树脂、聚酰亚胺、聚氨酯或硅烷聚合物。

在一些实施例中，或与任何前述实施例组合，所述一种或多种液体聚合物基质溶液被配置为在自成型纤维覆盖物内流动并至少部分地浸渍自成型纤维覆盖物，以产生纤维增强复合材料。

在一些实施例中，或与任何前述实施例组合，一种或多种液体聚合物基质溶液被配置为在一个或多个结构增强层内流动并至少部分地浸渍一个或多个结构增强层，以形成多层纤维增强复合材料。

在一些实施例中，或与任何前述实施例组合，复合绝缘系统进一步包含选自铝、玻璃纤维增强铝、不锈钢、镍和锡中的一种或多种金属箔或纤维增强金属箔层。

在一些实施例中，或与任何前述实施例组合，复合绝缘系统进一步包括可定制的外涂层，其被配置为施加到自成型纤维覆盖物上，可定制的外涂层包含溶解在溶剂中的一种或多种干磨聚合物和乳化剂。

在一些实施例中，或与任何前述实施例组合，施加热量以将复合系统固化成围绕所述部件的刚性层状复合材料。

在一些实施例中，或与任何前述实施例组合，固化被配置为使一种或多种液体聚合物基质溶液在一个或多个结构增强层和自成型纤维覆盖物之间流动以产生复合系统各层之间的机械和化学结合。

在一些实施例中，或与任何前述实施例组合，复合绝缘体进一步包括位于所述部件和一个或多个结构增强层之间的局部绝缘垫，其被配置为为所述部件提供局部绝缘。

在一些实施例中，或与任何前述实施例组合，复合绝缘体进一步包括定位在所述部件和一个或多个结构增强层之间的局部绝缘套筒，其被配置为为所述部件提供局部绝缘。

在一些实施例中，或与任何前述实施例组合，复合绝缘体进一步包括局部增强层，其被配置为防止由于不同的热膨胀而在所述部件和一个或多个结构增强层之间产生间隙。

在一些实施例中，或与任何前述实施例组合，复合绝缘体进一步包括局部增强层，其被配置为防止所述部件的局部磨损。

在一些实施例中，或者与任何前述实施例组合，可以安装局部绝缘层以改善局部绝缘特性。局部绝缘可以紧邻管或导管，位于其他基底层之间或位于基底层和覆盖物之间。局部绝缘层可以为非纺织的、纺织的、针织的、编织的或其他纤维材料，并且可以为小于完整的管或导管覆盖范围的任何尺寸。局部绝缘可包含有助于粘附和/或安装的材料。局部绝缘可包含基质或其他添加剂。

在一些实施例中，或与任何前述实施例组合，可以具有一层或多层箔或纤维增强箔，紧邻被覆盖的结构元件。在暴露于腐蚀性环境的高温应用中，这可以减少管或导管上的腐蚀。该层将具有非常低的空隙空间，其在加热和冷却期间表现出最小的膨胀和收缩，这可以使热循环期间的流体传递最小化。箔层还可以在对象和基质之间提供屏障。

在一些实施例中，或与任何前述实施例组合，在其他层之间可以存在箔层以改善绝缘性。箔层还可以保护绝缘材料免受由于系统振动引起的磨损。

在一些实施例中，或与任何前述实施例组合，外部成型特征可以经由在固化之前施加的模板而模制到系统中，如最终应用中所要求的。外部成型特征可包括用于间隙的扁平化区域、用于端口的孔、以及其他特征。

在一些实施例中，或与任何前述实施例组合，外部成型特征可在固化后模制到完成的部件中。

在一些实施例中，或与任何前述实施例组合，在部件周围提供复合绝缘体包括：提供一个或多个结构增强层，一个或多个结构增强层被配置为适形于所述部件；提供自成型纤维覆盖物，该自成型纤维覆盖物包括弹簧状结构，该弹簧状结构被配置为围绕所述部件提供压缩；使一个或多个结构增强层在所述部件之上滑动；使针织覆盖物在一个或多个结构增强层之上滑动；用一个或多个夹紧装置固定针织覆盖物；将一种或多种液体聚合物基质溶液施加到位于所述部件上的一个或多个结构增强层和/或自成型纤维覆盖物上；并在预定温度下使复合绝缘系统固化。

在一些实施例中，或者与任何前述实施例组合，被配置为施加于部件的适形性的纤维增强复合绝缘系统包括：一个或多个结构增强层，所述一个或多个结构增强层被配置用于为所述部件提供结构支撑、绝缘或保护；以及一种或多种液体聚合物基质溶液，其被配置为施加到位于所述部件上的一个或多个结构增强层上，以形成纤维增强复合绝缘系统。

在一些实施例中，或与任何前述实施例组合，被配置为施加于部件的适形性的纤维增强复合绝缘系统包括：自成型纤维覆盖物，其包括被配置为在所述部件周围提供压缩的弹簧状结构；以及一种或多种液体聚合物基质溶液，其被配置为施加到位于所述部件上的自成型纤维覆盖物上，以在固化时形成纤维增强复合绝缘系统。

在一些实施例中，或者与任何前述实施例组合，被配置为施加于部件的复合绝缘系统包括：编织带，所述编织带被配置为适用于所述部件；自成型纤维覆盖物，包括弹簧状结构，所述弹簧状结构被配置为围绕所述部件提供压缩；以及一种或多种复合基质溶液，其被配置为施加于位于所述部件上的所述编织带和/或自成型纤维覆盖物，以形成复合绝缘系统。

在一些实施例中，或与任何前述实施例组合，所述编织带包括玻璃纤维、热塑性纤维和弹性纤维中的至少一种。

在一些实施例中，或与任何前述实施例组合，所述编织带被配置为包裹在所述部件周围，使得所述编织带与相邻编织带的至少一部分形成邻接，其中，所述邻接为紧密接合。

在一些实施例中，或者与任何前述实施例组合，所述编织带被配置为包裹在所述部件周围，并且在没有外部夹具的情况下所述编织带被固定。

在一些实施例中，或者与任何前述实施例组合，所述编织带被配置为打开以接收所述部件中的多个凸缘。

在一些实施例中，或与任何前述实施例组合，所述编织带包括弹性纵向丝束和非弹性斜丝束。

在一些实施例中，或与任何前述实施例组合，所述编织带为基于纤维的基材，其包含交织的多种纤维，至少一种纤维选自于由以下各项构成的组：e-玻璃、s-玻璃、玄武岩、石英、聚四氟乙烯(PTFE)、间位芳族聚酰胺、对位芳族聚酰胺、三聚氰胺、聚苯并咪唑、聚酰亚胺、二氧化硅、氧化聚丙烯腈、碳纤维和/或陶瓷。

在一些实施例中，或与任何前述实施例组合，所述复合基质包含蛭石、胶体二氧化硅、硅酸钾、沥青、铝酸钙。

在一些实施例中，或与任何前述实施例组合，所述复合基质包含选自由热塑性聚合物、热固性聚合物构成的组中的一种或多种添加剂。

在一些实施例中，或与任何前述实施例组合，所述复合基质包含杀生物剂。

在一些实施例中，或与任何前述实施例组合，在包裹所述部件之前将所述复合基质结合到所述编织带中。

在一些实施例中，或与任何前述实施例组合，产生用于部件的复合绝缘系统包括：提供编织带，其中，所述编织带被配置为适形于所述部件；将编织带包裹在所述部件周围，使得所述编织带与相邻编织带包裹物的至少一部分形成邻接，其中，所述编织带和相邻编织带的包裹不重叠；将所述编织带的末端包裹并塞进到编织扁平带的相邻包裹中；并且将复合基质施加到编织扁平带的至少一部分上。

在一些实施例中，或与任何前述实施例组合，复合绝缘系统是可修复的。因此，如果系统磨损、撕裂等，则可以在不更换复合绝缘体的情况下容易地修复。此外，自成型复合系统可以用作对任何类型的绝缘或覆盖系统的损坏的修复。以这种方式，可以向安装者或最终使用者提供修复混合物以完成修复。混合物可以为热塑性或热固性聚合物溶液。热塑性系统可包括一种或多种溶解或以其他方式分散在无机或有机溶剂中的结晶或半结晶形式的干磨聚合物。添加剂可以包含在修复混合物中，以产生物理和美学上可接受的修复。添加剂可包括任何基质添加剂。以这种方式，安装者或最终使用者可以通过刷子、辊、镘刀、喷雾器等施加修复混合物，使得修复混合物填充并覆盖系统的受损区域。一旦施加修复混合物，可以施加热量以固化修复混合物。可以经由热风枪、烤箱等施加热量。在固化期间，修复混合物可以流入绝缘体的各个层并将它们融合在一起以修补对绝缘体产生的损坏。

在一些实施例中，复合系统被配置为使汽车、休闲车辆和工业管和排气系统绝缘。因此，该系统可以帮助保持管的内容物的内部热量。此外，该系统可以保护周围部件免受管的极端温度的影响，同时还保护管免于生锈、腐蚀和损坏。绝缘应用可包括排气绝缘盖、管绝缘盖、机械或发动机盖(诸如涡轮盖)、枪管盖等。

在一些实施例中，复合绝缘系统还可以用于结构应用中，其中，复合系统用于增加或承载系统的结构载荷。在这些应用中，内部模具可在加工后保留或移除。该应用的示例包括低强度管的管加固，低强度管诸如是管道系统、HVAC导管、流体输送管和冷却管。

在一些实施例中，复合系统用于隔离承载热或冷流体工业管和导管以保持热量、隔绝热量并保护工人和环境。流体可包括液体、气体和它们的混合物以及它们中的任一者或两者与固体的混合物。

如本领域普通技术人员所理解的，可以基于应用要求，诸如基于正在执行的绝缘和/或覆盖操作所需的热品质、透气性、磨损品质、外观等，来利用复合系统的一个或多个层的任何组合。已经讨论的特征、功能和优点可以在本发明的各种实施例中独立地实现，或者可以与其他实施例组合，其进一步的细节可以参考以下描述和附图来看到。

附图说明

已经概括地描述了本发明的实施例，现在将参考附图，其中：

图1示出了根据本发明的各种实施例的复合绝缘系统的透视图；

图2示出了根据本发明的各种实施例的带有界面层和外涂层的复合绝缘系统的透视横截面图；

图3示出了根据本发明的各种实施例的围绕变细管的复合绝缘系统的透视图；

图4示出了根据本发明的各种实施例的带有编织覆盖物的复合绝缘系统的透视图；

图5示出了根据本发明的各种实施例的带有夹具的复合绝缘系统的端视图；

图6a示出了根据本发明的各种实施例的复合系统的横截面图；

图6b示出了根据本发明的各种实施例的复合系统的横截面图；

图6c示出了根据本发明的各种实施例的复合绝缘系统的横截面图；

图6d示出了根据本发明的各种实施例的复合绝缘系统的横截面图；

图7示出了根据本发明的各种实施例的复合系统的固化过程的横截面图；

图8a示出了根据本发明的各种实施例的自成型纤维增强复合系统的透视图；

图8b示出了图8a的自成型纤维增强复合系统的横截面图；

图9a示出了根据本发明的各种实施例的复合绝缘系统的剖视图；以及

图9d示出了根据本发明的各种实施例的复合绝缘系统的剖视图；

图10示出了根据本发明的各种实施例的施加复合系统的方法的处理流程；

图11示出了根据本发明的各种实施例的复合包裹系统的透视图；

图12示出了根据本发明的各种实施例的复合包裹系统的透视图；

图13a示出了根据本发明的各种实施例的在用复合包裹系统包裹之前的部件的透视图；

图13b示出了根据本发明的各种实施例的围绕凸缘施加的复合包裹系统的透视图；

图13c示出了根据本发明的各种实施例的围绕凸缘施加的复合包裹系统的替代视图；

图14示出了根据本发明的各种实施例的复合包裹系统的透视图；

图15a示出了根据本发明的各种实施例的复合包裹系统的横截面图；

图15b示出了根据本发明的各种实施例的复合包裹系统的横截面图；

图15c示出了根据本发明的各种实施例的复合包裹系统的横截面图；

图15d示出了根据本发明的各种实施例的复合包裹系统的横截面图；

图15e示出了根据本发明的各种实施例的复合包裹系统的横截面图；

图15f示出了根据本发明的各种实施例的复合包裹系统的横截面图；以及

图16提供了根据本发明的各种实施例的说明施加复合包裹系统的方法的工艺流程。

具体实施方式

现在将在下文中参考附图更全面地描述本发明的实施例，附图中示出了本发明的一些但不是全部的实施例。实际上，本发明可以以许多不同的形式实施，并且不应该被解释限于本文阐述的实施例；相反，提供这些实施例是为了使本公开可以满足适用的法律要求。在可能的情况下，除非另外明确说明，否则本文以单数形式表达的任何术语也意味着也包括复数形式，并且反之亦然。此外，如本文所用，术语“一”和/或“一个”应表示“一个或多个”，即使本文也使用短语“一个或多个”。此外，当本文说明某些物体“基于”其他物体时，它也可以基于一个或多个其他物体。换句话说，除非另有明确说明，否则本文使用的“基于”意味着“至少部分基于”或“至少部分地基于”。相同的标号始终指代相同的元件。

纤维增强复合材料制造，诸如用于纤维增强管的纤维增强复合材料制造通常涉及通过基质使纤维润湿、混合或浸透，压实、成形和固化复合材料。纤维为纤维增强复合材料的非连续相。基质为连续相，并且往往基于聚合物材料。纤维与基质的润湿、混合或浸透可以通过许多方法完成，包括在压实之前或在压实或成形过程中施加材料。纤维增强复合系统通常形成为使用通常不可重复使用的外部模具来成形和压实。在这些应用中，需要预制所需形状的模具。将纤维和树脂引入成型系统中，并通过化学反应、加热和/或压力形成纤维增强复合材料零件。通常，这通过真空袋、高压釜、树脂转移或压缩成型来完成。

在纤维增强复合材料成型中，模具的两个零件的一个通常称为下部模具，另一个称为上部模具。在一些应用中，模具的两个零件通常称为内部模具和外部模具。下部和上部以及内部和外部不一定描述模具配置，而是用于表示不同的面。在模制管状零件时，可以具有作为下部模具和刚性上部模具的圆柱形心轴，以将纤维增强复合材料形成为心轴的形状。

成型零件的真空袋成型通常需要刚性下部模具并且使用柔性的不透气膜系统作为上部模具。该系统为气密密封的，并且抽真空以产生压力以在固化期间固结复合材料。

高压釜成型使用刚性上部模具和下部模具，每个零件产生模制零件的一个面。在该过程中，将纤维增强材料和基质放置在模板之间并抽成真空。通常使用热和压力来固化零件。

树脂传递成型(RTF)使用刚性的上部模具和下部模具。在RTF成型中，将纤维增强材料置于模具中并关闭模具。将基质注入封闭的模具中并使零件固化。

压缩成型是一种成型工艺，其中，塑料材料直接放入加热的金属模具中，通过加热软化，并在模具关闭时被迫与模具的形状一致。压缩成型开始，将分配量的塑料或明胶放置在模具上或插入模具中。然后，在模具内并通过模具将材料加热至柔韧状态。此后不久，液压机将柔韧的塑料压在模具上，形成模制件，从而保持模具内表面的形状。压缩成型是一种大批量、高压方法，其适用于成型复杂的高强度玻璃纤维增强材料。

虽然在成型期间的高度压缩可以产生具有最小空隙以最大化强度的高度固结的复合材料，但这并不总是期望的。在一些情况下，可以在没有高度固结的情况下实现可接受的性能水平，并且可以最小化诸如成本、制造复杂性和时间的其他属性。在需要隔热或隔音的应用中，实际上可以优选更高水平的空隙容积。历史上，纤维增强复合材料仅限于大批量和/或高成本应用。成型设备的成本必须通过大批量零件或通过低批量零件的高成本来回收。

纤维增强复合材料被配置为既用作管道又用作传统塑料和金属管道的增强材料。纤维增强复合管可以经由常规模制技术和拉挤成型生产。传统的管最通常用可缠绕的纤维增强复合材料加固。

拉挤成型为一种连续模制工艺，其中，增强纤维被液体聚合物树脂浸透并成形且拉过被加热的模件以形成连续零件，诸如管。

金属冲压为这样一种工艺：将扁平的或轧制的金属板放置在冲压机中，在该冲压机中，工具和模件表面被压在一起以将金属板成形为所需的形状。金属冲压通常用于形成在绝缘管和导管中使用的金属箔覆盖物。

这些模制操作中的每者都需要特殊的设备和制造能力，诸如模具、压缩设备或真空设备，并且它们通常需要用于生产的每种产品的独特零件(诸如特定尺寸的模具)。以这种方式，每个不同的排气管配置需要一组独特的模具，每个模具成本很高。此外，每次配置更改时，都必须构建一组新的模板。

此外，目前在排气系统中使用的方法具有各种限制。例如，如果被抓到，绝缘覆盖物容易撕裂或磨损。树脂纤维加工不包括添加剂，诸如颜料等。树脂纤维流变学受限于树脂纤维生产过程。而且，可用于稳定和强化系统的树脂量受树脂纤维的限制。

因此，希望提供一种可大规模定制的管绝缘系统，该系统允许简单地施加于各种管几何形状、所提供的绝缘类型和水平是易于定制的、容易提供沿管可变绝缘的机会、允许容易修改在绝缘系统内的基质类型和分布、提供了简单的外涂层添加、易于固定到管并且可以在不使用外部模具的情况下固化。

本文提出的实施例涉及复合绝缘体，其被配置为用作一个或多个部件的绝缘、结构支撑、覆盖和/或保护装置。如本文所用，“部件”可以指机器零件、结构构件或需要绝缘、结构支撑/增强或覆盖等的其他机械部件或系统。在一些实施例中，部件为中空管状构件，诸如管、导管、软管、圆柱形/管状区段、带有合适横截面和直线/曲线轴线的中空构件、用于管道组件的管状构件、管道组件中使用的阀等。在一些实施例中，部件(例如，中空管状构件)被配置为运输、携带、传送、引导、控制和/或调节流体(例如，液体、气体、浆料、流化固体等)的流动。在一些实施例中，该部件可以指转移管或导管、加热和冷却管线、流体供应管线和蒸汽管线，其被配置用于工业/家庭应用和加热/冷却系统。作为示例，该部件可以为管或管组件/配件部件，其被配置用于在工业应用或建筑物中输送和/或保持流体。在一些实施例中，该部件为排气系统、发动机冷却管、进气系统和其他汽车应用的一部分。在这方面，在一些实施例中，该部件为排气部件，诸如排气管，其通常包括中空管状构件或被配置为便于将排气从一个位置输送到另一个位置的管。

在一些实施例中，如本文所用，复合绝缘系统可包括复合绝缘体，其包括覆盖物、包裹物、套筒等，所述覆盖物、包裹物、套筒等通常被配置为设置在一个或多个部件上或其周围(例如，围绕一个或多个部件的外表面的至少一部分)。在一些实施例中，如本文所使用的复合绝缘系统可以指这样的组件：该组件包括设置在部件上的复合绝缘体，从而通常产生绝缘部件。在这方面，复合绝缘系统可以指在组装之前、期间或之后和/或设置在部件上的复合绝缘的处理/加工/固化之前、期间或之后的绝缘部件。在一些实施例中，复合绝缘系统可以指复合绝缘体，其被配置为设置在需要绝缘的部件上。如本文所用，绝缘体可以指部件的热绝缘体、部件的结构支撑/增强体、部件的一个或多个表面的用于保护部件免受周围环境/操作条件的影响的覆盖物、用于能量消耗优化的覆盖物、声学绝缘体和/或电绝缘体。通常，复合绝缘系统在热绝缘中具有应用，用于通常在部件和周围环境之间和/或由部件输送或传送的流体和周围环境或部件本身之间调节热传导、热辐射或热传递。

如本文所述的复合绝缘系统可用于各种应用中和各种部件上，包括排气绝缘盖、管绝缘盖、机械或发动机盖(诸如涡轮机盖)、刚性防火隔板、枪管盖、可热固化的复合织物、与上述相关的贴片和/或类似物。复合绝缘系统可以被配置为使汽车、工业、住宅、休闲车辆管道和导管绝缘。复合绝缘系统的汽车应用包括排气系统、发动机冷却管和进气系统。在此，可以在排气系统上使用绝缘体以保持排气的高温以进行有效燃烧、保持热量以用于内部排气系统的有效操作、保护周围环境/邻近的部件和/或保护可能与管接触的人员。本发明的工业应用可包括排气和热或冷流体的绝缘。因此，复合绝缘系统可以用作独立的绝缘体、覆盖物或可定制的系统，或者可以包括在另一个系统中。因此，复合绝缘系统可以包括在其他绝缘系统(诸如金属封装系统、夹套系统或其他包裹系统)中以向这些系统提供额外的绝缘、覆盖或定制。

在一些实施例中，本发明的复合绝缘系统被配置为，当与在高温下操作和/或在大幅温度波动下操作的部件/应用(例如排气系统和涉及热流体的其他应用)一起使用时，能够承受和保持结构完整性。复合绝缘系统还可以被配置为承受极端环境条件，并且还可以被配置为保护部件免受或减少锈蚀和腐蚀、变形、磨损和疲劳、表面劣化、破裂和/或其他损坏。此外，复合绝缘系统可以被配置为保护周围的装置/构件免受部件本身的高温以及从部件发出的高温流体的影响。

在一些实施例中，复合绝缘系统，特别是复合绝缘体或覆盖物为可大规模定制的、柔性的和可适形的，并且可被配置用于不同形状、轮廓、大小/尺寸、操作条件和绝缘要求的各种部件的绝缘。在一些实施例中，复合绝缘体可相对于所需的形状、尺寸、厚度和绝缘特性无限地定制，而不需要用于各种应用的单独绝缘产品。通常，复合绝缘体固有地被配置为在不需要模具、模件和其他外部工具/装置的情况下，在完成固化过程之前、期间和/或之后，与部件的形状或其所施加的表面的轮廓一致。通常，这种定制可以在组装复合绝缘体和部件之前、期间和/或之后实现。另外，在一些实施例中，复合绝缘系统为自成型的、纤维增强的复合绝缘体。此外，复合绝缘体的结构(厚度、形状、尺寸等)和所提供的绝缘体特性(热阻、温度限制等)可以根据需要改变，例如，通过改变结构增强层或改变聚合物基质层的数量来改变。

如上所述，本发明的复合绝缘系统为可大规模定制的、自成型的、纤维增强的复合绝缘系统，其可以简单地施加于单个部件或有效地在大批量部件配置上运行。通常，复合绝缘系统包括一个或多个结构增强层、一个或多个高度可定制的基质层、外涂层、高度柔性的自成型覆盖物和/或设置在部件上的夹紧机构。通常，复合绝缘体的一个或多个结构增强层包括纤维基底层，其被配置为赋予复合绝缘体结构强度和完整性。此外，自成型覆盖物(也称为外覆盖层或外结构增强层)被配置为赋予压缩强度，使得不需要外模来固结部件上的复合绝缘体。

通常，复合绝缘系统进一步包括设置在上述系统的各个层附近、之上或之间的基质层以赋予刚度和强度，和/或实现一个或多个结构增强层的粘合、结合或连接。因此，复合绝缘体的两层或更多层(例如，一对结构增强层或一个结构增强层和自成型覆盖物)可以经由界面基质层融合在一起，以提供部件周围的刚性层/覆盖物。在这样的实施例中，当复合绝缘系统被处理或固化时，复合绝缘体和基质(诸如聚合物基质)的层可以变成粘性复合物。

现在将参考图1-图16详细描述复合绝缘系统及其实施例。图1示出了根据本发明的各种实施例的复合绝缘系统10的透视图。在图1所示的实施例中，复合绝缘体20设置在部件30的外表面上。如图所示，部件30可以为具有合适横截面(例如，多边形或曲线横截面)并且具有沿直线或弯曲轴线延伸的合适长度的中空管状构件，诸如排气管。此外，垂直于部件的轴线限定的部件30的横截面可以始终为恒定的，或者另选地，横截面的尺寸或形状可以沿着部件30的长度变化。通常，部件30，诸如管30，可包括由厚度T分开的外表面30a和内表面30b。外表面30a可朝向部件30的周围向外定位，而相对的内表面30b可以形成流体的管道。尽管被称为部件30，但是应当理解，部件30可以指一个或多个部件30，诸如一个或多个管、管配件等。

复合绝缘系统10进一步包括复合绝缘体20，其通常定位在部件30的外表面30a的至少一部分附近。然而，基于期望的应用，复合绝缘体20可以定位在外表面30a的至少一部分上、内表面30b的至少一部分上和/或终止该部件30的外表面和内表面的侧面的至少一部分上。

此外，如图1所示，复合绝缘系统10可包括紧固构件，诸如夹具40或其他固定装置，其可被配置为将复合绝缘体20牢固地保持在部件30的区段/部分上。夹具40可以为螺钉或棘齿紧固夹具、带夹、夹子、绳索或其他紧固装置。在其他实施例中，夹具40可以围绕部件30进行绞合或收紧，其中，复合绝缘体20位于夹具40和部件30之间。根据需要，可以采用任何数量的夹具40。在复合绝缘体20的处理/固化之前、期间或之后，夹具40可以定位在例如位于部件30上的复合绝缘体20的外层上。

通常，复合绝缘体20设置在部件30上。例如，复合绝缘体20的层可以一个接一个地放置，其间具有可选的基质层涂层，以在部件的外表面30a上配置复合绝缘体20。然后可以将夹具40紧固/定位在复合绝缘体20上以将其固定到部件30上。然后可以适当地固化或处理组件，如将在别处详细描述的。这样，复合绝缘体20被配置为适形于部件30的外表面30a，而不需要用于使绝缘体成形的外部模具和模件。在这方面，部件30本身可以用作复合绝缘体20的模具。

图2示出了根据本发明一些实施例的复合绝缘系统50的透视剖视图。本文描述的复合绝缘系统的实施例也称为纤维增强复合绝缘系统。该描述详细描述了本发明的许多实施例中的一个实施例，尽管复合绝缘系统50的部件30、夹具40和复合绝缘体20可以基本上类似于关于如图1所示的复合绝缘系统10所描述的那些。图2进一步包括复合绝缘体20的剖视图。如前所述，复合绝缘体20可以任何合适的组合包括一个或多个结构增强层、一个或多个界面基质层、覆盖层和/或外涂层。具体地，图2示出了复合绝缘体20，其具有基底/第一结构增强层60或基底层60，覆盖物80或第二结构增强层，在基底结构增强层60和覆盖物80之间的界面基质区域70，以及设置在针织覆盖物80上的外涂层90。

通常，如本文所提及的一个或多个结构增强层(例如，基底结构增强层60)通常包括由耐高温材料制成的结构纤维，所述结构纤维被配置为在升高的操作温度下保持其结构完整性，所述结构纤维包括但不限于e-玻璃、s-玻璃、玄武岩、二氧化硅、石英、聚四氟乙烯(PTFE)、间位芳族聚酰胺、对位芳族聚酰胺、三聚氰胺、聚苯并咪唑、聚酰亚胺氧化聚丙烯腈、其他聚合物、碳、矿物、金属和/或陶瓷材料。在一些实施例中，一个或多个结构增强层的至少一部分由e-玻璃、s-玻璃、玄武岩、二氧化硅、氧化聚丙烯腈、碳纤维、矿物和/或陶瓷材料构成。在一些实施例中，也可以使用由聚苯硫醚(PPS)、聚乙烯亚胺(PEI)、聚醚醚酮(PEEK)组成的纤维；由含氟聚合物，诸如聚四氟乙烯(PTFE)、乙烯-四氟乙烯(ETFE)、聚偏二氟乙烯(PVDF)、乙烯-四氟乙烯(ETFE)和/或其组合组成的纤维。在一些实施例中，所述一个或多个结构增强层包括聚合物膜、金属膜、金属化聚合物膜、箔、纤维增强膜和/或纤维增强箔。

因此，取决于材料的特性(导热率/电阻率，在期望的操作条件下的耐久性，延展性/可塑性，弹性/塑性变形等)和复合绝缘系统的应用要求，可以使用一种或多种这些耐温材料。具体地，取决于应用，每种材料可以额定用于更高和/或更低的连续操作温度。例如，e-玻璃可以额定最大连续工作温度为10000°F，而陶瓷可以额定连续工作温度高于20000°F。

一个或多个增强层的结构纤维可以为连续纤维、丝束单端纱线、多头纱线，S-或Z-捻纱线、经轴纱线、合股纱线或变形纱线的形式。在一些实施例中，结构纤维包括弹性纤维，所述弹性纤维包括具有高伸长率并且从高伸长率直至其断线点快速且完全地恢复的纤维。弹性纤维也可用作结构纤维，并且特别用于在本公开的其他地方讨论的具有编织带配置的实施例中，弹性纤维包括天然和合成橡胶、交联橡胶、分段聚氨酯、交联聚丙烯酸酯、硅橡胶、丁腈橡胶、嵌段烯烃共聚物、聚酰胺纤维、双组分纤维和/或其组合。在一些实施例中，除结构纤维之外，一个或多个增强层可包含树脂纤维，所述树脂纤维包含聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚酰胺(PA)、聚苯硫醚(PPS)、聚苯醚(PPE)、聚乙烯亚胺(PEI)、聚醚醚酮(PEEK)、含氟聚合物，诸如聚四氟乙烯(PTFE)、乙烯-四氟乙烯(ETFE)、聚偏二氟乙烯(PVDF)和/或乙烯-四氟乙烯(ETFE)基纤维。

一个或多个结构增强层可包括由合适的绝缘材料制成的编织、针织、纺织和/或非纺织配置的纤维。例如，基底结构增强层60或第一结构增强层60可以为单个编织基底层、多个编织基底层、针织层等。这样，在需要层的轮廓或厚度大于预定厚度的实施例中，可以采用编织结构(诸如单个编织层或多个编织层)来配置一个或多个结构增强层，诸如基底增强层60。与针织或纺织结构相比，编织结构通常可以提供更厚的轮廓。此外，编织结构可以允许在诸如弯管等部件30周围的易操作性。另外，在安装时沿着排气管30的长度拉伸编织层60，这倾向于使编织层在管30周围或在沿着直的和弯曲区段的任何下面的层的周围向下紧固。

在一些情况下，聚合物纤维需要具有特定粘度的聚合物，以便能够将聚合物拉伸并旋转成纤维。然而，与使用纤维不同，在该系统中使用研磨聚合物允许操纵聚合物熔体流动指数(“MFI”)，允许比纤维中可能的更大范围的MFI。在一些实施例中，使用高MFI研磨聚合物，以使熔融聚合物易于在复合系统的各层之间流动。在其他实施例中，低MFI研磨聚合物用于更高的机械强度。

通常，在将基底增强层60适当地定位或包裹在部件30上之后，可以在增强层60之上施加基质层70。该基质层70可用于增强或帮助赋予增强层60刚性(例如，在固化或热处理之后)，和/或可帮助将基底增强层与相邻的覆盖物层80粘合、融合或物理连接。在一些实施例中，通过施加基质溶液(诸如液体聚合物基质溶液)来实现基质层。这样，可以在一个或多个增强层上施加一种或多种基质溶液以形成一个或多个基质层。在一些实施例中，一种或多种基质溶液包含液体聚合物基质溶液。在这方面，液体基质溶液为热塑性的，而在其他实施例中，基质溶液为热固型的。在一些实施例中，基质溶液可包含热塑性溶液和热固性溶液两者。

在一些实施例中，所述一种或多种基质溶液包含热固性聚合物，其中，热固性聚合物包含醇酸树脂、氨基、环氧树脂、酚醛树脂、聚酰亚胺、聚氨酯或硅烷聚合物。热固性聚合物可包括醇酸树脂、氨基、环氧树脂、酚醛树脂、聚酯、聚酰亚胺、聚氨酯、硅酸盐或硅烷中的一种或多种。热固性聚合物溶液可包含一种或多种有机或非有机溶剂，和/或一种或多种功能性添加剂。一种或多种添加剂可选自于由以下各项构成的组：表面活性剂、乳化剂、分散剂、流变改性剂和其他功能性添加剂。

在一些实施例中，所述一种或多种基质溶液包含研磨的热塑性聚合物在有机或非有机溶剂中的分散体。热塑性聚合物可包括聚酯、尼龙、PPS或聚醚酰亚胺(PEI)。在一些实施例中，热塑性基质溶液可以作为热塑性溶剂基聚合物溶液施用，该聚合物溶液包含研磨的热塑性聚合物(例如，热塑性聚合物纤维)和一种或多种表面活性剂或添加剂。研磨的热塑性聚合物可包括但不限于以下各项中的一种或多种：聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚酰胺(PA)、聚苯硫醚(PPS)、聚苯醚(PPE)、聚乙烯亚胺(PEI)、聚醚醚酮(PEEK)、含氟聚合物，诸如聚四氟乙烯(PTFE)、乙烯-四氟乙烯(ETFE)、聚偏二氟乙烯(PVDF)和乙烯-四氟乙烯(ETFE)。热塑性聚合物溶液可包含一种或多种有机或非有机溶剂，和/或一种或多种功能性添加剂。

在一些实施例中，可以将各种乳化剂添加到溶剂基聚合物溶液中以帮助形成稳定的溶液。示例性乳化剂包括阴离子表面活性剂(例如，硫酸盐、磺酸盐和煅烧剂)、非离子表面活性剂(例如，聚乙二醇(Triton X-100)，乙氧基化直链醇，乙氧基化烷基酚，脂肪酸酯，胺和酰胺降解剂等)、阳离子表面活性剂(例如，直链烷基胺和烷基铵，酯酰胺，醚胺，氧胺等)、两性表面活性剂(例如，丙酸，季铵化合物)、氟化表面活性剂(例如，全氟化羧酸盐和磺酸盐)等等。

在这方面，在固化或处理过程之前、期间和/或之后，在基底增强层60和覆盖层80之间形成界面基质层/区域70。例如，在一些实施例中，基质层溶液具有预定的第一粘度，使得在增强层60上施加基质层溶液时，形成具有第一厚度的基质层70。在一些实施例中，在固化过程期间和/或在固化/处理过程之后，在施用后的预定时间段之后，该第一厚度减小至第二厚度(例如，由于基质溶液从层70渗透到基底增强层60和/或覆盖层80的至少一部分)，从而融合/连接相邻的层，即基底增强层60和覆盖层80。本文所用的渗透是指基质层至相邻的增强层/覆盖层的至少一部分中的吸收、渗透、吸附、扩散和/或渗入，和/或通常用基质层使相邻层的至少一部分浸透。这里，基质溶液被配置为在结构增强层(例如，一个或多个结构增强层的纤维)和/或覆盖层内流动并且至少部分地浸渍，以形成多层纤维增强复合绝缘体。在撤回固化过程的高温之后，该基质层70可以固化，从而将相邻的增强层(60、80)融合在一起，从而形成多层纤维增强复合材料。因此，一个或多个增强层物理和/或化学地结合在一起。

此外，具有预定第一粘度的基质层溶液可以在基底增强层60中渗透至第一深度(例如，在固化之后)。在一些实施例中，渗透深度与基质层溶液的粘度成反比，使得与之前在类似其他操作条件下的溶液相比，具有小于第一粘度的第二粘度的基质层溶液可能具有更大的第二渗透深度。在这方面，在一些实施例中，可以使用合适的溶剂，如有机溶剂、水等，将基质溶液稀释至所需粘度，从而获得所需的渗透深度。在一些实施例中，渗透深度与施加时基质层的表面张力或表面自由能特性成反比。在一些情况下，可以使用预定的表面活性剂根据需要改变基质层的表面张力特性。在这方面，可以基于所需的渗透深度、固化所需的操作条件(例如，温度)、融合相邻层的能力、热塑性、热固性、稀释能力、对于使用期间的操作条件的适用性(例如，在部件操作期间不易燃的基质层)等来选择基质层溶液。可以经由化学成分、表面张力、机械力、振动、湍流和/或引入浴中的超声波来控制渗透。

在一些实施例中，代替或除了施加在增强层上之外，基质层70为结构增强层60的一部分。在这方面，在一些情况下，可以在增强层的结构纤维周围提供合适的基质成分，其包含具有如上所述的类似特性的合适状态的类似材料，以形成复合纱线，该复合纱线具有在其核心处被基质材料(例如，以固态)包围的结构纤维。在一些情况下，基质成分可以作为基质纤维提供，所述基质纤维可以与结构纤维和/或树脂纤维交织或互结，以形成结构增强层。在这样的实施例中，在固化期间或之后，基质材料可以至少部分地熔化、液化或变成半固态以帮助将相邻的增强层融合在一起，同时通常保持结构增强层的结构完整性。这里，相邻增强层(60、80)的熔融基质材料的部分可以聚结并在增强层之间形成间隙基质层70，例如在固化/热处理过程中。在撤回固化过程的高温之后，该基质层70可以固化，从而将相邻的增强层(60、80)融合在一起，从而形成多层纤维增强复合绝缘体。应当理解，除非明确说明，否则一个或多个基质层可以指通过施加基质溶液形成的基质层和/或由于增强层的熔融基质材料形成的基质层。

接下来，在施加基质层70之后，可以在增强层60上提供覆盖层80。如前所述，覆盖层80可以为一种增强层。在一些实施例中，覆盖层80的结构、构造和/或特性可以类似于先前关于增强层所描述的那些。在一些实施例中，覆盖层(也称为“自成型纤维覆盖物”)为弹性的弹簧状结构或套筒，其被配置为设置在增强层上。覆盖层通常被配置为围绕部件和增强层提供压缩。在一些情况下，覆盖层或自成型纤维覆盖物包括编织纤维材料、针织纤维材料、纺织纤维材料和/或非纺织纤维材料。

在一些实施例中，覆盖层80可包括针织覆盖物或针织织物，也称为针织覆盖物80或自成型纤维覆盖物80。针织覆盖物可包含结构、弹性和/或树脂纤维。在一些情况下，针织覆盖物，特别是针织覆盖物的纤维，包括各种组合的玻璃、陶瓷、金属、天然物、金属、矿物和/或聚合物基纤维。针织覆盖物可以通过圆形或包裹针织形成。针织覆盖物可以针织成所需尺寸或针织成更大尺寸并切割和缝合为所需尺寸。在一些实施例中，针织覆盖物可以针织成套筒60。

尽管被称为针织覆盖物，但应理解，在一些实施例中，覆盖层80可以编织、纺织或非纺织配置由一些或更多种上述纤维制成。在一些情况下，取决于期望的应用，针织覆盖物可含有0％至75％的树脂纤维。在一些情况下，针织覆盖物可包含0％至10％的弹性纤维。在一些实施例中，针织覆盖织物的内层被配置为在固化或处理期间转变以产生嵌入一个或多个下层中的“钩”。

覆盖层80通常被配置为符合其所施加的表面的形状，并被配置为在固化期间和之后保持其结构完整性。此外，覆盖层80(也称为自成型覆盖层、外覆盖层或外部结构增强层)被配置为赋予压缩强度，使得不需要外部模具来固结部件上的复合绝缘体。

在一些实施例中，还在覆盖层80上施加一层基质溶液。也就是说，在一些实施例中，基质溶液层仅施加在覆盖层80上。这里，基质溶液通常被配置为渗透穿过覆盖层80并进入其下方的增强层60的至少一部分，从而形成基质层70。界面基质溶液可以喷涂、刷涂、涂覆、辊涂、浸涂或以其他方式施加到基底增强层60和/或覆盖层80上，或者与相应的层一体地提供。该基质溶液可以渗透覆盖层80，并且与施加在增强层60上的基质溶液一起形成界面基质层70。界面基质区域70可以在基质浸渍的层60和80之间形成连续的基质。在施加界面基质溶液之后，基质浸渍的基底层60和基质浸渍的针织覆盖物也称为纤维层。层60和80之间的界面基质区域70创造了多层复合绝缘体20，该多层复合绝缘体包含两个结构增强层(60、80)，包括带有整个连续基质的浸渍纤维层和两个纤维层之间(60、80)的界面基质区域。这样，界面基质区域70可以在增强层/纤维层和界面基质的任何界面处形成，例如，在部件30的外表面30a和基底增强层60/纤维层60之间，在基底增强层60和针织覆盖物/纤维层80之间，在纤维层80的外表面上等。图2中所示的浸渍基底层60和针织覆盖物80之间的界面基质区域70起到物理和/或化学接合纤维层60和80的作用。

在一些实施例中，基底增强层60可以浸渍有与覆盖层80不同的基质。根据最终用途，可以使用不同的基质系统。在高温应用中，基底增强层60可以浸渍有第一耐高温基质，因为它最接近部件30，其中，覆盖层60浸渍有相同基质溶液或不同的耐温性较低的基质溶液。在低温应用中，基底增强层60可以浸渍有合适耐温性的第二基质。

在一些实施例中，施加在基底增强层60和/或覆盖层80上的基质溶液可以在固化之前、期间或之后完全浸渍或吸收到层(60、80)中，从而产生厚度小的基质层70。取决于所使用的不同基质系统的成分，该厚度可以忽略不计或基本上不存在，从而得到没有界面基质层70，即没有明显的界面基质层70的复合绝缘体20。

在一些实施例中，在将基底增强层60和针织覆盖物80安装到部件上之前，将基质溶液整合或浸渍到基底增强层60和/或覆盖物80中。在这方面，在一些实施例中，浸渍的这些层通常保持柔性和弹性以组装到部件30上。

此外，在一些实施例中，如图2所示，复合绝缘体20可进一步包括外涂层90。在一些实施例中，可定制的外涂层90可以为基于聚合物的系统。在一些实施例中，可定制的外涂层包含溶解在溶剂中的一种或多种干磨聚合物和乳化剂。聚合物基外涂层可以为基于热塑性或热固性的系统。在一些实施例中，经由刷涂、喷涂或浸渍，通过从层90外部施加基质溶液的扩散来实现界面基质层70。

当处理/固化时，可定制的外涂层90的一部分在一些情况下可以流入复合系统的下层，从而提供彼此机械和化学结合的层，并且当组件被热处理时，形成刚性层状复合体。在一些实施例中，在固化之后，可定制的外涂层90的至少一部分仍然可在针织覆盖物80上可见。因此，可以基于期望的应用实现具有额外的磨损保护、强度、不粘特征和其他纹理的可定制外观或外层。在一些实施例中，可以提供夹具40，诸如不锈钢带夹，以在处理/固化之前、期间或之后将复合系统固定到管10，但是可以使用其他附接装置，诸如金属丝加捻带等。在一些实施例中，复合绝缘体20固有地粘附到部件上，并且可能不需要夹具或其他固定装置。

在一些实施例中，外涂层90可包括一种或多种用于额外磨损保护的添加剂，诸如纤维浆、煅制二氧化硅、氧化铁，用于热保护的添加剂，诸如珍珠岩和蛭石，用于防止灰尘积聚的不粘添加剂，诸诸如聚四氟乙烯(PTFE)，用于产生各种纹理的添加剂，诸如玻璃球，用于可见外观的添加剂，诸如高温陶瓷有色颜料，用于产生各种纹理的添加剂和/或用于附加强度的添加剂，诸如金属、研磨纤维或碳纤维。尽管图2中所示的实施例示出了复合绝缘体20的一种配置，但是应当理解，复合绝缘系统可以包括用于各种不同应用的任何配置。在一些实施例中，可以将一种或多种功能性添加剂添加到基质或外涂层中。功能性添加剂可包括但不限于着色剂、改善耐磨性的添加剂、阻燃添加剂、表面张力改性剂、填料、强度添加剂、玻璃-过渡改性剂，如膨润土、用于热保护的添加剂，如红外反射陶瓷，和/或用于为复合系统产生各种纹理或可见外观的添加剂，如二氧化钛。其他添加剂可包括润滑剂、UV稳定剂、抗微生物剂、抗氧化剂等。着色剂可包括但不限于高温陶瓷颜料、金属颜料、粘土颜料、碳颜料、合成颜料和其他颜料，以赋予聚合物系统颜色和/或不同水平的不透明度。用于改善磨损保护的添加剂可包括但不限于氧化铁、陶瓷、硅酸盐和金属。阻燃添加剂可包括但不限于氢氧化铝、氧化锑、氯化化合物、氧化锑和有机磷化合物。填料可包括但不限于玻璃珠、煅制二氧化硅、纸浆、粘土、二氧化硅、滑石、硅藻土、石灰和其他惰性材料。表面张力改性剂可包括但不限于碳氟化合物、润湿剂和有机硅。强度添加剂可包括但不限于研磨的碳纤维、玻璃、金属和芳族聚酰胺纤维。

图3-图5示出了复合绝缘系统相对于各种部件的实施例。图6a-图6d和图7示出了多层复合绝缘系统的各种配置。

图3示出了根据本发明的各种实施例的围绕部件110并且具体地围绕变细管110的复合绝缘系统100的透视图。如图所示，提供90度弯曲的变细管110。弯曲的变细管110包括附接到其上的复合绝缘体120。如图所示，自成型复合绝缘体120的层可以施加、设置或滑动到弯曲的变细管110上并且被收紧，使得在弯曲的内部处没有材料堆积并且在变细部位处没有材料堆积。在图3所示的实施例中，例如，管110中的较大开口140可以为直径为6英寸的开口。继续该示例，管110的较小开口150可以为直径为4英寸的开口。即使具有这种变细和90度弯曲，复合系统也被配置为定位在管上并被拉紧而不会有材料堆积和/或不需要特殊的模制设备来产生清洁和均匀的绝缘体。

图4示出了根据本发明的各种实施例的复合绝缘系统200的透视图。在图4所示的实施例中，复合绝缘体220安装在部件210上，特别是安装在管210上，其带有编织覆盖物230和两个夹具240。如前所述，编织覆盖物230可以浸渍有热塑性或热固性基质溶液。编织覆盖物230可以基本上类似于先前描述的覆盖层。

图5示出了根据本发明的各种实施例的复合绝缘系统250的端视图。部件260的端视图，具体是排气管260(例如，4英寸排气管)被示出为带有施加于管的区段的自成型复合绝缘体280。如图所示，自成型复合系统280在复合绝缘体280的一端上具有夹具270。如前所述，复合绝缘系统280可包括一个或多个层。在一些实施例中，当从端部观察时，各层将是可感知的。然而，如图5所示，在其他实施例中，基质溶液和一种或多种添加剂可在组装期间(例如，当绝缘体被收紧时，基质的一部分可移动到端部)、在固化期间覆盖/包封端部，或者具体地涂覆在系统的这些端部上，以形成复合绝缘系统280的清洁端部区段290。以这种方式，一旦固化，基质溶液在端部区段290上可见，并且因此包封端部区段290以保护和隐藏复合系统的层。

图6a-图6d示出了本发明的可定制复合绝缘系统的各种非限制性配置的横截面视图。具体地，图6a-图6b示出了通过围绕管310的绝缘体的各种实施例的横截面的结构增强层和间隙基质分布。通过各种基质施加技术，可以实现基质溶液的所需渗透，并且可以将基质溶液浸渍到一个或多个结构增强层中。这一系列的图试图说明了利用这种大规模可定制、自成型、纤维增强复合绝缘系统可以轻松实现的众多配置中的一小部分。

图6a示出了本发明的一个实施例的横截面。在该实施例中，复合绝缘体包括定位在管310上的三个纤维增强层320、330和350。包括编织纤维层320(例如，e-玻璃编织层)的第一增强层位于管310的外表面上。第二编织层330(例如，另一个e-玻璃编织层)位于第一编织层320上方。在第二编织层330和编织覆盖物350之间发现界面基质层340，例如热塑性基材。在一些情况下，可以使用针织覆盖物350代替编织覆盖物350。外涂层360，例如热塑性外涂层，可以作为最外层设置在针织覆盖物350上。在这种情况下，间隙基质通常从外涂层360连续通过第二编织层330和/或第一编织层320。该实施例产生具有优异耐用性的坚固的多层复合绝缘系统。尽管示出三个纤维层和一个间隙基质区域，但应理解，可以使用具有一个或多个间隙基质区域(具有相同或不同的基质溶液)的更多或更少的纤维层(相同或不同的纤维层)。例如，复合绝缘体的一个实施例可包含至少一个结构增强/纤维层、至少一个间隙基质区域和/或至少一个外涂层。

因此，作为示例，该配置中的复合绝缘系统可以在热塑性基质中包括两层e-玻璃编织物和编织覆盖物，以及热塑性外涂层。为了组装或安装，两层e-玻璃编织物(320、330)可以一个接一个地定位在管310上并进行修整。然后编织覆盖物350可以滑过(在套筒覆盖物的情况下)或者定位在(例如，通过将覆盖物包裹在层330周围)编织层(320、330)上并且在管的轴向方向上拉至预定的张力。编织覆盖物350通常被配置为在管的径向方向上在整个系统上提供压缩，并产生没有任何凸起或皱折的平滑表面。然后可以在复合绝缘体的每个端部上安装夹具，并且可以修整夹具外部的任何材料。然后可以盖住管310的开口端部，然后可以将整个组件或复合绝缘系统浸没在热塑性基质溶液中。这里，热塑性基质溶液可以优化用于浸渍，例如通过用合适的溶剂稀释，以获得所需渗透的最佳粘度和密度。复合绝缘系统可以浸没第一预定时间段，以确保基质溶液至少渗透到编织覆盖物350、至少渗透到e-玻璃编织物的层330和/或层320。然后可以移除并清洁固化的绝缘系统。还可以将热塑性外涂层360刷涂到覆盖材料350上，以向表面赋予高度排斥性的光洁度，诸如疏水性表面。可以进一步清洁组件，之后将组件放入烘箱中，以在预定温度下进一步固化第二预定时间段。一旦固化，可以移除组件并使其冷却，然后将固化的复合绝缘系统安装在机器/系统的部件上以便操作。在该实施例中，复合绝缘系统被配置为在管周围紧密且刚性地固化而没有皱折。基质可以在外涂层和e-玻璃编织物的第二层330之间和之内流动，以形成间隙区域340。编织材料的第二层330通常表现出从外涂层360到第二层330的连续基质。

在另一个示例中，复合绝缘系统可以基本上类似于上述的复合绝缘系统，但是可以包括4层e-玻璃编织物、针织覆盖物和热塑性基质。为了组装，可以按顺序安装和修整三层e-玻璃编织物。然后，针织覆盖物材料可以在编织层上滑动并被拉紧。类似地，然后可以将夹具安装在复合绝缘体的每个端部上，并且可以在夹具的外侧修整材料。然后管的开口端部可以加盖，并且可以将整个组件浸没在热塑性基质溶液中，优化浸渍一定的预定时间段以确保基质溶液渗透到e-玻璃编织物的第三最外层中。然后可将组件放入烘箱中并固化。一旦固化，可以移除零件并使其冷却。这里，通常，基质在盖和e-玻璃编织物的第三层之间和之内流动，以形成2层纤维增强复合体。

图6b示出了根据本发明另一个实施例的复合绝缘系统的横截面。在该实施例中，纤维层为组装在管310上的320、330和350。该配置可以基本上类似于关于图6a描述的配置，除了可以采用针织覆盖物350并且可以免除外涂层之外。该实施例通常以较低的成本产生高品质的多层复合绝缘系统，特别是与前述实施例相比。

为了组装包括两层e-玻璃编织物(320、330)、针织覆盖物350和形成间隙热塑性基质340的复合绝缘系统，e-玻璃编织物的第一层320可以安装在管310上并进行修整。然后可以将e-玻璃编织物的第二层330安装在第一层320上并进行修整。可以将热塑性基质溶液喷涂到e-玻璃编织物330的表面上。然后，针织覆盖物材料350可以在编织层(320、330)上滑动并收紧。然后可以将夹具安装在复合绝缘体的每个端部上，并且可以在夹具的外侧修整材料。然后可以将热塑性基质喷涂到覆盖物350的表面上并任选地使其静置预定的时间段。在组件在烘箱中在预定温度下固化并持续预定时间之前，可以清洁管和夹具。然后可以移除组件并使其冷却。在该实施例中，复合绝缘系统被配置为在管周围紧密地固化而没有皱折。热塑性基质可以在覆盖物350和e-玻璃编织物的第二层330之间和之内流动，以形成间隙基质层340，从而形成2层纤维增强复合材料。编织材料的第二层330通常表现出从覆盖物350到第二层330的连续基质。

图6c示出了根据本发明另一个实施例的复合绝缘系统的横截面。该实施例可包括至少两个纤维层或增强层380和350。在该实施例中，管310覆盖有单层非纺织绝缘体380，诸如e-玻璃编织物。直接位于非纺织绝缘体380外部的是覆盖物350，诸如编织覆盖物。覆盖物350可以为针织的、编织的、非纺织的或这些的组合。覆盖物350可以进一步包括间隙基质溶液或间隙基质基材(诸如热固性聚合物基质)，其用于在固化/处理时使非纺织绝缘层380和覆盖物350结合。此外，可以在覆盖物350上设置外涂层360。该实施例通常为管310产生优异的绝缘性，特别是通过提供具有预定厚度的上述那些层。

在安装/组装期间，e-玻璃编织物可以安装在管310上并进行修整。然后可以将编织覆盖物350安装在层380上。编织覆盖物350自然地压缩并紧紧围绕管310形成绝缘体。然后可以将夹具安装在复合绝缘体的每个端部上，并且可以在夹具外部修整材料。然后可以在将组件放入烘箱中之前将热固性基质刷到覆盖物上。这里，复合绝缘系统可以在管310上紧密固化而没有皱折。热固性基质通常均匀地分布在整个针织覆盖物350中，但在一些情况下可能不会穿透编织层380。通常，在烘箱中固化之后，至少在编织覆盖物350的横截面上实现热固性基质的均匀分布。在一些情况下，通过将组件加热到预定温度(例如，在约400°F或700-800°F等范围内的温度)，可以实现热固性基质的固化，以实现聚合物的各个链的交联。

图6d示出了根据本发明另一个实施例的复合绝缘系统的横截面。在该实施例中，管310可以覆盖有金属箔层320。该实施例可包括三个增强/纤维层330、340和360。第一编织层330可以位于金属箔层320上。第二编织层340位于第一编织层330上。可以在第二编织层340和针织覆盖物360之间发现界面基质层350。还可以基于应用的要求在针织覆盖物360上提供外涂层(未示出)。在这种情况下，间隙基质通常从针织覆盖物360连续通过第二编织层340和/或第一编织层330。该实施例提供了一种优良的绝缘系统，其具有紧挨管310的高度保护层。

在图6d所示的实施例的一个实例中，第一编织层330可以为预切割的非纺织e-玻璃绝缘层，而针织覆盖物360可以用编织的e-玻璃覆盖物360代替。此外，间隙基质基材350可以为热塑性基质溶液。因此，在这种情况下，复合绝缘系统包括一层铝箔320、预切割的非纺织e-玻璃绝缘层330、编织的e-玻璃覆盖物360和热塑性基质溶液，而第二编织层可以不存在。在安装过程中，铝箔层可以通过将箔包裹在管310周围并折叠任何边缘而紧密地安装在管310周围。箔可以为未涂覆的，或涂覆在一个或两个面上以促成粘附和/或保护箔免受任何环境暴露的影响。然后可以将e-玻璃编织物的第一层330安装在箔320上并进行修整。e-玻璃编织物的第二层340可任选地安装在第一层330上并进行修整。然后通常将编织覆盖物360安装在绝缘层上。编织覆盖物360通常自然地压缩并围绕管310紧密地形成绝缘体。然后可以安装夹具并且可以修整任何材料端部。管310的端部可以被盖住，并且整个组件可以浸没在优化用于浸渍的热塑性基质溶液中。可以移除和清洁组件，之后将组件放入烘箱中以在预定温度下固化特定时间段。这里，复合绝缘系统被配置为在管上紧密固化而没有皱折。热塑性基质被配置为流过覆盖物360和两层e-玻璃编织物(330、340)。通常，热塑性基质从覆盖物360连续到最后箔320，通过绝缘系统的所有层，从而也形成至少一个间隙基质层350。在一些情况下，通过热塑性基质的高穿透性，也可以在增强层330和340之间形成另外的间隙基质层。

图7示出了固化/处理之前和之后的另一个实施例的横截面。在该实施例中，左侧的图402显示绝缘系统402，其具有基底增强层420、界面基质涂层430、覆盖物440和外涂层460。在右侧，示出了在固化/处理之后的相同配置的间隙基质分布，例如，通过将管410与复合绝缘体一起加热到预定温度，以影响间隙基质基材和纤维层的固化。这里，基质通常从复合绝缘系统的外部到内部连续，其中基质贯穿整个复合绝缘系统。

图8a示出了带有成型特征的复合绝缘系统10的另一个实施例。管800或部件800被示为带有复合绝缘体810。在复合绝缘体810的一侧，复合绝缘体810的外表面的一个区段或至少一部分可模制成扁平部分820。例如，可以在固化之前施加扁平模板(未示出)，然后可以在固化之后将其移除。尽管被示为扁平的，但是可以利用具有互补表面/轮廓的装置将任何期望的曲线轮廓模制为沿着复合绝缘体810的至少一部分的成型部分820。成型部分，例如，扁平化区域820被配置为在操作期间提供所需的外部间隙。图8b示出了复合绝缘系统10的横截面，特别是沿着图8a的截面AA截取的成型特征820。

图9a-图9b示出了具有局部绝缘部分的本发明的实施例。根据具体应用的需要，可以使用局部绝缘来定制复合绝缘系统在局部区域的性能。图9a示出了复合绝缘系统950a的一个实施例的剖视图。复合绝缘系统950a可包括在管900上的复合绝缘体920，其中，局部绝缘垫910a被定位在合适的位置，例如，在管900的外弯曲处。图9a示出了系统，其中，复合绝缘体920的一个区段被移除以指示局部绝缘垫910a在管900和复合绝缘体920之间的定位。

在图9a所示实施例的一个实例中，复合绝缘体920包括第一增强层，该第一增强层包括e-玻璃编织物的第一编织层、针织e-玻璃覆盖物和热塑性基材。在安装期间，局部非纺织绝缘垫910a可以用粘性粘合剂固定到管上。然后可以将e-玻璃编织物施加在管和局部垫上。由于e-玻璃编织物为高度适形的，因此它通常贴合地覆盖管900和局部垫910a。可以接下来安装针织覆盖物。针织覆盖物通常在整个系统上提供压缩，包括具有局部垫910a的部分，并且被配置为产生没有任何凸起或折皱的平滑表面。然后可以安装夹具，并且可以修整夹具外部的材料。管的开口端部可以加盖，并且整个组件可以浸没在热塑性基质溶液中，优化浸渍预定的时间段以确保基质溶液渗透e-玻璃编织物，但不渗透局部绝缘垫。然后移除和清洁该零件，之后在烘箱中固化。在该实施例中，复合绝缘系统通常围绕管900紧密且刚性地固化。基质可以被配置为流过覆盖物并进入e-玻璃编织物中。通常，覆盖物和e-玻璃编织物被配置为通过层之间的清晰界面而结合在一起。热塑性基质通常从盖到e-玻璃编织物为连续的。在该实施例中，如果需要用于某种应用，垫可以浸渍有热塑性基质。

图9b示出了复合绝缘系统950b的另一个实施例的剖视图。复合绝缘系统950b可包括在管900上的复合绝缘体920，其中，局部绝缘套筒910b被定位在合适的位置，例如，在管900的外弯曲处。图9b示出了系统950b，其中，复合绝缘体920的一个区段被移除以指示局部绝缘套筒910b在管900和复合绝缘体920之间的定位。局部绝缘套筒可包括编织的二氧化硅套筒。在一些实施例中，局部绝缘套筒可以沿着弯曲部分紧挨着管900安装，并且尺寸设计成使得套筒910b在其上方的层的端部之前终止。

在一些实施例中，图9a-图9b的局部绝缘垫910a和/或局部绝缘套筒910b为局部增强层。在一些实施例中，局部增强层被配置为减轻复合绝缘系统950的不同膨胀。在一些情况下，部件或管900可以经历热膨胀和热收缩，例如，由于操作条件，或者由于管900内承载的工作流体的循环温度变化。然而，围绕管900设置的复合绝缘体920可能不是根据管900和/或以与管900相同的速率而膨胀或收缩，特别是在管由金属配置的情况下。复合绝缘系统的这种不同膨胀可能引起在操作期间在管900的外表面和复合绝缘体920之间形成间隙或环形空间。在一些情况下，由于间隙引起的复合绝缘体的绝缘、覆盖、增强或支撑参数的改变，这些间隙可能是不希望的。在这方面，局部增强层910a或910b，诸如不锈钢带、金属棉等，可以设置在复合绝缘体920和管900之间，设置在最易于产生不同的热膨胀的区域处。但是根据需要，可以在复合绝缘体920和管道900之间贯穿设置局部增强层。在组装期间，可以施加基质，使得当固化时，局部增强层嵌入有复合绝缘体920。在操作期间，诸如钢带的局部增强层可以膨胀或收缩，模仿管900的膨胀/收缩，其中，至少一部分仍然粘附到复合绝缘体920，从而排除不同的热膨胀和在复合绝缘体920和管900之间产生任何间隙。在一些实施例中，局部增强层为三维编织金属带。在一些实施例中，局部增强层的材料可以类似于管900的材料以匹配热膨胀特性。

在一些实施例中，局部增强层910a或910b可以设置在复合绝缘体920和管900的靠近一个或多个夹具的位置之间，以保护管900免受由于夹具引起的局部磨损的影响。在一些实施例中，局部增强层910a或910b被配置为向管900提供局部增强或结构支撑。

图10示出了根据本发明的各种实施例的组装复合系统1000的方法的工艺流程。如框1002所示，该过程通过将一个或多个增强层定位在需要绝缘或增强的预定位置处的部件上而开始。例如，选择诸如e-玻璃编织物的增强层并在部件(诸如管)之上滑动。诸如编织基底层的增强层通常被配置为在任何弯曲部、变细部、阀等上滑动。一旦编织的基底层已经放置在部件上，就可以根据部件或管的严格要求而被收紧。一个或多个另外的增强层也可以以类似的方式(直接或在施加基质溶液之后)定位。

通常，增强层被配置为使得一旦材料被放置在部件上并通过施加张力收紧，增强层就保持固定在部件上。在这方面，通常从端部牵拉增强层以使增强层在部件的曲形部、弯曲部、变细部等处收紧。然后可以将多余的编织材料切掉或折叠入管中，以便随后在该过程继续时移除。

接下来，如框1004中所示，提供一种或多种基质溶液，例如，将基于溶剂的聚合物溶液形式的液体聚合物基质施加在增强层上。施用可以经由喷涂、辊涂、刷涂、浸渍等方式进行。以这种方式，增强层可以完全涂覆有聚合物基质。然而，在一些实施例中，聚合物基质可能已经掺入增强层中，因此不需要将聚合物基质单独外部施加到基底层上。

如图10的框1006所示，自成型覆盖物，诸如针织覆盖物，在聚合物基质中的一个或多个增强层上滑动。针织物可以为双层针织套筒，其可以在下面的层上滑动。在一些实施例中，针织覆盖物可以精加工为扁平织物，然后切割并缝合到正确尺寸的管中。随后，如框1008所示，针织覆盖物和复合系统利用诸如夹具等的固定装置固定到管上。

接下来，可以施加可定制的外涂层，如框1010中所示。在一些实施例中，可定制的外涂层可以为基于溶剂的聚合物溶液，其具有类似于先前添加的聚合物基质的化学组成。如前所述，可定制的外涂层也可包括基于应用的各种添加剂。随后，可以将热量施加到整个复合系统以使系统固化，如框1012所示。以这种方式，在一些实施例中，整个复合系统(即具有绝缘层的部件)可以放置在烘箱中，优选地在预定温度(诸如约560°F)下放置预定的时间段，诸如一小时，以用于固化/热处理。在其他实施例中，可以使用烘箱、热风枪等仅一次加热固化复合系统的一部分。

一旦固化，自成型复合系统在部件周围形成刚性的纤维增强复合绝缘体。以这种方式，可以在不需要特定的外部模制装置的情况下产生用于任何管配置(诸如弯曲、变细等)的绝缘体。最终产品为刚性的、坚韧的、耐热的，并且在一些实施例中，为不易燃的绝缘体。固化的复合系统包括一层或多层，其利用溶剂基热塑性聚合物溶液而机械和化学结合，从而产生可由最终使用者打磨或以其他方式进一步精加工的刚性层状复合体。

在一些实施例中，自成型复合系统为可修复的系统。因此，如果系统磨损、撕裂等，则可以在不将系统重新施加于整个部件的情况下容易地修复。此外，自成型复合系统也可以用作对任何其他类型的绝缘或覆盖系统的损坏的修复。以这种方式，可以提供修复混合物以用于执行修复。所述混合物可以为包含一种或多种呈结晶或半结晶形式的干磨聚合物的溶液，所述干磨聚合物溶解或以其他方式分散在水和/或其他溶剂(诸如异丙醇等)中，以形成修复溶液。示例性的研磨聚合物包括聚苯硫醚(PPS)；聚苯醚(PPE)；聚乙烯亚胺(PEI)；聚醚醚酮(PEEK)；含氟聚合物，诸如聚四氟乙烯(PTFE)、乙烯-四氟乙烯(ETFE)、聚偏二氟乙烯(PVDF)和乙烯-四氟乙烯(ETFE)。

此外，与上述类似，可以将各种乳化剂添加到溶剂基聚合物溶液中以帮助形成稳定的溶液。示例性乳化剂包括阴离子表面活性剂(例如，硫酸盐、磺酸盐和煅烧剂)、非离子表面活性剂(例如，聚乙二醇(Triton X-100)，乙氧基化直链醇，乙氧基化烷基酚，脂肪酸酯，胺和酰胺降解剂等)、阳离子表面活性剂(例如，直链烷基胺和烷基铵，酯酰胺，醚胺，氧胺等)、两性表面活性剂(例如，丙酸，季铵化合物)、氟化表面活性剂(例如，全氟化羧酸盐和磺酸盐)等等。

在一些实施例中，可以将添加剂添加到修复混合物中，以使修复混合物与当前绝缘体在颜色、质地、强度等方面相匹配。因此，修复混合物可以制成类似于聚合物基质层和/或可定制的外涂层，如先前详细描述的。

因此，修复混合物可以通过刷涂、辊涂、喷涂等施加，使得修复混合物覆盖绝缘体的受损区域。在施加修复混合物之后，还可以施加热量以固化修复混合物。可以经由热风枪、烤箱等施加热量。在固化期间，修复混合物可以流入绝缘体的各个层并将它们融合在一起以修补绝缘体受到的损坏。

除上述之外，下面描述包括一种或多种自压缩材料的复合绝缘系统的实施例。图11-图16中所示的这些实施例涉及复合绝缘系统，其通常不需要额外的装置来形成成型材料。这里，复合绝缘系统通常包括编织扁平带，编织扁平带被配置为包裹在部件周围、邻接前面和/或后面的包裹物、并且收紧到部件上。在一些实施例中，编织扁平带可在安装编织扁平带之前用复合基质浸透。在一些情况下，编织扁平带被配置为在安装编织扁平带之后用复合基质浸透以形成粘合复合物，并赋予复合绝缘系统刚度和强度。复合绝缘系统可以使用具有添加剂的复合基质以形成粘合的复合包裹物，并且在一些实施例中，粘合复合物用于为各种组件提供刚性绝缘和/或覆盖。因此，在一些情况下，关于图11-图16描述的实施例类似于关于图1-图10描述的实施例，其中，增强层包括编织扁平带。

图11示出了根据本发明的各种实施例的复合绝缘系统50的透视图。如图11所示，示出了诸如管80的部件80，其具有编织扁平带60。在一些实施例中，取决于应用，可以在管80的表面上施加一个或多个编织扁平带。编织扁平带为结构增强层，并且可以由前面描述的增强层的材料构成。例如，在一些情况下，编织扁平带60可以为由耐高温材料制成的纤维基材，以在高温下保持材料的完整性，所述材料包括但不限于e-玻璃、s-玻璃、玄武岩、石英、聚四氟乙烯(PTFE)、间位芳族聚酰胺、对位芳族聚酰胺、三聚氰胺、聚苯并咪唑、聚酰亚胺、二氧化硅、氧化聚丙烯腈、碳纤维和/或陶瓷。取决于管80的排气应用，可以使用这些耐温材料中的一种或多种。例如，e-玻璃可以额定最大连续工作温度为1000°F，而陶瓷可以额定连续工作温度高于2000°F。

编织扁平带60的纤维可以呈连续纤维、丝束单端纱线、多端纱线、S-或Z-捻纱线、经轴纱线、合股纱线或变形纱线的形式。其他高温纤维可包括间位芳族聚酰胺纤维、对位芳族聚酰胺均聚物和共聚物、陶瓷纤维、玻璃增强纤维、金属或线增强纤维、高密度聚乙烯纤维、聚酰亚胺纤维、聚苯并咪唑纤维、氧化聚丙烯腈纤维等。也可以使用由聚苯硫醚(PPS)、聚乙烯亚胺(PEI)、聚醚醚酮(PEEK)组成的纤维；由含氟聚合物，诸如聚四氟乙烯(PTFE)、乙烯-四氟乙烯(ETFE)、聚偏二氟乙烯(PVDF)、乙烯-四氟乙烯(ETFE)和/或其组合组成的纤维。

弹性纤维可包括具有高伸长率的纤维，并且从高伸长率直至其断线点快速且完全地恢复。弹性纤维也可用作编织扁平带60，弹性纤维包括天然和合成橡胶、交联橡胶、分段聚氨酯、交联聚丙烯酸酯、硅橡胶、丁腈橡胶、嵌段烯烃共聚物、聚酰胺纤维、双组分纤维和/或其组合。

可以使用编织结构，这是由于其高适形性并且因为它可以提供比针织材料或纺织材料更厚的轮廓。在一些实施例中，编织扁平带60由丝束制成。以这种方式，编织扁平带60包括弹性纵向丝束和非弹性斜丝束。作为说明，在一个实施例中，编织扁平带60包括约1/16英寸厚的二氧化硅和/或约0.2英寸厚的玻璃。此外，编织结构允许在诸如弯管等部件周围易于操作。例如，在安装时沿着排气管的长度拉伸编织材料，这倾向于沿着直的和弯曲的区段将编织物围绕管80或下面的材料收紧。此外，编织扁平带60可以被分开，以允许从管80延伸的凸缘、传感器或其他孔暴露，而不会在凸缘周围形成包裹材料的堆积。这样，编织扁平带60可以在该特定位置展开，以允许凸缘从管80延伸。

根据所需复合绝缘系统的应用和规格，可以使用单个包裹的编织扁平带60，或者可以使用多个包裹的编织扁平带。

如图11所示，编织扁平带60可以包裹成使得编织扁平带60邻接相邻的带条。邻接部70为两个相邻的编织扁平带60包裹物之间的紧密连接。编织扁平带60的独特性质允许使用者将编织扁平带60包裹在管80周围并随后滑动编织扁平带60并操纵编织扁平带60以使其紧密地紧固在管80上并具有彼此相邻的包裹物。以这种方式，在一些实施例中，系统不需要重叠包裹物等。此外，包裹过程不需要夹具或保持装置。包裹物的端部被塞进在相邻的包裹物90下面，以将端部保持在适当位置并产生清洁的最终产品，而不需要夹具或替代的保持装置。

在一些实施例中，编织扁平带60具有结合在其中的复合基质。在其他实施例中，一旦编织扁平带60已经安装在管80上，就可以将复合基质施加到编织扁平带60上。复合基质可以通过喷涂、刷涂、涂覆、辊涂、浸渍或以其他方式将溶液施加到编织扁平带60中的一者或多者上来施加。也就是说，还可以预期编织扁平带60可以被包裹，使得编织扁平带60与至少一个相邻/邻近条带的至少一部分重叠，在一些情况下基于期望的应用和管或部件80的轮廓/结构。

复合基质可包含蛭石与无机粘合剂的混合物，无机粘合剂诸如是胶体二氧化硅、硅酸钠等。该混合物也可以用水稀释，并且根据应用可以包括各种添加剂并且可以根据需要定制。在一些实施例中，可以使用的添加剂呈粉末、液体、浆料、颗粒和悬浮液以及染料的形式。在一些实施例中，可以将添加剂如热塑性聚合物和热固性聚合物添加到复合基质中。在一些实施例中，可以添加有色颜料以向管80提供各种彩色定制外观。颜色添加剂可以呈染料或高温陶瓷颜色的形式，金属颜料、粘土颜料、碳颜料、合成颜料和其他颜料可用于赋予颜色和/或不同水平的不透明度。此外，用于额外磨损保护的添加剂，诸如氧化铁，用于额外强度、刚性、耐用性的添加剂，诸如陶瓷、金属(诸如铝)或研磨纤维，用于提供定制外观或纹理的添加剂，诸如填充孔的玻璃球，提供非粘表面和/或类似物。其他添加剂可包括珍珠岩等。

在一些实施例中，复合基质可在管上干燥，而无需额外加热。在一些实施例中，固化可以在部件本身的操作温度下发生。以这种方式，一旦复合基质固化，该系统形成耐高温、透气、刚性和定制的包裹物，以用于绝缘和保护部件免受外部损坏，诸如天气、磨损、钝力等的影响。

图12示出了根据本发明的各种实施例的复合绝缘系统10的透视图。在图12所示的实施例中，复合绝缘系统施加于管30的外部，管诸如是排气管，并且复合绝缘系统可以包括施加到图11中所示的编织扁平带包裹物50的附加材料。

在一些实施例中，复合绝缘系统的外部可见部分20包括可选的针织复合盖和在其上固化的可选的可定制的溶剂基聚合物溶液外涂层。如图11所示，在其他实施例中，具有复合基质的编织扁平带可以为外部可见部分20，没有可选的针织复合覆盖物或可选的可定制的溶剂基聚合物溶液外涂层。

在一些实施例中，外部可见部分20可包括混合的聚合物溶液的可定制的溶剂基聚合物溶液外涂层，其取决于应用可包括一种或多种添加剂。以这种方式，可定制的外涂层包括一种或多种结晶或半结晶形式的干磨聚合物，所述干磨聚合物溶解或以其他方式分散在水和/或其他溶剂(例如异丙醇等)中以形成溶液。在一些实施例中，溶剂基聚合物溶液还包括乳化剂，诸如表面活性剂。

根据应用，可定制的溶剂基聚合物溶液外涂层还可包括各种添加剂，包括：耐磨添加剂，如氧化铁，用于热保护的添加剂，如珍珠岩，用于防止灰尘积聚的不粘添加剂，诸如聚四氟乙烯(PTFE)，用于改变孔隙率的添加，剂如玻璃球，用于产生各种纹理的添加剂，诸如玻璃球，用于可见外观的添加剂，诸如高温陶瓷有色颜料，和/或用于附加强度的添加剂，诸如金属、研磨纤维或碳纤维。

在一些实施例中，复合绝缘系统的外部可见部分20包括针织覆盖物。针织复合覆盖物可以为织物圆形针织套筒，其按特定规格制造，以便装配在部件或管30周围和下面的包裹物周围。针织复合覆盖物可以为双面针织物，其在熔化时保持其结构完整性。针织复合覆盖物包括双层针织管，其装配在另一种下面的材料周围。在一些实施例中，针织复合覆盖物包含玻璃和20％树脂纤维。在一些实施例中，取决于期望的应用，针织复合覆盖物可包含0％至85％的树脂纤维。在一些实施例中，针织复合覆盖物包括针织织物，所述针织织物包括玻璃纤维和热塑性纤维和/或树脂基纤维的组合。热塑性纤维可包括聚酯、尼龙、PPS或聚醚酰亚胺(PEI)。此外，针织复合覆盖物提供了这样的一种结构，该结构为系统的下面材料提供成型压缩。

在一些实施例中，图12中所示的外部可见部分20覆盖着包裹的编织扁平带40的基底。如图所示，包裹的编织扁平带40位于外部可见部分20下方，外部可见部分20包括针织复合覆盖物和可定制的溶剂基聚合物溶液外涂层。然而，在一些实施例中，包裹的编织扁平带为可见的外部部分。下面参考图15a-图15f更详细地说明各种图案和可选材料。

在一些实施例中，编织扁平带40包括由加捻纤维构成的纤维或纱线。在一些实施例中，编织扁平带40由丝束制成。以这种方式，编织扁平带40包括弹性纵向丝束和非弹性斜丝束。通过交织多根纤维和/或纱线形成编织物。编织物用于形成具有双轴、三轴或单向结构的编织织物。由于其结构，编织织物可以比其他类型的织物更厚。

编织织物包括玻璃纤维、其他高温纤维、弹性纤维和/或其他纱线或纤维。纤维可由各种类型的玻璃组成，诸如E-玻璃和S-玻璃、玄武岩、石英、聚四氟乙烯(PTFE)、间位芳族聚酰胺、对位芳族聚酰胺、三聚氰胺、聚苯并咪唑、聚酰亚胺、二氧化硅、氧化聚丙烯腈、碳纤维和/或陶瓷。根据所需复合绝缘系统的应用和规格，可以使用单个包裹的编织扁平带40，或者可以使用多个包裹的编织扁平带。

图13a-图13c示出了围绕凸缘施加的复合绝缘系统的正视图。图13a示出了在用复合绝缘系统100包裹之前的部件的正视图。如图13a所示，将用复合绝缘系统包裹的管110包括45度弯曲部115和凸缘120。由于额外的氧气传感器，其他传感器、安装应用等越来越多地包括在排气管110上，凸缘120在排气管道110上变得越来越普遍。

传统的包裹物需要包裹层的重叠并且在包裹物中没有任何拉伸或弹性，也没有任何打开包裹物的装置以在包裹物内容纳凸缘。因此，传统的包裹将需要几次包裹以试图覆盖凸缘120周围的区域。这是因为需要包裹凸缘120的每个侧面周围的区域。因此，可能需要多个重叠的包裹层以实现凸缘120周围的完全覆盖。以这种方式，额外的包裹物将在凸缘120周围产生包裹物的凸出区域。此外，传统的包裹物还将在45度弯曲部115的内侧上形成凸出的重叠区域，同时在45度弯曲部的外部周围形成扩展且更薄的包裹区域。

图13b示出了根据本发明的各种实施例的围绕凸缘150施加的复合绝缘系统的透视图。图13b示出了与图13a相同的管110，然而，图13b已经将管包裹在复合绝缘系统中。以这种方式，编织扁平带125可以包裹在管110周围。重要的是，在一些实施例中，复合绝缘系统的编织扁平带125可以设计成不重叠，而是改为相邻的包裹物彼此邻接。复合绝缘系统，特别是复合绝缘系统的编织扁平带125可以容易地适形以通过扩展或另选地开口130接纳凸缘120。以这种方式，凸缘120周围的区域被完全覆盖，并且不会发生包裹层的额外包裹或隆起。围绕45度弯曲部115的包裹在弯曲部处形成平滑的没有任何隆起或薄的位置的包裹。以这种方式，编织扁平带可以在弯曲部145的内侧上彼此压缩和邻接，而在弯曲部115的外部部分上，编织扁平带可以伸展和/或扩展140以在弯曲部115上形成均匀的厚度。

图13c示出了根据本发明的各种实施例的围绕凸缘200施加的复合绝缘系统的俯视图。如图所示，管110被包裹在复合绝缘系统中。以这种方式，编织扁平带125已被包裹并围绕管110收紧。如图所示，编织扁平带125的端部被包裹并且被塞进相邻的包裹物160下面，使得复合绝缘系统不需要夹紧或其他保持装置。编织扁平带125可以被拉伸和/或另选地打开130以围绕凸缘120包裹，而不用在围绕凸缘120的包裹物处增加额外的包裹物和不必要的体积。因此，即使在角的周围和凸缘的周围也能形成平滑均匀的包裹物。

图14示出了根据本发明的各种实施例的复合绝缘系统250的透视图。在图14所示的实施例中，90度弯曲部被包裹在复合绝缘系统中。以这种方式，编织扁平带255通过包裹在第一包裹物290上以将编织扁平带255锁定就位而开始。然后可以包裹并收紧编织扁平带255，使得编织扁平带255的每个包裹物邻接相邻的包裹段。一旦编织扁平带255到达管260中的90度弯曲部，90度弯曲部280的外部部分上的编织扁平带255具有伸展的柔性以保持与相邻股线接触，同时仍然提供弯曲部的平滑覆盖而没有包裹物的任何重叠或隆起。管260中的90度弯曲部的内侧包括编织扁平带270，其可以沿着包裹物的宽度压缩以保持相邻包裹物的邻接而不会产生隆起或重叠包裹。

在一些实施例中，多个编织扁平带270可以多次包裹在管260的临界或高温部分周围以针对特定区域进行额外的绝缘和/或保护。

图15a-图15f示出了根据本发明的各种实施例的复合绝缘系统的各种实施例的横截面视图。如本领域普通技术人员将理解的，这些材料形成复合材料，因此所示材料不是层压或分层的，而是被固化以形成复合材料。图15a-图15f中所示的实施例示出了基于使用者应用来创建复合绝缘系统的替代材料。

在图15a所示的实施例中，部件310或管310具有与其相邻的基底材料320。基底增强层320为基于包裹纤维的基材，其形成为具有合适尺寸(例如，宽度为约2英寸)的编织扁平带。在其他实施例中，基底材料的宽度和厚度基于部件的应用和形状而变化。在将基底320安装在管310上之后，可以将复合基质330施加到基底层320的表面，或者另选地，基质可以集成到基底层320的结构中。复合基质330可包括硅酸盐材料，包括页硅酸盐，诸如具有无机粘合剂的蛭石，蛭石，胶体二氧化硅，硅酸钾，硅酸钙，沥青，铝酸钙和/或硅酸钠。该混合物还可包括添加剂，例如但不限于呈高温陶瓷颜色形式的有色颜料，用于额外磨损保护的添加剂，用于热保护的添加剂，用于强度的添加剂，用于刚性的添加剂，用于耐用性的添加剂，和/或用于为复合系统产生各种纹理或可见外观的添加剂。

在图15b所示的实施例中，在将基底施加到管310之前，部件或管310的编织扁平带的基底由已经结合的复合基质306浸透。因此，最终使用者可能够用在复合基质中浸透的编织扁平带包裹管310。因此，当最终使用者接收复合绝缘系统时，编织扁平带已经被复合基质润湿。因此，最终使用者可以将管310与基底包裹在一起，其中，复合基质溶液被结合在其中360。

在图15c所示的实施例中，部件或管310具有与其相邻的基底320。基底320为编织扁平带。然后将复合基质330施加到基底320的编织扁平带上。复合基质330包括蛭石、胶体二氧化硅、硅酸钾、硅酸钙、沥青、铝酸钙和/或硅酸钠。该混合物还可包括基于各种应用或所需定制的添加剂。

对于复合基质330，图15c中所示的实施例包括施加可定制的溶剂基聚合物溶液350。可定制的溶剂基聚合物溶液350包括溶剂基聚合物溶液，其被喷涂、刷涂、涂覆、辊涂、浸渍或以其他方式施加到下面的材料上。在一些实施例中，复合基质330和可定制的溶剂基聚合物溶液350不能完全分离，材料之间可能存在相当大的界面渗透。

呈结晶或半结晶形式的干磨聚合物可以溶解或以其他方式分散在水和/或其他溶剂(诸如异丙醇等)中，以形成可定制的溶剂基聚合物溶液350。示例性的研磨聚合物包括聚苯硫醚(PPS)；聚苯醚(PPE)；聚乙烯亚胺(PEI)；聚醚醚酮(PEEK)；含氟聚合物，诸如聚四氟乙烯(PTFE)、乙烯-四氟乙烯(ETFE)、聚偏二氟乙烯(PVDF)和乙烯-四氟乙烯(ETFE)和/或类似物。在一些实施例中，不可燃聚合物用于可定制的溶剂基聚合物溶液350中。在一些实施例中，取决于应用，可燃聚合物也可用于可定制的溶剂基聚合物溶液350中。

在一些实施例中，可以将各种乳化剂添加到可定制的溶剂基聚合物溶液350中以帮助形成稳定的溶液。示例性乳化剂包括阴离子表面活性剂(例如，硫酸盐、磺酸盐和煅烧剂)、非离子表面活性剂(例如，聚乙二醇(Triton X-100)，乙氧基化直链醇，乙氧基化烷基酚，脂肪酸酯，胺和酰胺降解剂等)、阳离子表面活性剂(例如，直链烷基胺和烷基铵，酯酰胺，醚胺，氧胺等)、两性表面活性剂(例如，丙酸，季铵化合物)、氟化表面活性剂(例如，全氟化羧酸盐和磺酸盐)等等。

在一些实施例中，可定制的溶剂基聚合物溶液350可包括研磨的聚合物如PPS，作为溶剂的水，表面活性剂如Triton X-100，和丙二醇。

在一些实施例中，可定制的溶剂基聚合物溶液350可包括基于应用的各种添加剂。这些添加剂可以以粉末、液体、浆料、颗粒和悬浮液以及染料的形式包含在溶剂基聚合物溶液中。这些添加剂可包括有色颜料，用于额外磨损保护的添加剂，诸如氧化铁，用于额外强度、刚性和耐用性的添加剂，诸如陶瓷、金属(诸如铝)或研磨纤维，用于提供定制外观或纹理的添加剂，诸如填充孔的玻璃球，可提供非粘表面和/或类似物。

可定制的溶剂基聚合物溶液350还可包括填料，以基于应用和施用方法增稠和/或增加溶液的体积。在一些情况下，可以加入填料，如粘土、二氧化硅、滑石、硅藻土、石灰和其他惰性材料。可以向溶剂基聚合物溶液中添加其他填料，诸如增强材料，以进一步改善界面粘合强度，诸如研磨纤维、玻璃纤维、碳纤维、尼龙(聚酰胺)纤维、聚丙烯纤维、石英颗粒、植物基纸浆和类似物。可以包含在聚合物溶液中的其他添加剂包括润滑剂、UV稳定剂、抗微生物剂、抗氧化剂等。

在图15d所示的实施例中，部件或管310具有与其相邻的基底360，在基底中结合有溶液。因此，最终使用者可能能够用在复合基质中浸透的编织扁平带来包裹管310。与结合在编织扁平带360中的溶液相邻，图15d中所示的实施例包括可定制的溶剂基聚合物溶液350，其可包括研磨聚合物，如PPS，作为溶剂的水，表面活性剂，如Triton X-100，丙二醇和基于系统应用的一种或多种添加剂。

在图15e所示的实施例中，部件或管310具有基底。基底320为基于包裹纤维的基材，其形成为编织扁平带。与包裹的编织扁平带的基底320相邻的为被施加到基底320的复合基质330。复合基质330包括蛭石和胶体二氧化硅。接下来，与复合基质330相邻，图15e中所示的实施例包括针织复合覆盖物340。针织复合覆盖物340为双面编织物，其包含玻璃和0％至85％的树脂纤维。在一些实施例中，针织复合覆盖物包含玻璃和20％树脂纤维。在一些实施例中，针织复合覆盖物提供了一种结构，该结构为系统的下面材料提供成型压缩。针织复合覆盖物340为双面针织物，其设计有内部部分以在固化期间熔化和/或断裂以变形而形成钩以进入针织复合覆盖物340下方的材料中，以在系统的材料之间产生机械结合。

在一些实施例中，针织复合覆盖物340包括针织织物，所述针织织物包括玻璃纤维和热塑性纤维和/或树脂基纤维的组合。热塑性纤维可包括聚酯、尼龙、PPS或聚醚酰亚胺(PEI)。针织复合覆盖物340可以在复合系统的下层材料上滑动。在一些实施例中，针织复合覆盖物340提供织物骨架，其被配置为在热固化期间保持压缩，使得不需要模具。

最后，如图15e所示，将可定制的溶剂基聚合物溶液350施加到针织复合覆盖物340上。在一些实施例中，可定制的溶剂基聚合物溶液350可包括基于应用的各种添加剂。这些添加剂可以以粉末、液体、浆料、颗粒和悬浮液以及染料的形式包含在溶剂基聚合物溶液中。这些添加剂可包括有色颜料，用于额外磨损保护的添加剂，诸如氧化铁，用于额外强度的添加剂，诸如陶瓷、金属(诸如铝)或研磨纤维，用于提供定制外观或纹理的添加剂，诸如填充孔的玻璃球，可提供非粘表面和/或类似物。

当固化时，一部分可定制的溶剂基聚合物溶液350可以熔化到针织复合覆盖物340和基底320中，从而提供彼此机械和化学结合的材料，从而形成刚性复合材料。

在一些实施例中，可以将热量施加到图15e中所示的复合系统。以这种方式，可以加热系统的多种材料以固化聚合物，从而得到具有融合材料的固化复合系统。

在图15f所示的实施例中，部件或管310具有与其相邻的基底360，在基底中结合有溶液。这样，最终使用者可能能够用在复合基质中浸透的编织扁平带来包裹管310。接下来，与其中结合有溶液的基底360相邻，图15f中所示的实施例包括针织复合覆盖物340。针织复合覆盖物340为双面针织物，其设计有内部部分以在固化期间熔化和/或断裂以变形而形成钩以进入针织复合覆盖物340下方的材料中，以在系统的材料之间产生机械结合。

与针织复合覆盖物340相邻，图15f中所示的实施例包括可定制的溶剂基聚合物溶液350，其可包括研磨聚合物，如PPS，作为溶剂的水，表面活性剂，如Triton X-100，丙二醇和基于系统应用的一种或多种添加剂。当固化时，一部分可定制的溶剂基聚合物溶液350可以熔化到针织复合覆盖物340和基底320中，从而提供彼此机械和化学结合的材料，从而形成刚性复合材料。

此外，虽然图15中所示的实施例示出了施加于管的复合绝缘系统，但是本领域普通技术人员将理解，可以用复合绝缘系统包裹任何部件，以便向该部件提供绝缘、保护或定制。此外，复合绝缘系统可以施加在已经在部件上具有箔或替代绝缘体或保护系统的部件上。这样，复合绝缘系统可以与任何当前的绝缘系统相关联使用，诸如金属封装系统、夹套系统或其他包裹系统，以向这些系统提供额外的绝缘、覆盖、定制等。

图16示出了根据本发明的各种实施例的用于施加复合绝缘系统的方法的工艺流程1600。过程1600在最终使用者接收复合绝缘系统时开始。在一些实施例中，复合绝缘系统可以干燥地提供给使用者。以这种方式，使用者可以施加编织扁平带，随后将任何复合基质等施加到编织扁平带上。在其他实施例中，复合绝缘系统可以在潮湿状态下提供给使用者。以这种方式，编织物可以在结合有复合基质的情况下制造。如果复合绝缘系统以湿态提供，则复合绝缘系统可以设置在密封容器等中，以避免在运输和储存期间复合基质发生干燥。此外，这将防止复合绝缘系统的碎屑和干扰。在一些实施例中，可以将杀生物剂添加到湿复合绝缘系统的包装中。

如框1602所示，使用者可以开始将编织扁平带包裹在管段(包括任何弯曲部、变细部、凸缘等)周围。在包裹过程中，编织扁平带的起始端部可以塞进被包裹的区段之下并进入该区段中，如框1604所示。一旦编织扁平包裹物的端部被塞进现有包裹物下方，使用者可以继续将编织扁平带包裹到管上并邻接相邻的包裹物，如框1606所示。接下来，在一些实施例中，凸缘可以存在于被包裹的管上。以这种方式，如框1608所示，编织扁平带可以被打开以接受从管延伸的凸缘或其他突起。

一旦使用者已经完成包裹管或部件的所需区段，则使用者可以将端部塞进最后几个包裹物之下。然后，使用者可以通过收紧编织扁平带来操纵包裹，以形成被紧密包裹的管，其中，编织扁平带的包裹物彼此相邻，如框1610所示。编织材料的独特特性允许材料围绕部件收紧并保持固定。编织带在部件的曲形部、弯曲部、变细部等处收紧。

接下来，如框1612所示，使用者可以将一种或多种所需添加剂施加于复合基质以用于定制外观。使用者可以将复合基质喷涂、刷涂、涂覆、辊涂、浸涂或以其他方式施加到系统的一个或多个编织扁平带上。在一些实施例中，在将编织扁平带包裹在管上之前，可将复合基质结合到编织扁平带中。以这种方式，使用者可能不需要施加溶液，相反，在使用者接收复合绝缘系统之前，该溶液可能已经施加于编织扁平带上。

一旦施加了复合基质，使用者可以通过任选地施加针织复合覆盖物和/或可定制的溶剂基聚合物溶液来继续，如框1614所示。针织复合覆盖物可以在编织扁平带上滑动。针织物可以为双面针织套筒，其可以在下面的材料上滑动。在一些实施例中，针织复合覆盖物可以精加工为扁平织物，然后切割并缝合成正确尺寸的管。此外，针织复合覆盖物提供了一种结构，该结构为系统的下面材料提供成型压缩。可定制的溶剂基聚合物溶液为基于混合溶剂的聚合物溶液，其含有一种或多种研磨聚合物、溶剂，并且在一些实施例中，包含表面活性剂。可定制的溶剂基聚合物溶液还可包括基于应用的各种添加剂。这些添加剂可包括高温陶瓷颜色形式的有色颜料，用于额外磨损保护的添加剂，用于热保护的添加剂，和/或用于为复合系统产生各种纹理或可见外观的添加剂。

最后，如框1616所示，允许复合绝缘系统固化。在一些实施例中，复合绝缘系统可在管道上干燥而不添加热量。在其他实施例中，可以将热量施加到整个复合系统，以使系统干燥和/或固化。

最终产品为刚性、坚韧、耐热的包裹物，并且在一些实施例中，为一种不易燃的绝缘体，其能够以平滑和均匀的方式包裹成覆盖各种管配置所需的任何形状。

因此，本发明的复合绝缘体可包括优异的特性和性能特征。具体地，本发明被配置为提供带有更高耐热性的优异绝缘体，从而基本上保持部件的温度。在这方面，例如，对于温度约为1200°F的部件或部件内的流体，与具有较低热阻并因此吸收并消散更多的热量导致表面温度通常在450-540°F的范围内的传统绝缘体相比，复合绝缘体的表面温度通常在300-360°F的范围内(或在该范围内、周围或重叠)。也就是说，本发明的复合绝缘体可以被配置为基于所用层和所用基质的配置提供范围为312-320°F、330-350°F、360-364°F、370-385°F、396-400°F、410-458°F、446-498°F和/或490-533°F(或在这些范围内、之间或重叠)的表面温度。

本发明的复合绝缘体被配置为提供优异的冲击强度和韧性。在这方面，例如，对于Gardner冲击试验，与对于相同设置通常表现出失效高度为0.10-0.5的传统绝缘体相比，复合绝缘体的平均失效高度通常在0.5-0.8mm的范围内(或在该范围内、附近或重叠)。也就是说，本发明的复合绝缘体可以被配置为基于所用层和所用基质的配置，针对Gardner冲击试验提供范围为0.12-0.18mm、0.49-0.76mm和/或0.54-0.86mm(或者在这些范围之内、之间或重叠)的平均失效高度内。

本发明的复合绝缘体被配置为提供优异的表面特性和抗降解、碎裂和砂砾冲击性能。在这方面，例如，对于砂砾计测试，复合绝缘体通常产生可忽略的或根本没有切口，而对于相同的设置，常规绝缘体表现出约20个切口。也就是说，基于所用外涂层和盖层的配置，任何当前切口的切口深度可以在0-0.06mm、0.06-0.09mm和/或0.3-0.6mm的范围内(或在这些范围之内、之间或重叠)。

本发明的复合绝缘体被配置为提供优异的耐磨性。在这方面，例如，复合绝缘体的磨损等级通常大于至少1000次循环，而对于相同的操作条件，常规绝缘材料通常表现出7-27次循环的磨损等级。也就是说，本发明的复合绝缘体可以被配置为基于复合绝缘体的配置提供范围为288-422个循环、760-800个循环和/或大于1000个循环(或在这些范围之内、之间或重叠)的磨损等级。

本发明的复合绝缘体被配置为提供更好的结构完整性和疏水性。在这方面，例如，复合绝缘体的水滴消失时间通常大于至少30秒，而传统的绝缘体通常在3秒内吸收水滴。本发明的复合绝缘体还被配置为提供优异的疏油性(即，对疏水性流体的吸收的抵抗性)。在这方面，例如，复合绝缘体的油滴消失时间通常大于至少15秒或至少30秒，而传统的绝缘体通常在3秒内吸收油滴。

虽然已经在附图中描述和示出了某些示例性实施例，但是应当理解，这些实施例仅仅是对本广义发明的说明而非限制，并且本发明不限于所示和描述的特定结构和布置，除了上述段落中阐述的那些之外，各种其他改变、组合、省略、修改和替换是可能的。本领域技术人员将理解，在不脱离本发明的范围和精神的情况下，可以配置刚刚描述的实施例的各种改型和修改。因此，应理解，在所附权利要求的范围内，本发明可以不同于本文具体描述的方式实施。

Claims (34)

1.一种被配置为施加于部件的纤维增强复合绝缘系统，包括：

一个或多个结构增强层，所述一个或多个结构增强层被配置为适形于所述部件；

自成型纤维覆盖物，所述自成型纤维覆盖物包括弹簧状结构，所述弹簧状结构被配置成围绕所述部件提供压缩；以及

一种或多种液体聚合物基质溶液，所述一种或多种液体聚合物基质溶液被配置为施加到定位在所述部件上的所述一个或多个结构增强层和/或所述自成型纤维覆盖物，以在固化时形成所述纤维增强复合绝缘系统。

2.根据权利要求1所述的复合绝缘系统，其中，所述一个或多个结构增强层包括结构纤维、树脂纤维和/或弹性纤维，其中：

结构纤维包括玻璃、碳、聚合物、陶瓷、金属的、矿物的和/或天然的纤维；以及

树脂纤维包括聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚酰胺(PA)、聚苯硫醚(PPS)、聚苯醚(PPE)、聚乙烯亚胺(PEI)、聚醚醚酮(PEEK)、含氟聚合物，诸如聚四氟乙烯(PTFE)、乙烯-四氟乙烯(ETFE)、聚偏二氟乙烯(PVDF)和/或乙烯-四氟乙烯(ETFE)基纤维。

3.根据权利要求1所述的复合绝缘系统，其中，所述一个或多个结构增强层包括编织纤维材料、针织纤维材料、纺织纤维材料和/或非纺织纤维材料。

4.根据权利要求1所述的复合绝缘系统，其中，所述一个或多个结构增强层包括聚合物膜、金属膜、金属化聚合物膜、箔、纤维增强膜和/或纤维增强箔。

5.根据权利要求1所述的复合绝缘系统，其中，所述自成型纤维覆盖物包括编织纤维材料、针织纤维材料、纺织纤维材料和/或非纺织纤维材料。

6.根据权利要求1所述的复合绝缘系统，其中，所述自成型纤维覆盖物包括结构纤维、树脂纤维和/或弹性纤维，其中：

结构纤维包括玻璃、碳、聚合物、陶瓷、金属的、矿物的和/或天然的纤维；以及

树脂纤维包括聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚酰胺(PA)、聚苯硫醚(PPS)、聚苯醚(PPE)、聚乙烯亚胺(PEI)、聚醚醚酮(PEEK)、含氟聚合物，诸如聚四氟乙烯(PTFE)、乙烯-四氟乙烯(ETFE)、聚偏二氟乙烯(PVDF)和/或乙烯-四氟乙烯(ETFE)基纤维。

7.根据权利要求1所述的复合绝缘系统，其中，所述一种或多种液体聚合物基质溶液包含研磨的热塑性聚合物在有机或非有机溶剂中的分散体。

8.根据权利要求1所述的复合绝缘系统，其中，所述一种或多种液体聚合物基质溶液包含选自于由表面活性剂、乳化剂、分散剂、流变改性剂和功能性添加剂所构成的组中的一种或多种添加剂。

9.根据权利要求1所述的复合绝缘系统，其中，所述一种或多种液体聚合物基质溶液包含热固性聚合物，其中，热固性聚合物包括醇酸树脂、氨基、环氧树脂、酚醛树脂、聚酰亚胺、聚氨酯或硅烷聚合物。

10.根据权利要求1所述的复合绝缘系统，其中，所述一种或多种液体聚合物基质溶液被配置为在所述自成型纤维覆盖物内流动并至少部分地浸渍所述自成型纤维覆盖物，以产生纤维增强复合材料。

11.根据权利要求1所述的复合绝缘系统，其中，所述一种或多种液体聚合物基质溶液被配置为在所述一个或多个结构增强层内流动并且至少部分地浸渍所述一个或多个结构增强层，以形成多层纤维增强复合材料。

12.根据权利要求1所述的复合绝缘系统，进一步包括选自于由铝、玻璃纤维增强铝、不锈钢、镍和锡所构成的组中的一种或多种金属箔层或纤维增强金属箔层。

13.根据权利要求1所述的复合绝缘系统，进一步包括可定制的外涂层，所述可定制的外涂层被配置为施加到所述自成型纤维覆盖物上，所述可定制的外涂层包含溶解在溶剂中的一种或多种干磨聚合物并包含乳化剂。

14.根据权利要求1所述的复合绝缘系统，其中，施加热量以将复合系统固化成围绕所述部件的刚性层状复合材料。

15.根据权利要求14所述的复合绝缘系统，其中，所述固化被配置为使所述一种或多种液体聚合物基质溶液在所述一个或多个结构增强层和所述自成型纤维覆盖物之间流动，以产生所述复合系统的各层之间的机械和化学结合。

16.根据权利要求1所述的复合绝缘系统，进一步包括位于所述部件和所述一个或多个结构增强层之间的局部绝缘垫，该局部绝缘垫被配置为向所述部件提供局部绝缘。

17.根据权利要求1所述的复合绝缘系统，进一步包括位于所述部件和所述一个或多个结构增强层之间的局部绝缘套筒，该局部绝缘套筒被配置为向所述部件提供局部绝缘。

18.根据权利要求1所述的复合绝缘系统，进一步包括局部增强层，该局部增强层被配置为防止由于不同的热膨胀而在所述部件和所述一个或多个结构增强层之间产生间隙。

19.根据权利要求1所述的复合绝缘系统，进一步包括局部增强层，该局部增强层被配置为防止所述部件的局部磨损。

20.一种用于提供纤维增强复合绝缘系统的方法，所述纤维增强复合绝缘系统被配置为施加于部件，所述方法包括：

提供一个或多个结构增强层，所述一个或多个结构增强层被配置为适形于所述部件；

提供自成型纤维覆盖物，所述自成型纤维覆盖物包括弹簧状结构，所述弹簧状结构被配置为围绕所述部件提供压缩；

使所述一个或多个结构增强层滑到所述部件之上；

使所述针织覆盖物滑到所述一个或多个结构增强层之上；

用一个或多个夹紧装置固定所述针织覆盖物；

将一种或多种液体聚合物基质溶液施加到位于所述部件上的所述一个或多个结构增强层和/或所述自成型纤维覆盖物上；以及

在预定温度下固化所述复合绝缘系统。

21.一种被配置为施加于部件的适形性的纤维增强复合绝缘系统，包括：

一个或多个结构增强层，所述一个或多个结构增强层被配置为向所述部件提供结构支撑、绝缘或保护；以及

一种或多种液体聚合物基质溶液，所述一种或多种液体聚合物基质溶液被配置为施加到定位在所述部件上的所述一个或多个结构增强层，以形成所述纤维增强复合绝缘系统。

22.一种被配置为施加于部件的适形性的纤维增强复合绝缘系统，包括：

自成型纤维覆盖物，所述自成型纤维覆盖物包括弹簧状结构，所述弹簧状结构被配置为围绕所述部件提供压缩；以及

一种或多种液体聚合物基质溶液，所述一种或多种液体聚合物基质溶液被配置为施加到位于所述部件上的所述自成型纤维覆盖物上，以在固化时形成所述纤维增强复合绝缘系统。

23.一种被配置为施加于部件的复合绝缘系统，包括：

编织带，所述编织带被配置为适形于所述部件；

自成型纤维覆盖物，所述自成型纤维覆盖物包括弹簧状结构，所述弹簧状结构被配置为围绕所述部件提供压缩；以及

一种或多种复合基质溶液，所述一种或多种复合基质溶液被配置为施加于定位在所述部件上的所述编织带和/或所述自成型纤维覆盖物，以形成所述复合绝缘系统。

24.根据权利要求23所述的复合绝缘系统，其中，所述编织带包含玻璃纤维、热塑性纤维和弹性纤维中的至少一种。

25.根据权利要求23所述的复合绝缘系统，其中，所述编织带被配置为包裹在所述部件周围，这样使得所述编织带与相邻编织带的至少一部分形成邻接，其中，所述邻接为紧密接合。

26.根据权利要求23所述的复合绝缘系统，其中，所述编织带被配置为包裹在所述部件周围并且在没有外部夹具的情况下被固定。

27.根据权利要求23所述的复合绝缘系统，其中，所述编织带被配置为打开以接收所述部件中的凸缘。

28.根据权利要求23所述的复合绝缘系统，其中，所述编织带包含弹性纵向丝束和非弹性斜丝束。

29.根据权利要求23所述的复合绝缘系统，其中，所述编织带为基于纤维的基材，包含交织的多种纤维，至少一种纤维选自于包括以下各项的组中：e-玻璃、s-玻璃、玄武岩、石英、聚四氟乙烯(PTFE)、间位芳族聚酰胺、对位芳族聚酰胺、三聚氰胺、聚苯并咪唑、聚酰亚胺、二氧化硅、氧化聚丙烯腈、碳纤维和/或陶瓷。

30.根据权利要求23所述的复合绝缘系统，其中，所述复合基质包含蛭石、胶体二氧化硅、硅酸钾、沥青、铝酸钙。

31.根据权利要求23所述的复合绝缘系统，其中，所述复合基质包含选自热塑性聚合物、热固性聚合物构成的组中的一种或多种添加剂。

32.根据权利要求23所述的复合绝缘系统，其中，所述复合基质包含杀生物剂。

33.根据权利要求23所述的复合绝缘系统，其中，在包裹所述部件之前将所述复合基质结合到所述编织带中。

34.一种用于制造复合绝缘系统的方法，所述复合绝缘系统用于部件，所述方法包括：

提供编织带，其中，所述编织带被配置为适形于所述部件；

将所述编织带包裹在所述部件周围，这样使得所述编织带与相邻编织带包裹物的至少一部分形成邻接，其中，所述编织带和所述相邻编织带包裹物不重叠；

将所述编织带的端部包裹并塞进到相邻的扁平编织带的包裹物中；以及

将复合基质施加到所述扁平编织带的至少一部分。