JP6940608B2 - 複合絶縁システム - Google Patents

Description

本発明は、典型的、一般に、パイプおよびダクトを通る流体の輸送を伴う産業用車両、自動車両、およびレクリエーション用車両の応用例向けの大量注文製作可能なパイプ絶縁システムに関する。

産業および輸送分野における絶縁パイプは、多くの場合、特定の応用例にて固有なものであり、年間の要求が１年当たり千単位を下回る、取扱量の少ない部品である。多くの応用例にて、その応用例の所望のパイプ幾何形状および特有の絶縁要件向けに、絶縁材を特別に製造する必要がある。絶縁材は、典型的に、異なる構成に対する柔軟性または適合性をもたない。多くの場合、絶縁材は、断熱、パイプ保護を実行し、審美的に許容でき、長い持続時間にわたって長持ちさせる必要がある。現在の方法は、典型的に部品特有の工具類または手動集約的な設置方法を必要とし、典型的に１つまたは複数の区域において所望するレベルで機能するものではない。多くの場合、パイプの絶縁材は、適用の複雑さを最小にするために、部品全体にわたって均一なものではあるが、システム全体にわたって示される熱損失は不均一である。

また、自動車および産業用の管材は、典型的に、適切な出口点へ誘導されるように、複雑な形状、縮小部等を含み、多くの場合、あらゆる単一の部品が固有の部品である。このように、様々な応用例向けに無限に構成可能である注文製作可能な絶縁システムが必要とされている。

本発明に係る実施形態は、個々のパイプに簡単に付加することができ、または取扱量の多い部品構成上で効率的に動作することができる、大量注文製作可能な自己成形繊維強化複合絶縁システム(mass-customizable, self-molding, fiber-reinforced composite insulation system)のための装置および方法を提供することによって、上述した必要性に対処し、かつ／または他の利点を実現する。本発明に係る実施形態は、一般に、構成要素に付加されるように構成された繊維強化複合絶縁システムであって、構成要素に適合する(conform)ように構成された１つまたは複数の構造補強層(structural reinforcement layer)と、構成要素の周りに圧縮を提供するように構成されたばね状構造を含む自己成形繊維カバー(self-molding fiber cover)と、構成要素上に位置決めされた１つまたは複数の構造補強層および／または自己成形繊維カバーに付加されて、硬化すると繊維強化複合絶縁システムを形成するように構成された１つまたは複数の液体ポリマーマトリックス溶液(liquid polymer matrix solution)とを含む繊維強化複合絶縁システムに関する。いくつかの例では、システムは、高可撓性の自己成形カバー、１つまたは複数の繊維性ベース層(fibrous base layer)、１つまたは複数の高度に注文製作可能なマトリックスシステム、トップコート、および締付け機構を含み、これらは、外型の支援を必要とすることなく、構成要素上に提供され／組み立てられ、構成要素上で熱硬化するように構成されている。

いくつかの実施形態では、または前述の実施形態のいずれかと組み合わせて、１つまたは複数の構造補強層は、構造繊維(structural fiber)、樹脂繊維(resin fiber)、および／または弾性繊維(elastic fiber)を含み、構造繊維は、ガラス、炭素、ポリマー、セラミック、金属、鉱物、および／または天然繊維を含み、樹脂繊維は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）、ポリフェニレンオキシドエーテル（ＰＰＥ）、ポリエチレンイミン（ＰＥＩ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ならびにポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、エチレン−テトラフルオロエチレン（ＥＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、および／またはエチレン−テトラフルオロエチレン（ＥＴＦＥ）などのフッ素ポリマー系の繊維を含む。

いくつかの実施形態では、または前述の実施形態のいずれかと組み合わせて、１つまたは複数の構造補強層は、編組繊維材料、ニット繊維材料、織布繊維材料、および／または不織布繊維材料を含む。

いくつかの実施形態では、または前述の実施形態のいずれかと組み合わせて、１つまたは複数の構造補強層は、ポリマー膜、金属膜、金属化ポリマー膜(metalized polymeric films)、ホイル、繊維強化膜、および／または繊維強化ホイルを含む。

いくつかの実施形態では、または前述の実施形態のいずれかと組み合わせて、自己成形繊維カバーは、編組繊維材料、ニット繊維材料、織布繊維材料、および／または不織布繊維材料を含む。

いくつかの実施形態では、または前述の実施形態のいずれかと組み合わせて、自己成形繊維カバーは、構造繊維、樹脂繊維、および／または弾性繊維を含み、構造繊維は、ガラス、炭素、ポリマー、セラミック、金属、鉱物、および／または天然繊維を含み、樹脂繊維は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）、ポリフェニレンオキシドエーテル（ＰＰＥ）、ポリエチレンイミン（ＰＥＩ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ならびにポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、エチレン−テトラフルオロエチレン（ＥＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、および／またはエチレン−テトラフルオロエチレン（ＥＴＦＥ）などのフッ素ポリマー系の繊維を含む。

いくつかの実施形態では、または前述の実施形態のいずれかと組み合わせて、１つまたは複数の液体ポリマーマトリックス溶液は、有機または非有機溶剤中に粉砕熱可塑性ポリマー(ground thermoplastic polymer)の分散を含む。

いくつかの実施形態では、または前述の実施形態のいずれかと組み合わせて、１つまたは複数の液体ポリマーマトリックス溶液は、界面活性剤、乳化剤、分散剤、レオロジー改質剤(rheology modifier)、および機能性添加剤を含む群から選択された１つまたは複数の添加剤を含む。

いくつかの実施形態では、または前述の実施形態のいずれかと組み合わせて、１つまたは複数の液体ポリマーマトリックス溶液は、熱硬化性ポリマーを含み、熱硬化性ポリマーは、アルキド、アミノ、エポキシ、フェノール、ポリイミド、ポリウレタン、またはシランのポリマーを含む。

いくつかの実施形態では、または前述の実施形態のいずれかと組み合わせて、１つまたは複数の液体ポリマーマトリックス溶液は、自己成形繊維カバー内を流動し、少なくとも部分的に自己成形繊維カバーに注入されて、繊維強化複合材を生成するように構成されている。

いくつかの実施形態では、または前述の実施形態のいずれかと組み合わせて、１つまたは複数の液体ポリマーマトリックス溶液は、１つまたは複数の構造補強層内を流動し、少なくとも部分的に１つまたは複数の構造補強層に注入されて、多層繊維強化複合材を形成するように構成されている。

いくつかの実施形態では、または前述の実施形態のいずれかと組み合わせて、複合絶縁システムは、アルミニウム、ガラス繊維強化アルミニウム、ステンレス鋼、ニッケル、およびスズを含む群から選択された１つまたは複数の金属ホイルまたは繊維強化金属ホイル層をさらに含む。

いくつかの実施形態では、または前述の実施形態のいずれかと組み合わせて、複合絶縁システムは、自己成形繊維カバーに付加されるように構成された注文製作可能なトップコートをさらに含み、注文製作可能なトップコートは、溶剤および乳化剤中に溶解した１つまたは複数の乾燥粉砕ポリマー(dry ground polymer)を含む。

いくつかの実施形態では、または前述の実施形態のいずれかと組み合わせて、熱を加えて複合材システムを硬化させ、構成要素の周りに剛直な積層複合材(rigid layered composite)を形成している。

いくつかの実施形態では、または前述の実施形態のいずれかと組み合わせて、硬化は、１つまたは複数の液体ポリマーマトリックス溶液を１つまたは複数の構造補強層と自己成形繊維カバーとの間で流動させ、複合材システムの層同士の間に機械的および化学的結合を生成するように構成されている。

いくつかの実施形態では、または前述の実施形態のいずれかと組み合わせて、複合絶縁材は、構成要素と１つまたは複数の構造補強層との間に位置決めされ、局所的な絶縁を構成要素に提供するように構成された局所的な絶縁材マット(localized insulation mat)をさらに含む。

いくつかの実施形態では、または前述の実施形態のいずれかと組み合わせて、複合絶縁材は、構成要素と１つまたは複数の構造補強層との間に位置決めされ、局所的な絶縁を構成要素に提供するように構成された局所的な絶縁材スリーブ(localized insulation sleeve)をさらに含む。

いくつかの実施形態では、または前述の実施形態のいずれかと組み合わせて、複合絶縁材は、熱膨張差による構成要素と１つまたは複数の構造補強層との間の間隙の生成を防止するように構成された局所的な補強層(localized reinforcement layer)をさらに含む。

いくつかの実施形態では、または前述の実施形態のいずれかと組み合わせて、複合絶縁材は、構成要素の局所的な摩耗を防止するように構成された局所的な補強層をさらに含む。

いくつかの実施形態では、または前述の実施形態のいずれかと組み合わせて、局所的な絶縁材特性を改善するために、局所的な絶縁材層を設置することができる。局所的な絶縁材は、パイプもしくはダクトに隣接して、他のベース層同士の間、またはベース層とカバーとの間に位置することができる。局所的な絶縁材層は、不織布、織布、ニット、編組、または他の繊維性の材料とすることができ、完全なパイプまたはダクトの範囲より小さい任意のサイズとすることができる。局所的な絶縁材は、接着および／または設置を支援する材料を含むことができる。局所的な絶縁材は、マトリックスまたは他の添加剤を含むことができる。

いくつかの実施形態では、または前述の実施形態のいずれかと組み合わせて、覆われている構造要素に隣接して、１つまたは複数のホイルまたは繊維強化ホイル層が位置することができる。腐食性の環境に露出される高温の応用例では、これにより、パイプまたはダクト上の腐食を低減させることができる。このような層は、加熱および冷却中に最小の膨張および収縮を呈する非常に小さい空隙を有し、熱サイクル中の流体の伝達を最小にすることができる。ホイル層はまた、物体とマトリックスとの間に障壁を提供できる。

いくつかの実施形態では、または前述の実施形態のいずれかと組み合わせて、絶縁を改善するために、他の層同士の間にホイル層が位置することができる。ホイル層はまた、システム振動による摩耗から絶縁材を保護できる。

いくつかの実施形態では、または前述の実施形態のいずれかと組み合わせて、最終応用例で必要とされる場合、硬化前に付加された成形板を介してシステム内へ外部成形特徴(external molding feature)を成形することができる。外部成形特徴は、遊隙のための平坦な区域、ポートのための孔、および他の特徴を含むことができる。

いくつかの実施形態では、または前述の実施形態のいずれかと組み合わせて、硬化後に完成部品内へ外部成形特徴を成形することができる。

いくつかの実施形態では、または前述の実施形態のいずれかと組み合わせて、構成要素の周りに複合絶縁材を提供することは、構成要素に適合するように構成された１つまたは複数の構造補強層を提供することと、構成要素の周りに圧縮を提供するように構成されたばね状構造を含む自己成形繊維カバーを提供することと、構成要素の上で１つまたは複数の構造補強層を摺動させることと、１つまたは複数の構造補強層の上でニットカバーを摺動させることと、１つまたは複数の締付けデバイスによってニットカバーを固定することと、構成要素上に位置決めされた１つまたは複数の構造補強層および／または自己成形繊維カバーに１つまたは複数の液体ポリマーマトリックス溶液を付加することと、複合絶縁システムを所定の温度で硬化させることとを含む。

いくつかの実施形態では、または前述の実施形態のいずれかと組み合わせて、構成要素に付加されるように構成された共形の繊維強化複合絶縁システムは、構成要素に構造的支持、絶縁、または保護を提供するように構成された１つまたは複数の構造補強層と、構成要素上に位置決めされた１つまたは複数の構造補強層に付加されて、繊維強化複合絶縁システムを形成するように構成された１つまたは複数の液体ポリマーマトリックス溶液とを含む。

いくつかの実施形態では、または前述の実施形態のいずれかと組み合わせて、構成要素に付加されるように構成された共形の繊維強化複合絶縁システムは、構成要素の周りに圧縮を提供するように構成されたばね状構造を含む自己成形繊維カバーと、構成要素上に位置決めされた自己成形繊維カバーに付加されて、硬化すると繊維強化複合絶縁システムを形成するように構成された１つまたは複数の液体ポリマーマトリックス溶液とを含む。

いくつかの実施形態では、または前述の実施形態のいずれかと組み合わせて、構成要素に付加されるように構成された複合絶縁システムは、構成要素に適合するように構成された編組テープと、構成要素の周りに圧縮を提供するように構成されたばね状構造を含む自己成形繊維カバーと、構成要素上に位置決めされた編組テープおよび／または自己成形繊維カバーに付加されて、複合絶縁システムを形成するように構成された１つまたは複数の複合材マトリックス溶液とを含む。

いくつかの実施形態では、または前述の実施形態のいずれかと組み合わせて、編組テープは、ガラス繊維、熱可塑性繊維、および弾性繊維のうちの少なくとも１つを含む。

いくつかの実施形態では、または前述の実施形態のいずれかと組み合わせて、編組テープは、編組テープが隣接する編組テープの少なくとも一部分との当接を形成するように、構成要素の周りに巻き付けられるように構成され、当接は密着接合である。

いくつかの実施形態では、または前述の実施形態のいずれかと組み合わせて、編組テープは、構成要素の周りに巻き付けられ、外部クランプなしで固定されるように構成されている。

いくつかの実施形態では、または前述の実施形態のいずれかと組み合わせて、編組テープは、構成要素内のフランジを受け取るように開かれるように構成されている。

いくつかの実施形態では、または前述の実施形態のいずれかと組み合わせて、編組テープは、弾性の長手方向のトウおよび非弾性の斜めのトウを含む。

いくつかの実施形態では、または前述の実施形態のいずれかと組み合わせて、編組テープは、織り交ざっている複数の繊維を含む繊維系の基材であり、少なくとも１つの繊維は、Ｅガラス、Ｓガラス、玄武岩、石英、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、メタ系アラミド、パラ系アラミド、メラミン、ポリベンゾイミダゾール、ポリイミド、シリカ、酸化ポリアクリロニトリル、炭素繊維、および／またはセラミックを含む群から選択される。

いくつかの実施形態では、または前述の実施形態のいずれかと組み合わせて、複合材マトリックスは、バーミキュライト、コロイダルシリカ、ケイ酸カリウム、ビチューメン、アルミン酸カルシウムを含む。

いくつかの実施形態では、または前述の実施形態のいずれかと組み合わせて、複合材マトリックスは、熱可塑性ポリマー、熱硬化性ポリマーからなる群から選択された１つまたは複数の添加剤を含む。

いくつかの実施形態では、または前述の実施形態のいずれかと組み合わせて、複合材マトリックスは、殺生物剤を含む。

いくつかの実施形態では、または前述の実施形態のいずれかと組み合わせて、複合材マトリックスは、構成要素に巻き付ける前に編組テープ内に組み込まれている。

いくつかの実施形態では、または前述の実施形態のいずれかと組み合わせて、構成要素向けの複合絶縁システムを作製することは、構成要素に適合するように構成された編組テープを提供することと、編組テープが隣接する編組テープラップの少なくとも一部分との当接を形成し、編組テープおよび隣接する編組テープラップが重複しないように、編組テープを構成要素の周りに巻き付けることと、編組テープの端部を編組フラットテープ(braided flat tape)の隣接するラップ内へ巻き付けて巻き込むことと、編組フラットテープの少なくとも一部分に複合材マトリックスを付加することとを含む。

いくつかの実施形態では、または前述の実施形態のいずれかと組み合わせて、複合絶縁システムは、修繕可能である。したがって、システムが摩耗、破断等を受けた場合に、複合絶縁材を交換することなく、容易に修繕可能とすることができる。さらに、自己成形複合材システムは、任意のタイプの絶縁または被覆システムの損傷に対する修繕として作用することができる。このようにして、修繕用混合物を設置者または最終使用者に提供し、修繕を完了することができる。混合物は、熱可塑性または熱硬化性ポリマー溶液とすることができる。熱可塑性システムは、無機または有機溶剤中に溶解または他の方法で分散させた結晶または半結晶形の１つまたは複数の乾燥粉砕ポリマーを含むことができる。物理的にも審美的にも許容できる修繕を作製するために、修繕用混合物内に添加剤を含むことができる。添加剤は、マトリックス添加剤のいずれかを含むことができる。このようにして、設置者または最終使用者は、修繕用混合物がシステムの損傷区域を充填および被覆するように、ブラシ、ローラ、こて、スプレーなどによって修繕用混合物を付加することが可能である。修繕用混合物が付加された後、熱を加えて修繕用混合物を硬化させることができる。熱は、ヒートガン、オーブンなどを介して加えることができる。硬化中、修繕用混合物を様々な絶縁体層内へ流し込み、これらをともに融解させて、絶縁体に生成された損傷を補修することができる。

いくつかの実施形態では、複合材システムは、自動車、レクリエーション用車両、ならびに産業用パイプおよび排気システムを絶縁するように構成される。したがって、このシステムは、パイプの内容物の内部熱を保持するのを助けることができる。さらに、システムは、周囲の構成要素をパイプの極度の温度から保護しながら、パイプをさび、腐食、および損傷から保護することができる。絶縁の応用例には、排気絶縁カバー、パイプ絶縁カバー、機械またはエンジンカバー（タービンカバーなど）、砲身カバーなどを含むことができる。

いくつかの実施形態では、複合絶縁システムはまた、複合材システムがシステムの構造負荷を追加または保持するために使用される構造上の応用例で使用することができる。これらの応用例では、内型を処理後にそのまま残しても除去してもよい。この用途の例には、ダクト構造、ＨＶＡＣダクト材、流体伝達パイプ、および冷却管などの低強度パイプのパイプ補強が含まれる。

いくつかの実施形態では、複合材システムは、熱を保持し、熱から絶縁し、作業者および環境を保護するための高温または低温の流体を運搬する産業用パイプおよびダクトを絶縁するために使用される。流体は、液体、気体、ならびにいずれかの混合物、および一方または両方と固体との混合物を含むことができる。

当業者に理解されるように、実行されている絶縁および／または被覆動作に基づいて所望される熱特性、通気性、摩耗特性、外観等の適用要件に基づいて、複合材システムの１つまたは複数の層の任意の組合せを利用できる。論じてきた特徴、機能、および利点は、本発明に係る様々な実施形態において独立して実現することができ、またはさらに他の実施形態と組み合わせることができ、これらの実施形態のさらなる詳細は、以下の説明および図面を参照すると理解できる。

以上のように、本発明に係る実施形態について概略的に説明してきたが、次いで添付の図面を参照されたい。

本発明に係る様々な実施形態による複合絶縁システムの斜視図である。 本発明に係る様々な実施形態による界面層およびトップコートを有する複合絶縁システムの斜視切欠図である。 本発明に係る様々な実施形態による縮小パイプの周りの複合絶縁システムの斜視図である。 本発明に係る様々な実施形態による編組カバーを有する複合絶縁システムの斜視図である。 本発明に係る様々な実施形態によるクランプを有する複合絶縁システムの端面図である。 本発明に係る様々な実施形態による複合材システムの横断面図である。 本発明に係る様々な実施形態による複合材システムの横断面図である。 本発明に係る様々な実施形態による複合絶縁システムの横断面図である。 本発明に係る様々な実施形態による複合絶縁システムの横断面図である。 本発明に係る様々な実施形態による複合材システムの硬化プロセスの横断面図である。 本発明に係る様々な実施形態による自己成形繊維強化複合材システムの斜視図である。 図８ａの自己成形繊維強化複合材システムの横断面図である。 本発明に係る様々な実施形態による複合絶縁システムの切欠図である。 本発明に係る様々な実施形態による複合絶縁システムの切欠図である。 本発明に係る様々な実施形態による複合材システムを付加する方法に対するプロセスフローである。 本発明に係る様々な実施形態による複合材ラップシステム(composite wrap system)の斜視図である。 本発明に係る様々な実施形態による複合材ラップシステムの斜視図である。 本発明に係る様々な実施形態による複合材ラップシステムによって巻き付けられる前の構成要素の斜視図である。 本発明に係る様々な実施形態によるフランジの周りに付加されている複合材ラップシステムの斜視図である。 本発明に係る様々な実施形態によるフランジの周りに付加されている複合材ラップシステムの代替図である。 本発明に係る様々な実施形態による複合材ラップシステムの斜視図である。 本発明に係る様々な実施形態による複合材ラップシステムの横断面図である。 本発明に係る様々な実施形態による複合材ラップシステムの横断面図である。 本発明に係る様々な実施形態による複合材ラップシステムの横断面図である。 本発明に係る様々な実施形態による複合材ラップシステムの横断面図である。 本発明に係る様々な実施形態による複合材ラップシステムの横断面図である。 本発明に係る様々な実施形態による複合材ラップシステムの横断面図である。 本発明に係る様々な実施形態による複合材ラップシステムを付加する方法を示すプロセスフローである。

本発明に係る実施形態について、本発明に係る実施形態のすべてではないがいくつかが示されている添付の図面を参照し、以下で詳述する。実際には、本発明は、多くの異なる形態で実施することができ、本明細書に記載の実施形態に限定されると解釈されるべきではなく、むしろこれらの実施形態は、本開示が当該法的要件を満たすために提供される。可能な場合、別途明示しない限り、本明細書に単数形で表現されるあらゆる用語は複数形も含むことを意味し、逆も同様である。また、本明細書では、「１つまたは複数（１つもしくは複数）」(one or more)という語句が本明細書で使用されている場合でも、「ａ」および／または「ａｎ」という用語は、「１つまたは複数（１つもしくは複数）」を意味するものとする。さらに、本明細書では、何かが他の何かに「基づいて」いると述べるとき、これは１つまたは複数の他のものにも同様に基づいていることがある。言い換えれば、別途明示しない限り、本明細書で「基づいて」とは、「少なくとも一部に基づいて」または「少なくとも部分的に基づいて」を意味する。全体にわたって、同様の数字は同様の要素を指す。

繊維強化パイプ向けなどの繊維強化複合材の製作は、典型的に、マトリックスによって繊維を湿潤化、混合、または飽和させて、複合材を凝縮、形成、および硬化することを伴う。繊維は、繊維強化複合材の不連続相である。マトリックスは連続相であり、多くの場合、ポリマー材料に基づいている。マトリックスによる繊維の湿潤化、混合、または飽和は、凝縮前もしくは凝縮中、または形成中に、材料を付加することを含む複数の方法によって行うことができる。典型的に、繊維強化複合材システムは、典型的に再利用可能でない外型を使用して、成形および凝縮される。これらの応用例では、所望の形状の型を事前に作製する必要がある。繊維および樹脂が成形システム内へ導入され、化学反応、熱、および／または圧力によって、繊維強化複合材部品が形成される。典型的に、これは、真空バッグ成形、オートクレーブ成形、レジントランスファー成形、または圧縮成形によって行われる。

繊維強化複合材の成形において、多くの場合、型の２つの部分は、下型および上型と呼ばれる。いくつかの応用例では、多くの場合、型の２つの部分は、内型および外型と呼ばれる。上下および内外は、必ずしも型の構成を説明するものではなく、異なる面を示すために使用している。管状部品を成形する際、下型として円筒形の心棒を有し、心棒の形状に対する繊維強化複合材を形成するために剛直な上型を有することができる。

成形部品の真空バッグ成形は、典型的に、剛直な下型を必要とし、上型として可撓性の空気不透過膜システムを使用する。システムが気密封止され、真空に引かれて、硬化中に複合材を凝固するための圧力を生成する。

オートクレーブ成形は、どちらも剛直な上型および下型を使用し、各部分は、成形部品の一方の面を作製する。このプロセスでは、繊維強化材およびマトリックスが成形板間に配置され、真空に引かれる。典型的には、この部品を硬化させるために、熱および圧力が使用される。

レジントランスファー成形（ＲＴＦ）は、剛直な上型と下型の両方を使用する。ＲＴＦ成形では、繊維強化材を型に入れ、型を閉鎖する。閉鎖した型の中にマトリックスを注入し、部品を硬化させる。

圧縮成形は、加熱された金属型に直接プラスチック材料を入れ、熱によって軟化させ、型が閉じているので型の形状に共形にさせる形成プロセスである。圧縮成形は、割り当てられた量のプラスチックまたはゼラチンが型の上に配置されまたは型の中に挿入された状態で始まる。その後、型の中で型によって材料を加熱して曲げやすい状態にする。その直後、液圧プレスにより、曲げやすいプラスチックを型に対して圧縮し、その結果、型の内面の形状を保持した成形品が得られる。圧縮成形は、複雑な高強度の繊維ガラス補強材を成形するのに好適な大量で高圧の方法である。

成形中の高度の圧縮により、強度を最大にするために最小の空隙で高度に凝固された複合材を生成することができるが、これが常に望ましいとは限らない。いくつかの場合、高度の凝固がなくても、許容できるレベルの性能を実現することができ、コスト、製造の複雑さ、および時間などの他の属性を最小にすることができる。断熱または遮音が所望される応用例では、実際にはより高いレベルの空隙率が好ましいことがある。従来、繊維強化複合材は、大量および／または高コストの応用例に制限されてきた。成形機器のコストは、大量の部品によって、または取扱量の少ない部品の場合は高いコストによって、回収しなければならない。

繊維強化複合材は、従来のプラスチックおよび金属の管材に対する管材および補強材の両方として使用されるように構成される。繊維強化複合材のパイプは、従来の成形技法および引抜成形を介して作製することができる。従来のパイプは、最も一般的には、巻き付けることができる繊維強化複合材によって補強される。

引抜成形は、強化繊維を液体ポリマー樹脂で飽和し、加熱したダイによって形成して引き伸ばし、パイプなどの連続部品を形成する連続成形プロセスである。

金属スタンピングは、打抜きプレス内に平板または圧延板の金属を配置し、工具およびダイ表面をともに押し付けて、この薄板金属を所望の形状に形成するプロセスである。金属スタンピングは、典型的に、絶縁パイプおよびダクト内で使用される金属ホイルカバーを形成するために使用される。

これらの成形動作は、それぞれ、型、圧縮機器、または真空機器などの特別な機器および製造能力を必要とし、典型的には、作製される各生成物に対して固有の部品（特有の寸法の型など）を必要とする。このようにして、それぞれの異なる排気パイプ構成は、それぞれ相当な工具コストで１組の固有の型を必要とする。加えて、構成が変化するたびに、新しい１組の成形板を構築しなければならない。

さらに、排気システムで現在使用されている方法には様々な制限がある。例えば、絶縁カバーは、引っ掛かった場合、容易に裂けたりほつれたりする傾向がある。樹脂繊維の処理は、顔料などの添加剤の含有を除外する。樹脂繊維のレオロジーは、樹脂繊維作製プロセスのものに制限される。さらに、システムを安定化および強化するために使用することができる樹脂の量は、樹脂繊維によって制限される。

したがって、様々なパイプ幾何形状への簡単な付加を可能にし、提供される絶縁のタイプおよびレベルに関する容易な注文製作を可能にし、パイプに沿って可変の絶縁の機会を容易に提供し、絶縁システム内のマトリックスタイプおよび分布の容易な修正を可能にし、トップコートの簡単な追加を提供し、パイプに簡単に固定することができ、外型を使用することなく硬化可能である、大量注文製作可能なパイプ絶縁システムを提供することが望ましいはずである。

本明細書に提示する実施形態は、１つまたは複数の構成要素に対する絶縁、構造的支持、被覆、および／または保護手段として使用するために構成された複合絶縁材を対象とする。本明細書にて「構成要素(component)」とは、絶縁、構造的支持／補強、または被覆などを必要とする機械部品、構造部材、または別の機械構成要素もしくはシステムを指すことができる。いくつかの実施形態では、構成要素は、パイプ、ダクト、ホース、円筒形／管状の区間、好適な横断面および直線／曲線の軸を有する中空部材、管材アセンブリで使用される嵌合部材、管材アセンブリで利用されるバルブなどの中空の管状部材である。いくつかの実施形態では、構成要素（例えば、中空の管状部材）は、流体（例えば、液体、気体、スラリ、流動固体など）の流れを輸送、運搬、搬送、誘導、制御、および／または調節するように構成される。いくつかの実施形態では、構成要素は、産業用／家庭用の応用例および加熱／冷却システムで使用するために構成された伝達パイプまたはダクト、加熱および冷却ライン、流体供給ライン、および蒸気ラインを指すことができる。一例として、構成要素は、産業の応用例または建造物で流体の輸送および／または保持のために構成されたパイプまたはパイプアセンブリ／嵌合構成要素とすることができる。いくつかの実施形態では、構成要素は、排気システム、エンジン冷却管、空気取入れシステム、および他の自動車の応用例の部品である。これについて、いくつかの実施形態では、構成要素は、排気パイプなどの排気構成要素であり、これは典型的に、１つの場所から別の場所への排気ガスの輸送を容易にするように構成された中空の管状部材またはパイプを含む。

いくつかの実施形態では、本明細書では、複合絶縁システムは、典型的には１つまたは複数の構成要素の上またはその周りに（例えば、１つまたは複数の構成要素の外面の少なくとも一部分の周りに）提供されるように構成されたカバー、ラップ、スリーブなどを含む複合絶縁材を含むことができる。いくつかの実施形態では、本明細書では、複合絶縁システムは、構成要素上に提供された複合絶縁材を含むアセンブリを指すことができ、典型的にはその結果、絶縁された構成要素が得られる。これについて、複合絶縁システムは、構成要素上に提供された複合絶縁材の組立ての前、間、もしくは後、および／または処置／処理／硬化の前、間、もしくは後の、絶縁された構成要素を指すことができる。いくつかの実施形態では、複合絶縁システムは、絶縁材を必要とする構成要素上に提供されるように構成された複合絶縁材を指すことができる。本明細書では、絶縁は、構成要素の断熱、構成要素の構造的支持／補強、構成要素を周囲の環境／動作条件から保護するための構成要素の１つまたは複数の表面の被覆、エネルギー消費の最適化のための被覆、遮音、および／または電気的絶縁を指すことができる。典型的に、複合絶縁システムは、概して構成要素と周辺との間、および／または構成要素によって輸送もしくは搬送される流体と周辺もしくは構成要素自体との間の熱伝導、熱放射、または熱伝達を調節する断熱に応用例が見られる。

本明細書に記載する複合絶縁システムは、様々な応用例において、排気絶縁カバー、パイプ絶縁カバー、機械またはエンジンカバー（タービンカバーなど）、剛直な耐火障壁パネル、砲身カバー、熱硬化性複合材織物生地、上記に付随するパッチなどを含む様々な構成要素上で使用することができる。複合絶縁システムは、自動車用、産業用、住居用、レクリエーション用の車両の管材およびダクト材を絶縁するように構成することができる。複合絶縁システムの自動車の応用例には、排気システム、エンジン冷却管、および空気取入れシステムが含まれる。ここで、絶縁は、効率的な燃焼のために高温の排気ガスを維持するため、内部放出システムの効率的な動作のために熱を維持するため、周辺／近傍の構成要素を保護するため、および／またはパイプに接触する可能性のある人を保護するために、排気システム上で使用することができる。本発明における産業の応用例には、排気ガスおよび高温または低温の流体の絶縁を含むことができる。したがって、複合絶縁システムは、独立型の絶縁、被覆、または注文製作可能なシステムとして使用することができ、または別のシステム内に含むことができる。したがって、複合絶縁システムは、追加の絶縁、被覆、または注文製作をそれらのシステムに提供するために、金属カプセル化システム、ジャケット入りシステム、または他のラップシステムなどの他の絶縁システムを含むことができる。

いくつかの実施形態では、本発明に係る複合絶縁システム(composite insulation system)は、排気システムおよび高温の流体を伴う他の応用例のような高い温度および／または大きい温度変動で動作する構成要素／応用例とともに使用される際に、構造上の完全性に耐えて維持するように構成される。複合絶縁システムはまた、極度の環境条件に耐えるように構成することができ、構成要素をさびおよび腐食、変形、摩耗および疲労、表面劣化、破損、ならびに／または他の損傷から保護し、あるいはこれらを最小にするように構成することもできる。さらに、複合絶縁システムは、周辺のデバイス／部材を高温の構成要素自体および構成要素から放出される高温の流体から保護するように構成することができる。

いくつかの実施形態では、複合絶縁システム、特に複合絶縁材またはカバーは、大量注文製作可能、可撓性、かつ適合可能であり、異なる形状、輪郭、サイズ／寸法、動作条件、および絶縁要件の様々な構成要素の絶縁のために構成することができる。いくつかの実施形態では、複合絶縁材は、様々な応用例に対して別個の絶縁製品を必要とすることなく、所望の形状、サイズ、厚さ、および絶縁特徴に対して無限に注文製作可能である。典型的に、複合絶縁材は、型、ダイ、および他の外部の工具／デバイスを必要とすることなく、硬化プロセスの完了の前、間、および／または後に、構成要素の形状または構成要素が付加される表面の輪郭に適合するように固有に構成される。典型的に、この注文製作は、複合絶縁材および構成要素の組立ての前、間、および／または後に実現することができる。加えて、いくつかの実施形態では、複合絶縁システムは、自己成形繊維強化複合絶縁材である。さらに、複合絶縁材の構造（厚さ、形状、サイズ等）、および提供される絶縁材の特徴（耐熱性、温度限界等）は、所望される場合、例えば構造補強層またはポリマーマトリックス層の数を変動させることによって変動させることができる。

上記で論じたように、本発明に係る複合絶縁システムは、個々の構成要素に簡単に付加することができ、または取扱量の多い部品構成上で効率的に動作することができる、大量注文製作可能な自己成形繊維強化複合絶縁システムである。典型的には、複合絶縁システムは、構成要素上に提供される１つまたは複数の構造補強層、１つもしくは複数の高度に注文製作可能なマトリックス層、トップコート、高可撓性の自己成形カバー、および／または締付け機構を含む。典型的に、複合絶縁材の１つまたは複数の構造補強層は、複合絶縁材に構造上の強度および完全性を与えるように構成された繊維性ベース層を含む。さらに、外側カバー層または外側構造補強層とも呼ばれる自己成形カバーは、構成要素上で複合絶縁材を凝固させるのに外型が不要になるような圧縮強度を与えるように構成される。

複合絶縁システムは、典型的に、剛性および強度を与えるため、ならびに／または１つまたは複数の構造補強層の接着、結合、もしくは連結を実現するために、上述したシステムの様々な層に隣接して、それらの上に、またはそれらの間に提供されるマトリックス層をさらに含む。したがって、界面マトリックス層を介して、２つ以上の複合絶縁材層（例えば、１対の構造補強層または１つの構造補強層および自己成形カバー）をともに融解させて、構成要素の周りに剛直な層／カバーを提供することができる。このような実施形態では、複合絶縁材およびマトリックス（ポリマーマトリックスなど）の層は、複合絶縁システムが処置または硬化されるとき、粘着性のある複合材になることができる。

複合絶縁システムおよびその実施形態について、図１〜図１６について詳細に説明する。図１に、本発明に係る様々な実施形態による複合絶縁システム１０の斜視図を示す。図１に示す実施形態では、複合絶縁材２０が構成要素３０の外面上に提供されている。図示のように、構成要素３０は、排気パイプなど、好適な横断面（例えば、多角形または曲線の横断面）および直線または曲線の軸に沿って延びる好適な長さの中空の管状部材とすることができる。さらに、構成要素の軸に直交して画定される構成要素３０の横断面は、全体にわたって一定とすることができ、または別法として、横断面の寸法もしくは形状は、構成要素３０の長さに沿って可変とすることができる。典型的に、パイプ３０などの構成要素３０は、厚さＴによって分離される外面３０ａおよび内面３０ｂを含むことができる。外面３０ａは、構成要素３０の周辺の方へ外向きに位置決めすることができ、反対側の内面３０ｂは、流体に対する導管を形成できる。構成要素３０と呼ぶが、構成要素３０は、１つまたは複数のパイプ、パイプ取付具等の１つまたは複数の構成要素３０を指すことができることが理解される。

複合絶縁システム１０は、典型的には、構成要素３０の外面３０ａの少なくとも一部分の近傍に位置決めされる複合絶縁材２０をさらに含む。しかし、所望の応用例に基づいて、複合絶縁材２０は、外面３０ａの少なくとも一部分、内面３０ｂの少なくとも一部分、ならびに／または構成要素３０の外面および内面を終端させる側面の少なくとも一部分上に位置決めすることができる。

また、図１に示されるように、複合絶縁システム１０は、クランプ４０などの締結部材、または構成要素３０の一区間／一部分の上に複合絶縁材２０を固定して保持するように構成することができる他の固定手段を含むことができる。クランプ４０は、ねじもしくはラチェットで締め付けるクランプ、バンドクランプ、クリップ、ロープ、または他の締結手段とすることができる。さらに他の実施形態では、クランプ４０は、構成要素３０の周りに捩じったまたは締め付けたワイアとすることができ、複合絶縁材２０は、クランプ４０と構成要素３０との間に位置する。必要とされる場合、任意の数のクランプ４０を用いることができる。クランプ４０は、例えば複合絶縁材２０の処置／硬化の前、間、または後に構成要素３０上に位置決めされた複合絶縁材２０の外層上に位置決めすることができる。

複合絶縁材２０は、典型的に、構成要素３０上に提供される。例えば、複合絶縁材２０の層は１つずつ配置することができ、構成要素の外面３０ａ上に複合絶縁材２０を構築するために、任意選択的なマトリックス層の被覆が間に位置する。次いでクランプ４０を複合絶縁材２０上に締結／位置決めし、構成要素３０に固定することができる。次いでアセンブリは、別途詳細に説明するように、好適に硬化または処置することができる。したがって、複合絶縁材２０は、絶縁材を成形するための外型およびダイを必要とすることなく、構成要素３０の外面３０ａに適合するように構成される。これについて、構成要素３０自体が、複合絶縁材２０に対する型として働くことができる。

図２に、本発明に係るいくつかの実施形態による複合絶縁システム５０の斜視切欠図を示す。本明細書に記載する複合絶縁システムの実施形態は、繊維強化複合絶縁システムとも呼ばれる。この図は、本発明に係る多数の実施形態のうちの１つを詳述しているが、複合絶縁システム５０の構成要素３０、クランプ４０、および複合絶縁材２０は、図１に示す複合絶縁システム１０について記載したものに実質上同様とすることができる。図２は、複合絶縁材２０の切欠図をさらに含む。先に論じたように、複合絶縁材２０は、１つまたは複数の構造補強層、１つもしくは複数の界面マトリックス層、カバー、および／またはトップコートを、任意の好適な組合せで含むことができる。具体的には、図２は、ベース／第１の構造補強層６０もしくはベース層６０、カバー８０もしくは第２の構造補強層、ベース構造補強層６０とカバー８０との間の界面マトリックス領域７０、およびニットカバー８０の上に提供されたトップコート９０を有する複合絶縁材２０を示す。

本明細書に記載の１つまたは複数の構造補強層（例えば、ベース構造補強層６０）は、典型的に、それだけに限定されるものではないが、Ｅガラス、Ｓガラス、玄武岩、シリカ、石英、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、メタ系アラミド、パラ系アラミド、メラミン、ポリベンゾイミダゾール、ポリイミド、酸化ポリアクリロニトリル、他のポリマー、炭素、鉱物、金属、および／またはセラミック材料を含む、高い動作温度でも構造上の完全性を維持するように構成された耐熱材料から作られている構造繊維を含む。いくつかの実施形態では、１つまたは複数の構造補強層の少なくとも一部分は、Ｅガラス、Ｓガラス、玄武岩、シリカ、酸化ポリアクリロニトリル、炭素繊維、鉱物、および／またはセラミック材料から構築される。いくつかの実施形態では、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）、ポリエチレンイミン（ＰＥＩ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、およびポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、エチレン−テトラフルオロエチレン（ＥＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、エチレン−テトラフルオロエチレン（ＥＴＦＥ）などのフッ素ポリマー、ならびにこれらの組合せから構成される繊維を使用することもできる。いくつかの実施形態では、１つまたは複数の構造補強層は、ポリマー膜、金属膜、金属化ポリマー膜、ホイル、繊維強化膜、および／または繊維強化ホイルを含む。

このように、これらの耐熱材料のうちの１つまたは複数は、材料の特性（熱伝導率／抵抗率、所望の動作条件下の耐久性、延性／展性、弾性／塑性変形等）、および複合絶縁システムの適用要件に応じて使用することができる。具体的には、各材料は、その応用例に応じて、より高いかつ／またはより低い連続動作温度での使用に対して格付けすることができる。例えば、Ｅガラスは、１０００°Ｆの最大連続動作温度に対して格付けすることができ、セラミックは、２０００°Ｆの温度を上回る連続動作に対して格付けすることができる。

１つまたは複数の補強層の構造繊維は、連続繊維(continuous fiber)、トウ単端糸(tow single end yarn)、多端糸(multiple end yarn)、ＳもしくはＺ撚糸(S- or Z- twist yarn)、ビームドヤーン(beamed yarn)、諸撚糸(plied yarn)、または嵩高加工糸(texturized yarn)の形態とすることができる。いくつかの実施形態では、構造繊維は、高い伸長を有し、高い伸長から破壊点まで急速かつ完全に回復する繊維を含むエラストマ繊維を含む。天然および合成ゴム、架橋ゴム、セグメント化ポリウレタン、架橋ポリアクリレート、シリコーンゴム、ニトリルゴム、ブロックオレフィンコポリマー、ポリアミド繊維、２成分繊維、ならびに／またはこれらの組合せを含むエラストマ繊維もまた、構造繊維として利用することができ、具体的には本開示で別途論じる編組テープ構成を有する実施形態で使用することができる。いくつかの実施形態では、構造繊維に加えて、１つまたは複数の補強層は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）、ポリフェニレンオキシドエーテル（ＰＰＥ）、ポリエチレンイミン（ＰＥＩ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ならびにポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、エチレン−テトラフルオロエチレン（ＥＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、および／またはエチレン−テトラフルオロエチレン（ＥＴＦＥ）などのフッ素ポリマー系の繊維を含む樹脂繊維を含むことができる。

１つまたは複数の構造補強層は、好適な絶縁材料から作られた編組、ニット、織布、および／または不織布の構成の繊維を含むことができる。例えば、ベース構造補強層６０または第１の構造補強層６０は、単一の編組ベース層、複数の編組ベース層、ニット層などとすることができる。したがって、層のプロファイルまたは厚さが所定の厚さより大きい必要のある実施形態では、ベース補強層６０などの１つまたは複数の構造補強層を構築するために、編組構造（単一の編組層または複数の編組層など）を用いることができる。編組構造は典型的に、ニットまたは織布構造に比べてより厚いプロファイルを与えることができる。さらに、編組構造は、パイプの屈曲部などの構成要素３０の周りで容易な加工性を可能にすることができる。加えて、設置の際に排気パイプ３０の長さに沿って編組層６０を引き伸ばすことは、直線および屈曲区間に沿ってパイプ３０または任意の下層の周りに編組層を締め付ける傾向がある。

いくつかの例では、ポリマー繊維は、ポリマーを煮詰めて紡糸し、繊維にすることが可能になるように、特有の粘性を有するポリマーを必要とする。しかし、繊維を使用するのではなく、このシステムで粉砕ポリマーを使用することで、ポリマーのメルトフローインデックス（「ＭＦＩ」）の操作が可能になり、繊維で可能なものより大きい範囲のＭＦＩが可能になる。いくつかの実施形態では、複合材システムの層同士の間で溶融ポリマーの流れを容易にするために、高ＭＦＩ粉砕ポリマーが使用される。さらに他の実施形態では、さらなる機械的強度のために、低ＭＦＩ粉砕ポリマーが使用される。

典型的に、ベース補強層６０が構成要素３０上に好適に位置決めされまたは巻き付けられた後、補強層６０の上にマトリックス層７０を付加することができる。このマトリックス層７０は、補強層６０を強化しもしくは補強層６０に硬直性を与えるのを助ける働きをすることができ（例えば、硬化もしくは加熱処置後）、かつ／またはベース補強層を隣接するカバー層８０に結合、融解、もしくは物理的に連結するのを助けることができる。いくつかの実施形態では、マトリックス層は、液体ポリマーマトリックス溶液などのマトリックス溶液の付加によって実現される。したがって、１つまたは複数のマトリックス層を形成するために、１つまたは複数のマトリックス溶液を１つまたは複数の補強層上に付加することができる。いくつかの実施形態では、１つまたは複数のマトリックス溶液は、液体ポリマーマトリックス溶液を含む。これについて、液体マトリックス溶液は熱可塑性であり、他の実施形態では、マトリックス溶液は熱硬化性タイプである。いくつかの実施形態では、マトリックス溶液は、熱可塑性溶液および熱硬化性溶液の両方を含むことができる。

いくつかの実施形態では、１つまたは複数のマトリックス溶液は、熱硬化性ポリマーを含み、熱硬化性ポリマーは、アルキド、アミノ、エポキシ、フェノール、ポリイミド、ポリウレタン、またはシランのポリマーを含む。熱硬化性ポリマーは、アルキド、アミノ、エポキシ、フェノール、ポリエステル、ポリイミド、ポリウレタン、ケイ酸塩、またはシランのうちの１つまたは複数を含むことができる。熱硬化性ポリマー溶液は、１つもしくは複数の有機もしくは非有機溶剤、および／または１つもしくは複数の機能性添加剤を含むことができる。１つまたは複数の添加剤は、界面活性剤、乳化剤、分散剤、レオロジー改質剤、および他の機能性添加剤を含む群から選択することができる。

いくつかの実施形態では、１つまたは複数のマトリックス溶液は、有機または非有機溶剤中に粉砕熱可塑性ポリマーの分散を含む。熱可塑性ポリマーは、ポリエステル、ナイロン、ＰＰＳ、またはポリエーテルイミド（ＰＥＩ）を含むことができる。いくつかの実施形態では、熱可塑性マトリックス溶液は、粉砕熱可塑性ポリマー（例えば、熱可塑性ポリマー繊維）および界面活性剤または添加剤のうちの１つまたは複数から構成される熱可塑性の溶剤性ポリマー溶液として付加することができる。粉砕熱可塑性ポリマーは、それだけに限定されるものではないが、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）、ポリフェニレンオキシドエーテル（ＰＰＥ）、ポリエチレンイミン（ＰＥＩ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ならびにポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、エチレン−テトラフルオロエチレン（ＥＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、およびエチレン−テトラフルオロエチレン（ＥＴＦＥ）などのフッ素ポリマーのうちの１つまたは複数を含むことができる。熱可塑性ポリマー溶液は、１つもしくは複数の有機もしくは非有機溶剤、および／または１つもしくは複数の機能性添加剤を含むことができる。

いくつかの実施形態では、安定した溶液を形成するのを支援するために、様々な乳化剤を溶剤性ポリマー溶液に追加することができる。例示的な乳化剤には、陰イオン界面活性剤（例えば、硫酸、スルホナート、およびサクロシド（ｓａｃｒｏｃｉｄｅｓ））、非イオン界面活性剤（例えば、ポリエチレングリコール（Ｔｒｉｔｏｎ Ｘ−１００）、エトキシ化直鎖アルコール、エトキシ化アルキルフェノール、脂肪酸エステル、アミンおよびアミド誘導体など）、陽イオン界面活性剤（例えば、鎖状アルキルアミンおよびアルキルアンモニウム、エステルアミド、エーテルアミン、オキシアミンなど）、両性界面活性剤（例えば、プロピオン酸、四級化化合物）、フッ素系界面活性剤（例えば、ペルフルオロ化カルボキシレートおよびスルホナート）などが含まれる。

これについて、界面マトリックス層／領域７０は、硬化または処置プロセスの前、間、および／または後に、ベース補強層６０とカバー層８０との間に形成される。例えば、いくつかの実施形態では、マトリックス層溶液は所定の第１の粘性を有し、したがって、補強層６０の上にマトリックス層溶液を付加するとき、第１の厚さを有するマトリックス層７０が形成される。いくつかの実施形態では、付加後、硬化プロセス中、および／または硬化／処置プロセス後、この第１の厚さは所定の期間後に第２の厚さまで減少し（例えば、層７０からベース補強層６０および／またはカバー層８０の少なくとも一部分へのマトリックス溶液の浸透による）、それによって隣接する層、すなわちベース補強層６０およびカバー層８０を融解／連結させる。本明細書では、浸透とは、隣接する補強材／カバー層の少なくとも一部分へのマトリックス層の吸収、浸出、吸着、拡散、および／もしくは浸透、ならびに／または概して、隣接する層の少なくとも一部分にマトリックス層を染み込ませることを指す。ここで、マトリックス溶液は、構造補強層（例えば、１つまたは複数の構造補強層の繊維）および／またはカバー層内を流動し、少なくとも部分的にこれらの層に注入されて、多層繊維強化複合絶縁材を形成するように構成される。このマトリックス層７０は、硬化プロセスの昇温が終了した後に固体化することができ、それによって隣接する補強層（６０、８０）をともに融解し、多層繊維強化複合材を形成する。したがって、１つまたは複数の補強層が物理的および／または化学的にともに結合される。

さらに、所定の第１の粘性を有するマトリックス層溶液が、ベース補強層６０に第１の深さまで浸透することができる（例えば、硬化後）。いくつかの実施形態では、浸透深さは、マトリックス層溶液の粘性に反比例し、したがって第１の粘性より小さい第２の粘性を有するマトリックス層溶液は、他の動作条件が類似している場合、前述の溶液と比較して、より大きい第２の浸透深さを有する可能性が高い。これについて、いくつかの実施形態では、有機溶剤、水などの好適な溶剤を使用して、マトリックス溶液を所望の粘性に希釈し、それによって所望の浸透深さを実現することができる。いくつかの実施形態では、浸透深さは、付加されたときのマトリックス層の表面張力または表面自由エネルギー特性に反比例する。いくつかの例では、マトリックス層の表面張力特性は、所望される場合、所定の界面活性剤を使用して修正することができる。これについて、マトリックス層溶液は、必要とされる浸透深さ、硬化に必要とされる動作条件（例えば、温度）、隣接する層を融解させる能力、熱可塑特性、熱硬化特性、希釈される能力、使用中の動作条件に対する適合性（例えば、構成要素の動作中に可燃性でないマトリックス層）などに基づいて選択することができる。浸入は、槽内に導入される化学的組成、表面張力、機械的な力、振動、乱流、および／または超音波を介して制御することができる。

いくつかの実施形態では、マトリックス層７０は、補強層の上に付加されるのではなく、またはそれに加えて、構造補強層６０の一部分である。これについて、いくつかの例では、上述した類似の特性を有する好適な状態で類似の材料を含む好適なマトリックス組成物を補強層の構造繊維の周りに提供して、マトリックス材料によって取り囲まれたその芯に構造繊維を有する複合糸を形成することができる（例えば、固体状態）。いくつかの例では、マトリックス組成物は、構造繊維および／または樹脂繊維と織り合わせまたは編み合わせて構造補強層を形成することができるマトリックス繊維として提供することができる。このような実施形態では、硬化中または硬化後、マトリックス材料は、典型的には構造補強層の構造上の完全性を維持しながら、隣接する補強層をともに融解させるのを助けるように、少なくとも部分的に溶融し、液化し、または半固体の状態になることができる。ここで、隣接する補強層（６０、８０）の溶融マトリックス材料の部分は、例えば硬化／加熱処置プロセス中に合体して、補強層同士の間に間隙マトリックス層７０を形成することができる。このマトリックス層７０は、硬化プロセスの高い温度が引いた後に固体化することができ、それによって隣接する補強層（６０、８０）をともに融解し、多層繊維強化複合絶縁材を形成する。明示しない限り、１つまたは複数のマトリックス層は、マトリックス溶液の付加によって形成されるマトリックス層および／または補強層の溶融マトリックス材料により形成されるマトリックス層を指すことができることを理解されたい。

次に、マトリックス層７０の付加後、補強層６０の上にカバー層８０を提供することができる。前述のように、カバー層８０は、補強層のタイプとすることができる。いくつかの実施形態では、カバー層８０の構造、構成、および／または特性は、補強層について前述したものと同様とすることができる。いくつかの実施形態では、カバー層（「自己成形繊維カバー」とも呼ばれる）は、補強層の上に提供されるように構成された弾性のばね状構造またはスリーブである。カバー層は典型的に、構成要素および補強層の周りに圧縮を提供するように構成される。いくつかの例では、カバー層または自己成形繊維カバーは、編組繊維材料、ニット繊維材料、織布繊維材料、および／または不織布繊維材料を含む。

いくつかの実施形態では、カバー層８０は、ニットカバー８０または自己成形繊維カバー８０とも呼ばれるニットカバーまたはニット生地を含むことができる。ニットカバーは、構造繊維、弾性繊維、および／または樹脂繊維を含むことができる。いくつかの例では、ニットカバー、特にニットカバーの繊維は、ガラス、セラミック、金属、天然金属、鉱物、および／またはポリマー系の繊維を様々な組合せで含む。ニットカバーは、丸編みまたはラップ編みによって形成することができる。ニットカバーは、必要とされるサイズに編むことができ、またはより大きいサイズに編んで、必要とされる寸法に切断および縫製することができる。いくつかの実施形態では、ニットカバーを編んでスリーブ６０にすることができる。

ニットカバーと呼ぶが、いくつかの実施形態では、カバー層８０は、前述の繊維のいくつかまたはそれ以上から編組、織布、または不織布の構成で製作することができることが理解される。いくつかの例では、ニットカバーは、所望の応用例に応じて、０％〜７５％の樹脂繊維を含むことができる。いくつかの例では、ニットカバーは、０％〜１０％の弾性繊維を含むことができる。いくつかの実施形態では、ニットカバー生地の内層は、硬化または処置中に変形して、１つまたは複数の下層内に埋め込まれた「フック」を生成するように構成される。

カバー層８０は典型的に、カバー層８０が付加される表面の形状に適合するように構成され、硬化中および硬化後にその構造上の完全性を維持するように構成される。さらに、自己成形カバー、外側カバー層、または外側構造補強層とも呼ばれるカバー層８０は、構成要素上で複合絶縁材を凝固させるのに外型が不要になるような圧縮強度を与えるように構成される。

いくつかの実施形態では、マトリックス溶液層がカバー層８０の上にも付加される。とはいえ、いくつかの実施形態では、マトリックス溶液の層は、カバー層８０上にのみ付加される。ここで、マトリックス溶液は典型的に、カバー層８０を通ってカバー層８０の下の補強層６０の少なくとも一部分内へ浸透し、それによってマトリックス層７０を形成するように構成される。界面マトリックス溶液は、ベース補強層６０および／もしくはカバー層８０上へ噴霧、塗布、被覆、ローラ塗り、浸漬、もしくは他の方法で付加することができ、またはそれぞれの層と一体に提供することができる。このマトリックス溶液は、カバー層８０に浸透し、補強層６０上に付加されたマトリックス溶液とともに、界面マトリックス層７０を形成することができる。界面マトリックス領域７０は、マトリックス注入層６０および８０間に連続するマトリックスを形成することができる。界面マトリックス溶液の付加後、マトリックス注入ベース層６０およびマトリックス注入ニットカバーは、繊維層とも呼ばれる。層６０および８０間のこの界面マトリックス領域７０は、多層の複合絶縁材２０を生成し、多層の複合絶縁材２０は、全体に連続するマトリックスを有する注入繊維層を含む２つの構造補強層（６０、８０）と、２つの繊維層（６０、８０）間の界面マトリックス領域とを含む。したがって、界面マトリックス領域７０は、補強層／繊維層および界面マトリックスの任意の境界面に、例えば構成要素３０の外面３０ａとベース補強層６０／繊維層６０との間、ベース補強層６０とニットカバー／繊維層８０との間、繊維層８０の外面上などに形成することができる。図２に示す注入ベース層６０とニットカバー８０との間の界面マトリックス領域７０は、繊維層６０および８０を物理的および／または化学的に接合する機能を担う。

いくつかの実施形態では、ベース補強層６０には、カバー層８０とは異なるマトリックスを注入することができる。最終用途に応じて、異なるマトリックスシステムを使用することができる。高温の応用例では、ベース補強層６０には、構成要素３０に最も近いため、第１の高耐熱性マトリックスを注入することができ、カバー層６０には、より低い耐熱性を有する同じまたは異なるマトリックス溶液を注入することができる。低温の応用例では、ベース補強層６０には、好適な耐熱性を有する第２のマトリックスを注入することができる。

いくつかの実施形態では、ベース補強層６０および／またはカバー層８０上に付加されたマトリックス溶液は、硬化の前、間、または後に層（６０、８０）内へ完全に注入または吸収することができ、その結果、小さい厚さのマトリックス層７０を得ることができる。使用される異なるマトリックスシステムの組成に応じて、この厚さは無視できるほどまたは実質上存在しないものとすることができ、その結果、界面マトリックス層７０のない、すなわち意味のある界面マトリックス層７０のない複合絶縁材２０を得ることができる。

いくつかの実施形態では、マトリックス溶液は、ベース補強層６０およびニットカバー８０を構成要素上へ設置する前に、ベース補強層６０および／またはカバー８０内へ統合または注入される。これについて、いくつかの実施形態では、注入層は典型的に、構成要素３０上へ組み立てるための可撓性および弾性を保持する。

また、いくつかの実施形態では、図２によって示すように、複合絶縁材２０は、トップコート９０をさらに含むことができる。いくつかの実施形態では、注文製作可能なトップコート９０は、ポリマー系システムとすることができる。いくつかの実施形態では、注文製作可能なトップコートは、溶剤および乳化剤中に溶解した１つまたは複数の乾燥粉砕ポリマーを含む。ポリマー系のトップコートは、熱可塑性または熱硬化性のシステムとすることができる。いくつかの実施形態では、界面マトリックス層７０は、塗布、噴霧、または浸漬を介して、外部から付加されたマトリックス溶液を層９０から拡散させることによって実現される。

処置／硬化されたとき、いくつかの例では、注文製作可能なトップコート９０の一部分は、複合材システムの下層内へ流れ込むことができ、したがってアセンブリが熱処置されたとき、互いに機械的および化学的に結合された層を提供し、剛直な積層複合材を生成することができる。いくつかの実施形態では、注文製作可能なトップコート９０の少なくとも一部分は、硬化後もなおニットカバー８０上に見ることができる。したがって、所望の応用例に基づいて、追加の摩耗保護、強度、非粘着性特徴、および他のテキスチャを有する注文製作可能な外観または外層を実現することができる。いくつかの実施形態では、ステンレス鋼バンドクランプなどのクランプ４０を設けて、処置／硬化の前、間、または後に、複合材システムをパイプ１０に取り付けることができるが、ワイアツイストバンドなどの他の取付け手段を使用することもできる。いくつかの実施形態では、複合絶縁材２０は本質的に構成要素に粘着し、クランプまたは他の固定手段を必要としなくてよい。

いくつかの実施形態では、トップコート９０は、繊維パルプ、ヒュームドシリカ、酸化鉄などの追加の摩耗保護のための１つもしくは複数の添加剤、パーライトおよびバーミキュライトなどの熱保護のための添加剤、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）などのほこりの蓄積防止のための非粘着性添加剤、ガラス球などの様々なテキスチャを生成する添加剤、高温セラミック着色顔料などの外観のための添加剤、様々なテキスチャを生成する添加剤、ならびに／または金属、ミルドファイバ、もしくは炭素繊維などの追加の強度のための添加剤を含むことができる。図２に示す実施形態は、複合絶縁材２０の１つの構成を示すが、複合絶縁システムは、様々な異なる応用例で使用するための任意の構成を含むことができることが理解されよう。いくつかの実施形態では、１つまたは複数の機能性添加剤をマトリックスまたはトップコートに追加することができる。機能性添加剤は、それだけに限定されるものではないが、着色剤、耐摩耗性を改善するための添加剤、難燃性の添加剤、表面張力改質剤、充填剤、強度添加剤、ベントナイト粘土などのガラス転移修正剤、赤外反射セラミックなどの熱保護のための添加剤、および／または二酸化チタンなどの複合材システムに対する様々なテキスチャもしくは外観を生成する添加剤を含むことができる。他の添加剤は、潤滑剤、ＵＶ安定剤、抗菌剤、抗酸化剤などを含むことができる。着色剤は、それだけに限定されるものではないが、色および／または様々なレベルの不透明度をポリマーシステムに与えるために、高温セラミック顔料、金属顔料、クレイアース顔料、炭素顔料、合成顔料、および他の顔料を含むことができる。摩耗保護を改善するための添加剤は、それだけに限定されるものではないが、酸化鉄、セラミック、ケイ酸塩、および金属を含むことができる。難燃性添加剤は、それだけに限定されるものではないが、水酸化アルミニウム、酸化アンチモン、塩素化合物、酸化アンチモン、および有機リン化合物を含むことができる。充填剤は、それだけに限定されるものではないが、ガラスビーズ、ヒュームドシリカ、パルプ、粘土、シリカ、タルク、ケイ藻土、石灰、および他の不活性材料を含むことができる。表面張力改質剤は、それだけに限定されるものではないが、フルオロカーボン、湿潤剤、およびシリコーンを含むことができる。強度添加剤は、それだけに限定されるものではないが、ミルドカーボンファイバ、ガラス、金属、およびアラミド繊維を含むことができる。

図３〜図５に、様々な構成要素に対する複合絶縁システムの実施形態を示す。図６ａ〜図６ｄおよび図７に、多層の複合絶縁システムの様々な構成を示す。

図３に、本発明に係る様々な実施形態による構成要素１１０、具体的には縮小パイプ１１０の周りの複合絶縁システム１００の斜視図を示す。図示のように、９０度屈曲した縮小パイプ１１０が提供される。屈曲した縮小パイプ１１０には、複合絶縁材１２０が取り付けられている。図示のように、屈曲した縮小パイプ１１０上へ自己成形複合絶縁材１２０の層を付加、提供、または摺動し、屈曲部の内部および縮小部に材料の蓄積がないように締め付けることができる。図３に示す実施形態では、例えば、パイプ１１０内のより大きい開口１４０は、直径６インチの開口とすることができる。引き続きこの例では、パイプ１１０のより小さい開口１５０は、直径４インチの開口とすることができる。この縮小部および９０度の屈曲部があっても、複合材システムは、材料の蓄積なく、かつ／または清浄で均一な絶縁を作製するために特別な成形機器を必要とすることなく、パイプ上に位置決めされてきつく引っ張られるように構成される。

図４に、本発明に係る様々な実施形態による複合絶縁システム２００の斜視図を示す。図４に示す実施形態では、複合絶縁材２２０は、編組カバー２３０および２つのクランプ２４０によって、構成要素２１０、具体的にはパイプ２１０上に設置される。先に論じたように、編組カバー２３０には、熱可塑性または熱硬化性のマトリックス溶液を注入することができる。編組カバー２３０は、他の点では、前述したカバー層と実質上同様とすることができる。

図５に、本発明に係る様々な実施形態による複合絶縁システム２５０の端面図を示す。構成要素２６０、具体的には排気パイプ２６０（例えば、４インチの排気パイプ）の端面図が示されており、自己成形複合絶縁材２８０が、パイプの区間に付加されている。図示のように、自己成形複合材システム２８０は、複合絶縁材２８０の一方の端部上にクランプ２７０を有する。前述したように、複合絶縁システム２８０は、１つまたは複数の層を含むことができる。いくつかの実施形態では、これらの層は、端部から見たときに認知できるはずである。しかし、図５に示すように、他の実施形態では、マトリックス溶液および１つまたは複数の添加剤は、硬化中に、組立て中の端部を被覆／カプセル化することができ（この例では、絶縁が締め付けられたとき、マトリックスの一部分は端部の方へ動くことができる）、または具体的には、システムの端部上を被覆して、複合絶縁システム２８０の清浄な端部区間２９０を生成することができる。このようにして、マトリックス溶液は、硬化後、端部区間２９０上に見ることができ、したがって、端部区間２９０をカプセル化して、複合材システムの層を保護して隠す。

図６ａ〜図６ｄに、本発明に係る注文製作可能な複合絶縁システムの様々な非限定的な構成の横断面図を示す。具体的には、図６ａ〜図６ｂは、パイプ３１０の周りの絶縁の様々な実施形態の横断面における構造補強層および間隙マトリックス(interstitial matrix)の分布を示す。様々なマトリックス付加技法によって、マトリックス溶液の所望の浸透を実現することができ、マトリックス溶液を１つまたは複数の構造補強層内へ注入することができる。このような一連の図は、この大量注文製作可能な自己成形繊維強化複合絶縁システムを用いて容易に実現することができる多数の構成からの少数を示そうとしたものである。

図６ａに、本発明に係る一実施形態の横断面を示す。この実施形態では、複合絶縁材は、パイプ３１０上に位置決めされた３つの繊維性補強層３２０、３３０、および３５０を含む。パイプ３１０の外面上に、編組繊維層３２０（例えば、Ｅガラス編組層）を含む第１の補強層が位置決めされる。第１の編組層３２０の上に、第２の編組層３３０（例えば、別のＥガラス編組層）が位置決めされる。第２の編組層３３０と編組カバー３５０との間に、界面マトリックス層３４０、例えば熱可塑性基材が見られる。いくつかの例では、編組カバー３５０の代わりに、ニットカバー３５０を使用することができる。ニットカバー３５０の上に、最も外側の層として、トップコート３６０、例えば熱可塑性トップコートを提供することができる。この例では、間隙マトリックスは典型的に、トップコート３６０から第２の編組層３３０および／または第１の編組層３２０を通って連続している。この実施形態では、優れた耐久性を有する強い多層の複合絶縁システムが得られる。３つの繊維層および１つの間隙マトリックス領域によって示すが、１つまたは複数の間隙マトリックス領域（同じまたは異なるマトリックス溶液を有する）を有するより多いまたはより少ない繊維層（同じまたは異なる繊維層）を用いることもできることが理解されよう。例えば、複合絶縁材の一実施形態は、少なくとも１つの構造補強／繊維層、少なくとも１つの間隙マトリックス領域、および／または少なくとも１つのトップコートを含むことができる。

このように、一例として、この構成の複合絶縁システムは、熱可塑性マトリックス内に２つのＥガラス編組層および編組カバーを熱可塑性トップコートとともに含むことができる。組立てまたは設置のため、２つのＥガラス編組層（３２０、３３０）をパイプ３１０上に位置決めし、１つずつ切り落とすことができる。次いで、編組カバー３５０を編組層（３２０、３３０）の上で摺動させ（スリーブカバーの場合）、または位置決めし（例えば、カバーを層３３０の周りに巻き付けることによって）、パイプの軸方向に所定の張力まで引っ張ることができる。編組カバー３５０は典型的に、システム全体にわたってパイプの径方向に圧縮を提供し、いかなる出っ張りやしわもない平滑な表面をもたらすように構成される。次いで、複合絶縁材の各端部上にクランプを設置することができ、クランプの外側のあらゆる材料を切り落とすことができる。次いで、パイプ３１０の開端にキャップをかぶせることができ、次いで、アセンブリまたは複合絶縁システム全体を熱可塑性マトリックス溶液に沈めることができる。ここで、熱可塑性マトリックス溶液は、例えば所望の浸透のための最適の粘性および密度に好適な溶剤で希釈することによって、浸漬のために最適化することができる。複合絶縁システムは、マトリックス溶液が少なくとも編組カバー３５０、Ｅガラス編組の少なくとも層３３０、および／または層３２０を浸透することを確実にするために、第１の所定の期間にわたって沈めることができる。次いで、硬化した絶縁システムを取り出し、清浄にすることができる。また、疎水性表面などの高撥水性の仕上げを表面に与えるために、カバー材料３５０の上に熱可塑性トップコート３６０を塗布することもできる。アセンブリをさらに清浄にしてからオーブンに入れ、所定の温度で第２の所定の期間にわたってさらに硬化させることができる。硬化させた後、アセンブリを取り出し、冷却させてから、構成要素上の硬化した複合絶縁材されたシステムを動作のために機械／システム上へ取り付けることができる。この実施形態では、複合絶縁システムは、パイプの周りにしわなくしっかりと剛直に硬化するように構成される。マトリックスは、トップコートおよび第２の編組Ｅガラス層３３０内ならびにそれらの間を流動して、間隙領域３４０を形成することができる。第２の編組材料層３３０は典型的に、トップコート３６０から第２の層３３０を通って連続マトリックスを呈する。

さらに別の例では、複合絶縁システムは、上述したものと実質上同様とすることができるが、４つのＥガラス編組層、ニットカバー、および熱可塑性マトリックスを含むことができる。組立てのために、３つのＥガラス編組層を順次設置して切り落とすことができる。次いで、編組層の上でニットカバー材料を摺動させ、きつく引っ張ることができる。同様に、次いで複合絶縁材の各端部上にクランプを設置することができ、クランプの外側で材料を切り落とすことができる。次いで、パイプの開端にキャップをかぶせることができ、マトリックス溶液が第３の最も外側のＥガラス編組層を浸透することを確実にするために、浸漬のために最適化された熱可塑性マトリックス溶液内にアセンブリ全体を特定の所定の期間にわたって沈めることができる。次いで、アセンブリをオーブンに入れて硬化させることができる。硬化させた後、この部品を取り出し、冷却させることができる。ここでは典型的に、マトリックスは、カバーおよび第３の編組Ｅガラス層内ならびにそれらの間を流動して、２層の繊維強化複合材を形成する。

図６ｂに、本発明に係る別の実施形態による複合絶縁システムの横断面を示す。この実施形態では、繊維層は、３２０、３３０、および３５０であり、パイプ３１０上に組み立てられている。この構成は、ニットカバー３５０を用いることができ、トップコートを省くことができることを除いて、図６ａについて記載したものと実質上同様とすることができる。この実施形態では典型的に、具体的には前述の実施形態と比較して、より低いコストで良好な品質の多層複合絶縁システムが得られる。

２つのＥガラス編組層（３２０、３３０）、ニットカバー３５０を含み、間隙熱可塑性マトリックス３４０を形成する複合絶縁システムの組立てのために、パイプ３１０上に第１のＥガラス編組層３２０を設置して切り落とすことができる。次いで、第１の層３２０の上に第２のＥガラス編組層３３０を設置して切り落とすことができる。Ｅガラス編組３３０の表面の上へ、熱可塑性マトリックス溶液を噴霧することができる。次いで、編組層（３２０、３３０）の上でニットカバー材料３５０を摺動させ、きつく引っ張ることができる。次いで、複合絶縁材の各端部上にクランプを設置することができ、クランプの外側で材料を切り落とすことができる。次いで、カバー３５０の表面上へ熱可塑性マトリックスを噴霧し、任意選択的に所定の期間にわたって休ませることができる。パイプおよびクランプを清浄にしてから、アセンブリを所定の温度で所定の時間にわたってオーブン内で硬化させることができる。次いで、アセンブリを取り出し、冷却させることができる。この実施形態では、複合絶縁システムは、パイプの周りにしわなくしっかりと硬化するように構成される。熱可塑性マトリックスは、カバー３５０および第２の編組Ｅガラス層３３０内ならびにそれらの間を流動して、間隙マトリックス層３４０を形成し、それによって２層の繊維強化複合材を形成することができる。第２の編組材料層３３０は典型的に、カバー３５０から第２の層３３０を通って連続マトリックスを呈する。

図６ｃに、本発明に係る別の実施形態による複合絶縁システムの横断面を示す。この実施形態では、少なくとも２つの繊維層または補強層３８０および３５０を含むことができる。この実施形態では、パイプ３１０は、Ｅガラス編組などの単一の不織布絶縁材層３８０で覆われる。不織布絶縁材３８０のすぐ外側に、編組カバーなどのカバー３５０が位置する。カバー３５０は、編物、編組、不織布、またはこれらの組合せとすることができる。カバー３５０は、硬化／処置したときに不織布絶縁材層３８０およびカバー３５０を結合するように作用する間隙マトリックス溶液または間隙マトリックス基材（熱硬化性ポリマーマトリックスなど）をさらに含むことができる。さらに、カバー３５０の上にトップコート３６０を提供することができる。この実施形態では典型的に、具体的には所定の厚さの前述の層を提供することによって、パイプ３１０にとって優れた絶縁が得られる。

設置／組立て中、パイプ３１０上にＥガラス編組を設置して切り落とすことができる。次いで、層３８０の上に編組カバー３５０を設置することができる。編組カバー３５０は自然に圧縮し、パイプ３１０の周りにしっかりと絶縁を形成する。次いで、複合絶縁材の各端部上にクランプを設置することができ、クランプの外側で材料を切り落とすことができる。次いで、カバー上へ硬化性マトリックスを塗布してから、アセンブリをオーブンに入れることができる。ここで、複合絶縁システムは、パイプ３１０の上にしわなくしっかりと硬化することができる。熱硬化性マトリックスは典型的に、編組カバー３５０全体にわたって均一に分散されるが、いくつかの例では、編組層３８０を浸透しなくてもよい。典型的に、少なくとも編組カバー３５０の横断面全体における熱硬化性マトリックスの均一の分布は、オーブン内で硬化した後に実現される。いくつかの例では、熱硬化性マトリックスの硬化は、アセンブリを所定の温度（例えば、約４００°Ｆ、または７００〜８００°Ｆの範囲内の温度など）に加熱して、ポリマーの個々の鎖の架橋を実現することによって実現することができる。

図６ｄに、本発明に係る別の実施形態による複合絶縁システムの横断面を示す。この実施形態では、パイプ３１０を金属ホイル層３２０で覆うことができる。この実施形態は、３つの補強材／繊維層３３０、３４０、および３６０を含むことができる。金属ホイル層３２０上に、第１の編組層３３０を位置決めすることができる。第１の編組層３３０の上に、第２の編組層３４０が位置決めされる。第２の編組層３４０とニットカバー３６０との間に、界面マトリックス層３５０を見ることができる。また、応用例の要件に基づいて、ニットカバー３６０の上にトップコート（図示せず）を提供することもできる。この例では、間隙マトリックスは典型的に、ニットカバー３６０から第２の編組層３４０および／または第１の編組層３３０を通って連続している。この実施形態は、パイプ３１０に隣接して高保護性の層を有する優れた絶縁システムである。

図６ｄに示す実施形態の１つの例では、第１の編組層３３０は、事前に切断された不織布Ｅガラス絶縁材層とすることができ、ニットカバー３６０は、編組Ｅガラスカバー３６０に置き換えることができる。さらに、間隙マトリックス基材３５０は、熱可塑性マトリックス溶液とすることができる。したがって、この例の複合絶縁システムは、アルミニウムホイル層３２０、事前に切断された不織布Ｅガラス絶縁材層３３０、編組Ｅガラスカバー３６０、および熱可塑性マトリックス溶液を含み、第２の編組層は欠けていてもよい。設置中、ホイルをパイプ３１０の周りに巻き付けてあらゆる縁部を折り畳むことによって、アルミニウムホイル層をパイプ３１０の周りにしっかりと設置することができる。ホイルは、被覆がなくてもよく、または接着力を高め、かつ／もしくはホイルをあらゆる環境露出から保護するために、片面もしくは両面で被覆することもできる。次いで、ホイル３２０の上に第１のＥガラス編組層３３０を設置して切り落とすことができる。任意選択的に、第１の層３３０の上に第２のＥガラス編組層３４０を設置して切り落とすことができる。次いで典型的に、絶縁材層の上に編組カバー３６０が設置される。編組カバー３６０は典型的に、自然に圧縮し、パイプ３１０の周りにしっかりと絶縁を形成する。次いで、クランプを設置することができ、あらゆる材料端を切り落とすことができる。パイプ３１０の端部にキャップをかぶせることができ、浸漬に最適化された熱可塑性マトリックス溶液へアセンブリ全体を沈めることができる。アセンブリを取り出して清浄にしてから、オーブンに入れ、所定の温度で特定の期間にわたって硬化させることができる。ここで、複合絶縁システムは、パイプの上にしわなくしっかりと硬化するように構成される。熱可塑性マトリックスは、カバー３６０および両Ｅガラス編組層（３３０、３４０）を通って流れるように構成される。典型的に、熱可塑性マトリックスは、カバー３６０から最後にホイル３２０まで、絶縁システムのすべての層を通って連続しており、やはり少なくとも１つの間隙マトリックス層３５０を形成する。いくつかの例では、多くの熱可塑性マトリックスを浸入させることにより、補強層３３０および３４０間に別の間隙マトリックス層を形成することもできる。

図７に、硬化／処置の前および後の別の実施形態の横断面を示す。この実施形態では、紙面左側の図４０２は、ベース補強層４２０、界面マトリックス被覆層４３０、カバー４４０、およびトップコート４６０を有する絶縁システム４０２を表す。紙面右側には、例えば間隙マトリックス基材および繊維層の硬化に影響を与えるようにパイプ４１０を複合絶縁材とともに所定の温度まで加熱することによって硬化／処置後の同じ構成の間隙マトリックス分布が示されている。ここで、マトリックスは典型的に、複合絶縁システムの外側から内側へ連続しており、マトリックスは全体にわたって浸透している。

図８ａに、成形された特徴を有する複合絶縁システム１０の別の実施形態を表す。複合絶縁材８１０を有するパイプ８００または構成要素８００が示されている。複合絶縁材８１０の側では、複合絶縁材８１０の外面の一区間または少なくとも一部分を平坦な部分８２０に成形することができる。例えば、硬化前に、平坦な成形板（図示せず）を付加することができ、次いで硬化後に除去することができる。平坦であるものとして示したが、相補形の表面／輪郭を有するデバイスを利用して、複合絶縁材８１０の少なくとも一部分に沿って、任意の所望の曲線の輪郭を成形部分８２０として成形することもできる。成形部分、例えば平坦区域８２０は、動作中に必要とされる外部の隙間を提供するように構成される。図８ｂは、図８ａの断面ＡＡに沿って切り取った複合絶縁システム１０、特に成形特徴８２０の横断面を表す。

図９ａ〜図９ｂに、局所的な絶縁材部分を有する本発明に係る実施形態を表す。局所的な絶縁材は、特有の応用例で所望される場合、局所的な区域内で複合絶縁システムの性能を調節するために使用することができる。図９ａは、複合絶縁システム９５０ａの一実施形態の切欠図を示す。複合絶縁システム９５０ａは、パイプ９００上に複合絶縁材９２０を含むことができ、局所的な絶縁材マット９１０ａが、好適な場所、例えばパイプ９００の外側屈曲部に位置決めされる。図９ａは、パイプ９００と複合絶縁材９２０との間の局所的な絶縁材マット９１０ａの位置決めを示すために、複合絶縁材９２０の一区間が除去されたシステムを示す。

図９ａに示す実施形態の１つの例では、複合絶縁材９２０は、Ｅガラス編組の第１の編組層を含む第１の補強層、ニットＥガラスカバー、および熱可塑性基材を含む。設置中、粘着接着剤によって局所的不織布絶縁材マット９１０ａをパイプに固定することができる。次いで、パイプおよび局所的マットの上にＥガラス編組を付加することができる。Ｅガラス編組は高い共形性を有するため、典型的に、パイプ９００および局所的マット９１０ａをぴったりと覆う。次に、ニットカバーを設置することができる。ニットカバーは典型的に、局所的マット９１０ａを有する部分を含むシステム全体にわたって圧縮を提供し、いかなる出っ張りやしわもない平滑な表面をもたらすように構成される。次いで、クランプを次に設置することができ、クランプの外側の材料を切り落とすことができる。パイプの開端にキャップをかぶせることができ、マトリックス溶液がＥガラス編組に浸透するが、局所的な絶縁材マットには浸透しないことを確実にするように、浸漬に最適化された熱可塑性マトリックス溶液にアセンブリ全体を所定の期間にわたって沈めることができる。次いで、この部品を取り出して清浄にしてから、オーブン内で硬化させることができる。この実施形態では、複合絶縁システムは典型的に、パイプ９００の周りにしっかりと剛直に硬化する。マトリックスは、カバーを通ってＥガラス編組内へ流れるように構成することができる。典型的に、カバーおよびＥガラス編組はともに結合されるように構成され、これらの層同士の間に透明な境界面が生じる。熱可塑性マトリックスは典型的に、カバーからＥガラス編組まで連続している。この実施形態では、特定の応用例で所望される場合、マットに熱可塑性マトリックスを注入することができる。

図９ｂに、複合絶縁システム９５０ｂの別の実施形態の切欠図を示す。複合絶縁システム９５０ｂは、パイプ９００上に複合絶縁材９２０を含むことができ、局所的な絶縁材スリーブ９１０ｂが、好適な場所、例えばパイプ９００の外側屈曲部に位置決めされる。図９ｂは、パイプ９００と複合絶縁材９２０との間の局所的な絶縁材スリーブ９１０ｂの位置決めを示すために、複合絶縁材９２０の一区間が除去されたシステム９５０ｂを示す。局所的な絶縁材スリーブは、編組シリカスリーブを含むことができる。いくつかの実施形態では、局所的な絶縁材スリーブは、屈曲部に沿ってパイプ９００に隣接して設置することができ、スリーブ９１０ｂがその上の層の端部の前で終わるように寸法設定することができる。

いくつかの実施形態では、図９ａ〜図９ｂの局所的な絶縁材マット９１０ａおよび／または局所的な絶縁材スリーブ９１０ｂは、局所的な補強層である。いくつかの実施形態では、局所的な補強層は、複合絶縁システム９５０の膨張差を緩和するように構成される。いくつかの例では、構成要素またはパイプ９００は、例えば動作条件、またはパイプ９００内で運ばれる動作流体の周期的な温度変化により、熱膨張および熱収縮を受けることがある。しかし、パイプ９００の周りに提供される複合絶縁材９２０は、特にパイプが金属から構築されている場合、パイプ９００と同じ割合で膨張／または収縮しないことがある。複合絶縁システムのこの膨張差により、動作中にパイプ９００の外面と複合絶縁材９２０との間に間隙または環状空間が形成されることがある。いくつかの例では、間隙によって複合絶縁材の絶縁、被覆、補強、または支持パラメータに修正が生じるため、これらの間隙は望ましくないことがある。これについて、複合絶縁材９２０とパイプ９００との間で熱膨張差を最も受けやすい区域に、ステンレス鋼テープ、金属ウールなどの局所的な補強層９１０ａまたは９１０ｂを提供することができる。しかし、必要とされる場合、複合絶縁材９２０とパイプ９００との間の全体にわたって、局所的な補強層を提供することができる。組立て中、硬化したときに局所的な補強層が複合絶縁材９２０に埋め込まれるように、マトリックスを付加することができる。動作中、スチールテープなどの局所的な補強層は、少なくとも一部分が複合絶縁材９２０に粘着したままの状態で、パイプ９００の膨張／収縮に倣って膨張／または収縮することができ、それによって複合絶縁材９２０とパイプ９００との間の熱膨張差およびあらゆる間隙の生成を阻むことができる。いくつかの実施形態では、局所的な補強層は、３次元の編組金属テープである。いくつかの実施形態では、局所的な補強層の材料は、熱膨張特徴が一致するように、パイプ９００の材料と同様とすることができる。

いくつかの実施形態では、パイプ９００をクランプによる局所的な摩耗から保護するために、複合絶縁材９２０とパイプ９００との間で１つまたは複数のクランプの位置の近傍に、局所的な補強層９１０ａまたは９１０ｂを提供することができる。いくつかの実施形態では、局所的な補強層９１０ａまたは９１０ｂは、局所的な補強または構造的支持をパイプ９００に提供するように構成される。

図１０に、本発明に係る様々な実施形態による複合材システムを組み立てる方法に対するプロセスフロー１０００を示す。ブロック１００２に示すように、プロセスは、絶縁または補強を必要とする所定の場所で構成要素の上に１つまたは複数の補強層を位置決めすることによって開始する。例えば、Ｅガラス編組などの補強層が選択され、パイプなどの構成要素の上に摺動される。編組ベース層などの補強層は典型的に、あらゆる屈曲部、縮小部、バルブなどの上で摺動するように構成される。編組ベース層は、構成要素上へ配置された後、構成要素またはパイプのイザクション（ｅｘａｃｔｉｏｎ）の上にきつく引っ張ることができる。同様に、１つまたは複数の追加の補強層を直接またはマトリックス溶液を付加した後に位置決めすることもできる。

典型的に、補強層は、材料が構成要素の上に配置され、張力の印加によってきつく引っ張られた後、補強層が構成要素の上に固定されたままになるように構成される。これについて、補強層は典型的に、補強層を構成要素の湾曲部、屈曲部、縮小部などの上に締め付けるために、端部から引っ張られる。次いで、余分な編組材料を切断することができ、またはプロセスの継続中に後に除去するためにパイプ内へ巻き込むことができる。

次に、ブロック１００４に示すように、１つまたは複数のマトリックス溶液が提供され、例えば溶剤性ポリマー溶液の形態の液体ポリマーマトリックスが、補強層の上に付加される。付加は、噴霧、ローラ塗り、塗布、浸漬などを介して行うことができる。このようにして、補強層をポリマーマトリックスで完全に被覆することができる。しかし、いくつかの実施形態では、ポリマーマトリックスは、補強層内にすでに組み込まれていることがあり、したがってポリマーマトリックスをベース層へ別個に外部から付加する必要がない。

図１０のブロック１００６に示すように、ニットカバーなどの自己成形カバーが、ポリマーマトリックスの１つまたは複数の補強層の上を摺動する。ニットは、下層の上を摺動することができる２層ニットスリーブとすることができる。いくつかの実施形態では、ニットカバーは、平坦な生地として仕上げることができ、次いで切断および縫製して正確なサイズのチューブにすることができる。それに続いて、ブロック１００８に示すように、クランプなどの固定手段によって、ニットカバーおよび複合材システムがパイプに固定される。

次に、ブロック１０１０に示すように、注文製作可能なトップコートを付加することができる。いくつかの実施形態では、注文製作可能なトップコートは、すでに追加されているポリマーマトリックスに化学構造において類似の溶剤性ポリマー溶液とすることができる。前述のように、注文製作可能なトップコートはまた、応用例に基づいて、様々な添加剤を含むことができる。それに続いて、ブロック１０１２に示すように、システムが硬化するように、複合材システム全体に熱を加えることができる。このようにして、いくつかの実施形態では、硬化／加熱処置のために、複合材システム全体、すなわち絶縁材層を有する構成要素を、好ましくは約５６０°Ｆなどの所定の温度のオーブンに、１時間などの所定の期間にわたって入れておくことができる。他の実施形態では、オーブン、ヒートガンなどを使用して、複合材システムの一部分のみを一度に熱硬化させることができる。

硬化した後、自己成形複合材システムは、剛直な繊維強化複合絶縁材を構成要素の周りに形成する。このようにして、特有の外部成形デバイスの必要なく、屈曲部、縮小部などのあらゆるパイプ構成に対して絶縁を生成することができる。最終生成物は、剛直で丈夫であり、耐熱性があり、いくつかの実施形態では不燃性の絶縁体である。硬化した複合材システムは、溶剤性の熱可塑性ポリマー溶液を利用して機械的および化学的に結合された１つまたは複数の層を含み、最終使用者によって紙やすりでまたは他の方法でさらに仕上げることができる剛直な積層複合材を生成する。

いくつかの実施形態では、自己成形複合材システムは、修繕可能なシステムである。したがって、システムが摩耗、破断などを受けた場合、構成要素全体にシステムを再付加することなく、容易に修繕可能とすることができる。さらに、自己成形複合材システムは、任意の他のタイプの絶縁または被覆システムの損傷に対する修繕としても同様に作用することができる。このようにして、修繕を実行するために、修繕用混合物を提供することができる。混合物は、修繕溶液を形成するために、水および／またはイソプロピルアルコールなどの他の溶剤中に溶解または他の方法で分散させた結晶または半結晶形の１つまたは複数の乾燥粉砕ポリマーを含む溶液とすることができる。例示的な粉砕ポリマーには、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）、ポリフェニレンオキシドエーテル（ＰＰＥ）、ポリエチレンイミン（ＰＥＩ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ならびにポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、エチレン−テトラフルオロエチレン（ＥＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、およびエチレン−テトラフルオロエチレン（ＥＴＦＥ）などのフッ素ポリマーが含まれる。

さらに、上記と同様に、安定した溶液を形成するのを支援するために、様々な乳化剤を溶剤性ポリマー溶液に追加することができる。例示的な乳化剤には、陰イオン界面活性剤（例えば、硫酸、スルホナート、およびサクロシド）、非イオン界面活性剤（例えば、ポリエチレングリコール（Ｔｒｉｔｏｎ Ｘ−１００）、エトキシ化直鎖アルコール、エトキシ化アルキルフェノール、脂肪酸エステル、アミンおよびアミド誘導体など）、陽イオン界面活性剤（例えば、鎖状アルキルアミンおよびアルキルアンモニウム、エステルアミド、エーテルアミン、オキシアミンなど）、両性界面活性剤（例えば、プロピオン酸、四級化化合物）、フッ素系界面活性剤（例えば、ペルフルオロ化カルボキシレートおよびスルホナート）などが含まれる。

いくつかの実施形態では、色、テキスチャ、強度等について修繕用混合物を現在の絶縁体に一致させるために、添加剤を修繕用混合物に追加することができる。したがって、修繕用混合物は、詳細に前述したポリマーマトリックス層および／または注文製作可能なトップコートと同様にすることができる。

このように、修繕用混合物は、修繕用混合物が絶縁体の損傷区域を覆うように、ブラシ、ローラ、スプレーなどによって付加することができる。修繕用混合物が付加された後、やはり熱を加えて修繕用混合物を硬化させることができる。熱は、ヒートガン、オーブンなどを介して加えることができる。硬化中、修繕用混合物を様々な絶縁体層内へ流し込み、それらをともに融解させて、絶縁体に生成された損傷を補修することができる。

上記に加えて、１つまたは複数の自己圧縮材料を含む複合絶縁システムの実施形態について説明する。図１１〜図１６に示すこれらの実施形態は、典型的に成形材料を生成するために追加のデバイスを必要としない複合絶縁システムを対象とする。ここで、複合絶縁システムは典型的に、構成要素の周りに巻き付けられ、先行および／または後続のラップに隣接して当接され、構成要素上へ締め付けられるように構成された編組フラットテープを含む。いくつかの実施形態では、編組フラットテープは、編組フラットテープの設置前に、複合材マトリックスで浸しておくことができる。いくつかの例では、編組フラットテープは、編組フラットテープの設置後に複合材マトリックスで浸し、粘着性のある複合材を形成し、複合絶縁システムに剛性および強度を与えるように構成される。複合絶縁システムは、粘着性のある複合材ラップ、いくつかの実施形態では様々な構成要素に対する剛直な絶縁および／または被覆を提供するための粘着性のある複合材を形成するために、添加剤を有する複合材マトリックスを利用することができる。したがって、いくつかの例では、図１１〜図１６について記載する実施形態は、図１〜図１０について記載したものに類似しており、補強層は、編組フラットテープを含む。

図１１に、本発明に係る様々な実施形態による複合絶縁システム５０の斜視図を示す。図１１に示すように、編組フラットテープ６０を有するパイプ８０などの構成要素８０が示されている。いくつかの実施形態では、応用例に応じて、１つまたは複数の編組フラットテープをパイプ８０の表面に付加することができる。編組フラットテープは、構造補強層であり、前述した補強層の材料から構築することができる。例えば、いくつかの例では、編組フラットテープ６０は、高い温度で材料の完全性を維持するために、それだけに限定されるものではないが、Ｅガラス、Ｓガラス、玄武岩、石英、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、メタ系アラミド、パラ系アラミド、メラミン、ポリベンゾイミダゾール、ポリイミド、シリカ、酸化ポリアクリロニトリル、炭素繊維、および／またはセラミックを含む高温耐性の材料から作られた繊維系の基材とすることができる。これらの耐熱材料のうちの１つまたは複数は、パイプ８０に対する排気の応用例に応じて使用することができる。例えば、Ｅガラスは、１０００°Ｆの最大連続動作温度に対して格付けすることができ、セラミックは、２０００°Ｆの温度を上回る連続動作に対して格付けすることができる。

編組フラットテープ６０の繊維は、連続繊維、トウ単端糸、多端糸、ＳもしくはＺ撚糸、ビームドヤーン、諸撚糸、または嵩高加工糸の形態とすることができる。他の高温繊維は、メタ系アラミド繊維、パラ系アラミドホモポリマーおよびコポリマー、セラミック繊維、ガラス強化繊維、金属またはワイア強化繊維、高密度ポリエチレン繊維、ポリイミド繊維、ポリベンゾイミダゾール繊維、酸化ポリアクリロニトリル繊維などを含むことができる。また、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）、ポリエチレンイミン（ＰＥＩ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、およびポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、エチレン−テトラフルオロエチレン（ＥＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、エチレン−テトラフルオロエチレン（ＥＴＦＥ）などのフッ素ポリマー、ならびにこれらの組合せから構成される繊維を使用することもできる。

エラストマ繊維は、高い伸長を有し、高い伸長から破壊点まで急速かつ完全に回復する繊維を含むことができる。天然および合成ゴム、架橋ゴム、セグメント化ポリウレタン、架橋ポリアクリレート、シリコーンゴム、ニトリルゴム、ブロックオレフィンコポリマー、ポリアミド繊維、２成分繊維、ならびに／またはこれらの組合せを含むエラストマ繊維もまた、編組フラットテープ６０の繊維として利用することができる。

編組構造は、その高い共形性のため、およびニット材料または織布材料より厚いプロファイルを与えることができるために利用することができる。いくつかの実施形態では、編組フラットテープ６０は、トウから作られる。このようにして、編組フラットテープ６０は、弾性の長手方向のトウおよび非弾性の斜めのトウを含む。図示のように、一実施形態では、編組フラットテープ６０は、厚さ約１／１６インチのシリカおよび／または厚さ約０．２インチのガラスを含む。さらに、編組構造は、パイプ屈曲部などの構成要素の周りで容易な加工性を可能にする。例えば、設置の際に排気パイプの長さに沿って編組材料を引き伸ばすことは、直接および屈曲区間に沿ってパイプ８０または下にある材料の周りに編組を締め付ける傾向がある。さらに、編組フラットテープ６０は、フランジの周りにラップ材料の蓄積を引き起こすことなく、パイプ８０から延びるフランジ、センサ、または他のアパーチャを露出させることを可能にするように、分離することができる。したがって、編組フラットテープ６０は、フランジがパイプ８０から延びることを可能にするために、その特定の場所で開くことができる。

所望の複合絶縁システムの応用例および仕様に応じて、単一の巻き付けられた編組フラットテープ６０を使用することができ、または複数の巻き付けられた編組フラットテープを使用することができる。

図１１に示すように、編組フラットテープ６０は、編組フラットテープ６０が隣接するテープのストリップに当接するように巻き付けることができる。当接７０は、２つの隣接する編組フラットテープ６０のラップ間の密着接合である。編組フラットテープ６０の固有の性質により、使用者は、編組フラットテープ６０をパイプ８０の周りに巻き付け、次に編組フラットテープ６０を摺動させ、編組フラットテープ６０を操作して、パイプ８０上にきつくし、互いに隣接して巻き付けることが可能になる。このようにして、いくつかの実施形態では、システムは、重複するラップを必要としない。さらに、巻付けプロセスのためにクランプまたは保持デバイスも必要ない。クランプまたは代替の保持手段の必要なく、端部を定位置に保持し、清浄な最終生成物を作製するために、ラップの端部は、隣接するラップ９０の下に巻き込まれる。

いくつかの実施形態では、編組フラットテープ６０内に、複合材マトリックスが組み込まれる。他の実施形態では、編組フラットテープ６０がパイプ８０上に設置された後、編組フラットテープ６０に複合材マトリックスを付加することができる。複合材マトリックスは、溶液を編組フラットテープ６０の１つまたは複数の上へ噴霧、塗布、被覆、ローラ塗り、浸漬、または他の方法で付加することによって付加することができる。とはいえ、いくつかの例では、パイプまたは構成要素８０の所望の応用例および輪郭／構造に基づいて、編組フラットテープ６０は、編組フラットテープ６０が少なくとも１つの隣接する／近傍のテープストリップの少なくとも一部分に重複するように巻き付けることができることも企図される。

複合材マトリックスは、コロイダルシリカ、ケイ酸ナトリウム等の無機結合剤を有するバーミキュライトの混合物を含むことができる。この混合物はまた、応用例および所望される注文製作に応じて、水で希釈することができ、様々な添加剤を含むことができる。いくつかの実施形態では、添加剤は、粉末、液体、スラリ、顆粒、および懸濁液、ならびに染料の形態で使用することができる。いくつかの実施形態では、熱可塑性ポリマーおよび熱硬化性ポリマーなどの添加剤を複合材マトリックスに追加することができる。いくつかの実施形態では、様々な注文製作の着色された外見をパイプ８０に提供するために、着色顔料を追加することができる。着色添加剤は、染料の形態とすることができ、または色および／または様々なレベルの不透明度を与えるために、高温セラミック着色剤、金属顔料、クレイアース顔料、炭素顔料、合成顔料、および他の顔料を使用することができる。加えて、酸化鉄などの追加の摩耗保護のための添加剤、セラミック、アルミニウムなどの金属、またはミルドファイバなどの追加の強度、硬直性、耐久性のための添加剤、ガラス球などの注文製作の外見またはテキスチャを提供するための添加剤、孔を充填するための添加剤、非粘着性の表面を提供するための添加剤などを使用することができる。他の添加剤は、パーライト等を含むことができる。

いくつかの実施形態では、複合材マトリックスは、追加の熱を加えることなく、パイプ上で乾燥させることができる。いくつかの実施形態では、構成要素自体の動作温度で、硬化を生じさせることができる。このようにして、複合材マトリックスが硬化した後、システムは、天気、摩耗、鈍力などの外部の損傷から構成要素を絶縁および保護するために、高い耐熱性、通気性、剛直性のある注文製作のラップを形成する。

図１２に、本発明に係る様々な実施形態による複合絶縁システム１０の斜視図を示す。図１２に示す実施形態では、複合絶縁システムは、排気パイプなどのパイプ３０の外側に付加されており、図１１に示す編組フラットテープラップ５０に付加された追加の材料を含むことができる。

いくつかの実施形態では、複合絶縁システムの外側可視部分２０は、任意選択的なニット複合カバーと、その上に硬化させた任意選択的な注文製作可能な溶剤性ポリマー溶液トップコートとを含む。さらに他の実施形態では、複合材マトリックスを有する編組フラットテープは、外側可視部分２０とすることができ、図１１に示すような任意選択的なニット複合カバーまたは任意選択的で注文製作可能な溶剤性ポリマー溶液トップコートはない。

いくつかの実施形態では、外側可視部分２０は、応用例に応じて、１つまたは複数の添加剤を含む混成ポリマー溶液の注文製作可能な溶剤性ポリマー溶液トップコートを含むことができる。このようにして、注文製作可能なトップコートは、溶液を形成するために、水および／またはイソプロピルアルコールなどの他の溶剤中に溶解または他の方法で分散させた結晶または半結晶形の乾燥粉砕ポリマーの１つまたは複数を含む。いくつかの実施形態では、溶剤性ポリマー溶液はまた、界面活性剤などの乳化剤を含む。

応用例に応じて、注文製作可能な溶剤性ポリマー溶液トップコートはまた、酸化鉄などの摩耗保護添加剤、パーライトなどの熱保護のための添加剤、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）などのほこりの蓄積防止のための非粘着性添加剤、ガラス球などの多孔度を修正する添加剤、ガラス球などの様々なテキスチャを生成する添加剤、高温セラミック着色顔料などの外観のための添加剤、および／または金属、ミルドファイバ、もしくは炭素繊維などの追加の強度のための添加剤を含む様々な添加剤を含むことができる。

いくつかの実施形態では、複合絶縁システムの外側可視部分２０は、ニットカバーを含む。ニット複合カバーは、構成要素またはパイプ３０および下にあるラップの周りにフィットするように特有の仕様に製造された円形のニット生地スリーブとすることができる。ニット複合カバーは、溶融しながらその構造上の完全性を維持するダブルニットとすることができる。ニット複合カバーは、他の下にある材料の周りにフィットするダブルニットチューブを含む。いくつかの実施形態では、ニット複合カバーは、ガラスおよび２０％の樹脂繊維を含む。いくつかの実施形態では、ニット複合カバーは、所望の応用例に応じて、０％〜８５％の樹脂繊維を含むことができる。いくつかの実施形態では、ニット複合カバーは、ガラス繊維ならびに熱可塑性繊維および／または樹脂系の繊維の組合せを含むニット生地を含む。熱可塑性繊維は、ポリエステル、ナイロン、ＰＰＳ、またはポリエーテルイミド（ＰＥＩ）を含むことができる。さらに、ニット複合カバーは、システムの下にある材料に成形圧縮を提供する構造を提供する。

いくつかの実施形態では、図１２に示す外側可視部分２０は、巻き付けられた編組フラットテープ４０のベースを覆う。図示のように、巻き付けられた編組フラットテープ４０は、外側可視部分２０の下にあり、外側可視部分２０は、ニット複合カバーおよび注文製作可能な溶剤性ポリマー溶液トップコートを含む。しかし、いくつかの実施形態では、巻き付けられた編組フラットテープが外側部分であり、見ることができる。様々なパターンおよび任意選択的な材料については、図１５ａ〜図１５ｆにより以下で詳細に示す。

いくつかの実施形態では、編組フラットテープ４０は、撚り繊維から構成された繊維または糸を含む。いくつかの実施形態では、編組フラットテープ４０は、トウから作られる。このようにして、編組フラットテープ４０は、弾性の長手方向のトウおよび非弾性の斜めのトウを含む。編組は、織り交ざっている複数の繊維および／または糸によって形成される。編組は、２軸、３軸、または単方向のアーキテクチャを有する編組生地を形成するために使用される。その構造のため、編組生地は、他のタイプの生地より厚くすることができる。

編組生地は、ガラス繊維、他の高温繊維、エラストマ繊維、および／または他の糸もしくは繊維を含む。繊維は、ＥガラスおよびＳガラスなどの様々なタイプのガラス、玄武岩、石英、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、メタ系アラミド、パラ系アラミド、メラミン、ポリベンゾイミダゾール、ポリイミド、シリカ、酸化ポリアクリロニトリル、炭素繊維、ならびに／またはセラミックから構成することができる。所望の複合絶縁システムの応用例および仕様に応じて、単一の巻き付けられた編組フラットテープ４０を使用することができ、または複数の巻き付けられた編組フラットテープを使用することができる。

図１３ａ〜図１３ｃに、フランジの周りに付加された複合絶縁システムの正面図を示す。図１３ａは、複合絶縁システム１００が巻き付けられる前の構成要素の正面図を示す。図１３ａに示すように、複合絶縁システムが巻き付けられるパイプ１１０は、４５度の屈曲部１１５およびフランジ１２０を含む。排気パイプ１１０上に追加の酸素センサ、他のセンサ、取付具の応用例などが含まれることが多くなっているため、フランジ１２０を排気管材１１０上に設けることがますます一般的になっている。

従来の巻付けは、ラップ層の重複を必要とし、ラップにはいかなる伸縮性または弾性もなく、ラップ内にフランジを収容するためにラップを開くいかなる手段もなかった。したがって、従来の巻付けでは、フランジ１２０の周りの区域を被覆しようとすると、数周巻き付けることが必要になるはずである。これは、フランジ１２０の側面のそれぞれの周りの区域に巻き付けることが必要になるからである。したがって、フランジ１２０の周りの完全な被覆を実現するには、複数の重複ラップ層を必要とする可能性がある。このようにして、追加の巻付けにより、フランジ１２０の周りに出っ張ったラップ区域が生成されるはずである。さらに、従来の巻付けにより、４５度の屈曲部１１５の内側に出っ張った重複区域が生成され、４５度の屈曲部の外部の周りには、膨張してより薄くなった巻付け区域が生成されるはずである。

図１３ｂに、本発明に係る様々な実施形態によるフランジ１５０の周りに付加されている複合絶縁システムの斜視図を示す。図１３ｂは、図１３ａと同じパイプ１１０を示している一方、図１３ｂは、複合絶縁システムで巻かれている。このようにして、編組フラットテープ１２５をパイプ１１０の周りに巻き付けることができる。いくつかの実施形態では、複合絶縁システムの編組フラットテープ１２５は、重複しないが隣接するラップが互いに当接するように設計することができることが重要である。複合絶縁システム、具体的には複合絶縁システムの編組フラットテープ１２５は、広がることまたは別法として開口１３０によってフランジ１２０を受け入れるように容易に適合することができる。このようにして、フランジ１２０の周りの区域が完全に覆われ、追加の巻付けまたは巻付け層の出っ張りは生じない。４５度の屈曲部１１５の周りの巻付けは、いかなる出っ張りまたは薄い場所もなく、屈曲部の周りに平滑なラップを生成する。このようにして、編組フラットテープは、屈曲部１４５の内側で互いに圧縮されて当接することができ、屈曲部１１５の外側部分上では、編組フラットテープは、伸長および／または膨張１４０を生じることができ、それによって屈曲部１１５にわたって均一の厚さを生成することができる。

図１３ｃに、本発明に係る様々な実施形態によるフランジ２００の周りに付加されている複合絶縁システムの上面図を示す。図示のように、パイプ１１０は複合絶縁システムで巻かれている。このようにして、編組フラットテープ１２５が、パイプ１１０の周りに巻き付けられて締め付けられる。図示のように、編組フラットテープ１２５の端部は、巻き付けられて隣接するラップ１６０の下に巻き込まれており、したがって複合絶縁システムに対して締付けまたは他の保持手段は不要になる。編組フラットテープ１２５は、フランジ１２０に巻き付くように、伸長および／または別法として開口１３０を生じることができ、さらなるラップの追加およびフランジ１２０の周りのラップへの不要な塊はない。したがって、角およびフランジの周りでも平滑な均一のラップが生成される。

図１４に、本発明に係る様々な実施形態による複合絶縁システム２５０の斜視図を示す。図１４に示す実施形態では、９０度の屈曲部が、複合絶縁システムで巻かれている。このようにして、編組フラットテープ２５５は、編組フラットテープ２５５を定配置でロックするために、第１のラップ２９０の上に巻き付けることによって開始される。次いで、編組フラットテープ２５５は、編組フラットテープ２５５の各ラップが隣接するラップ部分に当接するように、巻き付けて締め付けることができる。編組フラットテープ２５５がパイプ２６０内の９０度の屈曲部に到達した後、９０度の屈曲部２８０の外側部分上の編組フラットテープ２５５は、可撓性を有しており、依然として屈曲部の平滑な被覆を提供しながら、伸長して隣接する糸に接触したままになり、ラップのいかなる重複または出っ張りも生じない。パイプ２６０内の９０度の屈曲部の内側は、出っ張りまたは巻付けの重複を生成することなく、隣接するラップの当接を維持するように、ラップの幅に沿って圧縮することができる編組フラットテープ２７０を含む。

いくつかの実施形態では、追加の絶縁および／または保護のために、複数の編組フラットテープ２７０をパイプ２６０の臨界温度または高温部分の周りで標的の特有の区域に複数回巻き付けることができる。

図１５ａ〜図１５ｆに、本発明に係る様々な実施形態による複合絶縁システムの様々な実施形態の横断面図を示す。当業者には理解されるように、これらの材料は、複合材を形成し、したがって示されている材料は、積層または層状ではなく、硬化されて複合材料を形成する。図１５ａ〜図１５ｆに示す実施形態は、使用者の用途に基づいて、複合絶縁システムを生成するための代替の材料を示す。

図１５ａに示す実施形態では、構成要素３１０またはパイプ３１０に隣接して、ベース材料３２０が位置する。ベース補強層３２０は、巻き付けられた繊維系の基材であり、好適な寸法、例えば幅約２インチの編組フラットテープに形成されている。他の実施形態では、ベース材料の幅および厚さは、応用例および構成要素の形状に基づいて変動する。ベース３２０がパイプ３１０上に設置された後、ベース層３２０の表面に複合材マトリックス３３０を付加することができ、または別法として、マトリックスをベース層３２０の構造内へ組み込むことができる。複合材マトリックス３３０は、無機接着剤を有するバーミキュライトなどの葉状ケイ酸塩、バーミキュライト、コロイダルシリカ、ケイ酸カリウム、ケイ酸カルシウム、ビチューメン、アルミン酸カルシウム、および／またはケイ酸ナトリウムを含むケイ酸塩材料を含むことができる。この混合物はまた、それだけに限定されるものではないが、高温セラミック着色剤の形態の着色顔料、追加の摩耗保護のための添加剤、熱保護のための添加剤、強度のための添加剤、硬直性のための添加剤、耐久性のための添加剤、および／または様々なテキスチャもしくは外観を複合材システムに生成するための添加剤などの添加剤を含むことができる。

図１５ｂに示す実施形態では、構成要素またはパイプ３１０は、ベースをパイプ３１０に付加する前にすでに組み込まれている複合材マトリックス３０６で飽和させた編組フラットテープのベースを有する。したがって、最終使用者は、複合材マトリックスで浸された編組フラットテープをパイプ３１０に巻き付けることができる。したがって、最終使用者が複合絶縁システムを受け取ったとき、編組フラットテープはすでに複合材マトリックスで濡れている。したがって、最終使用者は、複合材マトリックス溶液が組み込まれたベース３６０をパイプ３１０に巻き付けることができる。

図１５ｃに示す実施形態では、構成要素またはパイプ３１０に隣接して、ベース３２０が位置する。ベース３２０は、編組フラットテープである。次いで、ベース３２０の編組フラットテープに複合材マトリックス３３０が付加される。複合材マトリックス３３０は、バーミキュライト、コロイダルシリカ、ケイ酸カリウム、ケイ酸カルシウム、ビチューメン、アルミン酸カルシウム、および／またはケイ酸ナトリウムを含む。この混合物はまた、様々な応用例または所望される注文製作に基づいて、添加剤を含むことができる。

図１５ｃに示す実施形態は、複合材マトリックス３３０に注文製作可能な溶剤性ポリマー溶液３５０を付加することを含む。注文製作可能な溶剤性ポリマー溶液３５０は、下にある材料に噴霧、塗布、被覆、ローラ塗り、浸漬、または他の方法で付加された溶剤性ポリマー溶液を含む。いくつかの実施形態では、複合材マトリックス３３０および注文製作可能な溶剤性ポリマー溶液３５０は、きれいに分離可能ではなく、材料間の相当な界面浸入が生じることがある。

結晶または半結晶形の乾燥粉砕ポリマーは、注文製作可能な溶剤性ポリマー溶液３５０を形成するために、水および／またはイソプロピルアルコールなどの他の溶剤中に溶解または他の方法で分散させることができる。例示的な粉砕ポリマーには、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）、ポリフェニレンオキシドエーテル（ＰＰＥ）、ポリエチレンイミン（ＰＥＩ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ならびにポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、エチレン−テトラフルオロエチレン（ＥＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、およびエチレン−テトラフルオロエチレン（ＥＴＦＥ）などのフッ素ポリマーなどが含まれる。いくつかの実施形態では、注文製作可能な溶剤性ポリマー溶液３５０内に、不燃性ポリマーが使用される。いくつかの実施形態では、応用例に応じて、注文製作可能な溶剤性ポリマー溶液３５０内に、可燃性のポリマーを使用することもできる。

いくつかの実施形態では、安定した溶液を形成するのを支援するために、様々な乳化剤を注文製作可能な溶剤性ポリマー溶液３５０に追加することができる。例示的な乳化剤には、陰イオン界面活性剤（例えば、硫酸、スルホナート、およびサクロシド）、非イオン界面活性剤（例えば、ポリエチレングリコール（Ｔｒｉｔｏｎ Ｘ−１００）、エトキシ化直鎖アルコール、エトキシ化アルキルフェノール、脂肪酸エステル、アミンおよびアミド誘導体など）、陽イオン界面活性剤（例えば、鎖状アルキルアミンおよびアルキルアンモニウム、エステルアミド、エーテルアミン、オキシアミンなど）、両性界面活性剤（例えば、プロピオン酸、四級化化合物）、フッ素系界面活性剤（例えば、ペルフルオロ化カルボキシレートおよびスルホナート）等が含まれる。

いくつかの実施形態では、注文製作可能な溶剤性ポリマー溶液３５０は、ＰＰＳなどの粉砕ポリマー、溶剤としての水、Ｔｒｉｔｏｎ Ｘ−１００などの界面活性剤、およびプロピレングリコールを含むことができる。

いくつかの実施形態では、注文製作可能な溶剤性ポリマー溶液３５０は、応用例に基づいて、様々な添加剤を含むことができる。これらの添加剤は、粉末、液体、スラリ、顆粒、および懸濁液、ならびに染料の形態で溶剤性ポリマー溶液内に含むことができる。これらの添加剤は、着色顔料、酸化鉄などの追加の摩耗保護のための添加剤、セラミック、アルミニウムなどの金属、またはミルドファイバなどの追加の強度、硬直性、および耐久性のための添加剤、ガラス球などの注文製作の外見またはテキスチャを提供するための添加剤、孔を充填するための添加剤、非粘着性の表面を提供するための添加剤などを含むことができる。

注文製作可能な溶剤性ポリマー溶液３５０はまた、応用例および付加方法に基づいて、溶液を濃くしかつ／または溶液の体積を増すための充填剤を含むことができる。いくつかの場合、粘土、シリカ、タルク、ケイ藻土、石灰、および他の不活性材料などの充填剤を追加することができる。ミルドファイバ、ガラス繊維、炭素繊維、ナイロン（ポリアミド）繊維、ポリプロピレン繊維、石英粒子、植物系パルプなど、界面結合強度をさらに改善するための補強材料などの他の充填剤を、溶剤性ポリマー溶液に追加することもできる。ポリマー溶液内に含むことができる他の添加剤には、潤滑剤、ＵＶ安定剤、抗菌剤、抗酸化剤などが含まれる。

図１５ｄに示す実施形態では、構成要素またはパイプ３１０に隣接して、溶液が組み込まれたベース３６０が位置する。したがって、最終使用者は、複合材マトリックスで飽和した編組フラットテープをパイプ３１０に巻き付けることができる。溶液が組み込まれた編組フラットテープ３６０に隣接して、図１５ｄに示す実施形態は、システムの応用例に基づいて、ＰＰＳなどの粉砕ポリマー、溶剤としての水、Ｔｒｉｔｏｎ Ｘ−１００などの界面活性剤、プロピレングリコール、および１つまたは複数の添加剤を含むことができる注文製作可能な溶剤性ポリマー溶液３５０を含む。

図１５ｅに示す実施形態では、構成要素またはパイプ３１０は、ベースを有する。ベース３２０は、巻き付けられた繊維系の基材であり、編組フラットテープに形成されている。巻き付けられた編組フラットテープのベース３２０に隣接して、ベース３２０に付加された複合材マトリックス３３０が位置する。複合材マトリックス３３０は、バーミキュライトおよびコロイダルシリカを含む。次に、複合材マトリックス３３０に隣接して、図１５ｅに示す実施形態は、ニット複合カバー３４０を含む。ニット複合カバー３４０は、ガラスおよび０％〜８５％の樹脂繊維を含むダブルニットである。いくつかの実施形態では、ニット複合カバーは、ガラスおよび２０％の樹脂繊維を含む。いくつかの実施形態では、ニット複合カバーは、システムの下にある材料に成形圧縮を提供する構造を提供する。ニット複合カバー３４０は、内部が溶融および／または破断し、硬化中に変形してフックを生成し、フックがニット複合カバー３４０の下の材料内へ到達してシステムの材料間の機械的結合を生成するように設計されたダブルニットである。

いくつかの実施形態では、ニット複合カバー３４０は、ガラス繊維ならびに熱可塑性繊維および／または樹脂系の繊維の組合せを含むニット生地を含む。熱可塑性繊維は、ポリエステル、ナイロン、ＰＰＳ、またはポリエーテルイミド（ＰＥＩ）を含むことができる。ニット複合カバー３４０は、複合材システムの下にある材料の上を摺動することができる。いくつかの実施形態では、ニット複合カバー３４０は、熱硬化中に圧縮を保持するように構築されたバックボーン生地を提供し、したがって成形が不要になる。

最後に、図１５ｅに示すように、注文製作可能な溶剤性ポリマー溶液３５０が、ニット複合カバー３４０に付加される。いくつかの実施形態では、注文製作可能な溶剤性ポリマー溶液３５０は、応用例に基づいて、様々な添加剤を含むことができる。これらの添加剤は、粉末、液体、スラリ、顆粒、および懸濁液、ならびに染料の形態で溶剤性ポリマー溶液内に含むことができる。これらの添加剤は、着色顔料、酸化鉄などの追加の摩耗保護のための添加剤、セラミック、アルミニウムなどの金属、またはミルドファイバなどの追加の強度のための添加剤、ガラス球などの注文製作の外見またはテキスチャを提供するための添加剤、孔を充填するための添加剤、非粘着性の表面を提供するための添加剤などを含むことができる。

硬化したとき、注文製作可能な溶剤性ポリマー溶液３５０の一部分がニット複合カバー３４０およびベース３２０内へ溶融し、したがって互いに機械的および化学的に結合された材料を提供し、剛直な複合材を生成することができる。

いくつかの実施形態では、図１５ｅに示す複合材システムに熱を加えることができる。このようにして、システムの複数の材料を加熱してポリマーを硬化させ、結果として、融解材料を有する硬化した複合材システムを得ることができる。

図１５ｆに示す実施形態では、構成要素またはパイプ３１０に隣接して、溶液が組み込まれたベース３６０が位置する。したがって、最終使用者は、複合材マトリックスで飽和した編組フラットテープをパイプ３１０に巻き付けることができる。次に、溶液が組み込まれたベース３６０に隣接して、図１５ｆに示す実施形態は、ニット複合カバー３４０を含む。ニット複合カバー３４０は、内部が溶融および／または破断し、硬化中に変形してフックを生成し、フックがニット複合カバー３４０の下の材料内へ到達してシステムの材料間の機械的結合を生成するように設計されたダブルニットである。

ニット複合カバー３４０に隣接して、図１５ｆに示す実施形態は、システムの応用例に基づいて、ＰＰＳなどの粉砕ポリマー、溶剤としての水、Ｔｒｉｔｏｎ Ｘ−１００などの界面活性剤、プロピレングリコール、および１つまたは複数の添加剤を含むことができる注文製作可能な溶剤性ポリマー溶液３５０を含む。硬化したとき、注文製作可能な溶剤性ポリマー溶液３５０の一部分がニット複合カバー３４０およびベース３２０内へ溶融し、したがって互いに機械的および化学的に結合された材料を提供し、剛直な複合材を生成することができる。

さらに、図１５に示す実施形態は、パイプに付加されている複合絶縁システムを示すが、任意の構成要素に複合絶縁システムを巻き付けて、絶縁、保護、または注文製作をその構成要素に提供することができることが、当業者には理解されよう。さらに、複合絶縁システムは、ホイルまたは代替の絶縁もしくは保護システムがすでに構成要素上に位置する状態で、構成要素上へ付加することができる。したがって、複合絶縁システムは、金属カプセル化システム、ジャケット入りシステム、または他のラップシステムなどのあらゆる現在の絶縁システムと相関して、追加の絶縁、被覆、注文製作をそれらのシステムに提供するために利用することができる。

図１６に、本発明に係る様々な実施形態による複合絶縁システムを付加する方法に対するプロセスフロー１６００を示す。プロセス１６００は、最終使用者が複合絶縁システムを受け取ると開始する。いくつかの実施形態では、複合絶縁システムは、使用者に乾燥した状態で提供することができる。したがって、使用者は、編組フラットテープを付加し、それに続いて、任意の複合材マトリックスなどを編組フラットテープ上へ付加することができる。他の実施形態では、複合絶縁システムは、使用者に濡れた状態で提供することができる。このように、複合材マトリックスが組み込まれた状態で編組を製造することができる。複合絶縁システムが濡れた状態で提供される場合、複合絶縁システムは、出荷および保管中の複合材マトリックスの乾燥を避けるために、封止された容器などに入れて提供することができる。さらに、これにより、複合絶縁システムの破片および乱れが防止されるはずである。いくつかの実施形態では、濡れた複合絶縁システムの包装に、殺生物剤を追加することができる。

ブロック１６０２に示すように、使用者は、任意の屈曲部、縮小部、フランジなどを含むパイプ区間の周りに編組フラットテープを巻き付け始めることができる。巻付けプロセス中、ブロック１６０４に示すように、編組フラットテープの始端を巻付け区間内へ巻き込むことができる。編組フラットラップの端部が既存のラップの下に巻き込まれた後、使用者は、ブロック１６０６に示すように、引き続き編組フラットテープをパイプ上へ巻き付けて隣接するラップに当接させることができる。次に、いくつかの実施形態では、巻き付けられているパイプ上にフランジが存在することがある。このようにして、ブロック１６０８に示すように、編組フラットテープを開いて、パイプからの延びるフランジまたは他の突起を受け入れることができる。

使用者がパイプまたは構成要素の所望の区間の巻付けを完了した後、使用者は、最後のいくつかのラップの下に端部を巻き込むことができる。次いで、使用者は、ブロック１６１０に示すように、編組フラットテープを締め付けることによって、巻付けを操作し、編組フラットテープのラップが互いに隣接しているしっかりと巻き付けられたパイプを生成することができる。編組材料の固有の特徴により、固定されたまま材料を構成要素の周りに締め付けることが可能になる。編組テープは、構成要素の湾曲部、屈曲部、縮小部などの上に締め付けられる。

次に、ブロック１６１２に示すように、使用者は、注文製作の外見のために１つまたは複数の所望の添加剤を有する複合材マトリックスを付加することができる。使用者は、システムの編組フラットテープの１つまたは複数上へ複合材マトリックスを噴霧、塗布、被覆、ローラ塗り、浸漬、または他の方法で付加することができる。いくつかの実施形態では、編組フラットテープをパイプ上に巻き付ける前に、複合材マトリックスを編組フラットテープ内へ組み込むことができる。このようにして、使用者は、溶液を付加する必要はなく、代わりに溶液は、使用者が複合絶縁システムを受け取る前に編組フラットテープにすでに付加されている。

複合材マトリックスが付加された後、使用者は、ブロック１６１４に示すように、任意選択的にニット複合カバーおよび／または注文製作可能な溶剤性ポリマー溶液を付加することによって継続することができる。ニット複合カバーは、編組フラットテープの上を摺動できる。ニットは、下にある材料の上を摺動することができるダブルニットスリーブとすることができる。いくつかの実施形態では、ニット複合カバーは、平坦な生地として仕上げることができ、次いで切断および縫製して正確なサイズのチューブにすることができる。さらに、ニット複合カバーは、システムの下にある材料に成形圧縮を提供する構造を提供する。注文製作可能な溶剤性ポリマー溶液は、１つまたは複数の粉砕ポリマー、溶剤、およびいくつかの実施形態では界面活性剤を含む混成溶剤性ポリマー溶液である。注文製作可能な溶剤性ポリマー溶液はまた、応用例に基づいて、様々な添加剤を含むことができる。これらの添加剤は、高温セラミック着色剤の形態の着色顔料、追加の摩耗保護のための添加剤、熱保護のための添加剤、および／または様々なテキスチャもしくは外観を複合材システムに生成するための添加剤を含むことができる。

最後に、ブロック１６１６に示すように、複合絶縁システムは硬化させられる。いくつかの実施形態では、複合絶縁システムは、熱を加えることなくパイプ上に位置したまま乾燥することができる。他の実施形態では、システムが乾燥および／または硬化するように、複合材システム全体に熱を加えることができる。

最終生成物は、剛直で丈夫な耐熱性のラップであり、いくつかの実施形態では、様々なパイプ構成を平滑かつ均一に覆うために必要な任意の形状に不燃性の絶縁体を巻き付けることが可能である。

このように、本発明に係る複合絶縁材は、優れた特性および性能特徴を含むことができる。具体的には、本発明は、より高い耐熱性で優れた絶縁を提供し、それによって構成要素の温度を実質上維持するように構成される。これについて、例えば、温度が約１２００°Ｆの構成要素または構成要素内の流体に対して、より低い耐熱性を有する従来の絶縁と比較して、複合絶縁材の表面温度は典型的に、３００〜３６０°Ｆの範囲内（またはその範囲内、その範囲前後、もしくはその範囲に重複する）であり、これによってより多くの熱を吸収および放散し、その結果、表面温度は典型的に、４５０〜５４０°Ｆの範囲内になる。とはいえ、本発明に係る複合絶縁材は、用いられる層およびマトリックスの構成に基づいて、３１２〜３２０°Ｆ、３３０〜３５０°Ｆ、３６０〜３６４°Ｆ、３７０〜３８５°Ｆ、３９６〜４００°Ｆ、４１０〜４５８°Ｆ、４４６〜４９８°Ｆ、および／または４９０〜５３３°Ｆの範囲内（またはこれらの範囲内、これらの範囲間、もしくはこれらの範囲に重複する）の表面温度を提供するように構成することができる。

本発明に係る複合絶縁材は、優れた衝撃強度および丈夫さを提供するように構成される。これについて、例えばガードナー衝撃試験の場合、同じ設定に対して典型的に０．１０〜０．５の障害高さを呈する従来の絶縁と比較して、複合絶縁材の平均障害高さは典型的に、０．５〜０．８ｍｍの範囲内（またはその範囲内、その範囲前後、もしくはその範囲に重複する）である。とはいえ、本発明に係る複合絶縁材は、用いられる層およびマトリックスの構成に基づいて、０．１２〜０．１８ｍｍ、０．４９〜０．７６ｍｍ、および／または０．５４〜０．８６ｍｍの範囲内（またはこれらの範囲内、これらの範囲間、もしくはこれらの範囲に重複する）のガードナー衝撃試験に対する平均障害高さを提供するように構成することができる。

本発明に係る複合絶縁材は、優れた表面特性ならびに劣化、チッピング、および小石衝突に対する耐性を提供するように構成される。これについて、例えばグラベロメータ試験において、従来の絶縁が同じ設定に対して約２０個の傷を呈するのに対し、複合絶縁材は、典型的にほとんどまたはまったく傷を生じない。とはいえ、あらゆる存在する傷の傷深さは、用いられるトップコートおよびカバー層の構成に基づいて、０〜０．０６ｍｍ、０．０６〜０．０９ｍｍ、および／または０．３〜０．６ｍｍの範囲内（またはこれらの範囲内、これらの範囲間、もしくはこれらの範囲に重複する）とすることができる。

本発明に係る複合絶縁材は、優れた耐摩耗性を提供するように構成される。これについて、例えば、従来の絶縁が典型的に、同じ動作条件に対して７〜２７サイクルの摩耗定格を呈するのに対して、複合絶縁材の摩耗定格は典型的に、少なくとも１０００サイクルより大きい。とはいえ、本発明に係る複合絶縁材は、複合絶縁材の構成に基づいて、２８８〜４２２サイクル、７６０〜８００サイクル、および／または１０００サイクルより大きい範囲内（またはこれらの範囲内、これらの範囲間、もしくはこれらの範囲に重複する）の摩耗定格を提供するように構成することができる。

本発明に係る複合絶縁材は、より良好な構造上の完全性および疎水特性を提供するように構成される。これについて、例えば、従来の絶縁が典型的に、３秒以内に水滴を吸収するのに対して、複合絶縁材に対する水滴消滅時間は典型的に、少なくとも３０秒より大きい。本発明に係る複合絶縁材はまた、優れた疎油特性（すなわち疎水性の流体の吸収に対する耐性）を提供するように構成される。これについて、例えば、従来の絶縁が典型的に、３秒以内に油滴を吸収するのに対して、複合絶縁材に対する油滴消滅時間は典型的に、少なくとも１５秒または少なくとも３０秒より大きい。

以上のように、特定の例示的な実施形態について、添付の図面に説明および図示したものの、このような実施形態は、広範な本発明に対する限定ではなく単なる例示であり、上記の段落で記載したものに加え、様々な他の変更、組合せ、削除、修正、および置換えが可能であるため、本発明は、図示および説明される特有の構造および配置に限定されないことを理解されたい。ここに説明した実施形態の様々な適合および修正は、本発明の範囲および精神から逸脱することなく構成することができることが当業者には理解されよう。したがって、添付の特許請求の範囲の範囲内で、本明細書に具体的に説明した形態以外の形態で、本発明を実施することができることを理解されたい。
なお、本願の出願当初の特許請求の範囲は以下の通りである。
［請求項１］
構成要素に付加されるように構成された繊維強化複合絶縁システムであって、
前記構成要素に適合するように構成された１つまたは複数の構造補強層と、
前記構成要素の周りに圧縮を提供するように構成されたばね状構造を含む自己成形繊維カバーと、
前記構成要素上に位置決めされた前記１つまたは複数の構造補強層および／または前記自己成形繊維カバーに付加されて、硬化すると前記繊維強化複合絶縁システムを形成するように構成された１つまたは複数の液体ポリマーマトリックス溶液と
を含む、複合絶縁システム。
［請求項２］
前記１つまたは複数の構造補強層が、構造繊維、樹脂繊維、および／もしくは弾性繊維を含み、
構造繊維が、ガラス、炭素、ポリマー、セラミック、金属、鉱物、および／または天然繊維を含み、
樹脂繊維が、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）、ポリフェニレンオキシドエーテル（ＰＰＥ）、ポリエチレンイミン（ＰＥＩ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ならびにポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、エチレン−テトラフルオロエチレン（ＥＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、および／またはエチレン−テトラフルオロエチレン（ＥＴＦＥ）などのフッ素ポリマー系の繊維を含む、請求項１に記載の複合絶縁システム。
［請求項３］
前記１つまたは複数の構造補強層が、編組繊維材料、ニット繊維材料、織布繊維材料、および／もしくは不織布繊維材料を含む、請求項１に記載の複合絶縁システム。
［請求項４］
前記１つまたは複数の構造補強層が、ポリマー膜、金属膜、金属化ポリマー膜、ホイル、繊維強化膜、および／もしくは繊維強化ホイルを含む、請求項１に記載の複合絶縁システム。
［請求項５］
前記自己成形繊維カバーが、編組繊維材料、ニット繊維材料、織布繊維材料、および／または不織布繊維材料を含む、請求項１に記載の複合絶縁システム。
［請求項６］
前記自己成形繊維カバーが、構造繊維、樹脂繊維、および／または弾性繊維を含み、
構造繊維が、ガラス、炭素、ポリマー、セラミック、金属、鉱物、および／もしくは天然繊維を含み、
樹脂繊維が、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）、ポリフェニレンオキシドエーテル（ＰＰＥ）、ポリエチレンイミン（ＰＥＩ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ならびにポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、エチレン−テトラフルオロエチレン（ＥＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、および／またはエチレン−テトラフルオロエチレン（ＥＴＦＥ）などのフッ素ポリマー系の繊維を含む、請求項１に記載の複合絶縁システム。
［請求項７］
前記１つまたは複数の液体ポリマーマトリックス溶液が、有機もしくは非有機溶剤中に分散した粉砕熱可塑性ポリマーを含む、請求項１に記載の複合絶縁システム。
［請求項８］
前記１つまたは複数の液体ポリマーマトリックス溶液が、界面活性剤、乳化剤、分散剤、レオロジー改質剤、および機能性添加剤を含む群から選択された１つもしくは複数の添加剤を含む、請求項１に記載の複合絶縁システム。
［請求項９］
前記１つまたは複数の液体ポリマーマトリックス溶液が、熱硬化性ポリマーを含み、前記熱硬化性ポリマーは、アルキド、アミノ、エポキシ、フェノール、ポリイミド、ポリウレタン、もしくはシランのポリマーを含む、請求項１に記載の複合絶縁システム。
［請求項１０］
前記１つまたは複数の液体ポリマーマトリックス溶液が、自己成形繊維カバー内を流動し、少なくとも部分的に自己成形繊維カバーに注入されて、繊維強化複合材を生成するように構成された、請求項１に記載の複合絶縁システム。
［請求項１１］
前記１つまたは複数の液体ポリマーマトリックス溶液が、１つまたは複数の構造補強層内を流動し、少なくとも部分的に１つまたは複数の構造補強層に注入されて、多層繊維強化複合材を形成するように構成された、請求項１に記載の複合絶縁システム。
［請求項１２］
アルミニウム、ガラス繊維強化アルミニウム、ステンレス鋼、ニッケル、およびスズを含む群から選択された１つまたは複数の金属ホイルまたは繊維強化金属ホイル層をさらに含む、請求項１に記載の複合絶縁システム。
［請求項１３］
自己成形繊維カバーに付加されるように構成された注文製作可能なトップコートをさらに含み、前記注文製作可能なトップコートが、溶剤および乳化剤中に溶解した１つまたは複数の乾燥粉砕ポリマーを含む、請求項１に記載の複合絶縁システム。
［請求項１４］
加熱により硬化された前記複合材システムであって、前記構成要素の周りに剛直な積層複合材が形成された、請求項１に記載の複合絶縁システム。
［請求項１５］
前記硬化によって、前記１つまたは複数の液体ポリマーマトリックス溶液を、前記１つまたは複数の構造補強層と前記自己成形繊維カバーとの間で流動させ、前記複合材システムの層同士の間に機械的および化学的結合を生成するように構成された、請求項１３１４に記載の複合絶縁システム。
［請求項１６］
前記構成要素と前記１つまたは複数の構造補強層との間に位置決めされ、局所的な絶縁を前記構成要素に提供するように構成された局所的な絶縁材マットをさらに含む、請求項１に記載の複合絶縁システム。
［請求項１７］
前記構成要素と前記１つまたは複数の構造補強層との間に位置決めされ、局所的な絶縁を前記構成要素に提供するように構成された局所的な絶縁材スリーブをさらに含む、請求項１に記載の複合絶縁システム。
［請求項１８］
熱膨張差による前記構成要素と前記１つまたは複数の構造補強層との間の間隙の生成を防止するように構成された局所的な補強層をさらに含む、請求項１に記載の複合絶縁システム。
［請求項１９］
前記構成要素の局所的な摩耗を防止するように構成された局所的な補強層をさらに含む、請求項１に記載の複合絶縁システム。
［請求項２０］
構成要素に付加されるように構成された繊維強化複合絶縁システムを提供する方法であって、
前記構成要素に適合するように構成された１つまたは複数の構造補強層を提供することと、
前記構成要素の周りに圧縮を提供するように構成されたばね状構造を含む自己成形繊維カバーを提供することと、
前記構成要素の上で前記１つまたは複数の構造補強層を摺動させることと、
前記１つまたは複数の構造補強層の上で前記ニットカバーを摺動させることと、
１つまたは複数の締付けデバイスによって前記ニットカバーを固定することと、
前記構成要素上に位置決めされた前記１つまたは複数の構造補強層および／もしくは前記自己成形繊維カバーに１つまたは複数の液体ポリマーマトリックス溶液を付加することと、
前記複合絶縁システムを所定の温度で硬化させることと
を含む、方法。
［請求項２１］
構成要素に付加されるように構成された共形の繊維強化複合絶縁システムであって、
前記構成要素に構造的支持、絶縁、または保護を提供するように構成された１つまたは複数の構造補強層と、
前記構成要素上に位置決めされた前記１つまたは複数の構造補強層に付加されて、前記繊維強化複合絶縁システムを形成するように構成された１つまたは複数の液体ポリマーマトリックス溶液と
を含む、複合絶縁システム。
［請求項２２］
構成要素に付加されるように構成された共形の繊維強化複合絶縁システムであって、
前記構成要素の周りに圧縮を提供するように構成されたばね状構造を含む自己成形繊維カバーと、
前記構成要素上に位置決めされた前記自己成形繊維カバーに付加されて、硬化すると前記繊維強化複合絶縁システムを形成するように構成された１つまたは複数の液体ポリマーマトリックス溶液と
を含む、複合絶縁システム。
［請求項２３］
構成要素に付加されるように構成された複合絶縁システムであって、
前記構成要素に適合するように構成された編組テープと、
前記構成要素の周りに圧縮を提供するように構成されたばね状構造を含む自己成形繊維カバーと、
前記構成要素上に位置決めされた前記編組テープおよび／または前記自己成形繊維カバーに付加されて、前記複合絶縁システムを形成するように構成された１つまたは複数の複合材マトリックス溶液と
を含む、複合絶縁システム。
［請求項２４］
前記編組テープが、ガラス繊維、熱可塑性繊維、および弾性繊維のうちの少なくとも１つを含む、請求項２３に記載の複合絶縁システム。
［請求項２５］
前記編組テープが、前記編組テープが隣接する編組テープの少なくとも一部分との当接を形成するように前記構成要素の周りに巻き付けられるように構成され、前記当接が密着接合である、請求項２３に記載の複合絶縁システム。
［請求項２６］
前記編組テープが、前記構成要素の周りに巻き付けられ、外部クランプなしで固定されるように構成されている、請求項２３に記載の複合絶縁システム。
［請求項２７］
前記編組テープが、前記構成要素内のフランジを受け取るように開かれるように構成される、請求項２３に記載の複合絶縁システム。
［請求項２８］
前記編組テープが、弾性の長手方向のトウおよび非弾性の斜めのトウを含む、請求項２３に記載の複合絶縁システム。
［請求項２９］
前記編組テープが、織り交ざっている複数の繊維を含む繊維系の基材であり、少なくとも１つの繊維が、Ｅガラス、Ｓガラス、玄武岩、石英、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、メタ系アラミド、パラ系アラミド、メラミン、ポリベンゾイミダゾール、ポリイミド、シリカ、酸化ポリアクリロニトリル、炭素繊維、および／またはセラミックを含む群から選択される、請求項２３に記載の複合絶縁システム。
［請求項３０］
前記複合材マトリックスが、バーミキュライト、コロイダルシリカ、ケイ酸カリウム、ビチューメン、アルミン酸カルシウムを含む、請求項２３に記載の複合絶縁システム。
［請求項３１］
前記複合材マトリックスが、熱可塑性ポリマー、熱硬化性ポリマーからなる群から選択された１つまたは複数の添加剤を含む、請求項２３に記載の複合絶縁システム。
［請求項３２］
前記複合材マトリックスが、殺生物剤を含む、請求項２３に記載の複合絶縁システム。
［請求項３３］
前記複合材マトリックスが、前記構成要素に巻き付ける前に前記編組テープ内に組み込まれている、請求項２３に記載の複合絶縁システム。
［請求項３４］
構成要素向けの複合絶縁システムを作製する方法であって、
前記構成要素に適合するように構成された編組テープを提供することと、
前記編組テープが隣接する編組テープラップの少なくとも一部分との当接を形成し、前記編組テープおよび前記隣接する編組テープラップが重複しないように、前記編組テープを前記構成要素の周りに巻き付けることと、
前記編組テープの端部を前記編組フラットテープの隣接するラップ内へ巻き付けて巻き込むことと、
前記編組フラットテープの少なくとも一部分に複合材マトリックスを付加することと
を含む、方法。

Claims (15)

1. 構成要素に付加されるように構成された複合絶縁システムであって、
   前記構成要素に適合するように構成された編組テープと、
   前記構成要素の周りに圧縮を提供するように構成されたばね状構造を含む自己成形繊維カバーと、
   前記構成要素上に位置決めされた前記編組テープおよび／または前記自己成形繊維カバーに付加されて、熱硬化されることによって前記複合絶縁システムを形成する１つまたは複数の複合材マトリックス溶液と
   を含む、複合絶縁システム。
2. 前記編組テープが、ガラス繊維、熱可塑性繊維、および弾性繊維のうちの少なくとも１つを含む、請求項１に記載の複合絶縁システム。
3. 前記編組テープが、前記編組テープが隣接する編組テープの少なくとも一部分との当接を形成するように前記構成要素の周りに重複なく巻き付けられるように構成され、前記当接が密着接合である、請求項１または２に記載の複合絶縁システム。
4. 前記編組テープが、前記構成要素の周りに巻き付けられ、外部クランプなしで固定されるように構成されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の複合絶縁システム。
5. 前記編組テープの平面部分が、前記構成要素内の１つまたは複数のフランジをその内部で受け取るように開かれるように構成される、請求項１〜４のいずれか１項に記載の複合絶縁システム。
6. 前記編組テープが、弾性の長手方向のトウおよび非弾性の斜めのトウを含む、請求項１〜５のいずれか１項に記載の複合絶縁システム。
7. 前記編組テープが、織り交ざっている複数の繊維を含む繊維系の基材であり、少なくとも１つの繊維が、Ｅガラス、Ｓガラス、玄武岩、石英、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、メタ系アラミド、パラ系アラミド、メラミン、ポリベンゾイミダゾール、ポリイミド、シリカ、酸化ポリアクリロニトリル、炭素繊維、および／またはセラミックを含む群から選択される、請求項１〜６のいずれか１項に記載の複合絶縁システム。
8. 前記複合材マトリックス溶液が、バーミキュライト、コロイダルシリカ、ケイ酸カリウム、ビチューメン、アルミン酸カルシウムを含む、請求項１〜７のいずれか１項に記載の複合絶縁システム。
9. 前記複合材マトリックス溶液が、熱可塑性ポリマー、および熱硬化性ポリマーからなる群から選択された１つまたは複数の添加剤を含む、請求項１〜８のいずれか１項に記載の複合絶縁システム。
10. 前記複合材マトリックス溶液が、殺生物剤を含む、請求項１〜９のいずれか１項に記載の複合絶縁システム。
11. 前記複合材マトリックス溶液が、前記構成要素に巻き付ける前に前記編組テープ内に組み込まれている、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の複合絶縁システム。
12. 構成要素向けの複合絶縁システムを作製する方法であって、
    前記構成要素に適合するように構成された編組テープを提供することと、
    前記編組テープを前記構成要素の周りに巻き付けることと、
    前記編組テープの端部を前記編組テープの隣接するラップ内へ巻き付けて巻き込むことと、
    前記編組テープ上に自己成形繊維カバーを位置決めして、前記構成要素の周りに圧縮を提供することと、
    前記編組テープおよび／または前記自己成形繊維カバーの少なくとも一部分に複合材マトリックスを付加することと
    を含む、方法。
13. 前記編組テープを前記構成要素の周りに巻き付けることが、前記編組テープが隣接する編組テープラップの少なくとも一部分との当接を形成し、前記編組テープおよび前記隣接する編組テープラップが重複しないように、前記編組テープを巻き付けることをさらに含み、前記当接が密着接合である、請求項１２に記載の方法。
14. 前記編組テープの平面部分を開口することと、前記編組テープの開口された平面内に前記構成要素の１つまたは複数のフランジを送入することとをさらに含む、請求項１２または１３に記載の方法。
15. 前記編組テープが隣接する編組テープラップの少なくとも一部分との当接を形成し、前記編組テープおよび前記隣接する編組テープラップが重複しないように、前記編組テープを前記構成要素の屈曲部の周りに巻き付けることをさらに含む、請求項１２〜１４のいずれか一項に記載の方法。

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