ES2974618T3

ES2974618T3 - Sistema de aislamiento de material compuesto

Info

Publication number: ES2974618T3
Application number: ES17783373T
Authority: ES
Inventors: Robert Goulet
Original assignee: Saprex LLC
Current assignee: Saprex LLC
Priority date: 2016-04-15
Filing date: 2017-04-17
Publication date: 2024-06-28
Anticipated expiration: 2037-04-17
Also published as: US20190120419A1; CA3060052A1; BR112018070774A2; EP3443254A1; JP2019513962A; WO2017181197A1; MX2018012526A; HUE066825T2; EP3443254A4; PL3443254T3; JP6802901B2; FI3443254T3; CA3060052C; RU2731354C1; EP3443254B1; US11867344B2; CN109073134B; CN109073134A; DK3443254T3

Abstract

Las realizaciones de la presente invención proporcionan un sistema compuesto automoldeante para operaciones de aislamiento y recubrimiento. El sistema compuesto automoldeante puede curarse para adoptar cualquier forma deseada para operaciones de aislamiento y recubrimiento. El sistema compuesto comprende una o más capas que pueden crear un compuesto en capas rígido cuando se cura. La una o más capas del sistema compuesto pueden incluir al menos una capa de refuerzo estructural que es un sustrato a base de fibra trenzada, tejida o no tejida, una capa de matriz intersticial y una capa superior personalizable. La capa superior personalizable puede ser una solución polimérica a base de solvente que incluye varios aditivos que pueden incluir pigmentos de color, aditivos para protección adicional contra la abrasión, aditivos para protección térmica y/o aditivos para crear diversas texturas o apariencias visibles para el sistema compuesto. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Sistema de aislamiento de material compuesto

Campo de la invención

La presente invención normalmente se refiere, en general, a un sistema de aislamiento de tuberías adaptable para aplicaciones industriales, de automoción y de vehículos recreativos que implican el transporte de fluidos a través de tuberías y conductos.

Antecedentes

Las tuberías aisladas en los sectores industrial y de transporte a menudo son exclusivas de una aplicación particular y suelen ser piezas de bajo volumen con requisitos anuales inferiores a mil unidades por año. En muchas aplicaciones, se requiere que el aislamiento se fabrique específicamente para la geometría de la tubería deseada y los requisitos de aislamiento específicos de la aplicación. Normalmente, el aislamiento no es flexible ni adaptable a diferentes configuraciones. A menudo se requiere que el aislamiento realice aislamiento térmico, protección de la tubería, sea estáticamente aceptable y duradero durante largos períodos. Los métodos actuales normalmente requieren herramientas específicas para cada pieza o métodos de instalación manuales intensivos y normalmente no funcionan al nivel deseado en una o más áreas. A menudo, el aislamiento de tuberías es uniforme en toda la pieza para minimizar la complejidad de la aplicación, pero la pérdida térmica que se presenta en todo el sistema no es uniforme.

Además, las tuberías industriales y de automoción normalmente comprenden formas complejas, reducciones o similares para poder dirigirlas al punto de salida adecuado y, a menudo, cualquier pieza individual es una pieza única. Actualmente, para dar forma al aislamiento alrededor de las formas de las tuberías, se usan mantas, piezas envueltas o moldeadas. Las mantas normalmente se cortan a medida para una pieza específica y se sujetan mediante broches, cremalleras o correas. El aislamiento envuelto a menudo implica múltiples capas de materiales envueltos, lo que requiere mucha mano de obra. Las piezas moldeadas son materiales compuestos tradicionales o sistemas cubiertos con láminas de metal que requieren herramientas específicas para cada pieza.

La fabricación de materiales compuestos reforzados con fibras implica humectar, mezclar o saturar las fibras con la matriz, compactar, dar formar y curar el material compuesto. La fibra se puede introducir a granel o de una manera organizada, tal como una tela o cinta. Las fibras son la fase discontinua de un material compuesto reforzado con fibras. La matriz es la fase continua y, a menudo, se basa en materiales poliméricos. La humectación, mezcla o saturación de las fibras con la matriz se puede realizar mediante varios métodos, incluida la aplicación del material antes de la compactación o durante la compactación o el conformado. Los sistemas de materiales compuestos reforzados con fibras normalmente se moldean y se compactan usando un molde externo que puede ser reusable o no. En estas aplicaciones se prefabrica un molde de la forma deseada. La fibra y la resina se introducen en el sistema de moldeo y, mediante reacción química, calor o presión, se forma la pieza de material compuesto reforzado con fibra. Normalmente, esto se hace mediante moldeo en bolsa de vacío, en autoclave, por transferencia de resina o por compresión.

En el moldeo de materiales compuestos reforzados con fibra, a menudo es conveniente referirse a las dos partes del molde como el molde inferior y a la otra como el molde superior. En algunas aplicaciones, es conveniente hacer referencia a un molde interno y externo. Inferior y superior, interno y externo no describen necesariamente la configuración de los moldes, pero se usan para indicar caras diferentes. Al moldear una pieza tubular, se puede tener un mandril cilíndrico como molde inferior y un molde superior rígido para formar el material compuesto reforzado con fibra con la forma del mandril.

El moldeo en bolsa de vacío de una pieza moldeada normalmente requiere un molde inferior rígido y usa un sistema de película flexible e impermeable al aire como el molde superior. El sistema se sella herméticamente y se genera vacío para crear presión y consolidar el material compuesto durante el curado.

El moldeo en autoclave usa un molde superior e inferior rígido y cada pieza produce una cara de la pieza moldeada. En el proceso, el refuerzo de fibra y la matriz se colocan entre las placas del molde y se genera vacío. Normalmente se usan calor y presión para curar la pieza.

El moldeo por transferencia de resina (RTF, por sus siglas en inglés) usa un molde superior e inferior rígido. En el moldeo RTF, el refuerzo de fibra se coloca en el molde y se cierra el molde. La matriz se inyecta en el molde cerrado y se cura la pieza.

El moldeo por compresión es un proceso de formación donde un material plástico se coloca directamente en un molde de metal calentado, el calor lo ablanda y se obliga a adaptarse a la forma del molde a medida que este se cierra. El moldeo por compresión comienza con una cantidad asignada de plástico o gelatina colocada sobre o insertada en un molde. Luego, el material se calienta hasta un estado flexible dentro y por el molde. Poco después, una prensa hidráulica comprime el plástico flexible contra el molde, dando como resultado una pieza moldeada que conserva la forma de la superficie interior del molde. El moldeo por compresión es un método de gran volumen y alta presión adecuado para moldear refuerzos de fibra de vidrio complejos y de alta resistencia.

Si bien un alto grado de compresión durante el moldeo puede crear un material compuesto altamente consolidado con un vacío mínimo para maximizar la resistencia, esto no siempre es necesario o deseable. En algunos casos, se puede lograr un nivel aceptable de rendimiento sin un alto grado de consolidación y se pueden optimizar otros atributos tales como el costo, la complejidad de fabricación y el tiempo. En aplicaciones donde es deseable el aislamiento térmico o acústico, se puede preferir un mayor nivel de volumen vacío.

Históricamente, los materiales compuestos reforzados con fibra se han limitado a aplicaciones de alto volumen o costo. El costo del equipo de moldeo se debe recuperar mediante un gran volumen de piezas o mediante altos costos para las piezas de bajo volumen.

Como resultado del conocimiento técnico y el equipo requerido en los materiales compuestos tradicionales reforzados con fibra, estos se usan con mayor frecuencia por personas altamente cualificadas en el oficio. Se puede suponer que los materiales compuestos reforzados con fibra se podrían aplicar más ampliamente si fueran más fáciles de usar.

Recientemente, se han desarrollado varias cintas de material compuesto envueltas. Si bien estas superan la necesidad de un molde de dos partes, las cintas envueltas están sujetas a una serie de problemas que incluyen compresión inconsistente, espesor desigual, cobertura discontinua a lo largo de la longitud, debilidad de los bordes de la cinta y apariencia deficiente.

Los materiales compuestos reforzados con fibra se usan como tuberías y como refuerzo de tuberías convencionales de plástico y metal. Los tubos de material compuesto reforzado con fibra se pueden producir mediante técnicas de moldeo convencionales y pultrusión. Las tuberías convencionales se suelen reforzar con materiales compuestos reforzados con fibra envolventes.

La pultrusión es un proceso de moldeo continuo mediante el cual las fibras de refuerzo se saturan con resina polimérica líquida y se forman y se hacen pasan a través de una matriz calentada para formar una pieza continua, tal como una tubería.

El estampado de metal es un proceso en el que una lámina de metal plana o laminada se coloca en una prensa de estampado donde se presionan una herramienta y una superficie de matriz para conferir a la lámina la forma deseada. El estampado de metal se usa normalmente para formar cubiertas de láminas de metal que se usan para aislar tuberías y conductos.

Cada una de estas operaciones de moldeo requiere equipos y capacidades de fabricación especiales, tales como moldes, equipos de compresión o equipos de vacío, y normalmente requieren piezas únicas para cada producto producido. De esta manera, cada configuración diferente de tubería de gases de escape requiere un conjunto único de moldes con un costo de herramientas significativo para cada uno. Además, cada vez que cambia la configuración se debe construir un nuevo juego de placas de moldeo.

Además, los métodos usados actualmente en los sistemas de gases de escape tienen varias limitaciones. Por ejemplo, las cubiertas de aislamiento tienden a rasgarse o deshilacliarse fácilmente si se enganchan. El procesamiento de fibras de resina excluye la inclusión de aditivos, tales como pigmentos y similares. La reología de la fibra de resina se limita a la del proceso de producción de la fibra de resina. Además, la cantidad de resina que se puede usar para estabilizar y reforzar el sistema está limitada por las fibras de resina.

Por lo tanto, sería deseable proporcionar un sistema de aislamiento de tuberías adaptable que permita una aplicación sencilla a diversas geometrías de tubería y una fácil adaptación en cuanto al tipo y nivel de aislamiento proporcionado, que proporcione fácilmente la oportunidad de un aislamiento variable a lo largo de la tubería, que permita una fácil modificación de los tipos de matriz y la distribución dentro del sistema de aislamiento, que permita la simple adición de capas superiores y que se fácil de fijar a la tubería y curar sin el uso de moldes externos.

La Publicación del Documento de Patente de Número CN 101 119 142 A describe una tubería aislante de fibra de vidrio multicapa que es un material compuesto de tres capas. Cada capa es un tubo trenzado aislado de plástico reforzado con fibra de vidrio (FRP, por sus siglas en inglés) impregnado con adhesivo antes de la composición. La fibra tejida de un tubo se selecciona del grupo que consiste en fibra de carbono, fibra de vidrio, fibra de aramida, fibra de polietileno de peso molecular ultraalto, fibra mineral de basalto, fibra de boro, fibra metálica y/o fibra de carburo de silicio. El ligante es una resina termoestable o termoplástica, en donde la resina termoestable es una resina de poliéster insaturado, una resina de éster vinílico, una resina epoxi o una resina fenólica. La resina termoplástica se selecciona del grupo que consiste en nailon, polipropileno, polietileno, ABS (por sus siglas en ingles), polisulfona, polietersulfona, poli(fenilenéter), PEEK (por sus siglas en inglés) o PPS (por sus siglas en inglés).

El Documento de Patente de los EE.UU. de Número US 2010/154917 A1 describe un sistema de aislamiento de material compuesto que comprende múltiples capas de aislamiento. Cada capa de aislamiento se diferencia de las demás por el material aislante usado. Se puede aplicar una primera capa de aislamiento a una tubería, formando la capa de aislamiento más interna del sistema de aislamiento. La primera capa de aislamiento puede comprender un tejido tejido de refuerzo y un ligante. Encima de la primera capa aislante se dispone una segunda capa de aislamiento. Se puede proporcionar y disponer una primera capa de refuerzo entre la primera capa aislante y la segunda capa de aislamiento. La primera capa de refuerzo puede comprimir o reforzar la capa interna para retener o mejorar el valor aislante, así como para ayudar a mantener la integridad estructural del sistema durante las condiciones de fabricación o en servicio. Se puede proporcionar una camisa exterior encima de la segunda capa aislante. La camisa puede comprender revestimientos elastoméricos no reforzados aplicados inicialmente en forma líquida y posteriormente convertidos en sólidos mediante reacción química.

El Documento de Patente de los EE.UU. de Número US 2013/306186 A1 describe un sistema de aislamiento para tuberías de gases de escape de múltiples capas. El sistema incluye un manguito multicapa, en donde la primera capa, que se coloca junto a las tuberías del sistema de gases de escape, es un manguito trenzado construido con materiales resistentes a altas temperaturas. Alrededor de la primera capa se dispone un tejido de punto que contiene fibras de vidrio y fibras a base de resina. Se puede disponer una capa de lámina de metal entre el aislamiento trenzado y la cubierta de punto para mejorar el rendimiento del aislamiento y reducir la tasa de adsorción de fluidos en las capas aislantes. Se puede disponer una película de alta temperatura alrededor de un lado exterior de la capa de lámina de metal para proteger la capa de lámina de metal de la oxidación.

El Documento de Patente de los EE.UU. de Número US 9.145.627 B2 describe una disposición que comprende una pluralidad de fibras sustancialmente continúas embebidas en una matriz de material compuesto de polímero solidificado y que forman un filamento sustancialmente continuo. La matriz de material compuesto de polímero solidificado se fabrica curando un precursor de polímero desde un estado líquido. El precursor de polímero líquido puede incluir uno o más aditivos que incluyen disolventes, dispersantes, endurecedores, curativos, iniciadores, promotores, agentes de reticulación, endurecedores y cargas. Alrededor del filamento se puede proporcionar una cubierta resistente a la corrosión que comprende un polímero curado por radiación, un polímero termoestable o un polímero termoplástico.

Breve resumen de la invención

Las realizaciones de la presente invención abordan las necesidades anteriores y/o logran otras ventajas proporcionando un sistema de aislamiento de material compuesto como se define en la reivindicación independiente 1. Otras realizaciones ventajosas se definen en las reivindicaciones dependientes y se describen en la descripción. Según una realización ejemplar, se proporciona un sistema de aislamiento de material compuesto reforzado con fibra, automoldeable y adaptable que se estructura para ser aplicado a un componente que comprende: al menos una capa de refuerzo estructural, estando estructurada la al menos una capa de refuerzo estructural para proporcionar soporte estructural, aislamiento o protección del componente; una cubierta de fibra automoldeable estructurada para encerrar la al menos una capa de refuerzo estructural y proporcionar compresión alrededor de la al menos una capa de refuerzo estructural y al menos parcialmente alrededor del componente sin aplicación de fuerzas externas; y una disolución de matriz polimérica líquida estructurada para ser aplicada a la al menos una capa de refuerzo estructural y a la cubierta de fibra automoldeable colocada al menos parcialmente sobre el componente y para ser curada y formar de ese modo el sistema de aislamiento de material compuesto reforzado con fibra. Por lo general, en algunas realizaciones, el sistema de aislamiento de material compuesto reforzado con fibra, automoldeable y adaptable se puede aplicar fácilmente a tuberías individuales o ejecutarse de manera eficiente en configuraciones de piezas de gran volumen. El sistema incluye una cubierta automoldeable altamente flexible, al menos una capa de refuerzo estructural o capa base fibrosa, uno o más sistemas de matriz altamente adaptables, una capa superior opcional y un mecanismo de sujeción, todos formados en la tubería y curados en la tubería en una única etapa sin la ayuda de moldes externos.

En algunas realizaciones, o en combinación con cualquiera de las realizaciones anteriores, la al menos una capa de refuerzo estructural comprende fibras estructurales, fibras de resina y/o fibras elásticas, en donde: las fibras estructurales comprenden fibras de vidrio, de carbono, de polímero, cerámicas, metálicas, minerales y/o naturales; y las fibras de resina comprenden fibras a base de poli(tereftalato de etileno) (PET, por sus siglas en inglés), poliamida (PA por sus siglas en inglés), poli(sulfuro de fenileno) (PPS por sus siglas en inglés), poli(éter-óxido de fenileno) (PPE, por sus siglas en inglés), polietilenimina (PEI, por sus siglas en inglés), poli(éter-éter-cetona) (PEEK), polímeros fluorados tales como politetrafluoroetileno (PTFE, por sus siglas en inglés), etileno-tetrafluoroetileno (ETFE por sus siglas en inglés), poli(fluoruro de vinilideno) (PVDF por sus siglas en inglés) y/o etileno-tetrafluoroetileno (ETFE).

En algunas realizaciones, o en combinación con cualquiera de las realizaciones anteriores, la al menos una capa de refuerzo estructural comprende materiales de fibra trenzados, materiales de fibra de punto, materiales de fibra tejidos y/o materiales de fibra no tejidos.

En algunas realizaciones, o en combinación con cualquiera de las realizaciones anteriores, la al menos una capa de refuerzo estructural comprende películas poliméricas, películas de metal, películas poliméricas metalizadas, láminas, películas reforzadas con fibra y/o láminas reforzadas con fibra.

En algunas realizaciones, o en combinación con cualquiera de las realizaciones anteriores, la cubierta de fibra automoldeable comprende materiales de fibra trenzados, materiales de fibra de punto, materiales de fibra tejidos y/o materiales de fibra no tejidos.

En algunas realizaciones, o en combinación con cualquiera de las realizaciones anteriores, la cubierta de fibra automoldeable comprende fibras estructurales, fibras de resina y/o fibras elásticas, en donde: las fibras estructurales comprenden fibras de vidrio, de carbono, de polímero, cerámicas, metálicas, minerales y/o naturales; y las fibras de resina comprenden fibras a base de poli(tereftalato de etileno) (PET), poliamida (PA), poli(sulfuro de fenileno) (PPS), poli(éter-óxido de fenileno) (PPE), polietilenimina (PEI), poli(éter-éter-cetona) (PEEK), polímeros fluorados tales como politetrafluoroetileno (PTFE), etileno-tetrafluoroetileno (ETFE), poli(fluoruro de vinilideno) (PVDF) y/o etilenotetrafluoroetileno (ETFE).

En algunas realizaciones, o en combinación con cualquiera de las realizaciones anteriores, la disolución de matriz polimérica líquida comprende una dispersión de polímero termoplástico molido en un disolvente orgánico o no orgánico.

En algunas realizaciones, o en combinación con cualquiera de las realizaciones anteriores, la disolución de matriz polimérica líquida comprende uno o más aditivos elegidos de un grupo que comprende tensioactivos, emulsionantes, dispersantes, modificadores de reología y aditivos funcionales.

En algunas realizaciones, o en combinación con cualquiera de las realizaciones anteriores, la disolución de matriz polimérica líquida comprende un polímero termoestable, en donde el polímero termoestable comprende polímeros alquídicos, amino, epoxi, fenólicos, poliimida, poliuretano o silano.

En algunas realizaciones, o en combinación con cualquiera de las realizaciones anteriores, la disolución de matriz polimérica líquida se estructura para fluir hacia dentro y al menos parcialmente infundir la cubierta de fibra automoldeable para crear un material compuesto reforzado con fibra.

En algunas realizaciones, o en combinación con cualquiera de las realizaciones anteriores, la disolución de matriz polimérica líquida se estructura para fluir hacia dentro e infundir al menos parcialmente la al menos una capa de refuerzo estructural para formar un compuesto multicapa reforzado con fibra.

En algunas realizaciones, o en combinación con cualquiera de las realizaciones anteriores, el sistema de aislamiento de material compuesto comprende además una o más láminas de metal o capas de láminas de metal reforzadas con fibra elegidas de un grupo que comprende aluminio, aluminio reforzado con fibra de vidrio, acero inoxidable, níquel y estaño.

En algunas realizaciones, o en combinación con cualquiera de las realizaciones anteriores, el sistema de aislamiento de material compuesto comprende además una capa superior adaptable estructurada para ser aplicada a la cubierta de fibra automoldeable y curada, comprendiendo la capa superior adaptable uno o más polímeros molidos y secos disueltos en un disolvente y un emulsionante.

En algunas realizaciones, o en combinación con cualquiera de las realizaciones anteriores, la disolución de matriz polimérica líquida fluye entre la al menos una capa de refuerzo estructural y la cubierta de fibra automoldeable durante el curado para crear una unión mecánica y química entre las capas del sistema de material compuesto.

En algunas realizaciones, el sistema de material compuesto se usa para aislar sistemas de tuberías de gases de escape y tuberías industriales, de vehículos recreativos y de automóviles. Como tal, el sistema puede ayudar a retener el calor interno del contenido de la tubería. Además, el sistema puede proteger los componentes circundantes de las temperaturas extremas de las tuberías, al mismo tiempo que protege las tuberías contra el óxido, la corrosión y los daños. Las aplicaciones de aislamiento pueden incluir cubiertas de aislamiento de tuberías de gases de escape, cubiertas de aislamiento de tuberías, cubiertas de maquinaria o motores (tales como cubiertas de turbinas), cubiertas de cañones de armas y similares.

En algunas realizaciones, el sistema de aislamiento de material compuesto también se puede usar en aplicaciones estructurales donde el sistema de material compuesto se usa para añadir o soportar la carga estructural del sistema. En estas aplicaciones el molde interno puede permanecer o eliminarse después del procesamiento. Ejemplos de esta aplicación incluyen el refuerzo de tuberías de baja resistencia, tales como conductos, conductos HVAC (por sus siglas en inglés), tuberías de transferencia de fluidos y tubos de refrigeración.

En algunas realizaciones, el sistema de material compuesto se usa para aislar tuberías y conductos industriales que transportan fluidos fríos o calientes para retener el calor, para aislar del calor y proteger a los trabajadores y al medio ambiente. Los fluidos pueden incluir líquidos, gases y mezclas de cualquiera de ellos y mezclas de uno o ambos con sólidos.

En algunas realizaciones, el sistema de material compuesto se puede usar en operaciones de recubrimiento. De esta manera, el sistema de material compuesto automoldeable puede proporcionar una protección rígida de los componentes internos contra daños externos, tales como intemperie, abrasión, fuerza contundente o similares.

En algunas realizaciones, o en combinación con cualquiera de las realizaciones anteriores, el sistema de material compuesto puede comprender capas tubulares de aislamiento, de refuerzo estructural y/o materiales de cubierta. Los miembros tubulares pueden tener una costura o pueden ser sin costura. En otras realizaciones, las capas se pueden fabricar mediante corte y costura de material u otro método de unión para crear un sistema de automoldeo. En otras realizaciones adicionales, esos materiales se pueden fabricar para darles forma.

En algunas realizaciones, o en combinación con cualquiera de las realizaciones anteriores, el sistema de material compuesto puede incluir al menos una capa base fibrosa o una capa de refuerzo estructural aplicada adyacente al artículo que se está aislando o cubriendo. La capa base o capa de refuerzo estructural puede ser un sustrato a base de fibra trenzado, de punto, tejido o no tejido o formado de otro modo. En algunas realizaciones, se pueden añadir una o más capas base o capas de refuerzo estructural.

En algunas realizaciones, o en combinación con cualquiera de las realizaciones anteriores, se pueden instalar capas de aislamiento localizadas para mejorar las propiedades de aislamiento localizadas. El aislamiento localizado puede estar al lado de la tubería o conducto, entre otras capas de refuerzo estructural/capas base o entre una capa de refuerzo estructural/capa base y la cubierta. Las capas de aislamiento localizadas pueden ser material no tejido, tejido, de punto, trenzado u otro material fibroso y pueden tener cualquier tamaño inferior a la cobertura completa de la tubería o el conducto. El aislamiento localizado puede contener materiales para ayudar en la adhesión o instalación. El aislamiento localizado puede contener matriz u otros aditivos.

En algunas realizaciones, o en combinación con cualquiera de las realizaciones anteriores, el sistema de material compuesto puede incluir una cubierta de fibra automoldeable, tal como una cubierta de punto. La cubierta de fibra automoldeable puede contener fibras estructurales, elásticas y/o de resina. La cubierta de fibra automoldeable puede contener entre un 0 % y un 75 % de fibras de resina dependiendo de la aplicación deseada. La cubierta de fibra automoldeable puede contener entre un 0 % y un 10 % de fibras elásticas. La capa interior del tejido de la cubierta de fibra automoldeable se puede diseñar para transformarse durante el curado para crear un "gancho" que se incrusta en una o más capas subyacentes. Normalmente, la cubierta de fibra automoldeable es elástica, similar a un resorte y se desplaza hacia su configuración original, para proporcionar compresión alrededor de la al menos una capa de refuerzo estructural y al menos parcialmente alrededor del componente sin aplicación de fuerzas externas. Específicamente, la cubierta de fibra automoldeable se puede expandir desde su configuración original para ajustarse o encerrar las dimensiones del componente y cualesquiera capas de refuerzo estructural en el componente, pero se desplazará hacia su configuración original, por lo que de ese modo proporciona una fuerza de compresión alrededor de la al menos una capa estructural y el componente. La cubierta de fibra automoldeable puede contener fibras a base de vidrio, cerámica, metal, naturales, metálicas, minerales y/o poliméricas en diversas combinaciones.

En algunas realizaciones, o en combinación con cualquiera de las realizaciones anteriores, la cubierta puede incluir un material trenzado, tejido o no tejido o cualquier combinación de 2 o más de estos materiales. El material de cubierta se adapta a la forma y mantiene su integridad estructural durante el curado. La cubierta puede contener fibras estructurales, elásticas y/o de resina. La cubierta puede contener fibras a base de vidrio, cerámica, naturales, metálicas, minerales y/o poliméricas en diversas combinaciones.

En algunas realizaciones, el sistema de material compuesto automoldeable reforzado con fibra comprende una cubierta y una o más capas base o capas de refuerzo estructural de material de fibra que se pueden unir química y/o físicamente entre sí.

En algunas realizaciones, o en combinación con cualquiera de las realizaciones anteriores, puede haber una capa más de lámina o lámina reforzada con fibra junto al elemento estructural que se está cubriendo. En aplicaciones de alta temperatura expuestas a ambientes corrosivos, esto puede reducir la corrosión en la tubería o el conducto. Esta capa tendrá un espacio vacío muy bajo lo que implica una expansión y contracción mínima durante el calentamiento y enfriamiento, lo que puede minimizar la transferencia de fluidos durante el ciclo térmico. La capa de lámina también puede proporcionar una barrera entre el objeto y la matriz.

En algunas realizaciones, o en combinación con cualquiera de las realizaciones anteriores, puede haber capas de lámina entre otras capas para mejorar el aislamiento. La capa de lámina también puede proteger el aislamiento del desgaste debido a la vibración del sistema.

En algunas realizaciones, o en combinación con cualquiera de las realizaciones anteriores, la capa exterior puede ser una capa de lámina para mejorar el aislamiento térmico o las propiedades de protección. En estas aplicaciones, la capa de lámina y la cubierta serán automoldeables.

En algunas realizaciones, una o más capas del sistema de material compuesto se pueden infundir con una matriz.

En algunas realizaciones, o en combinación con cualquiera de las realizaciones anteriores, la al menos una capa de refuerzo estructural o capa base se puede infundir con una matriz.

En algunas realizaciones, o en combinación con cualquiera de las realizaciones anteriores, la matriz puede tener la misma composición en múltiples capas.

En algunas realizaciones, o en combinación con cualquiera de las realizaciones anteriores, la matriz puede tener diferentes composiciones en diferentes capas.

En algunas realizaciones, o en combinación con cualquiera de las realizaciones anteriores, la matriz se puede aplicar como una disolución, dispersión o emulsión.

En algunas realizaciones, o en combinación con cualquiera de las realizaciones anteriores, la matriz se aplicará como una disolución de polímero termoplástico a base de disolvente compuesta de polímero termoplástico molido y uno o más de un tensioactivo o aditivo. Los polímeros termoplásticos molidos pueden incluir, entre otros, uno o más de poli(tereftalato de etileno) (PET), poliamida (PA), poli(sulfuro de fenileno) (PPS), poli(éter-óxido de fenileno) (PPE), polietilenimina (PEI), poli(éter-éter-cetona) (PEEK), polímeros fluorados tales como politetrafluoroetileno (PTFE), etileno-tetrafluoroetileno (ETFE), poli(fluoruro de vinilideno) (PVDF) y etileno-tetrafluoroetileno (ETFE). El disolvente puede ser orgánico o inorgánico. La disolución termoplástica puede incluir uno o más aditivos funcionales. Además, la disolución de polímero termoplástico a base de disolvente fluye dentro de una o más capas del material. Una fibra polimérica normalmente comprende un polímero con una viscosidad específica para poder estirar e hilar el polímero hasta convertirlo en una fibra. Sin embargo, a diferencia del uso en fibra, el uso de un polímero molido en este sistema permite la manipulación del índice de fluidez en estado fundido del polímero ("MFI", por sus siglas en inglés), permitiendo un intervalo de MFI mayor que el posible en una fibra. En algunas realizaciones, se usa un polímero molido de alto MFI para facilitar el flujo del polímero fundido entre las capas del sistema de material compuesto. Aún en otras realizaciones, se usa un polímero molido de bajo MFI para obtener mayor resistencia mecánica.

En algunas realizaciones, o en combinación con cualquiera de las realizaciones anteriores, se pueden añadir varios emulsionantes a la disolución de polímero a base de disolvente para ayudar a formar una disolución estable. Emulsionantes ejemplares incluyen tensioactivos aniónicos (por ejemplo, sulfatos, sulfonatos y sacrocidas), tensioactivos no iónicos (por ejemplo, polietilenglicol (Triton X-100), alcoholes lineales etoxilados, alquilfenoles etoxilados, ésteres de ácidos grasos, derivados de aminas y amidas, o similares), tensioactivos catiónicos (por ejemplo, alquilaminas lineales y alquilamonios, éster amidas, éter aminas, oxiaminas o similares), tensioactivos anfóteros (por ejemplo, ácidos propiónicos, compuestos cuaternarios), tensioactivos fluorados (por ejemplo, carboxilatos y sulfonatos perfluorados), y similares.

En algunas realizaciones, o en combinación con cualquiera de las realizaciones anteriores, se puede aplicar una matriz polimérica líquida como una disolución de polímero termoestable. Los polímeros termoestables pueden incluir uno o más de alquídico, amino, epoxi, fenólico, poliéster, poliimida, poliuretano, silicato o silano. La disolución de polímero termoestable puede incluir uno o más disolventes orgánicos o no orgánicos. La disolución de polímero termoestable puede incluir uno o más aditivos funcionales. Además, la disolución de polímero termoplástico a base de disolvente fluye dentro de una o más capas del material.

En algunas realizaciones, o en combinación con cualquiera de las realizaciones anteriores, la disolución de matriz se puede rociar, aplicar con brocha, revestir, aplicar con rodillo, sumergir o aplicar de otro modo sobre una o más de las capas del sistema de material compuesto después de la instalación. La matriz puede comprender al menos un material termoplástico, termoestable u otro material polimérico. El disolvente puede ser orgánico o inorgánico.

En algunas realizaciones, o en combinación con cualquiera de las realizaciones anteriores, la disolución de matriz se puede incorporar en una o más de las capas antes de la instalación. La matriz puede comprender al menos un material termoplástico, termoestable u otro material polimérico. El disolvente puede ser orgánico o inorgánico.

En otras realizaciones, o en combinación con cualquiera de las realizaciones anteriores, la disolución de matriz se aplica a la pieza completa mediante inmersión, brocha, rociado o métodos similares. La penetración se controla mediante composición química, tensión superficial, fuerza mecánica, vibración, turbulencia y/u ondas ultrasónicas introducidas en el baño.

En algunas realizaciones, o en combinación con cualquiera de las realizaciones anteriores, la matriz fluirá a través de 2 o más capas y creará un área interfacial del compuesto. El área interfacial puede tener fibras de una o ambas capas que se extienden hacia el área interfacial o la cruzan.

En algunas realizaciones, o en combinación con cualquiera de las realizaciones anteriores, la superficie del material compuesto puede incluir una capa superior adaptable. La capa superior adaptable puede ser un sistema a base de polímero termoplástico o termoestable u otro material adecuado. La capa superior adaptable también puede incluir uno o más aditivos funcionales.

En algunas realizaciones, se pueden añadir uno o más aditivos funcionales a la matriz o capa superior. Los aditivos funcionales pueden incluir, entre otros, colorantes, aditivos para mejorar la resistencia a la abrasión, aditivos resistentes a las llamas, modificadores de la tensión superficial, cargas, aditivos de resistencia, modificadores de la transición vítrea tales como la arcilla de bentonita, aditivos para la protección térmica tales como las cerámicas reflectantes de infrarrojos y/o aditivos para crear diversas texturas o apariencias visibles para el sistema de material compuesto tal como dióxido de titanio. Otros aditivos pueden incluir lubricantes, estabilizadores UV, antimicrobianos, antioxidantes y similares. Los colorantes pueden incluir, entre otros, pigmentos cerámicos de alta temperatura, pigmentos metálicos, pigmentos de tierra arcillosa, pigmentos de carbón, pigmentos sintéticos y otros pigmentos para impartir color y/o niveles variables de opacidad al sistema polimérico. Los aditivos para mejorar la protección contra la abrasión pueden incluir, entre otros, óxido de hierro, cerámicas, silicatos y metales. Los aditivos resistentes a las llamas pueden incluir, entre otros, hidróxido de aluminio, óxidos de antimonio, compuestos clorados, óxidos de antimonio y compuestos de fósforo orgánico. Las cargas pueden incluir, entre otras, perlas de vidrio, sílice pirógena, pulpas, arcillas, sílice, talco, tierra de diatomeas, cal y otros materiales inertes. Los modificadores de la tensión superficial pueden incluir, entre otros, fluorocarbonos, agentes humectantes y silicona. Los aditivos de resistencia pueden incluir, entre otros, fibra de carbono molida, de vidrio, metálicas y fibras de aramida.

En algunas realizaciones, o en combinación con cualquiera de las realizaciones anteriores, se aplica calor a la pieza una vez completada la instalación para curar el sistema. El calor puede facilitar o acelerar el curado del sistema de material compuesto. El calor también puede facilitar el flujo del polímero dentro y entre las capas.

En algunas realizaciones, o en combinación con cualquiera de las realizaciones anteriores, la pieza completa se coloca en un horno para facilitar el curado.

En algunas realizaciones, o en combinación con cualquiera de las realizaciones anteriores, se pueden moldear características de moldeo externas en el sistema mediante placas de moldeo aplicadas antes del curado según se requiera en la aplicación final. Las características de moldura externa pueden incluir áreas planas para espacio libre, orificios para puertos y otras características.

En algunas realizaciones, o en combinación con cualquiera de las realizaciones anteriores, se pueden moldear características de moldeo externas en la pieza completa después del curado.

En algunas realizaciones, o en combinación con cualquiera de las realizaciones anteriores, el sistema de aislamiento de material compuesto es reparable. Como tal, si el sistema se desgasta, se rompe o algo similar, se puede reparar fácilmente sin reemplazar el aislamiento de material compuesto. Además, el sistema de material compuesto automoldeable puede actuar como una reparación de daños en cualquier tipo de sistema de aislamiento o revestimiento. De esta manera, se puede proporcionar una mezcla reparadora al instalador o al usuario final para completar una reparación. La mezcla puede ser una disolución de polímero termoplástico o termoestable. Los sistemas termoplásticos pueden incluir uno o más polímeros molidos secos en forma cristalina o semicristalina disueltos o de otro modo dispersos en un disolvente orgánico o inorgánico. En la mezcla de reparación se pueden incluir aditivos para producir una reparación que sea tanto física como estéticamente aceptable. Los aditivos pueden incluir cualquiera de los aditivos de la matriz. De esta manera, el instalador o usuario final puede aplicar la mezcla reparadora con brocha, rodillo, llana, rociador o similar de manera que la mezcla reparadora llene y cubra el área dañada del sistema. Una vez que se ha aplicado la mezcla reparadora, se puede aplicar calor para curar la mezcla reparadora. El calor se puede aplicar mediante una pistola de calor, horno o similar. Durante el curado, la mezcla de reparación puede fluir hacia las distintas capas del aislante y fusionarlas para reparar el daño creado en el aislador.

Como apreciará un experto en la técnica, se puede usar cualquier combinación de una o más capas del sistema de material compuesto en función de los requisitos de la aplicación, tales como cualidades térmicas, transpirabilidad, cualidades de abrasión, apariencia o similares deseados en función del aislamiento y/o de las operaciones de cubrición que se estén realizando.

Las realizaciones de la invención se refieren a aparatos y métodos para proporcionar un sistema de material compuesto que comprende: capas de refuerzo estructural opcionales o capas base de refuerzo de fibra que pueden contener o no fibras a base de resina; matriz a base de polímero que se puede aplicar previamente al material, aplicar durante la instalación o después de la instalación; una cubierta que puede contener o no fibras de resina que proporciona consolidación sin que se aplique fuerza externa.

Las características, funciones y ventajas que se han analizado se pueden lograr de forma independiente en varias realizaciones de la presente invención o se pueden combinar con otras realizaciones más, cuyos detalles adicionales se pueden ver con referencia a la siguiente descripción y dibujos.

Breve descripción de los dibujos

Habiendo descrito de este modo en términos generales las realizaciones de la invención, ahora se hará referencia a los dibujos adjuntos, en donde:

La Figura 1 ilustra una vista en perspectiva de un sistema de aislamiento de material compuesto, de acuerdo con diversas realizaciones de la invención;

La Figura 2 ilustra una vista en perspectiva en corte de un sistema de aislamiento de material compuesto con una capa interfacial y una capa superior, de acuerdo con diversas realizaciones de la invención;

La Figura 3 ilustra una vista en perspectiva de un sistema de aislamiento de material compuesto alrededor de una tubería de reducción, de acuerdo con diversas realizaciones de la invención;

La Figura 4 ilustra una vista en perspectiva de un sistema de aislamiento de material compuesto con una cubierta trenzada, de acuerdo con diversas realizaciones de la invención;

La Figura 5 ilustra una vista frontal de un sistema de aislamiento de material compuesto con una abrazadera, de acuerdo con diversas realizaciones de la invención;

La Figura 6a ilustra una vista en sección transversal de un sistema de material compuesto, de acuerdo con diversas realizaciones de la invención;

La Figura 6b ilustra una vista en sección transversal de un sistema de material compuesto, de acuerdo con diversas realizaciones de la invención;

La Figura 6c ilustra una vista en sección transversal de un sistema de aislamiento de material compuesto, de acuerdo con diversas realizaciones de la invención;

La Figura 6d ilustra una vista en sección transversal de un sistema de aislamiento de material compuesto, de acuerdo con diversas realizaciones de la invención;

La Figura 7 ilustra una vista en sección transversal del proceso de curado de un sistema de material compuesto, de acuerdo con diversas realizaciones de la invención; y

La Figura 8a ilustra una vista en perspectiva de un sistema de material compuesto automoldeable reforzado con fibra, de acuerdo con diversas realizaciones de la invención;

La Figura 8b ilustra una vista en sección transversal del sistema de material compuesto automoldeable reforzado con fibra de la Figura 8a;

La Figura 9a ilustra una vista en corte de un sistema de aislamiento de material compuesto, de acuerdo con diversas realizaciones de la invención; y

La Figura 9b ilustra una vista en corte de un sistema de aislamiento de material compuesto, de acuerdo con diversas realizaciones de la invención;

Descripción detallada de la invención

A continuación, se describirán con más detalle realizaciones de la presente invención con referencia a los dibujos adjuntos, en los que se muestran algunas, pero no todas, realizaciones de la invención. De hecho, la invención se puede realizar de muchas formas diferentes y no se debe interpretar como limitada a las realizaciones establecidas en la presente invención; más bien, estas realizaciones se proporcionan para que esta descripción satisfaga los requisitos legales aplicables. Siempre que sea posible, cualquiera de los términos expresados en forma singular en la presente invención también incluye la forma plural y viceversa, a menos que se indique explícitamente lo contrario. Además, como se usa en la presente invención, el término "un" y/o "uno" significará "uno o más", aunque la frase "uno o más" también se usa en la presente invención. Además, cuando en la presente invención se dice que algo es "a base de" otra cosa, también puede ser a base de una o más cosas. En otras palabras, a menos que se indique expresamente lo contrario, tal como se usa en la presente invención "a base de" significa "a base de al menos en parte de" o "a base de al menos parcialmente de". En todo momento, números similares se refieren a elementos similares.

Las realizaciones presentadas en la presente invención están dirigidas a sistemas de aislamiento de materiales compuestos estructurados para su uso como medios de aislamiento, soportes estructurales, cobertura y/o de protección para uno o más componentes. "Componentes", tal como se usa en la presente invención, se puede referir a componentes de máquinas, miembros estructurales, sistemas/componentes mecánicos que requieren aislamiento, soporte/refuerzo estructural, cobertura, o que necesitan ser protegidos de otro modo. En algunas realizaciones, el componente es un miembro tubular hueco, una tubería, un conducto, una manguera, una sección cilíndrica/tubular, un miembro hueco con una sección transversal adecuada y un eje recto/curvilíneo, un miembro de ajuste usado en conjuntos de tuberías, válvulas usadas en conjuntos de tuberías o similares. En algunas realizaciones, el componente se configura para transportar, portar, dirigir, controlar y/o regular el flujo de fluidos (líquidos, gases), sólidos fluidizados, lodos y similares. En algunas realizaciones, el componente se puede referir a tuberías y conductos de transferencia, líneas de calefacción y refrigeración, líneas de suministro de fluidos y líneas de vapor configuradas para su uso en aplicaciones industriales y sistemas de calefacción/refrigeración adecuados. En algunas realizaciones, el componente se configura para usarse en sistemas de gases de escape, tubos de refrigeración de motores, sistemas de admisión de aire y otras aplicaciones de automoción. Por ejemplo, el componente puede ser un componente de gases de escape que comprende un miembro tubular hueco o una tubería configurado para transportar gases de escape (u otros fluidos) desde un lugar a otro. Como otro ejemplo, el componente puede ser una tubería o un componente de ensamblaje/conexión de tubería configurado para transportar fluidos en una aplicación industrial o en un edificio.

En algunas realizaciones, el sistema de aislamiento de material compuesto, como se usa en la presente invención, se puede referir a un aislamiento de material compuesto o una cubierta que se estructura para ser proporcionado sobre uno o más componentes, o sobre al menos una parte de una superficie exterior de uno o más componentes. En algunas realizaciones, el sistema de aislamiento de material compuesto, como se usa en la presente invención, se puede referir a un componente aislado que comprende el aislamiento de material compuesto o la cubierta proporcionada sobre al menos una parte del componente a aislar. A este respecto, el sistema de aislamiento de material compuesto se puede referir al componente aislado antes, durante o después del montaje y/o antes, durante o después del tratamiento/procesamiento/curado del material compuesto aislado proporcionado sobre el componente. Aislamiento, como se usa en la presente invención, se puede referir al aislamiento térmico del componente, soporte/refuerzo estructural del componente, recubrimiento de una o más superficies del componente para proteger el componente del ambiente/condiciones de operación, recubrimientos para la optimización del consumo de energía, aislamiento acústico y/o aislamiento eléctrico. Normalmente, el sistema de aislamiento de material compuesto encuentra aplicaciones en el aislamiento térmico para regular la conducción térmica, la radiación térmica o la transferencia de calor en general entre el componente y el fluido transportado o portado por el componente. Sin embargo, el sistema de aislamiento de material compuesto también puede regular la transferencia de calor entre el componente y el entorno.

El sistema de aislamiento de material compuesto como se describe en la presente invención se puede usar en una variedad de aplicaciones y en una variedad de componentes, incluidas cubiertas de aislamiento de sistemas de gases de escape, cubiertas de aislamiento de tuberías, cubiertas de maquinaria o motores (tales como cubiertas de turbinas), paneles barrera rígidos contra incendios, cubiertas de cañones de armas, tejidos textiles de materiales compuestos curables por calor, parches asociados con los anteriores y/o similares. Los sistemas de aislamiento de material compuesto se pueden configurar para aislar tuberías y conductos de automoción, industriales, residenciales y vehículos recreativos. Las aplicaciones de automoción del sistema de aislamiento de material compuesto incluyen sistemas de gases de escape, tubos de enfriamiento de motores y sistemas de admisión de aire. En este caso, se puede usar aislamiento en los sistemas de gases de escape para mantener una temperatura alta de los gases de escape para una combustión eficiente, para mantener el calor para el funcionamiento eficiente de los sistemas de emisiones internos, para proteger los componentes circundantes/próximos y/o para proteger a las personas que puedan entrar en contacto con tuberías. Las aplicaciones industriales de la presente invención pueden incluir el aislamiento de los sistemas de gases de escape y de fluidos fríos y calientes.

Específicamente, el sistema de aislamiento de material compuesto de la presente invención se estructura para resistir y mantener la integridad estructural cuando se usa con componentes/aplicaciones que operan a altas temperaturas y/o que operan con grandes fluctuaciones de temperatura, como sistemas de gases de escape y otras aplicaciones que involucran fluidos calientes. El sistema de aislamiento de material compuesto también se puede estructurar para soportar condiciones ambientales extremas y también se puede estructurar para proteger o minimizar al componente frente al óxido y a la corrosión, a la deformación, al desgaste y a la fatiga, al deterioro de la superficie, a la fractura y/o frente a otros daños. Además, el sistema de aislamiento de material compuesto se puede estructurar para proteger los dispositivos/miembros circundantes de las altas temperaturas del propio componente y de los fluidos a alta temperatura emitidos por el componente.

En algunas realizaciones, el sistema de aislamiento de material compuesto, y particularmente el aislamiento o cubierta de material compuesto, es adaptable en masa, flexible y adaptable, y se puede configurar para el aislamiento de una variedad de componentes de diferentes formas, contornos, tamaños/dimensiones, condiciones de operación y requisitos de aislamiento. Normalmente, esta adaptación se puede lograr antes, durante y/o después del montaje del aislamiento de material compuesto y del componente. Además, en algunas realizaciones, el sistema de aislamiento de material compuesto es un aislamiento de material compuesto reforzado con fibra y automoldeable. Normalmente, el aislamiento de material compuesto comprende al menos una capa de refuerzo estructural (en algunos casos también denominada como una o más capas de refuerzo estructural). En algunas realizaciones, el aislamiento de material compuesto incluye además una capa matriz para impartir rigidez y resistencia, y/o para lograr la adhesión, unión o vinculación de la una o más capas de refuerzo estructural. Además, en algunas realizaciones, el aislamiento de material compuesto incluye una capa de cubierta exterior o una capa de refuerzo estructural exterior estructurada para impartir resistencia a la compresión de modo que no sea necesario un molde externo para consolidar la estructura de aislamiento de material compuesto en el componente. En tales realizaciones, las capas del aislamiento de material compuesto y la matriz de material compuesto se pueden convertir en un material compuesto cohesivo cuando se trata o cura el sistema de aislamiento de material compuesto.

En una de dichas realizaciones, el sistema de aislamiento de material compuesto de la presente invención es un sistema de aislamiento de material compuesto reforzado con fibra, automoldeable y adaptable que se puede aplicar de forma simple a un componente individual o ejecutar de forma eficiente en configuraciones de piezas de gran volumen. A este respecto, el sistema de aislamiento de material compuesto puede comprender una cubierta automoldeable altamente flexible, al menos una capa de refuerzo estructural, una o más capas de matriz altamente adaptable o una disolución de matriz de polímero líquida, una capa superior y/o un mecanismo de sujeción que se proporciona en el componente (por ejemplo, una tubería o conducto) y tratar/curar el componente sin requerir moldes externos. En este sistema innovador, se pueden fusionar dos o más capas del aislamiento de material compuesto a través de una capa de matriz interfacial para proporcionar una capa/cubierta rígida alrededor del componente.

El sistema de aislamiento de material compuesto y sus realizaciones se describirán ahora en detalle con respecto a las Figuras 1-8. La Figura 1 ilustra una vista en perspectiva de un sistema de aislamiento de material compuesto 10, de acuerdo con diversas realizaciones de la invención. En la realización ilustrada en la Figura 1, el aislamiento de material compuesto se aplica al exterior de un componente 30. En algunas realizaciones, el componente 30 puede ser una tubería 30 tal como una tubería de gases de escape. En este caso, la tubería 30 puede actuar como un molde interno. Aunque se ilustra como una tubería con una sección transversal circular, el componente 30 puede comprender cualquier sección transversal poligonal o curvilínea adecuada. Como tal, el componente 30 o la tubería puede ser un miembro tubular hueco de una longitud adecuada que se extiende a lo largo de un eje recto o curvo. Además, la sección transversal del componente 30, definida perpendicularmente al eje del componente, puede ser constante en toda su longitud, o las dimensiones y/o la forma de la sección transversal pueden ser variables a lo largo de la longitud del componente 30. Normalmente, el componente 30, tal como la tubería 30, puede comprender una superficie exterior 30a y una superficie interior 30b separadas por un espesor T. La superficie exterior 30a puede estar situada hacia fuera, hacia el entorno del componente 30. Mientras que la superficie interior opuesta 30b puede formar un conducto para un fluido. Aunque se denomina componente 30, se entiende que el componente 30 se puede referir a uno o más componentes 30 tales como uno o más tuberías, rellenos en forma de pilotes y similares.

El sistema de aislamiento de material compuesto 10 comprende además el aislamiento de material compuesto 20 colocado cerca de la superficie exterior 30a del componente 30. Sin embargo, según la aplicación deseada, el aislamiento de material compuesto 20 se puede colocar en al menos una parte de la superficie exterior 30a, al menos en una parte de la superficie interior 30b y/o al menos en una parte de los lados laterales que determinan las superficies exterior e interior del componente 30. En algunas realizaciones, el aislamiento de material compuesto 20 se puede colocar en al menos una parte de uno o más componentes 30.

Finalmente, como se ilustra en la Figura 1, el sistema de aislamiento de material compuesto 10 puede comprender además miembros de sujeción tales como abrazaderas 40 u otros medios de sujeción que se pueden configurar para sujetar de forma segura el sistema de material compuesto sobre una sección/parte del componente 30. Las abrazaderas 40 pueden ser abrazaderas de apriete con tornillos o trinquetes, abrazaderas de banda, pinzas, cuerdas u otros medios de sujeción. En otras realizaciones adicionales, las abrazaderas 40 pueden ser retorcidas o apretadas con alambre alrededor del componente 30, con el aislamiento de material compuesto 20 entre ellas. Se puede emplear cualquier número de abrazaderas 40 según los requisitos. Las abrazaderas 40 se pueden colocar, por ejemplo, en una capa exterior del aislamiento de material compuesto 20 colocada sobre el componente 30, ya sea antes, durante o después del tratamiento/curado del aislamiento de material compuesto 20.

En algunas realizaciones, una capa exterior visible del aislamiento de material compuesto 20 puede incluir una cubierta de fibra automoldeable, tal como una cubierta de punto o una cubierta trenzada, y una capa superior adaptable opcional curada sobre la misma. La cubierta de fibra automoldeable se estructura para encerrar la al menos una capa de refuerzo estructural y proporcionar compresión alrededor de la al menos una capa de refuerzo estructural y al menos parcialmente alrededor del componente sin aplicación de fuerzas externas. Normalmente, la cubierta de fibra automoldeable es elástica, similar a un resorte y se desplaza hacia su configuración original, para proporcionar compresión alrededor de al menos una capa de refuerzo estructural y al menos parcialmente alrededor del componente sin aplicación de fuerzas externas. Específicamente, la cubierta de fibra automoldeable se puede expandir desde su configuración original para ajustarse o encerrar las dimensiones del componente y cualesquiera capas de refuerzo estructural en el componente, pero se desplazará hacia su configuración original, por lo que así proporciona una fuerza de compresión alrededor de la al menos una capa estructural y el componente confinados. La cubierta de fibra automoldeable, tal como la cubierta de punto o una cubierta trenzada, se puede formar mediante tejido circular o envolvente. La cubierta de fibra automoldeable se puede tejer al tamaño requerido o tejer a un tamaño mayor y cortar y coser a las dimensiones requeridas. En algunas realizaciones, la capa exterior visible del aislamiento de material compuesto 20 incluye una cubierta de fibra automoldeable que comprende una cubierta trenzada y una capa superior adaptable opcional curada sobre la misma. La cubierta trenzada se puede trenzar al tamaño necesario o trenzar a un tamaño mayor y cortar y coser a las dimensiones requeridas. En algunas realizaciones, la capa visible exterior puede ser un material tejido. En algunas realizaciones, la capa visible exterior puede ser un material no tejido.

En algunas realizaciones, la capa exterior visible del aislamiento de material compuesto 20 puede comprender una capa superior adaptable que incluye uno o más aditivos para una protección adicional contra la abrasión tales como pulpa de fibra, sílice pirógena, óxido de hierro, aditivos para una protección térmica tales como perlita y vermiculita. aditivos antiadherentes para prevenir la acumulación de polvo, tal como politetrafluoroetileno (PTFE), aditivos para crear diversas texturas, tales como esferas de vidrio, aditivos para una apariencia visible, tal como pigmentos de color cerámicos de alta temperatura y/o aditivos para una mayor resistencia, tales como metales, fibras molidas o fibra de carbono.

Aunque la realización ilustrada en la Figura 1 muestra el aislamiento de material compuesto 20 (que puede incluir una capa superior adaptable y una cubierta de punto), se apreciará que el sistema de material compuesto puede incluir cualquier configuración y ser usado en una variedad de aplicaciones diferentes.

La Figura 2 ilustra una vista en perspectiva en corte de un sistema de aislamiento de material compuesto 50, de acuerdo con algunas realizaciones de la invención. Esta representación detalla una de las numerosas realizaciones de la invención, aunque el componente 30, las abrazaderas 40 y el aislamiento de material compuesto 20 del sistema de aislamiento de material compuesto 50 pueden ser sustancialmente similares a los descritos con respecto al sistema de aislamiento de material compuesto 10, ilustrado en la Figura 1. La Figura 2 incluye además una vista en corte del aislamiento de material compuesto 20. Como se analizó anteriormente, el aislamiento de material compuesto puede comprender al menos una capa de refuerzo estructural, una o más capas de matriz interfacial (por ejemplo, formadas aplicando una disolución de matriz de polímero líquida a la al menos una capa de refuerzo estructural y la cubierta de fibra automoldeable colocada al menos parcialmente sobre el componente y curada sobre el mismo), una cubierta y/o una capa superior. La Figura 2 ilustra el aislamiento de material compuesto 20 con una capa base 60 o una capa base de refuerzo estructural 60, una cubierta de punto 80 o una segunda capa de refuerzo estructural, una región de matriz interfacial 70 entre la capa base 60 y la cubierta de punto 80, y una capa superior 90 proporcionada sobre la cubierta de punto 80. La capa base 60 puede ser una única capa base trenzada 60, o una capa de punto 60. Aunque se refiere a una cubierta de punto 80, se entiende que la cubierta 80 puede comprender una cubierta trenzada.

En algunas realizaciones, la capa base 60 puede estar hecha de materiales resistentes a altas temperaturas con fines de aislamiento, incluidos, entre otros, vidrio-e, vidrio-s, basalto, sílice, poliacrilonitrilo oxidado, fibra de carbono, materiales minerales y/o cerámicos. Cada uno de estos materiales resistentes a la temperatura se puede usar dependiendo de los requisitos de aplicación del sistema de aislamiento de material compuesto. Específicamente, cada material se puede clasificar para su uso a una temperatura de funcionamiento continuo más alta y/o más baja dependiendo de la aplicación.

En algunas realizaciones, se pueden usar construcciones trenzadas (tales como capas trenzadas individuales o capas trenzadas múltiples) en la capa base 60 porque normalmente pueden proporcionar perfiles más gruesos que los materiales de punto o tejidos. Además, la construcción trenzada permite una fácil manipulación alrededor de los componentes 30 tales como codos de tubería o similares. Por ejemplo, al estirar la capa trenzada a lo largo de la longitud de la tubería de los gases de escape 30 durante la instalación tiende a tensar la capa trenzada alrededor de la tubería 30 o cualquier capa subyacente a lo largo de secciones rectas y curvas.

En algunas realizaciones, la capa base 60 o la capa de refuerzo estructural 60 se infunde con la misma disolución de matriz interfacial que la cubierta 80, y se forma una región de matriz interfacial 70 entre ellas durante y/o después del tratamiento/curado. La disolución de matriz de polímero líquida se estructura para ser aplicada a la al menos una capa de refuerzo estructural y a la cubierta de fibra automoldeable colocada al menos parcialmente sobre el componente y para ser curada y formar de ese modo el sistema de aislamiento de material compuesto reforzado con fibra con la región de matriz interfacial 70. La región de matriz interfacial 70 puede formar una matriz continua entre las capas 60 y 80 infundidas con matriz. Después de la aplicación de la disolución de matriz interfacial, la capa base 60 infundida con la matriz y la cubierta de tejido infundida con matriz también se denominan capas fibrosas. Esta región de matriz interfacial 70 entre las capas 60 y 80 crea un aislamiento de material compuesto multicapa 20 que contiene 2 capas de refuerzo estructural (60, 80) que comprenden capas fibrosas infundidas con una matriz continua en todas partes y una región de matriz interfacial entre las 2 capas fibrosas (60, 80). Como tales, las regiones de matriz interfacial 70 se pueden formar en cualquier interfaz de capa de refuerzo/capa fibrosa y matriz interfacial, por ejemplo, entre la superficie exterior 30a del componente 30 y la capa base/capa fibrosa 60, entre la capa base 60 y la cubierta de punto/capa fibrosa 80, en la superficie exterior de la capa fibrosa 80, y similares. La región de matriz interfacial 70 entre la capa base infundida 60 y la cubierta de punto 80 ilustrada en la Figura 2, cumple la función de unir las capas fibrosas 60 y 80.

En algunas realizaciones, a la capa base 60 se puede infundir con una matriz diferente a la de la cubierta 80. Se pueden usar diferentes sistemas de matriz dependiendo del uso final. En aplicaciones de alta temperatura, la capa base 60 se puede infundir con una matriz tolerante a altas temperaturas ya que está más cerca de la tubería o del conducto. En aplicaciones de temperatura fría, la capa base 60 se puede infundir con una matriz flexible de baja temperatura. Dependiendo de la composición de los diferentes sistemas de matriz, la capa interfacial 70 puede estar presente o no.

En algunas realizaciones, la disolución de matriz interfacial se rocía, se aplica a brocha, se recubre, se aplica por rodillo, se sumerge o se aplica de otro modo sobre la capa base 60 y/o sobre la cubierta de punto 80. En otras realizaciones adicionales, la disolución de matriz se integra en la capa base 60 y/o en la cubierta de punto 80 antes de la instalación de la capa base 60 y la cubierta de punto 80. En otras realizaciones adicionales, la capa de matriz interfacial 70 se logra mediante la difusión de una aplicación externa de una disolución de matriz desde la capa 90 mediante brocha, rociado o inmersión.

En algunas realizaciones, la disolución de matriz interfacial líquida usada en el aislamiento de material compuesto 50 puede ser termoplástica y en otras una disolución de polímero termoestable. En algunas realizaciones puede contener disoluciones tanto termoplásticas como termoestables. También puede incluir varios aditivos funcionales.

En algunas realizaciones, la cubierta de fibra automoldeable, tal como una cubierta de punto 80, se compone de un tejido de punto que se desliza sobre y recubre la capa base 60, y se estructura para proporcionar compresión y se configura para mantener su integridad estructural durante el curado/tratamiento y durante el funcionamiento del componente. Además, como se ilustra con mayor detalle en la Figura 2, el sistema de aislamiento de material compuesto puede comprender además una capa superior adaptable 90. En algunas realizaciones, la capa superior adaptable 90 puede ser un sistema de base polimérica. La capa superior de base polimérica puede ser un sistema de base termoplástica o termoestable.

Cuando se trata/cura una parte de la capa superior adaptable 90, la misma puede fluir hacia las capas subyacentes del sistema de material compuesto, proporcionando así capas que están unidas mecánica y químicamente entre sí, y creando un material compuesto en capas rígido. En algunas realizaciones, al menos una parte de la capa superior adaptable 90 aún puede ser visible sobre la cubierta de punto 80 después del curado. Como tales, se pueden lograr apariencias o capas exteriores adaptables con protección contra la abrasión, resistencia, características antiadherentes y otras texturas adicionales según la aplicación deseada. En algunas realizaciones, se pueden proporcionar abrazaderas 40, tales como abrazaderas de banda de acero inoxidable, para fijar el sistema de material compuesto a la tubería 10 antes, durante o después del tratamiento/curado, aunque se pueden usar otros medios de fijación tales como bandas de alambre de torsión o similares. En algunas realizaciones, no son necesarias abrazaderas.

La Figura 3 ilustra una vista en perspectiva de un sistema de aislamiento de material compuesto 100 alrededor de una tubería de reducción 110 o componente 110, de acuerdo con diversas realizaciones de la invención. Como se ilustra, se proporciona una tubería de reducción 110 curvada a 90 grados. La tubería de reducción curva 110 incluye un aislamiento de material compuesto 120 unido a la misma. Como se ilustra, las capas del aislamiento de material compuesto automoldeable 120 se pueden deslizar sobre la tubería de reducción curva 110 y apretarse de modo que no haya acumulación de material en el interior del doblez ni acumulación de material en el sitio de la reducción. En la realización ilustrada en la Figura 3, por ejemplo, la abertura más grande 140 en la tubería 110 puede ser una abertura de 15,24 cm (6 pulgadas) de diámetro. Siguiendo con el ejemplo, la abertura más pequeña 150 de la tubería 110 puede ser una abertura de 10,16 cm (4 pulgadas) de diámetro. Incluso con esta reducción y la curva de 90 grados, el sistema de material compuesto se configura para ser colocado en la tubería y apretado sin acumulación de materiales y/o sin requerir equipo de moldeo especial para producir un aislamiento limpio y uniforme.

La Figura 4 ilustra una vista en perspectiva de un sistema de aislamiento de material compuesto 200, de acuerdo con diversas realizaciones de la invención. En la realización ilustrada en la Figura 4, el aislamiento de material compuesto 220 se instala en una tubería 210 con una cubierta trenzada 230 y dos abrazaderas 240. La cubierta trenzada 230 se puede infundir con una disolución de matriz termoplástica o termoestable.

La Figura 5 ilustra una vista frontal de un sistema de aislamiento de material compuesto 250, de acuerdo con diversas realizaciones de la invención. El extremo de una tubería de gases de escape 260 (por ejemplo, una tubería de gases de escape de 10,16 cm (4 pulgadas)) se ilustra con un aislamiento de material compuesto automoldeable 280 aplicado a la sección de la tubería. Como se ilustra, el sistema de material compuesto automoldeable 280 tiene una abrazadera 270 en un extremo del aislamiento de material compuesto 280. Como se señaló anteriormente, el sistema de aislamiento de material compuesto 280 puede comprender una o más capas. En un dispositivo típicamente en capas, las capas serían evidentes desde el extremo del sistema. Sin embargo, como se ilustra en la Figura 5, la disolución de matriz y uno o más aditivos pueden estar presentes mediante procesamiento o añadirse a los extremos del sistema para crear una sección de extremo limpia 290 del sistema de aislamiento de material compuesto 280. De esta manera, la disolución de matriz polimérica, una vez curada, es visible en la sección de extremo 290 y, como tal, encapsula la sección del extremo 290 para proteger y ocultar las capas del sistema de material compuesto.

Las Figuras 6a-6d ilustran vistas en sección transversal de capas de refuerzo estructural a base de fibra y la distribución de la matriz intersticial a través de la sección transversal de varias realizaciones. A través de diversas técnicas de aplicación de matriz, se puede lograr la penetración de la disolución de matriz y la disolución de matriz se puede infundir en al menos una capa de refuerzo estructural. Esta serie de figuras intenta ilustrar una pequeña selección de las numerosas configuraciones que se pueden lograr fácilmente con este sistema de aislamiento de material compuesto reforzado con fibra, automoldeable y adaptable.

La Figura 6a ilustra una sección transversal de una realización de la invención. En esta realización, las capas fibrosas son 320, 330 y 350 en la tubería 310. Una capa trenzada 320 se coloca en la superficie exterior de la tubería 310 o componente. Una segunda capa trenzada 330 se coloca sobre la primera capa trenzada 320. Una capa de matriz interfacial 340 se encuentra entre la segunda capa trenzada 330 y la cubierta de punto 350. Se puede proporcionar una capa superior 360 sobre la cubierta de punto 350 como la capa más externa. En este caso, la matriz intersticial es típicamente continua desde la capa superior 360 a través de la segunda capa trenzada 330 y/o de la primera capa trenzada 320. Esta realización produce un sistema de aislamiento de material compuesto multicapa resistente con excelente durabilidad. Aunque se ilustra con tres capas fibrosas y una región de matriz intersticial, se entiende que se pueden emplear más o menos capas fibrosas (ya sean iguales o diferentes capas fibrosas) con una o más regiones de matriz intersticial (con disoluciones de matriz iguales o diferentes). Por ejemplo, una realización de aislamiento de material compuesto puede comprender al menos una capa fibrosa/de refuerzo estructural, al menos una región de matriz intersticial y/o al menos una capa superior.

En un ejemplo de la realización ilustrada en la Figura 6a, la primera capa trenzada 320 y la segunda capa trenzada 330 pueden ser capas trenzadas de vidrio-e, mientras que la cubierta de punto 350 se puede sustituir por una cubierta trenzada 350. Además, el sustrato de matriz intersticial 340 puede ser un sustrato termoplástico y de manera similar la capa superior 360 también puede ser una capa superior termoplástica. Por lo tanto, el sistema de aislamiento de material compuesto en este caso incluye 2 capas de trenza de vidrio-e, una cubierta trenzada, una matriz termoplástica y una capa superior termoplástica. Para el montaje o instalación, las dos capas de trenza de vidrio-e (320, 330) se pueden colocar en la tubería 310 y recortar secuencialmente. La cubierta trenzada 350 se puede entonces deslizar o colocar sobre las capas trenzadas (320, 330) y apretar. La cubierta trenzada 350 normalmente se estructura para proporcionar compresión sobre todo el sistema y producir una superficie lisa sin protuberancias ni arrugas. Luego se pueden instalar abrazaderas en cada extremo del aislamiento de material compuesto y se puede recortar cualquier material por fuera de las abrazaderas. Luego se pueden tapar los extremos abiertos de la tubería 310 y luego se puede sumergir todo el conjunto o sistema de aislamiento de material compuesto en una disolución de matriz termoplástica optimizada para inmersión. El sistema de aislamiento de material compuesto se puede sumergir durante un período de tiempo para garantizar que la disolución de matriz penetre al menos en la cubierta trenzada 350, al menos en la capa 330 y/o en la capa 320 de trenza de vidrio-e. Luego se puede retirar y limpiar el sistema de aislamiento curado. También se puede aplicar con brocha una capa superior termoplástica 360 sobre el material de cubierta 350 para impartir un acabado altamente repelente a la superficie. El conjunto se puede limpiar además antes de colocarlo en un horno para su posterior curado a una temperatura deseada durante un período de tiempo predeterminado. Una vez curado, el conjunto se puede retirar y dejar enfriar antes de montar el sistema/conjunto de aislamiento de material compuesto curado en una máquina/sistema para su funcionamiento. En esta realización, el sistema de aislamiento de material compuesto se estructura para curar de manera firme y rígida alrededor de la tubería sin arrugas. La matriz puede fluir hacia dentro y entre la capa superior y la 2' capa de vidrio-e trenzado 330 para formar un material compuesto reforzado con fibra de 2 capas con una región intersticial 340. La 2 ' capa de material trenzado 330 típicamente exhibe una matriz continua desde la capa superior 360 hasta la 2 ' capa 330.

En otro caso más, el sistema de aislamiento de material compuesto puede ser sustancialmente similar al descrito anteriormente, pero puede incluir 4 capas de trenza de vidrio-e, una cubierta de punto y una matriz termoplástica. Para el montaje, las tres capas de trenza de vidrio-e se pueden instalar y recortar secuencialmente. A continuación, se puede deslizar el material de cubierta de punto sobre las capas trenzadas y apretarlo. De manera similar, las abrazaderas se pueden instalar en cada extremo del aislamiento de material compuesto y el material se puede recortar en el exterior de las abrazaderas. Luego se pueden tapar los extremos abiertos de la tubería y todo el conjunto se puede sumergir en una disolución de matriz termoplástica optimizada para inmersión durante un cierto período de tiempo predeterminado para garantizar que la disolución de matriz penetre en la 3 ' capa más externa de trenza de vidrio-e. Luego se puede colocar el conjunto en el horno y curar. Una vez curada, la pieza se puede retirar y dejar enfriar. En la presente invención, normalmente, la matriz fluye dentro y entre la cubierta y la 3' capa de vidrio-e trenzado para formar un material compuesto de dos capas reforzado con fibra.

La Figura 6b ilustra una sección transversal del sistema de aislamiento de material compuesto de acuerdo con otra realización de esta invención. En esta realización, las capas fibrosas son 320, 330 y 350 en la tubería 310. Una capa trenzada 320 se coloca en la superficie exterior de la tubería 310 o componente. Una segunda capa trenzada 330 se coloca sobre la primera capa trenzada 320. Una capa de matriz interfacial 340 se encuentra entre la segunda capa trenzada 330 y la cubierta de punto 350. En esta realización puede que no haya una capa superior. Esta realización normalmente produce un sistema de aislamiento de material compuesto multicapa de buena calidad a un coste menor, específicamente en comparación con la realización anterior.

En un ejemplo de la realización ilustrada en la Figura 6b, la primera capa trenzada 320 y la segunda capa trenzada 330 pueden ser capas trenzadas de vidrio-e. Además, el sustrato de matriz intersticial 340 puede ser un sustrato termoplástico. Por lo tanto, el sistema de aislamiento de material compuesto en este caso incluye 2 capas de trenza de vidrio-e (320, 330), una cubierta de punto 350 y una matriz termoplástica intersticial 340. Para la instalación/ensamblaje, la primera capa de trenza de vidrio-e 320 se puede instalar y recortar en la tubería 310. La segunda capa de trenza de vidrio-e 330 se puede entonces instalar sobre la primera capa 320 y recortar. Se puede rociar una disolución de matriz termoplástica sobre la superficie de la trenza de vidrio-e 330. Luego, el material de cubierta de punto 350 se puede deslizar sobre las capas trenzadas (320, 330) y apretar. Luego se pueden instalar abrazaderas en cada extremo del aislamiento de material compuesto y se puede recortar el material en el exterior de las abrazaderas. Luego se puede rociar la matriz termoplástica sobre la superficie de la cubierta 350. La tubería y las abrazaderas se pueden limpiar antes de curar el conjunto en el horno. Se puede retirar el conjunto y dejar que se enfríe. En esta realización, el sistema de aislamiento de material compuesto se estructura para curar de modo tirante alrededor de la tubería sin arrugas. La matriz termoplástica puede fluir hacia dentro y entre la cubierta 350 y la 2' capa de vidrio-e trenzado 330 para formar un material compuesto reforzado con fibra de 2 capas con una capa de matriz intersticial 340. La 2 ' capa de material trenzado 330 típicamente exhibe una matriz continua desde la cubierta 350 a través de la 2 ' capa 330.

La Figura 6c ilustra una sección transversal del sistema de aislamiento de material compuesto de acuerdo con otra realización de esta invención. Esta realización puede comprender al menos dos capas fibrosas 380 y 350. En esta realización, la tubería 310 se cubre con una única capa de aislamiento no tejido 380. Directamente fuera del aislamiento no tejido 380 está la cubierta 350. La cubierta 350 puede ser de punto, trenzada, no tejida o una combinación de estos. La cubierta 350 puede comprender además la disolución de matriz intersticial o el sustrato de matriz intersticial que actúa para unir la capa de aislamiento no tejida 380 y la cubierta 350 cuando se cura/trata. Además, se puede proporcionar una capa superior 360 sobre la cubierta 350. Esta realización normalmente produce un excelente aislamiento para la tubería 310, específicamente proporcionando las capas antes mencionadas de un espesor predeterminado.

En un ejemplo de la realización ilustrada en la Figura 6c, la primera capa trenzada 380 puede ser una capa trenzada de vidrio-e, mientras que la cubierta 350 puede ser una cubierta trenzada 350. Por lo tanto, en este caso, el sistema de aislamiento de material compuesto incluye una capa de trenza de vidrio-e 380, una cubierta trenzada 350 y una matriz polimérica termoestable. Durante la instalación/montaje, la trenza de vidrio-e se puede instalar en la tubería 310 y recortar. Luego, la cubierta trenzada 350 se puede instalar sobre la capa 380. La cubierta trenzada 350 se comprime naturalmente y forma un aislamiento apretado alrededor de la tubería 310. Luego se pueden instalar las abrazaderas en cada extremo del aislamiento de material compuesto y se puede recortar el material por fuera de las abrazaderas. Luego la matriz termoestable se puede aplicar mediante brocha sobre la cubierta antes de colocar el conjunto en el horno. En este caso, el sistema de aislamiento de material compuesto puede curar de modo tirante sobre la tubería 310 sin arrugas. La matriz termoestable normalmente se distribuye uniformemente por toda la cubierta trenzada 350, pero en algunos casos puede no penetrar en la capa trenzada 380. Normalmente, se logra una distribución uniforme de la matriz termoestable a lo largo de al menos la sección transversal de la cubierta trenzada 350 después del curado en el horno.

La Figura 6d ilustra una sección transversal del sistema de aislamiento de material compuesto de acuerdo con otra realización de esta invención. En esta realización, la tubería 310 se puede cubrir con una capa de lámina de metal 320. Esta realización puede comprender tres capas fibrosas 330, 340 y 360. Una primera capa trenzada 330 se puede colocar sobre la capa de lámina de metal 320. Una segunda capa trenzada 340 se coloca sobre la primera capa trenzada 330. Se puede colocar una capa de matriz interfacial 350 entre la segunda capa trenzada 340 y la cubierta de punto 360. También se puede proporcionar una capa superior (no ilustrada) sobre la cubierta de punto 360 en función de los requisitos de la aplicación. En este caso, la matriz intersticial es típicamente continua desde la cubierta de punto 360 a través de la segunda capa trenzada 340 y/o de la primera capa trenzada 330. Esta realización proporciona un excelente sistema de aislamiento con una capa altamente protectora junto a la tubería 310.

En un ejemplo de la realización ilustrada en la Figura 6d, la primera capa trenzada 330 puede ser una capa de aislamiento de vidrio-e no tejido precortado, mientras que la cubierta de punto 360 se puede sustituir por una cubierta de vidrio-e trenzado 360. Además, el sustrato de matriz intersticial 350 puede ser una disolución de matriz termoplástica. Por lo tanto, el sistema de aislamiento de material compuesto en este caso incluye una capa de lámina de aluminio 320, una capa de aislamiento de vidrio-e no tejido precortado 330, una cubierta de vidrio-e trenzada 360 y una disolución de matriz termoplástica, mientras que la segunda capa trenzada puede estar ausente. Durante la instalación, la capa de lámina de aluminio se puede instalar firmemente alrededor de la tubería 310 envolviendo la lámina alrededor de la tubería 310 y doblando los bordes. La lámina puede ser sin revertir o revestida en una o ambas caras para promover la adhesión y/o proteger la lámina de la exposición ambiental. La primera capa de trenza de vidrio-e 330 se puede entonces instalar sobre la lámina 320 y recortar. La segunda capa de trenza de vidrio-e 340 se puede instalar opcionalmente sobre la primera capa 330 y recortar. La cubierta trenzada 360 normalmente se instala entonces sobre las capas de aislamiento. La cubierta trenzada 360, típicamente, comprime naturalmente y forma el aislamiento firmemente alrededor de la tubería 310. Luego se pueden instalar las abrazaderas y se pueden recortar los extremos del material. Los extremos de la tubería 310 se pueden tapar y todo el conjunto se puede sumergir en una disolución de matriz termoplástica optimizada para inmersión. El conjunto se puede retirar y limpiar antes de colocarlo en un horno para curarlo a una temperatura predeterminada durante un período de tiempo determinado. En este caso, el sistema de aislamiento de material compuesto se estructura para curar de modo tirante sobre la tubería sin arrugas. La matriz termoplástica se estructura para fluir a través de la cubierta 360 y a través de ambas capas de trenza de vidrio-e (330, 340). Normalmente, la matriz termoplástica es continua desde la cubierta 360 hasta por último la lámina 320, a través de todas las capas del sistema de aislamiento, formando también al menos una capa intersticial 350. De esta manera, en algunas realizaciones, todo el sistema de material compuesto, es decir, el componente con las capas aislantes se puede colocar en un horno, preferiblemente a una temperatura predeterminada, tal como aproximadamente 293,3°C (560°F), durante un período de tiempo predeterminado, tal como una hora, para curado/tratamiento térmico. En otras realizaciones, sólo se puede curar con calor una parte del sistema de material compuesto a la vez, usando un horno, una pistola de calor o similar. En otras realizaciones, el curado de la matriz termoestable se puede lograr, en algunos casos, calentando el conjunto a una temperatura predeterminada (por ejemplo, temperatura en el intervalo de aproximadamente 204,4°C (400°F), o 371,1-426,6°C (700 -800°F), y similares), para lograr la reticulación de las cadenas de polímero individuales.

La Figura 7 ilustra una sección transversal de otra realización antes y después del curado/tratamiento. En esta realización, la Figura 402 de la izquierda muestra el sistema de aislamiento 402 con una capa base de aislamiento/refuerzo estructural 420, una capa interfacial 430, una cubierta 440 y una capa superior 460. A la derecha, se muestra la distribución de la matriz intersticial de la misma configuración después del curado/tratamiento, por ejemplo, calentando la tubería 410 junto con el aislamiento de material compuesto a una temperatura predeterminada para efectuar el curado del sustrato de matriz intersticial y las capas fibrosas. En este caso, la matriz es típicamente continua desde el exterior hacia el interior del sistema de aislamiento de material compuesto. Por ejemplo, el curado de la matriz termoestable se puede lograr, en algunos casos, calentando el conjunto a una temperatura predeterminada (por ejemplo, una temperatura en el intervalo de aproximadamente 204°C (400°F), o 371,1-426,6°C (700-800°F), y similares), para lograr la reticulación de las cadenas individuales del polímero.

La Figura 8a muestra una realización del sistema de aislamiento de material compuesto 10 con una característica moldeada. La tubería 800 o el componente 800 se ilustra con un aislamiento de material compuesto 810. En el lado del aislamiento de material compuesto 810, se puede moldear una sección o al menos una parte de la superficie exterior del aislamiento de material compuesto 810 en una parte plana 820. Por ejemplo, se puede aplicar una placa de moldeo plana (no ilustrada) antes del curado, que luego se puede retirar más tarde después del curado. Aunque se ilustra como un plano, se puede moldear cualquier contorno curvilíneo deseado como la parte moldeada 820 a lo largo de al menos una parte del aislamiento de material compuesto 810, usando un dispositivo con una superficie/contorno complementario. La parte moldeada, por ejemplo, el área aplanada 820 se estructura para proporcionar el espacio exterior requerido durante la operación. La Figura 8b muestra una sección transversal del sistema de aislamiento de material compuesto 10, y particularmente la característica moldeada 820 a lo largo de la sección AA de la Figura 8a.

Las Figuras 9a-9b muestran realizaciones de la invención con porciones de aislamiento localizadas. En aplicaciones específicas, según se desee, se puede usar aislamiento localizado para adaptar el comportamiento del sistema de aislamiento de material compuesto en áreas locales. La Figura 9a ilustra una vista en corte de una realización de un sistema de aislamiento de material compuesto 950a. El sistema de aislamiento de material compuesto 950a puede comprender un aislamiento de material compuesto 920 en una tubería 900 con una estera de aislamiento localizada 910a colocada en una ubicación adecuada, por ejemplo, en la curva exterior de la tubería 900. La Figura 9a ilustra el sistema con una sección del aislamiento de material compuesto 920 eliminado para indicar la colocación de la estera de aislamiento localizada 910a entre la tubería 900 y el aislamiento de material compuesto 920.

En un ejemplo de la realización ilustrada en la Figura 9a, el aislamiento de material compuesto 920 incluye una primera capa trenzada de trenza de vidrio-e, una cubierta de punto de vidrio-e y un sustrato termoplástico. Durante la instalación, la estera de aislamiento no tejida localizada 910a se puede fijar a la tubería con un adhesivo pegajoso. Luego se puede aplicar la trenza de vidrio-e sobre la tubería y la estera localizada. Dado que la trenza de vidrio-e es altamente adaptable, normalmente cubre cómodamente la tubería 900 y la estera localizada 910a. A continuación, se puede instalar la cubierta de punto. La cubierta tejida normalmente proporciona compresión sobre todo el sistema, incluidas las partes con la estera localizada 910a, y se estructura para producir una superficie lisa sin protuberancias ni arrugas algunas. Luego se pueden instalar las abrazaderas y se puede recortar el material exterior de las abrazaderas. Los extremos abiertos de la tubería se pueden tapar y todo el conjunto se puede sumergir en una disolución de matriz termoplástica optimizada para inmersión durante un período de tiempo predeterminado para garantizar que la disolución de matriz penetre en la trenza de vidrio-e, pero no en la estera aislante localizada. Luego se puede retirar la pieza y limpiarla antes de curarla en un horno. En esta realización, el sistema de aislamiento de material compuesto normalmente cura de modo tirante y rígidamente alrededor de la tubería 900. La matriz se puede configurar para fluir a través de la cubierta y dentro de la trenza de vidrio-e. Normalmente, la cubierta y la trenza de vidrio-e se configuran para unirse entre sí con interfaces claras entre las capas. La matriz termoplástica suele ser normalmente continua desde la cubierta hasta la trenza de vidrio-e. En esta realización, la estera se puede infundir con la matriz termoplástica si se desea para una determinada aplicación.

La Figura 9b ilustra una vista en corte de otra realización de un sistema de aislamiento de material compuesto 950b. El sistema de aislamiento de material compuesto 950b puede comprender aislamiento de material compuesto 920 en una tubería 900 con un manguito de aislamiento localizado 910b colocado en una ubicación adecuada, por ejemplo, en la curva exterior de la tubería 900. La Figura 9b ilustra el sistema 950b con una sección del compuesto aislamiento 920 retirado para indicar la colocación del manguito de aislamiento localizado 910b entre la tubería 900 y el aislamiento de material compuesto 920. El manguito de aislamiento localizado puede comprender un manguito de sílice trenzada. En algunas realizaciones, el manguito de aislamiento localizado se puede instalar junto a la tubería 900 a lo largo del codo y dimensionarse de manera que el manguito 910b termine antes de los extremos de las capas superiores.

Si bien se han descrito y mostrado ciertas realizaciones ejemplares en los dibujos adjuntos, se debe entender que dichas realizaciones son meramente ilustrativas y no restrictivas de la invención amplia, y que esta invención no se limita a las construcciones y disposiciones específicas mostradas y descritas, ya que son posibles otros cambios, combinaciones, omisiones, modificaciones y sustituciones, además de los establecidos en los párrafos anteriores. Los expertos en la técnica apreciarán que se pueden configurar diversas adaptaciones y modificaciones de las realizaciones que se acaban de describir sin apartarse del alcance y espíritu de la invención. Por lo tanto, se debe entender que, dentro del alcance de las reivindicaciones adjuntas, la invención se puede llevar a la práctica de forma distinta a como se describe específicamente en la presente invención.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un sistema de aislamiento de material compuesto adaptable, automoldeable y reforzado con fibra (10; 50; 100; 200;

250; 402; 404; 950a; 950b) que se estructura para ser aplicado a un componente (30; 110; 210; 260; 310; 410; 800;

900), que comprende:

al menos una capa de refuerzo estructural (60; 80; 420), estando estructurada la al menos una capa de refuerzo estructural para proporcionar soporte estructural, aislamiento o protección al componente (30; 110; 210; 260; 310;

410; 800; 900);

una cubierta de fibra de tejido automoldeable estructurada para encerrar la al menos una capa de refuerzo estructural (60; 80; 420) y proporcionar compresión alrededor de la al menos una capa de refuerzo estructural (60; 80; 420) y al menos parcialmente alrededor del componente sin aplicación de fuerzas externas; y

una disolución de matriz polimérica líquida estructurada para ser aplicada a la al menos una capa de refuerzo estructural (60; 80; 420) y a la cubierta de fibra automoldeable colocada al menos parcialmente sobre el componente (30; 110; 210; 260; 310; 410; 800; 900),

en donde la al menos una capa de refuerzo estructural (60; 80) y la cubierta de fibra automoldeable se estructuran de tal manera que la disolución de matriz polimérica líquida fluye dentro e infunde tanto en la al menos una capa de refuerzo estructural (60; 80) como en la cubierta de fibra automoldeable desde el exterior de la cubierta de fibra automoldeable hasta el interior de la al menos una capa de refuerzo estructural (60; 80), en donde la disolución líquida de matriz polimérica se estructura para ser curada para formar de ese modo una matriz continua desde el exterior de la cubierta de fibra automoldeable hasta el interior de la al menos una capa de refuerzo estructural (60; 80).

2. El sistema de aislamiento de material compuesto (10; 50; 100; 200; 250; 402; 404; 950a; 950b) de la reivindicación 1, en donde la al menos una capa de refuerzo estructural (60; 80; 420) comprende fibras estructurales, fibras de resina y/ o fibras elásticas, en donde:

las fibras estructurales comprenden fibras de vidrio, carbono, polímeros, cerámicas, metálicas, minerales y/o naturales; y

las fibras de resina comprenden poli(tereftalato de etileno) (PET), poliamida (PA), poli(sulfuro de fenileno) (PPS), poli(éter-óxido de fenileno) (PPE), polietilenimina (PEI), poli(éter-éter-cetona) (PEEK), polímeros fluorados tales como politetrafluoroetileno (PTFE), etileno-tetrafluoroetileno (ETFE), poli(fluoruro de vinilideno) (PVDF) y/o fibras a base de etileno-tetrafluoroetileno (ETFE).

3. El sistema de aislamiento de material compuesto (10; 50; 100; 200; 250; 402; 404; 950a; 950b) de la reivindicación 1, en donde la al menos una capa de refuerzo estructural (60; 80; 420) comprende materiales de fibra trenzados, materiales de fibra de punto, materiales de fibra tejidos y/o materiales de fibra no tejidos.

4. El sistema de aislamiento de material compuesto (10; 50; 100; 200; 250; 402; 404; 950a; 950b) de la reivindicación 1, en donde la al menos una capa de refuerzo estructural (60; 80; 420) comprende películas poliméricas, películas de metal, películas poliméricas metalizadas, láminas, películas reforzadas con fibras y/o láminas reforzadas con fibras.

5. El sistema de aislamiento de material compuesto (10; 50; 100; 200; 250; 402; 404; 950a; 950b) de la reivindicación 1, en donde la cubierta de fibra automoldeable comprende materiales de fibra trenzados, materiales de fibra de punto, materiales de fibra tejidos y/o materiales de fibra no tejidos.

6. El sistema de aislamiento de material compuesto (10; 50; 100; 200; 250; 402; 404; 950a; 950b) de la reivindicación 1, en donde la cubierta de fibra automoldeable comprende fibras estructurales, fibras de resina y/o fibras elásticas, en donde:

las fibras de resina comprenden fibras a base de poli(tereftalato de etileno) (PET), poliamida (PA), poli(sulfuro de fenileno) (PPS), poli(éter-óxido de fenileno) (PPE), polietilenimina (PEI), poli(éter-éter-cetona) (PEEk ), polímeros fluorados tales como politetrafluoroetileno (PTFE), etileno-tetrafluoroetileno (ETFE), poli(fluoruro de vinilideno) (PVDF) y/o etileno-tetrafluoroetileno (ETFE).

7. El sistema de aislamiento de material compuesto (10; 50; 100; 200; 250; 402; 404; 950a; 950b) de la reivindicación 1, en donde la disolución de matriz polimérica líquida comprende una dispersión de polímero termoplástico molido en un disolvente orgánico o no orgánico.

8. El sistema de aislamiento de material compuesto (10; 50; 100; 200; 250; 402; 404; 950a; 950b) de la reivindicación 1, en donde la disolución líquida de matriz polimérica comprende uno o más aditivos elegidos de un grupo que comprende tensioactivos, emulsionantes, dispersantes, modificadores de la reología y aditivos funcionales.

9. El sistema de aislamiento de material compuesto (10; 50; 100; 200; 250; 402; 404; 950a; 950b) de la reivindicación 1, en donde la disolución de matriz polimérica líquida comprende un polímero termoestable, en donde el polímero termoestable comprende polímeros alquídico, amino, epoxi, fenólico, poliimida, poliuretano o silano.

10. El sistema de aislamiento de material compuesto (10; 50; 100; 200; 250; 402; 404; 950a; 950b) de la reivindicación 1, que comprende además una o más capas de lámina de metal o lámina de metal reforzado con fibra (320) elegidas de un grupo que comprende aluminio, aluminio reforzado con fibra de vidrio, acero inoxidable, níquel y estaño.

11. El sistema de aislamiento de material compuesto (10; 50; 100; 200; 250; 402; 404; 950a; 950b) de la reivindicación 1, que comprende además una capa superior adaptable estructurada para ser aplicada a la cubierta de fibra automoldeable y curada, comprendiendo la capa superior adaptable uno o más polímeros molidos secos disueltos en un disolvente y un emulsionante.

12. Un método para fabricar un sistema de aislamiento de material compuesto reforzado con fibra, automoldeable y adaptable (10; 50; 100; 200; 250; 402; 404; 950a; 950b) que se estructura para ser aplicado a un componente, comprendiendo el método:

proporcionar al menos una capa de refuerzo estructural (60; 80; 420) alrededor de una parte exterior de un componente (30; 110; 210; 260; 310; 410; 800; 900), estando estructurada la al menos una capa de refuerzo estructural (60; 80 ; 420) para proporcionar soporte estructural, aislamiento o protección al componente (30; 110; 210; 260; 310; 410; 800; 900);

proporcionar una cubierta de fibra de tejido automoldeable;

colocar la cubierta de fibra automoldeable sobre la al menos una capa de refuerzo estructural (60; 80; 420) de manera que la cubierta de fibra automoldeable proporcione compresión alrededor de la al menos una capa de refuerzo estructural (60; 80; 420) y al menos parcialmente alrededor del componente (30; 110; 210; 260; 310; 410; 800; 900) sin aplicación de fuerzas externas;

aplicar una disolución de matriz polimérica líquida a la al menos una capa de refuerzo estructural (60; 80; 420) y a la cubierta de fibra automoldeable colocada al menos parcialmente sobre el componente, en donde la al menos una capa de refuerzo estructural y la cubierta de fibra automoldeable se estructuran de manera que la disolución de matriz polimérica líquida fluye dentro e infunde tanto en la al menos una capa de refuerzo estructural (60; 80; 420) como en la cubierta de fibra automoldeable desde el exterior de la cubierta de fibra automoldeable hasta el interior de la al menos una capa de refuerzo estructural (60; 80; 420); y

en donde la disolución de matriz polimérica líquida se estructura para ser curada para formar de ese modo una matriz continua desde el exterior de la cubierta de fibra automoldeable hasta el interior de al menos una capa de refuerzo estructural (60; 80; 420).