专利名称：热绝缘护套的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于封闭并保护处于炎热环境中的细长基质，例如导线束，燃料线，制动线及类似物等的护套。
背景技术：
长形基质，例如常用于汽车、航空和航海器中的导线束、类似制动或燃料管线等的液体管道以及光纤束，在以上应用中处于酷热之中。导线束和燃料管线的管路穿过封闭的引擎舱，例如，在一个汽车、轮船或飞机中，受到来自引擎，特别是排气管的辐射和对流热。相似的，位于火箭引擎喷口附近或在轨道卫星上的燃料管线和导线，它们直接暴露在太空真空中的阳光下，需要热防护以保证正常和连续不间断的工作。
这种热防护可以通过使用具有一层粘结在一层反射金属箔上的玻璃纤维编织层的复合护套提供。该复合物的展开片材以其反射金属箔层面向外的方式翻转折叠。该片材的相对的边缘相互靠近并缝合在一起形成长条接缝。
尽管这种护套提供了热保护，但制作起来相对昂贵且费时，这主要由于缝合长条接缝造成。此外，这种接缝必然使处于反射层之下方的各层，例如玻璃纤维层，暴露在热环境中。暴露层由于缝合的护套牺牲了热屏蔽并使得在护套内沿着基质形成一个相对热的区域。此外，翻转折叠沿着护套的纵长方向产生一条折痕，大大减弱了玻璃纤维层的强度，减小了大约75％之多的撕裂强度，这样，便在护套上产生一个破裂的隐患。很明显需要一种热防护护套以避免缝合护套的缺陷并且由于无需缝合而加快生产速度。
发明内容
本发明提供了一种隔热的、柔韧的，用来保护处于炎热环境中的长形基质的护套。该护套由复合片材构成，该复合片材包括一层金属反射层，一层加强层和一层隔热层。
该金属反射层最好为铝材，既可以是粘贴于加强层的一薄片，也可以由真空喷涂而成。该加强层最好由柔韧的抗拉材料构成，例如聚酯薄膜(Mylar)，该层基本上覆盖在反射层上。所述隔热层由一种无纺的纤维材料构成，最好是具有预定厚度的热塑塑料毡，通过其空气腔增加隔热能力。所述隔热层基本上覆盖并最好用胶粘贴于加强层上。
当由各层形成一个复合片材后，在该片材的第一和第二部份之间形成一个翻转折线，使得第一片材部份与第二片材部份之间构成覆盖的关系。该折线使位于第一片材部份上的隔热层面向位于第二片材部份的隔热层，而反射层则面向外。在第一和第二片材部份之间形成一条接缝，将两者结合在一起。该接缝最好通过使用超声焊接技术熔融位于第一和第二片材部份上的相向的隔热层而形成。该接缝沿着片材与翻转折线相间隔开定位。该翻转折线和接缝连同第一和第二片材部份限定了一个适于容纳被热绝缘的长形基质的中央空腔。
本发明的目的是提供一种用于长形基质的热绝缘护套。
本发明的另一目的是提供一种阻隔各种形式的热传递的护套。
本发明的再一目的是提供一种具有一层无纺隔热层的护套。
本发明的又一目的是提供一种可以通过将隔热层与其自身相焊接而形成一条接缝的护套。
本发明的还一目的是提供一种通过超声焊接技术进行焊接的护套。
上述以及其它发明目的和优点将通过下面结合附图和实施例的描述而变得更明显。
图1是形成一个按照本发明的热绝缘护套在折叠和焊接之前的复合层的截面图；图2是一个按照本发明的护套的透视图；图3是沿图2中3-3线的横截面图。
具体实施例方式
图1所示为用来形成一个按照本发明的热绝缘护套的复合片材10的截面图。该复合片材10最好包括三层，一层是无纺纤维材料制成的隔热层12，一层是由柔韧的抗拉材料制成的加强层14，还有一层是反射层16。各层最好由热塑聚酯粘结剂或交联聚酯粘结剂相互粘结在一起，从而增加层间剪切强度及增加对于相对高温下粘结失效的抵抗。层间设置是将加强层14夹在反射层16和隔热层12之间。这样使得加强层14同时加强了两个邻接层12和16而不影响该两层的如下所述的热防护和隔热功能。
所述反射层16最好由金属薄片构成，例如铝箔或金箔以增加反射率。实际使用于护套的铝箔的厚度范围在0.00035至0.001英寸之间，其中0.00035英寸的铝箔被优选普遍用于汽车业。选择较薄的箔片以保持护套的柔韧性并使其易于按所包裹的基质的形状和路径成形。所述反射层16也可由金属涂层形成，例如直接在加强层14上真空喷涂铝。
所述加强层14最好是聚酯薄膜，该薄膜具有优良的抗拉性(即使在折叠或折皱时)并容易与组成复合片材10的其它层相联。聚酯薄膜还提供了一种良好的用于金属涂层喷镀的基层。所述加强层14主要用来防止反射层16撕裂，相对较薄的金属层较脆弱而容易撕裂。其它坚韧的材料，例如kapton也可以用来取代聚酯薄膜，但由于易得到且成本相对较低，通常用的较多的还是聚酯薄膜，特别在汽车应用中。
所述隔热层12最好由多孔的无纺热塑塑料毡制成，例如聚酯毡，通过在形成毡材料的纤维间容留大量空气得到其隔热特性。其它可用的毡材料包括聚丙烯，丙烯酸，尼龙以及其它热塑塑料。实际使用的毡的表面密度的范围在1.5盎司至7.25盎司/平方码之间。大多数汽车应用中选用的毡密度为4.5盎司/平方码。该毡的表面密度决定了空气在其中存留的量，较大密度的的毡存留较多的空气，由此隔热能力相对增加。然而，致密的毡体，较厚，柔韧性较差，不能像薄毡那样按其包裹的基质的形状及路径成形。这样中等范围的毡密度便提供了一个介于护套的隔热特性和柔韧性之间的灵活的折衷方案。
图2所示为由图1中的片材10形成的一个护套18。通过沿着翻转折线20翻转折叠片材10并使其反射层16面向外而形成该护套18，由此将该片材分成第一和第二片材部份22和24。该翻转折线20使片材部份22和24成相互覆盖的关系，其中位于第一片材部份22上的隔热层12面向位于第二片材部份24上的隔热层12。第一和第二片材部份22和24顺着与翻转折线20间隔开并沿护套18长度延伸的接缝26相互粘结。该第一和第二片材部份22和24以及翻转折线20及接缝26共同确定了一个用来容纳诸如导线线束30等的长形基质的中央空腔28。
如图3所示，最好通过将片材10的两相对边缘32和34相互邻接，并最好通过超声焊点36(参见图2)熔融位于两片材部份22和24上的相向的隔热层12，将两相对边缘连接在一起，形成接缝26。该焊点36的有效作用穿过反射层和加强层，并实际形成在邻近边缘32和34的区域的毡层12之间。超声焊接的强度与毡层的密度成比例。较致密的毡层意味着更多的材料被熔合在一起，因此，相比较焊接低密度毡层，其形成了一个强度较强的接缝。热塑塑料毡为优选材料，因为其相互间易于焊接而形成一个牢固的连接。
该焊接通过将折叠后的复合层10的两对边32和34送进振动臂和构成超声焊机的旋转焊头之间而实现。该焊头沿所述片材的给进方向旋转。在该焊头的圆周上分布着若干凸起，当该凸起经过振动臂时，迫使该片材的边缘沿着该片材在不连续的点处与振动臂相接触。该振动臂的振动将能量施加于隔热毡层12，从而加热并使由构成该毡层的聚酯纤维熔融在一起。根据对接缝强度的需求，该焊机可以形成一排或多排焊点。
采用超声焊接边缘32和34以形成接缝26优于用诸如缝合或紧固件等的其它连接对边的方法。由于缝合需要穿透各层，这样便降低了它们的强度并破坏了反射层的完整性，降低了反射能力。这种超声焊接形成了一个基本连续的密实接缝，没有暴露于非反射层的、让辐射热或对流热由此可以透过的开孔。该超声焊机具有高速的材料通过量，允许高速生产。而且，不需要额外的材料或元件，例如丝线或紧固件，因为焊接就形成在本身就是片材不可分割的部份的元件之间。
该护套18的这种结构通过有效阻隔各种形式的热传递而对处于中央空腔28中的基质30提供热防护。反射外层16阻隔了处于较高温度时大量的辐射热能。隔热毡层12通过容留空气于其中的隔热层阻隔传向基质的对流和传导热。通过将加强的聚酯薄膜层14置于反射和隔热层之间，在对其热特性没有不利影响的情况下，该两层均增加了强度，这是因为周围的辐射热仅仅施加于外反射表面，且由毡体所提供的空气间隙邻近于基质30。
按照SAE J369标准对该护套进行燃烧测试显示它可自熄灭。按照ASTM E-408中方法B进行热辐射系数测试，预期其热辐射系数为约0.14。热辐射系数从实用观点来看，可以认为是对反射的补充，热辐射系数0.14显示几乎86％的偶然辐射应该从护套反射。该护套应该经受得住从-40°F到450°F的温度，并当遭受800°F的红外辐射时提供有力的热防护，从而使护套的表面温度维持在230°F左右，护套中的空间温度应该维持在215°F。
按照本发明的这种超声焊接，无纺热绝缘护套提供了一种对处于广泛使用条件下的长形基质进行隔热保护的经济-有效的方法，避免了以前隔热护套存在的高成本、低产率，弱撕拉强度以及热保护不完全的缺陷。
权利要求
1.一种热绝缘复合层，其特征在于所述复合层包括一层金属反射层；一层加强层，由柔韧的抗拉材料制成，该层覆盖并固结在所述反射层上；一层隔热层，由一种无纺的纤维材料制成，该层具有预定厚度而提供用来增加隔热能力的空气腔，所述隔热层覆盖并固结于所述加强层上。
2.根据权利要求1所述的复合层，其特征在于所述的反射层和隔热层粘结在所述加强层上。
3.根据权利要求1所述的复合层，其特征在于所述的反射层由具有一厚度在0.00035英寸至0.001英寸之间的铝箔构成。
4.根据权利要求3所述的复合层，其特征在于所述的加强层由聚酯薄膜构成。
5.根据权利要求4所述的复合层，其特征在于所述的隔热层由一种毡材料构成。
6.根据权利要求5所述的复合层，其特征在于所述的毡材料由一种热塑塑料制成。
7.根据权利要求6所述的复合层，其特征在于所述的毡材料选自聚酯毡、聚丙烯毡、丙烯酸毡或尼龙毡中的一种。
8.根据权利要求5所述的复合层，其特征在于所述的毡材料的表面密度在1.5盎司/平方码至7.25盎司/平方码之间。
9.根据权利要求5所述的复合层，其特征在于所述的毡材料的表面密度是4.5盎司/平方码。
10.根据权利要求1所述的复合层，其特征在于所述片材分为第一和第二片材部份，该两部份片材之间形成一条翻转折线，使第一片材部份覆盖在第二片材部份上，所述第一片材部份上的隔热层面向第二片材部份上的隔热层；一条接缝形成在第一和第二片材部份之间并将两者接合在一起，所述接缝沿着片材与翻转折线相间隔开定位；所述第一和第二片材部份以及翻转折线和接缝限定了一个适于容纳被热绝缘的长形基质的中央空腔。
11.根据权利要求10所述的复合层，其特征在于所述接缝沿第一和第二片材部份的边缘定位，所述边缘以相互覆盖的方式相互邻接。
12.根据权利要求11所述的复合层，其特征在于位于第一和第二片材部份上的所述隔热层沿所述边缘熔合在一起，由此形成所述接缝。
13.根据权利要求12所述的复合层，其特征在于通过将位于所述第一和第二片材部份上的隔热层超声焊接而形成所述接缝。
14.一种对长形基质提供热绝缘的护套，其特征在于，所述护套包括一多层片材，具有第一和第二片材部份；一条翻转折线，确定所述第一和第二片材部份并位于两者之间，使两片材成相互覆盖关系；一条接缝，形成在第一和第二片材部份之间并将两者接合在一起，所述接缝沿着片材与翻转折线相间隔开定位，所述第一和第二片材部份以及翻转折线和接缝限定了一个适于容纳所述长形基质的中央空腔；其中所述多层片材包括一金属反射层，形成一个第一和第二片材部份的向外的表面；一加强层，由柔韧的抗拉材料制成，位于所述中央空腔和反射层之间并固结在反射层上；一隔热层，由一种无纺的纤维材料制成，该层具有预定厚度而提供用来增加隔热能力的空气腔，所述隔热层位于所述中央空腔和加强层之间并固结于所述加强层上。
15.根据权利要求14所述的护套，其特征在于所述反射层和隔热层粘结于加强层上。
16.根据权利要求14所述的护套，其特征在于所述隔热层由一种毡材料构成。
17.根据权利要求16所述的护套，其特征在于所述的毡材料由一种热塑塑料制成。
18.根据权利要求17所述的护套，其特征在于所述的毡材料选自聚酯毡、聚丙烯毡、丙烯酸毡或尼龙毡中的一种。
19.根据权利要求17所述的护套，其特征在于所述接缝沿第一和第二片材部份的边缘定位，所述边缘以相互覆盖的方式相互邻接。
20.根据权利要求19所述的护套，其特征在于位于第一和第二片材部份上的所述隔热层沿所述边缘熔合在一起，由此形成所述接缝。
21.根据权利要求20所述的护套，其特征在于通过将位于所述第一和第二片材部份上的隔热层超声焊接在一起而形成所述接缝。
22.根据权利要求16所述的护套，其特征在于所述毡的表面密度在1.5盎司/平方码至7.25盎司/平方码之间。
23.根据权利要求22所述的护套，其特征在于所述的毡的表面密度是4.5盎司/平方码。
24.根据权利要求14所述的护套，其特征在于所述的长形基质位于所述中央空腔内。
25.根据权利要求24所述的护套，其特征在于所述的长形基质包括导线线束。
26.一种对长形基质提供热绝缘的护套，其特征在于，所述护套包括一加强层，由柔韧的抗拉材料制成，具有相对的表面；一反射金属涂层，涂于前述加强层的一个表面上；一隔热层，由一种无纺的纤维材料制成，该层具有预定厚度而提供用来增加隔热能力的空气腔，该层固结于加强层的另一个表面上；一条翻转折线，形成在所述加强层中，将所述加强层分为第一和第二部份，该翻转折线使位于第一和第二部份上的隔热层成相向的关系；一条接缝，形成在第一和第二部份之间并将两者接合在一起，所述接缝与翻转折线相间隔开定位，所述接缝、翻转折线以及第一和第二部份限定了一个容纳所述长形基质于其间的中央空腔。
27.根据权利要求26所述的护套，其特征在于所述的加强层由聚酯薄膜构成。
28.根据权利要求27所述的护套，其特征在于所述的反射金属涂层为真空喷涂铝层。
29.根据权利要求28所述的护套，其特征在于所述的隔热层由一种毡材料构成。
30.根据权利要求29所述的护套，其特征在于所述的毡材料是一种聚酯毡。
全文摘要
本发明公开了一种对长形基质提供热绝缘的护套。该护套由一种复合层形成，该复合层具有一层坚韧的弹性加强层，一层金属反射层和一层无纺纤维隔热层分别固结于该加强层的两侧面上。翻转折叠该复合层，使其反射层面向外而隔热层面向内。沿该护套的长度方向形成一条与前述折叠线间隔一定距离的接缝，由此确定一个用于容纳所述长形基质的中央空腔。将位于翻转折线两侧的向内的隔热层熔融在一起形成所述接缝。
文档编号B32B15/14GK1678449SQ02815355
公开日2005年10月5日 申请日期2002年8月6日 优先权日2001年8月6日
发明者M·斯奈德 布赖恩, M·彭德格斯特 帕特里克 申请人:费德罗-莫格尔动力系公司