CN112823257B

CN112823257B - 绝缘材料

Info

Publication number: CN112823257B
Application number: CN201980066564.6A
Authority: CN
Inventors: L·斯莫特; R·迪普文斯
Original assignee: Pittsburgh Corning Europe NV
Current assignee: Pittsburgh Corning Europe NV
Priority date: 2018-10-17
Filing date: 2019-10-14
Publication date: 2023-12-29
Anticipated expiration: 2039-10-14
Also published as: MX2021004258A; DK3867558T3; EP3867558A1; FI3867558T3; CA3115391A1; EP3867558B1; US20210388937A1; AU2019361176A1; WO2020078908A1; US11867345B2; EP3640518A1; KR20210061455A; CN112823257A

Abstract

一种绝缘材料，所述绝缘材料包括具有基底表面的绝缘材料基底，所述绝缘材料进一步具有附连到所述基底表面或整合到所述基底表面中的多个突出部，每个突出部具有在突出部基部远侧的邻接表面和将所述邻接表面与所述突出部基部连接的突出部主体，并且每个突出部具有至少2mm的邻接表面高度，其中所述邻接表面高度是所述邻接表面的平面与所述突出部基部的平面之间的最短距离。

Description

绝缘材料

技术领域

本发明涉及绝缘材料和使用绝缘材料的方法，具体地但非排他地涉及旨在在可腐蚀表面附近使用的绝缘材料，诸如多孔玻璃。

背景技术

加工厂的若干部件(诸如管道、储存容器等)利用绝缘材料进行绝缘，以便为部件提供绝缘，诸如热绝缘。绝缘材料通常邻接待绝缘部件。此类部件通常由可腐蚀材料诸如钢制成。

在存在氧气和水时，钢发生腐蚀。如果在绝缘材料和被绝缘的钢部件之间截留有水，则钢部件可能发生腐蚀。这称为绝缘物下腐蚀(“CUI”)。

一般来讲，钢在0℃至175℃的温度范围内易受CUI影响。最常见的CUI类型有：

-碳钢的普遍腐蚀和点状腐蚀，这可能在湿绝缘物与碳钢接触时发生；

-奥氏体不锈钢的外部应力腐蚀开裂(ESCC)，这是一种特殊类型的腐蚀，主要由水溶性氯化物的作用引起。

在所有类型的绝缘物下都可以使用碳钢的CUI。绝缘物类型可能只是一个影响因素。对CUI影响最大的绝缘物特性是：

-绝缘物中水浸出性盐含量，诸如可能导致腐蚀的氯化物、硫酸盐和酸性材料的含量；

-绝缘物的保水率、渗透性和润湿性；以及

-含有与水反应生成盐酸或其他酸的残余化合物的泡沫。

CUI是湿金属暴露持续时间的产物，因此，绝缘系统中的水量最少且干燥最快，因此对设备的腐蚀损害最少。慎重选择绝缘材料可减少腐蚀。

腐蚀的表面大部分被绝缘系统隐藏，只有在去除绝缘物以进行检查或在金属故障导致事故的情况下，才会观察到腐蚀表面。

因此，期望提供减少可腐蚀部件上的CUI的绝缘材料系统。

当前提供的隔片系统包括被设计成夹在管的外表面上的多个套筒。套筒具有中空圆柱形状，该中空圆柱形状具有环形外部部分和从环形外部部分的内表面朝向中空圆柱体的中心径向延伸的材料翅片或波状部。在向内指向的材料翅片或波状部之间形成气隙。将管(其待绝缘)通过环形圈的切口段插入中空圆柱体中。换句话说，环形圈不形成完整圆。管邻接套筒的向内指向的材料翅片或波状部，并且环形外部包围管和材料波状部或翅片。然后，将绝缘材料放置在管和套筒的外侧，使绝缘材料邻接套筒的环形外部的外表面。以这种方式，在管和绝缘材料之间提供气隙。在图1中示出此类系统的示例。塑料和金属隔片系统均已使用。

上述系统需要分开组装隔片系统和绝缘材料。此外，系统的安装可能无法提供最佳的CUI保护。

本发明是基于上述考虑而设计的。

发明内容

在最通常的意义上，本发明提供了一种绝缘材料，该绝缘材料具有附连到绝缘材料表面或整合到绝缘材料表面中的多个突出部，该突出部从绝缘材料表面延伸至少2mm。

因此，在第一方面，本发明提供了一种绝缘材料，该绝缘材料包括具有基底表面的绝缘材料基底，该绝缘材料进一步具有附连到基底表面或整合到基底表面中的多个突出部，每个突出部具有在突出部基部远侧的邻接表面和将邻接表面与突出部基部连接的突出部主体，并且每个突出部具有至少2mm的邻接表面高度，其中邻接表面高度是在邻接表面的平面与突出部基部的平面之间的最短距离。

以这种方式，绝缘材料具有整合的隔片系统，以用于在基底表面与可腐蚀表面之间形成至少2mm的气隙，以允许例如水从可腐蚀表面流走。

在第二方面，本发明提供了一种经绝缘部件，该经绝缘部件包括具有可腐蚀外表面和根据第一方面的绝缘材料的部件，其中绝缘材料的突出部的邻接表面邻接该部件的可腐蚀外表面以在可腐蚀外表面与绝缘材料基底的基底表面之间提供至少2mm的气隙。

在第三方面，本发明提供了一种用于生产第一方面的绝缘材料的方法，其中该方法包括以下步骤：

1)提供具有基底表面的绝缘材料基底；以及

2)将多个突出部附连到基底表面，每个突出部具有在突出部基部远侧的邻接表面和将邻接表面与突出部基部连接的突出部主体，每个突出部的突出部基部附连到基底表面，并且每个突出部具有至少2mm的邻接表面高度，其中邻接表面高度是邻接表面的平面与突出部基部的平面之间的最短距离。

在第四方面，本发明提供了一种生产第二方面的经绝缘工业部件的方法，该方法包括将一种或多种第一方面的绝缘材料附连到工业部件的外部可腐蚀表面上的步骤。

本发明包括所描述的方面和优选特征的组合，除非这种组合是明显不被允许的或明确要避免的。

附图说明

现在将参考附图讨论说明本发明原理的实施例和实验，附图中：

图1示出了已知的隔片系统的示例，该隔片系统被设计为围绕可腐蚀管放置，然后再将绝缘材料放置在管上方。

图2示出了本文所述的绝缘材料的表示。

图3示出了本文所述的另一种绝缘材料的表示。

图4示出了可用于本文所述的绝缘材料的突出部的示意图。

图5示出了可用于本文所述的绝缘材料的硅橡胶突出部的照片。

图6示出了图5的突出部的侧视图的线图表示。

具体实施方式

现在将参考附图讨论本发明的方面和实施例。对于本领域技术人员而言，其他方面和实施例将是显而易见的。本文中提及的所有文件均通过引用并入本文。

突出部

本文所述的绝缘材料的突出部附连到绝缘材料表面的基底表面或与绝缘材料表面的基底表面成一体。通常，突出部具有附连到绝缘材料基底的基底表面或与绝缘材料基底的基底表面成一体的突出部基部，以及从突出部基部延伸到突出部的邻接表面的突出部主体。

突出部的邻接表面适于邻接可腐蚀表面。以这种方式，突出部可邻接部件的可腐蚀表面诸如钢表面，并且在可腐蚀表面和绝缘材料基底之间提供气隙。

邻接表面高度

当使用本文所述的绝缘材料来使具有可腐蚀表面的部件绝缘时，邻接表面高度可确定在可腐蚀表面与绝缘材料基底之间形成的气隙。

邻接表面高度为至少2mm。邻接表面高度是从邻接表面到突出部基部的最短距离。

在特定实施例中，邻接表面的平面基本上平行于突出部基部的平面。以这种方式，对于邻接表面上的所有点，邻接表面与突出部基部之间的最短距离是基本上均匀的。在这些实施例中，邻接表面的平面与突出部基部之间的最短距离限定邻接表面的高度。

以这种方式，当邻接表面(或邻接表面的至少一部分)邻接可腐蚀表面时，在绝缘材料基底和可腐蚀表面之间形成至少2mm的气隙。气隙提供了用于将绝缘材料基底和可腐蚀表面之间的水分、多余的水或任何其他可能导致绝缘物下腐蚀(CUI)的液体去除的方式。

在一些实施例中，邻接表面高度在2mm至30mm的范围内。在特定实施例中，邻接表面高度在5mm至20mm的范围内。在更特定实施例中，邻接表面高度在10mm至15mm的范围内。在另外的实施例中，邻接表面高度为大约11mm、12mm或13mm。

在另选的实施例中，邻接表面和突出部基部之间的最短距离在整个邻接表面上变化。邻接表面与突出部基部之间的最短距离限定最小邻接表面高度。最小邻接表面高度通常为至少2mm。在一些实施例中，最小邻接表面高度在2mm至30mm的范围内。在特定实施例中，最小邻接表面高度在5mm至20mm的范围内。在更特定实施例中，最小邻接表面高度在10mm至15mm的范围内。在另外的实施例中，最小邻接表面高度为大约11mm、12mm或13mm。

突出部基部和邻接表面的尺寸

邻接表面的长度和宽度不受特别限制，只要提供足够的表面以邻接可腐蚀表面即可。类似地，突出部基部的长度和宽度不受特别限制，只要提供足够的表面以附连到绝缘材料基底的基底表面或与绝缘材料基底的基底表面成一体即可。

邻接表面的长度可在5mm至50mm的范围内。在特定实施例中，邻接表面的长度在8mm至25mm的范围内。在更特定实施例中，邻接表面的宽度为10mm至20mm。在更特定实施例中，邻接表面的长度在12mm至15mm的范围内。在一个实施例中，邻接表面的长度在13mm至14mm的范围内。

邻接表面的宽度可在2mm至25mm的范围内。在特定实施例中，邻接表面的宽度在4mm至15mm的范围内。在更特定实施例中，邻接表面的宽度为5mm至10mm。在更特定实施例中，邻接表面的宽度在6mm至8mm的范围内。在一个实施例中，邻接表面的宽度在6.5mm至7mm的范围内。

在一些实施例中，邻接表面的长度大于邻接表面的宽度。在一些实施例中，邻接表面的长度与宽度的比在1.1:1至3:1的范围内。在特定实施例中，邻接表面的长度与宽度的比在1.5:1至2.5:1的范围内。在更特定实施例中，邻接表面的长度与宽度的比在1.8:1至2.2:1的范围内。在一个实施例中，邻接表面的长度是邻接表面的宽度的大致两倍。

突出部基部的长度可在5mm至100mm的范围内。在特定实施例中，突出部基部的长度在8mm至50mm的范围内。在更特定实施例中，突出部基部的宽度为10mm至30mm。在更特定实施例中，突出部基部的长度在15mm至25mm的范围内。在一个实施例中，突出部基部的长度在20mm至23mm的范围内。

突出部基部的宽度可在2mm至50mm的范围内。在特定实施例中，突出部基部的宽度在4mm至30mm的范围内。在更特定实施例中，突出部基部的宽度为5mm至20mm。在更特定实施例中，突出部基部的宽度在6mm至15mm的范围内。在一个实施例中，突出部基部的宽度在11mm至13mm的范围内。

在一些实施例中，邻接表面的长度与突出部基部的长度大致相同。在附加的或另选的实施例中，邻接表面的宽度与突出部基部的宽度大致相同。在特定实施例中，突出部基部的长度和/或宽度分别大于邻接表面的长度和/或宽度。

突出部基部与邻接表面的表面积

突出部基部的表面积不受特别限制，但多个突出部的突出部基部的总表面积可不大于绝缘材料基底的基底表面的表面积的50％。类似地，邻接表面的表面积不受特别限制，但多个突出部的邻接表面的总表面积可不大于绝缘材料基底的基底表面的表面积的50％。以这种方式，当安装在工业部件的可腐蚀表面上时，绝缘材料基底的基底表面的表面积的至少50％在可腐蚀表面和绝缘材料基底之间设置有气隙。

对于每个突出部，突出部基部的表面积可与邻接表面的面积相同，可小于邻接表面的面积，或可大于邻接表面的面积。突出部基部的表面积可在100mm²至1000mm²的范围内。邻接表面的表面积可在100mm²至1000mm²的范围内。

在特定实施例中，邻接表面的表面积小于突出部基部的表面积。以这种方式，突出部基部支撑绝缘材料基底，同时最小化可腐蚀表面与突出部之间的接触。在这些实施例中，邻接表面的表面积可在100mm²至500mm²的范围内，并且突出部基部的表面积可在200mm²至750mm²的范围内。在特定实施例中，邻接表面的表面积在150mm²至300mm²的范围内，并且突出部基部的表面积可在300mm²至700mm²的范围内。

突出部基部和邻接表面的形状

突出部基部的形状不受特别限制。例如，突出部基部可具有圆形、椭圆形、新月形、卵形、三角形、四边形(例如，正方形、矩形、菱形、长菱形、长方形)、五边形、六边形、七边形、八边形、九个或更多边的多边形、或不规则形状。在特定实施例中，突出部基部的形状是圆形、卵形、椭圆形、正方形或矩形。

邻接表面的形状不受特别限制。例如，邻接表面可具有圆形、椭圆形、新月形、卵形、三角形、四边形(例如，正方形、矩形、菱形、长菱形、长方形)、五边形、六边形、七边形、八边形、九个或更多边的多边形、或不规则形状。在特定实施例中，邻接表面的形状是圆形、卵形、椭圆形、正方形或矩形。

在一些实施例中，突出部基部的形状与邻接表面的形状相同。例如，突出部基部和邻接表面的形状可选自由以下项组成的组：圆形、卵形、椭圆形、正方形或矩形。在特定实施例中，邻接表面和突出部基部具有椭圆形状。

突出部主体

突出部基部与突出部的邻接表面通过突出部主体连接。突出部主体通常具有在一个面处的突出部基部和在另一面上处的邻接表面。突出部基部和邻接表面可位于突出部主体的相对面上。一个或多个突出部主体侧壁可从邻接表面的外边缘和/或突出部基部的外边缘延伸。一个或多个突出部主体侧壁可限定突出部主体的外部界限。在一些实施例中，突出部主体是实心材料体，该实心体的外面由一个或多个侧壁限定。在另选的实施例中，突出部主体包括突出部主体腔。

突出部主体的形状不受特别限制。可通过突出部基部和/或邻接表面的形状来确定突出部主体的形状和/或表面积。例如，在邻接表面与突出部基部两者均具有椭圆形状的情况下，突出部主体可具有椭圆形圆柱形状(其中邻接表面和突出部基部具有基本上相同的表面积)或带椭圆形横截面的截顶锥形状(其中邻接表面和突出部基部具有不同的表面积)。同样地，突出部主体可具有成形截面的混合截面。例如，突出部主体可具有与邻接表面和/或突出部基部相邻的圆柱形截面，以及在圆柱形截面之间或者在圆柱形截面与突出部主体或邻接表面之间的截顶锥截面。

在特定实施例中，一个或多个突出部主体侧壁从邻接表面的外边缘和突出部基部的外边缘延伸，并且邻接表面具有比突出部基部更小的一个或多个尺寸(例如，长度、宽度和/或表面积)。在这些实施例中，一个或多个突出部侧壁可相对于邻接表面和突出部基部倾斜。换句话说，突出部主体侧壁不垂直于邻接表面和/或突出部基部。

在特定实施例中，突出部主体从突出部基部到邻接表面渐缩。以这种方式，诸如水的液体可轻松从邻接表面和可腐蚀表面的界面逸出。在特定实施例中，突出部主体相对于邻接表面的平面以至少105°的角度渐缩。在更特定实施例中，突出部主体相对于邻接表面的平面以105至135°之间的角度渐缩。在甚至更特定实施例中，突出部主体相对于邻接表面的平面以105°和115°之间的角度渐缩。

在一些实施例中，突出部主体可与绝缘材料基底具有相同的材料。在这些实施例中，突出部可与绝缘材料基底成一体。换句话说，突出部和绝缘材料基底形成单个主体。

在特定实施例中，突出部主体由与绝缘材料基底不同的材料形成。以这种方式，突出部可具有与绝缘材料基底不同的物理性质，诸如密度和可变形性。

在特定实施例中，突出部主体具有0.85g/cm³或更大的密度。在特定实施例中，突出部主体具有1.05g/cm³或更大的密度。在一些实施例中，突出部主体具有2.3g/cm³或更小的密度。突出部主体的密度可在0.85g/cm³至2.3g/cm³的范围内。在特定实施例中，突出部主体的密度在1.05g/cm³至1.8g/cm³的范围内。

在特定实施例中，突出部主体由聚合物、弹性体或橡胶材料制成。在特定实施例中，突出部主体可由硅基聚合物、弹性体或橡胶材料制成。在特定实施例中，突出部主体由硅橡胶制成。

当突出部主体由聚合物、弹性体或橡胶材料制成时，该聚合物、弹性体或橡胶材料可具有至少25的肖氏A压痕硬度。在这些实施例中，聚合物、弹性体或橡胶材料可具有至少30的肖氏A压痕硬度。在这些实施例中，聚合物、弹性体或橡胶材料可具有70或更小的肖氏A压痕硬度。在特定实施例中，聚合物、弹性体或橡胶材料可具有50或更小的肖氏A压痕硬度。在特定实施例中，聚合物、弹性体或橡胶材料可具有在30至50范围内的肖氏A压痕硬度。以这种方式，材料达到硬度和柔韧性的平衡。根据ASTM D2240测量肖氏A硬度。当突出部主体由另一种材料制成时，突出部主体材料可具有与上述肖氏A硬度相等的硬度。

在一些实施例中，突出部主体由具有包括-10℃至100℃的范围的功能温度范围的材料制成。如本文所用，功能温度范围是指材料大体维持其物理性质的温度范围。在特定实施例中，突出部主体由具有包括-20℃至150℃范围的功能温度范围的材料制成。在特定实施例中，突出部主体由具有包括-50℃至200℃的范围的功能温度范围的材料制成。

可使用粘合剂将突出部附连到基底表面。粘合剂可以是与绝缘材料基底和突出部材料兼容的任何粘合剂。例如，绝缘材料可在硅橡胶突出部主体与绝缘材料基底之间包括硅基粘合剂层。

在特定实施例中，突出部主体为模制部件。换句话说，突出部主体由诸如注射模制或挤出模制的模制工艺制成。

在特定实施例中，突出部主体、突出部基部和邻接表面为单个模制部件。在更特定实施例中，突出部为单个模制部件。以这种方式，可轻松制造多个突出部。

突出部的间隔

绝缘材料包括从绝缘材料基底的表面突出的多个突出部。突出部可在表面上以任何布置间隔开。

在特定实施例中，突出部按阵列布置在绝缘材料基底的表面上。换句话说，突出部可在表面上以系统性布置或固定图案布置。

在一些实施例中，突出部在绝缘材料基底的表面上按行和列布置。在一些实施例中，突出部的每一行的每一列沿着同一轴线对准。在另选的实施例中，每个另选行的列与前一行的列偏移。

在一些实施例中，两个或更多个突出部在绝缘材料基底的基底表面上以至少10mm间隔开。在特定实施例中，两个或更多个突出部以10mm至200mm的范围间隔开。在更特定实施例中，两个或更多个突出部以50mm至175mm的范围间隔开。在又更特定实施例中，两个或更多个突出部以100mm至150mm的范围间隔开。在一个特定实施例中，两个或更多个突出部以110mm至130mm的范围间隔开，例如间隔开约120mm。

绝缘材料基底的基底表面上的突出部的密度可在每1,000mm²至100,000mm²大约一个突出部的范围内。在特定实施例中，绝缘材料基底的基底表面上的突出部的密度在每4,000mm²至40,000mm²一个突出部的范围内。在更特定实施例中，绝缘材料基底的基底表面上的突出部的密度可在每10,000mm²至20,000mm²一个突出部的范围内。在又更特定实施例中，绝缘材料基底的基底表面上的突出部的密度在每14,000mm²至15,000mm²一个突出部的范围内。

绝缘材料基底

本文所述的绝缘材料包括绝缘材料基底。形成绝缘材料基底的绝缘材料的类型不受特别限制，因为CUI影响所有类型的绝缘材料。

在特定实施例中，绝缘材料基底选自由以下项组成的组：膨胀聚苯乙烯(EPS)；挤出聚苯乙烯(XPS)；发泡聚氨酯(PU)；膨胀聚异氰脲酸酯(PIR)；脲甲醛泡沫绝缘体；喷雾泡沫绝缘体(例如，泡沫，可在现场混合A(异氰酸酯)和B(含多元醇)组分之后不久或立即喷雾的双组分PU泡沫组合物)；膨胀珍珠岩泡沫；多孔混凝土，也称为加气混凝土；轻质加气混凝土；可变密度混凝土；泡沫混凝土，例如所谓的“加气混凝土”，例如/>或/>或加气高压釜混凝土；以及多孔陶瓷材料，诸如多孔玻璃。

在特定实施例中，绝缘材料基底为多孔玻璃绝缘基底，也称为玻璃泡沫材料(例如，材料)。这种绝缘材料是工厂制造的，符合标准EN 13167、EN 14305、ASTM C552。多孔玻璃可很容易提供小于0.065W/m.K的热导率、至少0.4N/mm²的抗压强度，并且符合A1级火反应，这意味着它是不可燃的。

在另一实施例中，绝缘材料基底具有多孔结构，其平均泡孔直径在0.1mm至5.0mm的范围内，优选至少0.2mm，更优选至少0.3mm，甚至更优选至少0.4mm，又更优选至少0.5mm。在一个实施例中，平均泡孔直径为至多4.0mm，优选至多3.0mm，更优选至多2.5mm，甚至更优选至多2.0mm，又更优选至多1.7mm。

申请人根据以下工序确定多孔产品的平均泡孔直径d。应从绝缘材料上取得包含10cm×10cm的待涂覆表面区域的样品。应从绝缘材料的中心(即，在每个边界的最大距离处)取得样品。

发泡产品的泡孔在形成时为大致球形，理想情况下呈十四面体形式，即由8个六边形面和6个四边形面界定的规则3D形状。切割泡孔时，其横截面为大致圆形。绝缘材料制造过程中的若干影响可能导致泡孔沿一个或多个方向伸长或变形。因此，泡孔横截面可能偏离大致圆形，形成长轴垂直于短轴的形状。

应在待涂覆表面上(最好在显微镜下)以至少20倍的光学放大倍数测量泡孔直径。在这样的显微镜视图或图片中，当有疑问时，可确定在给出最大直径的第一方向上的平均泡孔直径，以及在垂直于第一方向的第二方向上的平均泡孔直径。然后，可通过将最小平均泡孔直径除以最大平均泡孔直径来确定两个平均泡孔直径的比。

在本发明的上下文中，应在与待涂覆表面重合的平面中确定多孔陶瓷材料样品的平均泡孔直径d。应通过计算显微镜图片上至少3.0cm长的直线段穿过泡孔壁的频率来确定平均泡孔直径“d”。如果显微镜图像的大小不足以容纳3.0cm的线段，则可能需要使用适当的软件将几张显微镜图像缝合在一起，以获得代表至少3.0cm长的多孔陶瓷样品的显微镜图片。然后，使用公式(I)计算平均泡孔直径：

d＝L/(0.785^2＊N)＝L/(0.616^＊N) (1)

其中

d为平均泡孔直径(以mm为单位，有效值为10微米或更高)

L为显微镜图片中穿过泡孔壁的线段的长度(以mm为单位，但测量精度为10微米或更高)，并且

N为线段沿其长度L与泡孔壁相交的次数。在本发明的上下文中，该数字应为至少40，否则需要选择更长的线，或者需要对样品的不具有与第一行的共同泡孔的另一部分执行附加的测量(对相交进行了计数的附加线)。

因子0.785计算为Π/4的舍入结果，符合ASTM D3576-15附录X1中中的描述，即，平均弦长与平均泡孔直径之间的关系。因子0.616是因子0.785的平方，四舍五入到相同的精度。

在本发明的上下文中，泡孔壁被定义为分隔两个泡孔的材料边界。然而，在泡孔壁中可能会出现气泡。如果线穿过气泡，则包围气泡的泡孔壁应计为一个泡孔壁，而不是两个泡孔壁。因此，在本发明的上下文中，泡孔被定义为具有多于3个相邻泡孔的空隙。泡孔通常具有非球形几何形状，因为在三个泡孔彼此相交的地方形成了“角”。理想情况下，泡孔的形状为十四面体或相关形状。气泡只有3个或更少的相邻气泡，通常几乎是完全球形或椭圆形形状，通常没有“拐角”。

对于细长泡孔，该泡孔可被认为是椭圆体而不是球形。上述测量应沿两个方向进行：一次沿泡孔的长主轴，一次沿泡孔的短主轴。应用公式(I)将为前一个测量给出长轴(a)的长度，并且为后一个测量给出椭圆体短轴(b)的长度。然后，可计算出等效圆直径为d＝√(a＊b)。

通常，该测量在样品的同一表面上重复至少一次，更具体地重复至少两次，甚至更具体地重复至少三次，又更具体地重复至少5次，在样品表面的不同位置处绘制线段，彼此之间至少相隔2*d(式I中定义的d)。发明人通常利用具有10 cm×10 cm待涂覆表面的表面积的样品进行工作。发明人通常通过在表面上绘制矩形光栅来将要用于泡孔直径确定的样品表面划分为9个大小大致相同的区域，该矩形光栅将每个表面边界划分为3个大小大致相同的部分。然后，将单个中心区域标记为A，将与区域A相邻的4个侧面区域标记为B，将其余4个拐角区域标记为C。发明人通常在9个区域的每一个中绘制一条长度为L的线段。发明人通常使用全部9个测量值。为简单起见，可使用区域A和B的测量值，或者如果仅充分区分区域A的结果，则发明人将9个测量值的组合视为最终控制结果。然后，应将n个单独测量中的每一个的单独结果di在数学上整体n次测量取平均值，以便获得样品的平均孔直径d。

在一些实施例中，绝缘材料基底具有的实心空间占板坯体积的至少2％且至多10％，优选地至少3％，更优选地至少4％。在一个实施例中，绝缘材料基底具有的实心空间占板坯体积的至多9％，具体地至多8％，更具体地至多7％，甚至更具体地至多6％。申请人发现，将绝缘材料的实心空间限制在规定的上限以内有助于绝缘材料基底的优异的绝缘性能。

绝缘材料基底的形状不受特别限制。通常，绝缘材料基底的形状与待绝缘部件的形状互补。例如，绝缘材料基底可以是由绝缘材料制成的平面板。可使用这样的形状来使部件的平坦可腐蚀表面(诸如壁)绝缘。另选地，绝缘材料基底是中空圆柱体或其一部分。这样的绝缘材料基底适合于对具有可腐蚀外表面的圆柱形管进行绝缘。绝缘基底可设置为中空圆柱体的两个半部。以这种方式，可轻松地将两个半部组装在待绝缘管周围。中空圆柱形绝缘材料基底可分成多于两个部分以便于安装。例如，可将绝缘材料基底设置为中空圆柱体的三分之三、四分之四、五分之五或六分之六。

中空圆柱体绝缘材料基底(或其一部分)的内径可以是待绝缘部件的外径加上绝缘材料的突出部的最大高度。以这种方式，绝缘材料基底装配在管周围，而不会显著压缩突出部。

中空圆柱体绝缘材料基底可以是直的、弯曲的或具有带不同曲线的段的混合或者是直段和弯曲段的混合。绝缘材料的形状通常由待绝缘部件的形状决定。

特定实施例

在特定实施例中，本发明提供了一种绝缘材料，该绝缘材料包括具有基底表面的多孔玻璃绝缘材料基底，该绝缘材料进一步具有附连到基底表面的多个硅橡胶突出部，每个突出部具有在突出部远侧的邻接表面和将邻接表面与突出部基部连接的突出部主体，并且每个突出部具有在5mm至15mm的范围内的邻接表面高度，其中邻接表面高度是邻接表面的平面与突出部基部的平面之间的最短距离。

在更特定实施例中，邻接表面的表面积小于突出部基部的表面积，并且突出部主体的一个或多个侧壁从突出部基部到邻接表面以至少105°的角度渐缩。在特定实施例中，突出部主体的一个或多个侧壁从突出部基部到邻接表面以相对于邻接表面的平面成105°至135°之间的角度渐缩。在更特定实施例中，突出部主体的一个或多个侧壁从突出部基部到邻接表面以105°至115°之间的角度渐缩。

生产绝缘材料的方法

本文描述了一种生产本文描述的绝缘材料的方法。该方法包括将如本文所述的多个突出部附连到绝缘材料基底的基底表面的步骤。突出部基部通常附连到基底表面。

在一些实施例中，突出部通过粘合剂附连到基底表面。因此，该方法可包括在将突出部附连到基底表面之前在突出部基部和/或基底表面上提供粘合剂层的步骤。当使用粘合剂时，粘合剂可以是将突出部粘附到基底表面的任何粘合剂。当突出部基部形成突出部主体的表面并且由硅橡胶制成时，粘合剂可为硅粘合剂。

待绝缘部件

通常将本文所述的绝缘材料施加到具有可腐蚀表面的部件上，使得该部件被绝缘。在特定实施例中，可腐蚀表面为钢表面。该部件可为管、储存容器或桁架。在特定实施例中，该部件为管。当该部件为管时，绝缘材料可为两个半管段，其适于围绕管装配并固定在一起。以这种方式，可很容易地将绝缘材料装配到管。

经绝缘部件可包括用于将绝缘材料附连到部件的一个或多个绝缘材料固定件。在一些实施例中，绝缘材料固定件可为邻接表面上的粘合剂。这样的粘合剂可以是将突出部的邻接表面粘附到部件的可腐蚀表面的任何粘合剂。绝缘材料固定件可以是适于围绕绝缘材料装配以将绝缘材料保持在适当位置的夹具、夹子或系带。例如，经绝缘部件可包括：钢管，其具有在管的外表面上由绝缘材料制成的两个半管段；以及金属电缆系带，其环绕绝缘材料和管。

使部件绝缘的方法

本文描述了一种利用绝缘材料使部件绝缘的方法。该方法包括将如本文所述的一种或多种绝缘材料附连到部件。该方法可包括将绝缘材料与如本文所述的一种或多种绝缘材料固定件附连在一起。在一些实施例中，该方法包括在将绝缘材料附连到部件之前将粘合剂施加到绝缘材料的可腐蚀表面和/或邻接表面的步骤。在一些实施例中，该方法包括将绝缘材料放置在部件的可腐蚀表面附近，然后使用绝缘材料固定件(诸如夹具、夹子或系带)将绝缘材料附连到部件的步骤。

转向附图，图1示出了两个已知的套筒，其设计成装配在钢管周围以避免CUI。

图2和图3示出了本发明的绝缘材料1的示例性实施例。图2示出了多孔玻璃绝缘材料基底3的半管段。所示段的长度为大致600mm。使用硅基粘合剂将多个硅橡胶突出部5胶合到基底的内表面7。突出部沿着半管的长度布置成五行突出部。每行相隔大致120mm。第1行、第3行和第5行每行包括三个突出部，而第2行和第4行包括两个突出部。第2行和第4行中的突出部与第1行、第3行和第5行中的突出部偏移。

图2中示出突出部中的一个的更详细视图。每个突出部形成为单个主体。突出部具有基本上平坦的突出部基部11，以用于附连到多孔玻璃基底的内表面7。突出部基部11具有椭圆形状。实心硅突出部主体13从突出部基部11延伸。主体13具有侧壁15，该侧壁从突出部基部11延伸并且相对于突出部基部成角度。成角度侧壁15延伸到邻接表面17。邻接表面17具有椭圆形状。邻接表面17的表面积小于突出部基部11的表面积。因此，突出部5具有截顶的椭圆锥形状。成角度侧壁15可有助于最小化与可腐蚀表面的接触，并且帮助从可腐蚀表面去除液体。

每个突出部5的高度(即，邻接表面17与突出部基部11之间的最短距离)为大约12mm。邻接表面17与突出部基部11基本上平坦，因此突出部5的高度是基本上均匀的。以这种方式，可在多孔玻璃内表面7与待绝缘部件的外表面之间形成大约12mm的间隙。

图2所示的绝缘材料被设计来使具有外部可腐蚀表面的直管段(诸如钢管)绝缘。该管的外径通常将比半管多孔玻璃基底的内径小大致12mm。以这种方式，每个突出部5的邻接表面17可邻接管的外表面，而不会在多孔玻璃材料上产生张力。换句话说，绝缘材料紧密地装配在管上，但不会太紧以至于引起多孔玻璃的明显挠曲。在使用中，通常将如图2所示的第二半管段附连到管的同一段上，以提供包围管的两个绝缘材料块。

图3示出了本发明的绝缘材料21，其与图2中的绝缘材料类似，但具有更复杂的结构以适合具有多个接头的更复杂的管系统。图3的绝缘材料具有接合在一起的不同形状的多孔玻璃的若干段。该多孔玻璃在中心具有直的半管段23，在左侧具有弯曲的半管段25，以及在右侧具有T形半管段27。

使用硅基粘合剂将多个硅橡胶突出部29胶合到多孔玻璃基底的内表面。如同在图2中一样，突出部成行布置，具有相对于前一行偏移的交替行。突出部具有与图2中的突出部相同的形状和大小。在使用中，这种绝缘材料将与第二绝缘材料一起围绕互补形状的管结构放置，以包围管结构并使管结构绝缘。在绝缘材料与管结构的外部可腐蚀(诸如钢)表面之间形成大致12mm的气隙。

图4至图6示出了可用于本发明的绝缘材料的示例性突出部。

图4a和图4b示出了可用于本发明的绝缘材料的突出部31的侧视图和顶视图。图4c示出了与图4a和图4b中所示的突出部类似的突出部61的端视图。

侧视图(图4a)示出了突出部31的高度33，即从突出部基部35到邻接表面37的距离。该突出部31的高度33为大致12mm。该侧视图还示出了突出部主体39被构造成三个段。基部段41与突出部基部35相邻。突出部基部35形成基部段41的一个面。基部段41在基部段41的高度上具有与突出部基部35基本上相同的横截面。突出部主体39的基部段41的竖直侧壁43从突出部基部35延伸。基部段41的侧壁43从突出部基部35延伸大致2.5mm。换句话说，基部段41具有大致2.5mm的高度。基部段41具有带椭圆形横截面的圆柱形状(突出部基部35的形状，如下面所讨论的)。基部段41具有大致21mm至22mm的长度。

邻接段47与邻接表面37相邻。邻接表面37形成邻接段47的面。邻接段47在邻接段47的高度上具有与邻接表面37基本上相同的横截面。突出部主体39的邻接段47的竖直侧壁49从邻接表面37延伸。邻接段47的侧壁49从邻接表面37延伸大致1.5mm。换句话说，邻接段47具有大致1.5mm的高度。邻接段47具有带椭圆形横截面的圆柱形状(邻接表面37的形状，如下面所讨论的)。邻接段47具有大致13mm至14mm的长度。

中间段53位于邻接段47和基部段41之间。邻接段47在与邻接表面37相对的面上与中间段53相邻。基部段41在与突出部基部35相对的面上与中间段53相邻。中间段53的侧壁55从邻接段47的侧壁49延伸到基部段41的侧壁43。基部段41的长度和宽度大于邻接段47的长度和宽度。因此，中间段53的侧壁55为锥形。中间段53的长度从在邻接段47附近大致13mm至14mm变化到在基部段41附近大致21mm至22mm。

中间段53的与邻接段47相邻的面具有与邻接段47相同的横截面。中间段53的与基部段41相邻的面具有与基部段41相同的横截面。中间段53具有带椭圆形横截面的截顶锥形状。

基部段41与邻接段47之间的最短直线距离为大致8mm。换句话说，中间段53的高度为大致8mm。以这种方式，突出部31的总高度为大致12mm。

图4b示出了图4a中的突出部的顶视图。椭圆形邻接表面37具有大致13mm至14mm的长度和大致6.5mm至7mm的宽度。邻接表面37(和邻接段)的长度是邻接表面(和邻接段)的宽度的大致两倍。图4b中示出椭圆形突出部基部的轮廓57。突出部基部具有大致21mm至22mm的长度和大致12mm的宽度。

邻接表面37的中心与突出部基部35的中心重合。以这种方式，施加在邻接表面37上的任何负载都可有效地传递到突出部基部35，并且反之亦然。该顶视图中未示出邻接段的侧壁和基部段的侧壁，因为这些侧壁分别基本上垂直于邻接表面和突出部基部。中间段侧壁55从邻接表面37和邻接段的轮廓延伸到突出部基部和基部段的轮廓57。

图4c示出了可用于本发明的突出部61的端视图。图4c的突出部61与图4a和图4b的突出部31类似。突出部61具有邻接段63、中间段65和基部段67。邻接段63具有大致6.5mm至7mm的宽度和大致2.5mm的高度。中间段65的宽度从在邻接段63附近大致6.5mm至7mm变化为在基部段67附近大致12mm。基部段67具有大致12mm的宽度和大致1.5mm的高度。

图5和图6示出了可用于本发明的另选的突出部。图5是硅橡胶突出部71的照片。椭圆形邻接表面73具有大致13mm至14mm的长度和大致6.5mm至7mm的宽度。邻接表面73的长度是邻接表面73的宽度的大致两倍。示出了椭圆形突出部基部75的轮廓的一部分。突出部基部75具有大致21mm至22mm的长度和大致12mm的宽度。

突出部主体77具有单个段，该单个段具有从邻接表面73延伸到突出部基部75的侧壁79。突出部主体77的长度从在邻接表面73附近大致13mm至14mm变化为在突出部基部75附近21mm至22mm。突出部主体77的宽度从在邻接表面73附近大致6.5mm至7mm变化为在突出部基部75附近大致12mm。

图6示出了图5的突出部的示意性侧视图。邻接表面73和突出部基部75的平面是基本上平行的。邻接表面73与突出部基部75之间的最短距离(即，邻接表面高度79)为大致12mm。

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上述说明书、所附权利要求或附图中所公开的特征可以独立地或以这些特征的任何组合被利用，以便以不同的形式实现本发明，这些特征视情况以它们的特定形式或根据用于执行所公开的功能的装置或用于获得所公开的结果的方法或过程来表示。

虽然已结合上述示例性实施例描述了本发明，但当给出本公开时，许多等同的修改和变化对于本领域技术人员将是显而易见的。因此，以上阐述的本发明的示例性实施例被认为是说明性的而不是限制性的。在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可对所描述的实施例作出各种变化。

为免生疑问，本文提供的任何理论解释都是为了提高读者的理解。发明人不希望受到这些理论解释中的任一个的约束。

本文使用的任何章节标题仅用于组织目的，而不应解释为限制所描述的主题。

在整个说明书中，包括所附权利要求，除非上下文另有要求，否则词语“包括/包含(comprise/include)”以及诸如“包括/包含(comprises/comprising/including)”的变体应理解为暗示包括所陈述的整数或步骤或者整数组或步骤组，但并不排除任何其他整数或步骤或者整数组或步骤组。

必须指出的是，如说明书和所附权利要求书中所使用，除非上下文另有明确规定，否则单数形式“一个/一种(a/an)”和“该/所述(the)”包括复数个指代物。范围在本文可表示为从“约”一个特定值和/或至“约”另一特定值。当表达这样的范围时，另一实施例包括从一个特定值和/或至另一特定值。类似地，当通过使用先行词“约”将值表示为近似值时，应当理解，特定值形成另一实施例。与数值相关的术语“约”是任选的，并且是指例如+/-10％。

Claims

1.一种绝缘材料，所述绝缘材料包括具有基底表面的绝缘材料基底，所述绝缘材料进一步具有附连到所述基底表面或整合到所述基底表面中的多个突出部，每个突出部具有在突出部基部远侧的邻接表面和将所述邻接表面与所述突出部基部连接的突出部主体，并且每个突出部具有至少2mm的邻接表面高度，其中所述邻接表面高度是所述邻接表面的平面与所述突出部基部的平面之间的最短距离，并且其中所述突出部主体的侧壁从突出部基部到所述邻接表面以相对于所述邻接表面的所述平面成至少105°的角度渐缩；

其中所述突出部主体为聚合物弹性体；所述突出部主体为肖氏A硬度在30至50范围内的材料。

2.根据权利要求1所述的绝缘材料，所述聚合物弹性体为橡胶。

3.根据权利要求1所述的绝缘材料，其中所述绝缘材料基底包括多孔玻璃。

4.根据权利要求2或权利要求3所述的绝缘材料，其中所述绝缘材料基底具有中空半管形状。

5.根据前述权利要求1所述的绝缘材料，其中所述邻接表面高度在5mm至15mm的范围内。

6.根据前述权利要求1所述的绝缘材料，其中所述邻接表面和所述突出部基部形成所述突出部主体的相对面。

7.根据权利要求1所述的绝缘材料，其中所述突出部主体为硅橡胶。

8.根据前述权利要求1所述的绝缘材料，其中所述邻接表面的表面积小于所述突出部基部的表面积，并且所述突出部主体的一个或多个侧壁从所述突出部基部到所述邻接表面以相对于所述邻接表面的所述平面成105°至135°之间的角度渐缩。

9.根据前述权利要求1的绝缘材料，其中所述突出部在所述基底表面上以阵列布置，并且所述绝缘材料基底的所述基底表面上的突出部的密度在每4,000mm²至40,000mm²一个突出部的范围内。

10.一种经绝缘部件，所述经绝缘部件包括具有可腐蚀外表面和根据权利要求1至9中任一项所述的绝缘材料的部件，其中所述绝缘材料的所述突出部的所述邻接表面邻接所述部件的所述可腐蚀外表面以在所述可腐蚀外表面与所述绝缘材料基底的所述基底表面之间提供至少2mm的气隙。

11.根据权利要求10所述的经绝缘部件，其中所述部件为具有钢外表面的管。

12.一种用于生产根据权利要求1至9中任一项所述的绝缘材料的方法，其中所述方法包括以下步骤：

a.提供具有基底表面的绝缘材料基底；以及

b.将多个突出部附连到所述基底表面，每个突出部具有在突出部基部远侧的邻接表面和将所述邻接表面与所述突出部基部连接的突出部主体，每个突出部的所述突出部基部附连到所述基底表面，并且每个突出部具有至少2mm的邻接表面高度，其中所述邻接表面高度是所述邻接表面的平面与所述突出部基部的平面之间的最短距离；

其中所述突出部主体的侧壁从突出部基部到所述邻接表面以相对于所述邻接表面的所述平面成至少105°的角度渐缩，所述绝缘材料基底是多孔玻璃；

13.一种生产根据权利要求10所述的经绝缘部件的方法，所述方法包括将一种或多种根据权利要求1至9中任一项所述的绝缘材料附连到部件的外部可腐蚀表面的步骤。