DE69426872T2

DE69426872T2 - Bewehrtes hitzeschutzsystem

Info

Publication number: DE69426872T2
Application number: DE69426872T
Authority: DE
Inventors: Rubin Feldman; William Taylor
Original assignee: Thermal Science Inc
Current assignee: Carboline Co
Priority date: 1993-02-08
Filing date: 1994-02-01
Publication date: 2001-10-04
Anticipated expiration: 2014-02-02
Also published as: CA2155349C; NO953092L; EP0682732A1; DE69426872D1; AU686136B2; ATE199757T1; WO1994018408A2; AU6232894A; EP0682732B1; IL108529A; NO953092D0; TW394727B; ES2155470T3; NO313708B1; CA2155349A1; WO1994018408A3; US5622774A; KR0172999B1

Description

Die gegenwärtige Erfindung bezieht sich auf ein System zum Verfügung stellen von verbessertem Schutz für ein Substrat gegen hyperthermisches Erhitzen und Scherkräfte gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 und auf ein Verfahren zum zur Verfügung stellen von verbessertem Schutz für ein Substrat vor hypothermischem Erhitzen und Scherkräfte gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 15.
Die Situationen, in denen es wünschenswert ist, Substrate vor Hitze und Flamme zu schützen, umfassen beispielsweise Schützen von statischen Strukturen, wie Erdöllagertanks, Ausrüstung für chemische Produktion, Elektrikkabelvorrichtungen und Strukturstahl, vor dem Ausbreiten von Feuer und Schützen von Transportausrüstung, wie Tankwagen und Flugzeugkabinen, vor den gleichen Risiken.
Zahlreiche Wärmeschutzüberzugszusammensetzungen und Systeme, sie aufzubringen, sind bekannt. Einige der Zusammensetzungen sind geschäumte passive Isolierzusammensetzungen, die nur durch ihre geringe Wärmeleitfähigkeit und ihre Dicke, wie aufgebracht, schützen. Diese umfassen geschäumten Zement oder angeschwollene Silikate. Die gegenwärtige Erfindung betrifft nicht deratige Systeme.
US-A-4 403 075 beschreibt ein System zum Schutz gegen hyperthermisches Erhitzen, umfassend eine Wärmeschutzzusammensetzung und ein Substrat von Graphitfasern. Dieses System hat hohe Feuerbeständigkeit und geringe Wärmeleitfähigeit.
Andere Zusammensetzungen liefern aktiven Wärmeschutz. Einige schwellen an, wenn unter Bilden einer dicken geschlossenen Zellschutzschicht über dem Substrat erhitzt. Diese umfassen Silikatlösungen oder Ammoniumphosphatanstrichfarben oder Zusammensetzungen, wie diejenigen in Nielsen et al., US-A-2 680 077 oder Kaplan, US-A- 3 284 216 offenbarten. Andere aktive Wärmeschutzzusammensetzungen umfassen Bestandteile, die bei einer vorher festgesetzten Temperatur sublimieren, wie diejenigen in Feldmann, US-A-3 022 190 offenbarten. Die in Feldmann, US-A-3 849 178 offenbarten aktiven Wärmeschutzzusammensetzungen sind besonders wirksam; wenn Wärmeextremen ausgesetzt, unterliegen diese Zusammensetzungen sowohl einer endothermen Phasenänderung, wie daß sie sich unter Bilden einer Matrix mit kontinuierlicher Porösität ausdehnen.
Der Begriff "aktiv" wird hier angewendet, Wärmeschutzzusammensetzungen anzuzeigen, die Wärmeextremen entweder durch Ausdehenen oder durch Unterliegen einer hohen endothermen Änderung oder beiden antworten.
GB-A-1497659 beschreibt auch ein System zum Schützen gegen hyperthermisches Erhitzen, umfassend eine aktive Wärmeschutzzusammensetzung, die, wenn Wärmeextremen ausgesetzt, einer endothermen Phasenänderung unterliegt und sich unter Bilden einer Matrix kontinuierlicher Porösität ausdehnt.
Die EP-A-0 505 940 beschreibt einen anschwellenden feuerbeständigen Überzug und ein feuerbeständiges Material unter Verwenden des gleichen, wobei der Überzug im wesentlichen umfaßt (A) mindestens eine anorganische Verbindung, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus einem Carbid, Borid, Nitrid, Carbonitrid oder Carboborid von Titan, Zirconium, Vanadin, Niob, Tantal, Molybdän, Wolfram oder Chrom und einem Carbid, Nitrid oder Carbonitrid von Bor, (B) ein synthetisches Harz und (C) mindestens eine Phosphor- und/oder Schwefelverbindung, fähig eine Lewissäure bei Erhitzen zu bilden.
Verschiedene Verfahren und Strukturen sind auch verwendet worden oder vorgeschlagen worden zum Aufbringen dieser Wärmeschutzüberzugszusammensetzungen. Die häufigste Annäherung besteht darin, die Zusammensetzungen direkt auf das Substrat ohne zusätzliche Struktur aufzubringen. Für viele Anwendungen jedoch ist ein Verstärkungsmaterial, wie Glasfaserlage oder ein Drahtsieb, in der Überzugszusammensetzung eingebettet worden, wodurch die Zusammensetzung gestärkt wird, und daran gehindert wird, von dem Substrat abzublättern oder abzufallen unter Bedingungen von extremer Vibration, wie Explosion oder Erdbeben, oder unter Bedingungen von Flammen- oder Wärmeextrem. Verstärkung ist festgestellt worden, besonders wichtig zu sein, wenn die Dicke der Zusammensetzung etwa 4 mm (ein Viertel Zoll) übersteigt, oder wenn die Zusammensetzung bei mehr als etwa einer halben Stunde in einem Standardfeuertest bewertet wird. Beispiele dieser Annäherung werden in Feldmann, US-A-3 022 190, Billig et al. US-A-3 913 290, Kaplan, US-A-3 915 777 und Billig et al., US-A-4 069 075 festgestellt. Manchmal werden die Zusammensetzungen zuerst auf eine Verstärkungsstruktur, wie ein flexibles Band oder flexibles Drahtsieb, aufgebracht, und die kombinierte Struktur wird auf das Substrat aufgebracht. Beispiele dieser Annäherung werden in Feldmann, US-3 022 190, Pedlow, US-A-4 018 962, Peterson et al., US-A-4 064 359, Castle, US-A-4 276 322, Fryer et al., US-A-4 292 358 und Feldmann, US-A-4 493 945 gefunden. In diesen zuletzt genannten Systemen kann der Zweck der Verstärkungsstruktur sowohl das Verstärken des sich ergebenden Verbundstoffes wie das Erlauben von dessen Anwendung auf ein Substrat ohne direktes Sprühen, Aufspachteln oder Anstreichen der ungehärteten Überzugszusammensetzungen auf das Substrat sein.
In irgendeinem der vorhergehenden Verfahren und Strukturen werden Mehrfachschichten häufig auf das Substrat unter zur Verfügung stellen von zusätzlichem Schutz aufgebracht.
Die Verwendung von Verstärkungsstrukturen in aktiven Wärmeschutzzusammensetzungen ist jedoch nicht vollständig erfolgreich gewesen. Es ist festgestellt worden, daß Glasfaserlage, eingebettet in aktive Wärmeschutzzusammensetzungen, mit Hitze brüchig wird, und die Zusammensetzung, in die sie eingebettet ist, kann rissig werden und unter Feuerbedingungen versagen. Silicongefüge leiden an ähnlichen Problemen. Metallsieb ist schwierig aufzubringen; es erfordert im allgemeinen Beschlagnägel, um es auf das darunter liegende Substrat aufzubringen, und die Steifheit des Siebes macht es schwierig, damit zu formen und zu arbeiten.
Gegenwärtig bekannte Systeme und Verfahren sind ferner nicht so wirksam in Bezug auf Schutzlänge für ein gegebenes Gewicht von Schutzzusammensetzung, wie gewünscht. Wirksamkeit ist besonders wichtig, weil in vielen Anwendungen Gewicht oder Volumen kritisch begrenzt ist.
Eine der Aufgaben dieser Erfindung besteht darin, Systeme und Verfahren zum zur Verfügung stellen von wirksamerem Schutz gegen hyperthermische Bedingungen als gegenwärtig bekannte Systeme und Verfahren zu liefern.
Eine andere Aufgabe besteht darin, derartige Systeme und Verfahren zur Verfügung zu stellen, die für eine breite Mannigfaltigkeit von Anwendungen anpaßbar sind.
Eine andere Aufgabe besteht darin, derartige Systeme zur Verfügung zu stellen, die leicht aufzubringen und äußerst wirksam sind.
Andere Aufgaben dieser Erfindung werden den Fachleuten im Licht der folgenden Beschreibung und Begleitzeichnungen offenkundig.
In Übereinstimmung mit dieser Erfindung werden, allgemein festgestellt, Systeme zum Schutz gegen hyperthermisches Erhitzen zur Verfügung gestellt, die eine aktive Wärmeschutzzusammensetzung und eine löchrige Schicht eines Tuchs, eingebettet in die Zusammensetzung, umfassen, wobei das Tuch ein nachgiebiges, nicht selbst tragendes Hochtemperaturmaterial mit hohem Emissionsvermögen umfaßt.
Das Tuch umfaßt ein Graphitmaterial. Pyrrolytischer Graphit ist ein besonders gutes aber gegenwärtig teures Material.
Vorzugsweise ist das Tuch eine offene Webart mit einem Sieb von vier bis zweihundert Öffnungen pro 2,5 cm (Zoll). Vorzugsweise hat das Tuch ein Gewicht von mindestens 17 Gramm pro Quadratmeter (0,5 Unze pro Yard), am bevorzugtesten mindestens 34 Gramm pro Quadratmeter (1,0 Unze pro Quadrat Yard). Auch wird das Tuch vorzugsweise aus Vielfasergarn gebildet.
Das Tuch kann auch als eine kontinuierliche oder geschlossene Weblage mit in dem Material gebildeten Perforationen gebildet werden, aber es ist festgestellt worden, daß diese Anordnung weit unterlegen gegenüber der Verwendung eines Materials mit offener Webart ist.
Die Größe der Öffnung und die Dicke des Tuches werden durch die Eigenschaften des besonderen Systems und der Verwendung, der das System ausgesetzt ist, bestimmt. Das Tuch sollte stark genug sein, Rissigwerden der Zusammensetzung unter sowohl Wärme- wie Stoßextremen zu verhindern, und die Öffnung sollte groß genug sein, es der ungehärteten Zusammensetzung zu erlauben, durch die Öffnung auszutreten.
Die aktive Wärmeschutzzusammensetzung kann Komponenten einschließen, die bewirken, daß der Überzug anschwillt, und eine Schutzdecke liefern, wenn Hitze ausgesetzt, oder sie können eine Zusammensetzung einschließen, die einer endothermen Änderung unter Erzeugen eines Gases unterliegt. Vorzugsweise schwillt die Zusammensetzung sowohl an, wie daß sie eine Komponente einschließt, die einer endothermen Phasenänderung unterliegt, wie in Feldmann, US-A-3 849 178 beschrieben.
In einigen bevorzugten Ausführungsformen ist das Kohlenstoff-Rückgrad-Tuch mit einer zweiten Schicht der aktiven Wärmeschutzzusammensetzung bedeckt. Um längeren Schutz zur Verfügung zu stellen, wird ein anderes Stück des Kohlenstoff- Rückgrad-Tuchs über die zweite Schicht der aktiven Wärmeschutzzusammensetzung gelegt, und eine dritte Schicht der aktiven Wärmeschutzzusammensetzung wird über das zweite Stück von Tuch als eine Oberschicht gelegt.
Es ist festgestellt worden, daß die Systeme der gegenwärtigen Erfindung Schutz von der Ordung von 20-30% länger als Glasfaser verstärkte Systeme unter den gleichen Testbedingungen von hoher Temperatur und hohen Scherkräften ergeben. Deshalb kann größerer Wärmeschutz mit der gleichen Dicke von Zusammensetzung gegeben werden, ohne physikalische Eigenschaften der Zusammensetzung zu opfern. Alternativ können die Dicke und Gewicht der Zusammensetzung verringert werden, ohne Wärmeschutz zu opfern.
In einer Ausführungsform wird das System aufgebracht durch Aufbringen der ersten Schicht der aktiven Wärmeschutzzusammensetzung direkt auf ein Substrat, dann Walzen oder Pressen in eine Schicht des löchrigen Tuchs, anschließend Aufbringen einer anderen Schicht der Zusammensetzung. Mehrfachschichten können durch abwechselndes Aufbringen von Zusammensetzung und dem löchrigen Tuch gebildet werden.
In einer anderen Ausführungsform wird das Graphittuch in eine Form gelegt, die Zusammensetzung wird auf das gebildete Tuch so aufgebracht, daß sie sich durch die Webart des Tuchs erstreckt, dann wird das gehärtete Zusammensetzung/Tuch Verbundmaterial als eine Einheit auf ein Substrat aufgebracht. In dieser Ausführungsform ist die Verbundstruktur vorzugsweise in der in der zuvor genannten Feldmann, US-A-4 493 945 offenbarten Form mit Abstandshaltern integral in dem Tuch gebildet. Diese Annäherung ergibt eine leichtere, wirksamere Struktur als diejenige von Feldmann, US-A-4 493 945. In allen diesen Beispielen ist das Tuch vorzugsweise unter der Hitze aufnehmenden Seite der aktiven Wärmeschutzzusammensetzung eingebettet.
Noch eine andere Annäherung besteht darin, die aktive Wärmeschutzzusammensetzung auf der Innenseite eines Tragewerk- Kern-Graphit-Tuchs aufzubringen. Die Verwendung einer aktiven Wärmeschutzzusammensetzung als ein Füllstoff in einem dreidimensionalen Tuchsystem, wie beispielsweise einem Tragewerk-Kern-System, ist ein anderer Aspekt der gegenwärtigen Erfindung. Bei dieser Ausführungsform kann die äußere Oberfläche der Hochtemperatur-Tragewerk-Kern-Struktur mit hohem Emissionsvermögen direkt Hitze ausgesetzt werden, oder die Hitze aufnehmende Seite kann mit einem Oberschichtüberzug der aktiven Wärmeschutzzusammensetzung bedeckt werden, Derartige Verbundstoffe können als alleinstehende Strukturglieder verwendet werden.
Ein System zum zur Verfügung stellen von verbessertem Schutz für ein Substrat gegen hyperthermisches Erhitzen und Scherkräfte der gegenwärtigen Erfindung ist in dem kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 definiert, und das Verfahren zum zur Verfügung stellen von verbessertem Schutz für ein Substrat vor hyperthermischen Bedingungen und Scherkräften der gegenwärtigen Erfindung ist in dem kennzeichnenden Teil von Anspruch 15 definiert.
Andere Aspekte der Erfindung werden besser im Licht der folgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen verstanden.
In den Zeichnungen ist Fig. 1 eine schematische perspektivische Ansicht, teilweise als Schnitt, eines Substrats, geschützt durch ein direkt auf das Substrat aufgebrachtes Wärmeschutzsystem.
Fig. 2 ist eine graphische Darstellung, die die Zeit- Temperatur Kurven des Systems von Fig. 1 darstellt, wenn einem Standardfeuertest ausgesetzt.
Fig. 3 ist eine vergleichende graphische Darstellung, die die Zeit-Temperatur Kurven eines Systems darstellt, das demjenigen von Fig. 1 entspricht, aber unter Verwenden einer Drahtsiebverstärkung.
Fig. 4 ist eine vergleichende graphische Darstellung, die die Zeit-Temperatur Kurven eines Systems darstellt, das demjenigen von Fig. 1 entspricht, aber unter Verwenden einer Glasfaser-Verstärkung.
Fig. 5 ist eine Schnittsansicht eines röhrenförmigen Stahlstrukturgliedes, geschützt durch ein Wärmeschutzsystem der gegenwärtigen Erfindung.
Fig. 6 ist eine Schnittsansicht eines Trägers, geschützt durch ein Wärmeschutzsystem der gegenwärtigen Erfindung.
Fig. 7 ist eine Schnittsansicht eines vorgeformten, selbst tragenden Systems der gegenwärtigen Erfindung für Anwendung auf ein Substrat.
Fig. 8 ist eine Schnittsansicht eines Tragewerk-Kern- Systems der gegenwärtigen Erfindung für Anwendung auf ein Substrat oder als ein alleinstehendes Strukturelement. Die folgenden Beispiele veranschaulichen Systeme und Verfahren der gegenwärtigen Erfindung und ihre Leistung im Vergleich mit zuvor bekannten Systemen und Verfahren.

BEISPIEL 1

Ein Wärmeschutzsystem der gegenwärtigen Erfindung wird hergestellt durch Aufbringen auf ein Stahlsubstrat eines aktiven Wärmeschutzüberzuges, welcher sich sowohl einer endothermen Phasenänderung unterzieht wie unter Bilden einer Matrix mit kontinuierlichen Porösität ausdehnt. Ein Beispiel einer derartigen Zusammensetzung ist wie folgt:

Gewichtsprozent

Molybdänhexacarbonyl 60
Epoxyharz 15
Polysulfidpolymer 15
Anorganische Fasern 10
Während die Zusammensetzung klebrig verbleibt, wird eine Lage von Graphittuch von loser Webart in die Oberfläche der Zusammensetzung mit einer Standardwalze gerollt. Das Graphittuch loser Webart ist hoch flexibel und nachgiebig und verhüllt über Ecken. Eine zweite Schicht der aktiven Wärmeschutzzusammensetzung wird auf das Tuch gesprüht, das Tuch bedeckend. Das System wird gehärtet und liefert überlegene Feuerbeständigkeit im Vergleich zu ähnlichen Systemen, hergestellt unter Verwenden von Glasfasertuch oder Metallsieb anstelle des Graphittuchs.

BEISPIEL 2

Ein Formaltest des Systems wurde unter Verwenden des in Fig. 1 gezeigten Systems hergestellt. Wie in Fig. 1 gezeigt, umfaßt das System 1 ein Substrat 101, auf das ein Primer 103, ein Überzug 105 einer aktiven Wärmeschutzzusammensetzung, eine Schicht 107 von Verstärkung (Graphittuch), ein zweiter Überzug 109 der aktiven Wärmeschutzzusammensetzung, eine zweite Schicht 111 von Verstärkung und eine dritte Schicht 113 der aktiven Wärmeschutzzusammensetzung aufgebracht ist.
In diesem Test wurden drei identische Proben hergestellt, die sich nur in ihrer Verwendung von Graphit von loser Webart, Drahtsieb und Glasfasertuch als dem Verstärkungsmaterial unterschieden. Das Graphittuch war ein Gitterstoff von loser Webart mit einem Gewicht von 55 Gramm pro Meter (1,6 Unze pro Quadrat Yard) und etwa 236 Öffnungen pro Meter (sechs Sieböffnungen pro Zoll) Webart. Das Metallsieb war eine etwa 80 Öffnungen pro Meter (ein halber Zoll), 19 Gauge, galvanisierte Stahlware. Das Glasfasertuch war ein Gewebe mit etwa 236 Öffnungen pro Meter Tuch (sechs Sieböffnungen pro Zoll) mit einem Gewicht von etwa 65 Gramm pro Quadratmeter (1,9 Unze pro Quadrat Yard).
Die aktive Wärmeschutzzusammensetzung in diesen Tests war ein auf Epoxy basierender thermisch aktivierter Zweikomponentenüberzug, welcher, wenn Flamme oder Wärmeextrem ausgesetzt, sich bei festgesetzten Temperaturen verflüchtigt, einen geringen Volumenanstieg durch die Bildung einer offenen Zellmatrix zeigend, und absorbiert und blockiert Hitze unter Schützen des Substratmaterials. Die Zusammensetzung umfaßte einen polyfunktionellen Alkohol, ein 1,3,5-Triazin-2,4,6- Triamin, ein Epoxyharz und ein Polymer von Bis- (Ethylenoxy)methan, enthaltend Disulfidkopplungen und härtbare endständige Thiolgruppen (ein Polysulfid). Die Zusammensetzung hatte eine nominale Formel, wie folgt:
Gewichtsprozent
Melamin 5
Ammoniumpolyphosphat 25
Pentaerythritol 10
Epoxyharz 30
Polysulfid 20
Glasfasern 5
Katalysator 5
Das Substrat in allen Tests war eine 0,3 Quadratmeter (ein Fuß pro Fuß), 6,5 mm dicke Stahlplatte. Auf der Rückseite jeder Platte waren vier Thermoelemente (bezeichnet C5-C8) aufmontiert, eines in dem Zentrum jedes Quadranten der Platte. Die Testmuster enthielten zwei Schichten des spezifischen Verstärkungsmaterials, einheitlich in die aktive Wärmeschutzzusammensetzung eingebettet. Dieses ist in Fig. 1 gezeigt, die Graphittuch nur mittels Beispiel darstellt; das Metallsieb und Glasfaser waren in der gleichen Weise gemacht.
Die Gesamtdicke der aktiven Wärmeschutzzusammensetzung betrug in jedem Fall achtzehn Millimeter. Man ließ die Testproben alle vor Testen in der Feuertesteinrichtung härten.
Die Testeinrichtung erzeugt einen Hitzefluß von etwa 325 Kilowatt pro Quadratmeter und eine Temperatur zwischen 900 und 1100 Grad Celsius.
Die Begrenzungstemperatur für den Test ist eine Durchschnittsrückseitentemperatur von 400ºC (752ºF), die ein Standard indem Gebiet des Schützens von Strukturstahl in der Erdölindustrie ist.
Die Vergleichsleistung der drei Systeme ist in Fig. 2-4 gezeigt. Die Ergebnisse waren dramatisch. Die Testergebnisse sind auch in der folgenden TABELLE 1 zusammengefaßt. TABELLE 1 Temperatur
Zahlreiche Variationen in dem Wärmeschutzsystem und Verfahren der gegenwärtigen Erfindung werden jenen Fachleuten erscheinen.
Nur beispielhaft kann das Substrat, wie in Fig. 5 gezeigt, eine röhrenförmige Säule 203 sein, wobei die aktive Wärmeschutzzusammensetzung 205 direkt auf der Oberfläche der Säule aufgebracht ist, und ein einzelnes Stück 207 der Graphitstrukturverstärkung offener Webart, eingebettet in die Zusammensetzung, erstreckt sich vollständig um die Säule.
Wie in Fig. 6 gezeigt, kann das Substrat ein H-Träger 303 sein, und vier Stücke des Graphittuchs 307 der offenen Webart können sich über die Außenseiten der Flansche und um ihre Ecken erstrecken; in dieser Ausführungsform ist die Tuchverstärkung gänzlich in der Fläche des Trägers weggelassen. Eine aktive Wärmeschutzzusammensetzung 305 ist vollständig um den Träger aufgebracht, sowohl unter wie über dem Graphittuch.
Wie in Fig. 7 gezeigt, kann eine vorgebildete, selbsttragende Struktur des in Feldmann, US-A-4 493 945 offenbarten Typs gebildet werden durch durch Ersetzen des Metallsiebs jenes Patents durch das Graphittuch der gegenwärtigen Erfindung. Das Graphittuch 407 ist in eine Form mit transversalen Rinnen gelegt, die den Rippen der fertiggestellten Struktur entsprechen. Das Tuch paßt sich leicht der Gestalt der Form an, insbesondere, wenn eine aktive Wärmeschutzzusammensetzung 405 darauf aufgebracht ist. Die Wärmeschutzzusammensetzung ist so auf das Tuch gesprüht, daß sie sich durch die Webung des Tuchs erstreckt, und man läßt die Zusammensetzung härten. Die Zusammensetzung/Tuch Verbundstruktur 401 wird dann als eine Einheit auf ein Substrat aufgebracht.
Wie in Fig. 8 gezeigt, kann das System der gegenwärtigen Erfindung auch auf andere selbsttragende Strukturen aufgebracht sein, die selbst Strukturelemente sein können. In dieser Ausführungsform wird ein Tragewerk-Kern-Stoff mit zwei Stücken 507 von Graphittuch offener Webart, verbunden durch eine integral gewebte Riffelung 508, gebildet aus dem gleichen Material, verwendet. Die Riffelungen verlaufen transversal zum - Material. In die Riffelungen ist durch Extrusion eine aktive Wärmeschutzzusammensetzung 503 eingeführt. Die Zusammensetzung öffnet die Riffelungen, und bildet, wenn gehärtet, eine Struktur, die bemerkenswerte Beständigkeit gegenüber hyperthermischen Bedingungen zeigt.

Claims

1. System zum zur Verfügung stellen von verbessertem Schutz für ein Substrat gegen hyperthermisches Erhitzen und Scherkräfte, umfassend eine aktive Wärmeschutzzusammensetzung (105, 205, 305, 405, 503) und mindestens eine Schicht eines löchrigen Tuchs (107, 207, 307, 407, 507), eingebettet in die Zusammensetzung, wobei die Zusammensetzung eine Komponente einschließt, die, wenn Wärmeextremen ausgesetzt, einer endothermen Änderung zu einem Gas unterliegt, wobei die Zusammensetzung einen Volumenanstieg durch die Bildung einer Matrix mit kontinuierlicher Porösität (offene Zelle) zeigt, durch die das Gas in die Umgebung geht, dadurch gekennzeichnet, daß das Tuch ein Graphitmaterial umfaßt, das System 20% bis 30% längeren Schutz als das gleiche System liefert, in dem das Tuch ein Glasfasermaterial unter den gleichen Testbedingungen hoher Temperatur und hoher Scherkräfte ist.

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Tuch (107, 207, 307, 407, 507) ein gewebtes Vielfasergraphitgarn umfaßt.

3. System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Tuch (107, 207, 307) nachgiebig und nicht selbst tragend ist.

4. System nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß das Tuch (107, 207, 307, 407, 507) eine Siebzahl von vier bis zweihundert Öffnungen pro 2,54 cm (1 Zoll) hat.

5. System nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß das Tuch (107, 207, 307, 407, 507) stark genug ist, Rißbilden der Zusammensetzung (105, 205, 305, 405, 503) unter sowohl Wärme- wie Stoßextremen zu verhindern, und Öffnung groß genug einschließt, es der nicht gehärteteten Zusammensetzung (105, 205, 305, 405, 503) zu erlauben, durch die Öffnung auszutreten.

6. System nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusammensetzung eine Dicke von mindestens 4 mm hat.

7. System nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusammensetzung ein Epoxyharz und eine Komponente einschließt, die einer endothermen Phasenänderung unterläuft, wenn hyperthermischen Bedingungen ausgesetzt.

8. System nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß das Tuch (107, 207, 307, 407, 507) ein Gewicht von mindestens 17 Gramm pro Quadratmeter (0,5 Unze pro Quadrat Yard) hat.

9. System nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Tuch (107, 207, 307, 407, 507) ein Gewicht von mindestens 34 Gramm pro Quadratmeter (1 Unze pro Quadrat Yard) hat.

10. System nach einem der Ansprüche 1-9, dadurch gekennzeichnet, daß es umfaßt ein Tuch (107, 207, 307, 407, 507), zuerst an ein Substrat unabhängig von der Zusammensetzung (105, 205, 305, 405, 503) angefügt, und eine Wärmeschutzzusammensetzung so auf das Tuch gesprüht, daß die Zusammensetzung (105, 205, 305, 405, 503) sich durch die Webart des Tuchs (107, 207, 307, 407, 507) erstreckt, damit das Tuch in der Zusammensetzung eingebettet ist.

11. System nach einem der Ansprüche 1-10, dadurch gekennzeichnet, daß das Tuch (407, 507) und die Zusammensetzung (405, 503) eine selbst tragende Struktur bilden.

12. System nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Struktur darin gebildete integrale Abstandshalter (508) einschließt.

13. System nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Stücke des Tuchs (507), in Abstand voneinander angeordnet, in der Zusammensetzung eingebettet sind.

14. Wärmeschutzstruktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Lagen von Tuch (507), verbunden durch eine Riffelungslage (508), in der Zusammensetzung eingebettet sind, wobei aktive Wärmeschutzzusammensetzung (503) den Raum zwischen den zwei Lagen von Tuch füllt.

15. Verfahren zum zur Verfügung stellen von verbessertem Schutz für ein Substrat vor hyperthermischen Bedingungen und Scherkräften, umfassend eine Stufe des Aufbringens auf das Substrat einer aktiven Wärmeschutzzusammensetzung (105, 205, 305, 405, 503), die, wenn Wärmeextremen ausgesetzt, einer endothermen Phasenänderung unterliegt und einen Volumenanstieg durch die Bildung einer Matrix kontinuierlicher Porösität (offene Zelle) zeigt, und eine Stufe des Einbettens eines löchrigen Tuchs (107, 207, 307, 407, 507) in der Zusammensetzung, dadurch gekennzeichnet, daß das Tuch ein Graphitmaterial umfaßt, wobei das System 20% bis 30% längeren Schutz als das gleiche System zur Verfügung stellt, in dem das Tuch ein Glasfasermaterial unter den gleichen Testbedingungen von hoher Temperatur und Scherkräften ist.

16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Tuch (107) auf eine nicht gehärtete Schicht der Zusammensetzung (105) gelegt wird und anschließend mit einer zweiten Schicht der aktiven Wärmeschutzzusammensetzung (109) bedeckt wird.

17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweites Stück des Tuchs (111) über die zweite Schicht der aktiven Wärmeschutzzusammensetzung (109) gelegt wird und anschließend mit einer dritten Schicht der aktiven Wärmeschutzzusammensetzung (113) bedeckt wird.