JPH07501499A - ポリエチレンパイプをマイクロ波結合する方法および物品 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ポリエチレンパイプをマイクロ波結合する方法および物品本発明は、一般的に、 構造部材を取り付けるために使用する方法と物品に関し、特に、天然ガス配給の ために使用されるポリエチレンバイブのような、ポリオレフィン材料からできて いる導管を溶融結合する方法および物品に関する。

２、従来技術の説明 天然ガス用の従来の配給システムは、種々の直径のポリエチレンバイブを使用し て、供給者から末端使用者にガスを輸送している。パイプ切断部の不適切な接合 のために、あるいは地面に埋設後にパイプに生じる可能性のある破損のために、 そのようなパイプシステムにおける漏れに関して継続した問題が存在する。その ような接合、および破損部分の修復は、種々の接着剤（例えば、アメリカ合衆国 特許第３．８２６，５２１号参照）を使用することによって一時に行える。しか し、このことは、長時間の後にパイプ表面がらの接着剤の分離または硬化接着剤 におけるクラックが生じるポリエチレンの難しい付着特性のために、一般的に許 容できない。実際に、アメリカ合衆国特許第３．１４３．３６４号において認識 されているように、ポリエチレンに対してほとんど全てのものを結合することは 非常に困難である。

パイプを一体に合致させる別の方法は、電子溶融カップラーの使用を包含する（ 例えば、アメリカ合衆国特許第４．４８６．６５０号参照）。これらカップラー は、接合すべき導管と同様の熱可塑性材料からできていることによって、ポリオ レフィン組成物の付着特性の問題を解決する。カップラーの内表面に沿って電気 抵抗加熱要素をカップラーに成形し、直流電流によって要素にエネルギーを与え ると、カップラー、およびカップラー内で合致される隣接パイプの両方において 、熱可塑性材料の温度が上昇する。カップラーおよびパイプの材料は一体に流動 して、冷却するとともに融合する。しかし、他の従来技術において、電子溶融カ ップラーは完全なシールを形成せず、全プロセスを繰り返さねばならないことが 時々あった。電子溶融カップラーは、かなり高価であるので、従って、広く使用 されていない。

パイプの溶融は、ジヨイントまたは破損部分に適用され、パイプ材料とともに流 動するように加熱される特別なフィルムの使用によっても行える。例えば、国際 特許出願Ｕ３８８１０２９０９号は、伝導性ポリマーガスケットをパイプジヨイ ントに適用し、それに電流を流すことによって加熱する方法を開示している。

同様の方法が特開昭５４−５８７７７号公報に開示されており、該公報は、パイ プのまわりに巻き付けられる伝導性シートを溶融するために誘電性ヒーターを使 用している。これら方法の欠点の１つは、かなり高い伝導性が必要になり、金属 性充填剤または炭質充填剤をも必要になるということである。結合マトリックス にこれら充填剤を含有させることによって、結合がさらに脆くなり、長時間の後 にはクラックが生じる。結合材料におけるこれら充填剤の使用に関する関心は、 金属粒子が１重量％以下の量で存在するという工業的（ＡＳＴＭ　＆　Ｐｌａｓ ｔｉｃＰ　ｉｐｅ　Ｉ　ｎ５ｔｉｔｕｔｅ）要求によって強調されている。同等 に顕著な欠点は、これら溶融結合法に必要とされる電源に関する。誘電加熱は、 重くてかさばった特別な電極対および装置を必要とし、ガスパイプ溝の環境にお いて使用するのが非常に困難である。従って、結合法を簡単化しかつガス配給工 業に許容可能な結合材料を供給する、ポリオレフィンパイプの結合方法を発明す ることが望ましくカリ好都合である。

発明の要約 前述の目的は、マイクロ波加熱可能な複合結合材料ストリップを導管に適用し、 該材料にマイクロ波エネルギーを印加することからなる、熱可塑性ポリマーから 形成された導管を結合する方法において達せられる。複合結合材料（ＣＢＭ）は 、（ｉ）導管のポリマー材料と混和性のある熱可塑性ポリマーマトリックス、好 ましくは、導管の材料と同じであるマトリックス、ならびに（ｉｉ）ＣＢＭマト リックス全体に分散したマイクロ波感応体材料を有してなる。使用される特定の 感応体は、改良された加熱特性を有しており、従って、ＣＢＭにおける金属材料 の全量は１重量％の１／１０以下程以下袋ない。

ＣＢＭは、接合すべき２本のパイプの末端部分のまわりに配置されてよいシリン ダー状スリーブに形成されてよく、パイプ末端が標準カップリングの中に配置さ れ、次いでマイクロ波が照射される。あるいは、カップリングの内表面に沿って あらかじめ配置されたＣＢＭスリーブを準備することによって本方法を簡単化す るように物品を準備してもよい。同じ様なＣＢＭのスリーブやストリップをパイ プの中間部分の破損の修理や、亀裂が大きくなってしまった、既に使っているジ ヨイントの修理に使うこともできる。

図面の簡単な説明 本発明の新規な特徴と範囲は、添付の請求の範囲において述べる。しかし、本発 明自体は、次の添付図面を参照すればよく理解されるであろう：図１は、本発明 による複合結合材料の拡大正面断面図；図２は、本発明に従って、パイプをカッ プラーによって接合するために、２本のパイプの末端に複合結合材料のスリーブ を適用する方法を示す斜視図；図３は、本発明に従う、内表面に沿って複合結合 材料を有するパイプカップラーを示す斜視断面図：および 図４は、図３のカップラーを用いて接合した２本のパイプを示す正面断面図であ る。

図面、特に図１を参照すると、本発明の複合結合材料（ＣＢＭ）のストリップ１ ０が断面図で描かれている。ＣＢＭは、概ね、１層またはそれ以上の層の被覆１ ３をその上にかぶせた基材１２から形成された複数の感受体粒子１１を有し、こ の粒子１１は、マトリックス１４の中に分散されている。いろいろな感受体粒子 およびマトリックス材料に関する更なる詳細は、参照文献としてその開示内容を 本願明細書に組み込むアメリカ合衆国特許出願第０７１５８８．５９１号に見出 せる。開示されているマトリックス材料は、シリコーン、シリコーンゴム、およ びホットメルト粉末を含んでいる。開示されている感受体基材は、ガラス、雲母 、セラミック、ポリマー、および接着剤を含み、薄い連続した導体または半導体 の膜の被覆を受容し保持することができる。開示されている基材の被覆は、１０ １Ω−ＣＩｌｌから１０７Ω−Ｃ１１の範囲の電気抵抗率を持つ導体または半導 体材料を含み、好ましくは、感受体粒子が１０−２Ω−ｃｍから１０’Ω−ＣＩ ｌｌのバルク・パワー抵抗率を持つ：好適な被覆材料は、タングステン、ジルコ ニウム、銅、鉄、チタン、クロム、銀、モリブデン、およびアルミニウム、なら びに金属の酸化物、窒化物、炭化物、珪化物、硼化物、およびリン化物を包含す る。被覆の厚さは、１〜１００オングストロームの範囲が最も好ましい。感受体 基材は、また参照文献としてその開示内容を本願明細書に組み込むアメリカ合衆 国特許第４．６１８゜５２５号に記載しているのと同様の技術（即ち、スパッタ リングまたは気相被覆におけるような気相蒸着）を使って被覆することができる 。

本発明は、熱可塑性導管、特に天然ガスの配給において使用されるポリエチレン バイブを結合する目的のためにＣＢＭを使用することに関する。本明細書で使用 している用語「接合」および「結合」は、パイプの末端フィッティングおよびＴ −ジヨイントのような新しいジヨイントの形成のみならず、パイプの中間部分に おける破損および古いジヨイントの修復（パッチ修復）をも意味する。また、用 語「パイプ」は、その寸法および断面形状に関係熱（、あらゆる導管を意味する 。

図２を参照すれば、本発明のＣＢＭを用いて２本のパイプを接合する１つの方法 が説明されている。２本のパイプ２０が準備されており、パイプの末端２２はそ の外表面に沿って加工（＋ａｉｌｌＸ例えば、圧延、研削など）されており、パ イプ２０の残りの部分よりも僅かに小さい外直径を有する末端部分を与える。外 表面の加工の量は、本発明のＣＢＭから形成されているスリーブ２４の厚さにほ ぼ等しい。スリーブ２４は、加工された末端部分のまわりで合致し、次いで、そ れぞれのパイプ２０の末端２２が従来のパイプカップリング２６の中に挿入され る。

カップリング２６は、一般に、パイプ２２を収容するように中空シリンダー設計 であり、即ち、カップリング２６の内壁の断面形状および寸法は、パイプ２２の 外壁のものとほぼ同様である。これに関して、カップリング２６はパイプ２０の 寸法に応じて異なった寸法および形状を有してよく、さらに異なった寸法（また は形状）を有する２本のパイプを、それぞれの末端で２つの異なった内直径（ま たは断面形状）を有するカップリングを使用することによって接合してもよいこ とを理解すべきである。カップリング２６は、カップリング２６に適切な距離で パイプ２２を挿入することを確実にするように、はぼ中央部分でその内壁に沿っ て環状のフランジ２８を有していることが好ましい。

パイプが（所定位置に合致するスリーブ２４を用いて）そのように挿入されると 、組み立てたジヨイントにマイクロ波を印加し、感応体粒子１１を急速に加熱さ せる。２枚貝構造を有するマイクロ波印加装置をジヨイントのまわりに配置する ことによって、現場環境において許容可能なマイクロ波放射を行うことができる 。そのような印加装置は、カリフォルニア、モデスト（Ｍｏｄｅｓｔｏ）のジャ ーリング・ラボラトリーズ（Ｇｅｒｌｉｎｇ　Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ）によ ってモデル番号ＧＬ１３７Ｒとして市販されているものと同様の電源を使用して よい。電源を入れると、これは、スリーブ２２を溶融させ、パイプ２０の末端部 分２２をその外表面に沿って溶融させ、スリーブ２２に隣接したその内表面に沿 ってカップリング２６の一部分を溶融させる。マイクロ波印加装置の電源を切っ た後、そのように溶融した部分が急速に冷却され、冷却するととに融合され、一 体化ジヨイントを形成する。

マトリックス１４の材料は、パイプ２０の材料およびカップリング２６の材料の 両方と混和性であることが好ましい。

この技術は、従来の結合方法や材料に比較して多くの利点がある。先ず第１に、 それは、電子溶融カップラーに比較してかなり安価でありフールプルーフであり 、作業者は、マイクロ波印加装置を再起動してジヨイントを再加熱し、シールを 更に完全にすることができるのである。このＣＢＭがパイプおよびカップリング における材料と物理的に融合するので、得られるジヨイントは、明らかに接着剤 よりも非常に大きい結合力を付与する。また、カップリングとパイプの間の界面 に直接集中的に加熱が行われるので、他の溶融結合技術を使うよりも電力消費が 少なくて済み、過熱によるパイプまたはカップリングの変形を防いで（れるので ある。さらに、前記技術の使用によって、パイプとカップリングの間の機械的ロ ック作用の予想されない結果が得られる。熱膨張に原因して、パイプの外直径が ゎずかに増加すること、即ち、パイプの末端が裾広がりになることがわかった。

カップリングの内表面の加熱に原因して、この効果によってカップリングの変形 が生じ、バイブ末端がバイブカップリングに食い込み、ジヨイントの強度を大い に改良する。好都合なことには、このロック効果は、小さい方のパイプの末端の まわりにＣ８Ｍ材料のスリーブを配置し、それを大きい方のパイプに挿入するこ とによって、わずかに異なった直径を有する２本のパイプ（即ち、１本のパイプ が、第２のパイプの外直径よりもわずかに大きい内直径を有する。）を接合する ことにおいても利用される。ＣＢＭを加熱した後、内側のパイプ末端が裾広がり になり、膨張して、外側のパイプに合致する。最後に、本願明細書で説明した感 受体粒子およびマトリックス材料の使用によりて、１重量％の１／１０程度に少 ない量の、非常に少量の金属材料を使用したジヨイントが得られ、このことはガ ス工業の厳格な要求を満足する。ＣＢＭは１重量に程度に多い金属材料を含有す るように配合してもよいことは当然である。

ＣＢＭで作られたシートまたはストリップの特定の寸法は、意図されている用途 に応じてかなり変わる。例えば、図２に示す用途において、スリーブの周囲は、 パイプの加工された部分の外周と等しくなければならないが、スリーブ２２の幅 は、カップリング２６の縁から環状フランジ２８への距離にほぼ等しい。Ｃ８Ｍ 材料の厚さは、特定用途ならびに加熱と結合の要求度に応じて、０．１〜１０ｍ ｍの範囲内である。

パイプ末端を接合する別の方法が図３および図４に示されている。この方法にお いて、パイプの通常の外直径よりもわずかに大きい内直径を有するカップリング ２６゛を使用する。これによって、Ｃ８Ｍスリーブをカップリング２６°内にあ らかじめ配置することが可能になり、（ｉ）パイプをカップリング中に挿入する こと、および（ｉｌ）マイクロ波エネルギーを印加することに作業者の仕事が軽 減される。当業者は、パイプの中間部分での破損およびクラックをバッチ修復す るおよびＴジヨイントを形成する技術と同様の技術を認識し、ジヨイントのマイ クロ波結合、例えば、（バイブ末端合致による）衝接溶接を行うために本発明の ＣＢＭを使用してよい他の接合技術をさらに認識するであろう。２本の同じパイ プを衝接溶接することなく接合してもよく、これは、１本のパイプの外表面を加 工し、その末端の外直径を減少させ、他のパイプの末端の内表面を加工し、その 末端の内直径を減少させ、加工した外表面を有するパイプを、加工した内表面を 有するパイプの中に挿入し、ＣＢＭのスリーブをパイプ末端の間に挿入配置して おくことによって行える。

本発明で考えられる特定の用途において、ＣＢＭの好ましい組成は、ガス配給パ イプを形成するために使用されるポリエチレン材料と同様である中密度または高 密度ポリエチレンマトリックスを有する。マトリックスはクロージヤーの材料と 混和性である。この点に関しては、「混和性」という用語は、クロージヤー壁あ るいはケーブルジャケットの全深さまで必ずしも入っては行かないで、境界面で 溶解されるあるいは混合される性質があるということを意味する。感受体粒子は 、タングステン被覆およびその上の亜酸化アルミニウムの被覆を有するガラス繊 維であることが好ましい。あるいは、感受体のための基材は、ポリエチレン・ビ ーズでもよ（、こうするとジヨイント中の「汚染」　（即ち、非ポリオレフィン 材料）の量を減らすことになるのである。ＣＢＭストリップには、グリッド状で 複数の孔を設けてもよく、これにより、パイプまたはカップリングからの熱可塑 性材料がＣＢＭ内に侵入し、ＣＢＭの他の側の材料と直接に融合する。

例えば、感受体粒子に酸化銅の付加的上被覆を設け、感受体の容量充填量を増加 することによって、帯電防止性を与えてもよい。充填量に応じて、１０’ｏｈｍ −ｃｍ程度に低いＣＢＭの抵抗率を与えることができるが、ＣＢＭは、工業基準 で要求される金属含量よりも高い金属含量を有し得ることがある。

ＣＢＭに対する別の組成については、当業者であれば次の例を参照すると明らか であろう。これらの例では、使用するガラス繊維は、オハイオ州トレドのオーエ ンス・コーニング−７フイバ一グラス社（Ｏｖｅｎｓ−Ｃｏｒｎｉｎｇ　Ｆｉｂ ｅｒｇｌａｓｓＣａｒｐ、）から入手できる７３９−ＤＤ　１／１６インチであ る。使用する雲母フレークは、メリーランド州ハントバレーのマリエッタ・リソ ーンズ・インターナショナル社（Ｍａｒｉｅｔｔａ　Ｒｅ５ｏｕｒｃｅｓ　Ｉｎ ｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ、Ｌｔｄ、）から入手できる５ＵＺＯＲＩＴＥ　（登録 商標）２００ＨＫである。ＣＢＭは、感受体粒子１１を所望のマトリックス材料 １４と混合し、そして、それらの材料を薄いシートまたはストリップにホットプ レスするか、その混合物を薄いシートに直接押し出し成形して生産される。これ らのＣ８Ｍインサートの厚さはｌ、Ｑａｕ＊であった。

結合されるべきバイブジヨイントの全ては、ＣＢＭのシリンダー状インサートを 許容し、公称２インチのポリエチレンバイブをそれぞれの側に挿入することを可 能にするように、（約２ｍｍで）大きくなった内直径を有する公称２インチのカ ップリングを有していた。カップリングにパイプを２５ｍｍで挿入した。溶融結 合すべきジヨイントにＣ８Ｍインサートを適用し、特定の時間にわたって約２Ｋ Ｗの電力でアマナ（Ａｍｍａｎａ）　ＲＣ／　２０　Ｓ　Ｅマイクロ波炉におい てマイクロ波エネルギーを照射することによって組み立て体（アッセンブリ）を 加熱した。

マイクロ波エネルギーとＣＢＭとの間の相互作用を生じさせて溶融結合の後、試 験および検査のために、組み立て体を長手方向軸に沿って４つの片に切断した。

屈曲試験は、Ｐｌｅｘｃｏ　−Ｃｈｅｖｒｏｎ　Ｂｕｌｌｅｔｉｎ　１０５　Ｙ に記載されている工業標準９０°屈曲試験であり、結合ジヨイントの苛酷試験で ある。ｒＬＤＰＥＪとは、低密度ポリエチレン（Ｄ＝０．９１０〜０．９２５　 ｇ／ｃ＋ａ”）のことで、ｒＭＤＰＥＪとは、中密度ポリエチレン（Ｄ＝０．９ ２６〜０．９４０　ｇ／ｃｍ”）のことで、「ＨＤＰＥＪとは、高密度ポリエチ レン（Ｄ＝０．９４１〜０．９５９ｇ／ｃが）のこガラス繊維にタングステンを ３．４ナノメートルでスパッタ被覆し、その上に亜酸化アルミニウムを１５ナノ メートル被覆した。線状ＬＤＰＥ　（ＵｎｉｏｎＣａｒｂｉｄｅのＨ３−７０６ ４）を、ハーケブヒラー（ＨａａｋｅＢｕｃｈｌｅｒ）のＲＨＥＯＣＯＲＤ　（ 登録商標）システム４０において、１０容量％のそのように被覆されたガラス繊 維と混合した。このＣＢＭを１．Ｑｍｍのシートにホットプレスした。

デュポン（Ｄｕｐｏｎｔ）　ＡＬＤＹＬ　（登録商標）“Ａ″ＰＥ２４０６ＰＥ ２４０６ポリエチレン樹脂パイプカップリングＡＦＯ８−１４２１ＰＳの内直径 部分をくりぬき、ＣＢＭのシリンダー状インサートを収容するようにした。デュ ポンＡＬＤＹＬ″Ａ”パイプの片をカップリングのそれぞれの側に挿入した。組 み立て体をマイクロ波炉中に１．５分間置いた。溶融結合した組み立て体を目視 的に検査したが、パイプとカップリングの間の界面において溶融しているのが見 られた。組み立て体を長手方向軸に沿って４つの片に切断した。全ての可視的結 合線は全体にわたって均一で不変である外観を有していた。１つの切断部分を屈 曲試験に付したが、合格した。

実施例２−被覆した雲母フレーク入りのＭＤＰＥ雲母フレークにタングステンを ０．３４ナノメートルでスパッタ被覆し、その上に亜酸化アルミニウムを２ナノ メートル被覆した。ＭＤ　Ｐ　Ｅ　（Ｃｈｅｖｒｏｎ　９３０１−Ｔ）を、１０ 容量％のそのように被覆された雲母フレークと混合して、ポットプレスしてＣＢ Ｍを形成した。前記Ｃ８Ｍインサートを有するイエローＰ　１ｅｘｃｏ　ＰＥ２ ４０６ポリエチレン直線状カツプリングと、イエローＰｌｅｘｃｏ　Ｐ　Ｅ　２ ４０６パイプを組み立てて、マイクロ波炉の中に２分間置いた。溶融結合の後に 、組み立て体を切断した。結合は全体にわたって均一であり不変である外観を有 していた。

実施例３−被覆した雲母フレーク入りのＭＤＰＥ雲母フレークにタングステンを ０．３４ナノメートルでスパッタ被覆し、その上に亜酸化アルミニウムを２ナノ メートル被覆した。ＭＤ　Ｐ　Ｅ　（Ｃｈｅｖｒｏｎ　９３０１−Ｔ）を、１５ 容量％のそのように被覆された雲母フレークと混合して、ホットプレスしてＣＢ Ｍを形成した。このＣＢＭを用いて、実施例２で使用したのと同じパイプおよび カップリングの組み立て体を形成し、マイクロ波炉中に１．０分間置いて溶融結 合を行った。組み立て体を４つの部分に切断した。結合は、全体にわたって均一 であり不変である外観を有していた。

実施例４−被覆したガラス繊維入りのＭＤＰＥガラス繊維にタングステンを７， ３ナノメートルでスパッタ被覆し、その上に亜酸化アルミニウムを１５ナノメー トル被覆した。２インチ・ベーカーパーキンス（Ｂａｋｅｒ　Ｐｅｒｋｉｎｓ） 共回転２軸押出機を使用して、ＭＤＰＥ　（Ｃｈｅｖｒｏｎ　９３０１−Ｔ）を 、５．４容量％の被覆されたガラス繊維と混合した。Ｋ−ＴｒｏｎＴ−３５供給 機を使用してポリマーを押出機に導いた。２０ｃｃジーニス・フロー・スル−・ ポリマー・ギヤー・ポンプ（Ｚｅｎｉｔｈ　ｆｌｏｗ　ｔｈｒｏｕｇｈ　ｐｏｌ ｙｍｅｒ　ｇｅａｒ　ｐｕｍｐ）を使ってこの混合物をダイ開口約０．０２０イ ンチの標準６インチ・シングルリップダイに通せるだけの圧を掛けた。そして、 押し出された材料を、両方とも水道水によって冷却している鉄ローラーに向けて 回っているゴムローラーの間のニップに導いた。ウェブを取り扱う標準的な装置 を使って、巻き取りローラーにその材料を巻き取った。前記Ｃ８Ｍインサートを 用いてオレンジ・ウニイン（ＷａｙｎｅＭｆｇ、　）直線状ポリエチレンカップ リング５００２３８２３８０８１　ＰＥ２４０６と、オレンジ・トリスコバイブ （Ｄｒｉｓｃｏｐｉｐｅ）　Ｐ　Ｅ　２４０６ポリエチレンパイプとを組み立て 、マイクロ波炉の中に４．０分間置いた。溶融結合または溶融は生じなかった。

この実施例は、粒子充填量％、粒子加熱性能、ＣＢＭ厚さおよび印加エネルギー のワット−秒などのパラメーターを包含する溶融結合の全下限を決めるものにな ると考えられる。

実施例５−被覆されたガラス繊維入りのＭＤＰＥガラス繊維にタングステンを３ ．４ナノメートルでスパッタ被覆し、その上に亜酸化アルミニウムを１５ナノメ ートル被覆した。実施例４と同様の押出手順を用いて、ＭＤＰＥ　（Ｃｈｅｖｒ ｏｎ　９３０１−Ｔ）を、１４．１容量％の被覆されたガラス繊維と混合して、 ＣＢＭを形成した。エメリー布でパイプ末端をこすった後、前記ＣＢＭを使用し て、ブラックプレキシコ（Ｐ　１ｅｘｃｏ）イエローストライプＰＥ３４０８　 ＨＤＰＥバイブの２つの片と、ブラックブレキシコ直線状カップリングを組み立 て、組み立て体をマイクロ波炉の中に１．５分間置いた。カップリングとパイプ の間の界面において周囲にわたって溶融が非常に明確であった。組み立て体を切 断したが、結合は全体にわたって均一であり不変である外観を有していた。切断 部分を屈曲試験に付したが、合格した。

実施例６−被覆されたガラス繊維入りのＭＤＰＥガラス繊維にタングステンを３ ．４ナノメートルでスパッタ被覆し、その上に亜酸化アルミニウムを１５ナノメ ートル被覆した。実施例４と同様の押出手順を用いて、ＭＤ　Ｐ　Ｅ　（Ｃｈｅ ｗｏｎ　９３０ｌ−Ｔ）を、１４．１容量％の被覆されたガラス繊維と混合して 、ＣＢＭを形成した。前記ＣＢＭを使用して、イエローブレキノコ（Ｐｌｅｘｃ ｏ）　Ｐ　Ｅ　２４０６パイプの２つの片と、イエローブレキタコＰＥ２４０６ 直線状カップリングを組み立て、組み立て体をマイクロ波炉の中に４５秒間装い た。組み立て体を切断したが、目視検査によれば、結合は全体にわたって均一で あり不変であった。切断部分を屈曲試験に付したが、合格した。

実施例７−被覆されたガラス繊維入りのＭＤＰＥガラス繊維にタングステンを７ ．３ナノメートルでスパッタ被覆し、その上に亜酸化アルミニウムを１５ナノメ ートル被覆した。実施例４と同様の押出手順を用いて、ＭＤ　Ｐ　Ｅ　（Ｃｈｅ ｖｒｏｎ　９３０ｌ−Ｔ）を、１９．５容量％の被覆されたガラス繊維と混合し て、ＣＢＭを形成した。前記Ｃ８Ｍインサートを使用して、イエローブレキノコ （Ｐｌｅｘｃｏ）　Ｐ　Ｅ　２４０６バイブの２つの片と、イエローブレキタコ ＰＥ２４０６直線状カップリングを組み立て、マイクロ波炉の中に２．５分間置 いた。組み立て体を切断したが、結合は全体にわたって均一であり不変である外 観を有していた。１つの切断部分を屈曲試験に付したが、合格した。

実施例８−被覆されたガラス繊維入りのＭＤＰＥガラス繊維にタングステンを７ ．３ナノメートルでスパッタ被覆し、その上に亜酸化アルミニウムを１５ナノメ ートル被覆した。実施例４と同様の押出手順を用いて、ＭＤＰＥ　（Ｃｈｅｖｒ ｏｎ　９３０１−Ｔ）を、１９．５容量％の被覆されたガラス繊維と混合して、 ＣＢＭを形成した。前記Ｃ８Ｍインサートを使用して、イエローブレキノコ（Ｐ ｌｅｘｃｏ）　Ｐ　Ｅ　２４０６パイブの２つの片と、イエロープレキタコＰＥ ２４０６直線状カップリングを組み立て、組み立て体をリットン（Ｌｉｔｔｏｎ ）ＧＥＮＥＲＡＴＩＯＮ　ＩＩ　（登録商標）７００ワツトマイクロ波炉の中に ７．０分間置いた。組み立て体を切断したが、結合は全体にわたって均一であり 不変である外観を有していた。１つの切断部分を屈曲試験に付したが、合格した 。これら２つの実施例（実施例７および８）は、印加エネルギーのワット−秒と ともに粒子の加熱性能が、適切な溶接条件を決めることを示している。実施例８ のようなこれら粒子は、池のものほども効率的ではなく、従って、より長い加熱 時間を必要とする。必要なエネルギー印加時間は、マイクロ波電源比の逆数に応 じた大きさになる。

実施例９−被覆されたガラス繊維入りのＨＤＰＥガラス繊維にタングステンを２ ．６ナノメードルでスパッタ被覆し、その上に亜酸化アルミニウムを１５ナノメ ートル被覆した。実施例４と同様の押出手順を用いて、ＨＤＰＥ　（Ｃｈｅｖｒ ｏｎ　ＨｉＤ　（登録商標）９００６−Ｔ）を、１０．３容量％の被覆されたガ ラス繊維と混合して、ＣＢＭ＃１を形成した。実施例４と同様の押出手順を使用 して、同様のＨＤＰＥを１４．１容量％の同様の被覆ガラス繊維と混合してＣＢ Ｍ＃２を形成した。１つの側にＣＢＭ＃１インサート、他方の側ｉ：：ＣＢＭ＃ ２インサートを使用して、オレンジトリスコバイブ（Ｄｒｉｓｃｏｐｉｐｅ）Ｐ Ｅ２４０６の２つの片と、セントラル（Ｃｅｎｔｒａｌ）　Ｐ　Ｅ　２４０６直 線状カツプリングを組み立てた。ＣＢＭの厚さは約０．７６ｍｍであった。組み 立て体をマイクロ波炉の中に１，５分間置いた。組み立て体を切断したが、結合 は全体にわたって均一であり不変である外観を有していた。１つの切断部分を屈 曲試験に付したが、両方の側が破損することなく合格した。

実施例１〇−被覆されたガラス繊維入りのＨＤＰＥガラス繊維にタングステンを ２．６ナノメードルでスパッタ被覆し、その上に亜酸化アルミニウムを１５ナノ メートル被覆した。実施例４と同様の押出手順を用いて、ＨＤ　Ｐ　Ｅ　（Ｃｈ ｅｖｒｏｎ　Ｈｉ　Ｄ　（登録商標＞９００６−Ｔ）を、２０．４容量％の被覆 されたガラス繊維と混合して、ＣＢＭを形成した。１つの側に２０゜４％ＣＢＭ インサート、他方の側に実施例９で得られた１４．１％ＣＢＭインサートを使用 して、オレンジＰＥ２４０６　トリスコバイブ（Ｄ　ｒｉｓｃｏｐｉｐｅ）の２ つの片と、セントラル（Ｃｅｎｔｒａｌ）　Ｐ　Ｅ　２４０６直線状カツプリン グを組み立てた。

組み立て体をマイクロ波炉の中に１．５分間置いた。組み立て体を切断したが、 結合は全体にわたって均一であり不変である外観を有していた。１つの切断部分 を屈曲試験に付したが、両方の側が破損することなく合格した。凝集または付着 破損は観測されなかった。

実施例１１−被覆された雲母フレーク入りのＨＤＰＥ雲母フレーク３０４にステ ンレス鋼を５．７ナノメードルでスパッタ被覆した。

実施例４と同様の押出手順を用いて、ＨＤＰＥ　ＣＤｏｖ　８０５４）を、７． ４容量％の被覆された粒子と混合して、ＣＢＭを形成した。前記０８Ｍインサー トを使用して、オレンジＰＥ２４０６　トリスコバイブ（Ｄ　ｒｉｓｃｏｐｉｐ ｅ）の２つの片と、ウニイン（Ｗａｙｎｅ　Ｍｆｇ、）５００２３８２３８０８ １　ＰＥ２４０６直線状カツプリングを組み立て、マイクロ波炉の中に２分間置 いた。硬化した組み立て体を切断したが、結合は全体にわたって均一であり不変 である外観を有していた。

実施例１２−被覆された雲母フレーク入りのＨＤＰＥ組み立て体は実施例１１と 同様であった。組み立て体を３．０分間のマイクロ波照射に付した。組み立て体 を切断したが、結合は全体にわたって均一であり不変である外観を有していた。

実施例１３−被覆された雲母フレーク入りのＨＤＰＥ組み立て体は実施例１１と 同様であった。組み立て体を４．０分間のマイクロ波照射に付した。組み立て体 を切断したが、結合は全体にわたって均一であり不変である外観を有していた。

しかし、他の領域には過熱の徴候が見られた。

実施例１４−被覆された雲母フレーク入りのＨＤＰＥ雲母フレークにタングステ ンを０，３４ナノメートルでスパッタ被覆し、その上に亜酸化アルミニウムを２ ナノメートルで被覆した。実施例１と同様にして、ＨＤＰＥ　（Ｃｈｅｗｏｎ　 Ｈｉ　Ｄ　（登録商標）９００６−Ｔ）を１０容量％の被覆粒子と混合して、Ｃ ＢＭを形成した。前記０８Ｍインサートを使用して、オレンジＰＥ２４０６　ト リスコバイブ（Ｄ　ｒｉｓｃｏｐｉｐｅ）の２つの片と、ウニイン（Ｗａｙｎｅ Ｍｆｇ、）オレンジＰＥ２４０６直線状カツプリングを組み立て、組み立て体を マイクロ波炉の中に１．５分間置いた。組み立て体を切断したが、結合は全体に わたって均一であり不変である外観を有していた。

実施例１５−被覆された雲母フレーク入りのＨＤＰＥＣＢＭにおいて５容量％の 被覆雲母を使用すること以外は、組み立て体は実施例１４と同様のものであった 。組み立て体をマイクロ波炉の中に３分間置いた。

溶接の外観は非常に良好であった。切断すると、ＣＢＭが良好に流動し、良好に 溶融している徴候がみられた。結合は全体にわたって均一であり不変である外観 を有していた。

実施例１７−被覆された雲母フレーク入りのＨＤＰＥ雲母フレークにタングステ ンをスパッタ被覆し、その上に亜酸化アルミニウムを被覆した。実施例１と同様 にして、ＨＤ　Ｐ　Ｅ　（Ｃｈｅｖｒｏｎ　Ｈｉ　Ｄ　（登録商標）９００６− Ｔ）を２０容量％の被覆粒子と混合して、ＣＢＭを形成した。３インチ外直径ポ リエチレンパイプを２つのポリエチレン末端キャップおよび前記０８Ｍインサー トとフィツトさせ、溶融結合を行った。１つのキャップに孔をあけ、圧力チュー ブをその中に通した。ガス圧の値を徐々に増加することによって、組み立て体の 圧力試験を行った。７００ｐｓ　ｉの適用圧力でパイプ部分は目視的に膨張した が、キャップシールでの破損はみられなかった。２つの末端キャップを使用して 第２のパイプ部分を同様に組み立て、同様に試験したが、より高い圧力を使用し た。パイプ部分はパイプの中間部分で破損したが、融合ジヨイントは密着したま まであった。

本発明を特定の実施態様を参照して説明したが、限定的な意味でこの説明をした のではない。本発明の別の実施態様のみならず、開示した実施態様のいろいろな 変形は、当業者が本発明の説明を参照すれば明かであろう。そして、添付の請求 の範囲で規定されている本発明の精神と範囲から逸脱することなく、そのような 変形は可能であると考えられる。

、　、　、１ｌＰＣＴ／ＵＳ　９２／１０２１１国際調査報告 フロントページの続き （７２）発明者　ドレスラー、グリル・ディーアメリカ合衆国　５５１３３−３ ４２７　ミネソタ州、セント・ポール、ポスト・オフィス・ボックス　３３４２ ７番（番地の表示なし）（７２）発明者　フィッシュ、プライアン・ジェイアメ リカ合衆国　５５１３３−３４２７　ミネソタ州、セント・ボール、ポスト・オ フィス・ボックス　３３４２７番（番地の表示なし）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．熱可塑性材料で作られている２つの導管を接合する方法であって；マトリッ クス中に分散されている複数の感受体粒子から形成された複合結合材料のストリ ップを準備する工程であって、前記感受体粒子が実質的にマイクロ波エネルギー に対して非反射性である基材、およびマイクロ波エネルギーを吸収する基材上の 被覆を有してなり、該マトリックスが導管の熱可塑性材料と混和性である熱可塑 性材料を含んでなる工程； 隣接表面を規定するように、導管の第１ものを導管の第２のものに隣接して配置 する工程； 該隣接表面のとなりに複合結合材料のストリップを置く工程；該感受体粒子が、 前記マトリックスと、導管の該隣接表面における熱可塑性材料の一部分とを加熱 して溶融するのに充分な量で、マイクロ波エネルギーを該ストリップに印加する 工程 を有することを特徴とする方法。 ２．導管の末端が本質的に同様の寸法および形状を有しており、導管が、該配置 工程において、他の導管の末端と隣接するように１つの導管の末端を移動させ； および 該置く工程において、導管の末端の外周のまわりに本質的に完全に複合結合材料 のストリップを巻き付ける ことによって働接溶接される請求の範囲第１項に記載の方法。 ３．導管の第１のものの末端の外直径が、導管の第２のものの末端の内直径より も僅かに小さく、 該配置工程において、第１導管の末端を第２導管の末端の中に挿入し；および該 置く工程において、第１導管の末端の外表面と第２導管の内表面との間に複合結 合材料のストリップを挿入配置する請求の範囲第１項に記載の方法。 ４．導管の末端が両方ともほぼシリンダー状であり、本質的に同様の寸法を有し ており、方法が、導管の第１のものの末端の外表面を加工し、導管の第２のもの の末端の内表面を加工する工程をさらに含んでなり；該配置工程において、第１ 導管の末端を第２導管の末端の中に挿入し；および該置く工程において、第１導 管の末端の外表面と第２導管の内表面との間に複合結合材料のストリップを挿入 配置する請求の範囲第１項に記載の方法。 ５．方法が、第１および第２末端を有する中空カップリング部材を準備する工程 をさらに含んでなり、該第１末端の内表面の断面形状および寸法は導管の第１の ものの外表面の断面形状および寸法と本質的に同じであり、該第２末端の内表面 の断面形状および寸法は導管の第２のものの外表面の断面形状および寸法と本質 的に同じであり； 該配置工程において、第１導管の末端をカップリング部材の第１末端に挿入し、 第２導管の末端をカップリング部材の第２末端に挿入し；および該置く工程にお いて、導管の末端の外表面とカップリングの内表面との間に複合結合材料のスト リップを挿入配置する請求の範囲第１項に記載の方法。 ６．ポリオレフィンマトリックス中に分散した複数の感受体粒子からできている 複合結合材料のストリップを有してなる、ポリオレフインパイプに結合するため の物品であって、該感受体粒子が、マイクロ波エネルギーに実質的に非反射性の 基材、およびマイクロ波エネルギーを吸収する該基材上の被覆を有してなる物７ ．該ポリオレフィンマトリックスがポリエチレンである請求の範囲第６項に記載 の物品。 ８．複合結合材料のストリップがスリーブの形状にされている請求の範囲第６項 に記載の物品。 ９．該感受体粒子の基材が、粉砕されたガラス繊維を含んでなる請求の範囲第６ 項に記載の物品。 １０．該感受体粒子の基材が雲母フレークを含んでなる請求の範囲第６項に記載 の物品。 １１．該感受体粒子の該被覆が金属材料を含んでなる請求の範囲第６項に記載の 物品。 １２．該感受体粒子の該被覆が、金属材料の第１被覆およびその上の酸化金属の 第２被覆を有する請求の範囲第６項に記載の物品。 １３．請求の範囲第６項に記載の物品を使用して、ポリオレフィンパイプにおけ る破損を修復する方法であって、 破損部分を覆うように、パイプの外表面に該ストリップを置く工程；および該感 受体粒子が、破損部分付近のパイプにおけるポリオレフィン材料の一部分および 核マトリックスを加熱して溶融するのに充分な量で該ストリップにマイクロ波エ ネルギーを印加する工程 を有することを特徴とする方法。 １４．請求の範囲第６項に記載の物品を使用して、ポリオレフィンパイプを、熱 可塑性材料からできている他のパイプに接合する方法であって、隣接表面を規定 するように、ポリオレフィンパイプを熱可塑性パイプに隣接して配置する工程； 複合結合材料のストリップを該隣接表面のとなりに置く工程；および該感受体粒 子が、パイプの該隣接表面におけるポリオレフィン材料および熱可塑性材料の一 部分および該マトリックスを加熱して溶融するのに充分な量で該ストリップにマ イクロ波エネルギーを印加する工程を有することを特徴とする方法。 １５．該金属材料が、約１重量％を越えない量で、該複合結合材料中に存在する 請求の範囲第１１項に記載の物品。 １６．該金属材料が、１重量％の約１／１０を越えない量で、該複合結合材料中 に存在する請求の範囲第１１項に記載の物品。 １７．第１導管の末端を第２導管の末端に接合するためのカップリングであって 、導管が熱可塑性材料からできており、カップリングが、第１および第２末端を 有する中空熱可塑性部材；第１導管の末端の外表面の断面形状および寸法と本質 的に同じである第１末端の内表面の断面形状および寸法； 第２導管の末端の外表面の断面形状および寸法と本質的に同じである第２末端の 内表面の断面形状および寸法； 該部材の第１末端の該内表面に向かって配置される複合結合材料の第１スリーブ ； 該部材の第２末端の該内表面に向かって配置される複合結合材料の第２スリーブ を有してなり、 該複合結合材料は、マトリックス中に分散された複数の感受体粒子から形成され ており、該感受体粒子がマイクロ波エネルギーに実質的に非反射性である基材、 およびマイクロ波エネルギーを吸収する基材上の被覆を有してなり、該マトリッ クスが導管の熱可塑性材料および該部材の熱可塑性材料の両方と混和性である熱 可塑性材料限含んでなるカップリング。 １８．該部材が、導管の熱可塑性材料と混和性である熱可塑性材料からできてい る請求の範囲第１７項に記載のカップリング。 １９．該部材がポリエチレンからできている請求の範囲第１７項に記載のカップ リング。 ２０．該感受体粒子の該被覆が金属材料を含んでなり、該金属材料が、約１重量 ％を越えない量で該複合結合材料中に存在する請求の範囲第１７項に記載のカッ プリング。