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KR100249402B1 - 폴리에틸렌파이프의 마이크로파 본딩방법 및 아티클 - Google Patents

폴리에틸렌파이프의 마이크로파 본딩방법 및 아티클 Download PDF

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KR100249402B1
KR100249402B1 KR1019940701764A KR19940701764A KR100249402B1 KR 100249402 B1 KR100249402 B1 KR 100249402B1 KR 1019940701764 A KR1019940701764 A KR 1019940701764A KR 19940701764 A KR19940701764 A KR 19940701764A KR 100249402 B1 KR100249402 B1 KR 100249402B1
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KR
South Korea
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cbm
pipe
pipes
bonding
article
Prior art date
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KR1019940701764A
Other languages
English (en)
Inventor
크레이그 에스. 쉠버레인
다릴 디. 드레슬러
브라이언 제이. 피쉬
Original Assignee
스프레이그 로버트 월터
미네소타 마이닝 앤드 매뉴팩춰링 캄파니
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
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Abstract

본 발명은 천연 가스 공급용 파이프와 같은 열가소성 수지 파이프의 마이크로파 본딩에 대한 방법 및 아티클에 관한 것이다. 아티클은 파이프(20)의 열가소성 재료와 혼화될 수 있는 열가소성 매트릭스(14)(바람직하게는 폴리에틸렌)를 갖는 복합 본딩 재료(CBM)이고 복수의 마이크로파 서셉터 입자(11)는 매트릭스(14)에 분산된다. 바람직한 서셉터는 가열 특성이 개선되어서 CBM 내의 금속 산화물 총량은 중량의 1% 1/10 이다. 스트립 또는 슬리브(24)는 CBM으로 형성되고 연결부와 함깨 또는 연결부없이 두 파이프(20)를 접합하거나 파열부를 수리하기 위해 사용된다. 상기 방법은 파이프 조인트 또는 파열부에 아티클을 위치시키는 단계와 마이크로파 에너지가 충분한 양으로 서셉터를 가열하여 CBM 매트릭스 및 파이프 인접부가 흘러내리게 하고 그것에 의해 용해 본딩이 이루어지는 단계를 포함한다.

Description

[발명의 명칭]
폴리에틸렌 파이프의 마이크로파 본딩 방법 및 아티클
[관련 출원 참조]
본 출원은 1990년 9월 26일 출원되어 계류중인 미합중국 특허 출원 제07/588,591호와 1989년 4월 7일 출원되어 지금은 포기된 미합중국 특허 출원 제07/335,044호의 일부 계속 출원이다.
[발명의 배경]
[발명의 분야]
본 발명은 구보 부재를 서로 부착시키기 위해 이용되는 방법 및 아티클에 관한 것으로 특히, 천연가스 분해용으로 사용되는 폴리에틸렌 파이프와 같은 폴리올레핀 재료로 형성된 도관을 용해 본딩하는 방법 및 아티클에 관한 것이다.
[선행 기술에 관한 설명]
종래의 천연 가스용 분배 시스템에서는 공급업체에서 최종 사용자까지 가스를 공급하기 위해 다양한 직경의 폴리에틸렌 파이프를 사용하여 왔다. 이러한 파이프 시스템에서는 파이프 단면의 부적절한 연결 또는 땅속에 묻은 후 발생하는 파이프의 파열에 기인한 가스 누설이라는 지속적인 문제점이 존재하여 왔다. 파이프 단면의 연결 및 파열부의 수리는 각종 접착제(예컨데, 미합중국 특허 제3,826,521호 참조)를 사용하여 동시에 이루어지지만 오래 시간 경과후 경화된 접착제가 균열되거나 파이프 표면으로부터 떨어져나가게 되는 폴리에틸렌의 까다로운 접착 특성 때문에 보편적으로 받아들여지지 못했다. 실제로, 폴리에틸렌에 무엇인가를 접착시키는 것은 미합중국 특허 제3,143,364호에 개시된 바와같이 매우 어려운 일이다.
파이프를 정확하게 일치시키는 다른 기술로는 전기-용해 커플러(예컨대, 미합중국 특허 제4,486,650호 참조)를 이용하는 방법이 있다. 이 커플러는 연결될 도관과 동일한 열가소성 재료로 형성됨으로써 폴리올레핀 화합물의 까다로운 접착 특성을 극복할 수 있다. 전기 저항 가열 요소가 내부 표면을 따라 커플러안으로 성형되고, 직류에 의해 가열 요소가 에너지를 받으면 커플러와 커플러에 의해 정확하게 일치될 주변 파이프 모두의 열가소성 재료 온도가 상승한다. 커플러와 파이프의 재료는 냉각될 때까지 흘러내려 용해된다. 그러나, 다른 종래 기술과 마찬가지로 전기 용해 커플러가 가끔 완전히 밀봉하지 못하는 경우가 있고 이러한 경우에 전과정이 반복되어야만 한다. 전기 용해 커플러는 비교적 비싸고, 따라서 폭넓게 이용되지 못한다.
파이프를 용해하는 방법은 조인트나 파열부에 부착시켜 파이프 재료와 함께 가열되어 흘러내리는 특별한 필름을 사용한다. 예컨대, PCT 출원 US88/02909호에는 전도성 폴리머 개스킷(gasket)을 파이프 조인트에 부착하고, 전류를 통과시킴으로써 개스킷을 가열하는 방법이 개시되어 있다. 또한 유전체 히터를 사용하여 파이프 둘레를 에워싸는 전도 시트를 용융하는 유사 공정이 일본국 특허 출원 제54-58777호에서도 개시되어 있다. 이 기술의 한 가지 단점은 높은 전도도가 요구되어, 금속 충전재 또는 탄소 충전재의 사용이 추가로 필요하다는 점이다. 본딩 매트릭스에 있어 이러한 충전재를 포함하는 것은 본딩을 더욱 깨지기 쉽게하여 오랜 시간에 걸쳐 균열을 발생시킬수 있다. 본딩 재료에 있어 이러한 충전재 사용에 대한 관심은 금속 입자가 중량의 1% 미만이어야 하는 공업(ASTM ＆ 플래스틱 파이프 협회) 표준 요건에 의해 고조되었다. 다른 중요한 단점으로는 이러한 용해 본딩 기술에 필요한 전원 공급 장치에 관한 사항이 있다. 유전체 가열은 무거우면서 부피가 큰 한 쌍의 전극과 장비를 필요로 해서 가스 파이프 트랜치(trench)의 환경에서 사용하기에 매우 어렵다. 따라서, 가스공급 산업체에서 이용할 수 있는 본딩 재료를 제공하며 간단한, 폴리올레핀 파이프에 관한 본딩 방법을 고안해내는 것이 바람직하며 이로울 것이다.
[발명의 개요]
전술한 목적은 마이크로파로 가열 가능한 복합 본딩 재료의 스트립을 도관에 부착하고 복합 본딩 재료에 마이크로파 에너지를 가함으로써 열가소성 폴리머로 형성된 도관을 본딩하는 방법으로 달성된다. 복합 본딩 재료(CBM)는 (i) 도관의 폴리머 재료와 혼화(miscible)될 수 있으며 바람직하게는 도관 재료와 동일한 열가소성 폴리머 매트릭스와 (ii) CBM 매트릭스에 분산된 마이크로파 서셉터 재료로 구성된다. 이용된 특정 서셉터 CBM의 금속 재료 총량을 중량의 1%의 1/10로 줄임으로써 가열 특성이 개선된다.
CBM은 연결될 두 파이프의 단부에 위치될 원통형 슬리브로 형성되고, 파이프 단부는 마이크로파 조사(microwave irradiation)가 이루어진후 양호하게 연결된다. 선택적으로, 연결부의 내부 표면을 따라 미리 위치된 CBM 슬리브를 제공함으로써 이 공정을 간략화하기 위해 아티클이 이용된다.
비슷한 CBM 슬리브 또는 스트립은 파이프의 중간 부분 파열이나 균열로 발전되는 조인트를 수리하기 위해 사용될 수 있다.
[도면의 간단한 설명]
본 발명에 대한 새로운 특징이나 기술적 내용은 첨부된 청구범위에서 설명될 것이다. 그러나 본 발명 그 자체는 첨부 도면을 참고하여 가장 명확하게 이해될 것이다.
제1도는 본 발명에 따른 복합 본딩 재료에 대한 확대 정단면도이다.
제2도는 본 발명에 따른 커플러를 가지고 두 파이프를 연결하기 위해 두 파이프의 끝부분에 복합 본딩 재료의 슬리브를 가하는 방법을 나타내는 사시도이다.
제3도는 본 발명에 따른 파이프 커플러의 내부 표면을 따라 복합 본딩 재료를 구비하는 파이프 커플러에 대한 사시 단면도이다.
제4도는 제3도의 커플러와 연결된 두 파이프를 나타내는 정단면도이다.
[바람직한 실시예에 대한 설명]
제1도에는 본 발명의 복합 본딩 재료(CBM)에 대한 스트립(10)이 단면도로 도시되어 있다. CBM은 보편적으로 하나 이상의 코팅(13)을 갖는 기질(12)로 형성되는 복수의 서셉터 입자(11)로 구성되며, 상기 서셉터 입자(11)는 매트릭스(14)내에 분산되어 있다. 각종 서셉터 입자와 매트릭스 재료에 관한 부수적인 세부 내용은 앞 부분에 참조로 설명된 특허 번호 제07/588,591호에 개시되어 있다. 상기 매트릭스 재료는 실리콘, 실리콘 고무 및 뜨거운 용해 가루를 포함한다. 상기 서셉터 기질은 유리, 운모, 세라믹, 폴리머 및 접착제를 포함하며, 얇은 필름, 연속 필름, 전도필름 또는 반-전도성 필름의 코팅을 받아들이고 지지할 수 있다. 상기 기질 코팅는 도체 재료와 10-6Ω-㎝∼107Ω-㎝ 범위의 전기 저항율을 갖는 반도체 재료를 구비하고 서셉터 개개의 입자가 10-2Ω-㎝∼108Ω-㎝ 범위의 벌크 파워 저항을 갖게 되며, 바람직한 코팅 재료에는 텅스텐, 지르코늄, 구리, 철, 티타늄, 크롬, 은, 몰리브덴 및 알루미늄이 있고 또한 금속 산화물, 금속 수소화물, 금속 질화물, 금속 탄화물, 금속 규화물, 금속 붕소화물 및 금속 인화물도 포함된다. 코팅 두께는 1∼100Å 이 가장 적합하다. 상기 서셉터 기질은 참조로 설명된 미합중국 특허번호 제4,618,525호에 개시된 것과 동일한 기술(즉, 스퍼터링 코팅 또는 증기 코팅에서와 같은 증기 침전)을 이용하여 코팅될 수 있다.
본 발명은 열가소성 도관 특히 천연 가스 공급용 폴리에틸렌 파이프를 본딩 하는데 있어 CBM의 이용에 관한 것이다. 여기서 사용된 "연결" 및 "본드" 라는 용어는 파이프 T자형 조인트 및 접합 단부에서 처럼 새로운 조인트의 제작뿐만 아니라 파이프 중간부의 균열이나 오래된 조인트를 수리한다는 의미를 포함한다. 또한, "파이프"라는 용어는 크기나 모양에 관계없이 임의의 도관을 지칭한다.
제2도는 본 발명에 따른 CBM으로 두 파이프를 연결하는 한 방법을 설명한다. 두 파이프(20)의 단부(22)는 외부 표면을 따라 밀링(milling)되어 파이프(20)의 잔여 부분보다 다소 작은 외경을 갖는다. 밀링된 외부 표면의 두께는 본 발명에 따른 CBM으로 형성된 슬리브(24)의 두께와 거의 같다. 밀링된 단부 둘레에 슬리브(24)가 정확하게 맞추어지고나서 가가 파이프(20)의 단부(22)는 종래에 파이프 연결부(26)안으로 삽입된다.
연결부(26)는 보통 속이 빈 원통형으로 연결부(26) 내벽의 단면 모양 및 크기가 대략 파이프(22) 외벽의 단면 모양 및 크기와 동일하게 설계되어 파이프(22)를 수용한다. 이러한 점에서 연결부(26)는 파이프(20)의 치수에 따라 다른 크기 및 모양을 가질 수 있으며, 다른 크기(떠는 모양)의 두 파이프는 각 단부에서 두 개의 서로 다른 내경(또는 단면 모양)을 갖는 연결부를 사용함으로써 연결될 수도 있다. 연결부(26)는 대략 중앙에서 연결부의 내벽을 따라 위치한 환형 플래지(28)를 구비함으로써 파이프(22)가 연결부(26)내에 적절환 거리로 삽입되도록 한다.
상기와 같이 파이프가 삽입되면(제 위치에 맞추어진 슬리브(24)를 포함하여)조립된 조인트에 마이크로파 에너지가 인가되어 서셉터 입자(11)의 온도를 급속히 상승시킨다. 크램셀 디자인(clamshell design)을 가짐으로써 조인트 부근에 위치될 마이크로파 공급 장치가 필드 환경에서 받아들일 수 있는 마이크로파 조사를 제공할 수 있다. 그러한 공급 장치는 모델 번호 GL137R로 캘리포니아주 모데스토시에 위치한 Gerling 연구소에서 판매하는 것과 유사한 공급장치를 사용한다. 이렇게 하여 슬리브(22)가 용해되고 파이프(20) 단부(22)의 일부분이 외부 표면을 따라 용해되며 연결부(26)의 일부분이 슬리브(22)에 근접한 그 내부 표면을 따라 용해된다. 마이크로파 공급 장치가 턴 오프된 후에 용해된 부분은 급속히 냉각되고 용융부는 통합된 조인트를 생성한다. 그러므로 매트릭스(14) 재료는 파이프(20) 재료 및 연결부(26) 재료와 혼화된다.
본 기술은 종래의 본딩 방법 및 재료에 비해 많은 장점을 갖는다. 전기 용융 커플러에 비해 저가이며 다루기 쉽고, 불완전하게 본딩된 경우에 마이크로파 공급장치에 다시 에너지를 가하여 조인트를 재가열함으로써 확실하게 밀봉시킨다.
CBM이 파이프 재료 및 연결부 재료와 함께 물리적으로 용융되기 때문에 조인트는 접착제보다 훨씬 더 강하게 결합시킨다. 연결부와 파이프의 접촉 경계면이 집중적으로 가열되기 때문에 다른 용융 본딩 기술보다 전력 소비가 적고 과열로 인한 파이프 또는 연결부 벌크에 대한 찌그러짐을 막는다. 전술한 기술의 사용은 파이프와 연결부 사이의 기계적 로킹(locking) 작용이라는 예기치 않은 결과를 나타낸다. 열팽창 때문에 파이프 외경이 다소 증가하여 파이프 단부는 나팔꽃 모양으로 벌어진다. 연결부의 내부 표면을 가열하여 연결부의 변형시킴으로써 파이프 단부가 파이프 연결부안으로 끼워져 조인트의 접속력이 현저하게 개선된다. 두 파이프가 다소 다른 직경을 갖는 경우(즉, 한 파이프의 내경이 두 번째 파이프의 외경보다 다소 큰 경우)에 있어서 이러한 로킹 효과는 작은 직경의 파이프 단부에 CBM 재료의 슬리브를 배치하고 큰 직경의 파이프에 그것을 삽입함으로써 두 파이프를 결합하는데 유용하게 이용된다. CBM을 가열하고 나면 내부 파이프의 단부는 나팔꽃 모양으로 벌어지고 외부 파이프 안으로 팽창된다. 상술된 바와같은 특별한 서셉터 입자 및 매트릭스 재료를 사용함으로써 조인트가 금속 재료의 양을 중량의 1%의 1/10이하로 갖게되어 가스 산업에 까다로운 표준 요건을 충족시킨다. 물론, 혼합된 CBM은 중량의 1% 이상의 금속 재료를 포함한다.
CBM으로 형성된 시트 또는 시트립의 칫수는 사용 목적에 따라 바뀔수 있다. 예컨대, 제2도에 도시된 장치는 슬리브의 원주가 파이프의 밀링된 부분의 외부 원주와 동일해야만 하는 한편, 슬리브(22)의 폭은 연결부(26) 가장자리에서 환형 플랜지(28)까지의 거리와 거의 동일하다. 0.1∼10㎜ 범위의 CBM 재료 두께는 가열 및 본딩의 요구된 정도와 특정 이용 방법에 의해 변화된다.
파이프 단부를 연결하는 다른 방법이 제3도 및 제4도에 도시되어 있다. 이 방법에서는 파이프의 정상 외경보다 다소 큰 내경을 갖는 연결부(26')가 이용된다. 이 방법은 연결부(26')내에 CBM 슬리브를 미리 위치시켜 (i) 연결부에 파이프를 삽입하는 것 또는 (ii) 마이크로파 에너지를 가하는 것중의 한가지 과정을 감소시킨다. 당업자는 파이프 중앙부의 파열 또는 균열을 패칭(patching)하는 것뿐만 아니라 T자형 조인트를 형성하는 상기 설명된 기술과 유사한 기술을 알 수 있을 것이며 본 발명의 CBM을 이용하여 조인트의 마이크로파 본딩에 효과적인 기술 예컨대, 맞대기(butt) 용접(파이프 단부와 평행하게)과 같은 다른 연결 기술도 알 수 있다. 한 파이프 단부의 외부 표면을 밀링하여 단부 외경을 줄이고 다른 파이프 단부의 내부 표면을 밀링하여 단부 내경을 줄인다. 그리고나서, 외부 표면이 밀링된 파이프를 내부 표면이 밀링된 파이프 안으로 삽입하고 CBM의 슬리브를 파이프 단부들 사이의 중간에 위치시킴으로써 두 개의 동일 파이프가 맞대기 용접(butt welding)없이 연결될 수 있다.
이러한 사용을 위해 CBM의 바람직한 조성물은 가스 공급 파이프를 형성하는데 사용되는 폴리에틸렌 재료와 유사한 매개물 또는 고밀도 폴리에필렌 매트릭스를 포함한다. 상기 매트릭스는 클로저(closure) 재료와 혼화 가능해야만 한다. "흔화가능(miscible) 이란 말은 클로저 윌(closure well)이나 케이블 자켓의 전체 깊이에 스며들지 않고 접촉 경계 표면에서 용해되고 섞일 수 있음을 의미한다. 서셉터 입자는 알루미늄 아산화물 오버코팅과 함께 텅스텐 코팅을 갖는 유리 섬유이다. 선택적으로 서셉터의 기질은 구슬 모양의 폴리에틸렌이고 조인트내의 "오염(즉, 비-플리올레핀 재료)"의 양이 감소시킨다. CBM 스트립은 복수의 구멍이 그리드 형으로 제공됨으로써 파이프 또는 연결부로 부터의 열가소성 재료가 CBM을 통하여 스며들고 CBM의 다른 면상의 재료와 함께 용해된다.
구리 산화물로 추가 코팅된 서셉터 입자를 오버코팅하고 서셉터의 체적 장하를 증가시킴으로써 반-정전기적 특성이 나타난다. 반-정전기적 특성은 체적 장하에 좌우되기 때문에 CBM에 비해 109Ω-㎝ 정도의 낮은 저항율로 나타나지만 CBM이 공업 표준에 요구되는 금속 함유량보다 더 많은 금속 함유량을 갖게 한다.
CBM에 대한 다른 여러 조성물들은 다음 실시예를 참고하여 당업자에게 명백해질 것이다. 다음 실시예에서 사용된 유리 섬유는 오하이오주 토레도시에 위치한 Owens-Corning 주식회사의 1/16 인치의 Owens-Corning 739-DD이다. 사용된 운모 박편은 메릴랜드주 헌트 밸리시에 위치한 Marietta Resources International Ltd. 의 SUZORITETM200HK이다. 서셉터 입자(11)를 요구된 매트릭스 재료(14)와 혼합하여 박막 시트 또는 스트립으로 가열 프레싱하거나 또는, 혼합물을 박막 시트로 직접 압출함으로써 CBM 이 생성된다. 이러한 CBM 의 두께는 0.1mm 이다. 본딩될 파이프 조인트 전부는 공칭 2" 플리에틸렌 연결부로 구성되고 연결부의 내경은 CBM의 원주 모양 삽입물을 수용하기 위해 확대(대략 2㎜ 까지)되어서 공칭 2" 폴리에틸렌 파이프가 각 면으로 삽입되게 한다. CBM 삽입물이 용해 본딩될 조인트에 가해지고 나서 조립체는 정해진 시간동안 약 2Kw의 전력으로 Ammana RC/20SE 마이크로파 오븐에서 마이크로파 에너지에 의해 가열된다. 용해 본딩을 이루고나서 인가된 마이크로파 에너지와 CBM간의 상호 작용에 의해 생성된 조립체는 세로축을 따라 네 개의 섹션으로 구분되어 시험과 테스트를 거친다. 휨 테스트는 Plexco-Chevron 공보 105Y에 설명된 90°의 공업 표준 휨 테스트이며 본딩된 조인트에 대해 엄격하게 실시된다. "LDPE"는 저밀도 폴리에틸렌(D=0.910∼0.925g/㎤)을 뜻하고, "MDPE" 는 중간밀도 폴리에틸렌(D=0.926∼0.940g/㎤)을 의미하며 "HDPE"는 고밀도 폴리에틸렌(D=0.941∼0.959 g/㎤)을 나타낸다.
[실시예 1--코팅된 유리 섬유를 구비하는 LDPE)
유리 섬유는 3.4㎚의 텅스텐으로 스퍼터 코팅되며 15㎚의 알루미늄 이산화물로 오버코팅된다. Union Carbride HS-7064 선형 LDPE는 HaakeBuchler 사의 RHEOCORDTM시스템 40에서 상기 코팅된 유리 섬유 체적의 10%와 혼합된다. Dupont 사의 ALDYLTM"A" PE2406 폴리에틸렌 수지로 만들어진 모델명 AF08-1421PS의 파이프 연결부 내경은 CBM의 원통형 삽입물을 수용하기 위해 구멍이 뚫어진다. Dupont 사의 ALDYLTM"A" 파이프가 연결부의 각 면안으로 삽입된다. 조립체를 1.5분동안 마이크로파 오븐안에 위치시킨다. 용해 본딩된 조립체에서 파이프와 연결부간에 접촉 경계부의 용융에 대한 증거가 육안으로 조사되고 살펴진다. 조립체는 세로축을 따라 네 개의 섹션으로 구분된다. 육안으로 확인할 수 있는 모든 본딩 라인은 동일하게 나타나서 일치된다. 한 섹션이 휨 테스트를 받고 통과한다.
[실시예 2--코팅된 운모 박편을 구비한 MDPE]
운모 박편은 0.34㎚의 텡스텐으로 스퍼터 코팅되고 2㎚의 알루미늄 이산화물로 오버코팅된다. 모델명 Chevron 9301-T의 MDPE는 상기 코팅된 운모 박편 체적의 10%와 혼합돈다. 상술한 CBM 삽입물을 구비한 Plexco PE2406 폴리에틸렌 직선통과 연결부 및 두 개의 노란색 Plexco PE2406 파이프는 조립되어 2분동안 마이크로파 오븐에 놓여진다. 용해 분딩하고 나서 조립체는 섹션으로 구분된다. 본딩은 동일하게 나타나서 일치된다.
[실시예 3--코팅된 운모 박편을 구비한 MDPE]
운모 박편은 0.34㎚의 텡스텐으로 스퍼터 코팅되고 2㎚의 알루미늄 이산화물로 오버코팅된다. 모델명 Chevron 9301-T의 MDPE는 상기 코팅된 운모 박편 체적의 15%와 혼합되고 CBM 안으로 프레싱 된다. 이 CBM은 제2 실시예의 파이프와 연결부의 조립체를 형성하기 위해 이용되고 나서 1분 동안 마이크로파 오븐에 놓여진다. 조립체는 네 개의 섹션으로 구분되고 결합은 동일하게 나타나며 일치된다.
[실시예 4--코팅된 유리 섬유를 구비한 MDPE]
광섬유는 7.3㎚의 텅스텐으로 스퍼터 코팅되고 15㎚의 알루미늄 이산화물로 오버코팅된다. 모델명 Chevron 9301-T의 MDPE는 2"의 Baker Perkins 동 회전 이축 압출기를 이용하여 코팅 유리 섬유 체적의 5.4%와 혼합된다. 폴리머는 K-Tron T-35배전선을 사용하여 압출기가 넣어진다. 폴리머 기어 펌프를 통과하는 20 cc 제니쓰 플로우(Zenith flow)가 사용되어 0.020"의 다이 개구부를 갖는 표준 6" 단일 립 다이를 통하여 혼합물을 만들어내는데 필요한 압력을 만들어 낸다. 압출된 재료는 철강 롤과 만나는 고무 롤러에 의해 형성된 닙(nip)으로 주입되며, 철강 롤과 고무 롤러는 상단에 위치한 냉각수로 냉각된다. 표준 웨브 처리 장비(standard web handling equipment)는 테이크-업 롤위로 재료를 감아올린다. 상기 CBM주입물을 갖는 적황색 웨인 Mfg. 직선-통과 폴리에틸렌 연결부와 두 개의 적황색 Driscopipe PE2406 폴리에틸렌 파이프가 조립되어 4분동안 마이크로파 오븐에 위치된다. 용해 본딩 또는 용융 본딩은 발생하지 않는다. 본 실시예는 % 입자 장하의 파라미터, 입자 가열 수행, CBM 두께 및 가해진 에너지의 watt-second를 포함하는 용해 본딩에 대한 제한들을 낮춘다.
[실시예 5--코팅된 유리 섬유를 구비하는 MDPE]
유리 섬유는 3.4㎚의 텡스텐으로 스퍼터 코팅되며 15㎚의 알루미늄 이산화물로 오버코팅된다. Chevron 9301-T MDPE는 제4 실시예의 압출 과정을 이용하여 코팅된 유리 섬유 체적의 14.1%와 혼합되어 CBM을 형성한다. 사포로 파이프 단부를 다듬고나서 두개의 검정색 Plexco 노랑 줄무늬 PE 3408 HDPE 파이프와 검정색 Plexco 직선-통과 연결부가 조립되고 상기 CBM을 이용하여 1.5분 동안 마이크로파 오븐에 조립체를 위치시킨다. 연결부와 파이프간의 접촉 경계에서의 원주 둘레에 용융이 확실하게 발생한다. 조립체는 섹션으로 구분되고 결합은 동일하게 나타나서 일치된다. 하나의 섹션이 휨 테스트를 받고 통과한다.
[실시예 6--코팅된 유리 섬유를 구비한 MDPE]
유리 섬유는 3.4㎚의 텡스텐으로 스퍼터 코팅되며 15㎚의 알루미늄 이산화물로 오버코팅된다. Chevron 9301-T MDPE는 제4 실시예의 압축 과정을 사용하여 코팅된 유리 섬유 체적의 14.1%와 혼합되어 CBM을 형성한다. 두 개의 노란색 Plexco PE 2406 파이프 및 노란색 Plexco PE 2406 직선-통과 연결부는 상기 CBM주입물과 함께 조립되고 45초 동안 마이크로파 오븐에 위치된다. 조립체는 섹션으로 구분되고 육안 조사를 통하여 결합이 동일하여 일치되는 것으로 나타난다. 하나의 섹션이 휨 테스트를 받고 통과한다.
[실시예 7--코팅된 유리 섬유를 구비한 MDPE]
유리 섬유는 7.3㎚의 텡스텐으로 스퍼터 코팅되며 15㎚의 알루미늄 이산화물로 오버코팅된다. Chevron 9301-T의 MDPE는 제4도의 압출 과정을 이용하여 코팅된 유리 섬유 체적의 19.51%와 혼합되어 CBM을 형성한다. 두 개의 노란색 Plexco PE 2406 파이프 및 노란색 Plexco PE 2406 직선-통과 연결부는 상기 CBM주입물과 함께 조립되고 2.5분 동안 마이크로파 오븐에 위치된다.
[실시예 8--코팅된 유리 섬유를 구비한 MDPE]
유리 섬유는 7.3㎚의 텅스텐으로 스퍼터 코팅되며 15㎜의 알루미늄 이산화물로 오버코팅된다. Chevron 9301-T의 MDPE는 제4 실시예의 압출 과정을 이용하여 코팅된 유리 섬유 체적의 19.5%와 혼합되어 CBM을 형성한다. 두 개의 노란색 Plexco PE 2406 파이프 및 노란색 Plexco PE 2406 직선-통과 연결부는 상기 CBM주입물과 함께 조립되고 7분 동안 Litton GENERATION ⅡTM700 watt의 마이크로파 오븐에 위치된다. 상기 조립체는 4개의 섹션으로 나누어지고 결합은 동일하게 나타나며 일치하고, 한 섹션이 휨 테스트를 받고 통과한다. 이러한 마지막 두 실시예는 가해진 에너지의 와트-초와 함께 입자의 가열 수행 능력이 적절한 용접 조건을 결정한다는 것을 나타낸다. 이러한 입자는 제8실시예의 입자만큼 효율적이지 못하기 때문에 더 오랜 가열 시간이 필요하다. 요구된 에너지 적용 시간은 마이크로파 소스 전원비의 역에 따른다.
[실시예 9-- 코팅된 유리 섬유를 구비한 HDPE]
유리 섬유는 2.6㎚의 텅스텐으로 스퍼터 코팅되며 15㎚의 알루미늄 이산화물로 오버코팅된다. Chevron HiDTM9006-T의 HDPE는 제4 실시예의 압출 과정을 이용하여 코팅된 유리 섬유 체적의 10.3%와 합성되며 CBM #1을 형성한다. 또한 동일 코팅된 유리 섬유 체적의 14.1%와 혼합되어 CBM #2를 형성한다. 두 개의 오렌지색 Driscopipe PE 2406 및 Central PE 2406 직선-통과 연결부는 제1 면상의 CBM #1 주입물 및 제2 면상의 CBM #2 주입물과 함께 조립된다. CBM의 두께는 대략 0.76㎜이다. 조립체는 1.5분 동안 마이크로파 오븐에 위치된다. 상기 조립체는 섹션으로 구분되고 결합은 동일하게 나타나며 일치하고 한 섹션이 휨 테스트를 받고 양 면은 어떠한 에러없이 테스트를 통과한다.
[실시예 10--코팅된 유리 섬유를 구비한 HDPE]
유리 섬유는 2.6㎚의 텅스텐으로 스퍼터 코팅되며 15㎚의 알루미늄 이산화물로 오버코팅된다. Chevron HiDTM9006-T의 HDPE는 코팅된 유리 섬유 체적의 20.4%와 함께 제4 실시예의 압출 과정을 이용하여 합성되어 CBM을 형성한다. 두 개의 오렌지색 PE 2406 Driscopipe 및 Central PE 2406 직선-통과 연결부의 한면에는 20.4%의 CBM 주입물을 다른 한 면상에는 제9 실시예의 14.1%의 CBM 주입물을 이용하여 조립된다. 조립체는 1.5분 동안 마이크로파 오븐에 놓여진다. 조립체는 섹션으로 구분되고 결합은 동일하게 나타나며 일치된다. 한 섹션이 휨 테스트를 받고 양 면은 어떠한 에러없이 테스트를 통과한다. 결합상의 잘못이나 접착상의 잘못은 나타나지 않는다.
[실시예11--코팅된 운모 박판을 구비한 HDPE]
운모 박편은 5.7㎚의 스테인레스강으로 스퍼터 코팅된다. Dow 8054 HDPE는 제4 실시예의 압출 과정을 이용하여 코팅 입자 체적의 7.4%와 혼합되어 CBM을 형성한다. 두 개의 적황색 PE 2406 Driscopipe 및 Wayne Mfg. 500238238081 PE 2406 직선-통과 연결부는 상기 CBM 주입물과 함께 조립되고 조립체는 2분 동안 마이크로파 오븐에 놓여진다. 수리된 조립체는 섹션으로 구분되고 결합은 동일한 형태로 나타나 일치한다.
[실시예 12--코팅된 운모 박편을 구비한 HDPE]
조립체는 제11 실시예에서와 동일하게 조립된다. 조립체는 3분 동안 마이크로파 오븐에 놓여진다. 조립체는 섹션으로 구분되고 결합은 동일하게 나타나 일치된다.
[실시예 13--코팅된 운모 박편을 구비한 HDPE]
조립체는 제11 실시에에서와 동일하고 4분 동안 마이크로파 오븐에 놓여진다. 조립체가 섹션으로 구분되고 결합 라인은 동일하게 나타나며 일치하지만 다른 지역은 과열의 흔적이 나타난다.
[실시예 14--코팅된 운모 박편을 구비한 HDPE]
운모 박편은 0.34㎚의 텅스텐으로 코팅되며 2㎚의 알루미늄 이산화물로 오버코팅된다. Chevron HiDTM9006-T HDPE는 제1 실시예에서와 같이 코팅 입자 체적의 10%와 혼합되어 CBM을 형성한다. 두 개의 적황색 Driscopipe PE 2406및 Wayne Mf. 적황색 PE 2406 직선-통과 연결부는 사이 CBM 주입물과 함께 조립되고 조립체는 1.5 분 동안 마이크로파 오븐에 놓여지다. 조립체는 섹션으로 구분되고 결합은 동일하게 나타나며 일치된다.
[실시예 15--코팅된 운모 박편을 구비한 HDPE]
조립체는 코팅 운모 체벅의 5%가 CBM에 혼합되는 것을 제외하고는 제14 실시예와 유사하다. 조립체는 3분 동안 마이크로파 오븐에 놓여진다. 용접 외형은 매우 양호하게 나타난다. CBM은 잘 용해되며, 결합체는 섹션으로 구분하여 육안으로 확인한 용융 결합은 일정하게 나타난다.
[실시예 16--코팅된 운모 박편을 구비한 HDPE]
운모 박편은 텅스텐으로 스퍼터 코팅되며 알루미늄 이산화물로 오버코팅된다. Chevron HiDTM9006-T HDPE는 제1 실시예에서와 동일하게 코팅 입자 체적의 20%와 혼합되어 CBM을 형성한다. 3"외경의 폴리에틸렌 파이프는 두 개의 폴리에틸렌 단부의 모자부(cap) 및 CBM 주입물을 함께 일치되도록 맞추어지고 용해 결합된다. 한 모자부에 구멍이 뚫리고 압력 튜브가 그 안으로 분기된다. 조립체는 가스 압력이 증가하며 인가됨으로써 압력 조건이 테스트된다. 700psi의 압력하에서 파이프 섹션은 눈에 보일 정도로 팽창되지만 어떠한 모자부 밀봉하에서도 뚜렷한 파열은 발생하지 않는다. 제2 파이프 섹션은 두 단부의 모자부와 함께 유사한 방법으로 조립되고 더 높은 압력하에서 유사한 방법으로 테스트된다. 파이프 섹션은 파이프 중간부에서 균열이 발생하지만 용해 조인트는 원상태로 존재한다.
본 발명이 특별한 실시예에 따라 설명되었지만 이러한 설명이 제한된 의미로 해석되는 것을 뜻하지는 않는다. 본 발명의 다른 실시예뿐만 아니라 상기 설명된 실시예에 대한 각종 수정이 본 발명의 자세한 설명을 참고하여 본 기술분야에 능숙해진 사람에 의해 이루어질 수 있다. 그러므로 첨부된 청구범위에 한정된 본 발명의 기술적 사상이나 내용으로부터 벗어나지 않고 각종 수정이 이루어질 수 있다.

Claims (5)

  1. 폴리올레핀 매트릭스에 분산되고, 마이크로파와 에너지에 대해 본질적으로 비-반사하는 기질 및 마이크로파 에너지를 흡수하는 상기 기질상의 코팅을 포함하는, 다수의 서셉터 입자로 형성된 복합 본딩 재료의 스트립을 포함하여, 폴리올레핀 파이프에 본딩되는 것을 특징으로 하는 아티클.
  2. 제1항에 있어서, 상기 서셉터 입자의 코팅은 금속 재료의 제1 코팅 및, 금속 산화 재료의 제2 오버 코팅을 포함하는 것을 특징으로 하는 아티클.
  3. 제1항에 있어서, 상기 서셉터 입자의 코팅은 금속 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 아티클.
  4. 제3항에 있어서, 상기 금속 재료는 중량의 1%를 초과하지 않는 양으로 상기 본딩 재료에 제공되는 것을 특징으로 하는 아티클.
  5. 제3항에 있어서, 상기 금속 재료는 중량의 1%의 1/10을 초과하지 않는 양으로 상기 본딩 재료에 제공되는 것을 특징으로 하는 아티클.
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