KR101423205B1 - 융합에 의한 두 폴리머 부재의 용접용 장치 및 방법 - Google Patents

융합에 의한 두 폴리머 부재의 용접용 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 융합에 의한 두 폴리머 부재의 용접 장치 및 방법에 관한 것이다.
상기 융합은 절연 바니시로 코팅된 저항 와이어로 짜여진 가열 매트(1)를 이용하여 얻어지며, 상기 가열 매트(1)는 쇼트에의 저항 및 전류의 강도 또는 응력을 제어할 수 있는 장치에 의하여 전기 공급되도록 구성된다.
상기 가열 매트(1)는 직경이 0.2 mm 내지 0.3 mm인 저항 와이어로부터 얻어지며 치수(a, b)가 1.5 x 3 mm2 내지 2.5 x 4,5 mm2인 대략 평행 6면체의 그물코(M)를 구비한다.

Description

융합에 의한 두 폴리머 부재의 용접용 장치 및 방법{DEVICE AND PROCESS FOR WELDING OF TWO PIECES IN POLYMER BY FUSION}
도 1은 본 발명 장치의 가열 매트의 부분도이다.
도 2는 접힌 위치에서 도 1의 가열 매트를 도시한다.
도 3은 도 1의 가열 매트의 변형예를 도시한다.
도 4는 용접 동안 부과된 힘 및 계면에서의 온도를 측정하는 용접 주기 다이어그램을 나타낸다.
본 발명은 가열 매트에 의하여 얻어지는 융합에 의한 두 폴리머 부재의 용접용 장치 및 가열 매트에 의하여 얻어지는 융합에 의한 두 폴리머 부재의 용접 방법에 관한 것이다.
따라서, 본 발명은 유체 배선망 및 하나 또는 복수의 채널 구간 또는 이러한 배선망의 열융합성 재료 도관의 배치에 관한 것이다.
배선망, 특히 도시 가스 또는 천연 가스의 분배에 관한 배선망은 실제로 이 미 존재하며 점점 더 대개가 폴리에틸렌 또는 폴리아미드, 폴리부틸렌, 폴리프로필렌 또는 폴리염화비닐로 된 튜브 또는 관으로 형성된 도관으로 구성된다. 이러한 관의 접합을 위하여 다수의 기술이 존재한다. 예컨대 한 기술은 가벼운 압력으로 서로 근접한 두 말단이 서로 용해되어 실질적으로 기체가 안 통하고 형성되는 도관의 사용에 적합한 기계적 내성을 갖는 접합부를 형성하도록 열융합성 재료가 충분히 유체가 될 때까지 대향 배치된 두 관의 말단을 가열하는 것으로 이루어진다.
또다른 기술에 따르면, 절연 바니시에 의하여 코팅된 저항 와이어로부터 구현된 가열 매트를 사용한다. 따라서, 직사각형 또는 관형으로 구현된 가열 바니시는 쇼트에의 저항 및 전류의 강도 또는 응력을 제어할 수 있는 장치에 의하여 전기 공급되도록 구성된다.
가열망 또는 가열 매트에 의한 용접 기술은 충분히 유망하며, 이렇게 실현된 접합의 시간에 대한 유지력이 양호한 만큼 어셈블리의 해체에 관해서도 양호하다.
가열 매트를 이용하여 얻어지는 용융에 의한 두 폴리머 부재의 용접은 내열성을 형성하는 전기 가열 요소에 의하여 예컨대 폴리에틸렌으로 된 열융합성 재료로 된 도관의 융합시킬 구역의 국소적인 온건한 가열로 이루어진다. 이러한 용접은 임의의 재충전 재료 없이 실시된다. 가열 매트의 도관의 적절한 전기 에너지 공급을 확보하는 것이 바람직하지만, 예컨대 전기융합에 의한 용접을 위하여 통상적으로 사용되는 용접 장치에만 의하는 것은 아니다.
가열 매트 또는 가열망의 배치는 실질적으로 4 단계, 즉
- 일반적으로 0.3 mm 내지 0.8 mm 정도의 작은 두께의 폴리에틸렌 또는 또다 른 열융합성 폴리머로 이루어지며 저항 와이어를 수용하도록 되어 있는 용기를 주입하는 단계;
- 용기에 저항선을 감아 삽입 및 유지하는 단계;
- 감긴 와이어의 각 말단에 도관을 배치하는 단계; 및
- 전 단계에서 형성된 가열 임플란트 상에서 연결부의 모형을 뜨는 단계
로 실시된다.
이러한 형태의 임플란트의 제조는 공정을 복잡하게 할 수 있는 여러 요소들을 고려하기 때문에 매우 민감하고 값비싼 단계를 구성한다. 이러한 요소들은 예컨대 감는 동안의 와이어의 파손, 와이어와 도체의 불완전한 연결 및 용기 및 연결부 사이에 다소 중대한 잔류 구속력의 차이 존재이다.
또한, 경험상, 용접시킬 튜브의 제조상의 다수의 문제로 임플란트의 제조가 어렵고, 이러한 문제들은 주로 접합시킬 표면의 불완전한 긁힘과 관련이 있다는 것을 알았다.
따라서, 가열 매트에 의한 열융합 기술은 전형적인 연결선의 와인딩 기술을 능가하고 와인딩 시스템의 열적 특성보다 우수한 열적 특성을 갖는 계면을 실현시킨다. 한편, 가열 매트에 의한 융합은 와인딩 시스템으로는 가능하지 않은 다양하고 복잡한 기하학적 형상의 폴리머 부재를 함께 용접시키는 경우에도 적용될 수 있다.
그러나, 가열 매트에 의하여 얻어지는 열융합에 의한 용접은 유망하고 바람직할 수 있으나, 여전히 용접 순간에 용접시킬 부재의 상태에 고유한 몇가지 난점 은 조절할 수 없다. 이러한 난점은 주로 용접시킬 부재의 불완전한 제작(긁힘, 습윤, 탈지 등)에 의한 것이지만 다소 진행된 분해 상태(산화, 탄화 등) 또는 기하학상의 결함 또는 심한 요철에 의한다.
또다른 문제들은 부재의 주어진 기하학적 형상에 대한 매트의 불충분한 적응성, 용접시킬 부재에 대한 매트 고정의 곤란성 및 용접시킬 부재의 용해시까지 정해진 위치에 매트를 유지하는 곤란성으로 인하여 발생한다.
또다른 문제는 어떤 경우에는 용접시킬 부재 상의 한 영역에서 다른 영역으로의 융합 에너지 전달을 변화시킬 수 있는 것이 바람직하다는 것이다. 이론적으로는 각 매트의 국소적 필요성에 따라 공급이 적절히 조절되는 복수개의 가열 매트를 사용할 수 있을 것이다. 그러나, 이러한 방법은 실험실 밖에서의 실시가 복잡하다.
본 발명의 목적은 상기 언급한 문제를 해결할 수 있는 방법을 제안하는 것이다.
본 발명의 목적은 절연 바니시로 코팅한 및 저항 와이어로 짜여진 가열 매트를 이용하여 얻어지는 융합에 의한 두 폴리머 부재의 용접용 장치에 의하여 달성되며, 상기 가열 매트는 쇼트에의 저항 및 전류의 강도 또는 응력을 제어할 수 있는 장치에 의하여 전기 공급되도록 구성된다.
본 발명에 따르면, 가열 매트는 직경이 0.2 mm 내지 0.3 mm인 저항 와이어로부터 얻어지며 치수가 1.5 x 3 mm2 내지 2.5 x 4,5 mm2인 대략 평행 6면체의 그물 코를 구비한다.
본 발명의 구성에 의하면, 통상적인 열융합성 재료에 대하여 1 mm2당 10∼100 주울 정도의 에너지 수준을 발생시키기에 전기적으로 충분히 강하고 동시에 기계적 및 기하학적 평면에서 충분히 가요성이어서 다양한 기하학적 형상의 용접 부재에 적용할 수 있는 가열 매트를 사용할 수 있으며, 후술하는 바와 같이 용접시킬 부재의 한 영역에서 다른 영역으로의 열에너지 전달을 변화시킬 수 있으며, 이것은 하나의 가열 매트 및 하나의 전기 공급으로 가능하다.
한편, 본 발명의 추가의 특징에 따르면, 열융합성 재료로 된 단자를 이용하여 용접시킬 부재 상에 가열 매트를 고정시킴으로서 작업대 상에서의 조작에 대해서도 공장에서의 제조에 대해서도 적절한 임시 배치가 가능하다. 더 구체적으로 공장에서는, 이러한 고정이 가능함으로써 가열 매트의 위치 유지를 위하여 특별한 수단에 의존할 필요가 없으므로 매트의 배치와 관련된 정확한 자동기계화가 필요 없다. 이러한 고정 방법의 또다른 이점은, 예컨대 모든 그물코 또는 그물코의 일정한 부분만을 고정하여 매트의 배치에 큰 유연성을 얻고, 부재들이 동일한 성질인 경우이거나 또는 가장 유동성인 재료 상에 매트를 고정하는 이질 조합의 경우 용접시킬 부재의 재료에 단자를 적응시킨다는 것이다.
본 발명의 목적은 또한 절연 바니시로 코팅된 저항 와이어로 짜여진 가열 매트를 이용하여 얻어지는 융합에 의한 두 폴리머 부재의 용접 방법으로 달성되는데, 상기 가열 매트는 쇼트에의 저항 및 전류의 강도 또는 응력을 제어할 수 있는 장치 에 의하여 전기 공급되도록 구성되고 직경이 0.2 mm 내지 0.3 mm인 저항 와이어로부터 얻어지며 치수가 1.5 x 3 mm2 내지 2.5 x 4,5 mm2인 대략 평행 6면체의 그물코를 구비하며, 상기 방법은 적어도
- 용접시킬 부재의 융합면 중 적어도 하나의 형태와 가장 근접한 형태를 가열 매트에 부여하는 단계,
- 상기 면에 가열 매트를 고정시키는 단계
- 용접을 실시하는 단계
를 포함한다.
본 방법의 실시 형태에 따르면, 가열 매트는 열융합성 재료로 구현된 단자에 의하여 용접시킬 부재 중 하나에 고정될 수 있다.
이미 위에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 2 이상의 용접시킬 폴리머 부재의 계면에 이들 부재의 전기 융합에 의한 용접을 확실히 할 목적으로 가열 매트를 이용한다. 이들 부재는 동일한 재료, 예컨대 폴리에틸렌으로 구현될 수 있으나, 상이한 재료, 예컨대 폴리에틸렌과 폴리프로필렌으로 구현될 수도 있다.
본 발명의 설명을 용이하게 하기 위하여, 두 부재의 어셈블리만을 언급하기로 하겠다. 그러나, 말할 것도 없이, 본 발명은 한 도관에 두 도관을 접합시켜야 하는 경우 또는 이 두 접합 도관이 미리 접합될 수 없는 경우와 같이 3 이상의 부재의 어셈블리에도 적용된다.
상이한 재료로 구현될 수 있는 가열 매트는, 본 발명의 구체적인 필요에 따 라, 융합점이 용접시킬 폴리머 부재의 분해 온도보다 낮아야 하는 절연 바니시로 코팅된 저항 와이어로 짜여진다. 와이어의 코팅은, 용접 접합부의 소정 온도, 접합시킬 부재의 접촉면의 분자쇄가 상호 침투하는 온도에 도달되었을 때, 짜여진 와이어의 절연 바니시가 가열 매트의 가열 정지로 쇼트를 구동시키는 방식으로, 용접시킬 부재의 가열 지속 시간을 자동 조절하는 기능을 한다.
한편, 가열 매트는 상이한 형태, 예컨대 실린더 또는 플랜지 링의 형태로 제작될 수 있어, 복잡한 어셈블리의 기하학적인 형상, 경우에 따라, 부재의 특정 구역 또는 지점에 인가되는 에너지를 집중시키기 위하여 예컨대 모서리(angle), 공동(cavity) 또는 보강재에 용이하게 적응될 수 있다.
가열 매트는 용접시킬 부재의 유형에 적응시키기 위하여 상이한 기하학적 형상으로 될 수 있다. 용접 계면에 적응되는 에너지를 처리하고자 하는 방식에 따라, 가열 매트의 짜여진 그물코는 상이한 치수를 가질 수 있다. 또한, 소정 그물코 크기를 얻기 위해, 가열 매트는 바람직하게는 하나 또는 복수의 층으로 구성될 수 있다. 이러한 이점은 또한 용접시킬 부재의 상이한 열 구역의 상이한 가열을 실현시키기 위해 사용될 수도 있다.
가열 매트를 고정시키고 그 위치를 유지하기 위하여, 매트는 용융성 폴리머로 된 용접 단자로 고정될 수 있다. 또다른 방식, 특히 용접시킬 부재 간의 접촉을 개선시키는 방식에 따르면, 바람직하게는 가열 매트를 용접 주기 전에 용접시킬 부재의 하나에 통합시킬 수 있다. 이러한 통합은 외부 장전하에 매트의 예비 가열을 이용하여 실시할 수 있다.
따라서, 본 발명은 동시에 표면의 일체화에 의한 에너지 수준을 더 양호하게 하고 계면에서 이러한 에너지의 더 양호한 균일화 및 시간에 따른 온도의 더 양호한 조절을 확보할 수 있으며, 따라서 산화, 열분해 또는 탄화에 의하여 열화된 계면 또는 불완전하게 제조된 계면에 잔류하는 물질의 존재를 비롯하여, 용접 품질을 향상시킨다.
본 발명은 용접기형 장치에 의한 가열-냉각 주기에서 용접을 일으키는 방식으로, 주어진 시간 동안 폴리머, 예컨대 폴리에틸렌으로 된 두 부재의 적어도 한 계면을 국소적으로 조절하는 것으로 기능한다.
폴리에틸렌 부재의 경우, 용접은 가열 매트에 의한 온도 및 시간에서 접촉하는 생성물의 계면에 분자의 상호 침투에 의해 일어난다.
전형적인 필라멘트 또는 와인딩 기술에 의하여, 그리고 도체 와이어의 교차 배치에 의하여 형성되는 가열 매트 기술에 의하여, 본 발명은 재료에 적용되는 에너지를 더 양호하게 관리하고 더 양호하게 분포시킴으로써, 가열 매트의 각 그물코에 의하여 대략적으로 한정되는 각 마이크로셀 내의 거대 분자의 내부 확산을 촉진하며, 따라서 확산 분자의 비율을 더 크게 함으로써 용접 재료의 내부 침투 가능성을 국소적으로 증가시킬 수 있다. 따라서, 본 발명 방법은 예컨대 분화구, 심한 요철, 파동 등에 의한 또는 부분적으로 분해되거나 오염된 재료에 의한 불완전한 표면 상태가 존재한 경우 특히 바람직하다.
이 경우, 분해된 분자에 의하여 구성되는 내부 확산에 대한 장벽은 유의적으로 용접 시간을 증가시킴(필라멘트 와인딩을 포함하는 전형적인 용접의 경우에는 필요함) 없이 안정한 재료에 의하여 극복될 수 있다. 또한, 계면의 가열은, 가열 매트가 채택된 기계 또는 장치에 의하여 전기 공급을 받을 때 가열됨으로써 주어진 저항의 가열 매트에 의하여 확보된다. 시판되는 모든 용접 장치를 이용할 수 있으나, 장치에 의한 어셈블리에 부과된 가열 및 냉각 주기는 바람직하게는 전기적인 파라미터로 실현될 수 있다.
최적 용접 파라미터는 독립적인 기계적 저항 실험에 의한 연속적인 접근 방법으로, 예컨대 박리형 실험으로 측정될 수 있다. 초기에 분해된 재료가 존재하여도 최적의 용접 품질을 위하여, 계면에 전달되는 에너지는 특히 폴리에틸렌의 경우 바람직하게는 mm2당 약 10 주울 내지 mm2당 약 100 주울이어야 한다.
부여된 응력에서의 용접 실시예에서, 매트의 가열 시간은 이러한 에너지창에 유지하는 방식으로 매트의 저항에 따라 채택될 것이다.
표면 일체화에 의하여 에너지 이하의 값에서는 계면에서 분자의 불완전한 상호 침투 및 내부 확산의 결과 용접 품질은 최적이 아니다. 에너지를 초과하는 값에서는, 재료의 분해 운동에너지가 거대 분자의 내부 확산의 운동에너지보다 우위일 경우 용접의 품질은 감소하는 경향이 있다.
가열 네트 또는 가열 매트를 용접면에 이웃하여 배치하면, 예컨대 네트워크 또는 매트형 필라멘트 감기에 의한 전형적인 기술에 비하여 더 크고 더 균일한 표면 일체화에 의하여 전기 에너지를 가져올 수 있다. 더 크고 더 양호하게 분포된 표면 일체화 에너지는 거대분자의 계면으로의 내부 확산을 개선시키며, 따라서 (심 한 요철, 파동, 분화구 등에 의한) 불완전 표면 상태 및/또는 산화, 탄화 등에 의하여 부분적으로 분해된 재료 상태의 경우를 포함하여 용접의 품질을 개선시킬 수 있다.
고체 상태에서 부피 질량이 960 kg/m3이고 융합 엔탈피가 180∼200 J/g이며 융합 온도가 120∼140℃인 폴리에틸렌 도관에 대하여 하기 표에 개시된 치수를 갖는 작은 그물코 짜임 및 큰 크물코 짜임으로 실험실에서 실시한 시험에 따르면, 용접시킬 부재의 융합에 필요한 감마 에너지, 즉 실험실에서 양호한 용접 상태를 얻기 위한 표면 일체화 에너지(노후화 및 비노후화 재료)는 10 J/mm2 내지 100 J/mm2으로 측정되었다:
PM 짜임
(작은 그물코)		 GM 짜임
(큰 그물코)
와이어 직경, 2r 0.22 mm 0.28 mm
셀의 작은 측, a 1.5 mm 3 mm
셀의 큰 측, b 2.5 mm 4.5 mm
셀의 표면, a.b 3.75 mm2 13.5 mm2
재료 1 mm3의 융합에 필요한 에너지는 190 (J/g) x 10-6 (g/mm3) 또는 약 0.2 J/mm3 정도이다.
실험실 실험의 경우 용접의 최적 조건에서 계면 양쪽의 용해된 깊이는 1 mm 미만, 또는 총 용해 깊이는 2 mm (두 시험편의 어셈블리의 총 두께는 약 4 mm)라고 고려한다.
2a.b (mm3) 정도의 셀에 의하여 용해된 부피로부터 최소 0.2 (J/mm3)ㆍ 2a.b (mm3) 또는 0.4ㆍa.b (J)를 적용해야 한다.
더 일반적으로는:
Emin > (융합 엔탈피) ㆍ (부피 질량) ㆍ (a.b) ㆍ (용해된 깊이) ㆍㆍㆍ(조건 1)
이며, 주어진 깊이로 계면의 재료를 융합시키는 데 적용되는 최소 에너지, < 가열 셀 >의 표면 및 주어진 부피 질량의 재료의 융합에 필요한 에너지에 연관된 조건이다.
에너지식 : E = (U2ㆍT) / R (여기서, U는 시간 t동안 적용된 응력이고, R은 짜임의 총 저항임), 및
저항식 : R = (ρㆍl) / S (여기서, ρ, l 및 S는 각각 와이어의 저항, 길이 및 섹션임)으로부터,
E = (U2ㆍt).S / (ρㆍl)이 도출되며,
여기서, 표면 일체화에 의한 에너지는
E = (U2ㆍt)ㆍ[π r2] / (ρㆍl)ㆍAㆍB
(여기서, AㆍB는 전체 가열 표면임)이다.
셀의 크기로부터 표면 일체화에 의한 에너지는
E = (U2ㆍt)ㆍ[π r2] / (ρㆍ[2a+2b])ㆍ([a+2r]ㆍ[b+2r])
[여기서,
10 J/mm2 < (U2ㆍt)ㆍ[πr2] / (ρㆍ[2a+2b])ㆍ([a+2r]ㆍ[b+2r])<100 J/m2 - (조건 2, 와이어 파라미터 및 작동 조건에 < 가열 셀 >의 크기를 연관짓는 조건)]이 된다.
본 발명은 또한 단독으로 고려되거나 또는 가능한 기술의 모든 조합에 따라 이하 고려되는 특징에 관한 것이다:
- 가열 매트의 저항 와이어는 용접시킬 폴리머 부재의 부재 온도보다 낮은 융합점을 갖는 바니시로 코팅되며;
- 가열 매트의 저항 와이어는 융합점에 따라 선택되는 바니시로 코팅되고;
- 가열 매트는 길게 늘인형으로 구현되며;
- 가열 매트는 시스형으로 구현되고;
- 가열 매트는 밴드형으로 구현되며;
- 가열 매트는 불규칙한 그물코를 구비하고;
- 용접 에너지의 국소 과집중은 가열 매트를 필요한 만큼 접음으로써 얻어지며;
- 용접 에너지의 국소 과집중은 불규칙한 그물코를 부여함으로써 얻어진다.
본 발명의 또다른 특성 및 이점은 이하에서 개시되는 본 발명 장치의 가열 매트의 구체예 및 용접시킬 두 도관에의 그 적용에 있다. 이것은 도면을 참조하여 개시된다.
(실시예)
도 1은 본 발명의 장치에 사용되는 짜여진 가열 매트(1)의 부분도이다. 매트(1)는 직경이 2 r이고 절연 바니시로 코팅되며 a, b(여기서, a는 셀 또는 그물코(M)의 작은 측의 치수이고, b는 그물코(M)의 큰 측의 치수이며, aㆍb의 곱은 대략 가열 매트(1)의 가열 셀에 상응하는 그물코의 면적임)의 치수를 갖는 대략 평행 6면체의 그물코를 갖도록 제조된 저항 와이어를 엮어서 얻는다. 본 발명에 따르면, 그물코(M)의 작은 측의 치수는 1.5 내지 2.5 mm이고 큰 측(b)의 치수는 3 내지 4.5 mm이다.
가열 매트(1)는 평면 보디형 또는 외피형으로 구현된다. 한편, 짜임은 최종 가열 매트에 매트의 길이 방향으로 일정한 치수 유연성 및 가로 방향으로 약한 유연성을 부여하는 방식으로 실시된다.
도 2는 시스형으로 구현되어 용접시킬 실린더형 부재에 끼워질 수 있거나 또는 납작하여 밴드형 가열 매트로서 사용되는 가열 매트(1)를 도시한다. 후자의 경우, 가열 매트는 중첩된 2층일 것이다. 도 2를 복잡하지 않게 하기 위하여, 가열 매트(1)는 간단한 밴드형으로 도시되어 있다. 즉 설명을 위한 층만이 도시되어 있다.
도 2는 더 구체적으로는 납작하고 동시에 그물코 층의 수를 국소적으로 증가시키고 용접 에너지의 정확한 집중을 얻기 위하여 접힌 가열 매트(1)을 도시한다.
실제로, 도 2에 도시된 것과 같이, 가열 매트(1)는 한번 접히고 이렇게 얻어진 매트의 두 부분(1A, 1B)은 서로 부분적으로 벌어지도록 배치되어 그물코 층의 수 및 에너지 용량에 관한 것에서 심플 매트의 제1 부분(11), 더블 매트 부분(12) 및 심플 매트의 제2 부분(13)이 얻어진다. 매트(1)의 두 부분(1A, 1B)을 벌리는 방식에 따르면, 더블 매트(12) 부분은 다소 크고 다소 길다.
도 3은, 고려되는 표면 상에 그물코가 불균일하게 분포된, 도 1과 상이한 본 발명 장치의 가열 매트의 일부를 도시한다. 이러한 불규칙한 그물코 분포는, 에너지의 과집중을 요하는 구간에 그물코를 집중시키고 또다른 구역에서 그물코를 최대한 이격시킴으로써, 용해 표면에 가열 매트를 놓는 순간에 수동으로 얻는다.
짜임 방식 때문에, 가열 매트(1)의 그물코는 한 방향에서 다른 방향에서보다 더 이동성을 가진다. 도 1 내지 3에서 보면, 그물코(M)는 수평 방향에서보다 수직 방향에서 더 이동성을 가진다. 따라서, 에너지의 과집중이 필요한 구간을 마련할 경우, 매트(1)를 수직 방향으로 압축하고 이로써 큰 측(b1, 도 1의 b측에 해당)을 큰 측(b2)으로 감소시킨다.
도 4는 용접 주기에 대하여 두 용접 부재 상에 부과된 기계적 응력(곡선 A) 및 어셈블리의 계면에서 측정된 온도(곡선 B)를 나타낸 다이어그램을 예로서 도시한다. 용접 주기는 약 20초간 지속되는 가열 단계, 이어서 약 10초 동안의 비교적 빠른 냉각 단계 및 약 80초 동안의 더 느린 냉각 단계를 포함한다. 가열 주기는 어셈블리에 부과된 응력의 적용 주기에 대하여 변경된다. 도 4에 도시된 바와 같이, 가열 주기는 주기가 개시된 지 약 60초 후에 시작되며, 이 주기 개시는 어셈블리의 프리차지에 의하여, 약 10초간 지속되는 최대를 나타낸 다음 이어서 50초 동안 중단되는 응력의 적용에 의하여 나타난다. 이러한 가열에는 가열 주기가 끝날 때까지 어셈블리에 적용되는 응력의 추가의 중단 및 회복이 수반된다. 용접된 부재의 재냉 각 동안, 어셈블리에 부과된 응력은 (100 뉴턴 정도의) 약한 수준에서 유지되도록 빠르게 감소된다.
본 발명은 연결선의 와인딩 기술을 능가하고 와인딩 시스템의 열적 특성보다 우수한 열적 특성을 갖는 계면을 실현시키는 한편, 와인딩 시스템으로는 가능하지 않은 다양하고 복잡한 기하학적 형상의 폴리머 부재를 함께 용접시키는 경우에도 적용될 수 있다.

Claims (11)

  1. 절연 바니시로 코팅된 저항 와이어로 짜여진 가열 매트(1)를 이용하여 얻어지는 융합에 의한 두 폴리머 부재의 용접용 장치로서,
    바니시의 융합점은 바니시가 소정 온도에서 용해되어 가열 매트의 가열의 정지로 쇼트를 구동하도록 선택되고,
    상기 가열 매트(1)는 쇼트에의 저항 및 전류의 강도 또는 응력을 제어할 수 있는 장치에 의하여 전기 공급되도록 구성되고,
    장치는 용접되는 다른 부품들에 가열 매트(1)를 고정하는 수단들을 포함하며,
    상기 가열 매트(1)는 치수가 1.5 x 3 mm2 내지 2.5 x 4,5 mm2인 평행 6면체(parallelepiped)의 그물코를 구비하며,
    가열 매트(1)는 직경이 0.2 mm 내지 0.3 mm인 저항 와이어로부터 얻어지고,
    용접되는 다른 부품들에 가열 매트(1)를 고정하는 수단들은 열융합성 재료로 만들어진 단자들에 의해 고정되는 것을 특징으로 하는 장치.
  2. 제1항에 있어서, 가열 매트(1)는 길게 늘인 형태로 구현된 것을 특징으로 하는 장치.
  3. 제2항에 있어서, 가열 매트(1)는 외피(sheath)형으로 구현된 것을 특징으로 하는 장치.
  4. 제2항에 있어서, 가열 매트(1)는 밴드형으로 구현된 것을 특징으로 하는 장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    가열 매트(1)는 불규칙한 그물코를 구비하는 것을 특징으로 하는 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    가열 매트는 적어도 부분적으로 접힐 수 있는 것을 특징으로 하는 장치.
  7. 삭제
  8. 두 부재의 용접 계면의 융합에 의한 두 폴리머 부재의 용접 방법에 있어서,
    상기 융합은 소정의 융합점을 갖는 절연 바니시로 코팅된 저항 와이어로 짜여진 가열 매트(1)에 의해 얻어지고,
    가열 매트(1)는 쇼트에의 저항 및 전류의 강도 또는 응력을 제어할 수 있는 장치에 의하여 전기 공급되도록 구성되며,
    - 직경이 0.2mm 내지 0.3mm인 가열 매트를 위한 와이어를 사용하는 단계;
    - 치수가 1.5 x 3 mm2 내지 2.5 x 4,5 mm2인 평행 6면체(parallelepiped)의 그물코를 형성하는 단계;
    - 용접시킬 폴리머 부재 중 적어도 하나의 형태와 가장 근접한 형태를 가열 매트(1)에 부여하는 단계;
    - 열융합성 재료로 만들어진 단자들과 융합되는 부재들에 가열 매트(1)를 고정시키는 단계;
    - 두 용접시킬 부재를 단자들에 의해 고정된 가열 매트에 접합시키는 단계;
    - 용접을 실시하는 단계;를 포함하는 용접 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    용접 에너지의 국소 과집중은 가열 매트(1)를 접음으로써 얻어지는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제8항에 있어서,
    용접 에너지의 국소 과집중은 불규칙한 그물코(b1, b2)를 부여함으로써 얻어지는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제8항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    용접 계면에 전달되는 에너지는 10 내지 100 J/mm2인 것을 특징으로 하는 방법.
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