KR19990022204A - 열 회복성 물품 - Google Patents

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KR19990022204A
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로버트 사이들
로버트 리터
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Abstract

입체적으로 열 회복성 관형 물품(1)은 가교 결합된 중합체 시트(3)를 나선형으로 감고, 가교 결합된 시트(3)의 중첩층(5)과 함께 직접 융합시켜 고화된 관형 물품을 형성시킴으로써 제조된다. 최종적으로 생성된 물품의 벽 두께는 2.2mm 이상이다. 본 발명에 따른 물품은 감는 원주 또는 나선형으로 감는 수를 단순하게 변화시킴으로써 동일한 두께의 초기 시트 물질로부터 출발하여 상이한 직경 및 상이한 벽 두께로 제조될 수 있다. 본 발명에 따른 물품은 특히 지역 난방 파이프 사이의 접합부에 대한 케이싱으로서 이용될 수 있다.

Description

열 회복성 물품
입체적 열 회복성 물품은 열처리될 때 실질적으로 변화될 수 있는 입체 형태의 물품이다. 일반적으로, 이들 물품은 변형되기 이전의 본래의 형태로 회복되지만, 본원에서 사용되는 용어 회복성은, 심지어 이전에 변형되지 않았을 지라도, 새로운 형태를 채택하는 물품을 또한 포함한다. 이들의 가장 일반적인 형태에서, 열 회복성 물품은 중합체 물질로부터 제조된 수축성 슬리브관을 포함한다.
일반적으로, 열 회복성 물품을 제조하는 방법은 바람직한 입체의 회복능을 향상시키는 제조 공정시의 몇몇 단계에서 중합체를 가교 결합시키는 것을 포함한다. 열 회복성 물품을 제조하는 특별한 방법은 물품을 바람직한 열 안정 형태로 구체화하고, 연속적으로, 중합체 물질을 가교 결합시키고, 물품을 가열하여 중합체의 결정 융점, 또는, 경우에 따라서, 비결정질의 물질에 대해서는 연화점 이상이 되게하고, 물품을 변형시키고, 변형된 상태에 있는 동안에 상기 물품을 냉각시켜서 물품의 변형된 상태를 유지시킨다. 물품의 변형된 상태가 열에 안정하기 때문에, 사용중 열을 가함은 물품이 물품 본래의 열에 안정한 모양을 나타내도록 할 것이다. 가교 결합은 조사(照射), 또는 화학적인 수단에 의해 용이하게 수행될 수 있다.
유럽특허출원 제 0158519호(B100)에는 길다란 기재(들)를 씌우기 위한 열 회복성 물품이 기술되어 있으며, 상기 물품은 열 회복성이며 가교 결합된, 시트와의 열 접촉시에 배열된 저항 가열 요소를 갖는 중합체 시트를 포함하며, 상기 저항 가열 요소는 전력원에 연결되어 가열되고, 그로 인해 물품을 회복시킨다. 상기 물품을 설치하기 위해서, 가열 요소가 내장된 시트를 가열 이전에 기재의 외부를 나선형으로 1회 이상 감싼다. 상기 시트는 일반적으로 접착제로 정렬되고, 가열 및 회복 이후에, 인접한 시트층은 서로 결합된다.
나선형으로 감겨지고, 가교 결합된 폴리에틸렌 층을 분명히 포함하며, 공중합체 결합층, 아마도 에틸렌비닐아세테이트 결합층에 의해 서로에 미리 결합된 층을 상치시키는 비교적 얇은 벽을 갖는 관형 생성물(벽 두께 0.4 내지 2㎜)은 다년간 시장에서 구매할 수 있었다. 이들 얇은 벽을 갖는 슬리브관의 직경은 전형적으로는 50 내지 1000㎜이며, 파이프 덮게 등과 같은 응용 분야에서 전형적으로 찾아 볼 수 있다.
출원인이 히타치(Hitachi)인 일본특허출원 제 54163974호에는 하나 이상의 물 가교 결합된 중합체의 테이프를 맨드럴 주변에 감고, 열을 사용하여 층을 일체화시키고, 연속적으로, 물 또는 습기중에서 중합체를 가교 결합시킴으로써 열 수축성 합성 파이프를 제조하는 방법이 기술되어 있다. 파이프는 가압된 유체를 도입시켜서 파이프를 팽창시키고 팽창된 모양으로 냉각시킴으로써 열 수축성을 지니게 된다.
출원인이 푸투카와(Futukawa)인 일본특허출원 제 61249738호에는 실란올 농축 촉매의 존재하에 시레인 접목 폴리올레핀 시트를 맨드럴상에 감아서 바람직한 두께의 적층물을 제공함으로써 열 수축성 폴리올레핀 피복 물질을 제조하는 방법이 기술되어 있다. 이어서, 상기 감겨진 시트를 가열하여 중첩층을 접합시키고 가교 결합시킨다. 그런후, 가교 결합된 관을 팽창시키고, 팽창된 모양대로 냉각시킨다.
본 발명의 제 1 양태는 나선형으로 감겨지고 가교 결합된 중합체 시트를 포함하는 열 회복성 관형 물품을 제공하는 것이며, 가교 결합된 시트의 중첩층을 서로에 직접 융합시켜서 두께가 2.2㎜ 이상인 고화된 관형 물품을 형성한다.
상기된 유럽특허출원 제 0158519호와는 대조적으로, 본 발명에서는 나선형으로 감겨진 시트 층을 갖는 중첩층을 시트의 회복 이전에 서로에 직접 융합시킨다. 이러한 직접 융합 단계는 생성물을 목적 사용자에게 공급하기 전에 공장에서 전형적으로 수행된다. 그러므로, 층이 서로에 미리 결합된 고화된 다수층을 갖는 회복성 관형 물품은 목적 사용자에 의한 설치에 이용된다.
상기된 얇은 벽을 갖는 대규모의 슬리브관과는 대조적으로, 본 발명에 따른 물품은 훨씬 두꺼운 벽을 가지며, 시트의 중첩층 사이에 별도의 결합층을 채택하지 않는다. 더욱이, 본 발명의 보다 두꺼운 벽을 지닌 물품은, 훨씬 더 높은 강도를 갖지만, 파이프와 같은 기재 사이에 접합부를 형성시키는데 사용될 수 있다.
일본특허출원 제 54163974호 및 일본특허출원 제 61249738호에 따라 제조된 파이프 및 관과는 대조적으로, 본 발명의 방법에 따라 제조된 물품은 나선형 감기, 및 고화 이전에 가교 결합된 중합체 시트로부터 제조된다. 일본을 기준으로 하여, 가교 결합은 감기 이후에 수행된다.
본 발명은 나선형으로 감싼 중합체 시트를 포함하는 관형이면서 입체적 열 회복성 중합체 물품, 및 이를 제조하는 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 상기 물품을 사용하여 두 개의 길다란 기재를 연결하는 방법에 관한 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 세로 단면도이다.
도 2는 도 1의 A-A 라인에 따라서 취해진 횡단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 또 다른 물품을 도시하는 도면이다.
도 4 및 도 5는 도 1 및 도 2의 물품의 응용을 도시하는 도면이다.
도 5, 도 6 및 도 7은 본 발명에 따른 추가의 물품, 및 이의 응용을 도시하는 도면이다.
도 9 및 도 10은 본 발명에 따른 물품을 제조하는 두 가지 별도의 방법에서의 연속적인 단계를 도시하는 도면이다.
본 발명에 따르면, 열 회복성 물품의 최소의 벽 두께는 2.2㎜이다. 바람직하게는, 벽의 두께는 물품의 전체 길이 및/또는 전체 둘레에 대하여 실질적으로 일정하다. 어떠한 봉합 물질, 또는 라이닝으로서 사용될 수 있는 그 밖의 물질과 무관하게, 융합되어 감겨진 층만의 최소의 벽 두께는 2.2㎜이다.
본 발명의 물품의 형태인 궐련랩, 또는 나선형 감기는 상대적으로 두꺼운 벽을 갖는 생성물(예를 들어, 2.2㎜ 이상, 종종 3㎜ 이상, 5㎜ 이상 또는 심지어 8㎜, 10㎜, 15㎜ 이상)로 하여금 하나 또는 약간의 상이한 보다 두꺼운 두께를 갖는 시트 물질로부터 제조되도록 한다. 상이한 두께를 갖는 물품은 나선형 감기에서 증가된 수의 층을 사용함으로써, 또는 성분 시트의 두께를 증가시킴으로써, 또는 둘 모두를 조합하여 수행함으로써 달성될 수 있다. 더욱이, 나선형 감기 형태는 다수의 상이한 직경을 갖는 관형 물품으로 하여금 단일 두께를 갖는 시트 물질로부터 제조될 수 있도록 한다. 예를 들어, 본 발명에 따른 물품은 약 90 내지 1400㎜, 심지어 2500㎜까지의 두께에 따라서 용이하게 제조될 수 있다. 따라서, 본 발명은 각각의 직경 및 벽 두께를 갖는 생성물에 대한 관형 압출, 팽창 및/또는 몰딩 장치에서 사용될 요건 없이 큰 범위를 갖는 두께 및 직경을 갖는 관형 생성물로 하여금 제조될 수 있도록 한다.
나선형으로 감겨진 중합체 시트를 갖는 중첩층은 서로에 직접 융합된다. 본원에서 사용되는 용어 서로에 직접 융합되는은 시트의 인접 중첩층 사이에서의 충분한 분자간 상호 작용력이 시트 그 자체의 성능과 동등한 또는 그 이상의 기계적인 성능을 제공할 결합 형태를 발생시킨다는 것을 의미한다. 이러한 직접 융합은 문헌[J.N. Anand in Adhesion 1, 1969, pages 16 to 23 and Adhesion 2, 1970 pages 16 to 22]에 정의된 바와 같이 점성과 탄성 접촉, 또는 중합체 중합체 경계면을 가로지르는 분자 분산에 의해서 수행될 것이다. 나선형으로 감겨진 물품의 중첩층이 서로에 직접 융합되는 지의 여부를 시험하기 위해서, 상기 층 사이의 껍질 세기 측정치를 설정할 수 있다.
중첩층이 서로에 직접 융합된다는 사실을 통해 인접 층들 사이에서 다른 물질의 존재를 알 수 있으며, 융합 결합이 제공되면 상기 물질 주변에 형성될 수 있다. 예를 들어, 인접층 사이에서 엮어지지 않은, 또는 엮어진 또는 그 밖의 구조물 형태인 보강재, 예를 들어, 유리섬유, 탄소 섬유, 과도한 고율의 폴리에틸렌 섬유, 아라미드 섬유, 세라믹 섬유 등을 포함하는 보강재가 이용될 수 있다. 상기 보강 섬유는 축 방향 및 둘레 방향 둘 모두의 세기를 증가시킬 수 있으며, 또한, 충격 강도를 증가시킬 수도 있다. 몇몇 또는 모든 중첩층 사이에 가열원을 내장하는 것이 또한 이용될 수 있다. 이들은 저항선 가열기, 금속 망상 조직원(유도력에 의해 활성화됨) 등의 형태로 존재할 수 있다. 예를 들어, 네개의 층 구조에서, 상기 가열기는 제 2 및 제 3 층 사이에 내장될 수 있다. 가열기의 목적은 전형적으로 설치시에 물품의 회수를 유효하게 하기 위해 열을 제공하는 데에 있다. 중첩층 사이에 가열기가 존재하게 되면 중첩층으로의 열전달의 속도를 빠르게 할 수 있다. 가열기를 사용하여 열, 또는 약간의 열을 제공하여 중첩층을 고화시킨다.
감겨진 시트의 중합체 물질은 나선형으로 감겨지기 전에 가교 결합된다. 다수의 목적 사용을 위한 가교 결합의 장점은 이하에서 설명된다. 몇몇을 적용시키기 위해서는 감겨진 시트의 중합체 물질은 실질적으로 100% 가교 결합되는 것이 바람직하다. 100% 이하로 가교 결합된다 함은 실질적으로 중합체 시트에 대해 단일 분자가 존재하는 인접한 긴 사슬의 탄소 분자 사이에 충분한 가교 결합이 존재한다는 것을 의미하고자 함이다. 그러나, 100% 가교 결합이 바람직하지만, 전체 가교 결합 밀도는, 바람직하게는, 물품의 감겨진 시트의 중첩층 사이에서의 직접 융합을 방해할 정도로 높지 않아야 한다.
특정 응용 분야에 대해서는, 시트가 일정 두께의 시트를 통해서 비균일하게 가교 결합되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 시트는 시트의 나머지 표면상에서 보다도 시트의 한 표면상에서 보다 많이 가교 결합될 수 있으며, 가교 결합량은 일정한 두께의 시트를 가로질러 점진적으로 감소하는 것이 바람직하다. 이러한 경우에, 보다 많이 가교 결합된 표면은 감겨진 형태로 외부로 또는 내부로 위치된다. 바람직하게는, 보다 많은 가교 결합된 표면은 감겨진 형태로 외부로 위치된다. 시트가 이의 나머지 표면상에서 보다도 하나의 표면상에서 보다 많이 가교 결합될 수 있는 경우에, 시트가 상기 나머지 표면상에서 실질적으로 비가교 결합될 가능성을 내포하고 있다. 예를 들어, 시트의 나머지 주요 표면상에서 보다 하나의 주요 표면사에서 보다 많이 가교 결합되는 시트를 제조하기 위해서, 시트의 한 표면상에만 유도된 저밀도의 복사 공급원이 사용될 수 있다.
상기된 구성에서, 시트의 한 표면은, 나머지 표면상에서 보다도 더 많이 가교 결합된다면, 인접층 사이의 융합 결합력을 유리하게 증진시킬 수도 있을 것이다. 이렇게 하게 되면, 본 발명에 따른 물품을 제조하는 것이 용이할 수 있다.
인접 층 사이의 융합 결합력을 증진시키는 또 다른 방법은 나선형으로 감겨진 시트용 물질의 특수한 선택에 의한다. 따라서, 본 발명의 바람직한 구체예는 적합하고 양립가능한 공중합체와 주요 중합체의 혼합물을 포함하는 감겨진 시트를 사용한다. 폴리에틸렌(또는 또 다른 올레핀)과 같은 주요 중합체와 혼합될 수 있는 적합한 공중합체는 에틸렌비닐아세테이트, 에틸렌부틸아크릴레이트, 및 에틸렌메틸아크릴레이트 등을 포함한다. 중합체 시트용으로 특별히 바람직한 물질은 80 내지 90%의 고밀도 폴리에틸렌 및 10 내지 20%의 에틸렌 부틸 아크릴레이트, 바람직하게는 약 85%의 고밀도 폴리에틸렌 및 15%의 에틸렌부틸 아크릴레이트를 포함한다.
본 발명에 따르면, 특히 바람직한 물품은 융합 결합력을 증진시키기 위해 (i) 중합체 시트중에 공중합체를 첨가하고, (ii) 일정 두께의 시트를 가로지르는 차등 가교 결합하지만, 단지 (i) 또는 단지 (ii)를 구체화하는 물품은 본 발명에 따른 바람직한 물품으로서 또한 직시된다.
본 발명에 따른 물품은 어떠한 적합한 방법을 사용해서라도 제조될 수 있다. 적합한 방법은 전형적으로 열을 사용하여 직접 융합을 야기시키는 것이다. 열은 오븐 또는 어떠한 다른 가열 수단으로라도 제공될 수 있다. 본 발명의 제 2 및 제 3 양태는 본 발명이 물품을 제조하는데 사용될 수 있는 두 가지 특별한 방법을 제공한다.
이와 같이, 본 발명의 제 2 양태는
(i) 열 회복성이며 가교 결합된 중합체 시트를 나선형으로 감아서 시트의 두 개 이상의 나선형으로 감겨진 층을 포함하는 관형 형태를 형성시키는 단계;
(ii) 지지 맨드럴과 관련된 감겨진 시트를 위치시켜서 감겨진 시트가 지지체 맨드럴을 둘러싸는 단계; 및
(iii) 인접한 시트의 중첩층 사이에서 직접 융합을 야기시키기에 충분한 온도로 상기 시트를 가열시키는 단계를 포함하는 열 회수 가능한 물품을 제조하는 방법을 제공한다.
단계 (i) 및 (ii)는 실질적으로 동시적으로 수행될 수 있다. 예를 들어, 상기 시트는 지지체 맨드럴상에 직접 나선형으로 감겨질 수 있다. 대신에, 단계 (iii)은 단계 (i) 이후에 수행될 수 있다. 예를 들어, 미리 감겨진 시트는 맨드럴상에서 서서히 이동될 수 있다.
예를 들어, 가열 단계 (iii)은 시트가 맨드럴상에 위치된 후에 오븐에서 용이하게 수행된다. 대신에, 또는 추가하여, 열은 시트가 나선형으로 감겨지는 동안에, 또는 감기 이전에 맨드럴에 예열로서 제공될 수 있다. 감는 동안에 또는 맨드럴에 예열로서 열을 제공하는 것은 라이닝에 보다 직접적으로 적용되어 감싸진다. 후 가열을 사용하는 경우 열은 열 전달에 의해 내층에 도달해야 하며, 이는 일반적으로 느리다. 감싸는 동안 가열, 또는 맨드럴을 예열시키는 것은 적외선 가열기에 의해 용이하게 제공될 수 있다.
단계 (iii)에서, 상기 물품은 시트의 인접 중첩층 사이에서 융합을 야기시키기에 충분한 온도로 가열된다. 이러한 온도는 중합체의 결정상 융점(Tm) 이상, 또는 중합체의 유리 전환 온도(Tg) 이상, 바람직하게는 10℃ 내지 60℃ 이상이어야 한다. 바람직하게는, 상기 온도는 중합체 시트 물질을 분해할 정도로 그렇게 높지 않아야 한다. 바람직하게는, 상기 Tm, Tg에 대하여 100℃ 이하여야 하며, 어떠한 것이나 적합하다.
바람직한 구체예에서, 중합체 시트는 가교 결합된 고밀도 폴리에틸렌(이상에서 기술된 바와 같이 100% 가교 결합됨, 또는 이상에서 기술된 바와 같이 단지 시트의 깊이를 통해서 부분 경로에만 가교 결합됨)은 이상에서 기술된 바와 같이 양립 가능한 중합체와 임의로 혼합된다. 이러한 조성물로부터 제조된 물품을 160℃ 이상의 온도, 바람직하게는 180℃ 이상의 온도로 가열하는 것이 바람직하다. 이 온도는 그 밖의 다른 중합체 조성물에 대해서도 바람직할 수 있다.
열 회복성 중합체 물질에 대하여, 직접 융합을 야기시키는데 필요로 되는 온도는 상기 중합체 물질의 회복 온도 이상의 온도이다. 따라서, 상기 방법의 단계 (iii)은 물품의 약간의 회복을 야기시킬 것이다. 본 발명의 제 2 양태에 따라 바람직할 지라도, 상기 시트가 방사선으로 열 수축성을 갖게 되는 경우, 맨드럴은 물품의 완전한 회복을 방해하도록 적합하게 크기가 가려지는 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 물품에서 이용되는 회복량은 이들의 의도된 용도에 의존한다. 2% 내지 500%의 매우 넓은 범위에 대한 회복 비는 다양한 응용 분야에 대해 유용할 수 있다. 이중 격납 파이프, 또는 단열 파이프를 접합시킬 때, 약 5 내지 50%의 회복 비가 바람직하다. 따라서, 본 발명의 제 2 양태에 따른 제조 방법에서, 맨드럴은, 응용 분야에 따라서, 맨드럴상에 형성된 관형 물품이 바람직하게 이용할 수 있는 회복 비를 갖도록 크기가 가려지는 것이 바람직하다. 이것은 상기된 2% 내지 500% 중의 어떠한 것일 수 있다. 회복 비율은 본래의 차수 %로서 표현된 자유 회복으로서의 차수 변화이다. 회복 비는 새로운 차수를 토대로 하여 본래의 차수의 비이다. 예를 들어, 40% 회복 비율은 1.67 내지 1의 회복 비에 해당된다.
상기에서 언급한 바와 같이, 열 회복성 시트 물질은 바람직하게는 방사상으로 열 수축성이다. 따라서, 열이 가해져 층 사이에서 융합되어질 때, 각 층으로 하여금 인근 하부층으로 또한 위치되도록 하고, 하부층상에 방사상 압력이 가해진다. 이것은 직접 융합을 향상시키기 위해서 수행된다.
열이 가해져 물품을 고화시키는 동안에 층의 회복에 의해 야기된 고유 압력에 추가하여, 본 발명의 제 2 양태에 따른 방법은 외부로부터의 방사상 압력을 가하는 것을 추가적으로 포함하는 것이 바람직하다. 이것은 중첩층 사이에서의 직접 융합을 더욱 더 증진시키고/거나 가두어진 공기를 배제시킬 수 있다. 이러한 외부 압력은 맨드럴상에 감겨진 시트에 방사상으로 내측으로 가해진다. 바람직하게는, 가열 단계와 같이 동시에, 또는 이후에 곧바로, 또는 둘 모두에 가해진다. 용이하게는, 관에 대하여 일반적인 방향으로 표현된 0.02kgkm2내지 약 0.10kgkm2의 압력이 사용될 수 있다. 압력을 가하기 위한 용이한 수단은 맨드럴상에 감겨진 슬리브관 주변으로 팽팽한 엘라스토머 밴드를 감고 죄는 것이며, 예를 들어, 팽팽한 실리콘 밴드가 사용될 수 있다. 바람직하게는, 팽팽한 밴드는 감겨진 시트의 전체 외부 표면을 덮는다.
바람직하게는, 열 및 압력은 동시에 맨드럴상 오버랩된 시트에 가해지며, 감겨진 시트의 오버랩 층 사이에서 직접 융합을 증진시키기에 충분한 시간이 소요된다. 15분 이상, 바람직하게는 30분 이상, 보다 바람직하게는 45분 이상, 또는 심지어 1시간 이상의 시간이 사용될 수 있다.
본 발명의 제 2 양태에 따른 방법은, 바람직하지만, 중첩층 사이에서 직접 융합시키기 위해 충분한 시간에 걸쳐서 열 및 압력을 가하는 것을 포함한다. 결과는 적층된 또는 고화된 구조물이다. 바람직한 온도, 압력 및 시간은 상기에서 제시되었다. 그러나, 요구되어지는 결합을 달성하는 동안 변할 수 있다는 것은 당업자에게는 자명할 것이다. 예를 들어, 이들 온도 및 압력 등에서 유지된 시간이 증가되면, 낮은 온도 및 압력이 사용될 수 있을 것이다.
본 발명의 제 3 양태는 본 발명에 따른 물품을 제조하는 제 2 방법을 제공한다. 이러한 방법은
(i) 열에 안정하며 가교 결합된 중합체 시트를 나선형으로 감아서 둘 이상의 감겨진 시트 중첩층을 포함하는 관형을 형성시키는 단계;
(ii) 인접한 시트의 중첩층 사이에서 융합시키기에 충분한 온도로 감겨진 시트를 가열하는 단계;
(iii) 융합된 층을 방사상으로 외부방향으로 팽창시켜서 물품이 열 회복성을 갖도록 하는 단계를 포함한다.
제 1 방법과는 대조적으로, 제 2 방법은 초기에 열 회복성 시트 보다도 열 안정성 시트를 감싼다. 따라서, 가열 단계 중에, 적층 및 고화시키기 위해서, 어떠한 지지 맨드럴도 회복을 방해하는데 필요로 되지 않는다. 그러나, 맨드럴이 사용될 수도 있다. 이러한 방법은, 고화 공정 이후에, 물품이 열 회복성을 갖도록 하는 팽창의 추가의 단계를 포함한다. 중합체 시트의 결정상 융점(비결정질 물질에 대해서는 연화점) 이상의 온도에서 이러한 팽창을 바람직하게 수행시킨 후, 이의 변형된 상태에서 냉각시킨다. 따라서, 팽창 단계는 융합이 종결된 후 곧바로 수행되어 어떠한 별도의 가열 단계도 필요하지 않게 된다.
본 발명에 따른 물품을 제조하는 제 1 방법에서와 같이, 압력은 바람직하게 가해져 상기에서 주어진 값에서 시트 층 사이에서의 융합을 증진시키며, 열 및 압력은 상기에서 언급된 바와 같이 충분한 시간 동안 가해진다.
본 발명에 따른 두 방법 모두에서, 시트는 가교 결합되고, 바람직하게는 100% 가교 결합되거나, 특정 분야에 대해서는 본 발명에 따른 물품과 관련하여 기술된 방법에서 비균일하게 가교 결합된다. 본 발명의 바람직한 제 3의 방법에 따르면, 가교 결합된 시트의 특성은 감겨진 시트가 이의 융점 이상의 온도로 가열되어 팽창되어 열 회복성을 갖도록 한다.
열 회복성 물품은 파이프, 케이블 또는 와이어의 커버링, 연결 및/또는 마무리를 포함하여 잘 공지된 다수의 용도를 갖는다. 본 발명에 따른 물품은 이들 분야 어떠한 것에도 사용될 수 있다. 본 발명의 물품에 대한 두 특별한 분야는 미리 제작된 이중 격납 파이프의 접합부를 포함하여 (a) 단열 파이프의 피복 연속물을 위한 접합부 및 (b) 파이프의 접합부이다.
접합부가 예를 들어 지역 난방 시스템에서 사용되는 바와 같이, 단열 파이프(예를 들어, 강철관)의 두 구간 사이에서 생성될 때, 파이프가 접합될 때, 즉, 용접에 의해 일반적으로 수행되는 접합시에 절연이 하소되지 않도록 파이프의 각 구간의 말단 영역으로부터 절연을 제거하는 것이 일반적이다. 용접이 종결된 이후에, 접합부 영역내의 파이프의 비절연된 부분은 열 손실을 최소화하기 위해 재절연되어야 한다. 접합부 영역내의 절연은 그렇지 않다면 절연물의 분해, 및 또한 파이프의 부식을 야기시킬 수 있는 습기의 침입에 대하여 봉합되는 것은 중요하다.
수개의 물리적인 제한은 지역 난방 시스템의 절연 파이프 사이의 접합부에서 절연물의 봉합에 있다. 빈번한 및 폭넓은 온도 순환의 결과로서, 파이프는 팽창과 수축 및 세로와 가로 방향으로 움직인다. 예를 들어, 10Nmm-2미만의 힘은 하소 이전에 겨울에 파이프에 의해 경험하게 되는 온도 순환의 결과로서 절연 파이프의 외부 보호 재킷에서 수행될 있음이 결정되었다. 봉합은 분해하지 않으면서 이러한 순환 및 이동을 견뎌내야 한다. 더욱이, 봉합은 파이프의 절연부 주변의 공동이 동일 반응계에서 발포에 의해 재절연되는 경우에 수행되는 압력을 견뎌내는 것이 바람직하다.
단열 파이프 라인의 접합부를 재절연 및 봉합하기 위해 일반적으로 사용되는 시스템은 접합부의 양면에서 파이프 라인상에서의 별도의 케이싱 가교 커드백 절연의 용도를 포함하며, 몇몇 방법으로 커드백 절연에 봉합된다. 현존 시스템은 가요성, 반가요성, 또는 강성 시스템으로서 분류될 수 있다. 가요성 시스템은 회반죽을 보통 일체화시키는, 별도의 가요성 봉합물을 조합하여 케이싱을 사용한다. 가요성 봉합물은 전형적으로 각각의 파이프를 둘러싸고 있는 절연체, 및 접합부상에서의 오물 압력을 수용하기 위한 케이싱, 봉합물 굽힘 또는 스트레칭을 연결한다. 예를 들어, 상기 시스템은 출원인이 레이켐(Raychem)인 영국특허출원 제 2108625호에 기술되어 있으며, 이러한 시스템은 비수축성 케이싱과 조합하여, 접착제 및 회반죽으로 피복된 얇은 벽 말단 봉합물을 사용한다. 반가요성 시스템은 전형적으로 파이프를 둘러싸고 있는 절연물, 및 케이싱을 연결하는 말단 봉합물이다. 말단 봉합물은 양 말단에 단단하게 고정되며 중심 회반죽 피복된 중심 영역을 갖는다. 이들 말단 봉합물은 나머지 힘을 전달하는 동안에 파이프 섹션 사이에서 약간의 제한적인 이동 및 압력 경감을 허용할 것이다. 이와는 대조적으로, 강성 시스템은 하나의 파이프 섹션에 제공되는 장력 또는 압축력이 케이싱을 통해 인접한 파이프라인 섹션에 전달되도록, 굽힘 또는 스트레칭 없이, 설치, 및 사용 기간 중에 만나게 되는 힘을 견뎌낼 정도로 충분히 강하도록 설계된다. 출원인이 로그스토어(Logstor)인 덴마크특허출원 제 154730호에는 실질적으로 강성인 시스템이 기술되어 있으며, 출원인이 레이켐(Raychem)인 유럽특허출원 제 0245067호에는 사용도는 슬리브관의 벽 두께, 가교되는 케이싱 및 파이프의 직경 및 벽 두께에 따라서 반가요성 또는 강성일 수 있는 시스템이 기술되어 있다.
종래기술에서 사용된 케이싱은 열 수축성 및 열 안정성 케이싱, 및 가교 결합된 및 비가교 결합된 케이싱 모두를 포함한다. 예를 들어, 출원인이 로그스토어(Logstor)인 덴마크특허출원 제 154730호에는 분자 배향성만으로 열 수축성이 되게 하는 비가교 결합된 폴리에틸렌 열 수축성 케이싱이 기술되어 있다. 케이싱의 말단은 폴리에틸렌에 부착될 수 있는 고융점의 접착제와 함께 정렬된다. 유사하게는, 출원인이 티재레콤파그니에트 단스케 가스배커스 티재레 콤파그니(Tjaerekompagniet Danske Gasvaerkers Tjaere Kompagni)인 영국특허출원 제 2184804호에는 가교 결합될 수 있으면서, 단지 이들 말단이 열 회복성이 되게 하기 위해서 말단에서 팽창되는 케이싱이 기술되어 있다. 케이싱 말단의 내부 표면은 용접 또는 접착제 층을 구비하고 있다.
출원인이 쇼(Shaw)인 유럽특허출원 제 0188363호에는 내측 표면이 접착제 또는 밀봉제, 바람직하게는 전단 강도가 3psi 이상인 접착제로 피복되는 가교 결합된 열 수축성 관형 케이싱이 기술되어 있다. 이것으로 접합부는 전단력을 저지할 수 있다. 즉, 이것은 하나의 커드백 파이프 덮게에 제공되는 장력 및 압축력이 케이싱을 통해 인접한 커드백 파이프 덮게로 전달되는 강성 봉합 시스템을 제공한다.
열 수축성 시스템의 장점은 커드백 파이프 말단과 관련하여 특대로 제조되어 이들 파이프상에서 용이하게 유출될 수 있다는 것이다.
본 발명에 따른 열 수축성 물품은 단열 파이프 사이의 접합부에 대하여 케이싱으로서 응용될 수 있다. 이들 물품은 상기 종래 기술을 참조로 하여 기술된 방법과 유사한 방법으로 사용될 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 제 4 양태는 단열 파이프를 절연시키는 방법을 제공하며, 상기 절연은 접합부의 결함, 절연물이 없는 파이프의 일부를 잘라내며, 상기 방법은
(a) 본 발명에 따른 관형 물품을 파이프의 속이 빈 주변에 위치시키는 단계;
(b) 물품을 가열하여 물품이 각각의 파이프의 절연물과 접촉하여 회복되는 단계를 포함한다.
유사하게는, 본 발명에 따른 물품은 파이프 결합용으로 사용될 수 있으며, 특히 강한 접합부가 필요로 될 경우에는 이중 격납 파이프를 커플링용으로 특별하게 이용된다.
본 발명에 따른 물품은 다양한 접착제 또는 회반죽 또는 이들의 조합물로 물품 내측 표면의 일부 또는 전부에 일렬로 배열될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 제 4 양태에 따른 사용 방법에서, 회반죽을 함유케 하여 물품(케이싱으로서 사용됨) 및 단열 파이프 또는 열 활성 고융점 접착제 사이의 가요성 접합부를 형성할 수 있고, 회반죽을 사용하여 물품(케이싱으로서 사용됨) 및 단열 파이프 사이의 강성 접합부를 형성할 수 있다. 접착제, 회반죽 또는 그 밖의 밀봉 물질은 물품의 전체 내측 표면을 덮을 수 있거나, 단지 말단에서만 유리하게 수행될 수 있다. 본 발명의 제 4 양태에 따른 방법, 또는 상이한 응용을 위한 유사한 방법에서, 물품상에 미리 설치된 접착제 또는 그 밖의 봉합 물질을 제공하는 대신에, 봉합 물질은 별도의 스트립으로서 제공되어, 물품 및 기재 사이의 부위상에 설치될 수 있다. 별도의 스트립의 용도는 접착제 배열된 물품에 대한 보호 덮게에 대한 요건을 피한다. 보호 덮게는, 상기와 같지 않은 경우, 격납을 억제하도록 요구될 수 있다.
스트립이 개방 환형에 위치(예를 들어, 본 발명에 따른 물품 및 파이프 표면 사이)되는 경우 별도의 접착제 스트립, 특히 고융점 스트립을 사용할 때, 접착제 스트립은 물품을 회복시키고자 가해지는 열에 의해 조기에 용해될 수 있으며, 정위치로부터 없어질 수 있다. 따라서, 바람직하게는, 상기 별도의 접착제 스트립은, 예를 들어, 섬유에 의해 보강된다. 이러한 보강은 용해를 방해하지는 않지만, 접착제 스트립이 정위치에서 없어지는 것을 방해할 것이다. 상기 보강은 일반적으로 접착제의 기계적인 성능을 또한 개선시킬 수 있다. 따라서, 본 발명은 별도의 접착제 스트립과 조합하여 본 발명에 따른 물품을 포함하는 부품의 전부를 또한 제공하며, 상기 접착제 스트립은 바람직하게 보강된다.
열 활성(고융점) 접착제와 회반죽 링의 조합물이 사용될 수 있다. 한 구체예에서, 고융점 접착제의 링 또는 감겨진 스트립은 물품과 기재 사이의 인접한 회반죽 링에 제공된다. 예를 들어, 단열 파이프 사이의 접합부에 대하여, 고융점 접착제 링, 또는 감겨진 스트립은 케이싱의 각 말단에서 (케이싱을 제공하는) 물품 과 파이프 절연물 사이의 회반죽 링, 감겨진 스트립에 인접하여 위치시켜진다. 접착제는 케이싱의 말단에 회반죽보다 더 가깝게, 또는 더 멀게 위치시켜질 수 있다. 열 활성 접착제 링 및 회반죽 링은 슬리브관상에서 라이닝으로서, 또는 별도의 스트립으로서 제공될 수 있다.
또 다른 구체예에서, 열 활성 접착제 층 및 회반죽 층의, 층진 구조물을 포함하는 분리된 스트립이 물품과 기재사이에서 사용될 수 있다. 열 활성 접착제 및 회반죽 층은 실질적으로 동일한 형태 및 크기여서 서로에 정확하게 포개어질 수 있다. 또 다른 구체예에서, 접착제의 한 표면상에서 열 활성 접착제의 폭넓은 테이프 및 회반죽의 폭이 좁은 테이프의 조합물이 사용될 수 있으며, 회반죽 테이프는 접착 테이프상의 중심에 또는 이들의 한 면을 향하여 위치시켜질 수 있다. 전형적으로는, 접착 테이프의 폭은 약 50mm 내지 150mm일 수 있으며, 회반죽 테이프의 폭은 약 25mm 내지 100mm일 수 있다. 특히 바람직한 구체예는 약 100mm의 폭을 갖는 접착 테이프 및 50mm의 폭을 갖는 회반죽 테이프를 포함한다.
열 활성 접착제 및 회반죽의 층진 구조물이 사용되는 경우에, 접착제는 기재에 회반죽 보다 더 가깝게, 또는 회반죽에 기재 보다 더 가깝게 위치시켜질 수 있다. 바람직한 구체예에서, 회반죽은 접착제 보다 기재에 더 가깝다. 이것은 하기의 장점을 제공한다. 첫째, 회반죽은 접착제 보다 기재(예를 들어, 파이프 표면)에 부착하기에 전형적으로 보다 용이하다. 둘 째, 가스 토치와 같은 외부 가열원에 의해 회복되는 물품에 대하여, 물품과 접착제 사이의 경계면은 접착제와 기재 사이의 경계면 보다 더 높은 온도에 도달한다. 전형적으로는, 가스 토치를 사용하여 회복되는 경우에, 물품과 접착제의 경계면의 온도는 약 100℃ 내지 110℃에 도달된다. 이러한 온도는 광범위하게 일반적으로 이용되는 열 활성 접착제를 활성화시키기에 충분하다. 셋째, 회반죽은 접착제를 사용하여 물품으로부터 분리시켜지기 때문에, 물품은, 영구히 부착될 위험성 없이, 점착성 회반죽에 정확한 위치로 접착제/회반죽 스트립상에 위치시켜질 수 있다. 결과적으로 일단 회반죽으로부터 모든 릴리이스 층을 제거할 요건을 피하게 된다면, 물품은 적합한 위치에 있을 것이다.
접착제/회반죽 조합물은 물품이 단열 파이프 사이의 접합부에 대해 케이싱이고, 기재가 파이프인 경우에 특히 유용하다. 이렇게 적용하기 위해서, 폭넓은 접착제 테이프/폭이 좁은 회반죽 테이프 조합물은 케이싱 및 파이프 절연물 사이에서이 누출 저항을 개선시키는데 특히 유리하다. 그러나, 유사한 접착제/회반죽 조합물은 그 밖의 응용 분야, 예를 들어 이중 격납 파이프 사이의 접합부에 대하여 적합할 수 있다.
열 활성 접착제가 물품과 기재 사이에서 사용되는 경우, 접착제 및 물품을 제공하기 전에 기재를 예열시키는데 이로울 수 있다. 사용되는 접착제에 따라서, 40℃, 또는 60℃ 또는 80℃ 이상의 예열 온도가 이용될 수 있다.
가스 토치와 같은 외부에서 제공된 열 공급원이 사용되는 경우, 회복 이후에 곧바로 담요에 인접한 위치에서 급각도의 단계화된 변화가 달성되도록, 물품의 외부 표면 일부에 열 반사성 담요(blanket)가 제공될 수 있다. 이는 몇몇 응용 분야에 대해서는 바람직할 수 있으며, 봉합을 증진시킬 수 있다.
본 발명에 따른 그 밖의 물품은 개별적 또는 통합적 용접 가열기에서 사용되어 물품 및 그 위에 위치시켜진 기재 사이에서 직접 융합 접합부를 달성할 수 있다. 예를 들어, 상기에서 제시된 단열 파이프 예에 대하여, 가열기의 경계면은 물품의 내부 표면과 커드백 파이프 절연물의 외부 표면 사이에 끼워질 수도 있다.
물품과 기재가 직접 용접이 될 경우, 본 발명에 따른 물품에는 가교 결합된 물질을 포함하는 적어도 라이닝이 내장되어 있는 것이 바람직하다. 따라서, 본 발명에 따른 물품의 바람직한 구체예는 물품의 주요부를 통해서 가교 결합되어 이하에서 기술될 바와 같이 재생할 수 있으면서, 일관된 회복 재생성을 제공하지만, 비가교 결합된 내부에 라이닝을 포함한다. 본 발명에 따르면, 그 밖의 바람직한 물품은 이하에서 기술되는 바와 같이 상기 두께를 통해 비균일하게 가교 결합된 시트를 포함하지만, 내부 표면은 외부 표면 보다 적게 가교 결합되거나, 전혀 가교 결합되지 않는다. 이와 같이, 시트의 내부 랩의 내부 표면은 기재에 직접 용접을 형성시키기에 적합한 비가교 결합된 라이닝을 제공한다.
본 발명에 따른 물품은 가교 결합된 중합체 시트를 포함한다. 가교 결합된 예형을 팽창시킴으로써 회복성을 갖게된 회복성 물품은 단지 분자 배향성에 의해서만 회복성을 갖게된 회복성 물품 보다 재생성 있으면서 일관된 회복 작용을 제공한다.
본 발명에 따르면, 가교 결합된 열 회복성 물품이 상기와 같이 일관되고 재생성있는 회복 작용을 갖기 때문에, 추가의 말단 밀봉 없이 유리하게 사용될 수 있다.
특히 본 발명에 따른 물품이 두껍게 벽이 형성되는 경우, 회복 이후에 탄성 변형도는 물품의 말단에서 유지될 수 있다. 이것은 물품이 냉각 이후에도 추가적으로 수축시킬수 있는 능력을 갖는다는 것을 의미한다. 예를 들어, 고밀도의 폴리에틸렌에 대하여 약 3%의 변형도 값이 존재할 수 있다. 이용할 수 있는 여분의 수축이 유동성 물질이 모든 갭 또는 공간을 채우도록 작용하기 때문에, 이는 유동성의 결합 메카니즘을 사용하여 물품을 기재에 직접 결합시키는 경우에 특히 유리하다.
더욱이, 비가교 결합된 회복성 물품과 비교하여, 가교 결합된 회복성 물품은 저장중에 회복 특성을 우수하게(특히 거의 결정상 융점에서 팽창에 의해 회복성을 지니게 될 때) 보유하고, 태양에의 노출로부터 조기 수축을 억제하는데 반사성 패키징을 필요로 하지 않고, 전형적으로는, 고온의 열 활성 접착제의 사용을 허용하는 보다 고온에서 회복하며, 이러한 온도에서는 저온의 열 활성 접착제 보다도 보다 우수한 공급 성능을 갖는다.
물품이 기재에 융합되는 경우에는, 중간 정도의 용접 가열기가 사용될 수 있다. 예로는 저항선 가열기, 또는 유도력에 의해 가열된 금속 망상 조직원이 있다. 용접 가열기는 물품 물질을 기재에 직접, 또는 용접 가열기에 의해 간접적으로 융합된다. 하나의 구체예에서, 이들은 WO88/06517호 또는 WO89/05220호에 기술된 바와 같이, 바람직하게는 테이프의 형태인 전도성 중합체 경계면 가열기, 용접 가열기, 로서 사용될 수 있다. 상기 테이프는 바람직하게 신터링된 카본블랙과 같은 전도성 충전물을 함유하는 초고분자량의 폴리에틸렌(UHMWPE)을 포함하는 것이 바람직하다. 테이프는 전도성이며, 바람직하게는, 예를 들어, 긴 모서리를 따라서 늘어난 전도성 편조 형태인 길다란 전극이 내장되어 있으며, 상기 전극은 테이프를 통해 전류를 통과시키기 위해 전력원에 연결되어 테이프를 가열한다. 가열될 때, 테이프 물질은 인접한 모든 양립 가능한 중합체 물품에라도 융합될 수 있다. 따라서, 본 발명에 따르면, 바람직한 물품은 바람직하게는 물품의 각 말단의 내부 둘레 주위에서 팽창하는 상기된 형태의 전도성 중합체 테이프를 포함한다. 이러한 테이프는 전기로 동력이 공급되어 물품 및 인접한 기재에 융합된다. 이러한 경우에, 물품과 기재 사이의 융합은 용접 테이프를 통해 간접적으로 수행된다. 예를 들어, 본 발명에 따른 물품이 단열 파이프의 접합용 케이싱으로서 사용되면, 전도성 테이프의 한면은 물품(케이싱)에 융합되며, 나머지 다른 한면은 파이프 절연물에 융합될 것이다. 유사하게는, 물품이 이중 콘테이너 또는 그 밖의 파이프를 접합시키는데 사용되면, 테이프의 한면은 융합되어 물품에 결합되고, 나머지 다른 한면은 파이프에 결합될 것이다. 물품 표면상에 미리 설치하는 대신에, 전도성 테이프는 별도의 부분으로서 공급될 수 있다.
몇가지 응용을 위해, 물품의 두께가 약 2.5mm인 경우, 활성화된 전도성 테이프는 충분한 열을 제공하여 회복성 물품의 말단을 또한 수축시킬 수 있다. 이러한 경우에, 두 단계의 가열 과정이 사용될 수 있다. 제 1 전류를 통과시켜 회복시킬 수 있고, 제 2 전류가 통과시켜 물품과 기재 사이에서 융합시킬 수 있다. 전형적으로는, 융합시키는 것보다는 회복시키는 것이 보다 낮은 동력을 필요로 한다. 그 밖의 응용을 위해, 회복 단계용으로 상이한 가열 방법, 예를 들어, 가스 토치, 열 담요, 또는 열 수축성 전기 가열기를 사용할 수 있다.
전도성 중합체 가열 테이프, 또는 그 밖의 가열 요소를 사용하는 이러한 두 단계의 공정은 결합시키는 물품(예를 들어, 비다수 랩 물품을 포함)의 형태와 무관하게 그 자체로서 신규하다. 따라서, 본 발명의 또 다른 양태는 중합체 물품을
(a) 전도성 중합체 물질을 포함하는 테이프, 또는 그 밖의 가열 가능한 요소를 물품 말단의 내측 표면과 기재사이에 위치시키는 단계;
(b) 물품 말단을 가열시키기에 충분한 동력 밀도에서 테이프 또는 그 밖의 가열 요소를 통해 전류를 통과시켜서 기재와의 접촉을 회복시키는 단계; 및 그런후,
(c) 테이프의 한면을 물품에 융합시키고, 테이프의 나머지 면을 기재에 융합시키기에 충분한 제 2의 보다 높은 동력 밀도에서 테이프 또는 그 밖의 가열 요소를 통해 전류를 통과시키는 단계를 포함하여, 중합체 기재에 결합시키는 방법을 제공한다.
물품을 회복시키고/거나, 물품을 기재에 용접하여 물품의 회복을 동행케 할 수 있는 가열 요소가 회복성 관형 중합체 물품의 내측 표면상에 미리 설치되는 방법은 또한 그 자체로서 신규하다.
따라서, 본 발명의 또 다른 양태는 회복성의 관형 중합체 물품을
(a) 물품의 회복을 동행케 할 수 있는 하나 이상의 가열 요소를 회복성의 관형 중합체 물품의 내측 표면상에 제공하는 단계;
(b) 기재 둘레에 물품을 위치시키는 단계; 및
(c) 활성화시켜진 가열 요소에 의해 발생된 열을 사용하여 물품을 기재에 결합시키는 단계를 포함하여, 중합체 기재에 결합시키는 방법을 제공한다.
물품의 회복을 통행케 하기 위해서는 전형적인 가열 요소가 변형, 예를 들어 변형 가능한 망상 조직일 수 있다. 또 다른 가열 요소로서, 상기된 전도성 중합체 테이프를 사용할 수 있다.
이러한 방법에서, 가열 요소로부터의 가열을 대신하거나 추가해서 사용하여 물품, 적어도 물품의 말단을 회복시킬 수 있다.
WO88/06517호 및 WO89/05220호의 전체 설명 부분은 참조로 본원에서 인용된다.
본 발명에 따르면, 가교 결합된 물품을 어떠한 별도의 외부 압력을 가할 필요가 없이 파이프 절연물에 직접 용접할 수 있다. 충분한 시간 동안, 충분한 열을 가해야만 강한 접착력을 얻을 수 있다. 그러나, 과다한 열은 물품의 열팽창을 유발시켜서 결과적으로 회복력의 감소를 초래하기 때문에 과다한 열을 피해야만 한다. 이와는 대조적으로, 시장에서 구매할 수 있는 다수의 간접적으로 용접된 비가교 결합된 수축성 케이스는 용접 가열기와 함께, 기계적으로 또는 수압으로 활성화된 외부 클램프를 통해서 가해지는 외부 압력에 의존한다.
물품이 접착제의 라이닝을 포함하는 경우에, 접착제를 배열하여 하부 기재에 결합시키기 위한 충분한 열에 도달하였을 때 이를 보여 주는 온도 지시계로서 역할케 한다. 예를 들어, 접착제는 상기 온도에서 색을 변할 수 있고, 상기 온도에서 유출하여 외부에서 육안으로 식별할 수 있다. 그밖에 생각할 수 있는 구체예는 비평면 형태, 예를 들어, 융기된 형태에 제공되는 접착제를 포함하며, 융기된 모양은 충분한 열이 가해졌을 때 사라진다.
용접 또는 접착제를 사용하여 단열 파이프 사이의 접합부의 어느 한 면에서 파이프 절연물에 직접 결합시키는 대신에, 별도의 수축성 말단 봉합물과 함께 본 발명에 따른 물품을 사용할 수 있으며, 접착제 또는 회반죽 또는 이들의 조합물로 피복시킬 수 있다.
본 발명의 제 4 양태에 따른 방법(단열 파이프 사이의 케이싱으로서 작용함)에서 본 발명에 따른 물품을 사용하는 경우, 케이싱 및 파이프 절연물, 또는 케이싱을 파이프 절연물에 직접 용접(즉, 융합 결합)할 수 있는 별도의 말단 봉합물과 함께 상기 물품을 사용한다. 용접 시스템을 사용하고자 할 때, 양립 가능한 비가교 결합된 물질과 함께 물품을 일렬로 정렬시켜서 용접을 수행시키는 것이 바람직하다.
특정 분야에 있어서는, 본 발명에 따른 물품의 말단을 둘러싸는 추가의 두꺼운 벽을 지닌 슬리브관을 제공하는 것이 유리할 수 있다. 이러한 슬리브관는 바람직하게는 짧고 두꺼운 벽을 지닌 슬리브관이며, 바람직하게는 열 수축성이다. 이러한 추가의 슬리브관은 본 발명에 따른 물품을 사용하여 결합이 내부 압력에 제공되는 경우의 기재에 결합시키고자 하는 경우에 특히 유용하다. 하나의 예는 고밀도의 폴리에틸렌 물품을 사용하여 이중 격납 파이프를 접합시키고자 하는 경우이다. 예를 들어, 상기 내부 압력은 물품에서 5MPa의 원주 응력을 발생시키고, 상기 응력은 물품 벽에서 약 3%의 탄성 변형도를 발생시킬 것이다. 이러한 응력의 결과로서 누출의 모든 가능성을 방지하기 위해서, 추가의 보강된 말단을 갖는 슬리브관을 사용하는 것이 추천되며, 이렇게 하게 되면, 원주 응력, 연속하여 응력이 허용 가능한 수치까지 감소된다. 전형적으로는 물품 만큼 두꺼운 슬리브관 그 자체, 또는 보다 두꺼운 슬리브관을 사용한다. 이들은 원주 응력을 절반, 또는 그 이상까지 국소적으로 감소시킨다. 따라서, 본 발명은 추가의 말단 보강 슬리브관과 조합하여 본 발명에 따른 물품이 내장되어 있는 부품 킷, 및 이를 사용하는 방법을 제공한다. 별도의 슬리브관, 또는 나란히 제공된 수개의 슬리브관을 각 말단에서, 및/또는 서로의 상부에서 사용할 수 있다. 바람직하게는, 충분한 추가의 슬리브관을 사용하여 말단에서의 탄성 변형도를 1% 까지 감소시킨다.
본 발명에 따른 물품용으로 바람직한 물질은 폴리올레핀, 예를 들어, 폴리에틸렌이다. 특히 바람직한 구성에서, 물품은 바람직하게 가교 결합된 중간 정도 또는 고밀도의 폴리에틸을 포함한다. 비가교 결합된 라이닝은, 존재하면, 비가교 결합된 폴리에틸렌과 같은 양립 가능한 중합체를 포함한다.
본 발명에 따른 물품의 설치는, 모든 적용 분야에 대하여, 당해 기술 분야에 공지된 어떠한 용이한 가열 방법을 사용해서라도 수행될 수 있다. 예를 들어, 토치, 고온 공기 건, 전기 저항 가열 또는 유도 가열법을 사용할 수 있다. 가열 방법의 선택은 적용 분야에 의존하며, 당업자에게는 자명할 것이다.
수반 도면을 참조하여 본 발명의 구체예를 예를 들어가며 이하에서 기술하고자 한다.
도 1 및 도 2는 가교 결합된 열 회복성의 고밀도 폴리에틸렌 시트(3)를 포함하는 관형 물품(1)을 도시하고 있으며, 나선형으로 가교 결합되어 관형 물품을 형성한다. 감겨진 시트(3)의 각 층(5)을 인접한 층에 직접 융합시킨다. 감겨진 층의 전체 두께는 도시된 예에서는 약 3mm이다. 물품은 비가교 결합된 저밀도의 폴리에틸렌을 포함하는 추가의 라이닝(7)을 포함한다.
도 3은 추가의 보강 슬리브관(9)을 물품(1)의 각 말단에 포함시켜서 방사상 외부 배향성 압력에 대한 내성을 보강시키는 또 다른 구체예를 도시하고 있다.
도 4 및 도 5는 경계면 가열기(19)와 조합하여 도 1 및 도 2의 물품(1)의 응용하여 두 개의 단열 파이프(11) 사이에서 접합 연장부를 형성시키는 것을 도시하고 있다. 각 파이프는 중심 강파이프(13), 폴리우레탄 절연물(15) 및 외부 폴리에틸렌 재킷(16)을 포함한다. (17)에서 강파이프(13)를 용접하고, 절연물을 용접 영역에서 절단한다. 파이프(13)를 용접하기 전에, 관형 물품(1)을 파이프(11)의 한 부분상에서 살짝 밀어 넣은 후, 본 발명에 따른 물품(1)을 위치시켜 커드백 절연물(15)을 연결한다. 경계면 가열기(예를 들어, 저항선 가열기(19))를 물품(1)의 말단과 파이프 재킷(16) 사이에 위치시킨다. 물품과 경계면 가열기(19)를 일단 정위치시키게 되면, 물품을 예를 들어, 토치로 가열하여 적어도 이의 말단에서 회복시킨다. 그런후, 물품을 냉각시킨다. 냉각된 물품에서, 회복의 결과로서, 약 4.5MPa의 잔류 원주 응력이 물품에서 발생된다. 이때, 경계면 가열기(19)를 활성화시킨다. 가열기에 의해 경계면에서 달성된 온도에서, 및 물품에서의 잔류 원주 응력의 작용하에서, 직접 융합 결합이 물품(1)의 라이닝에 있는 비가교 결합 층(7) 및 파이프 재킷(16) 사이에서 형성된다. 외부에서 가해지는 어떠한 압력도 필요로 되지 않는다.
경계면 가열기(19) 대신에 또는 추가하여, 물품(1)의 말단에서 열 활성 접착제를 라이닝으로서 사용할 수 있다. 열 활성 접착제는 외부에서 가해지는 압력 요건 없이 물품(1)의 내측 표면과 파이프 재킷(16) 사이에서 결합을 또한 형성시킬 것이다. 제공되는 열, 별도의 경계면 가열기를 사용하는 경우에, 경계면 가열기에 의해 공급되는 열을 사용하여 접착제를 활성화시켜서 물품을 회복시킬 수 있다. 접착제를 사용하는 경우, 물품(1)의 라이닝에 있는 별도의 비가교 결합 층(7)은 용이하게 생략될 수 있다.
도 6은 접착제와 회반죽을 조합하여 단열 파이프 사이에서 접합 연결부를 형성시키는, 도 1 및 도 2에 도시된 도면과 유사한 물품의 응용을 도시하고 있다. 물품은 기준(1')으로 제시되며, 상기 물품은 두 개의 단열 파이프(11) 사이에서 케이싱으로서 고융점 접착제를 지닌 폭이 넓은 테이프(31)과 회반죽을 지닌 폭이 좁은 테이프(33)을 포함하는 스트립(29)과 함께 사용된다. 이 도면에서, 파이프의 구성 요소에서 사용되는 참조 번호는 도 4 및 도 5에서 사용되는 참조 번호와 동일하다. 도 6은 물품(1')의 회복 이전의 배열을 도시하고 있다.
도 6의 배열에서, 관형 물품(1')을 다른 파이프(11)에 용접을 사용하여 연결하기 전에 파이프(11)상에 위치시킨다. 이어서, 바람직하게는, 커드백 절연물(16)의 말단을 60℃ 이상으로 예열시키고, 회반죽/접착제 스트립(29)을 도시된 바와 같이 파이프(11)상에 각 커드백 절연물(16)의 말단 주위를 감싼다. 그런후, 도시된 바와 같이 접착제/회반죽 스트립(29)상에 케이싱을 위치시킨다. 회반죽(33)이 고융점 접착제(31) 내부에 존재한다는 사실은 부정확한 위치에 접착성 회반죽(33)에 고착시키는 물품(1')의 위험성이 없다는 것을 의미한다. 일정 위치가 정해지면, 가스 토치와 같은 외부 가열원(파이프 표면(16)에 유출 결합하는 고융점 접착제(31)가 아님)을 사용하여 물품(1')의 하나 이상의 말단에 열을 가한다.
도 7은 물품의 말단에 WO88/06517호 및 WO89/05220 21에 기술된 형태의 탄소 함유 UHMWPE의 감겨진 전도성 중합체 테이프(21)를 사용하는 대안적인 물품(1)을 도시하는 도면이다. 이들 물품은 전기 동력원(23)에 연결, 물품을 통하여 전류를 흐르게 함으로써 가열시킬 수 있다. 이렇게 하여 생성된 열을 사용하여 물품(1)의 말단을 수축시킨다(또는 별도의 가열 수단을 사용할 수 있다). 상기 열은 감겨진 테이프(21)의 외측 표면을 물품(1)의 내측 표면에, 및 감겨진 테이프의 내측 표면을 물품내에 위치된 기재(도시되지 않음)에 융합시키는데 사용된다. 두 단계 동력 공정을 사용하여 제 1 회복, 이어서 융합시킨다.
도 8은 단열 파이프 사이의 접합 연속부를 형성하는 또 다른 물품(1)의 응용을 도시하는 도면이다. 즉, 도 4, 5 및 6에 도시된 바와 같은 동일한 응용이다. 도 7에와 같이, 참조 번호를 사용하여 도 4 및 도 5에 되시된 단열 파이프용 부분을 나타낸다. 이러한 경우, 물품의 말단(25)은 커드백 단열물(15) 사이에서 부분적으로 리세스로 회복된다. 이것은 향상된 압력 체류 능력, 및 추가의 원주 응력을 제공한다.
도 9는 본 발명에 따른 물품을 제조하는 방법에서 단계를 개략적으로 도시하는 도면이다. 단계 (a)에서, 회복성의 폴리에틸렌 시트를 나선형으로 감는다. 단계 (b)에서, 이것을 맨드럴상에 위치시키고, 열을 가하여 맨드럴상에서 시트를 회복시키고 상기 층을 서로에 융합시킨 후, 냉각시키고, 그런후, 단계 (c)에서는 맨드럴을 제거한다. 단계 (c) 이후에 형성된 물품이 3% 이상의 잔류 회복성을 여전히 갖도록 맨드럴을 대략적으로 크기를 정한다.
도 10은 본 발명에 따른 물품을 제조하는 대안적인 방법에서 단계를 개략적으로 도시하는 도면이다. 단계 (a)에서 열에 안정한 시트를 관형 물품에 감는다. 단계 (b)에서, 열을 가하여 층을 서로 융합시키고, 단계 (c)에서, 융합된 층을 팽창시켜서 물품으로 하여금 회복성을 갖게 한다.

Claims (33)

  1. 나선형으로 감겨지고 가교 결합된 중합체 시트의 중첩층을 서로에 직접 융합시켜서 두께가 2.2㎜ 이상인 고화된 관형 물품이 형성되도록 하여, 상기 가교 결합된 중합체 시트를 포함하는 입체적 열 회복성 관형 물품.
  2. 제 1항에 있어서, 중합체 시트가 100% 가교 결합됨을 특징으로 하는 물품.
  3. 제 1항에 있어서, 중합체 시트가 중합체 시트의 두께 방향으로 불균일하게 가교 결합됨을 특징으로 하는 물품.
  4. 제 3항에 있어서, 시트가 나머지 한 표면에서 보다 한 표면상에서 더 많이 가교 결합됨을 특징으로 하는 물품.
  5. 제 1항 내지 제 5항중의 어느 한 항에 있어서, 3% 이상의 회복성을 가짐을 특징으로 하는 물품.
  6. 제 1항 내지 제 5항중의 어느 한 항에 있어서, 시트가 폴리에틸렌, 바람직하게는 중간 또는 고밀도의 폴리에틸렌을 포함함을 특징으로 하는 물품.
  7. 제 6항에 있어서, 시트가 하나 이상의 공중합체, 바람직하게는 에틸렌비닐아세테이트, 에틸렌부틸아크릴레이트, 및 에틸렌메틸아크릴레이트로 이루어진 군중에서 하나이상을 포함함을 특징으로 하는 물품.
  8. 제 1항 내지 제 7항중의 어느 한 항에 있어서, 적어도 일부의 내측 표면에 대는 비가교 결합된 물질의 라이닝 층을 포함함을 특징으로 하는 물품.
  9. 제 1항 내지 제 7항중의 어느 한 항에 있어서, 적어도 일부의 내측 표면에 대는 접착제 층, 또는 접착제 및 회반죽의 조합물을 포함함을 특징으로 하는 물품.
  10. 제 1항 내지 제 9항중의 어느 한 항에 있어서, 단부의 내측 표면에 결합되고, 초고분자량 폴리에틸렌 함유 탄소를 포함하는 테이프를 포함하는 용접 가열기를 포함하는 관형 물품.
  11. 두 개 이상의 추가의 보강성의 회복성 슬리브관과 함께 제 1항 내지 제 10항중의 어느 한 항에 따른 물품을 포함하는 부품 킷.
  12. 회반죽의 테이프로 적어도 표면의 일부가 도포된 열 활성 접착제의 테이프를 포함하는 별도의 스트립, 또는 별도의 열 활성 접착제 스트립과 함께 제 1항 내지 제 10항중의 어느 한 항에 따른 물품을 포함함을 특징으로 하는 부품 킷.
  13. 제 12항에 있어서, 열 활성 접착제의 테이프가 회반죽의 테이프로 적어도 표면의 일부에만 도포됨을 특징으로 하는 부품 킷.
  14. 제 12항 또는 제 13항에 있어서, 열 활성 접착제가 섬유로 보강됨을 특징으로 하는 부품 킷.
  15. 초고분자량 폴리에틸렌 함유 탄소를 포함하는 테이프의 형태로 별도의 용접 가열기와 함께 제 1항 내지 제 10항중의 어느 한 항에 따른 물품을 포함함을 특징으로 하는 부품 킷.
  16. (i) 가교 결합된, 열 회복성 중합체 시트를 나선형으로 감아서, 나선형으로 감겨진 시트를 갖는 두 개 이상의 중첩층을 포함하는 관형을 형성시키는 단계;
    (ii) 지지 맨드럴을 둘러싸도록 감겨진 시트를 위치시키는 단계;
    (iii) 시트의 인접 중첩층 사이에서 직접 융합시키기에 충분한 온도까지 상기 시트를 가열하는 단계를 포함하여, 제 1항 내지 제 10항중의 어느 한 항에 따른 열 회복성 물품을 제조하는 방법.
  17. 제 16항에 있어서, 가열 단계 (iii)가 나선형으로 감는 단계(i)와 동시에 수행됨을 특징으로 하는 방법.
  18. 제 16항 또는 제 17항에 있어서, 가열 단계가 중합체 시트의 회복 온도 이상의 온도에 도달하여, 시트가 회복되기 시작하고, 맨드럴이 적합한 크기로 조정되어 중합체 시트의 완전한 회복을 억제하는 것을 특징으로 하는 방법.
  19. 제 15항, 제 16항 또는 제 17항에 있어서, 맨드럴상에 감겨진 시트상으로 방사 압력을 가하는 단계를 추가로 포함함을 특징으로 하는 방법.
  20. 제 19항에 있어서, 열을 가하는 단계, 및 압력이 있는 경우에, 30분 동안 열을 가하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 방법.
  21. 제 17항 내지 제 20항중의 어느 한 항에 있어서, 시트 물질이 가교 결합됨을 특징으로 하는 방법.
  22. (i) 가교 결합된, 열 안정성 중합체 시트를 나선형으로 감아서, 나선형으로 감겨진 시트의 두 개 이상의 중첩층을 포함하는 관형을 형성시키는 단계;
    (ii) 시트의 인접 중첩층 사이에서 직접 융합시키기에 충분한 온도로 상기 시트를 가열하는 단계; 및
    (iii) 융합된 층을 방사 방향의 외측으로 팽창시켜서, 물품이 열 회복성을 지니도록 하는 단계를 포함하여, 제 1항 내지 제 10항중의 어느 한 항에 따른 열 회복성 물품을 제조하는 방법.
  23. (a) 제 1항 내지 제 8항중의 어느 한 항에 따른 관형 물품을 파이프의 비피복 부분에 위치시키는 단계;
    (b) 물품을 가열하여 적어도 부분적으로 각각의 파이프의 절연부분으로 회복시키는 단계를 포함하여, 절연부분의 접합부가 짧게 단락되어 파이프 비피복가 있게되어 있는 단열 파이프 사이의 접합부를 절연시키는 방법.
  24. 제 23항에 있어서, 물품의 시트 물질이 가교 결합되고, 상기 물품이 적어도 내표면에 대는 비-가교결합 물질층을 포함하며, 물품의 라이닝과 기판 사이에 용접 가열기를 위치시키고 물품의 라이닝이 직접 또는 용접 가열기를 통해 기재에 결합되도록 용접 가열기를 가열함을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  25. 제 23항 또는 제 24항에 있어서, 가열에 의해 물품의 말단이 커드백 파이프절연부분 사이에서 부분적으로 리세스내로 회복됨을 특징으로 하는 방법.
  26. 제 24항 또는 제 25항에 있어서, 용접 가열기가, 초고분자량 폴리에틸렌 함유 탄소를 포함하는 테이프 형태로, 물품 및 절연 파이프 사이에 위치되고, 테이프가 물품 및 절연 파이프에 결합되도록 작용함을 특징으로 하는 방법.
  27. 제 26항에 있어서, 테이프가 물품 말단이 회복되도록 작용하는 것을 특징으로 하는 방법.
  28. 제 23항 내지 제 26항중의 어느 한 항에 있어서, 가열 단계전에, 열 활성 접착제, 또는 회반죽, 또는 이들 둘 모두를 물품과 기재 사이에 위치시키는 단계를 포함함을 특징으로 하는 방법.
  29. 제 28항에 있어서, 하나 이상의 표면에 도포된, 열 활성 접착제의 테이프를 포함하는 스트립을 기재 주위에 회반죽 테이프와 함께 위치시켜서 회반죽 면이 내부로 향하게 한 후, 접착제 및 회반죽의 스트립상에 상기 물품을 위치시키는 단계를 포함함을 특징으로 하는 방법.
  30. 제 28항 또는 제 29항에 있어서, 접착제가 사용되고, 상기 접착제가 섬유에 의해 보강되어짐을 특징으로 하는 방법.
  31. (a) 접합부 주위에 물품을 위치시키는 단계;
    (b) 물품을 회복시켜 기재와 접촉시키는 단계;
    (c) 추가의 보강성의 회복성 슬리브를 회복된 물품의 각 말단에 위치시켜서 슬리브가 실질적으로 전체 말단 위로 돌출하지 않도록 하는 단계; 및
    (d) 추가의 보강성 슬리브를 회복시켜 물품을 접촉시켜서 보강된 말단의 응력을 1% 이하로 감소시키는 단계를 포함하여, 제 11항에 따른 킷을 사용하여 내부로 가압된 접합부를 도포시키는 방법.
  32. (a) 전도성 중합체 재료를 포함하는 테이프, 또는 그 밖의 가열 가능 요소를 물품 말단의 내측 표면과 기재 사이에 위치시키는 단계;
    (b) 물품의 말단을 가열시키기에 충분한 전력 밀도로 테이프 또는 그 밖의 가열 요소를 통해 전류를 통과시켜서 물품을 회복시켜 기재와 접촉시키는 단계; 및
    (c) 테이프의 한 표면을 물품에, 및 나머지 표면을 기재에 융합시키기에 충분한 제 2의 보다 높은 전력 밀도로 테이프 또는 그 밖의 가열 요소를 통해 전류를 통과시키는 단계를 포함하여, 제 1항 내지 제 10항중의 어느 한 항에 따른 회복성 중합체 물품을 중합체 기재에 결합시키는 방법.
  33. (a) 회복성 관형 중합체 물품의 내측 표면상에 미리 설치되어 물품을 회복시킬 수 있는 하나 이상의 가열 요소를 제공하는 단계;
    (b) 물품을 기재 주위에 위치시키는 단계; 및
    (c) 가열 요소를 활성화시켜서 가열 요소에 의해 발생된 열이 물품을 기재에 결합되게 하는 단계를 포함하여, 제 1항 내지 제 10항중의 어느 한 항에 따른 회복성 관형 중합체 물품을 중합체 기재에 결합시키는 방법.
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