KR20190072536A

KR20190072536A - 전기 차단식 가열 수단을 이용한 플라스틱 물체들의 유도 용접 방법 및 그 장치

Info

Publication number: KR20190072536A
Application number: KR1020197011357A
Authority: KR
Inventors: 카를 라멧슈타이너; 우르스 훈치커
Original assignee: 케 켈릿 쿤스트슈토프베르크 게엠베하
Priority date: 2016-10-20
Filing date: 2017-10-20
Publication date: 2019-06-25
Also published as: WO2018073430A1; PL3529055T3; EP3529055B1; DK3529055T3; DE102016120037A1; US20190270257A1; EP3529055A1; US11254063B2; RU2729263C1

Abstract

본 발명은 플라스틱 재료를 각각 포함하는 2개의 물체(760, 770)를 열적으로 결합시키기 위한 가열 수단(100 ~ 1400)에 관한 것이며, 결합 동안 제1 내부 물체(760)는 제2 외부 물체(770)에 의해 적어도 부분적으로 둘러싸이며, 가열 수단(100 ~ 1400)은 제1 내부 물체(760)의 둘레의 완전한 원주방향 프로파일을 따라서 제1 내부 물체(760)를 적어도 부분적으로 둘러싸면서 제1 내부 물체(760)와 제2 외부 물체(770) 사이에 위치된다. 가열 수단(100 ~ 1400)은 스트립형 구조(102, 1102, 1302)를 포함한다. 스트립형 구조(102, 1102, 1302)는 유도 가열될 수 있는 보조 가열 재료(220, 1140)를 포함하며, 보조 가열 재료(220, 1140)는, 제1 내부 물체(760)의 둘레의 완전한 원주방향 프로파일을 따라서 전기 전도성이 적어도 하나의 위치에서 차단되는 방식으로, 원주방향 프로파일을 따라서 공간적으로 분포되거나 배치된다. 또한, 본 발명은 상기 가열 수단을 각각 포함하는 어셈블리(785) 및 시스템(890)뿐만 아니라, 2개의 플라스틱 물체(760, 770)를 열적으로 결합시키기 위한 방법에 관한 것이다.

Description

전기 차단식 가열 수단을 이용한 플라스틱 물체들의 유도 용접 방법 및 그 장치

본 발명은 유도 용접을 이용하여 플라스틱으로 이루어진 2개의 물체(object)를 열적으로 결합하는 기술 분야에 관한 것이다. 본 발명은, 특히 전기 전도성이면서 유도 가열될 수 있는 재료로 이루어진 가열 수단; 상기 가열 수단을 포함한 용접된 어셈블리 및 용접 시스템; 뿐만 아니라 플라스틱 재료를 각각 포함하는 2개의 물체를 열절적으로 결합시키기 위한 방법;에 관한 것이다.

플라스틱 소재의 물체들은, 전기 전도성 재료가 2개의 결합 대상 물체 사이로 삽입되고 상기 재료는 특별하게 형성된 발전기(generator)를 통해 생성되는 전자기 교번 자계를 통해 가열됨으로써, 상호 간에 열적으로 결합될 수 있다. 플라스틱 물체들의 이른바 유도 용접의 경우, 자성 및 전기 전도성 재료와 유도 발전기 간의 전자기 결합(electromagnetic coupling)은 실질적으로 시간에 따라 가변하는 자계를 통해 수행되되, 이 자계는 유도 발전기의 코일에 의해 생성된다.

유도 용접의 원리는, 특히 2개의 용접 대상 단부 위쪽으로 끼워지는 플라스틱 슬리브(plastic sleeve)를 이용하여 2개의 플라스틱 파이프의 단부들을 열적으로 결합할 때 이용된다. 이 경우, 자성 및 전기 전도성 가열 수단은 2개의 결합 대상 파이프의 각각의 단부 섹션의 외부면과 플라스틱 슬리브 사이에 삽입되어 유도 가열되며, 그럼으로써 두 단부 섹션의 외면들 및 플라스틱 슬리브의 내면은 용융되며, 그리고 후속하는 냉각 동안 내구성이 강한 용접 결합부를 형성한다.

플라스틱 외관(plastic jacket pipe)용 유도 용접 방법들은 예컨대 EP 2 886 285 A1호 및 DE 10 2013 021 667 A1호에 개시되어 있다.

그러나 유도 용접 동안 기술적 문제는, 한편으로 안정된 열적 용접 결합부가 보장되고 다른 한편으로는 상호 간의 용접 대상 물체들의 형태 안정성이 위협받지 않도록, 가열 수단을 통해 공급되는 열량 또는 열 에너지를 설정하는 것에 있다. 단지 이럴 경우에만, 유도 용접에 의해 "우수한" 용접 결합부가 달성될 수 있다.

그러나 "우수한" 용접 결합부를 위해, 평면 용접 결합부를 위해 이용되는 열 에너지의 총량을 정확하게 결정할 필요가 있을 뿐만이 아니다. 또한, 오히려, 상기 열 에너지가 용접 결합부의 전체 표면에 걸쳐서 최대한 균일하게 분포되도록 해야 한다. 특히 액화된 플라스틱의 국소적 과열 및 손상을 야기할 수 있는 특히 이른바 국소적 "핫스팟(hotspot)"도 방지되어야 한다.

예컨대 단열형 장거리 열배관들(insulated long-distance heat pipeline)의 용접 시 확인된 점에 따르면, 단열형 장거리 열배관들의 외관의 용접 공정 중에 점형태의 과열들은, 상응하는 단열 값들이 변경되고, 및/또는 확산 배리어들(diffusion barrier)이 통과되는 방식으로, 열배관 아래에 위치하는 단열 재료들(예: PU 폼)을 변화시킨다. 또한, 과열 및 특히 국소적 과열은 결정질 재료들 또는 부분 결정질 재료들[예컨대 플라스틱 파이프들을 위해 선호되는 재료인 고밀도 폴리에틸렌(HDPE)]의 경우 적어도 후속하는 냉각 공정에서 결정자들(crystallite)의 형성에서 너무 강한 불규칙성을 야기할 수 있다. 이를 통해, 전형적으로, 결과적으로 기계적 기설정 파괴점들(preset breaking point)을 나타내는 기계적 결함 구역들(fault zone)이 형성된다. 또한, 상대적으로 더 강하고 의도되지 않는 국소적 과열은 폴리머 체인들의 단절 또는 파괴를 야기할 수 있으며, 이는 이른바 탈중합(depolymerization)으로서도 지칭된다. 탈중합 역시도 해당하는 플라스틱의 미세 조직 내에서 기계적 취약 지점들(weak point)을 나타낸다. 또한, 훨씬 더 강한 국소적 가열은 심지어 분해 및 그에 따라 기포들의 최대로 의도되지 않는 형성을 야기할 수 있다. 이와 관련하여서도, 분명하게, 그 결과 용접 결합부의 기계적 강도는 저하된다.

본 발명의 과제는, 기계적으로 안정된 용접 결합부들과 관련하여 플라스틱들의 유도 용접을 향상시키는 것에 있다.

상기 과제는, 특허 독립 청구항들의 대상들을 통해 해결된다. 본 발명의 바람직한 실시형태들은 종속 청구항들에 기술되어 있다.

본 발명의 제1 양태에 따라서, 플라스틱 재료를 각각 포함하는 2개의 물체를 열적으로 결합시키기 위한 가열 수단이 기술되며, 이 경우 결합 동안 (i) 제1 내부 물체(inner object)는 제2 외부 물체(outer object)에 의해 적어도 부분적으로 둘러싸이며, (ii) 가열 수단은 제1 내부 물체의 둘레의 완전한 원주방향 프로파일(complete circumferential profile)을 따라서 제1 내부 물체를 적어도 부분적으로 둘러싸면서 제1 내부 물체와 제2 외부 물체 사이에 위치된다. 기술되는 가열 수단은 유도 가열될 수 있는 보조 가열 재료(auxiliary heating material)를 포함한 스트립형 구조를 포함하며, 보조 가열 재료는, 제1 내부 물체의 둘레의 완전한 원주방향 프로파일을 따라서 전기 전도성이 적어도 하나의 위치에서 차단(interruption)되는 방식으로, 원주방향 프로파일을 따라서 공간적으로 분포되거나 배치된다.

기술한 가열 수단은, 원주방향을 따라서 전류 흐름의 목표하는 차단을 통해, 간단한 방식으로, 제1 내부 물체의 둘레에 유도 용접 과정 동안 전체 제1 내부 물체의 둘레에서 유도 전류 흐름을 야기할 수도 있는 단락 권선(short-circuited winding)이 발생하는 점이 방지될 수 있다는 지식을 기초로 한다. 폐쇄되거나 연속 전도성 가열 수단의 경우, 상기 유도 전류 흐름은 변압기의 원리에 기인하며, 유도 발전기의 코일은 변압기의 일차 코일이며, 연속 전도성 가열 수단은 변압기의 이차 코일이다.

이와 관련하여, 본원의 발명자는, 단지 연속 전도성이면서 제1 내부 물체를 완전하게 둘러싸는 가열 수단에서만 발생하는 지향성 전류가 다시금 가열 수단의 불균일한 예열(warming)을 야기하는 전체 전류 흐름의 비대칭성을 야기한다는 점을 확인하였다. 가열 수단 내에서 예열의 원인이 되는 전류 흐름의 (방향의) 비대칭성은, 폐쇄된 전도성 가열 스트립의 경우, 가열 스트립의 유도 여기(inductive excitation) 시 기본적으로 2가지 유형의 전류가 형성된다는 사실에 기인한다. 제1 유형은, 변압기 이차 권선으로서의 가열 수단의 특성으로 인해 전체의 제1 내부 물체의 둘레에서 흐르며, 그리고 본 문헌에서는 단락 전류로서도 지칭되는 전류이다. 단락 전류는 오직, 또는 적어도 강하게 바람직하게는 원주방향으로 흐른다. 제2 유형의 전류는, 유도 용접 동안 공지된 방식으로 여기서도 유도 발전기의 코일에 의해 생성되어 시간에 따라 가변하는 여기 자계(exciting magnetic field)로 인해 전기 도체로서의 가열 수단 내에서 생성되는 이른바 와전류(eddgy current)이다. 와전류는 일반적으로 특별한 우선 방향들(preferred direction)을 가지지 않으며, 그리고 그런 이유에서 특히 균질한 유도 열 발생을 야기한다. 다시 말해, 단락 전류를 중단(stop)시키는 것을 통해, 예열의 원인이 되는 전류 중 정확히 전류 방향과 관련하여 비대칭인 부분만이 중단된다. 그 결과, 전체적으로 예열의 균질성은 향상되며, 그리고 용접 과정 동안 액화 대상 플라스틱 내에서 국소적 과열은 간단하면서도 효과적인 방식으로 방지될 수 있다.

가열 수단의 각각의 지점에서 원주방향 프로파일을 통해 정의되는 원주방향은 본 문헌에서 접선 방향으로서도 지칭된다. 원주방향에 대해, 또는 다수의 접선 방향에 대해 수직인 방향은 본 문헌에서 종방향으로서, 또는 축 방향으로서 지칭된다.

분명하게 표현하면, 가열 수단의 적어도 1회의 전기 차단(electrical interruption)을 통해, 가열 수단 자체가 제1 내부 물체의 둘레에서 완전한 이차 권선을 형성하지 않는 점이 보장된다. 그 결과, 단락 전류들은 중단되며, 그리고 가열 수단의 가열 또는 예열은 오직 유도 생성된 와전류를 기반으로만 수행된다. 그 결과, 용접 과정 동안 개별 핫스팟들에서의 국소적 과열은 방지될 수 있다. 또한, 제1 내부 물체의 둘레에서 가열 수단의 조립 또는 가열 수단의 부착은 간소화되며, 그리고 유도 용접 과정의 전체 취급도 간소화된다.

바람직하게, 가열 수단은, 스트립형 구조의 양쪽 면에서 인접한 플라스틱 재료의 예열을 달성하는 방식으로 형성된다. 이는, 열적으로 결합하는 동안 일측 물체가 타측 물체 상에 용접될 뿐만 아니라, 두 물체 모두가 적어도 거의 대칭으로 상호 간에 용접된다는 것을 의미한다.

여기서 주지할 사항은, 유도 용접 과정들의 대부분의 실시형태의 경우, 상호 간에 동심으로 배치되는 원통형 물체들을 용접할 때에도, 본 발명에 따른 가열 수단이 각이 지거나 타원형인 물체들을 위해서도 이용될 수 있다는 점이다. 다시 말해, 가열 수단이 그를 따라 연장되는 것인 원주방향 라인은 결코 원형일 필요는 없다.

본 발명의 일 실시형태에 따라서, 보조 가열 재료는 전기 전도성 재료를 함유한다. 이는, 이른바 와전류가 유도 가열에 기여할 수 있다는 장점을 갖는다.

이와 관련하여, 주지할 사항은, 본 문헌에 기술되는 가열이 부분적으로 자기 손실(magnetic loss)을 통해, 그리고 부분적으로는 전기 손실을 통해 야기될 수 있다는 점이다. "자기 손실"은, 가열 수단의 강자성 및/또는 페리자성 자화 가능성과 관계되면서 히스테리시스 손실로서도 지칭될 수 있는 가열 수단 상에서의 이른바 자기 역전 손실(magnetic reversal loss)을 의미한다. "전기 손실"은 특히 상응하는 발전기에 의해 생성되는 전자기장과 가열 수단의 유도 상호작용 동안 생성되는 전술한 와전류와 결부되는 오옴 손실이다.

하기에서는, 와전류를 기반으로 하는, 가열 수단의 유도 가열의 또 다른 장점들이 기술된다.

- 와전류는 바람직하게는 단락 전류보다 분명히 더 높은 여기 주파수(exciting frequency)로 생성될 수 있다. 이 경우, 여기 주파수는 유도 발전기의 코일에 의해 생성되고 유도 예열의 원인이 되는 전자기파의 주파수이다. 그러나 상대적으로 더 높은 여기 주파수는 결과적으로 용접 공정을 위한 상대적으로 더 높은 에너지 효율을 야기한다. 또한, 상대적으로 더 높은 여기 주파수를 위해 다수의 다양한 기하구조 및 크기의 여기 코일들을 이용될 수 있으며, 그럼으로써 다양한 적용 사례들을 위해 각각 적합한 여기 코일들이 이용될 수 있게 된다.

- 또한, 적어도 전기 차단식 가열 수단의 경우, 유도 발전기의 여기 코일 역시도 제1 내부 물체의 둘레에 더 이상 완전하게 폐쇄되지 않아도 되는데, 그 이유는 단락 전류가 유도되지 않아도 되기 때문이다. 이런 점 역시도, 유도 용접이 다수의 상이한 형태 및/또는 크기의 여기 코일들로 실현될 수 있다는 점에 기여한다. 이 경우, 보통 오염 및/또는 마모에 취약한 플러그인 연결부들은 회피될 수 있거나, 또는 그 개수가 적어도 많이 감소될 수 있다.

- 접선으로 흐르는 단락 전류의 기술한 의식적인 생략을 통해, 여기 코일은 적합한 패키지 내에 밀봉 방식으로 내포될 수 있다. 그 결과, 실제로 빈번하게 발생하는 오염물들 및/또는 기계적 하중들에 대한 여기 코일의 민감도는 감소된다.

전기 전도성 재료는 하나의 금속 또는 복수의 금속, 내지 하나의 금속 합금 또는 복수의 금속 합금을 함유할 수 있다. 금속 합금들은 황동(Cu-Zn), 청동(Cu-Sn), 특수강(Fe-Cr-Ni) 및 강재(Fe-C)와 같은 원소군들 중 적어도 하나를 함유할 수 있다.

"전기 전도성 재료"란 용어는, 본 문헌에서 "동종(homogeneous)" 재료[예: 순철(pure iron)]뿐만 아니라, 다양한 재료들의 조성물의 하나의 재료 성분 또는 복수의 재료 성분 역시도 의미할 수 있다. 특히 "전기 전도성 재료"란 용어는 적어도 하나의 단일 물질(예: 전체로서 비전도성인 금속 산화물 내의 적어도 하나의 결합 성분, 예컨대 전도성 철)에 관련될 수 있거나, 또는 재료 조성물(예: 합금)에 관련될 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시형태에 따라서, 보조 가열 재료는 자성 재료, 특히 강자성 및/또는 페리자성 재료를 함유한다.

강자성은 특정한 금속들 및 합금들에서 발생하며, 그에 반해 페리자성은 특히 마그네타이트 및 페라이트와 같은 산화 재료들에서 관찰된다. 강자성 및 페리자성 재료들의 히스테리시스 곡선들은 원칙상 동일하게 연장되기는 하지만, 그러나 페리자성 물질들의 경우 포화 자화(saturation magnetization)는 전형적으로 더 낮다. 상기 두 재료의 경우, 퀴리 온도(Curie Temperature)에서 강한 자화 가능성의 손실이 발생한다. 상기 두 재료의 경우, 경자성 재료들 및 연자성 재료들 역시도 있다.

페리자성 재료들은 상대적으로 더 낮은 와전류 손실을 보유하는데, 그 이유는 상기 재료들의 전도도가 금속 강자성 물질들보다 수 개의 크기 정도(several orders of magnitude)만큼 더 낮기 때문이다. 그에 따라, 페리자성 재료들의 경우, 와전류를 기반으로 하는 유도 가열의 비율은 훨씬 더 적다.

자기 역전 손실을 기반으로 하는 높은 유도 입열량(inductive heat input)을 보장하기 위해, 자성 재료는 상대적으로 높은 보자력(coercivity)을 보유해야 한다. 이런 보자력은 요컨대 공지된 방식으로 자기 히스테리시스 곡선에 포함된 면적을 통해 결정되는 자기 역전 손실에 대한 직접적인 척도이다.

본 발명의 또 다른 실시형태에 따라서, 전기 전도성 재료는 460℃ 미만인 퀴리 온도를 갖는 강자성 재료이다.

본 발명의 상기 실시형태는, 2개의 결합 대상 물체의 재료와 관련하여 적합한 퀴리 온도를 갖는 강자성 재료를 사용하는 것을 통해 열적 결합 과정 동안 자동 온도 제한이 제공된다는 지식을 기초로 한다. 이는, 퀴리 온도가 한편으로 두 물체 중 적어도 하나의 물체의 플라스틱 재료를 용융하기 위해 충분히 높고 다른 한편으로는 플라스틱 재료가 두 물체 중 적어도 하나의 물체의 적어도 일부분의 열적 파괴를 야기하는 온도로 상승될 정도로 높지 않다는 것을 의미한다. 상기 열적 파괴는, 예컨대 해당하는 물체가 열적 결합 과정 동안 자신의 형태가 사소하지 않을 만큼 변경될 정도로 용융되는 것을 통해 제공될 수 있다. 특히 강자성 재료는, 열적 결합 과정 동안 상기 퀴리 온도에 도달하는 점에 한해, 열적 결합 과정에 대해 전형적으로 요구되는 기간 이내에, 오직 두 물체 중 적어도 하나의 물체의 표면층의 용융만을 야기하는 퀴리 온도를 보유해야 한다.

"강자성 또는 페리자성 재료"란 용어는, 본 문헌에서, 균일한 "퀴리 온도"를 갖는 "동종" 재료뿐만 아니라, 다양한 재료들의 조성물의 하나의 재료 성분 또는 복수의 재료 성분 역시도 의미할 수 있다. 특히 "강자성 또는 페리자성 재료"란 용어는 적어도 하나의 단일 물질(예: 적어도 하나의 합금 성분)에 관련될 수 있거나, 또는 재료 조성물(예: 합금)에 관련될 수 있다.

가열 수단 또는 보조 가열 재료의 퀴리 온도에 도달할 때, 자기 역전 손실은 소멸되며, 그리고 가열 수단 내로 에너지의 결합은 그에 상응하게 감소되는데, 그 이유는 단지 경우에 따라 발생하는 전기 손실만이 가열 수단의 (추가) 예열에 기여하기 때문이다. 가열 수단의 각각의 구체적인 구성에 따라서, 자기 역전 손실을 통해 야기되는 에너지 입력의 상기 소멸만으로도 이미 충분하게 온도 제한을 달성할 수 있다. 또한, 경우에 따라, 에너지의 결합의 상응하는 감소는 유도 발전기에 의해서도 검출될 수 있는데, 이런 경우 유도 발전기로부터는 "상대적으로 더 적은 전력이 소모된다." 이와 관련하여, 유도 발전기는, 유도 발전기와 (이차 측) 가열 수단으로 구성되는 전체 가열 시스템의 일차 측(primary side)으로서 평가될 수 있다. 그러나 상기에서 설명한 것처럼, 이차 측 가열 수단은 변압기의 이차 코일을 나타내지 않는다. 감소된 전력 소모(power drain)의 검출은, 유도 에너지 전달이 계속하여 감소되거나, 또는 심지어 차단되도록 유도 발전기를 제어하기 위한 신호로서 이용될 수 있다.

바람직하게는, 강자성 또는 페리자성 재료는 400℃ 미만인, 특히 300℃ 미만인, 그리고 추가로 특히 250℃ 미만인 퀴리 온도를 보유한다. 이는, 비교적 낮은 용융점을 갖는 플라스틱 물체들에 대해서도, 상대적으로 더 오랜 유도 용접 과정에서도, 및/또는 (발전기에 의해 생성되는) 높은 유도 일차 에너지를 이용한 용접 과정에서도, 2개의 용접 대상 물체의 높은 형태 안정성이 보장될 수 있다는 장점을 갖는다.

관여하는 플라스틱들의 용융점을 분명하게 초과하는 퀴리 온도는 용접 공정 시 신속한 가열에 기여하며, 그리고 그에 따라 용접 공정을 위한 작업 시간 단축을 달성한다. 퀴리 온도가 상대적으로 높은 경우, 가열 수단은, 열 소산, 열 용량 및 가열 속도와 관련하여, 가열 수단 내에 신속하게 축적되는 에너지가 플라스틱이 손상되지 않은 방식으로 플라스틱으로 유도될 수 있는 정도로 최적화되어야 한다. 하기에서 상세하게 기술되는 것처럼, 상이한 퀴리 온도를 갖는 재료들의 사용을 통해, 강자성 특성들의 손실의 전이 영역이면서 거시적으로 나타나는 상기 전이 영역은 확산되거나 변위되며, 그리고 그렇게 온도 제한의 기능이 추가로 형성된다.

다수의 실시형태의 경우, 스트립형 구조는 상이한 퀴리 온도를 보유하는 복수의 강자성 또는 페리자성 재료를 포함한다. 이는, 정량 비율(질량 또는 부피 비율)의 상이한 강자성 재료들의 적합한 혼합을 통해, 각각의 적용을 위해 최적의 평균 퀴리 온도가 설정될 수 있다는 장점을 갖는다. 또한, 기술한 상이한 강자성 재료들에 의해, 가열 수단에 적어도 2개의 상이한 퀴리 온도가 할당될 수 있다. 이는, 실제로, 결합 과정의 개시 시, 가열 수단 및 둘러싸는 플라스틱 재료의 온도가 여전히 상대적으로 낮다면, 두 재료가 비교적 높은 가열 출력을 이용한 유도 가열에 기여한다는 점을 의미한다. 온도가 차후에 상대적으로 더 낮은 퀴리 온도를 갖는 재료의 퀴리 온도를 초과하는 값에 도달한다면, 가열 과정은 단지 비교적 낮은 가열 출력으로만 실행된다. 이는, 바람직한 방식으로, 두 물체의 열적 결합의 특히 정확한 개루프 제어(open-loop control)를 가능하게 한다.

여기서 주지할 사항은, 가열 출력의 상기 유형의 단계형 개루프 제어가 원칙상 각각 상이한 퀴리 온도를 갖는 임의의 개수의 강자성 또는 페리자성 재료들로도 실현될 수 있다는 점이다. 그러나 실제로, 많은 적용 분야를 위해, 스트립형 구조가 오직 상이한 퀴리 온도를 갖는 2개의 강자성 또는 페리자성 재료만을 포함하는 것만으로도 충분해야 한다.

본 발명의 일 실시형태에 따라서, 스트립형 구조는 전기 비전도성 기질 재료(matrix material)와 다수의 자성, 특히 강자성 및/또는 페리자성 및/또는 전기 전도성 입자들을 포함하며, 이 입자들은 기질 재료 내에 매립되어 있으며, 그리고 전기적으로 상호 간에 절연되어 있다. 이는, 단락 전류를 중단시키는 기술한 가열 수단이, 유도 용접 과정에 대한 사용자의 관점에서, 정확하게 종래의 가열 수단의 경우에서처럼 정확하게 취급될 수 있다는 장점을 갖는다. 특히 가열 수단은, 통상적인 것처럼, 완전하게, 그리고 두 (종방향) 단부의 소정의 공간 중첩(spatial overlap)으로 제1 내부 물체의 둘레에 권선될 수 있다.

기질 재료는 예컨대 플라스틱 스트립일 수 있다. 입자들은 강자성 재료로 구성될 수 있거나, 또는 적어도 상기 재료를 함유할 수 있다. 기질 재료는 예컨대 폴리에틸렌(PE)일 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시형태에 따라서, 입자들은 페라이트들을 함유한다. 페라이트들은 마이크로 또는 나노 크기(micro- or nano-scaled)의 입자들로서 존재할 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시형태에 따라서, 기질 재료는 최소한 1 Ohm/㎟, 특히 최소한 100 Ohm/㎟, 및 추가로 특히 최소한 10000 Ohm/㎟의 비전기저항(specific electrical resistance)을 보유한다. 그 결과, 가열 수단 내에서 거시적 전류(macroscopic current) 및 특히 단락 전류가 중단되거나, 또는 적어도 사라지는 정도로 작은 전류 값으로 감소되는 점이 보장된다.

기질 재료는 적합한 플라스틱 재료일 수 있거나, 또는 상기 플라스틱 재료를 함유할 수 있다. 플라스틱 재료는, 상호 간에 용접될 두 물체 중 적어도 하나의 물체의 플라스틱 재료와 상이할 수 있거나, 또는 그와 동일할 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시형태에 따라서, 기질 재료는 하기 재료들 중 적어도 하나를 함유한다.

(a) 예컨대 PE, PP, PB, CPE, COC, EVA와 같은 열가소성 폴리머들, 특히 폴리올레핀;

(b) 예컨대 ABS SAN와 같은 폴리스티렌 및 그 코폴리머;

(c) 예컨대 TPE, EPDM, SBR, NBR, BR과 같은 탄성 중합체;

(d) 예컨대 PET, PBT, PEN, PLA, PVA와 같은 폴리에스테르;

(e) 예컨대 PVC, PVF, PVDC, PVDF, PTFE와 같은 할로겐 폴리머;

(f) 예컨대 PA4.2, 4.6, 6.6, 6.10, 4.10, PA6, 11, 12와 같은 폴리아미드, 및 각각 그 코폴리머들 및/또는 혼합물들.

본 발명의 또 다른 실시형태에 따라서, 스트립형 구조는 추가로 2개의 평면 캐리어 요소(carrier element)를 포함하며, 보조 가열 재료는 두 캐리어 요소 사이에 매립(embedding)된다.

용접 과정 동안, 두 캐리어 요소 중 하나는 제1 내부 물체의 방향으로 향해 있고, 두 캐리어 요소 중 제2 캐리어 요소는 제2 외부 물체로 향해 있다. 그 결과, 바람직한 방식으로, 두 캐리어 요소는 자신들의 기계적, 구조적 및/또는 화학적 특성들과 관련하여 각각의 물체에 매칭될 수 있다. 필요한 경우, 두 캐리어 요소는 동일한 재료로, 또는 상이한 재료들로 구성될 수 있다.

캐리어 요소들은 예컨대 반제품으로서 사전 구성된 캐리어 필름들(pre-configured carrier film)일 수 있다. 이는 기술한 가열 수단의 제조를 대폭 수월하게 할 수 있다. 두 캐리어 필름 중 적어도 하나는 비열가소성 재료들(non-thermoplastic material) 역시도 결합할 수 있는 이른바 열용해 접착제 필름(hot-melt adhesive film)일 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시형태에 따라서, 스트립형 구조 내에는 복수의 개구부가 형성된다. 개구부들은, 제1 내부 물체 및/또는 제2 외부 물체의 용융된 플라스틱 재료가 스며들어 각각의 타측 물체의 용융된 플라스틱 재료와 결합될 수 있는 방식으로 치수 설계된다. 그 대안으로, 또는 그와 조합되어, 개구부들은, 제1 내부 물체 및/또는 제2 외부 물체의 용융된 플라스틱 재료와 결합될 수 있는 플라스틱 재료로 충전된다.

여기서 주지할 사항은, 보통 전기 전도성인 가열 수단의 경우, 전류 방향과 관련한 비대칭성의 부정적인 작용에 대한 원인은 스트립형 구조 내에 형성된 개구부들일 수도 있다는 점이다. 요컨대, 상기 개구부들에 의해서, 스트립형 구조는 대략적으로 고려할 때 복수의 전기 전도성 "웨브(web)"를 포함하게 된다. 단락 전류의 경우, 상기 웨브들은, 축 방향에서의 웨브들보다 원주방향을 따라서 더 큰 전류를 운반할 수도 있다.

그에 따라, 가열된 상태에서, 두 플라스틱 재료는 스트립형 구조 내에 형성된 개구부들을 통과하여 유동할 수 있으며, 그럼으로써 복수의 소형 용접 결합부가 스트립형 구조 내의 개구부들을 통과하여 형성되게 된다. 이는, 냉각 후에, 그 결과에 따른 열적 결합부의 특히 높은 강도를 달성할 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시형태에 따라서, 스트립형 구조는 원주방향 프로파일을 따라서 물질적으로 차단된다. 이는, 차단된 전도성이 경우에 따라 특히 제1 내부 물체의 둘레에 부착된 스트립형 구조의 거시적 차단부(macroscopic interruption)를 통해 야기된다는 것을 의미한다. 분명하게 표현하면, 가열 수단 또는 스트립형 구조의 두 (대향하여 위치하는) 단부 사이의 공간 중첩이 존재하지 않으며, 여기서 스트립형 구조의 공간 위치는 용접 과정 동인 원주방향과 일치하는 스트립형 구조의 종축을 통해 결정된다. 가열 수단의 두 단부 사이에는 거시적 차단부가 위치된다.

가열 수단이 전기적으로뿐만 아니라 대상에 대해서도 차단되어야 한다면, 가열 수단은 소정의 기계적 유격이 있는 상태에서 두 물체 사이로 삽입될 수 있으며, 이때 용접 과정 동안 제2 외부 물체, 특히 슬리브의 소정의 수축 시 임의의 유형의 융기부(bulge), 상승부(elevation) 및/또는 굽힘부(warpage)가 발생하는 우려는 없다.

기술한 물질적인 차단부는, 스트립형 구조가 특히 높은 기계적 강도 및/또는 높은 내온성과 관련하여 모든 긍정적인 특성을 갖는 전기 전도성 부피 또는 표면 재료로, 또는 강자성 부피 또는 표면 재료로 제조될 수 있음에도 불구하고 단락 전류들이 중단된다는 장점을 갖는다. 상기 재료들 내에서는, 공지된 표피 효과(skin effect)를 기반으로, 특히 주파수가 상대적으로 더 높은 경우, 바람직하게는 해당하는 몸체의 표면 근처에서 와전류를 기반으로 가열 수단의 가열이 실행된다. 그 결과로 인해, 박막화되는 테두리 구역들(예: 스트립형 구조의 단부들)이 상술한 몸체의 중심보다 더 빠르게 가열된다. 이는 바람직한 방식으로 특히 외부 영역들의 예열을 증진시키며, 이는 추가로 열 발생이 공간적으로 균일하게 이루어지게 한다.

본 발명의 또 다른 실시형태에 따라서, 스트립형 구조의 적어도 하나의 단부는 파형(wave), 치형(tooth) 및/또는 곡류형(meander) 윤곽을 보유한다.

상기에서 기술한 표피 효과를 기반으로, (유도 여기 주파수에 따라서) 와전류의 형성이 다소 강하게 바람직하게는 전기 전도성이면서 특히 강자성인 재료의 표면 상에서 수행된다. 그러나 적어도 하나의 단부의 기술한 매끄럽지 않은 윤곽은 표면의 확대를 제공한다. 또한, 그 결과, 단락 전류를 신뢰성 있게 중단시키는 거시적 차단부에도 불구하고, 차단부의 영역에서 플라스틱 재료의 충분한 가열이 보장될 수 있는데, 그 이유는 적어도 하나의 단부의 영역에서 와전류의 집중이 그에 상응하게 상대적으로 더 강한 가열을 제공하기 때문이다.

바람직하게는, 스트립형 구조의 두 단부는 매끄럽지 않은 상기 윤곽을 보유한다. 그 결과, 양쪽 측면의 차단부는 특히 강하게 가열된다. 달리 표현하면, 필요하면서 증대된 가열 출력이 두 단부에 분배되며, 그런 까닭에 차단부로 인한 가열의 균질성은 단지 약간만 저하된다.

분명하게 표현하면, 바람직하게는 가열 수단의 두 단부 상에서 매끄럽지 않은 윤곽을 통해, 상대적으로 더 긴 차단부가 실현될 수 있으며, 이때 결함이 있는 용접에 대한 우려는 없다. 요컨대 매끄럽지 않은 두 단부는 차단부의 충분한 가열을 제공할 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시형태에 따라서, 가열 수단은, 스트립형 구조가 그 상에 부착되는 스트립형 캐리어를 추가로 포함한다. 이 경우, 스트립형 구조의 종방향을 따라서 스트립형 캐리어는 스트립형 구조보다 더 큰 치수를 보유한다. 또한, 스트립형 캐리어는 전기 비전도성 캐리어 재료로 구성된다. 이는, 유도 용접 과정을 위해 제1 내부 물체의 둘레에 완전하게 권선될 수 있을 정도로 가열 수단이 길 수 있고, 스트립형 구조의 그에 상응하게 짧은 형성을 통해서는, 가열 수단이 단락 전류가 발생하는 상기에서 기술한 단점들을 갖는 폐쇄된 이차 코일을 나타내지 않는 점이 보장된다는 장점을 갖는다.

스트립형 캐리어는, 상기에서 기술한 기질 재료의 전기 전도성과 동일한 전기 전도성을 보유한다. 또한, 스트립형 캐리어는 반제품으로서 사전 구성된 캐리어 필름일 수 있거나, 또는 상기 캐리어 필름을 포함할 수 있다. 또한, 캐리어 필름은 비열가소성 재료들 역시도 서로 결합할 수 있는 이른바 열용해 접착체일 수도 있다. 바람직하게, 스트립형 캐리어는 2개의 캐리어 필름 역시도 포함할 수 있으며, (비교적 짧은) 스트립형 구조는 두 (비교적 긴) 캐리어 필름 사이에 위치된다. 이 경우, 두 캐리어 필름은 자신들의 기계적, 구조적 및/또는 화학적 특성들과 관련하여 각각의 물체에 매칭될 수 있다. 필요한 경우, 두 캐리어 필름은 동일한 재료로 구성될 수 있거나, 또는 동일한 재료를 포함할 수 있다. 그러나 자명한 사실로서, 서로 상이한 재료들 역시도 이용될 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시형태에 따라서, 스트립형 구조는 상이한 재료들의 층형 구성을 보유하며, 상이한 재료들은 특히 상이한 경도, 상이한 탄성 및/또는 상이한 연성(ductility)을 보유한다.

그에 따라, 상이한 재료들의 정량 비율의 적합한 설정을 통해, 매립(bury) 동안, 생성되는 용접 결합부의 향상, 다시 말하면 증가된 기계적 강도에 기여하는 변형부가 목표한 바대로 형성되도록, 가열 수단의 기계적 신장 특성들(stretch characteristics)을 개질시킬 수 있다. 변형부는 특히 개구부들과 스트립형 재료의 표면 사이의 전이부 상에서 높이 차이부 및/또는 라운딩부일 수 있다.

현재의 지식에 따르면, 기술한 층형 구성을 위해, 특히 Cu-Al, Fe-Cu, Fe-특수강, Cu-Sn, Fe-Al, Al-Mg와 같은 금속 합금들의 2개 또는 그 이상의 층으로 이루어진 조합물(combination)이 적합하다. 또한, 각각의 적용에 대해 최적인 기계적 신장 특성들을 달성하기 위해, 하나의 합금 이내에서 합금에 관여하는 금속들 간의 비율을 매칭시킬 수도 있다.

용접 결합부의 품질 및 특히 그 강도에 대한 다양한 탄성들의 영향을 분석하기 위해, 본원의 발명자들은 일련의 실험들을 실시하였다. 여기서 확인된 점에 따르면, 스트립형 구조의 종방향 탄성을 목표한 바대로 설정하는 것을 통해 용접 결과의 분명한 향상이 달성될 수 있었다. 이 경우, 종방향 탄성은 상기에서 정의된 접선 방향을 따르는 스트립형 구조의 탄성이다. 파이프들의 용접 시, 상기 길쭉한 연장부는 해당하는 파이프의 원통형 외부면을 따르는 접선 방향이다.

본원의 발명자들이 실시한 실험들에서의 결과에 따르면, 특히 종방향 탄성이 너무 낮은 경우, 다시 말하면 가열 수단이 너무 강성이거나, 또는 너무 경질이라면, 가열 수단은, 전체 결합면에 걸쳐서, 해당하는 플라스틱 재료의 대칭적이면서 바람직하게는 이방성인 액화를 위해 요구되는 필요한 접촉 압력을 형성할 수 없었다. 동일하게, 종방향 탄성이 너무 큰 경우에도, 어느 위치에서도 의도되는 압착 압력은 존재하지 않았다. 확인된 점에 따르면, 0.1%의 상대 연신율을 위한 30N 내지 300N의 종방향 탄성, 특히 0.1%의 상대 연신율을 위한 60N 내지 200N의 종방향 탄성이 특히 우수한 용접 결과들을 달성하였다. 여기서 주지할 사항은, 본원에서 종방향 탄성이 스트립형 구조의 스프링 상수에 상응한다는 점이다[후크의 법칙(Hook's law) 참조].

완벽함을 위해, 주지할 사항은, 층형 구성이 서로 상이한 퀴리 온도를 갖는 재료들의 복수의 층 역시도 포함할 수 있다는 점이다. 이는, 특별한 적용 사례를 위해 적합한 적어도 하나의 퀴리 온도를 설정하기 위해, 상이한 퀴리 온도를 갖는 상이한 재료들로 구성된 합금을 제조하지 않아도 된다는 장점을 갖는다.

본 발명의 또 다른 실시형태에 따라서, 가열 수단은, 스트립형 구조의 적어도 하나의 표면 상에 부착되거나 형성되는 접착력 변동층을 추가로 포함한다.

접착력 변동층은, 바람직한 방식으로, 가열 수단과 접촉하는 용융된 플라스틱의 유동 거동(flow behavior)이 냉각 후의 특히 안정된 용접 결합부와 관련하여 설정될 수 있는 점에 기여할 수 있다. 요컨대 열적 결합 또는 용접이 진행되는 동안에 두 플라스틱 물체의 표면이 액화된다면, 각각의 예열 위치의 둘레에 이미 "외부 환경"에 대한 모든 공기 연결부들(pneumatic connection)이 폐쇄되는 경우 포착된 기포들의 상태들이 형성될 수 있다. 이를 통해 발생하는 압력 증가는 가열 수단을 통과하는 액상 플라스틱의 의도되는 우선 유동 방향(preferential flow direction)의 지원을 위해 유용하게 작용한다. 이 경우, 중요한 점은, 최적의 접착 효과들에 의해 가열 수단의 표면의 습윤화가 수반됨으로써 액상 플라스틱의 최소 저항의 경로가 가열 수단의 개구부들을 통과하는 경로가 되고 개구부들의 안쪽에 기포들이 잔존하지 않게 된다는 점이다. 그 결과, 용융된 플라스틱이 (개구부들을 통과하여) 가열 수단을 관통할 수 있는 점이 방지될 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시형태에 따라서, 접착력 변동층은 (i) 스트립형 구조의 표면 상에 접착력 강화층을 포함하고, 및/또는 (ii) 개구부들의 측벽부들 상에는 접착력 감소층을 포함한다.

스트립형 구조의 표면과 각각의 플라스틱 물체 사이의 접착력 강화를 통해, 냉각 후에는, 두 플라스틱 물체 사이의 용접 결합부에 추가로, 스트립형 구조의 표면과 각각의 플라스틱 물체 사이에 고정 결합부 역시도 형성될 수 있다. 이를 위해, 바람직하게 스트립형 구조의 두 (평면) 표면에는 접착력 강화층이 구비된다.

개구부들의 영역 내 접착력 감소층을 통해, 스트립형 구조를 통과하는 액화된 플라스틱의 유동 거동은 향상될 수 있다. 그 결과, 냉각 후에, 두 플라스틱 물체 간에 기계적으로 특히 안정된 직접적인 결합부가 달성된다.

다수의 실시형태에서, 접착력 변동층은 산화물층이다. 그 대안으로, 또는 그와 조합되어, 접착력 변동층은 탄산염(carbonate) 역시도 함유할 수 있다.

또한, 기술한 가열 수단의 발명자가 확인한 점에 따르면, 산화물층 및 특히 금속 산화물층은, 스트립형 구조의 표면 상에서 (목표한 바대로 형성된) 산화물층일 수 있다. 상기 유형의 산화물층들은 예컨대 적어도 10%의 산소 변형체, 다시 말해 생성 중인 (원자) 산소(O), 분자 산소(O2) 및/또는 오존(O3)을 함유하는 대기이면서, 대기의 잔여분은 불활성 가스로 형성되어 있는 것인 상기 대기 내에서 스트립형 구조의 목표되는 지지를 통해 형성될 수 있다. 불활성 가스는 귀족가스(noble gas), 바람직하게는 He, Ar, Ne 및/또는 질소일 수 있다.

금속 산화물층은 Fe, Cr, Ni, 경우에 따라서 Cu, Al, Zn, Sn 및 희토류 금속들과 같은 원소들 중 적어도 하나를 함유할 수 있다. 또한, 금속 산화물들은 특히 표면 상에 Au, Ag, Cu, Rh와 같은 원소들 중 적어도 하나의 원소의 성분들을 함유할 수 있다.

이와 관련하여, 금속 산화물들에 추가로 탄산염 역시도 함유하는 표면층들이 특히 효과적인 것으로서 증명되었다. 이는, 소량의 CO2의 첨가를 통해 달성될 수 있되, 탄산염을 위해 의도되는 금속 산화물의 형성을 너무 지연시키지 않도록 하기 위해, 소량의 CO2는 10중량 퍼센트(wt%) 미만이며, 그리고 바람직하게는 1중량 퍼센트(wt%) 미만이다.

특히 적합한 층 조성물은 예컨대 5℃ 내지 120℃, 바람직하게는 15℃ 내지 80℃의 온도에서, 최소한 48시간, 바람직하게는 최소한 96시간의 기간에 걸쳐서 형성될 수 있다. 산소, 이산화탄소 및/또는 불활성 가스로 이루어진 혼합물의 반응 기간을 분명하게 감소시키기 위해, 스트립형 구조의 표면에는, 보호 가스(바람직하게는 아르곤)에 추가로 반응 가스 성분인 O2 및 CO2를 함유하는 원자 플라스마를 공급할 수 있다. 그 결과, 의도되는 접착력 변동층은 수 초, 또는 심지어 수 분의 1초(fraction of a second) 이내에 구성될 수 있다. 또한, 예컨대 Si, B, Ti 및/또는 Zr과 같은 다른 원소들 역시도 상응하는 전구체 가스들의 첨가를 통해 스트립형 구조의 표면 내에 통합될 수 있다. 이와 관련하여, 확인된 점에 따르면, 특히 Si 및 Ti가 특히 적합한 접착력 변동층의 형성에 기여할 수 있었다. 접착력 변동층의 조성물의 적합한 선택을 통해, 접착력 변동층의 의도되는 (접착) 특성들이 설정될 수 있다.

다수의 실시형태에서, 산화물층들은 10㎛ 미만, 특히 500㎚ 미만, 바람직하게는 50㎚ 미만, 또는 이상적인 방식으로 10㎚ 미만의 층 두께를 보유한다.

여기서 주지할 사항은, 언급한 특성들을 갖는 산화물들의 층형 구성의 경우, 접착 제어의 문맥에서, 특히 매우 얇은 층들이 바람직하다는 점인데, 그 이유는 그에 따라 산화물들의 취성(brittleness)의 부정적인 영향이 최소화되고 그럼에도 불구하고 접착 제어성 특성들은 이미 완전히 뚜렷해지기 때문이다. 이미 10㎚ 미만(전형적으로 1㎚ 내지 5㎚)의 층 두께로도 실험에 의한 분석들에서 매우 우수한 결과가 달성되었다.

본 발명의 또 다른 실시형태에 따라서, 개구부들은, 스트립형 구조의 두께(d)와 관련하여, 0.5 < s/d < 2; 0.7 < s/d < 1.5; 0.8 < s/d < 1.3; 0.9 < s/d <1.1과 같은 방정식들 중 적어도 하나를 충족하는 상호 간의 평균 이격 간격(s)을 보유한다.

또한, 실험에 의한 분석들에서 확인된 점에 따르면, 기술한 개구부 또는 구멍 기하구조들(hole or opening geometry)은 질적으로 특히 견고한 용접 결합부를 달성한다. 이 경우, 개구부들은 (a) 규칙적으로(여러 방향으로 인접한 개구부들 간에 고정된 오프셋으로) 또는 (b) 불규칙하게 배치될 수 있다.

또한, 분명하게 표현하면, 스트립형 구조의 화학적 표면 특성에 추가로, 상기 스트립형 구조의 기하구조 역시도 용접의 품질에 대해 결정적으로 중요하다. 그러므로 구멍 또는 개구부 기하구조가 적합한 경우 용접 결합부의 최종 강도는 특히 높을 수 있는데, 그 이유는 액화된 플라스틱의 경화 후에 전단력과 관련하여 이방성 강도 값들이 나타나지 않기 때문이다. 플라스틱 물체의 부분들의 박리(excoriation) 역시도 적합한 구멍 기하구조의 선택을 통해 방지될 수 있되, 여기서 박리는 특히 항상 고체인 플라스틱을 포함하는 영역으로부터 그 사이 액화된 플라스틱을 포함한 영역의 공간적인 분리도 포함할 수 있다.

특정한 실시형태들의 경우, 평균 이격 간격(s)은 절대 수치(absolute number)로 0.1㎜과 5㎜ 사이의 범위일 수 있다. 이와 동일한 사항은 마찬가지로 0.1㎜와 5㎜ 사이의 범위일 수 있는 두께(d)에도 적용된다.

본 발명의 또 다른 실시형태에 따라서, 스트립형 구조의 평면 표면과 개구부 사이의 전이부는 라운딩(rounding)된다. 그 결과, 바람직한 방식으로, 해당하는 개구부 안쪽으로 이어지는 액상 플라스틱의 경로에서 상기 액상 플라스틱의 "급격한 경로 변화" 또는 "갑작스런 방향 변화"는 방지될 수 있다. 이는 유동 거동의 유의적인 향상을 달성할 수 있다.

"라운딩부(rounding)"란 용어는, 이와 관련하여, 특히 스트립형 구조의 평면 표면에서부터 해당하는 개구부 내로 이어지는 전이부에 모서리 및 에지가 없다는 것을 의미할 수 있다. 다시 말해 라운딩부는 반드시 가상원(imaginary circle)의 반경을 보유하지 않아도 된다.

원통형 개구부들의 경우에, 전이부는, 스트립형 구조에 대한 상면도에서, 원형이거나, 또는 환형이다. 이 경우, 링의 폭은 라운딩부의 크기에 따라서 결정된다. 특히 간단한 라운딩부는, 예컨대 카운터싱크 헤드 천공기(countersunk head borer)에 의해 실시되는 카운터싱킹(countersingking)으로 실현될 수 있다. 이 경우, 라운딩부의 영역은 원뿔대의 형태를 보유하게 된다.

다수의 실시형태에서, 라운딩부는 10㎛보다 큰, 특히 70㎛보다 큰, 그리고 추가로 특히 300㎛보다 큰 반경을 보유한다.

다른 실시형태들의 경우, 라운딩부는 1㎛보다 큰, 특히 3㎛보다 큰, 그리고 추가로 특히 6㎛보다 큰 반경을 보유한다.

본 발명의 또 다른 실시형태에 따라서, 개구부들 중 적어도 일부는, 스트립형 구조의 표면의 표면 법선과 함께 영(0)이 아닌 각도를 형성하는 종축을 각각 보유한다.

분명하게 표현하면, 스트립형 구조 내에 형성된 개구부들 중 적어도 일부는 비스듬한 개구부들이다. 이들 개구부에 의해서는, 유동 방향에서 개구부 안쪽으로 이어지는 액상 플라스틱의 경로에서 상기 액상 플라스틱의 방향 변화는 비교적 적게 된다(특히 90° 미만이다). 비록 반대되는 유동 방향에서 개구부 안쪽으로 이어지는 액상 플라스틱의 경로에서 상기 액상 플라스틱의 방향 변화가 상대적으로 크더라도(특히 90°보다 크더라도), 상기 이방성은 전체적으로 향상된 유동 거동을 달성할 수 있다. 또한, 상이한 개구부들의 종축들은 서로 상이할 수도 있으며, 상이한 예상 유동 방향들을 갖는 영역들에서는 해당하는 개구부들의 종축들이 바람직하게는 각각 유동 방향에 대해 경사져 있다.

또한, 확인된 점에 따르면, 개구부들이 비스듬한 경우, 상호 간에 용접된 플라스틱 물체들의 기계적 강도는 증가될 수 있었다. 특히 개구부들의 방향들 또는 배향들이 서로 상이한 경우, 냉각 동안, 그리고 이와 결부되는 응고 동안, 스트립형 구조와의 맞물림(interlocking)이 실행된다. 이런 맞물림은, "프리스트레스드 콘크리트(prestressed concrete)"의 원리에 따라서 용접 결합부의 전체 강도를 증가시킬 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시형태에 따라서, 스트립형 구조는 상승부들 및 함몰부들을 구비한 표면을 포함하며, 상승부들과 함몰부들 사이의 평균 높이 차이는 0.01㎜와 2㎜ 사이의 범위이고, 특히 0.1㎜와 1.5㎜ 사이의 범위이며, 그리고 추가로 특히 0.5㎜와 1.2㎜ 사이의 범위이다.

표면 거칠기는 스트립형 구조의 두께 차이, 및/또는 다수의 국소적 변형 또는 굽힘을 기반으로 할 수 있다.

여기서 기술되는 거칠기는, 특히 제2 외부 물체, 예컨대 슬리브가 열적 수축 특성을 갖는 플라스틱으로 구성될 때 바람직하다. 그 결과, 용접 과정 동안 양측의 압착 압력이 가열 수단에 인가된다. 스트립형 구조의 표면의 거친 형상을 통해, 플라스틱으로 향하는 전이부가 최대 상승부의 지점들에서 다른 영역들에서보다 더 높은 압착 압력에 노출되는 점이 달성될 수 있다. 상대적으로 더 높은 압력을 기반으로, 상대적으로 더 적합한 열 결합이 달성되며, 이는 다시금 상응하는 영역에서보다 더 이른 용융을 야기한다. 이런 예비 용융물(prefusion)은 한편 전체 플라스틱 부분의 느린 연화 시 바람직하게는 개구부들 안쪽으로 밀착되며, 이는 플라스틱 부분들 간의 특히 견고한 결합을 달성한다.

본 발명의 또 다른 실시형태에 따라서, 가열 수단은, 스트립형 구조 옆에 배치되는 적어도 하나의 추가 스트립형 구조를 추가로 포함한다. 추가 스트립형 구조는 스트립형 구조에 대해 적어도 거의 평행하게 배향된다.

상호 간에 인접하는 트랙들 간의 이격 간격은 예컨대 0.5㎜와 50㎜ 사이이고, 특히 0.8㎜와 10㎜ 사이이며, 그리고 추가로 특히 1㎜와 1.5㎜ 사이일 수 있다.

분명하게 표현하면, 가열 수단은 스트립형 구조들 및 경우에 따라 적합한 캐리어 요소들 또는 캐리어 필름들의 적어도 2개의 분리된 트랙으로 형성된다. 이는, 오직 하나의 유형의 스트립형 구조 및 경우에 따라 적합한 캐리어 요소들 또는 캐리어 필름들에 의해 임의의 폭을 갖는 가열 수단들이 제조될 수 있다는 장점을 갖는다. 이 경우, 가열 수단은 다중 부재형일 수 있으며, 다시 말하면 스트립형 구조와 적어도 하나의 추가 스트립형 구조는 서로 결합되지 않으며, 그리고 용접 과정 전에 2개의 용접 대상 물체 사이에 별도로 삽입된다.

그러나 상이한 스트립형 구조들은 (자신들의 종측면들에서) 상호 간에 결합될 수도 있다. 이 경우, 결합은 직접적으로, 예컨대 소정의 중첩으로 실현될 수 있다. 그 대안으로, 스트립형 구조들은 비전도성 또는 비강자성 재료를 통해서도 결합될 수 있으며, 이는, 상기에서 기술한 분리형 구성에 따라서, 유도 용접 과정과 관련하여 가열 수단에 의해 적어도 2개의 분리형 이차 코일이 형성되게 한다. 바람직하게는, 복수의 스트립형 구조의 (축 방향) 결합을 위해, 광폭의 캐리어 요소 내지 광폭의 캐리어 필름, 또는 광폭의 스트립형 캐리어가 이용된다.

본 발명의 또 다른 양태에 따라서, (a) 제1 플라스틱 재료를 함유하는 제1 내부 물체; (b) 제1 내부 물체를 적어도 부분적으로 둘러싸고 제2 플라스틱 재료를 함유하는 제2 외부 물체; 및 (c) 제1 내부 물체의 둘레의 완전한 원주방향 프로파일을 따라서 제1 내부 물체를 적어도 부분적으로 둘러싸면서 제1 내부 물체와 제2 외부 물체 사이에 위치되는 상기에서 기술한 유형의 가열 수단;을 포함하는 어셈블리가 기술된다.

기술한 어셈블리 역시도, 원주방향을 따라서 전류 흐름의 목표되는 차단을 통해, 간단한 방식으로, 제1 내부 물체의 둘레에, 유도 용접 과정 동안 (바람직하게는) 전체 제1 내부 물체의 둘레에 유도 전류 흐름을 야기할 수도 있는 단락 권선이 형성되는 점이 방지될 수 있다는 지식을 기초로 한다. 그 결과, 이미 상기에서 상세하게 설명된 것처럼, 가열 수단 내에서 예열의 원인이 되는 전류 흐름의 (방향의) 비대칭성은 방지될 수 있고, 유도 용접 과정 동안에서 가열 수단의 균일한 예열이 보장될 수 있다.

바람직하게 두 플라스틱 재료는 서로 동일하다. 이는, 동일한 플라스틱 재료들이 특히 적합하게 결합되며, 그럼으로써 결과에 따른 용접 결합부의 강도는 특히 높다는 장점을 갖는다.

다수의 실시형태에서, 제1 플라스틱 재료 및/또는 제2 플라스틱 재료는 (복수의 플라스틱으로 이루어진) 하나의 조성물일 수 있거나, 또는 가열 또는 용융의 과정에서 반응성 변화를 야기하는 첨가제를 함유할 수 있다. 상기 반응들은 예시로서 하기와 같을 수 있다.

(A) 폴리머 부가(polymer addition)[다시 말해 아민, 아미드, 산, 산 무수물, 알코올, 페놀, 티올 또는 (아민, 아미드, 알코올, 페놀, 티올로 차단된) 이소시아네이트]를 통한 가교 결합;

(B) 과산화물 및/또는 아조 화합물에 의한 수소 제거(hydrogen elimination)를 통한 가교 결합;

(C) 비닐 중합, 실란-비닐 부가, 티오-클릭 부가(Thio-click-addition), 아지드-클릭 부가(azide-click addition)를 통한 폴리머 체인들의 교차 연결(cross-linkage).

다시 말해, 분명하게 표현하면, 반응성 용융 접착제들 역시도 열적 결합 과정에서 함께 포함될 수 있다. 특히, 경우에 따라, 제1 내부 (폴리머) 물체와 제2 외부 (폴리머) 물체의 결합 대상 폴리머 표면들 역시도 전술한 반응들에 개입할 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에 따라서, 가열 수단은 제1 내부 물체 및/또는 제2 외부 물체 내에 통합된다. 그 결과, 유도 용접 과정의 취급 또는 실시가 간소화될 수 있는데, 그 이유는, 제2 외부 물체와 오직 제1 내부 물체만을 용접하는 경우, (유도 발전기의 코일을 제외하고) 오직 2개의 물체만이 작업자에 의해 취급되기만 하면 되기 때문이다.

이와 관련하여, 주지할 사항은, "제1 내부 물체와 제2 외부 물체 사이에 위치된다"는 표현이, 가열 수단의 적어도 부분적인 통합 시, 가열 수단이 두 물체의 상호 간에 반대 방향으로 향해 있는 2개의 테두리 사이에 위치되고 제1 테두리는 제1 내부 물체에 할당되며 제2 외부 테두리는 제2 외부 물체에 할당된다는 것을 의미한다는 점이다.

스트립형 구조가 전기 비전도성 기질 재료와, 전기 전도성이면서 기질 재료 내에 매립되는 복수의 입자를 포함하는 것인 상기에서 기술한 실시형태들의 경우, 입자들, 특히 강자성 입자들은 작은 전기 전도성 요소들로서 이미 상응하는 물체의 플라스틱 내에 통합되어 있을 수 있다. 통합된 가열 수단을 포함한 해당하는 물체는 2성분 사출성형 방법에 의해 제조될 수 있다. 이 경우, 제1 성분은 예컨대 폴리에틸렌(PE)일 수 있다. 제2 성분은 예컨대 가열 수단일 수 있으며, 이 가열 수단은 다시금 (i) 적합한 크기를 가지면서 전기 전도성이고 특히 강자성인 재료와 (ii) PE와 이루어진 혼합물일 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시형태에 따라서, 본원의 어셈블리는 제3 플라스틱 재료를 함유한 제3 내부 물체를 추가로 포함하며, (i) 제2 외부 물체는 제3 내부 물체 역시도 적어도 부분적으로 둘러싸며, (ii) 가열 수단은 제3 내부 물체와 제2 외부 물체 사이에도 위치된다. 이는, 기술한 어셈블리에 의해 2개보다 많은 플라스틱 물체가 상호 간에 결합됨으로써 기술한 어셈블리에 대해 특히 상대적으로 더 폭넓은 기술적 적용 분야가 달성된다는 장점을 갖는다.

바람직하게 제3 플라스틱 재료는 제1 플라스틱 재료 및/또는 제2 플라스틱 재료와 동일한 플라스틱 재료이다. 그에 따라, 상기에서 2개의 동일한 플라스틱 재료에 대해 기술한 것과 동일한 장점들이 달성된다.

본 발명의 또 다른 실시형태에 따라서, (a) 제1 내부 물체는 플라스틱 파이프이고, (b) 제3 내부 물체는 추가 플라스틱 파이프이며, (c) 제2 외부 물체는, 상호 간에 향해 있는 2개의 단부, 즉 플라스틱 파이프의 단부와 추가 플라스틱 파이프의 추가 단부를 둘러싸는 플라스틱 슬리브이다.

기술한 어셈블리에 의해, 바람직한 방식으로, 복수의 플라스틱 파이프로 구성되는 배관이 형성될 수 있다. 두 플라스틱 파이프의 결합부의 위치에서 유체의 저저항 관류(low-resistive flow-through)를 보장하기 위해, 관여하는 두 플라스틱 파이프의 두 단부면 단부는 상호 간에 최대한 작은 이격 간격을 보유할 수 있다.

플라스틱 파이프들은, 경우에 따라 외부 방향으로, 및/또는 내부 방향으로 열적으로 단열되는 장거리 열배관일 수 있다. 선택적으로, 장거리 열배관들은 공지된 방식으로 내부 파이프(inner pipe) 또는 금속(예: 강재) 소재의 코어 파이프(core pipe)를 포함할 수 있으며, 상호 간에 이음된 코어 파이프들은 상호 간에 용접될 수 있다.

본 발명의 또 다른 양태에 따라서, (a) 상기에서 기술한 유형의 어셈블리;와 (b) 가열 수단과 발전기의 코일 장치를 유도 방식으로 연결하는 전자기장을 생성하기 위한 발전기;를 포함하는 시스템이 기술된다.

기술한 시스템 역시도, 원주방향을 따라서 전류 흐름의 목표되는 차단을 통해, 단락 전류들은 중단될 수 있고 그 결과 가열 수단의 예열의 특히 높은 공간 균질성이 보장될 수 있다는 지식을 기초로 한다. 그 결과, 특히 높은 품질을 갖는 용접 결합부들이 생성될 수 있다.

코일 장치는 하나 또는 복수의 개별 코일을 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에 따라서, 코일 장치는 본원의 어셈블리와 관련하여 개방형 코일 장치이다. 이는, 자신들의 이음 위치에서 슬리브와 결합되는 2개의 (원칙상 무한대로 긴) 플라스틱 파이프를 열적으로 유도 결합시킬 때의 경우처럼 본원의 어셈블리가 3개의 물체를 포함할 때에도 코일 장치가 본원의 어셈블리의 둘레에 배치될 수 있다는 점을 의미한다. 해당하는 파이프 상에서 일측의 파이프 단부 상에 올려 놓이고 그런 다음 파이프를 따라서 이음 위치 쪽으로 밀어 옮겨져야 하는 폐쇄형 코일 장치와 달리, 기술한 개방형 코일 장치의 경우, 코일 장치가 간단히 슬리브의 영역에서 본원의 어셈블리의 둘레에 배치되는 것만으로도 충분하다. 분명하게 표현하면, 코일 장치는 유연하면서도 길쭉한 유도식 전기레인지 조리판(hotplate)처럼 슬리브의 둘레에 배치될 수 있다.

개방형 코일 장치는, 소정의 중첩으로 슬리브를 둘러쌀 정도로 길 수 있다. 이런 경우에, 중첩 영역의 둘레에서 유도 가열 출력이 너무 커지지 않도록 유의해야 한다. 또한, 개방형 코일 장치는, 정확히, 중첩 없이, 그리고 두 단부 간의 간극(gap) 없이도 슬리브를 둘러쌀 정도로 길 수 있다. 또한, 코일 장치는, 두 단부 사이에 간극이 형성될 정도로 짧을 수도 있다. 이런 경우에, 단부들의 영역에서 유도 가열 출력은 충분히 크고, 그럼으로써 간극의 영역에서 슬리브가 충분히 예열되도록 유의해야 한다.

가변 유도 가열 출력은 예컨대 개별 코일 섹션들의 적합한 제어 또는 전류 공급을 통해, 및/또는 코일 와이어들의 가변 밀도를 통해 수행될 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시형태에 따라서, 코일 장치는 서로 얽혀 있는(intertwined) 비원형 권선들을 구비한 코일을 포함한다. 이는, 코일 장치가 용이하게 취급할 수 있는 방식으로 상호 간에 용접될 적어도 2개의 물체로 구성되는 본원의 어셈블리의 둘레에 배치될 수 있다는 장점을 갖는다.

본 발명의 또 다른 실시형태에 따라서, 코일 장치는 복수의 개별 코일을 포함한다. 이는, 코일 장치의 기하구조가 간단한 방식으로 각각의 적용 사례에 매칭될 수 있다는 장점을 갖는다. 또한, 전기 단자들의 구성이 적합한 경우, 개별 코일들 또는 코일 그룹들은 개별적으로도 제어될 수 있다.

또한, 각각 적어도 하나의 개별 코일은 필요에 따라 다른 코일 모듈들에 연결되는 코일 모듈로서 평가될 수 있다. 그 결과, 코일 장치의 길이는 증가될 수 있다.

복수의 개별 코일의 이용은, 상기 개별 코일들이 특히 작동 조건들이 보통 매우 거친 경우 개별적으로 패키징되고 이렇게 오염물들 및/또는 손상들로부터 보호될 수 있다는 장점을 갖는다. 복수의 개별 코일의 이용 시 추가 장점은, 상기 개별 코일들이 상호 간에 분리되어 유도 발전기에 의해 제어되거나 전류 공급받는 점에 한해, 하나의 코일의 고장 시에도 전체 코일 장치가 여전히 사용될 수 있다는 점에서 확인될 수 있다.

본 발명의 또 다른 양태에 따라서, 플라스틱 재료를 각각 포함하는 2개의 물체를 열적으로 결합시키기 위한 방법이 기술된다. 상기 방법은 (a) 제1 내부 물체, 제2 외부 물체 및 상기에서 기술한 가열 수단을 공간적으로 배치함으로써, (i) 제1 내부 물체는 제2 외부 물체에 의해 적어도 부분적으로 둘러싸이게 하고 (ii) 가열 수단은 제1 내부 물체의 둘레의 완전한 원주방향 프로파일을 따라서 제1 내부 물체를 적어도 부분적으로 둘러싸면서 제1 내부 물체와 제2 외부 물체 사이에 위치되게 하는 단계; (b) 가열 수단을 유도 가열함으로써, 제1 내부 물체 및/또는 제2 외부 물체의 용융된 플라스틱 재료가 각각 타측의 물체의 용융된 플라스틱 재료와 직접적으로, 또는 간접적으로 결합되게 하는 단계; 및 (c) 가열 수단을 냉각시키는 단계;를 포함한다.

기술한 방법 역시도, 균일한 예열과 관련하여, 단락 전류가 제1 내부 물체의 둘레의 원주방향을 따라서 목표한 바대로 중단됨으로써, 의도되지 않는 단락 전류들이 중단될 수 있다는 지식을 기초로 한다.

본 발명의 또 다른 실시형태에 따라서, 유도 가열 단계는 가열 수단과 유도 결합되는 전자기파를 생성하기 위해 유도 발전기의 코일 장치를 여기하는 단계를 포함한다. 이 경우, 전자기파는 8kHz보다 큰, 특히 15kHz보다 큰, 그리고 특히 100kHz보다 큰 주파수를 보유한다.

상기 유형으로 높은 주파수들에는, 용이하게 취급되며, 그리고 적어도 거의 최적의 공간 배치로 용접 대상 물체들을 포함한 어셈블리의 둘레에 배치될 수 있는 비교적 작은 코일들을 포함하는 코일 장치가 실현될 수 있다는 장점이 있을 수 있다. 그에 따라, 다양한 적용들을 위해 각각 그 적합성이 매우 우수한 구성의 용접 시스템이 제조될 수 있다.

일반적으로, 이른바 표피 효과로 인해, 주파수가 증가함에 따라, 보조 가열 재료 내로 전자기파의 침투 깊이가 감소한다는 점이 적용된다. 높은 주파수에 의해, 스트립형 구조는, 그 내로 에너지의 유도 결합이 실행되는 미세하고 특히 얇은 구조들을 포함할 수 있다. 여기 주파수가 메가헤르츠 범위 이내인 경우, 심지어 나노 크기로 구조화된 보조 가열 재료들이 이용될 수 있다. 그러나 실제로, 적어도 주파수가 상대적으로 더 높을 때 유도 가열 과정들에 대해 점점 더 많은 문제를 나타내는 전자기 호환성(EMC)의 관점 역시도 유의해야 한다. 그러므로 너무 높은 여기 주파수는 방지되어야 한다.

이와 관련하여, 주지할 사항은, 유도 조리기(induction cooker)의 표준 주파수 범위(20 내지 200kHz)로, 본 문헌에 기술되는 가열 수단의 가열을 위해 EMC와 관련하여 오직 출력이 민감하지 않은 장파 범위에서만 최적화되기만 하면 되는 주파수 대역이 제공된다는 점이다. 이는 특히 매립된 입자들을 포함하는 상기에서 기술한 실시형태들에 적용된다.

여기서 주지할 사항은, 본 발명의 실시형태들이 상이한 발명 대상들과 관련하여 기술되었다는 점이다. 특히 본 발명의 일부 실시형태는 장치 청구항들과 함께 기술되어 있고, 본 발명의 다른 실시형태들은 방법 청구항들과 함께 기술되어 있다. 그러나 통상의 기술자라면, 본 출원을 읽게 되면, 분명하게 다른 방식으로 명시되지 않은 점에 한해, 하나의 유형의 발명 대상에 속하는 특징들의 조합에 추가로, 상이한 유형들의 발명 대상들에 속하는 특징들의 임의의 조합 역시도 가능하다는 점을 즉시 분명하게 알 수 있을 것이다.

도면을 참조하여 본 발명의 예시적인 실시예들을 기술하기 전에, 이하에는 본 발명과 관련한 일부 기술적 고려사항이 설명된다.

본 발명의 또 다른 장점들 및 특징들은 현재 선호되는 실시형태들의 하기 예시의 기재내용에서 분명하게 제시된다. 본 문헌의 도면의 개별 도들은 오직 개략적인 것으로서, 그리고 일정한 축척 비율이 아닌 것으로서 고려되어야 한다.

도 1a는 스트립형 구조 내에 불규칙하게 형성되어 있는 복수의 개구부를 포함하는 가열 수단을 도시한 상면도이다.
도 1b는 규칙적인 래스터(regular raster)로 배치되어 있는 복수의 개구부를 포함하는 가열 수단을 도시한 상면도이다.
도 2는 전기 절연성 기질 재료와 이 기질 재료 내에 매립된 강자성 입자들을 포함하는 가열 수단을 도시한 상면도이다.
도 3은 매립된 강자성 입자들을 구비한 기질 재료;와 캐리어 필름들로서 형성된 2개의 가요성 캐리어 요소;를 포함하는 스트립형 구조를 포함한 가열 수단을 도시한 측면도이다.
도 4는 가열 수단의 두 평면 표면 상에 각각 하나의 접착력 강화층이 형성되어 있고 개구부의 벽부들 상에는 접착력 감소층이 형성되어 있는 것인 하나의 개구부를 포함한 가열 수단을 도시한 확대 횡단면도이다.
도 5는 가열 수단 내에 형성되고 상면에 라운딩부를 포함하는 개구부를 도시한 확대 횡단면도이다.
도 6은 하나의 비스듬한 개구부를 포함한 가열 수단을 도시한 확대 횡단면도이다.
도 7은 총 4개의 스트립형 구조를 포함하는 가열 수단에 의해 모두 상호 간에 용접된 2개의 내부 파이프 및 하나의 외부 슬리브를 포함하는 어셈블리를 도시한 개략적 상면도이다.
도 8은 (a) 유도 발전기; (b) 내부 플라스틱 파이프와 외부 슬리브로 구성되는 용접 대상 어셈블리; 및 (b) 내부 파이프와 외부 슬리브 사이에서 물질적으로 폐쇄되어 있지만, 그러나 전기적으로 차단된 가열 수단;을 포함하는 시스템을 도시한 도면이다.
도 9는 (a) 개방형 코일 장치를 구비한 유도 발전기; (b) 내부 플라스틱 파이프와 외부 슬리브로 구성되는 용접 대상 어셈블리; 및 (b) 내부 파이프와 외부 슬리브 사이에서 물질적으로뿐만 아니라 전기적으로도 차단된 가열 수단;을 포함하는 시스템을 도시한 도면이다.
도 10은 서로 얽혀 있는 권선들을 포함하는 개방형 코일 장치를 도시한 도면이다.
도 11은 치형 단부들(toothed end)을 포함하는 가열 수단을 도시한 상면도이다.
도 12는 스트립형 캐리어 상에 위치되는 스트립형 구조를 포함하는 가열 수단을 도시한 횡단면도이다.
도 13은 상이한 퀴리 온도를 각각 보유하는 복수의 강자성 층들을 포함하는 가열 수단을 도시한 측면도이다.
도 14는 물질적으로 폐쇄되어 있지만, 그러나 전기적으로는 차단된 가열 수단이 각각 그 내에 통합되어 있는 내부 플라스틱 파이프와 외부 슬리브를 포함하는 용접 대상 어셈블리를 도시한 도면이다.

여기서 주지할 사항은, 하기의 구체적인 기재내용에서, 다른 실시형태의 상응하는 특징들 또는 구성요소들과 동일하거나 적어도 기능이 동일한 상이한 실시형태들의 특징들 또는 구성요소들에는 동일한 도면부호들이 부여되거나, 또는 마지막 두 숫자에서 동일하거나 적어도 기능이 동일한 상응하는 특징들 또는 구성요소들의 도면부호들과 동일한 도면부호들이 부여된다는 점이다. 불필요한 반복설명을 피하기 위해, 이미 상기에서 기술한 일 실시형태에 따라서 설명된 특징들 또는 구성요소들은 하기에서는 더 이상 상세하게 설명되지 않는다.

또한, 주지할 사항은, 하기에서 기술되는 실시형태들이 오직 본 발명의 가능한 실시 변형예들의 제한된 선택만을 나타낸다는 점이다. 특히 개별 실시형태들의 특징들을 적합한 방식으로 상호 간에 조합할 수 있으며, 그럼으로써 통상의 기술자는 본원에서 명확하게 설명되는 실시 변형예들로 다수의 다양한 실시형태를 분명하게 개시된 것으로서 평가할 수 있을 것이다.

또한, 주지할 사항은, 도면들에 도해된 것처럼, 예컨대 "전방" 및 "후방", "상부" 및 "하부", "좌측" 및 "우측" 등과 같은 공간 관련 용어들이 타측 요소 또는 타측 요소들에 대한 일측 요소의 관계를 기술하기 위해 이용된다는 점이다. 따라서 공간 관련 용어들은 도면들에 도시되어 있는 배향들과 다른 배향들에도 적용될 수 있다. 그러나 그 자체로 자명한 사실로서, 상기 공간 관련 용어들 모두가 기재내용의 간소화를 위해 도면들에 도시된 배향들에 관련되기는 하지만, 그러나 각각 도시된 장치, 구성요소 등이 사용 중일 때에는 도면에 도시된 배향들과 다를 수 있는 배향들을 취할 수 있기 때문에, 무조건적으로 그에 제한되지 않는다.

도 1a에는, 가열 수단(100)이 상면도로 도시되어 있다. 가열 수단(100)은 실질적으로 스트립형 구조부(102)로 구성되며, 이 스트립형 구조부 내에는 복수의 개구부(110)가 예컨대 천공 공정에 의해 형성되어 있다. 여기에 도시된 실시예에 따라서, 개구부들(110)은 공간적으로 불규칙하게 배치되어 있다. 상기에서 상세히 설명한 것처럼, 개구부들은 용접 과정 동안 스트립형 구조부(102)를 통과하는 용융된 플라스틱 재료의 관류를 가능하게 한다.

바람직한 실시예들의 경우, 스트립형 구조부(102)의 길이(L)는 40㎜ 내지 3200㎜의 범위이며, 그리고 특히 60㎜ 내지 800㎜의 범위이다. 스트립형 구조부(102)의 길이(L)와 폭(B) 간의 표준 비율(typical ratio)은 1:10 미만이며, 특히 1:100 미만이다.

도 1b에는, 본 발명의 또 다른 실시예에 따르는 가열 수단(200)이 상면도로 도시되어 있다. 여기서 개구부들(110)은 규칙적인 래스터로 배치되어 있다. 도시되지 않은 다른 실시형태들에서는 마찬가지로 규칙적인 패턴이 형성되도록 개구부들은 상호 간에 오프셋된다.

규칙적일 뿐만 아니라 불규칙적으로도 배치되는 개구부들(110)은 0.1㎜와 5㎜ 사이의 범위이며, 그리고 특히 0.5㎜와 3㎜ 사이의 범위인 상호 간의 평균 이격 간격을 보유할 수 있다.

스트립형 구조부(102)는 관통된 금속 스트립으로 구성될 수 있다. 스트립형 구조부(102)의 강자성 재료는 예컨대 강재일 수 있다. 도시되지 않은 추가적인 구성을 달성하기 위해, 관통된 금속 스트립은 충분한 인장력에 의해 신장된 금속 스트립일 수 있다.

이미 상기에서 기술한 것처럼, 스트립형 구조부(102)는 반드시 강자성 재료로 구성되지 않아도 된다. 강자성 재료들 외에도, 기본적으로 유도 가열될 수 있는 모든 재료가 사용될 수 있다. 상기 재료들은 본 문헌에서 일반적으로 보조 가열 재료들로서 지칭된다. 가열이 특히 전기 전도성 및 그에 기인하는 와전류를 기반으로 하는 것인 적합한 재료는 예컨대 비자성 재료인 알루미늄이다.

스트립형 구조부(102)는 다른 실시형태들의 경우 개별 와이어들로 이루어진 직조되거나 꼬여진 면포(scrim)일 수 있다. 상기 개별 와이어들은 선택적으로 향상된 열 전도, 부식 방지 등을 위한 기능 코팅층을 포함할 수 있다.

도 2에는, 전기 절연성 기질 재료와 이 기질 재료 내에 매립된 강자성 입자들을 포함하는 가열 수단이 도시되어 있다. 여기에 도시된 실시예에 따라서, 기질 재료는 폴리에틸렌(PE)으로 구성되거나, 또는 폴리에틸렌을 적어도 함유한다. 입자들은 1㎜ 미만, 특히 0.1㎜ 미만, 그리고 추가로 특히 0.01㎜ 미만의 지름을 갖는 평균 크기를 보유할 수 있다. 여기에 도시된 실시예에 따라서 입자들은 페라이트이다.

비교적 작은 강자성 입자들은, 유도 예열을 위해 매우 높은 주파수가 이용될 수 있다는 장점을 갖는다. 적합한 주파수들에 대한 크기들은 이미 상기에서 언급하였다. 높은 주파수의 경우, 마찬가지로 상기에서 설명한 것처럼, 유도 예열을 위해 필요한 전자기장을 생성하기 위해, 각각의 적용 사례를 위해 적합한 다양한 기하구조들을 포함한 코일 장치들이 사용될 수 있다.

도 3에는, 스트립형 구조부를 포함한 가열 수단(300)이 측면도로 도시되어 있으며, 상기 가열 수단은 매립된 강자성 입자들(220)을 구비한 하나의 기질 재료(222)와 캐리어 필름들로서 형성된 2개의 가요성 캐리어 요소(324)를 포함한다. 기질 재료(222)는 두 캐리어 필름(324) 사이에 위치된다. 캐리어 요소들(324)은 접착제를 구비한 필름들일 수 있으며, 이런 필름들 상에 기질 재료가 부착된다. 가열 수단(300)의 상기 층형 구조는 가열 수단의 간단한 취급을 가능하게 한다.

여기에 도시된 실시예에 따라서, 층형으로 구성된 가열 수단(300)은 0.5㎛의 두께(D)를 보유한다. 그러나 0.1㎜ 내지 3㎜, 특히 0.2㎜ 내지 2㎜, 그리고 추가로 특히 0.3㎜ 내지 1㎜의 다른 두께들 역시도 사용될 수 있다.

도 4에는, 복수의 개구부 중 하나의 개구부(110)를 포함한 가열 수단(400)이 확대 횡단면도로 도시되어 있다. 가열 수단(400)의 두 평면 표면, 다시 말해 하면 및 상면 상에 각각 하나의 접착력 강화층(422)이 형성되어 있다. 개구부(110)의 측면 벽부들 상에는 접착력 감소층(424)이 형성되어 있다. 그 결과, 바람직한 방식으로, 개구부(110)를 통과하는 용융된 플라스틱의 유동 거동이 향상될 수 있으며, 그럼으로써 개구부(110)를 통과하여 특히 안정된 플라스틱 결합부가 형성될 수 있게 된다.

또한, 스트립형 구조부(102)의 두 평면 표면 상의 접착력 강화를 통해, 가열 수단(400)과 각각의 플라스틱 물체 간에 기계적으로 다소 강한 결합부 역시도 형성될 수 있다. 이는, 전체 용접 결합부의 추가적인 향상에 기여한다.

도 5에는, 복수의 개구부(110)가 그 내에 형성되어 있는 가열 수단(500)이 확대 횡단면도로 도시되어 있다. 예시적으로 도시된 개구부(110)에서 알 수 있는 것처럼, 스트립형 구조부의 평면 상면으로부터 라운딩부(530)를 구비한 개구부(110)로의 전이가 수행된다. 이는, 우선 수평으로 유동하는 용융된 플라스틱 재료가 개구부(110) 안쪽으로 스며들 때 모서리의 둘레에서 유동하지 않아도 되는 점에 기여한다. 그 결과, 개구부(110) 안쪽으로 용융된 플라스틱의 유동 거동은 향상된다.

바람직한 실시예들의 경우, 라운딩부의 반경(R)은 1㎛ 내지 100㎛의 범위이다. 그러나 주지할 사항은, 횡단면에서 원형인 라운딩부 대신, 다른 유형의 챔퍼부들(chamfer), 예컨대 카운터싱크부(countersink) 역시도 개구부(110) 안쪽으로 용융된 플라스틱의 향상된 유동 거동에 기여할 수 있다는 점이다.

도 6에는, 하나의 비스듬한 개구부(610)가 그 내에 형성되어 있는 가열 수단(600)이 확대 횡단면도로 도시되어 있다. 이 경우, 개구부들의 "경사도"는, 가열 수단(600)의 평면 표면들의 표면 법선(600a)과 개구부(610)의 종축(610a) 사이에서 형성되는 각도에 관련된다. 바람직한 실시예들의 경우, 상기 각도는 10°와 60° 사이의 범위이며, 특히 20°와 50° 사이의 범위이며, 그리고 추가로 특히 30°와 40° 사이의 범위이다.

여기서 주지할 사항은, 본 실시예에서도 가열 수단(400)은 복수의 개구부를 포함하고, 이들 개구부 중에서 적어도 일부가 비스듬한 개구부라는 점이다. 명확성을 이유로, 도 6에는 단지 하나의 비스듬한 개구부(610)만이 도시되어 있다.

도 7에는, 각각 파이프로서 형성된 2개의 내부 플라스틱 물체(760 및 780) 및 슬리브로서 형성된 하나의 외부 플라스틱 물체(770)를 포함하는 어셈블리(785)가 개략적 상면도로 도시되어 있으며, 상기 내부 플라스틱 물체들 및 상기 외부 플라스틱 물체는 모두 하나의 가열 수단(700)에 의해 상호 간에 용접되었다. 가열 수단(700)은 여기서 도시된 실시예에 따라서 총 4개의 스트립형 구조부, 즉 하나의 제1 스트립형 구조부(102)와 3개의 추가 스트립형 구조부(750, 752 및 754)를 포함하며, 이들 스트립 구조는 각각 작은 이격 간격으로 상호 간에 평행하게 플라스틱 파이프(760)의 둘레에, 또는 추가 플라스틱 파이프(780)의 둘레에 권선되었다. 4개의 스트립형 구조부를 포함하는 가열 수단(700)은, 도 7에서 알 수 있는 것처럼, 슬리브(770)와 플라스틱 파이프(760) 사이에, 또는 슬리브(770)와 추가 플라스틱 파이프(780) 사이에 위치된다.

스트립형 구조부들(102, 750, 752 및 754)은, 내부 플라스틱 물체들(760 및 780)의 둘레에서 물질적으로 폐쇄된(그리고 오직 전기적으로만 차단된) 구조들일 수 있으며, 이들 구조는 기질 재료와 이 기질 재료 내에 매립되어 상호 간에 전기적으로 절연된 강자성 입자들을 포함한다. 그 대안으로, 스트립형 구조부들(102, 750, 752 및 754)은 물질적으로뿐만 아니라 전기적으로도 차단된 구조들일 수 있으며, 이들 구조는 하기에서 훨씬 더 정확하게 기술되어 있다. 물질적으로 폐쇄된 구조들 및 물질적으로 차단된 구조들의 조합 역시도 가열 수단(700)을 위해 사용될 수 있다.

이와 관련하여, 주지할 사항은, 도 7에 어셈블리(785)가 기본적으로 상면도로 도시되어 있다는 점이다. 여기서는, 더 나은 명확성을 이유로, 오직 슬리브(770)만이 횡단면도로 도시되어 있다.

도 8에는, (a) 횡단면도로 도시되어 있는 어셈블리(785);와 (b) 가열 수단(100)(및 경우에 따른 미도시한 추가 가열 수단 역시)을 유도 예열하고 이렇게 플라스틱 파이프(760)와 슬리브(770)를 용접하기 위해 제공되는 유도 발전기(895);를 포함하는 시스템(890)이 도시되어 있다. 유도 발전기(895)는 여기 장치(896); 및 복수의 여기 코일(897a)을 구비한 코일 장치(897);를 포함한다. 코일 장치(897)는 슬리브(770)의 둘레에 배치된다. 여기서 도시된 실시예에 따라서, 개별 여기 코일들(897a) 각각은 개별적으로 여기 장치(896)로부터 전류를 공급받을 수 있다.

도 8에서 알 수 있는 것처럼, 여기서 도시된 실시예에 따라서, 가열 수단(100)은 플라스틱 파이프(760)의 둘레에 완전하게 권선되며, 그럼으로써 가열 수단(760)의 두 단부 사이에는 미도시한 중첩이 형성되게 된다. 그러나 상기에서 기술한 기질 재료 내에 매립된 강자성 입자들이 상호 간에 전기 절연되고 이렇게 전체 내부 플라스틱 파이프(760)의 둘레에 단락 전류가 가능하지 않기 때문에, 가열 수단은 (폐쇄된) 이차 코일로서 평가되지는 않는다.

여기서 주지할 사항은, 코일 장치가 대안으로 슬리브(770)의 둘레에서 연장되는 오직 단일의 일차 코일만을 포함할 수 있다는 점이다. 슬리브(770)의 둘레에 배치되는 상기 단일의 일차 코일은 예컨대 적합한 전기 플러그인 연결부들로 실현될 수 있되, 상기 전기 플러그인 연결부들은 바라는 방식대로 성공적인 용접 과정 후에 개방될 수 있으며, 그럼으로써 단일의 일차 코일은 어셈블리(785)로부터 제거될 수 있게 된다.

바람직한 실시예들의 경우, 슬리브(770)는, 가상의 용접 과정 동안, 플라스틱 파이프(760)를 통한 배압 없이도, 자신의 주연(circumference)을 따라서, 최소한 10%인, 바람직하게는 최소한 20%인, 그리고 추가로 바람직하게는 최소한 30%인 수축을 실행할 수도 있는 재료로 구성된다. 다시 말해, 그 결과로, 실제로, 플라스틱 파이프(760)를 통한 배압에 의해, 용접 결과의 향상을 달성하는 기계적 응력이 생성된다.

도 9에는, (a) 개방형 코일 장치(997)를 구비한 유도 발전기(995); (b) 내부 플라스틱 파이프(760)와 외부 슬리브(770)로 구성되는 용접 대상 어셈블리; 및 (b) 내부 파이프(760)와 외부 슬리브(770) 사이에 물질적으로뿐만 아니라 전기적으로도 차단된 가열 수단(900);을 포함하는 시스템(990)이 도시되어 있다.

여기서 도시된 실시예에 따라서 가열 수단(900)은 전기 전도성 및 특히 강자성 재료를 포함한다. 그에 따라, 가열 수단(900) 내에서 기본적으로 미시적 전류(와전류)뿐만 아니라 거시적 전류 역시도 형성될 수 있다.

도 9에서 알 수 있는 것처럼, 가열 수단(900)은 플라스틱 파이프(760)를 오직 부분적으로만 둘러싸며, 그리고 그에 따라 플라스틱 파이프(760)의 주연을 따라서 물질적으로 개방될 뿐만 아니라 전기적으로 차단된 구조를 형성한다. 개방 영역은 도 9에서 도면부호 900a으로 식별표시되어 있다. 개방형 코일 장치(997)의 차단부에는 도면부호 997a가 부여되어 있다. 이미 상기에서 기술한 것처럼, 가열 수단(900)을 통해 제공되는 개루프의 경우, 유도 에너지 전달은 오직 가열 수단(900)의 스트립형 구조부의 미시적 전도성을 요구하는 와전류의 생성을 통해 보장될 수 있다. 전체 내부 플라스틱 파이프(760) 둘레의 단락 전류는 개방 영역(900a)의 결과로서 형성될 수 없다.

도 10에는, 서로 얽혀 있는 권선들을 포함하는 개방형 코일 장치(1097)가 도시되어 있다. 코일 장치(1097)는 덮어씌우는 것 없이 용이하게 취급 가능한 방식으로 상호 간에 용접될 적어도 2개의 물체로 구성되는 어셈블리의 둘레에 배치될 수 있다. 분명하게 표현하면, 코일 장치(1097)는 유연하면서도 길쭉한 유도식 전기레인지 조리판처럼 외부 슬리브 또는 외부 플라스틱 물체의 둘레에 배치될 수 있다.

도 11에는, 치형 단부들(1115)을 포함하는 가열 수단(1100)이 상면도로 도시되어 있다. 가열 수단(1100)은 강자성 재료(1140)로 이루어진 스트립형 구조부(1102)를 포함한다. 상기 가열 수단(1100) 역시도 복수의 개구부(110)를 포함한다.

여기서 도시된 실시예에 따르는 가열 수단(1100)은 물질적으로 개방되거나 차단된 가열 수단으로서 이용된다. 적용 중에는 두 단부(1115) 사이에 물질적인 차단부가 위치된다.

도 12에는, 스트립형 캐리어(1248) 상에 위치되는 스트립형 구조부(1102)를 포함하는 가열 수단(1200)이 횡단면도로 도시되어 있다. 스트립형 구조부(1102)는 연속 강자성 재료(1140)를 포함한다. 스트립형 캐리어(1248)는 전기 비전도성 캐리어 재료로 구성된다.

스트립형 캐리어(1248)는 스트립형 구조부(1102)에 비해 분명히 더 길다. 이는, 유도 용접 과정을 위해 제1 내부 물체의 둘레에 완전하게 권선될 수 있을 정도로 가열 수단(1200)이 길 수 있고, 전기 전도성 스트립형 구조부(1102)의 그에 상응하게 짧은 형성을 통해서는, 가열 수단(1200)이 단락 전류가 발생하는 상기에서 기술한 단점들을 갖는 폐쇄된 이차 코일을 나타내지 않는 점이 보장된다는 장점을 갖는다.

도 13에는, 각각 상이한 강자성 재료로 이루어진 복수 개(여기서 3개)의 층으로 구성되는 스트립형 구조부(1302)를 포함하는 가열 수단(1300)이 측면도로 도시되어 있다. 제1 층은 제1 퀴리 온도를 갖는 제1 강자성 재료(1140)를 포함한다. 제2 층은 제2 퀴리 온도를 갖는 제2 강자성 재료(1342)를 포함한다. 제3 층은 제3 퀴리 온도를 갖는 제3 강자성 재료(1344)를 포함한다. 여기서 도시된 실시예에 따라서, 3개의 퀴리 온도는 서로 상이한다. 그에 따라, 3개의 강자성 재료의 적합한 선택을 통해 각각의 특정한 용접 적용에 매칭될 수 있는 가열 수단(1300)의 평균 퀴리 온도가 달성될 수 있다.

다른 실시형태들에서, 공통의 평균 퀴리 온도가 설정되지 않으며, 그럼으로써 가열 수단(1300)으로 유도 에너지 입력은 상대적으로 더 낮은 퀴리 온도에 도달한 후에 감소되기는 하지만, 그러나 완전하게 차단되지는 않게 된다. 그 결과로, 유도 여기가 동일한 경우 상대적으로 더 느린 온도 증가가 달성되되, 각각 그 다음으로 더 높은 퀴리 온도의 도달과 함께 여기 코일과 가열 수단(1300) 간의 유도 결합은 감소된다.

바람직한 실시형태들의 경우, 가열 수단(1300)의 두께(D)는 0.1㎜과 5㎜ 사이의 범위이며, 그리고 특히 0.5㎜와 3㎜ 사이의 범위이다. 또한, 이런 치수 설계들은, 오직 강자성 재료의 하나의 층으로만 구성되는 스트립형 구조부에도 적용된다.

여기서 주지할 사항은, 적층형 가열 수단이 2개, 4개 또는 그보다 많은 층 역시도 포함할 수 있다는 점이다.

또한, 추가로 주지할 사항은, 가열 수단(1300)이 자신의 평면 면들 상에, 다시 말해 도 13에서는 상부 표면 상에, 및/또는 하부 표면 상에 표면 거칠기를 보유할 수 있다는 점이다. 상기 표면 거칠기는 상호 간에 상대적으로 평균 높이 차이를 보유하는 상승부들과 함몰부들을 기반으로 한다. 바람직한 실시형태들의 경우, 상기 평균 높이 차이는 10㎛보다 더 크다. 또한, 표면 거칠기는 본 문헌에서 기술된 다른 가열 수단들의 경우에서도 향상된 용접 결과들을 달성할 수 있다.

도 14에는, 물질적으로 폐쇄되지만, 그러나 전기적으로 차단된 가열 수단(1400)이 각각 그 내에 통합되어 있는 내부 플라스틱 파이프(1460) 및 외부 슬리브(1470)를 포함하는 용접 대상 어셈블리(1485)가 도시되어 있다. 그 결과, 유도 용접 과정의 취급 또는 실시는 간소화될 수 있는데, 그 이유는 작업자가 오직 용접 대상 물체들만을 취급하기만 하면 되고 그에 추가로 여전히 (외부) 가열 수단은 취급하지 않아도 된다.

본원에서 주지할 사항은, "포함하다"란 용어가 다른 요소들을 배제하는 것이 아니며, 그리고 "하나"란 용어도 복수 개를 배제하는 것이 아니라는 점이다. 또한, 상이한 실시예들과 관련하여 기술된 요소들은 조합될 수 있다. 또한, 주지할 사항은, 특허청구범위 내의 도면부호들이 특허청구범위의 보호 범위를 제한하는 것으로 해석하지 않아야 한다는 점이다.

100: 가열 수단
102: 스트립형 구조부
110: 개구부
L: 길이
B: 폭
200: 가열 수단
220: 입자 / 페라이트
222: 기질 재료
300: 가열 수단
324: 캐리어 요소 / 캐리어 필름
D: 두께
400: 가열 수단
432: 접착력 변동층 / 접착력 강화층
434: 접착력 변동층 / 접착력 감소층
500: 가열 수단
530: 라운딩부
R: 라운딩부 반경
600: 가열 수단
600a: 표면 법선
610: 비스듬한 개구부
610a: 종축
700: 가열 수단
750: 추가 스트립형 구조부
752: 추가 스트립형 구조부
754: 추가 스트립형 구조부
760: 제1 내부 물체 / 플라스틱 파이프
770: 제2 외부 물체 / 슬리브
780: 제3 내부 물체 / 추가 플라스틱 파이프
785: 어셈블리
890: 시스템
895: 발전기 / 유도 발전기
896: 여기 장치
897: 코일 장치
897a: 여기 코일
900: 가열 수단
900a: 가열 수단의 차단부 / 개방 영역
990: 시스템
995: 발전기 / 유도 발전기
997: 코일 장치
997a: 차단부
1097: 서로 얽혀 있는 권선들을 포함한 코일 장치
1100: 가열 수단
1102: 스트립형 구조부
1115: 치형 단부
1140: 강자성 재료
1200: 가열 수단
1248: 스트립형 캐리어
1300: 가열 수단
1302: 스트립형 구조부
1342: 강자성 재료
1344: 강자성 재료
1400: 가열 수단(통합형)
1460: 제1 내부 물체 / 플라스틱 파이프
1470: 제2 외부 물체 / 슬리브
1485: 어셈블리

Claims

각각 플라스틱 재료를 포함하는 2개의 물체(760, 770)를 열적으로 결합하기 위한 가열 수단(100 ~ 1400)으로서,
결합 동안, (i) 제1 내부 물체(760)가 제2 외부 물체(770)에 의해 적어도 부분적으로 둘러싸이고, (ii) 가열 수단은 제1 내부 물체(760)의 둘레의 완전한 원주방향 프로파일을 따라서 제1 내부 물체(760)를 적어도 부분적으로 둘러싸면서 제1 내부 물체(760)와 제2 외부 물체(770) 사이에 위치되고, 상기 가열 수단은 스트립형 구조부(102, 1102, 1302)를 포함하며;
상기 스트립형 구조부(102, 1102, 1302)는 유도 가열될 수 있는 보조 가열 재료(220, 1140)를 포함하고, 상기 보조 가열 재료(220, 1140)는, 상기 제1 내부 물체(760)의 둘레의 완전한 원주방향 프로파일을 따라서 적어도 하나의 위치에서 전기 전도성이 차단되는 방식으로, 원주방향 프로파일을 따라서 공간적으로 분포되거나 배치되는, 가열 수단.
제1항에 있어서,
상기 보조 가열 재료는 전기 전도성 재료를 포함하는, 가열 수단.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 보조 가열 재료는 자성 재료, 특히 강자성 재료 및/또는 페리자성 재료를 포함하는, 가열 수단.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 보조 가열 재료는, 460℃ 미만, 특히 400℃ 미만, 바람직하게는 300℃ 미만, 더 바람직하게는 250℃ 미만인 퀴리 온도를 보유하는 강자성 또는 페리자성 재료(1140)를 포함하는, 가열 수단.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 스트립형 구조부는 전기 비전도성 기질 재료(222);와 복수의 자성, 특히 강자성 및/또는 페리자성 및/또는 전기 전도성 입자들(220);을 포함하고, 상기 입자들은 상기 기질 재료(222) 내에 매립되고 상호 간에 전기 절연되는, 가열 수단.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 입자들은 페라이트(220)를 포함하는, 가열 수단.
제5항 또는 제6항에 있어서,
상기 기질 재료(222)는 최소한 1 Ohm/㎟, 특히 최소한 100 Ohm/㎟, 바람직하게는 최소한 10000 Ohm/㎟의 비전기저항을 보유하는, 가열 수단.
제5항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 기질 재료(222)는,
(a) PE, PP, PB, CPE, COC, EVA와 같은 열가소성 폴리머들, 특히 폴리올레핀;
(b) 폴리스티렌 및 그 코폴리머, 특히 ABS SAN;
(c) 탄성 중합체들, 특히 TPE, EPDM, SBR, NBR, BR;
(d) 폴리에스테르, 특히 PET, PBT, PEN, PLA, PVA;
(e) 할로겐 폴리머들, 특히 PVC, PVF, PVDC, PVDF, PTFE;
(f) 폴리아미드, 특히 PA4.2, 4.6, 6.6, 6.10, 4.10, PA6, 11, 12, 및 각각 그 코폴리머들 및/또는 혼합물들;과 같은 재료들 중 적어도 하나를 함유하는, 가열 수단.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 스트립형 구조부(102)는 2개의 평면 캐리어 요소(324)를 더 포함하며, 상기 보조 가열 재료(220, 1140)는 두 캐리어 요소(324) 사이에 매립되는, 가열 수단.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 스트립형 구조부(102, 1102, 1302) 내에는 복수의 개구부들(110, 610)이 형성되고,
상기 개구부들(110, 610)은, 상기 제1 내부 물체(760) 및/또는 제2 외부 물체(770)의 용융된 플라스틱 재료가 스며들어 각각의 타측 물체(770, 760)의 용융된 플라스틱 재료와 결합될 수 있는 방식으로 치수 설계되고, 및/또는
상기 개구부들은, 상기 제1 내부 물체(760) 및/또는 제2 외부 물체(770)의 용융된 플라스틱 재료와 결합될 수 있는 플라스틱 재료로 충전되는, 가열 수단.
제10항에 있어서,
상기 스트립형 구조부(1102)는 원주방향 프로파일을 따라서 물질적으로 차단되는, 가열 수단.
제11항에 있어서,
상기 스트립형 구조부(1102)의 적어도 하나의 단부(1115)는 파형, 치형 및/또는 곡류형 윤곽을 가지는, 가열 수단.
제11항 또는 제12항에 있어서,
상기 가열 수단은, 상기 스트립형 구조부(1102)가 부착되는 스트립형 캐리어(1248)를 더 포함하고,
상기 스트립형 캐리어(1248)는, 상기 스트립형 구조부(1102)의 길이방향을 따라 상기 스트립형 구조부(1102)보다 더 큰 치수를 가지며,
상기 스트립형 캐리어(1248)는 비전도성 캐리어 재료로 구성되는, 가열 수단.
제11항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 스트립형 구조부(1300)는 상이한 재료들(1140, 1242, 1244)의 층형 구성을 가지며, 상기 상이한 재료들은 특히 상이한 경도, 상이한 탄성 및/또는 상이한 연성을 가지는, 가열 수단.
제11항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 스트립형 구조부의 적어도 하나의 표면 상에 부착되거나 형성되는 접착력 변동층(432, 434)을 추가로 포함하는, 가열 수단.
제15항에 있어서,
상기 접착력 변동층은,
상기 스트립형 구조부의 표면 상에 접착력 강화층(432)을 포함하고,
및/또는
상기 개구부들의 측벽부들 상에 접착력 감소층(434)을 포함하는, 가열 수단.
제11항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 개구부들(110)은, 상기 스트립형 구조부(102)의 두께(d)와 관련하여, 0.5 < s/d < 2; 0.7 < s/d < 1.5; 0.8 < s/d < 1.3; 0.9 < s/d <1.1과 같은 방정식들 중 적어도 하나를 충족하는 상호 간의 평균 이격 간격(s)을 가지는, 가열 수단.
제11항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 스트립형 구조부의 평면 표면과 개구부(110) 사이의 전이부는 라운딩되는, 가열 수단.
제11항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 개구부들(110) 중 적어도 일부는, 상기 스트립형 구조부의 표면의 표면 법선(600a)과 영(0)이 아닌 각도를 형성하는 종축(610a)을 가지는, 가열 수단.
제1항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 스트립형 구조부는 상승부들 및 함몰부들을 가지는 표면을 포함하며, 상기 상승부들과 함몰부들 사이의 평균 높이 차이는 0.01㎜ 내지 2㎜의 범위, 특히 0.1㎜ 내지 1.5㎜의 범위, 바람직하게는 0.5㎜ 내지 1.2㎜의 범위인, 가열 수단.
제1항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 가열 수단은, 상기 스트립형 구조부(102) 옆에 배치되는 적어도 하나의 추가 스트립형 구조부(750, 752, 754)를 더 포함하며, 상기 추가 스트립형 구조부(750, 752, 754)는 상기 스트립형 구조부(102)에 대해 적어도 거의 평행하게 배향되는, 가열 수단.
제1 플라스틱 재료를 함유하는 제1 내부 물체(760);
상기 제1 내부 물체(760)를 적어도 부분적으로 둘러싸고 제2 플라스틱 재료를 함유하는 제2 외부 물체(770); 및
상기 제1 내부 물체(760)의 둘레의 완전한 원주방향 프로파일을 따라서 상기 제1 내부 물체(760)를 적어도 부분적으로 둘러싸면서 상기 제1 내부 물체(760)와 제2 외부 물체(770) 사이에 위치되는 제1항 내지 제21항 중 어느 한 항에 따른 가열 수단(700, 1400);을 포함하는 어셈블리.
제22항에 있어서,
상기 가열 수단(1400)은 상기 제1 내부 물체(760) 및/또는 상기 제2 외부 물체(770) 내에 통합되는, 어셈블리.
제22항 또는 제23항에 있어서,
상기 어셈블리는 제3 플라스틱 재료를 함유하는 제3 내부 물체(780)를 더 포함하고,
상기 제2 외부 물체(770)는 상기 제3 내부 물체(780)도 적어도 부분적으로 둘러싸며,
상기 가열 수단(700)은 상기 제3 내부 물체(780)와 제2 외부 물체(770) 사이에도 위치되는, 어셈블리.
제24항에 있어서,
상기 제1 내부 물체는 플라스틱 파이프(760)이고,
상기 제3 내부 물체는 추가 플라스틱 파이프(780)이며,
상기 제2 외부 물체는, 서로 마주보는 상기 플라스틱 파이프(760)의 단부와 상기 추가 플라스틱 파이프(780)의 단부를 둘러싸는 플라스틱 슬리브(770)인, 어셈블리.
제22항 내지 제25항 중 어느 한 항에 따른 어셈블리(785, 1485);와
가열 수단(100, 900)과 발전기(895, 995)의 코일 장치(897, 997, 1097)를 유도 방식으로 연결하는 전자기장을 생성하기 위한 발전기(895, 995);를 포함하는 시스템.
제26항에 있어서,
상기 코일 장치는 상기 어셈블리와 관련하여 개방형 코일 장치(997)인, 시스템.
제26항 또는 제27항에 있어서,
상기 코일 장치는 서로 얽혀 있는 비원형 권선들을 구비한 코일(1097)을 포함하는, 시스템.
제26항 내지 제28항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 코일 장치는 복수의 개별 코일(897a)을 포함하는, 시스템.
각각 플라스틱 재료를 포함하는 2개의 물체(760, 770)를 열적으로 결합하는 방법으로서,
제1 내부 물체(760), 제2 외부 물체(770) 및 제1항 내지 제21항 중 어느 한 항에 따르는 가열 수단(100, 700, 900)을 공간적으로 배치함으로써, (i) 제1 내부 물체(760)는 제2 외부 물체(770)에 의해 적어도 부분적으로 둘러싸이고 (ii) 가열 수단(100, 700, 900)은 제1 내부 물체(760)의 둘레의 완전한 원주방향 프로파일을 따라서 제1 내부 물체(760)를 적어도 부분적으로 둘러싸면서 제1 내부 물체(760)와 제2 외부 물체(770) 사이에 위치되게 하는 단계;
상기 가열 수단(100, 700, 900)을 유도 가열함으로써, 상기 제1 내부 물체(760) 및/또는 제2 외부 물체(770)의 용융된 플라스틱 재료가 각각 타측의 물체(770, 760)의 용융된 플라스틱 재료와 직접적으로 또는 간접적으로 결합되게 하는 단계; 및
상기 가열 수단(100, 700, 900)을 냉각시키는 단계;를 포함하는, 열적 결합 방법.
제30항에 있어서,
유도 가열 단계는, 가열 수단(100, 700, 900)과 유도 결합되는 전자기파를 생성하기 위해 유도 발전기(895, 995)의 코일 장치(897, 997)를 여기하는 단계를 포함하며, 상기 전자기파는 8kHz보다 큰, 특히 15kHz보다 큰, 바람직하게는 100kHz보다 큰 주파수를 가지는, 열적 결합 방법.