KR960013070B1 - 물품의 접합 방법 - Google Patents

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KR960013070B1
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conductive
heat
tape
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코레이 존 맥밀스
존 아아더 로스
제프레이 알랜 샘슨
프래딥 바아마
배리 매쑤스
로버트 리터
쥴리안 에스. 멀레이니
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레이켐 코포레이션
허버트 지. 버카드
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Abstract

없음

Description

물품의 접합 방법
본 발명은 첨부도면에 의해 예시되며,
제1도는 말아진 상태로 실링스트립을 고정하기 위한 랩-어라운드 슬리이브를 나타내고,
제2도는 전기적 가열수단을 갖춘 실링스트립을 나타내고,
제3도 및 제4도는 실링스트립의 다른 실시예를 나타내고,
제5도는 중앙슬롯을 갖춘 실링스트립을 나타내고,
제6도는 대체로 직사각형 단면의 얇고, 가요성의 전도성 중합체 테이프의 사시도를 나타내고,
제7도는 커플링 슬리이브가 형성된 파이프랩타입 조인트를 예시하는 단면도이고,
제8도는 전도성 중합체 테이프를 사용하는 버트용접식 파이프 조인트를 예시하는 단면도이고,
제9도는 실링스트립의 요홈내로 삽입되는 전도성 중합체 테이프를 나타내고,
제10도는 케이블 스플라이스상의 전도성 중합체 테이프에 대한 여러가지 응용을 나타내고,
제11도는 본 발명의 압력인가장치의 측면도를 나타내고,
제12도는 부착된 압력인가장치의 나타내고,
제13도는 압력인가장치의 다른 실시예의 평면도이며,
제14도는 제10도의 압력인가장치의 단면도를 나타낸다.
관련출원의 참조
본 출원은 1987년 2월 24일자 출원된 미국출원 제17,497호, 1987년 6월 11일자 출원된 제61,259호 및 1987년 11월 16일자 출원된 제120,883호의 일부 계속 출원이며, 상기 각각의 기술은 본 명세서에 참고로 언급되어 있다.
발명의 분야
본 발명은 전도성 중합체 성분에 의해 물품을 접합하는 방법 및 신규한 전도성 중합체 성분에 관한 것이다.
발명의 배경
전도성 중합체는 공지의 것으로, 중합체 성분 및 그 안에 분산 또는 기타의 방법으로 분포된 예컨대 카본블랙과 같은 입자성 전도성 충전제를 포함하고 있다. 전도성 중합체는 전기적 히터에 널리 사용되고 있는데, 이들 히터는 열회복성 물품의 형태로 있거나 열회복성 물품에 고정되어 있으며, 히터에 전원을 공급함으로써 물품이 회복될 수 있도록 되어 있다.
일반적으로, 물푸의 회복은 물품이 회복하는 하나 또는 그 이상의 기판을 접합, 수지, 보강 또는 수정하도록 한다. 최근, 그의 융점 이상 강도를 유지하는 전도성 중합체, 특히 초고분자량 폴리에틸렌(ultra high molecular weight polyethylene)(UHMWPE)와 같은 소결된 중합체가 유기 중합체로 구성된 관(플라스틱 관)용으로 특히 유용하다는 것이 알려져 있다. 이들 기술을 참고로 예를 들면, 미국특허 제3,987,276호, 4,085,286호, 4,177,376호, 4,177,446호, 4,421,582호, 4,455,482호, 4,570,055호, 4,575,618호, 4,686,071호, 영국특허 제1,265,194호, 1,449,539호 및 2,124,439호, 독일특허출원 제3,442,674호, 지금은 포기된 미국특허출원 제596,761호, 지금은 포기된 유럽특허출원 제157,640호 및 582,105호, 지금은 포기된 유럽특허 출원 제153,199호, 및 818,845호, 유럽특허출원 제231,068호, 및 1985년 4월 2일자 출원된 미국특허출원 제720,117호(MP0922), 1985년 4월 2일자 출원된 제720,118호(MP1039), 1985년 10월 4일자 출원된 제784,288호(MP1086), 1986년 1월 14일자 출원된 제818,846호(MP1100), 1986년 4월 18일자 출원된 제853,805호(MP1117), 1986년 5월 27일자 출원된 제867,830호(MP1130), 1987년 2월 23일자 출원된 제17,497호(MP1180), 1986년 6월 11일자 출원된 제61,353호(MP1186), 1987년 6월 11일자 출원된 제61,354호(MP1187), 1987년 6월 118일자 출원된 제61,259호(MP1202),1987년 6월 26일자 출원된 제67,679호(MP922호), 1987년 7월 21일자 출원된 제75,929호(MP1095), 1987년 8월 25일자 출원된 제89,389호(MP1130), 1987년 11월 16일자 출원된 제120,883호(MP1231) 및 1987년 12월 14일자 출원된 제132,698호(MP0907) 등이 있다.
발명의 요약
본 발명자들은 전도성 중합체 성분들이 그 자체로 열회복성이 없거나 열회복성 물품에 고정되지 않더라도 물품을 서로 접합하도록 사용될 수 있음을 발견했다.
본 발명의 한 관점에 의하면, 제1물품을 제2물품을 접합하는 방법을 제공하며, 상기 방법은
(1) 제1물품을 제2물품 근방에 위치시키는 단계; 및
(2) (a) 열회복성이 있고, (b) 제1물품과 제2물품 사이에 놓여지거나 또는, 제1물품의 적어도 일부나 제2물품의 적어도 일부를 형성하며, (c) 열이 그 안에 발생되었을때 칫수변화되는, 전도성 중합체 성분내에 열을 발생시키는 단계를 포함하고, 상기 제1 및 제2물품과 전도성 중합체 성분은 열이 그 안에 발생되었을때 전도성 중합체 성분의 치수변화가 제1물품을 제2물품에 결합하도록 하는 물리적 제약을 받도록 된다.
전도성 중합체 성분은 제1물품 및/또는 제2물품의 일부나 전체에 걸쳐 형성될 수 있으며, 또는 별도의 성분일 수도 있다. 바람직한 것은, (전도성 중합체 성분 뿐만 아니라) 제1 및 제2물품의 적어도 어느 하나, 특히 그 각각이 열회복성이 없는 것이며, 이는 물품 또는 성분이 그 자체로 규정된 방법에 따른 소정 온도로 가열된 후 냉각된 경우, 실질적인 칫수변화, 예컨대 10% 이상의 칫수변화를 당하지 않음을 뜻한다. 전도성 중합체 성분이 받는 칫수변화는 일반적으로 팽창이지만, 다른 형태의 칫수변화도 배제되지 않는다. 본 명세서에 사용된 접합(joining)이란 용어는 어떠한 다른 방법으로 이미 서로 인접하여 유지되어 있는 면들을 서로 용해하는 것과 같은 기존접합에 대한 개량을 포함하는 의미로 사용된다. 전도성 중합체내의 열의 발생은 통상적으로 전류를 통과시켜 실시되지만, 다른 방법, 예를들어 유도가열및 초음파가열도 사용될 수 있다.
본 발명의 다른 관점에 의하면, 사이트의 에지부를 서로 접합하기 위한 실링장치를 제공하며, 상기 장치는
(a) 그 안에 제1에지부가 수용될 수 있는 제1홈,
(b) 그 안에 제2에지부가 수용될 수 있는 제2홈,
(c) 전도성 중합체, 바람직하게는 소결된 전도성 중합체로 이루어지는 상기 홈들 사이에 형성된 가열부, 및
(d) 상기 가열부를 가열시키기 위해 전원에 접속된 제1 및 제2전극을 포함한다.
본 발명의 다른 관점에 의하면, 공급라인 또는 중공도관에 압력인가를 제공하기 위한 장치를 제공하며, 상기 장치는 (i) 전도성 중합체 성분으로 이루어지고, (ii) 공급라인의 제2면을 따라 접촉할 수 있는 형상을 갖는 제1면을 지니며, (iii) 탭을 수용하기 위한 수단을 갖고, (iv) 제1전극을 수용하기 위한 수단을 지니며, (v) 제2전극을 수용하기 위한 수단을 지니고 있는데, 상기 수단(iv)와 (v)는 상기 제1 및 제2면이 서로 접한 상태에서 그 안에 수용된 제1 및 제2전극 사이에 전위차가 인가되었을때 전류가 전도성 중합체 성분을 통과함으로써 장치를 가열시켜 상기 제1면 및/또는 제2면이 용융되도록 서로 관련되어 위치된다.
본 발명의 다른 관점에 의하면, 열회복성이 없는 물품을 제공하며, 상기 물품은
(a) (i) 초고분자량 폴리에틸렌 및 중합체 성분에 분포된 전도성 입자상 충전제로 구성되는 소결된 중합체 성분으로 이루어지고, (ii) 중합체 성분의 적어도 일부를 23℃에서 용융점까지 가열시켰을때 체적이 적어도 10%까지 증가하는, 전도성 중합체로 구성되며, 테이프의 형태로 있는 요소와,
(b) 전원에 연결될 수 있으며, 상기 전원에 연결시 전류가 전도성 중합체 성분을 통해 흐르도록 하는 전극을 포함한다.
발명의 상세한 설명
전도성 중합체 성분은 카본 블랙과 같은 입자상 전도성 충전제와 더불어 제공된 특히 초고분자량 폴리에틸렌(UHMWPE)과 같은 폴리에틸렌으로 이루어지는 것이 바람직하다.
일반적으로, 상기 중합체 성분은 기본적으로
(a) 입자가 그의 특징을 완전히 상실하이 없이 결합될 수 있도록 서로 소결된 유기 중합체 입자로 이루어진 매트릭스; 및
(b) 상기 결합된 입자의 경계 또는 그 근처에만 실질적으로 존재하는 상기 매트릭스에 분산된 카본 블랙과 같은 입자상 충전제로 구성된다.
이에 대한 적절한 기재가 지금은 포기된 미국출원 제596,761호 및 유럽특허출원 제157,640호와 720,117호에 나타나 있으며, 이들 각각은 본 명세서에 참고로 언급되어 있다. 비록, UHMWPE가 바람직하지만 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌 설파이드 및 폴리이미드와 같은 소결 가능한 다른 중합체라도 좋다.
이러한 전도성 중합체는 중합체 입자와 충전제의 드라이블랜드를 소결함으로써 제조될 수 있다. 이에 대한 전형적인 방법은 드라이블랜드의 압축성형단계, 대기압 또는 그 이상에서, 또한 중합체가 과도하게 유통되지 않을 정도로 연화되는 온도에서 상기 압축성형된 블랜드를 소결시키는 단계, 및 압력하에 냉각시키는 단계를 수반한다. 소결은 소정형상으로 물품을 제조하기 위해 주형에서 실시될 수 있으며, 또는 소결블록 또는 로드(흔히, 램 압출에 의해 제조)는 소정치수로 물품을 제작하기 위해 선반이나 기타의 기계로 절삭가공될 수 있다. 열전달이나 접착목적등을 위해 표면부를 증대시킬 것을 원할 경우 표면형상은 매끈하거나 거칠 수도 있으며 적절한 절삭날의 사용에 의해 형성된 홈과 같이 물품의 구조를 변경할 수도 있다. 불규칙하거나 홈이 형성된 면은 강력한 용착을 위해 바람직하다.
본 발명에 사용되기에 적합한 전도성 중합체는 대체로 낮은 전기적 저항을 갖는데, 예컨대, 1,000Ω-cm 이하, 바람직하게는 100Ω-cm 이하이며, 특히 0.5 내지 10Ω-cm 범위와 길이 10Ω-cm 이하가 바람직하다. 전도성 중합체가 통전될 경우 필요한 저항율은 예컨대 대략 48V까지의 직류전원이나 대략 120V 또는 240V 까지의 교류전원에 따른다. 소결은 용융합성제품보다 낮은 전도성 충전제의 장전에서 낮은 전기적 저항을 발생한다. 본 발명에 사용되는 바람직한 소결 조성물은 9부피% 이하, 바람직하게는 7부피% 이하, 특히 2 내지 6부피%의 카본 블랙이나 다른 전도성 충전제를 포함한다. 특히 바람직한 카본 블랙으로서는 AKZO chemie 회사계의 상표명 ketjenblack EC와 Degussa 회사제의 상표명 Printex XE-2가 있다. 저레벨의 카본 블랙은 가요성, 양호한 연신도, 고장력 강도, 양호한 노치 및 충격저항 및 양호한 내화학성과 같은 중합체의 바람직한 물리적 특성을 유지하도록 한다.
전도성 중합체는 교차결합될 수도 있다.
바람직한 중합체는 그의 연화점 또는 용융점 이상의 비교적 높은 점도를 유지하는 것으로, 상기 중합체는 그의 연화점 이상의 50℃의 온도에서 3Kg 장전시 0.3g/10분 이하, 바람직하게는 0.1g/10분 이하, 특히 0.05g/10분 이하의 용융흐름도와, 15Kg 장전시, 3.0g/10분, 바람직하게는 1.0g/10분 이하, 특히 0.1g/10분 이하의 용융흐름도를 갖는다. 본 발명에 있어서의 가장 바람직한 중합체는 150만 이상, 특히 300만 이상 및 자주 400만 내지 600만 정도의 높은 분자량을 갖는 UHMWPE이나 60만 내지 150만 정도의 분자량을 갖는 고분자량 폴리에틸렌(very high molecular weight polyethylene; VHMWPE)도 용융블렌딩후 사용될 수 있다. 본 발명에 사용될 전도성 중합체는, 예컨대 23-250℃의 동작온도범위, 5 이하, 바람직하게는 2 이하, 특히 1 이하의 저항변화율을 갖는 ZTC 특성을 나타내는 것이 바람직하다.
물품에 대한 적절한 접착을 위해 전원의 인가나 다른 방법으로는 가열시 전도성 중합체는 적어도 135℃, 바람직하게는 150℃, 보다 바람직하게는 적어도 200℃, 특히, 적어도 250℃의 접착선(bond-line) 온도를 성취할 수 있다. 필요한 온도는 50V 이하의 전원 사용시, 30분 이하, 바람직하게는 15분 이하, 보다 바람직하게는 5분 이하, 특히 0.5 내지 3분 동안 통상의 대기조건하에 성취된다. 이와같은 신속한 가열 및 높은 온도는 전도성 중합체, 기판 또는 포위재료에 대한 짧은 설정시간 및 손상의 최소화로 귀결될 수 있다. 대체로, 이와같은 전도성 중합체가 유지될 수 있는 최대출력밀도는 중합체에 대한 손상이 발생되기전에 약 25W/cm3까지만이었던 것으로 인식되고 있다. 케이블 및 관의 환경상의 보호는 서브스트레이트 주위에 한장의 재료를 감쌈으로써, 즉 랩-어라운드(wrap-arround) 슬리이브의 사용에 의해 달성된다. 전도성 중합체는 가열시 중요한 열팽창계수를 가지며 실링장치는 가열시 접합될 2개의 면들을 위치시켜 그들 사이에 갭이 형성되도록 작용한다.
실링스트립은 기본적으로 원형, 타원형 또는 직사각형의 단면으로 될 수 있으며, 랩-어라운드 슬리이브나 다른 시이트의 에지부가 삽입되는 중앙영역에 의해 서로 대면하거나 거리를 두고 떨어져 있는 요홈들을 갖는다. 에지들은 그 위로 스트립을 미끄러지게 하거나 스트립내로 횡단하여 삽입시킴으로써 실링스트리비에 위치될 수 있다. 또한, 슬리이브의 외주둘레에 위치된 탄성밴드와 같은 랩(wrap)의 사용에 의해 요홈내에서 중앙영역에 대해 에지들을 지지하기 위한 어떠한 수단이 제공되는 것이 바람직하다. 상기 영역은 가열시 팽창되는데 이는 상기 영역에서의 용착이나 접착을 개량한 결과로 된다.
실링스트립의 재료와 에지부의 재료가 일치될 경우, 용착 또는 접착을 향상시키기 위해 가열 및 압력하에 상호침투가 야기될 수 있다. 접착은 실링장치의 요홈에 제공될 수도 있다. 요홈은 평탄하거나 에지부에 확실한 결합을 부여하기 위한 형상 또는 슬리이브 에지부의 위치를 유지하기 위한 형상으로 될 수 있으며, 또한, 요홈은 에지부가 자유롭게 끼워져서 열팽창으로 인해 접합될 수 있도록 한 크기로 될 수도 있다. 본 실시예의 하나는 요홈들이 에지부들보다 크며 전도성 중합체로 충전되어 팽창하는 절결부를 갖고 있다. 이것은 접합선의 압축 및 전단에 의해 접합영역을 더욱 강화시킨다.
본 발명의 다른 실시예의 하나는 실링스트립이 중앙으로 절결되는 단일슬롯이나 채널을 갖는 전도성 중합체의 로드로 이루어진다. 가열시, 실링스트립의 선택부는 삽입된 에지부를 수용하기 위해 팽창된다. 실링스트립의 가열은 전극이 스트립내로 채용되거나 하나 또는 양면에 존재할 경우 외부(예컨대, 토오치나 오븐을 통해) 또는 내부적으로 발생된다. 전극은 스트립의 길이를 따라 팽창하며, 예컨대, 전기적 절연재로 하나 또는 양면에 피복되어 절연될 수도 있다.
본 발명의 한 관점에 의하면, 유체나 가스를 수용하는 관이나 케이블 또는 다른 공급라인에 압력을 인가하기 위한 적절한 장치가 관 또는 공급라인에 부착된다. 상기 장치는 적어도 일부에 전도성 중합체를 포함하며 상기 중합체의 가열시(바람직하게는 그의 전극이 전원에 연결된 후) 장치가 관에 용착되도록 된다. 장치가 부착된 후, 탭을 수용하기 위한 수단을 통해 구멍이 공급라인에 형성될 수 있으며, 또는 상기 구멍은 부착에 앞서 형성될 수도 있는데, 전자의 경우 부착시 관의 압력손실을 피하기 위해 바람직하며 장치가 드릴링가이드로서 작용하도록 한다.
장치는 대체로 균일한 조성으로 되는 것이 바람직하며, 접합면, 전극 및 탭의 수용수단은 서로 일체로 되는 것이 좋다. 장치는 단면이 원형이나 평면으로 되는 것이 좋다. 원형장치에 대해 제1전극이 원주 요홈에 배치되며 제2전극이 탭을 수용하기 위한 수단을 제공하는 축공내에 위치될 수 있다. 장치와 전극 사이의 접촉저항이 감소되며, 전도성 중합체와 전극 사이에 실버페인트를 착색함으로써 접착이 개선될 수 있다. 전극은 가요성 와이어 또는 꼬여진 끈이 바람직하나 실버페인트도 좋다. 장치의 형상은 대체로 평면이 바람직하며 서로 대향하는 에지부에 위치된 2개의 금속스트립전극을 갖춘 전도성 중합체 테이프로 이루어진다. 탭을 수용하기 위한 수단은 원형으로 탭의 표면으로부터 돌출한다. 탭의 수용을 위해 탭사이에 유체의 접근을 허용하도록 한 구멍이 테이프를 통해 형성된다. 이 바람직한 장치는 플렉시블하여 광범위한 칫수의 관의 표면에 정합될 수 있다. 필요한 경우, 이 장치는 용착선을 녹이기 위해 전원을 재차 투입함으로써 부착후 관으로부터 제거될 수 있다.
다른 실시예에 있어서, 실링부재는 전도성 중합체에 위치될 수 잇는 전력부하(전력 밀도로 할 경우)는 적어도 50W/cm3, 바람직하게는 적어도 100W/cm3, 어떤 경우에는 200W/cm3또는 그 이상까지 증대될 수 있다. 이러한 높은 부하에 견딜 수 있는 테이프는 낮은 입력전원을 사용하여 단시간 동안 제한된 공간에서 높은 열량을 제공하는데에 특히 유용하다. 테이프란 용어는 솔리드 서브스트레이트와 접촉시 적어도 50W/cm3의 최소파워출력(전극들 사이의 테이프 표면 교차시는 7W/in2)에 견딜 수 있도록 중합체 체적대 외부 열분산면 영역의 비가 충분히 높게된 중합체 재료를 뜻하며, 상기 중합체로 된 테이프의 형상은 예컨대, 스트립, 로드 또는 타원형 피이스 또는 도그-본(dog-bone) 단면일 수 있다.
중합체 체적 대 외부 표면영역의 비는 적어도 대략 40in2/in3, 바람직하게는대략 130in2/in3이며, 200in2/in3또는 그 이상일 수도 있다. 테이프이 가장 바람직한 형태로서는 하나 또는 양면의 에지들을 따라(또는 그에 인접하여) 공급된 길이방향 전극(예컨대, 금속 스트립, 브레이드, 또는 실버페이트나 이들의 조합)으로서 폭이 대략 1 내지 6cm이고 두께가 대략 2mm까지로 된 것이다. 본 바람직한 실시예에 있어서, 전극 또는 층상욤소가 전도성 접착제의 사용에 의해 전도성 중합체 테이프에 부착될 수도 있다. 유기 중합체로 구성된 자기지지 스트립의 형태로서 상기 중합체에 분산된, 입자상 전도성 충전제인 전도성 접착제가 테이프와 전극 또는 기타 층상요소 사이에 위치되며, 접착제를 녹이기 위해 충분한 온도로 압력하에 적층된다. 전극 이외의 층상요소, 예컨대, 메쉬, 글래스 또는 세라믹층이나 기타 유전체가 접착제에 의해 부착될 수도 있다. 접착제는 층상요소와 유사한 형상으로 절단되며, 일반적으로 층상요소 영역의 적어도 30%, 바람직하게는 적어도 50%, 특히 적어도 75%를 덮는다. 테이프는 절연층으로 덮혀질 수도 있다.
UHMWPE 및 VHMWPE는 상승된 온도에서의 그의 높은 체적팽창, 즉, 적어도 10용적%가 증가, 가끔은 용융점 이상의 온도에서 30용적%의 체적 팽창으로 인해 이들 테이프에 사용하기 위한 바람직한 중합체들이다. UHMWPE 전도성 중합체들은 용융점 이상에서 이들이 유동됨이 없이 솔리드 엘라스토머 형태를 유지하기 때문에 압력인가를 위해 바람직하다. VHMPWPE 전도성 중합체는 테이프와 서브스트레이트 사이에 충전을 피할 필요가 있을때 바람직하다. 만약, 테이프가 그를 관통하는 슬릿이나 개구를 지닐 경우, 테이프는 서브스트레이트의 표면을 녹이는데, 용융된 서브스트레이트는 구멍, 슬릿 또는 개구를 통해 유동하여 재차 고형화될 수 있다. 이에 따라 테이프는 용착에 의하지 않고 서브스트레이트에 고정될 수 있다. 또한, 이들 재료는 일치되지 않을 수도 있다.
테이프는 랩조인트를 형성함으로써 관위에 커플링 슬라이브나 관을 밀봉하거나, 2개의 관의 단부들을 버트용접하거나, 또는 랩어라운드 시이트의 단부를 밀봉하기 위해 사용될 수 있다. 예컨대, 폴리에틸렌제 슬리이브 또는 디스크와 같은 커플러가 테이프층을 지닌 내측과 외측면에 라이닝될 수도 있다. 커플러는 다음, 다양한 직경 및 재료로 된 관들 사이에 단부 캡배리어를 연결 및 제공하기 위해 사용될 수 있다. 이것은 강관의 외경과 플라스틱관의 내경 사이에 접속을 행하는 국부가열장치에 사용하는데에 특히 유용하다. 테이프의 팽창특성은 양 파이프에 긴밀한 시일이 되도록 하며, 폴리에틸렌 디스크는 큰 폴리에틸렌관과 작은 강관 주위의 절연재 사이에 강한 물리적 습기장벽을 제공하고, 관이 일직선으로 정렬되도록 한다. 또한, 테이프는 서브스트레이트 주위에 감겨질 수 있다. 상기 테이프는 길이방향으로 접혀져서 가열 및 용착 또는 접착될 실링스트립의 요홈내로 삽입될 수 있으며, 상기 실링스트립은 실링스트립 그 자체가 전기적으로 가열성인 경우보다 광범위한 재료(즉, 비용융 가공성 재료)로부터 형성될 수 있다.
다른 응용에 있어서, 테이프는 서브스트레이트, 접착층 또는 발포층위에 길이방향으로 접혀질 수도 있다. 발포층은 테이프가 압력하의 인클로우저내의 단부플레이트에 대해 다양한 형상 및 크기의 케이블을 밀봉하기 위해 사용될때 특히 유용하다. 압축발포층은 접착될 면에 대해 테이프를 미는 힘을 발휘하여 케이블면의 어떠한 불규칙성이나 불균일성을 보상한다.
도면의 상세한 설명
제1도는 실링스트립(10)을 사용함에 의해 관형구조체내에 형성될 수 있는 2개의 편평한 에지부(2)를 갖는 랩-어라운드 슬리이브(1)를 예시한다. 실링스트립(10)은 단부요홈(11)을 가지며, 상기 요홈(11)내로 에지부(2)가 스트립에 대해 길이방향으로 미끄러져 수용되거나 가로방향으로 삽입되어 수용될 수 있다. 실링 스트립의 사이즈는 비록 슬리이브(1)의 사이즈에 따라 정확하게 정해지나, 폭이 1 내지 10cm, 특히 1 내지 5cm, 특히 2 내지 4cm이고, 두께가 0.5 내지 3cm인 것이 바람직하다. 실링스트립은 예컨대 토오치나 뜨거운 공기와 같은 적절한 방법으로 가열될 수도 있으나 전기적 가열이 좋다. 바람직한 가열은 부호 12로 표시된 영역에 국부적으로 행해지는 것이며, 이에 따라 에지부(2)의 단부가 상기 영역에 용착되게 된다. 가능하다면, 접착제가 제공되어 가열시 작용될 수도 있다.
제2도는 영역(12)에 매립된 2개의 전극(13)을 갖는 실링스트립을 나타낸다. 전극(13)이 전원에 접속시 실링스트립이 가열된다. 실링스트립과 시이트 에지부는 상호 조화되는 형상으로 되는데, 상기 형상은 단순하거나 또는 복잡한 형상일 수 있다.
제3도와 제4도는 제2도에 보여준 실링스트립의 다른 실시예이다. 이들 각각의 스트립은 가열시 팽창하는 전도성 중합체로 충전된 절결부(14)를 갖는 2개의 요홈(11)을 포함한다. 제3도의 요홈들은 비교적 단순한 형상으로 되어 있으나, 제4도의 요홈들은 가열시 제위치에 시이트 에지부를 지지하도록 하기 위한 돌기들인 구속수단(15)을 포함한다. 에지부상의 요홈(16)은 구속수단에 대응하며 제조중 형성될 수 있다. 각각의 실링스트립은 전극(13)을 덮는, 예컨대 O-링 또는 시일로 되는 중합체 플러그(17)를 포함한다.
제5도는 시이트 에지부를 수용하기 위해 적합한 중앙슬롯(18)이 전극(13)의 중간에 위치되어 있는 실링스트립(10)의 다른 형태를 나타낸다. 슬롯(18)은 전도성 중합체의 팽창으로 인해 충전될 수 있는 요홈(19)을 포함한다. 이 실시예에서, 중앙부가 아닌 실링스트립의 팽창은 전극의 통전시 가열된다.
제6도는 테이프(20)가 전도성 중합체와의 양호한 접촉을 위해 전도성 잉크전극(21)으로 프린트된 다음, 전극(또는 버스) 와이어(22)가 프린트 잉크전극(21)에 위치되는, 전도성 중합체 테이프를 나타낸다. 임의의 유전층(23)이 절연을 위해 또한 잉크전극(21)과 와이어(22)의 양호한 접촉을 위해 테이프위에 적층될 수도 있다. 또한, 제2유전층이 테이프의 타측에 적층되고 2개의 필름이 테이프를 보호하기 위해 그 단부들을 따라 밀봉될 수도 있다.
제7도는 커플링(33)을 사용한 관(31) 및 (32) 사이의 랩 파이프 조인트를 나타낸다. 커플링(33)은 테이프(20)을 수용하기 위한 요홈을 형성하기 위해 그의 내면에 절결된 홈(34)을 갖는다. 전극 와이어(22)는 소정점에서 커플링(33)의 벽을 통해 전도성 중합체 테이프(20)로부터 연장될 수 있다. 제7도에서, 관(32)위의 커플링의 좌측은 테이프에 통전하기전의 상태이고 관(31)위의 우측은 테이프에 통전후의 용해된 영역을 나타낸다.
제8도는 관 41과 42 사이의 버트타입 조인트를 나타내며, 전도성 중합체 테이프가 시임(44)위에 위치되고 중합체와 전도성 중합체 테이프가 가열에 따라 팽창시 테이프에 대해 양호한 열적 접촉을 유지하고 압력을 유지하기 위해 시임에 대하여 테이프를 압축하기 위해 실리콘 고무상 밴드가 사용된다.
제9도는 랩-어라운드 슬리이브의 에지부(2)의 대한 가열 및 용착시의 사용을 위해 요홈(11)내로 삽입되는 전도성 중합체 테이프(20)의 단편들을 갖는 실링스트립(10)을 나타낸다.
제10도는 전도성 중합체 테이프(20)의 각종 사용예를 나타낸다. 스플라이스 케이스(50)는 케이블(5)을 둘러싸고 있는 절반부(half-shell)들로 이루어진다. 케이블 자켓의 보완은 부호 51로 표시된 바와같이 간단히 테이프를 감음으로써 이루어진다. 케이블 또는 관과 덕트 사이의 시일은 부호 52로 표시했다. 또한, 케이블과 스플라이스 케이스 단부플레이트 사이의 시일은 부호 53으로 표시했으며, 2개의 절반부로 된 단부플레이트 사이의 시일은 부호 54로 표시했다. 상기 절반부들 사이의 길이방향의 시일은 부호 55로 나타냈고, 케이블과 단부캡 사이의 시일은 부호 56으로 나타냈다.
제11도는 케이블(61)위의 압력인가장치(60)을 보여준다. 상기 장치(60)는 케이블 자켓(63)에 용접될 제1표면(62)을 갖는다. 접착제 시이트가 케이블 자켓과 제1표면 사이에 제공된다. 상기 장치는 직경이 1 내지 5cm, 바람직하게는 1.5 내지 3cm이며, 높이가 0.5 내지 2.5cm, 바람직하게는 0.75 내지 2cm이다. 또한, 상기 장치(60)는 밸브와 같이 탭을 수용하기 위한 수단(64)을 가지며, 상기 수단(64)는 탭이 고정될 수 있도록 내부에 나선부가 형성된(UHMWPE 조성물내로 직접 새겨지는 것이 바람직하나, 구멍내의 라이너에 새겨질 수도 있다) 축공을 포함한다. 제1전극을 수용하기 위한 수단(65)은 표면(62)에 인접하여 위치된 원주상 요홈으로 되며, 제2전극을 수용하기 위한 수단은 탭을 수용하기 위한 동일한 구멍의 일부로서 부호 66으로 나타냈다. 그러나, 제2전극은 제8도에 화살표로 표시한 바와같이 전류로가 방사상으로 되도록 대체로 요홈(65)가 동일평면에 위치되는 것이 바람직하다.
제12도는 케이블(61)상에 부착된 장치(60)를 보여준다. 장치(60)의 에지에 형성된 용융된 중합체 재료(69)는 양호한 용착이 행해진 것을 나타내고 있다. 케이블과 장치 사이의 용착선은 점선으로 표시했다. 구멍(70)은 케이블 자켓(63)을 통해 뚫려진다.
제13도는 압력인가장치의 다른 실시예를 나타낸다. 상기 장치(71)는 전도성 중합체의 가요성 적층 테이프로 이루어진다. 기다란 전극 스트립(73), 예컨대, 금속스트립, 나선 또는 실버페인트와 같은 전극이 테이프의 표면위로 부착된다. 탭을 수용하기 위한 원통형 수단이 테이프의 표면으로부터 돌출하며, 테이프를 통해 개구(75)를 갖는다. 테이프의 저면은 평탄하게 되어 있으나 서브스트레이트에 대한 접착을 좋게 하기 위해 홈이 형성될 수도 있다.
제14도는 제10도의 A-A선 단면도이다. 홈(76)이 전극(73)의 위치를 위해 테이프의 대향 에지들에 위치된다.
본 발명은 다음과 같은 실시예들에 의해 예시될 수 있다.
약 4.0백만의 분자량 및 약 0.1mm의 평균입자크기를 갖는 95부피부의 초고분자량 폴리에틸렌 분말, UHMWPE(Hostalen GUR-413, American Hoechst로부터 입수가능), 및 5부피부의 카아본 블랙(Ketjenblack EC 300 DJ, AKZO Chemie로부터 입수가능)을 고속혼합기에서 건조혼합함으로써 제3도의 전도성 중합체 테이프(20)를 제조했다. 이 혼합물을 170℃로 가열된 램압출기를 통해 5피트/분 및 3000psi의 압력으로 압출하여 직경이 8인치(20.3cm)인 소결봉을 생산했다. 이 봉을 절삭하여 0.015인치×0.875인치(0.038×2.223cm) 테이프를 생산했다.
실버-충전 잉크(Electrodag 504, Acheson Colloids로부터 입수가능)를 사용하여, 각각 0.1875인치(0.476cm)의 폭을 가지는 두개의 전극스트립을 0.5인치(1.27cm) 간격으로 테이프의 한면 상에 착색시켰다. 30AWG 실버-피복 동와이어를 0.003×0.013인치(0.008×0.033cm)의 횡단면으로 편평하게 함으로써 전극 즉 버스와이어를 만들고, 그 다음에 평평하게 한 와이어 12개를 함께 꼬았다. 1피트/분(30.5cm/분)에서 작동하는 로울 라이네이터(roll laminator)를 사용하여, 전극/버스와이어를 잉크전극 스트립상에 입히고 0.012인치(0.030cm) 층의 투명한 폴리에틸렌 필름을 전극스트립상의 테이프 위층에 라미네이트시키고 버스와이어 및 제2층을 테이프의 바닥면에 라미네이트시키고 모서리를 히트 시일하여 완전히 시일 및 절연된 전도성 중합체 테이프를 생산했다. 이 테이프를 일정한 길이로 자르고 두 끝으로부터 폴리에틸렌 필름의 상층을 벗겨내서 테이프를 통전시키기 위해 전극와이어에 노출시킬 수 있다.
실시예 2
두개의 플라스틱 파이프를 다음과 같은 방법으로 접속시켰다. 3.5인치(8.9cm) 직경의 오렌지 폴리에틸렌커플러를 사출성형했다. 커플러의 안쪽 원주에 0.875인치(2.223cm)의 폭을 가지고 2인치(5.08cm) 떨어진 두개의 홈을 냈다. 스트립을 홈의 제자리에 고정하기 위해 한면에 접착제를 가지는 두개의 구리호일 스트립(각각 0.002×0.188인치/0.005×0.476cm)을 홈에 고정하고 버스와이어 또는 폴리에틸렌 필름층을 가지지 않는 실시예 1의 테이프를, 테이프상의 잉크전극이 구리스트립과 접촉하도록 구리스트립위에 설치했다. 테이프를 제위치에 지지하기 위한 맨드릴을 사용하여 이 테이프를 1분간 30V/5.5A에서 통전시켜 커플러에 용융접착시켰다.
커플러를 관에 접속하기 위하여, 관을 커플러내에 삽입하고 테이프를 2분간 30V/5.5A에서 통전했다. 관 및 커믈러에의 테이프의 용융을 테이프상의 커플러벽을 통해 구멍뚫은 조그만 구멍을 통해 관찰했다. 용융시에 구멍을 통해 보인 색은 검은색에서 오렌지색으로 변했다. 이들 조건은 공간이 없는 우수한 접착을 달성하기에 충분했다. 전도성 중합체 테이프의 팽창 및 관과 커플링의 표면용융은 공간없는 접착을 달성했다.

Claims (11)

  1. 제1품품을 제2물품에 접합하기 위한 방법에 있어서,
    1) 제1물품을 제2물품에 인접하도록 위치시키는 단계; 및
    2) (a) 열회복성이 없고, (b) 적어도 15.8cm2/cm3(40inch2/inch3)의 외부표면영역/체적비를 가지며, (c) 제1 및 제2물품 사이에 배치되며, (d) 열이 그 안에 발생시 팽창되는 전도성 중합체 성분내에 열을 발생시키는 단계로 이루어지며, 상기 열은 전기 전류를 통과시키므로 상기 전도성 중합체내에서 발생되며, 상기 제1물품과 제2물품 및 전도성 중합체 성분은, 열이 그 안에 발생되었을 때 전도성 중합체 성분의 확장이 전도성 중합체 성분을 통해서 제2물품에 접하도록 되거나, 물리적 제약을 받게 되는 것을 특징으로하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1물품과 제2물품은 공히 열회복성이 없는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 제1 및 제2물품중 적어도 하나는 절연성 중합체 성분으로 구성된 중공도관인 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 물품중 적어도 하나가 전기적으로 절연성 열가소성 중합체 합성으로 구성되며 전도성 중합체내에 열이 열가소성 중합체를 녹여 전도성 중합체 성분의 대향하는 면에 각 물품을 용융시키므로, 제1물품과 제2물품이 접합되도록 하는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1물품은 중공 전화 케이블이며, 제2물품은 i) 케이블의 원주의 일부 주위에만 케이블에 접합하게 되는 새들의 형태로 되고 ii) 케이블 내외로 유체의 통로를 위한 포오트를 제공하는 탭을 수용하기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 2개의 제1물품은, 각각 전기적으로 절연하여 열가소성 중합체 조성물로 구성된 외면부를 갖고, 각각을 제2물품에 적합하여 연결되며, 상기 제2물품은,
    i) 원통형으로 구성되고,
    ii) 그 안으로 중공도관의 단부가 위치되고, 상기 제2물품은 또한, 전도성 중합체 성분안에 열이 발생되는 동안 구속부재에 의해 둘러싸이는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 전도성 중합체는 (a) 초고분자량 중량 폴리에틸렌으로 구성되고, 함께 소결되어 상기 입자가 그의 특징을 완전히 상시함이 없이 결합되는 중합체, 성분과, 결합입자의 경계 또는 그 근방에만 실질적으로 존재하는 입자상 천도성 충전제를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 물품들 각각은 폴리에틸렌으로 구성되는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서, 전도성 중합체 성분은 적어도 51.2cm2/cm3(130inch2/inch3) 체적 대 외부표면영역의 비를 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 열회복성이 없는 물품으로서, 상기 물품은 제27항에 청구된 방법의 전도성 중합체 성분으로서 사용하기에 적당하며,
    (a) 테이프의 형태로 되고, 전도성 중합체로 구성되는 소자를 구비하며, 상기 중합체는 i) 초고분자량 폴리에틸렌으로 구성되고 중합체 성분에 분포된 소결된 중합체 성분과, 전도성 입자상 충전제를 포함하며,
    ii) 중합체 성분의 적어도 일부가 23℃로부터 융점까지 가열되었을때 10% 이상 체적이 증가되며;
    (b) 전원에 연결가능하고, 전원에 접속시 전류가 전도성 중합체 요소를 통해 흐르도록 전극을 구비하는 것을 특징으로 하는 물품.
  11. 제10항에 있어서, 상기 전도성 중합체 성분이 유전체층으로 덮혀 있는 것을 특징으로 하는 물품.
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