(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１管接合部の外表面に対する凹部である第１キー溝を含む第１管接合部を、第２管接合部の内表面に対する凹部である第２キー溝を含む第２管接合部に接合する方法であって、
前記第１管接合部を前記第２管接合部に挿入する工程と、
前記第１キー溝及び前記第２キー溝を位置合わせする工程と、
第１転移温度を有する第１形状記憶ポリマーを含む第１キーを前記第１キー溝と前記第２キー溝との間に配置する工程であって、前記第１キーが長さと該長さに垂直な断面とを有する工程と、
前記第１キーを前記第１転移温度を超えて加熱する工程と、
前記第１形状記憶ポリマーが前記第１キー溝及び前記第２キー溝の両方の一部を満たすように前記第１キーの前記長さを減少させかつ前記断面を膨張させ、前記第１管接合部と前記第２管接合部との間に機械的な干渉結合を形成する工程と、を含み、
前記第１キー溝が複数の第１凹部を含み、前記第２キー溝が複数の第２凹部を含み、前記第１キーが複数の弧状部を含み、各弧状部が形状記憶ポリマーを含み、前記第１キー溝及び前記第２キー溝を位置合わせする工程が、前記第１凹部の少なくとも一部を前記第２凹部の少なくとも一部と位置合わせして、複数の対になった第１及び第２凹部を形成する工程を含み、前記第１転移温度を有する前記第１形状記憶ポリマーを含む前記第１キーを前記第１キー溝と前記第２キー溝との間に配置する工程が、少なくとも１つの弧状部を２つ以上の対になった第１及び第２凹部の間に配置する工程を含む、方法。
【請求項２】
第１管接合部の外表面に対する凹部である第１キー溝を含む第１管接合部と、
第２管接合部の内表面に対する凹部である第２キー溝を含む第２管接合部と、
第１形状記憶ポリマーを含む第１キーと、を含み、
前記第１管接合部の少なくとも一部が、前記第１キー溝を前記第２キー溝と位置合わせするように前記第２管接合部の内側に配置され、前記第１キーが、前記第１キー溝と前記第２キー溝との間に位置し、前記第１キー溝及び前記第２キー溝を少なくとも部分的に満たし、
前記第１キー溝が複数の第１凹部を含み、前記第２キー溝が複数の第２凹部を含み、前記第１キーが複数の弧状部を含み、各弧状部が形状記憶ポリマーを含み、前記第１キー溝及び前記第２キー溝が、前記第１凹部の少なくとも一部を前記第２凹部の少なくとも一部と位置合わせして、複数の対になった第１及び第２凹部を形成するように位置合わせされ、前記形状記憶ポリマーを含む前記弧状部が、前記対になった第１及び第２凹部の間に位置し、前記対になった第１及び第２凹部を少なくとも部分的に満たす、接合管組立品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、管接合部の接合方法、及び管接合部の接合に使用される材料、特に形状記憶ポリマーに関する。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００２】
簡単に言えば、一態様では、本開示は、第１管接合部及び第２管接合部を接合する方法を提供する。第１管接合部は、第１管接合部の外表面に対する凹部である第１キー溝を含み、第２管接合部は、第２管接合部の内表面に対する凹部である第２キー溝を含む。この方法は、第１管接合部を第２管接合部に挿入する工程と、第１キー溝及び第２キー溝を位置合わせする工程と、第１転移温度を有する第１形状記憶ポリマーを含む第１キーを第１キー溝と第２キー溝との間に配置する工程であって、キーが長さと長さに垂直な断面とを有する工程と、第１キーを第１転移温度を超えて加熱する工程と、第１形状記憶ポリマーが第１キー溝及び第２キー溝の両方の部分を満たすように第１キーの長さを減少させかつ断面を膨張させ、第１管接合部と第２管接合部との間に機械的な干渉結合を形成する工程と、を含む。いくつかの実施形態では、この方法は、第１形状記憶ポリマーを第１転移温度未満に冷却する工程を更に含む。
【０００３】
いくつかの実施形態では、この方法は、第３管接合部の外表面に対する凹部である第４キー溝を含む第３管接合部を、第３管接合部の内表面に対する凹部である第３キー溝を有する第２管接合部に挿入する工程と、第３キー溝及び第４キー溝を位置合わせする工程と、第２転移温度を有する第２形状記憶ポリマーを含む第２キーを第３キー溝と第４キー溝との間に配置する工程と、第２キーを第２転移温度を超えて加熱する工程と、第２形状記憶ポリマーが第３キー溝及び第４キー溝の両方の部分を実質的に満たすように第２キーの長さを減少させかつ断面を膨張させる工程と、を更に含む。
【０００４】
いくつかの実施形態では、第１キーは、第１管接合部を第２管接合部に挿入する前に第１管接合部の第１キー溝内に埋め込まれる。いくつかの実施形態では、第１キーは、第１管接合部を第２管接合部に挿入する前に第２管接合部の第２キー溝内に埋め込まれる。
【０００５】
いくつかの実施形態では、第１キー溝は第１円周溝を含み、第２キー溝は第２円周溝を含み、第１キーは弧状部を含む。いくつかの実施形態では、第１キー溝は複数の第１凹部を含み、第２キー溝は複数の第２凹部を含み、第１キーは複数の弧状部を含み、各弧状部は形状記憶ポリマーを含む。いくつかの実施形態では、第１又は第２キー溝は複数の第１凹部を含み、他方のキー溝は第２凹部を含み、第１キー溝及び第２キー溝を位置合わせする工程は、２つ以上の第１凹部を第２凹部の少なくとも一部と位置合わせして、複数の対になった第１及び第２凹部を形成する工程を含む。
【０００６】
いくつかの実施形態では、第１キーは複数の弧状部を含み、各弧状部は形状記憶ポリマーを含む。いくつかの実施形態では、第１キーを第１キー溝と第２キー溝との間に配置する工程は、少なくとも１つの弧状部を２つ以上の対になった第１及び第２凹部間に配置する工程を含む。
【０００７】
いくつかの実施形態では、第２管接合部は、第２管接合部の内表面から突出する止め具を更に含む。いくつかの実施形態では、第１管接合部を第２管接合部に挿入する工程は、第１管接合部が止め具に接触するまで第１管接合部を挿入する工程を含む。
【０００８】
いくつかの実施形態では、この方法は、第１キーを第１形状記憶ポリマーの第１転移温度を超えて再加熱する工程と、第１管接合部を第２管接合部に対して再配置する工程と、第１管接合部と第２管接合部との間に機械的な干渉結合を再形成する工程と、を更に含む。いくつかの実施形態では、この方法は、第１キーを第１形状記憶ポリマーの第１転移温度を超えて再加熱する工程と、第１管接合部を第２管接合部から取り外す工程と、を更に含む。
【０００９】
別の態様では、本開示は、本開示のいずれかの方法に従って作製された接合管組立品を提供する。
【００１０】
更に別の態様では、本開示は、第１管接合部の外表面に対する凹部である第１キー溝を含む第１管接合部と、第２管接合部の内表面に対する凹部である第２キー溝を含む第２管接合部と、第１形状記憶ポリマーを含む第１キーとを含む、接合管組立品を提供する。第１管接合部の少なくとも一部は、第１キー溝及び第２キー溝を位置合わせするように第２管接合部の内側に配置され、第１キーは、第１キー溝と第２キー溝との間に位置し、第１キー溝及び第２キー溝を少なくとも部分的に満たす。
【００１１】
いくつかの実施形態では、第１キーは、第１キーの長さに相当する第１キー溝及び第２キー溝の両方の部分を実質的に満たす。
【００１２】
いくつかの実施形態では、第１キー溝は第１円周溝を含み、第２キー溝は第２円周溝を含み、第１キーは弧状部を含む。いくつかの実施形態では、第１及び第２キー溝の少なくとも一方は、弓状の断面を有する。いくつかの実施形態では、第１及び第２キー溝の少なくとも一方は、三角形、矩形、及び台形からなる群から選択される断面を有する。
【００１３】
いくつかの実施形態では、第１キー溝は複数の第１凹部を含み、第２キー溝は複数の第２凹部を含み、第１キーは複数の弧状部を含み、各弧状部は形状記憶ポリマーを含む。第１キー溝及び第２キー溝は、第１凹部の少なくとも一部を第２凹部の少なくとも一部と位置合わせして、複数の対になった第１及び第２凹部を形成するように位置合わせされる。形状記憶ポリマーを含む弧状部は、対になった第１及び第２凹部間に位置し、対になった第１及び第２凹部を少なくとも部分的に満たす。
【００１４】
いくつかの実施形態では、第１又は第２キー溝は複数の第１凹部を含み、他方のキー溝は第２凹部を含む。第１キー溝及び第２キー溝は、２つ以上の第１凹部を第２凹部と位置合わせして、複数の対になった第１及び第２凹部を形成するように位置合わせされる。形状記憶ポリマーは、対になった第１及び第２凹部間に位置し、対になった第１及び第２凹部の少なくとも一部を少なくとも部分的に満たす。
【００１５】
いくつかの実施形態では、第１又は第２キー溝は複数の第１凹部を含み、他方のキー溝は第２凹部を含み、第１キーは複数の弧状部を含み、各弧状部は形状記憶ポリマーを含む。第１キー溝及び第２キー溝は、２つ以上の第１凹部を第２凹部と位置合わせして、複数の対になった第１及び第２凹部を形成するように位置合わせされる。形状記憶ポリマーを含む弧状部は、対になった第１及び第２凹部間に位置し、対になった第１及び第２凹部を少なくとも部分的に満たす。
【００１６】
いくつかの実施形態では、第１管接合部は、第２管接合部の内表面から突出する止め具に接触している。
【００１７】
上記の本開示の概要は、本発明のそれぞれの実施形態を説明することを目的としたものではない。また、本発明の１つ以上の実施形態の詳細を、以下の説明に記載する。本発明の他の特徴、目的、及び利点は、その説明から、また「特許請求の範囲」から明らかとなろう。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本開示のいくつかの実施形態に従って、キー溝を有する第１及び第２管接合部を示す。
【００１９】
【図１Ａ】図１の管接合部の断面図。
【００２０】
【図２】図１の第２管接合部に挿入された図１の第１管接合部を示す。
【００２１】
【図２Ａ】位置合わせされたキー溝及びキーを含む図２の管接合部の断面図。
【００２２】
【図２Ｂ】キーを含む位置合わせされたキー溝の断面図。
【００２３】
【図３】活性化時のキーの寸法変化を示す図２Ａの断面図。
【００２４】
【図３Ａ】活性化時のキーの寸法変化を示す図２Ｂの断面図。
【００２５】
【図４】本開示のいくつかの実施形態に従って、複数の凹部を含むキー溝を有する第１及び第２管接合部を示す。
【００２６】
【図５】図４の第２管接合部に挿入された図４の第１管接合部を示す。
【００２７】
【図５Ａ】活性化後の複数の弧状部を含むキーを含む、位置合わせされたキー溝の断面図。
【００２８】
【図６Ａ】本開示のいくつかの実施形態に従って、キー溝及び封止材を有する第１及び第２管接合部の断面を示す。
【００２９】
【図６Ｂ】キー及び封止材を含む、図６Ａの第２管接合部に挿入された図６Ａの第１管接合部の断面を示す。
【００３０】
【図７】本開示のいくつかの実施形態に従って、キーを使用して９０°Ｌ字継ぎ手に接合された管の断面を示す。
【００３１】
【図８】本開示のいくつかの実施形態に従って、キー溝及び止め具を有する第１及び第２管接合部の断面を示す。
【００３２】
【図９】キーを含む、図８の第２管接合部に挿入された図８の第１管接合部の断面を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
一般に、管接合部、例えば、管、管継ぎ手、及び管連結具は、様々な手段により接合されている。ある場合には、管接合部はねじ付きであり、管は一方の接合部を他方にねじ込むことにより互いに機械的に連結される。ねじ付き管を使用すると、管接合部間を可逆的に接続することができる。すなわち、接合部のねじを外すだけで管接合部間の接合部を「分断」でき、管接合部を簡単に再接合することができる。
【００３４】
別に、より永久的な接合手段には、圧着、並びにはんだ及び接着剤を使用して管接合部を接合することが挙げられる。これらの方法は、管接合部の嵌合に、より優れた可撓性をもたらし、より漏れにくい継ぎ目を形成する傾向があるが、管接合部間の継ぎ目は容易に元に戻せない。例えば、管接合部を共に溶接すると、修復又は差し替えするには、一般に継ぎ目の周囲の接合部を切除し、除去部分を補うために管接合部を挿入し、新たな管接合部を再溶接する必要がある。同様に、接着剤は、一般に硬化して永久的な結合を形成し、修正が必要な場合は、接着剤から形成された接合部を除去して管接合部全体を交換する必要がある。
【００３５】
いくつかの実施形態では、本開示は、管接合部間の接合部を形成するのに有用な材料及び方法を提供する。一般に、本開示は、形状記憶ポリマーを使用して管接合部を接合することに関する。本明細書で使用するとき、用語「管」は、任意の断面を有する任意の管状物品を意味し、これには直円柱が挙げられるが、これに限定されない。本明細書で使用するとき、用語「管接合部」は、管、並びに継ぎ手及び連結具、例えば、Ｌ字継ぎ手（４５°又は９０°Ｌ字継ぎ手など）、Ｔ字連結部、Ｙ字連結部、十字継ぎ手、キャップ、径違い継ぎ手、エキスパンダーなどを含む。
【００３６】
形状記憶ポリマー（「ＳＭＰ」）及び形状記憶金属又は合金（「ＳＭＡ」）などの形状記憶材料は、有用な種類の材料である。一般に、形状記憶材料は、元の変形していない形状を保有し、可逆変形した形状を有するように加工可能な材料である。この変形した形状は、形状記憶ポリマーが活性化されない限り変形した形状を維持するという点で、準安定的である。材料に応じて、形状記憶材料は、熱、光、及び電磁気にさらすなどの様々な手段により活性化され得る。通常、形状記憶材料は、材料を転移温度（Ｔtrans）を超えて加熱することにより活性化される。活性化されると、変形した形状は不安定化し、形状記憶ポリマーはその元の変形していない寸法に戻る傾向がある。
【００３７】
分子レベルでは、ＳＭＰは、ネットポイント（netpoint）により連結されたセグメント鎖を含むポリマー網状組織である。ネットポイントは、共有結合、ポリマー鎖のもつれ、又はＳＭＰの特定のポリマーブロック若しくは官能基の分子間相互作用により形成され得る。ＳＭＰは、所定の融点（Ｔｍ）又はガラス転移温度（Ｔｇ）を有する。したがって、ＳＭＰはガラス状又は結晶質であり得、また熱硬化性又は熱可塑性物質のいずれかであり得る。以降は、融点（Ｔｍ）又はガラス転移温度（Ｔｇ）を転移温度又はＴtransと呼ぶものとする。ＳＭＰは、多くの場合に数百％に至る、高いひずみ能力という利点を有する。
【００３８】
ある場合には、ＳＰＭの物理的なネットポイントを可逆的に形成できる。これらのネットポイントには、分子間相互作用及び鎖のもつれが挙げられる。可逆的に形成可能なネットポイントを有するＳＭＰは、多くの場合に、ネットポイントが解消される温度（Ｔperm）を有する。Ｔpermは、Ｔtransより高く、ポリマーが溶融流動可能になる温度を意味する。ネットポイントとして共有結合を有するＳＭＰは、一般にいずれの温度でも溶融流動できず、一般にＴpermを有しない。
【００３９】
ＳＭＰの永久的形状は、ネットポイント又は架橋が最初のキャスティング又はモールディングで形成された際に確立される。ＳＭＰが化学的に架橋されている場合、これらの化学的架橋は、多くの場合に重合混合物に多機能モノマーを含めることにより、ポリマーを最初に硬化する際に形成され得る。あるいは、化学的架橋は、例えば、紫外線又は電子線などの放射線により、最初の重合後に形成され得る。ＳＭＰが物理的に架橋されており、Ｔpermを有する場合、ネットポイントは、通常、ポリマーをＴpermを超えて加熱し、ＳＭＰを所望の永久的形状に形成した後、Ｔperm未満に冷却して物理的ネットポイントを生じさせることにより、形成される。
【００４０】
ＳＭＰは、永久的形状から一時的に変形した形状に変形され得る。この工程は、多くの場合に、ポリマーをそのＴtransより高くそのＴperm（存在する場合）より低い温度に加熱して、試料を変形した後、この変形をＳＭＰが冷却する間、保持することにより、行われる。また、場合により、ポリマーをそのＴtransよりも低い温度で変形させ、その一時的な形状を維持してもよい。その後、材料をＴtransを超えて加熱することにより、元の形状が回復される。
【００４１】
物理的に架橋した好適なＳＭＰの例には、直鎖ブロックコポリマー、例えば、熱可塑性ポリウレタンエラストマーが挙げられるが、これに限定されない。多元ブロックコポリマーもＳＭＰとして機能することができ、例えば、ポリウレタン、ポリスチレン、及びポリ（１，４−ブタジエン）のコポリマー、ポリ（テトラヒドロフラン）及びポリ（２−メチル−２−オキサゾリン）のＡＢＡ型三元ブロックコポリマー、多面体オリゴマシルセスキオキサン（ＰＯＳＳ）修飾ポリノルボルネン、並びにＰＥ／ナイロン−６グラフトコポリマーなどが挙げられる。
【００４２】
更なる形状記憶ポリマーの例としては、ポリウレタン、ポリノルボルネン、ポリエーテル、ポリアクリレート、ポリアミド、ポリシロキサン、ポリエーテルアミド、ポリエーテルエステル、トランス−ポリイソプレン、ポリメチルメタクリレート、架橋ポリエチレン、架橋ポリイソプレン、架橋ポリシクロオクテン、無機−有機ハイブリッドポリマー、ポリエチレン及びスチレンブタジエンコポリマーとのコポリマーブレンド、ウレタンブタジエンコポリマー、ＰＭＭＡ、ポリカプロラクトン又はオリゴカプロラクトンコポリマー、ＰＬＬＡ又はＰＬ／Ｄ  ＬＡコポリマー、ＰＬＬＡ  ＰＧＡコポリマー、並びに光架橋性ポリマー、例えば、アゾ色素、双性イオン性物質、及び「Ｓｈａｐｅ  Ｍｅｍｏｒｙ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ」（Ｏｔｓｕｋａ  ａｎｄ  Ｗａｙｍａｎ、Ｃａｍｂｒｉｄｇｅ  Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ  Ｐｒｅｓｓ  １９９８）に述べられるもののような他の調光物質が挙げられる。好適な化学架橋形状記憶ポリマーの例としては、これらに限定されるものではないが、ＨＤＰＥ、ＬＤＰＥ、ＰＥのコポリマー、及びポリ酢酸ビニルが挙げられる。
【００４３】
更なる好適な形状記憶ポリマーとしては、国際公開第０３／０８４４８９号；米国特許第５，５０６，３００号（Ｗａｒｄら）；同第５，１４５，９３５号（Ｈａｙａｓｈｉ）、同第５，６６５，８２２号（Ｂｉｔｌｅｒら）、及びＧｏｒｄｅｎ、「Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ  ｏｆ  Ｓｈａｐｅ  Ｍｅｍｏｒｙ  Ｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅｓ」、Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ｆｉｒｓｔ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ  ｏｎ  Ｓｈａｐｅ  Ｍｅｍｏｒｙ  ａｎｄ  Ｓｕｐｅｒｅｌａｓｔｉｃ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ，ＳＭＳＴ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｃｏｍｍｉｔｔｅｅ，ｐｐ．１１５〜１９（１９９４）；米国特許第６，１６０，０８４号（Ｌａｎｇｅｒ）、同第６，３８８，０４３号（Ｌａｎｇｅｒ）、Ｋｉｍら、「Ｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅｓ  ｈａｖｉｎｇ  ｓｈａｐｅ  ｍｅｍｏｒｙ  ｅｆｆｅｃｔ」、Ｐｏｌｙｍｅｒ  ３７（２６）：５７８１〜９３（１９９６）；Ｌｉら、「Ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｉｔｙ  ａｎｄ  ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ  ｏｆ  ｓｅｇｍｅｎｔｅｄ  ｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅｓ  ｗｉｔｈ  ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ  ｓｏｆｔ−ｓｅｇｍｅｎｔ  ｌｅｎｇｔｈ」、Ｊ  Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｐｏｌｙｍｅｒ  ６２：６３１〜３８（１９９６）；Ｔａｋａｈａｓｈｉら、「Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ  ａｎｄ  ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ  ｏｆ  ｓｈａｐｅ−ｍｅｍｏｒｙ  ｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅ  ｂｌｏｃｋ  ｐｏｌｙｍｅｒｓ、」Ｊ．Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｐｏｌｙｍｅｒ  Ｓｃｉｅｎｃｅ  ６０：１０６１〜６９（１９９６）；Ｔｏｂｕｓｈｉ  Ｈ．ら、「Ｔｈｅｒｍｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ  ｏｆ  ｓｈａｐｅ  ｍｅｍｏｒｙ  ｐｏｌｙｍｅｒｓ  ｏｆ  ｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅ  ｓｅｒｉｅｓ  ａｎｄ  ｔｈｅｉｒ  ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ」、Ｊ  Ｐｈｙｓｉｑｕｅ  ＩＶ（Ｃｏｌｌｏｑｕｅ  Ｃ１）６：３７７〜８４（１９９６）に記載のものが挙げられるが、これらに限定されない。その他のＳＭＰは、米国特許第５，１５５，１９９号（Ｈａｙａｓｈｉ）、同第７，１７３，０９６号（Ｍａｔｈｅｒら）、同第４，４３６，８５８号（Ｋｌｏｓｉｅｗｉｃｚ）、日本特許第０７１２６１２５号、同第２９５９７７５号、米国特許出願公開第２００５／２４４３５３号（Ｌｅｎｄｌｅｉｎら）、及び同第２００７／００９４６５号（Ｌｅｎｄｌｅｉｎら）に記載されている。アクリルＳＭＰは、米国特許出願公開第２００６／０４１０８９号（Ｍａｔｈｅｒら）、Ｃ．Ｍ．Ｙａｋａｃｈｉら、Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ、１８（２００８）、２４２８〜２４３５、及びＤ．Ｌ．Ｓａｆｒａｎｓｋｉら、Ｐｏｌｙｍｅｒ  ４９（２００８）４４４６〜４４５５に開示されている。アクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）ポリマー、ポリカーボネート、及びポリエチレンテレフタレートの形状記憶特性は、Ｈｕｓｓｅｉｎら、「Ｎｅｗ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ  ｆｏｒ  Ａｃｔｉｖｅ  Ｄｉｓａｓｓｅｍｂｌｙ：Ｕｓｉｎｇ  ｔｈｅ  Ｓｈａｐｅ  Ｍｅｍｏｒｙ  Ｅｆｆｅｃｔ  ｉｎ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ  Ｐｏｌｙｍｅｒｓ」、Ｉｎｔ．Ｊ．Ｐｒｏｄｕｃｔ  Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ、６：４３１〜４４９（２００８）に��示されている。
【００４４】
市販の熱可塑性ＳＭＰには、ＳＭＰ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓから「ＤｉＡＲＹ」の商品名で入手可能なＭＭ型、ＭＰ型、ＭＳ型、及びＭＢ（微粒子粉末）型シリーズを含むポリウレタン；Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ，Ｉｎｃ．から入手可能な弾性記憶複合材料（「ＥＭＣ」）；及びＣｏｒｎｅｒｓｔｏｎｅ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ  Ｇｒｏｕｐ（「ＣＲＧ」）から「ＶＥＲＩＦＬＥＸ」の商品名で入手可能なものが挙げられるが、これらに限定されない。
【００４５】
広範囲の転移温度を有する形状記憶ポリマーは既知であり、これらの用途に使用するのに好適である。ただし、いくつかの実施形態では、転移温度に好ましい範囲が存在することがある。例えば、いくつかの実施形態では、使用温度により形状記憶ポリマーの望ましい転移温度が求められることがある。例えば、いくつかの実施形態では、Ｔtransは、１００℃以上であり、いくつかの実施形態では、１１０℃以上、又は更には１２０℃以上である。いくつかの実施形態では、Ｔtransは、１８０℃以下であり、いくつかの実施形態では、１６０℃以下、又は更には１５０℃以下である。いくつかの実施形態では、Ｔtransは、１００〜１８０℃であり、例えば、１１０〜１６０℃、又は更には１２０〜１５０℃である。
【００４６】
一般に、本開示の管接合方法は、形状記憶ポリマーの温度を上昇させることで誘発可能な寸法変化を利用する。いくつかの実施形態では、形状記憶ポリマーがその一時的に変形した形状である間に、管接合部を共に乾式嵌合（dry fit）することができる。形状記憶ポリマーをその転移温度を超えて加熱することで生じる寸法変化により、形状記憶ポリマーの永久的な変形していない寸法での形状は管接合部の幾何学的形状に適合し、管接合部間に機械的な干渉結合が形成される。一般に、形状記憶ポリマーの寸法及び管接合部の幾何学的形状は、形状記憶ポリマーをその転移温度を超えて再加熱しない場合に、形状記憶ポリマーの剪断によってしか管接合部を分離できないように選択される。
【００４７】
本開示に従って、接合した管接合部及び管接合方法の代表的な実施形態を図１〜３に示す。図３及び３Ａを参照すると、キー１３０は、第１管１１０を第２管１２０に接合するために使用される。図１及び１Ａを参照すると、第１管１１０は、第１管１１０の外表面１１４に対する凹部である第１キー溝１１２を含む。第１キー溝１１２が外表面１１４に対する凹部であれば、第１キー溝１１２の断面形状は特に限定されない。例えば、図１Ａに示されるように、第１キー溝１１２は、外表面１１４にその最大幅を有し、キー溝が第１管１１０の中心方向に延びるにつれてその最小幅へ先細りする、ほぼ三角形の断面を有する。
【００４８】
第２管１２０は、第２管１２０の内表面１２３に対する凹部である第２キー溝１２２を含む。第２キー溝１２２が内表面１２３に対する凹部であれば、第２キー溝１２２の断面形状は特に限定されない。例えば、図１Ａに示されるように、第２キー溝１２２は、内表面１２３にその最大幅を有し、キー溝が第２管１２０の中心から外側に延びるにつれてその最小幅へ先細りする、弓状の断面を有する。
【００４９】
図２、２Ａ、及び２Ｂを参照すると、第１管１１０は、第１キー溝１１２及び第２キー溝１２２が実質的に位置合わせされるように第２管１２０に挿入される。形状記憶ポリマーを含むキー１３０は、第１キー溝１１２と第２キー溝１２２との間に形成された空洞に配置される。この時点では、キー１３０は、その一時的に変形又は可逆変形した形状をしており、第２キー溝１２２内に完全に埋め込まれる。
【００５０】
図３及び３Ａを参照すると、形状記憶ポリマーを例えばその転移温度を超えて加熱することで活性化するとき、キー１３０はその永久的又は変形していない形状に戻る傾向がある。この場合、キー１３０の断面寸法は膨張し、キーの長さは減少する。形状記憶ポリマーがその変形していない形状に戻る能力は、第１及び第２キー溝の寸法により抑制される。一般に、活性化されると、キーは、第１キー溝及び第２キー溝の両方の少なくとも一部を満たす。いくつかの実施形態では、キー１３０は、減少したキーの長さにわたって第１キー溝１１２及び第２キー溝１２２の深さを満たす。
【００５１】
形状記憶ポリマーが転移温度未満に冷却すると、形状記憶ポリマーは第１キー溝１１２及び第２キー溝１２２の両方の少なくとも一部を満たすため、第１管１１０を第２管１２０に接合する機械的な干渉接合部が形成される。第１管１１０を第２管１２０から分離するには、キー１３０を剪断する必要がある。したがって、接合部の強度は、キーの形状（例えば、断面積及び剪断方向に垂直な長さ）及び物理的特性（例えば、剪断弾性率及び剪断強度）により影響される。
【００５２】
いくつかの実施形態では、形状記憶ポリマーは、第１キー溝及び第２キー溝の一方又は両方の深さを完全に満たすことができる。いくつかの実施形態では、例えば、表面のでこぼこ及び取り込まれた空気などの欠陥により、形状記憶ポリマーがキー溝を完全に満たすことが阻止又は妨害される場合、形状記憶ポリマーはキー溝の深さを「実質的に満たす」。いくつかの実施形態では、形状記憶ポリマーは、第１キー溝及び第２キー溝の一方又は両方の深さを部分的にのみ満たすことができる。一般に、形状記憶ポリマーが第１及び第２キー溝を満たす範囲は、キー溝の形状及び寸法と、活性化前後両方のキーの形状及び寸法とに依存する。
【００５３】
形状記憶ポリマーキーは、任意の様々な手段を用いて活性化、すなわちその転移温度を超えて加熱され得る。例えば、溶接作業と同様に、管に炎をあててもよい。ただし、いくつかの実施形態では、裸火の使用は望ましくないことがある。形状記憶ポリマーの転移温度が比較的低いことから、いくつかの実施形態では、管接合部に高温ガスなどの高温流体をあてることによりキーを活性化することができる。例えば、いくつかの実施形態では、ホットエアガンを使用して管を加熱し、結果として形状記憶ポリマーキーをその転移温度を超えて加熱してもよい。一般に、熱源を取り除くと、キーはその転移温度未満に冷却する。ただし、いくつかの実施形態では、管接合部に低温空気又は水などの低温流体を適用することで冷却を促進することが望ましいことがある。
【００５４】
一般に、形状記憶ポリマー製の外部スリーブにより接合された管は、形状記憶ポリマーを曲げるか又はねじって変形させることで分離することができる。対照的に、位置合わせしたキー溝を満たすことで、キーは管相互間に機械的な干渉結合を形成する。形状記憶ポリマーは両方のキー溝を満たすため、管はキーの剪断によってしか分離できず、非常に強力な接合部が形成される。
【００５５】
三角形及び弓状のキー溝に加えて、他のキー溝の形状も使用することができる。例えば、いくつかの実施形態では、断面が矩形のキー溝を使用してもよい。いくつかの実施形態では、断面が台形のキー溝を使用してもよい。
【００５６】
いくつかの実施形態では、キー溝は管の全周に延びていてもよい。ただし、キー溝は、キーをキー溝内に配置できれば、任意の長さであってよい。キーの挿入並びに第１キー溝及び第２キー溝の位置合わせを容易にするために、いくつかの実施形態では、接合する管接合部の少なくとも一方（いくつかの実施形態では、両方）の全周にキー溝が延びていることが好ましいことがある。更に、キー溝を位置合わせすれば、乾式嵌合段階では管接合部を互いに対して回転することができる。その後、管接合部を所望のように配向したら、形状記憶ポリマーをその転移温度を超えて加熱し、キーの断面を膨張させ、機械的な干渉結合を形成して、２つの管接合部を接合することができる。
【００５７】
いくつかの実施形態では、例えば、管接合部をねじることが望ましくない恐れがある場合、複数の個々の形状記憶弧状部を含むキーと共に、複数の凹部を含むキー溝を使用してもよい。例えば、図４及び５を参照すると、第１管２１０は、第１凹部２１２ａ、２１２ｂ、及び２１２ｃなどの、その周囲に配置された複数の第１凹部で構成されるキー溝を含む。同様に、第２管２２０は、第２凹部２２２ａ、２２２ｂ、及び２２２ｃなどの、対応する複数の第２凹部で構成されるキー溝を含む。
【００５８】
図５及び５Ａを参照すると、第１管２１０を第２管２２０に挿入するとき、１つの第１凹部２１２ａが１つの第２凹部２２２ａと位置合わせされ、その間に形状記憶ポリマーの弧状部２３０ａが配置される。同様に、形状記憶ポリマーの弧状部２３０ｂは、第２の位置合わせした対の第１凹部２１２ｂと第２凹部２２２ｂとの間に配置され、弧状部２３０ｃは、第３の位置合わせした対の第１凹部２１２ｃと第２凹部２２２ｃとの間に配置される。いくつかの実施形態では、形状記憶ポリマーの弧状部は、それぞれの位置合わせした対の凹部間に存在していなくてもよい。
【００５９】
図５Ａを参照すると、形状記憶ポリマーの弧状部を活性化（例えば、その転移温度を超えて加熱）するとき、形状記憶ポリマーの弧状部は、断面が膨張し、位置合わせした対の第１及び第２凹部を満たす。形状記憶ポリマーが冷却すると、第１管及び第２管は、位置合わせした対の凹部での形状記憶弧状部の締まり嵌めにより接合される。
【００６０】
いくつかの実施形態では、第１管接合部の第１キー溝を形成する複数の凹部は、第２管接合部の単一の共通第２キー溝と位置合わせされてもよい。いくつかの実施形態では、単一のキーが、第２キー溝内に埋め込まれる。次に、第１及び第２管接合部は、第１キー溝の２つ以上の凹部が第２キー溝と位置合わせされ、キーが位置合わせした凹部と第２キー溝との間に配置されるように、位置合わせすることができる。キーをその転移温度を超えて加熱すると、キーは膨張し、第１キー溝の２つ以上の凹部と第２キー溝の対応する部分とを満たし、管接合部間に干渉結合を形成する。あるいは、いくつかの実施形態では、キーを形成する複数の弧状部を、第１キー溝を形成する複数の凹部内に配置してもよい。次に、弧状部をその転移温度を超えて加熱すると、弧状部は膨張し、第１キー溝の２つ以上の凹部と第２キー溝の対応する部分とを満たし、管接合部間に干渉結合を形成する。
【００６１】
一般に、キーの長さは、所望の機械的な干渉結合の強度を提供するように選択される。ただし、キーの長さ、及びキーの長さに対するキー溝の長さにかかわらず、活性化時にキーの長さが減少することにより、形状記憶ポリマーで満たされないキー溝の部分が生じる。したがって、キー自体は、キー溝の全長にわたって流体密封圧力封止を提供しない。
【００６２】
いくつかの実施形態では、１つ以上の封止材をキーと組み合わせて使用してもよい。封止材は必ずしも管相互の結合に寄与する必要はないため、このような封止材の選択、配置、及び材料にはかなりの柔軟性がある。任意の既知の封止材（例えばＯリングなど）を使用することができる。
【００６３】
例えば、図６Ａ及び６Ｂを参照すると、第１管３１０は、第１キー溝３１２及び第２キー溝３２２が実質的に位置合わせされるように第２管３２０に挿入される。形状記憶ポリマーを含むキー３３０は、第１キー溝３１２と第２キー溝３２２との間に形成された空洞に配置される。図示されるように、Ｏリング３９０は、第２管３２０の溝３９５に部分的に埋め込まれている。管接合部を接合すると、Ｏリング３９０は、第１管３１０と第２管３２０との間に配置され、封止（例えば流体密封封止）を形成する。一般に、Ｏリングは、第１管の平滑な外表面に押し付けられ、流体密封封止を形成する。いくつかの実施形態では、必要に応じて複数のＯリング又は他の封止材を使用し、所望の封止を達成して漏れを防止してもよい。
【００６４】
図６Ｂを参照すると、形状記憶ポリマーを例えばその転移温度を超えて加熱することで活性化するとき、キー３３０の長さは減少し、キーの長さに垂直な断面寸法は増加する。したがって、キー３３０は、第１管と第２管との間に機械的な干渉結合を提供し、一方でＯリング３９０は、独自に所望の封止を提供する。
【００６５】
上記の実施形態は２本の管の接合について記載したが、その方法、材料、及び概念は他の管接合部にも同様に適用される。例えば、いくつかの実施形態では、管接合部の一方が、継ぎ手又は連結具、例えば、Ｌ字継ぎ手（４５°又は９０°Ｌ字継ぎ手など）、Ｔ字連結部、Ｙ字連結部、十字継ぎ手、キャップ、径違い継ぎ手、エキスパンダーなどであってもよい。例えば、図７を参照すると、９０°Ｌ字継ぎ手４００が第１管４１０に接続されている。第１キー溝４１２は、第１管４１０の外表面に対する凹部である。第１管４１０は、９０°Ｌ字継ぎ手４００の第１末端部４０１に挿入されている。第１キー溝４１２は、Ｌ字継ぎ手４００の第１末端部４０１の内表面に対する凹部である第２キー溝４２２と位置合わせされている。第１キー４３０は、第１キー溝４１２と第２キー溝４２２との間に形成された空洞に配置されている。活性化されると、形状記憶ポリマーは、断面が膨張し、第１キー溝４１２及び第２キー溝４２２を実質的に満たし、第１管４１０を機械的な干渉結合でＬ字継ぎ手４００の第１末端部４０１に接合する。同様に、第２管接合部を９０°Ｌ字継ぎ手４００の第２末端部４０３に接合することができる。すなわち、第２管接合部は、第２管接合部のキー溝がＬ字継ぎ手４００の第３キー溝４２３と位置合わせされるように、第２末端部４０３に挿入され得る。次に、形状記憶ポリマーキーを使用して、Ｌ字継ぎ手４００と第２管との間に機械的な干渉結合を形成することができる。また、図示されていないが、Ｌ字継ぎ手の一方又は両方の末端部は、封止材（例えばＯリング）を含んでいてもよい。
【００６６】
いくつかの実施形態では、第１及び第２管接合部のキー溝の位置合わせは、止め具の使用により容易に行うことができる。図８及び９を参照すると、第１管５１０は、外表面５１４に対する凹部であり、第１管５１０の第１末端部５０１からＬ１の距離に配置された、第１キー溝５１２を含む。
【００６７】
連結管５２０は、連結管５２０の内表面５２３に対する凹部である第２キー溝５２２を含む。連結管５２０は、内表面５２３から連結管５２０の中心方向に突出する止め具５６０も含む。止め具５６０は、第２キー溝５２２からＬ２の距離に配置されている。いくつかの実施形態では、止め具は円周環であってもよい。いくつかの実施形態では、止め具は１つ以上の別個の要素（例えば、杭）を含んでいてもよい。
【００６８】
図９を参照すると、第１管５１０が連結管５２０に挿入されている。距離Ｌ１及びＬ２は、第１管５１０の第１末端部５０１が止め具５６０に接触すると、第１管５１０を連結管５２０にそれ以上挿入できなくなり、第１キー溝５１２及び第２キー溝５２２が実質的に位置合わせされるように、選択され得る。活性化されると、キー５３０は、両方のキー溝を実質的に満たし、第１管と連結管との間に機械的な干渉結合を形成する。図８及び９の実施形態は管及び連結管について記載しているが、任意の２つの管接合部を使用してもよい。更に、例えば封止材（例えばＯリング）など、様々な実施形態の他の機能を含むことができる。
【００６９】
止め具の使用は、管組立品の形成方法を容易にすることもできる。例えば、止め具と第２キー溝との距離が既知である（例えば、統一又は測定されている）場合、配管工は、第１管接合部上で対応する第１キー溝を形成すべき位置を、迅速かつ容易に見つけることができる。その後、パイプカッターなどの一般的な工具を使用して、第１キー溝をその場で適所に形成することができる。
【００７０】
いくつかの実施形態では、本開示のキーは、迅速で便利な管接合部の接合方法をもたらす。いくつかの実施形態では、方法は可逆的である。一般に、第１管接合部は、第１管接合部の外表面に対する凹部である第１キー溝を含むのに対し、第２管接合部は、第２管接合部の内表面に対する凹部である第２キー溝を含む。これらのキー溝は、例えば、キャスティング及びモールディング（すなわち、元の管接合部のキャスティング又はモールディング時にキー溝を形成する）、又は機械加工（例えば、管接合部の形成後に管接合部にキー溝を研削又は彫刻する）などの任意の既知の手段で形成され得る。
【００７１】
一般に、キー溝の形状及び寸法は特に限定されない。いくつかの実施形態では、特に管壁の寸法を決めた後でキー溝を形成する場合、キー溝の最大深さは、管の壁厚、及びキー溝領域の管の最小許容残存厚により制限される。いくつかの実施形態では、キー溝の寸法は、所望の接合部強度を提供するように、キーの一時的（すなわち、可逆変形した）寸法及び永久的（すなわち、変形していない）寸法の両方と共に、選択され得る。
【００７２】
いくつかの実施形態では、キー溝は、管の一面に対する凹部であり、反対面に対する凸部であってもよい。例えば、図１Ａを参照すると、第１キー溝１１２は、管１１０の外表面１１４に対する凹部であり、内表面に対する凸部である。すなわち、第１キー溝１１２は、管１１０の中心方向に突出しており、管を通過する流動経路を部分的に妨害する（図５Ａの第１凹部２１２ａ、２１２ｂ、及び２１２ｃも参照されたい）。同様に、第２キー溝１２２は、管１２０の内表面１２３に対する凹部であり、反対の外表面に対する凸部である。すなわち、第２キー溝１２２は、第２管１２０の中心から外側に突出している（図５Ａの第２凹部２２２ａ、２２２ｂ、及び２２２ｃも参照されたい）。
【００７３】
いくつかの実施形態では、反対面については平坦のままである、一方又は両方のキー溝を有することが望ましいことがある。例えば、図６ａに示されるように、第１キー溝３１２は、第１管３１０の外表面に対する凹部であるが、管３１０の中心方向には突出していない（図７の第１キー溝４１２及び図８の第１キー溝５１２も参照されたい）。したがって、図１の第１キー溝１１２とは異なり、図６ａの第１キー溝３１２は、第１管３１０を通過する流体の流れを妨害しない。図示されていないが、いくつかの実施形態では、第２キー溝も第２管接合部の外表面から突出しないように形成され得る。ただし、このような突出は流れを妨害しないし、キー溝領域の管厚がより厚くなることから、第２管接合部の外表面から突出した第２キー溝を有することが望ましいことがある。
【００７４】
一般に、第１管接合部が第２管接合部に挿入され、第１キー溝及び第２キー溝が位置合わせされる。形状記憶ポリマーを含むキーが、第１キー溝と第２キー溝との間に配置される。いくつかの実施形態では、第１及び第２管接合部の少なくとも一方のキー溝の深さ及び幅は、キーがそのキー溝からごくわずかしか突出しないか又は全く突出しないようにキー溝内に埋め込まれるのに十分である。一般に、キーがキー溝からいくらかでも突出していると、第１管接合部の第２管接合部への挿入を妨害することがある。したがって、いくつかの実施形態では、キーは、第１管接合部を第２管接合部に挿入する前にキー溝に完全に埋め込まれる。
【００７５】
管接合部が所望どおりに位置合わせされたら、例えば形状記憶ポリマーをその転移温度を超えて加熱することにより、キーを活性化することができる。活性化前に、管接合部を調整、又は更には分離することもできる。したがって、いくつかの実施形態では、本開示の方法により、隣接する管、継ぎ手、又は連結具間に何らかの永久的接続を形成する前に、パイプラインを共に「乾式嵌合」することができる。
【００７６】
活性化されると、キーは、その永久的な変形していない寸法に戻る傾向がある。すなわち、キーは、減少したキーの長さに相当する第１キー溝及び第２キー溝の両方の部分を少なくとも部分的に満たすように、長さが減少し、長さに垂直な断面が膨張する。キーは、最初はごくわずかしか突出しないか又は全く突出しないようにキー溝内に配置されているが、加熱されると、断面寸法が両方のキー溝の深さを少なくとも部分的に満たす（いくつかの実施形態では、実質的に満たす）のに十分膨張する。十分に膨張して両方のキー溝の深さを満たすために、いくつかの実施形態では、長さが大きく減少する、例えば、長さが少なくとも１０％減少することが必要である。
【００７７】
一般に、本開示の方法は、例えば、２本の管、管及び連結具、又は管及び継ぎ手などの、隣接する管接合部間に機械的な接合部を提供する。したがって、いくつかの実施形態では、本開示の方法は、第１管接合部と第２管接合部との間に機械的な干渉結合を形成するようにキーを冷却する工程を更に含む。
【００７８】
いくつかの実施形態では、形成された接合部は可逆的である。例えば、いくつかの実施形態では、キーを形状記憶ポリマーの転移温度を超えて再加熱することができる。次に、第１管接合部を第２管接合部に対して再配置してもよい。キーを再冷却すると、第１管接合部と第２管接合部との間に機械的な干渉結合が再形成され得る。したがって、従来の管接合方法、例えば、接着剤及びはんだでは、多くの場合に接着剤又ははんだによる接合部を切除し、隙間を補うために新たな接合部を嵌め込むことが求められるが、これらとは異なり、管接合部を最小限の労力及び修正で調整することができる。
【００７９】
いくつかの実施形態では、本開示の方法及び材料は、管網を修復する便利な手段をも提供する。例えば、いくつかの実施形態では、特定の管接合部を定位置に維持しているキーを再加熱し、その管接合部を取り外すことができる。次に、新たな同じ又は異なる管接合部を適切なキーと共に挿入することができる。その後、新たなキーの形状記憶ポリマーを活性化することで、得られた機械的な締まり嵌めにより、新たな管接合部を定位置にしっかり固定することができる。
【００８０】
【実施例】
【００８１】
実施例１．触媒原液を作製するために、窒素下でオーブン乾燥した５００ｍＬフラスコにＷＣｌ６（２．００ｇ、０．００５ｍｏｌ、Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ（Ｓｔ．Ｌｏｕｉｓ，Ｍｉｓｓｏｕｒｉ））及びトルエン約１００ｍＬ（無水、Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ（Ｓｔ．Ｌｏｕｉｓ，ＭＯ））を投入した。この混合物を窒素でパージしながら１時間攪拌した。ノニルフェノール（１．１ｇ，０．００５ｍｏｌ，Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ）を注射器で加え、溶液を窒素パージ下で４時間攪拌した。次に、注射器を使用して、２，４−ペンタンジオン（０．７７ｇ、０．００８ｍｏｌ、Ａｃｒｏｓ  Ｏｒｇａｎｉｃｓ）を加え、溶液を窒素パージ下で１７時間攪拌した。無水ジシクロペンタジエン（２５０ｍＬ、１．８４ｍｏｌ、ＴＣＩ  Ａｍｅｒｉｃａから入手、エチリデンノルボルネン含有量４％）を添加した。フラスコを６０℃の油浴に配置し、溶液を１．５時間真空吸引して、トルエン及び他の揮発性物質（一部のジシクロペンタジエンなど）を除去した。この時点で、追加のジシクロペンタジエンを加えて溶液の総重量を最大２５０ｇに戻し、２，４−ペンタンジオンの追加充填分（０．７７ｇ、０．００８ｍｏｌ、Ａｃｒｏｓ  Ｏｒｇａｎｉｃｓ）を加えた。
【００８２】
この触媒原液を以下のように使用して、反応性混合物Ａを作製した。オーブン乾燥した１２５ｍＬ三角フラスコを隔膜で塞ぎ、窒素でパージした。注射器を使用して、５−エチリデン−２−ノルボルネン（９．１ｍＬ、Ａｃｒｏｓ  Ｏｒｇａｎｉｃｓ）、トリクロロ酢酸エチル（０．０８ｍＬ、Ａｌｄｒｉｃｈ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ）、及び上記の触媒原液２．８ｍＬを加えた。
【００８３】
反応性混合物Ｂを以下のように調製した。ＩＲＧＡＮＯＸ  １０１０フェノール酸化防止剤（０．２２ｇ、Ｃｉｂａ  Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｒｐ（Ｔａｒｒｙｔｏｗｎ，ＮＹ））をオーブン乾燥した１２５ｍＬ三角フラスコの中に入れた後、これを隔膜で塞ぎ、窒素でパージした。エチリデンノルボルネン（８．３ｍＬ）及びＳＡＮＴＩＣＩＺＥＲ  ２６１ａフタル酸可塑剤（２．４ｍＬ、Ｆｅｒｒｏ  Ｃｏｒｐ．）を加え、ＩＲＧＡＮＯＸ  １０１０が溶解するまで混合物を攪拌した。次に、１０ｖｏｌ  ％のジエチルアルミニウムクロリド（Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ（Ｓｔ．Ｌｏｕｉｓ，ＭＯ））のジシクロペンタジエン溶液を１．０ｍＬ加えた。
【００８４】
反応性混合物Ａ及びＢを混合し、円弧形状の形状記憶ポリマーを形成した。反応性混合物Ａ（１１ｍＬ）を注射器に充填した。別の注射器に反応性混合物Ｂ（１１ｍＬ）を充填した。注射器を注射器ポンプに装填し、静的ミキサーに接続した。３０秒未満の間に、２つの溶液を内径４．８ｍｍ（０．１９インチ）の可撓性プラスチックチューブに注入した。試料は硬化するにつれて発熱し、その後、得られた形状記憶ポリマーをチューブから取り出した。
【００８５】
次に棒状のポリマーを長さ１０．２ｃｍ（４インチ）の断片に切断した。これらの断片を１２０℃の炉内で加熱し、直径が２．３ｍｍ（０．０９インチ）に減少するまで手で伸ばし、冷却すると、断片はこの伸びた形状を維持した。次に、これらの棒を直径２．４ｃｍ（０．９６インチ）の銅管継ぎ手に３回巻き付けてコイルにし、コイルの末端部を共に固定した。その後、このコイルを７０℃の炉内で１０分間加熱した。冷却後、コイルは、管継ぎ手から取り外されてもそのコイル形状を維持した。次に、このコイルを約２７０°の弧状に切断し、やすりをかけてその厚さを２．０ｍｍ（０．０８インチ）まで減らし、キーを形成した。
【００８６】
その後、このキーを銅管連結管の内側のキー溝に挿入した。連結管は、内径が２２．４ｍｍ（０．８８インチ）であり、連結管のキー溝は、キーがキー溝内にあるとき、キーが継ぎ手の内腔を妨害しないように十分深かった。外径２２．１ｍｍ（０．８７インチ）の銅管の断片の、一方の末端部から６．４ｍｍ（０．２５インチ）の全周に管カッターで刻み目を付けた。次に、やすりを使用して、この最初の刻み目を深さ０．３０ｍｍ（０．０１２インチ）、幅１．８ｍｍ（０．０７インチ）のキー溝に広げた。その後、この管を連結管に挿入し、管のキー溝が連結管内のキー溝に隣接するように置き、キーをキー溝間に配置した。組立品を１５０℃の炉内で５分間加熱した。冷却後、管は連結管内にしっかり取り付けられており、管を連結管から手で取り外すことはできなかった。
【００８７】
嵌合を外すために、管／連結管組立品を１５０℃の炉内で５分間再加熱した。まだ熱いうちに、管を連結管から手でうまく引き離した。キーを取り外して、長さが短くなり、厚さが３．８ｍｍ（０．１５インチ）に増加していることを確認した。
【００８８】
実施例２．実施例１に記載の直径２．３ｍｍ（０．０９インチ）の伸びた形状の形状記憶ポリマーの棒状断片を、外径１．６ｃｍ（０．６２インチ）の銅管に２回巻き付けてコイルにし、コイルの末端部を共に固定した。次に、このコイルを、見た目が柔らかくなり、管の周囲にしっかり締まるまで、ヒートガンで緩やかに加熱した。冷却後、コイルは、管継ぎ手から取り外されてもコイル形状を維持した。次に、このコイルをそれぞれ約２７０°の２つのキーに切断した。
【００８９】
内径１６．５ｍｍ（０．６５インチ）の「ＳｔｒｅａｍＴｅｃｈ  ２」銅連結管（Ｍｕｅｌｌｅｒ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓから入手）を、２つの外側のＯリング封止材をその溝から取り外すことにより改造したが、２つの内側のＯリング封止材は定位置のままその溝に残した。次に、形状記憶ポリマーキーを連結管の２つの最も外側の溝（すなわち、キー溝）に挿入した。ポリマーキーの内側にやすりをかけて、継ぎ手の内腔に突出するポリマーをいずれも除去した。
【００９０】
２つの外径１５．７ｍｍ（０．６２インチ）の銅管の断片に、一方の末端部から２３ｍｍ（０．９インチ）の全周に管カッターで刻み目を付けた。次に、やすりを使用して、これらの最初の刻み目を深さ約０．３０ｍｍ（０．０１２インチ）、幅１．８ｍｍ（０．０７インチ）のキー溝に広げた。その後、管を銅連結管の各末端部に挿入した。管のキー溝が連結管内の外側の溝（キー溝）に隣接するように置き、キーをキー溝間に配置した。この組立品をヒートガンで４５秒間加熱した。冷却後、管は連結管内にしっかり取り付けられており、手で取り外すことはできなかった。
【００９１】
管組立品の末端部をそれぞれ再循環水浴に接続し、水を送って銅管組立品に通した。水温を２５℃から８０℃に上昇させ、その後、８０℃で３０分間維持した。管組立品からの水漏れはなかった。
【００９２】
実施例３．直径６ｍｍ（０．２５インチ）、長さ３０．５ｃｍ（１２インチ）のＡＢＳ（アクリロニトリル−ブタジエン−スチレンコポリマー）の棒（Ｐｌａｓｔｉｃｓ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ（Ｅｄｅｎ  Ｐｒａｉｒｉｅ，ＭＮ）から入手）を１４０℃の炉内で加熱した。次に、棒を手で伸ばし、冷却させて、直径が３〜４ｍｍ（０．１２〜０．１６インチ）に減少した伸びた棒を得た。この伸びた棒を外径２２．１ｍｍ（０．８７インチ）の銅管に２回巻き付けてコイルにし、コイルの末端部を共に固定した。次に、このコイルを、見た目が柔らかくなり、管の周囲にしっかり締まるまで、ヒートガンで緩やかに加熱した。冷却後、コイルは、管継ぎ手から取り外してもコイル形状を維持した。次に、このコイルを約２７０°の弧状に切断し、キーを形成した。
【００９３】
このＡＢＳ形状記憶ポリマーキーを、実施例１で使用した管連結管のキー溝に挿入した。ポリマーキーの内側にやすりをかけて、キー溝から継ぎ手の内腔に突出するポリマーをいずれも除去した。管のキー溝が連結管のキー溝の位置に合うように実施例１の管を連結管に挿入し、ＡＢＳ形状記憶ポリマーキーを２つのキー溝間に配置した。この組立品をヒートガンで９０秒間加熱した。冷却後、管は連結管内にしっかり取り付けられており、手で取り外すことはできなかった。
【００９４】
嵌合を外すために、管／連結管組立品をヒートガンで６０秒間再加熱した。まだ熱いうちに、管を連結管から手でうまく引き離した。形状記憶ポリマーキーを取り外して、長さが３０％を超えて短くなっていることを確認した。
【００９５】
本発明の様々な改変及び変更が、本発明の範囲及び趣旨から逸脱することなく当業者には明らかとなるであろう。
【図１】
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【図１Ａ】
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【図２】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図３Ａ】
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【図４】
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【図５】
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【図５Ａ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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