(57)【要約】【課題】位置確認可能なガス分配システムを提供する。【解決手段】本位置確認可能なガス分配システムは、フェライト粒子が埋封された磁性ポリエチレン（ＰＥ）配管（１５）を含む。磁性ポリエチレン配管の磁気パターン表示（２０、２２）は、大きさが一定であり、配管の長さに沿った方向の変化が一定である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
位置確認可能なガス分配システムにおいて、
熱可塑性材料で形成された配管と、
前記熱可塑性材料内の複数のフェライト粒子とを備え、
前記配管は所定の磁気パターン表示を有し、この磁気パターン表示は、大きさが一定であり且つ前記配管の長さに沿った方向の変化が一定である、位置確認可能なガス分配システム。
【請求項２】
請求項１に記載の位置確認可能なガス分配システムにおいて、前記熱可塑性材料はポリエチレン樹脂を含む、位置確認可能なガス分配システム。
【請求項３】
請求項１に記載の位置確認可能なガス分配システムにおいて、前記フェライト粒子の各々はストロンチウムフェライト及びバリウムフェライトのうちの少なくとも一方を含む、位置確認可能なガス分配システム。
【請求項４】
請求項３に記載の位置確認可能なガス分配システムにおいて、前記フェライト粒子は前記配管の重量の約１２％乃至約２４％の濃度を占める、位置確認可能なガス分配システム。
【請求項５】
請求項３に記載の位置確認可能なガス分配システムにおいて、前記フェライト粒子は前記配管の重量の約１７％乃至約２４％の濃度を占める、位置確認可能なガス分配システム。
【請求項６】
請求項１に記載の位置確認可能なガス分配システムにおいて、前記磁気パターン表示は一定の所定の周期の正弦波表示を含む、位置確認可能なガス分配システム。
【請求項７】
請求項６に記載の位置確認可能なガス分配システムにおいて、前記周期は３．０４８ｍ（１０フィート）である、位置確認可能なガス分配システム。
【請求項８】
位置確認可能な配管の製造方法において、
熱可塑性樹脂を製造する工程と、
配合プロセス中に複数のフェライト粒子を前記熱可塑性樹脂に加えて前記熱可塑性樹脂と前記フェライト粒子の混合物を形成する工程と、
前記混合物を押出すことによって前記位置確認可能な配管を形成する工程と、
前記フェライト粒子を指向性を以て磁化し、大きさが一定であり且つ前記配管の長さに沿った方向の変化が一定の磁気パターン表示を形成する工程とを備えた、方法。
【請求項９】
請求項８に記載の方法において、前記位置確認可能な配管を磁化機に形成されたボアを通して移動する工程を更に含む、方法。
【請求項１０】
請求項８に記載の方法において、前記フェライト粒子は、前記形成工程中、前記配管に埋封される、方法。
【請求項１１】
請求項８に記載の方法において、前記フェライト粒子はストロンチウムフェライト及びバリウムフェライトのうちの少なくとも一方を含む、方法。
【請求項１２】
請求項８に記載の方法において、前記フェライト粒子は前記混合物の重量の約１２％乃至約２４％の濃度を占める、方法。
【請求項１３】
請求項８に記載の方法において、前記フェライト粒子は前記混合物の重量の約１７％乃至約２４％の濃度を占める、方法。
【請求項１４】
請求項８に記載の方法において、前記磁化機は前記フェライト粒子を指向性を以て磁化し、前記磁気パターン表示を形成する、方法。
【請求項１５】
請求項１４に記載の方法において、前記磁化機は、前記磁化機に形成されたボアを中心として各々が回転自在の複数の磁石を含む、方法。
【請求項１６】
請求項１５に記載の方法において、前記ボアを形成する前記磁化機の内壁は、前記位置確認可能な配管の外周よりも僅かに大きい周囲を有する、方法。
【請求項１７】
請求項１４に記載の方法において、前記磁化機は、変更したハルバッハダイポールを含む、方法。
【請求項１８】
請求項１４に記載の方法において、前記磁化機は、少なくとも約６０００ガウスと計測される磁界を発生する、方法。
【請求項１９】
請求項１５に記載の方法において、各磁石は、ネオジム−鉄−硼素磁石を含む、方法。
【請求項２０】
請求項８に記載の方法において、前記磁気パターン表示は、一定の周期の正弦波表示を含む、方法。
【請求項２１】
請求項２０に記載の方法において、前記正弦波表示の前記周期は３．０４８ｍ（１０フィート）である、方法。
【請求項２２】
配管を磁化するための装置において、
複数の磁化可能な粒子を含むプラスチック材料を押出し、プラスチック配管を形成するための押出し手段と、
磁化可能な粒子を磁化し、プラスチック配管の周囲に亘って所定の磁気パターン表示を形成するための磁化手段とを備え、
前記磁気パターン表示は、大きさが一定であり且つ前記プラスチック配管の長さに沿って方向が変化する、装置。
【請求項２３】
請求項２２に記載の装置において、前記磁化手段を前記プラスチック配管の周囲に亘って回転するための回転手段を含む、装置。
【請求項２４】
請求項２２に記載の装置において、前記磁化手段は、変更したハルバッハダイポールを含む、装置。
【請求項２５】
請求項２２に記載の装置において、前記磁化手段は、少なくとも約６０００ガウスと計測される磁界を発生する、装置。
【請求項２６】
請求項２２に記載の装置において、前記磁化手段は、少なくとも一つのネオジム−鉄−硼素磁石を含む、装置。
【請求項２７】
位置確認可能なガス分配システムにおいて、
ポリエチレン樹脂で形成された配管と、
前記ポリエチレン樹脂に埋封された、前記配管の重量の約１２％乃至約２４％の濃度を占める複数のフェライト粒子とを備え、
前記配管は、大きさが一定であり且つ前記配管の長さに沿った方向の変化が一定の正弦波磁気パターン表示を有する、位置確認可能なガス分配システム。
【請求項２８】
請求項２７に記載の位置確認可能なガス分配システムにおいて、各フェライト粒子は、ストロンチウムフェライト及びバリウムフェライトのうちの少なくとも一方を含む、位置確認可能なガス分配システム。
【請求項２９】
請求項２７に記載の位置確認可能なガス分配システムにおいて、各フェライト粒子は、ディスク状周囲を有する、位置確認可能なガス分配システム。
【請求項３０】
請求項２７に記載の位置確認可能なガス分配システムにおいて、前記フェライト粒子の平均直径は約２０μｍである、位置確認可能なガス分配システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁性ポリエチレン（ＰＥ）ガス配管分配システムに関する。更に詳細には、本発明は、配管の一体性及び長期耐久性を犠牲にすることなく代表的な埋設深さで位置確認可能なＰＥ配管を提供するため、最適の重量濃度のフェライト粒子を従来等級のＰＥ樹脂に配合した磁性ＰＥ配管システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
位置確認を便利に且つ信頼性を以て行うことができないガス配管は、所有者並びに掘削者に取って重大な懸念である。ポリエチレン（ＰＥ）配管の位置確認を行うための一つの従来の手段は、ガス配管システムの地下設置中に細い銅製のトレーサーワイヤをＰＥ主配管に沿って配置することを必要とする。ガス供給立ち上がり管又は地面レベルに設置された接続ボックスのいずれかのところで、高周波信号をトレーサーワイヤに誘導する。手持ち式受信機又は位置確認機を、ピーク強さが得られるまで配管の予想位置に亘って移動する。
【０００３】
トレーサーワイヤは、掘削前にガス主管の位置の決定を補助するのにしか役立たない。トレーサーワイヤを埋め込むことにより生じる追加の労力及び材料により、大きな追加の費用がガス会社に求められる。更に、トレーサーワイヤシステムは非常に信頼性が高いことがわかっているが、断線する場合があり、その場合には配管の位置確認が不正確になってしまう。トレーサーワイヤが損傷した場合、例えば使用中に腐蝕した場合、プラスチック主配管の位置確認を正確に且つ連続的に行うことができず、及びかくして更に損傷を受け易くなる。プラスチック配管の位置確認が不正確であることにより第三者が被る損害は、毎年約１２００万ドルにのぼり、この費用は、プラスチック配管材料の使用が増大するにつれて増大し続けている。
【０００４】
ＰＥ配管の位置確認を補助するために従来のトレーサーワイヤ技術を使用することの代替策には、更に効果的な地面貫通レーダー、及び自動マッピング／施設管理（ＡＭ／ＦＭ）システム等の他の高度に進歩した位置確認方法が含まれる。しかしながら、これらの代替策は高価な設備を必要とし、「現場で使い難い」。かくして、実際の建設中に「実時間」で容易に検出できる本来的に位置確認可能なシステムが必要とされている。
【０００５】
本発明によれば、商業的に実行可能であり且つ使用者にとって取り扱いが容易な磁性ＰＥ配管システムが開発される。このシステムは、配管の一体性及び長期耐久性を犠牲にすることなく、代表的な埋設深さで正確に且つ容易に位置確認可能である。磁性ＰＥ配管を使用することにより、配管の位置確認が不正確に行われる場合を大きく減少し、これによって第三者が損害を被る場合及び修復と関連した費用を少なくする。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、埋設したガス配管の位置が永久的に確認可能であることにより、段三者の損害を少なくし、設置及び保守に要する費用を軽減し、ガス分配システムの安全性及び信頼性を向上するガス分配システムを提供することである。
【０００７】
本発明の別の目的は、ガス分配システムの一部を形成する地下にある磁性ポリエチレンガス配管を検出し位置確認するための効果的であり且つ更に信頼性が高い方法を提供することである。
【０００８】
本発明の更に別の目的は、位置確認可能なガス分配システムで使用するための磁性ポリエチレン配管材料を提供することである。
【０００９】
本発明の他の目的は、位置確認可能なガス分配システムで使用するための磁性ポリエチレン配管材料を製造するための方法を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の一つの好ましい実施例による検出可能で位置確認可能なガス分配システムは、熱可塑性材料、好ましくはポリエチレン樹脂材料で形成された、熱可塑性材料に複数のフェライト粒子が埋封された配管を含む。好ましくは、フェライト粒子は、ストロンチウムフェライト及びバリウムフェライトのうちの少なくとも一方を含む。本発明による地下で位置確認可能なガス分配システムで使用するのに他のフェライト粒子が適している場合があるということは当業者に明らかである。
【００１１】
フェライト粒子を磁化し、大きさが実質的に一定であり且つ配管の長さに沿って方向が変化する磁気パターン表示を配管の少なくとも表面上に形成する。好ましくは、必ずしもそうでなくてもよいが、磁気パターン表示は、一定の所定の周期、例えば３．０４８ｍ（１０フィート）の周期を持つ正弦波表示である。
【００１２】
本発明の一つの好ましい実施例による地下磁気ポリエチレン（ＰＥ）ガス配管を検出し及び／又は位置確認するための方法は、ポリエチレンガス配管に複数のフェライト粒子、例えばストロンチウムフェライト粒子及びバリウムフェライト粒子を埋封する工程を含む。本発明の好ましい実施例では、フェライト粒子粉体及びポリエチレン粉体又は樹脂の混合物を押出すことによってフェライト粒子をポリエチレンガス配管内に埋封する。好ましくは、フェライト粒子粉体及びポリエチレン粉体の混合物のフェライト粒子粉体濃度は、最大約３０％であり、更に好ましくは約１２％乃至約２４％であり、更に好ましくは約１７％乃至約２４％である。
【００１３】
次いで、ポリエチレンガス配管に埋封されたフェライト粒子を、好ましくは永久磁化機ユニットを使用して指向性を以て磁化し、大きさが実質的に一定で配管の長さに沿った方向の変化がほぼ一定の磁気パターン表示を配管の少なくとも表面上に付ける。本発明の一つの好ましい実施例では、埋封されたフェライト粒子を、複数の磁石を持つ磁化機を使用して磁化する。これらの磁石は、磁化機に形成されたボアを中心として回転自在である。ボアの周囲はポリエチレン配管の外周よりも僅かに大きい。ポリエチレン配管は、磁化機に形成されたボアを通って移動する。ポリエチレンガス配管の周囲に亘って回転する複数の永久磁石が、埋封されたフェライト粒子を磁化し、これによって磁気パターン表示を配管の長さに沿って形成する。
【００１４】
本発明の一つの好ましい実施例では、磁化機は、変更したハルバッハダイポールを含む。好ましくは、磁化機によって形成されたボア内に発生した磁界は、少なくとも約６０００ガウスと計測される。磁石は、好ましくは、ネオジム−鉄−硼素磁石である。しかしながら、適当な磁性及び必要な強度を持つ当業者に明らかな他の磁石を使用してもよい。
【００１５】
ひとたび地下に埋設された後、磁界の大きさ及び配管の長さに沿った磁界の方向の変化を計測する位置確認装置を使用して磁性ポリエチレンガス配管の位置を確認できる。好ましくは、位置確認装置は、３直交センサを含む手持ち式装置である。
【００１６】
追加の製造費用を最少にし、強度及び耐久性を維持し、使用中の検出性を最大にするという三つの相反する必要のバランスをとるため、三つの基本的な問題点を考慮しなければならない。押出ＰＥ配管の物理的特性、化学的特性、及び機械的特性が損なわれないように最適の磁性粒子濃度レベルを決定しなければならない。更に、正弦波表示を、代表的な埋設深さ（主配管については９１．４４ｃｍ（３フィート）、引込み配管については１５．４６ｃｍ（１８インチ））で、例えばクラッタがある環境（繁華街及び市街地領域）及びクラッタがない環境（都市近郊及び田舎）の両方で、効果的に検出できなければならない。一連の総合的な、実験室での及び現場での評価により、本来的に位置確認可能なＰＥ配管システムについての最終的な配合が確認される。
【００１７】
一般的には、プラスチックガス分配配管についての共通の破壊モードには、短期延性破壊及び長期のゆっくりとしたクラック成長（ＳＧＣ）が含まれる。現在、プラスチック配管の物理的特性、機械的特性、及び化学的特性についてのほぼ６０種類の様々なＡＳＴＭ試験方法がある。これらの試験の各々の累積結果は、内部ガス圧力により生じる応力に耐える性能及び配管壁及び継手を通る漏れをなくす性能に関して配管の構造的一体性を特徴付けるのを補助する。
【００１８】
二つの異なるフェライト粒子濃度レベルの中密度ポリエチレン（ＭＤＰＥ）配管及び高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）配管を含む、本発明の好ましい実施例に従って製造された磁性ＰＥ配管の三つの個々のロットに、ＡＳＴＭ　Ｄ２５１３−９９仕様に従って総合的な試験及び評価を加える。
【００１９】
総合的な試験及び評価の結果、最大２４％の重量濃度のフェライト粒子を従来等級のポリエチレン樹脂に導入しても悪影響が及ぼされないということが示された。更に、磁性ＰＥ配管の位置は、代表的な埋設深さで、及び周囲背景クラッタが存在する場合に、田舎の環境及び都会の環境の両方で容易に位置確認可能である。
【００２０】
本発明の上述の及び他の特徴及び目的は、以下の詳細な説明を添付図面と関連して読むことにより、更によく理解されるであろう。
【００２１】
【発明の実施の形態】
本発明の好ましい実施例による本来的に検出可能な即ち位置確認可能なガス分配システム１０は、永久的に位置確認可能な磁性ポリエチレン（ＰＥ）ガス配管１５を含み、これにより、第三者の損害を減少し、ガス分配システム１０の費用を低減し且つ安全性及び信頼性を向上する。
【００２２】
本発明によるガス分配システム１０は、製造に要する追加の費用を最小にし、強度及び耐久性を維持し、使用中検出性を最大にする必要のバランスをとるための手段を提供する。磁性ＰＥガス配管１５は、本発明の好ましい実施例によれば、配管１５の物理的特性、化学的特性、及び機械的特性を損なわない最適の粒子濃度レベル（重量レベル）を有する。更に、以下に論じる配管１５の正弦波表示（独特の磁気パターン）は、代表的な埋設深さ（主配管については９１．４４ｃｍ（３フィート）、引込み配管については４５．７２ｃｍ（１８インチ））で、クラッタがある又はない環境で、効果的に位置確認可能である。
【００２３】
本発明の一つの好ましい実施例では、本来的に位置確認可能なガス分配システム１０は、熱可塑性材料で形成された磁性ポリエチレンガス配管１５を含む。図１を参照すると、好ましくは、必ずしもそうでなくてもよいが、配管１５はポリエチレン樹脂、例えば従来の中密度ポリエチレン（ＭＤＰＥ）樹脂及び従来の高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）樹脂で形成されている。当業者に周知の他の適当な材料を使用して本発明による配管１５を形成してもよい。
【００２４】
配管１５は、更に、以下に論じる押出しプロセス中に熱可塑性材料内に埋封され、かくして配管１５に磁性を与える複数のフェライト粒子１８を含む。本発明の好ましい実施例では、フェライト粒子１８は、ストロンチウムフェライト（ＳｒＦｅ）及びバリウムフェライト（ＢａＦｅ）のうちの少なくとも一方を含む。適当な磁性を持つ当業者に周知の他のフェライト粒子材料を使用して配管１５を製造してもよい。好ましくは、必ずしもそうでなくてもよいが、配管１５のフェライト粒子重量濃度は、最大約３０％、更に好ましくは約１２％乃至約２４％、更にもっと好ましくは約１７％乃至約２４％である。例えば、直径が少なくとも約５．０８ｃｍ（約２インチ）で代表的な埋設深さが約９１．４４ｃｍ（約３６インチ）の配管１５についてストロンチウムフェライトの約１７％の重量濃度が好ましい。直径が少なくとも約５．０８ｃｍ（約２インチ）以下で代表的な埋設深さが約４５．７２ｃｍ（約１８インチ）の配管１５についてストロンチウムフェライトの約２４％の重量濃度が好ましい。
【００２５】
本発明の一つの好ましい実施例では、埋封したフェライト粒子１８は、配管１５を背景磁性体及び／又は「クラッタ」から区別するのを補助する特徴的な螺旋パターンを形成するように指向性を以て磁化される。好ましくは、配管１５の磁気パターン表示２０は、大きさが一定であり且つ配管１５の長さに沿った方向の変化が一定である。好ましくは、必ずしもそうでなくてもよいが、磁気パターン表示２０は、一定の所定の周期を持つ正弦波表示２２を有する。例えば、図３に示すように、配管１５は、約３．０４８ｍ（約１０フィート）の一定の周期を持つ正弦波表示２２を有する。多くの場合、３．０４８ｍ（１０フィート）の周期２４で正弦波表示２２が現れるので十分であり、検出を容易にするのに十分大きい振幅を有する。高低いずれかのピークが１５２．４ｃｍ（５フィート）毎に現れる。
【００２６】
図２乃至図４に示す本発明の一つの好ましい実施例では、位置確認可能なＰＥ製ガス分配配管材料を製造する方法は、複雑な相互関連したプロセスを含む。管理原理は、代表的なＰＥ配管材料製造プロセス及び埋封したフェライト粒子１８の磁化の延長及び調節を含む。位置確認可能なＰＥ配管の製造に使用される原料は、一般的には、ペレット、粉体、及び／又は樹脂の形態で供給される。例えば、本発明の一つの好ましい実施例では、熱可塑性樹脂が供給される。熱可塑性樹脂以外の当業者に周知の適当な材料を配管１５の製造で使用できる。
【００２７】
配合プロセス中、磁性充填材、色彩濃縮物、カーボン黒等の材料が熱可塑性樹脂に加えられる。本発明の一つの好ましい実施例では、配合プロセス中、フェライト粒子１８を熱可塑性樹脂に加える。適当な磁性充填材を選択してポリエチレン樹脂と配合しなければならない。磁性充填材は、配管１５の製造性に悪影響を及ぼすことなく、ポリエチレン樹脂に関して優れた適合性を示さなければならず、配管１５の製造費に悪影響を及ぼしてはならず、環境に対して安全であり且つ使用中検出可能性に十分な信号を発生しなければならず、商業的に入手可能でなければならない。
【００２８】
本発明の一つの好ましい実施例では、配合プロセス中にフェライト粒子１８を熱可塑性樹脂に加える。例えば、フージャー・マグネティック社からＨＭ４０６の商業的表示で商業的に入手可能なストロンチウムフェライト粉体材料を使用し、本発明の一つの好ましい実施例による配管１５を製造する。ＨＭ４０６の特性を以下の表１に示す。
【００２９】
【表１】
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【００３０】
ポリエチレン樹脂をフェライト粒子１８と均質に混合し即ち配合し、押出機５０の上に位置決めしたホッパ４８内に移動する。例えば、ＨＭ４０６樹脂材をポリエチレン樹脂及びカーボン黒材料と配合する。上文中に言及したように、本発明の一つの好ましい実施例では、配管１５は、フェライト粒子１８を約２４％の重量濃度で含み、１００部の混合物中の７６部のポリエチレン／カーボン黒を２４部のＨＭ４０６と配合し、これを押出機５０に供給する。
【００３１】
好ましくは、必ずしもそうでなくてもよいが、押出機５０は、ＰＥ配管の製造で一般的に使用される一軸スクリュー押出機である。他の従来の押出機、例えば二軸スクリュー押出機を使用してもよいということは明らかである。押出機５０は、配合した材料を加熱し、溶融し、更に混合し、配管押出しダイ５２を通して溶融体を搬送する。好ましくは、溶融材料の温度は、材料が押出機５０を出るときに１３７８９．４ｋＰａ乃至２７５７８．８ｋＰａ（約２０００ｐｓｉ乃至約４０００ｐｓｉ）の圧力で１９８．８９℃乃至２３２．２２℃（約３９００Ｆ乃至４５００Ｆ）である。
【００３２】
配管１５は、熱可塑性樹脂及びフェライト粒子１８を含む溶融材料を押出すことによって形成される。配合された材料を配管１５に物理的に形成する。この形成工程中、フェライト粒子１８が配管１５内に埋封される。溶融体は、二つのリボンの形態で押出機５０を出た後、異物が配管壁に入り込まないようにし且つ材料を均質にするために押出機５０のスクリューに沿った所定の圧力勾配を発生するのを補助するスクリーンパックに行く。次いで、配管押出ダイ５２が溶融体を中実マンドレルの周囲に分配し、これにより材料を中実壁の配管用の円筒形形状に形成する。
【００３３】
中実壁の配管に形成された溶融体は真空サイジングを受け、これによってサイジングチューブ又はスリーブ５４を通して押出物を引き抜き、これと同時に配管１５の表面を適正な寸法及びその円形形態を維持するのに十分に冷却する。本発明の実施例によれば、様々な冷却方法を使用できる。配管１５の直径に応じて、全体を浸漬するか或いはスプレー冷却のいずれかを使用してもよい。小径の配管については、全体を浸漬するのが好ましい。全体を浸漬する方法では、配管１５を図２に示すように冷却タンク５８内の約４．４４℃乃至約１０℃（約４００Ｆ乃至約５００Ｆ）の低温の水浴に浸漬する工程を含む。次いで配管１５を冷却浴を通して引取装置６０によって引っ張る。引取装置６０が配管１５を冷却タンク５８を通して引っ張る速度は、スクリュー速度とともに、配管壁の厚さを決定する。例えば、一定のスクリュー速度で引っ張り速度を低下すると、配管壁の厚さが増大する。逆に、一定のスクリュー速度で引っ張り速度を上昇すると、配管壁の厚さが減少する。
【００３４】
次いで、配管１５に等間隔でＡＳＴＭ　Ｄ２５１３仕様に従ってオフセットローラーを使用してインクで印を付ける。一般的には、印には、公称管径、プラスチックの種類、ＳＤＲ、製造者の名称及びコードが含まれる。
【００３５】
押出後冷却プロセス中、磁界を配管１５に焼き付ける磁化機６４を使用してフェライト粒子１８を指向性を以て磁化する。磁化機６４は、好ましくは、製造セットアップ４５とは独立した持ち運び可能な独立ユニットである。本発明の一つの好ましい実施例では、インライン押出し後磁化ユニット即ち磁化機６４によってフェライト粒子１８を指向性を以て磁化し、磁気パターン表示２０を形成する。好ましくは、磁気パターン表示２０は大きさが一定であり、配管１５の長さに沿った方向での変化が一定である。図３に示すように、磁化機６４は、配管１５を磁化機６４に形成されたボア６６内の正確に中心に置き、磁気パターン表示２０の周期２４が所定間隔で確実に繰り返されるようにする。
【００３６】
図３及び図４を参照すると、独特の正弦波表示を配管１５に焼付けなければならないため、押出した配管１５がシャシー６８を通過するとき、複数の磁石７０を含むシャシー６８をゆっくりと回転させなければならない。好ましくは、磁石７０は永久磁石である。更に、磁化機６４内に位置決めされたカム回転機構７２は、磁気パターン表示２０を少なくとも配管１５の表面又は周囲に沿って一定の所定周期で形成するため、線型押出し速度即ち線速度（インチ／分）と、以下の方程式で示すように、直接関連している。
【００３７】
ω＝線速度×〔１フィート／１２インチ〕×〔１回転／１０フィート〕　（１）ここで、ωは磁化機６４のシャシー６８の回転速度（回転／分）である。その結果、３．０４８ｍ（１０フィート）の所定周期について、所与の線速度についての磁化機コア７４の算出された回転速度を以下の表２に示す。
【００３８】
【表２】
2004511728.tif 000004
【００３９】
磁化機６４は、様々な外径の配管１５を受け入れるように設計できる。例えば、磁化機６４は、外径が約５．０８ｃｍ（約２インチ）以下の配管１５を受け入れるように設計できる。同様に、磁化機６４は、外径が少なくとも約５．０８ｃｍ（約２インチ）、例えば約５．０８ｃｍ乃至約１０．１６ｃｍ（約２インチ乃至約４インチ）の配管１５を受け入れるように設計できる。様々な外径の配管１５を受け入れる上での主な相違点は、シャシー６８の大きさ及び磁石７０の強さである。
【００４０】
配管１５の少なくとも表面上に焼付けられた独特の螺旋状磁気表示が与えられると、磁化機６４は、押出した配管１５が磁化機６４を通過するときにゆっくりと回転しなければならない。一定の周期を維持するため、正弦波表示２２の山から山までを図２に示すように計測し、コア７４の回転を線型押出し速度即ち線速度と直接関連させる。更に、埋封物質としてフェライト粒子１８を使用することによって、かなり大きな磁界が必要とされる。好ましくは、少なくとも約６キロガウス（ＫＧ）の磁界を発生する。かくして、５．０８ｃｍ（２インチ）のＳＤＲ１１配管を６ＫＧで磁化するのに十分大きく且つ強力な磁石が必要とされる。所望の磁界強度を得るため、ネオジム−鉄−硼素磁石を使用するのが好ましい。
【００４１】
本発明の一つの好ましい実施例では、磁化機６４は、比較的高価なプリズム状磁石でなく矩形の磁石７０を持つ、変更したハルバッハダイポール磁化機である。図４は、磁石アレイ設計を示す。図４の矢印は、磁化方向を示し、「ＡＬ」はアルミニウムブロックを示す。夫々の磁石７０は、カム回転機構７２を使用するため、例えば、所定の場所にエポキシで接着することによって位置決めされ、磁化機６４のシャシー６８に設置される。夫々のアレイで図４に示す様々な磁気方向により、個々の磁石７０間に巨大な引力を発生する。その結果、磁石７０を取り扱う上で大きな注意を払わなければならない。コア４０が損傷すると、機器及び人間に大きな有害な作用がもたらされる。永久磁石７０を含む磁化機６４は、２４３８．４ｍ（８０００フィート）以上の磁気ＰＥ配管１５の製造で数日に亘る連続作動で全く問題なく使用できる。ホール磁界プローブを使用し、ボア６６の周囲に亘る全ての箇所の磁界を計測する。その結果、各箇所での磁界は６ＫＧを越えることが示される。これはフェライト粒子１８を磁化するのに十分である。
【００４２】
商業的容量の磁化機ユニットは、代表的な製造押出し設定に適合できる。管径が約５．０８ｃｍ（約２インチ）ＩＰＳ以下についてのＡＩＬＭ２．３７５ユニット、及び管径が約５．０８ｃｍ（約２インチ）ＩＰＳ及びそれ以上についてのＡＩＬＭ４．０ユニットの二つの別々の製造規模の磁化機３０が様々な管径について開発されてきた。二つの個々のユニットを開発することにより、安全性及び製造上の基準が確保される。上文中に言及したように、コア４０の取り扱いが適切に行われない場合には、磁石７０の配向における方向を変化させることは、機器及び人間に対して潜在的に危険である。更に、単一のユニットには、様々な管径を製造する上で限度があり、ボアの大きさが比較的大きい磁化機を使用する場合、例えば１０．１６ｃｍ（４インチ）の配管の磁化に使用するためのボアサイズを持つ磁化機を１．２７インチ（１／２インチ）ＣＴＳチューブの磁化に使用する場合、比較的小さな直径に磁束が確実に透過されるとは限らない。
【００４３】
製造規模の磁化機６４は、プラスチック配管の製造で重要な中心線高さを調節するための手段を備えていなければならない。更に、製造規模の磁化機６４のコア４０の回転は、製造規模の押出し線速度に適合できなければならない。配管を螺旋状に磁化するために導入された周期は、押出し線速度と直接関連しており、安全率を導入しなければならない。１．２７ｃｍ（１／２インチ）ＣＴＳチューブの代表的な押出し速度は、約１５．２４ｍ／分（約６００インチ／分）であり、１０．１６ｃｍ（４インチ）ＩＰＳ配管については約１．０１６ｍ／分（約４０インチ／分）である。かくして、コア４０の回転速度は、１．２７ｃｍ（１／２インチ）ＣＴＳチューブ及び１０．１６ｃｍ（４インチ）ＩＰＳ配管の夫々について、約５ｒｐｍ及び０．３３ｒｐｍである。最後に、製造規模の磁化機６４は、代表的な商業等級の機器と関連した標準的な安全性及び保守上の特徴を組み込まなければならない。
【００４４】
本発明の一つの好ましい実施例では、最適のフェライト重量濃度は、配管１５の長期強度、耐久性、及び特性に悪影響を及ぼすことなく、代表的な埋設深さで配管１５の位置を確認できるように決定される。現場実験及びコンピュータモデリングのハイブリッド法により、最適のフェライト濃度を決定する。
【００４５】
最大７％の充填材粒子重量濃度を含む様々な充填材粒子濃度レベルの磁気配管を使用して幾つかの現場実験を行った。ストロンチウムフェライト、バリウムフェライト、及び酸化鉄を含む幾つかの充填材を中密度ポリエチレン樹脂及び高密度ポリエチレン樹脂との適合性について試験した。これらの研究結果に基づき、ストロンチウムフェライト材料で製造された配管１５が良好な検出性及び長期強度を示した。しかしながら、その磁気信号を、存在する埋設された物体から明瞭に区別するため、充填材粒子濃度を高めてもよい。
【００４６】
最適のフェライト濃度レベルを決定するため、一連のコンピュータモデルが開発されてきた。管径、配管埋設深さ、充填材粒子濃度、位置確認器の位置、及び磁化モードを含む多数の変数を考慮する。目的は、様々なファクタの独立した寄与を、地面の上で関知できる磁界の垂直方向成分についての単一の方程式に組み込むことである。フェライト粒子濃度レベルが１２％及び１７％の配管から得られた経験的データを使用することによってコンピュータモデルを確認する。次いで、モデルを拡張し、螺旋状磁化の効果を反映する。コンピュータモデル及び実験的確認に基づき、主配管及び引込み配管についての最適のフェライト濃度レベルは、夫々１７％及び２４％であると結論付けられる。モデリング作業により、所与の埋設深さについて、管径が大きくなるに従って、対応する粒子濃度％が減少し、同じレベルの信号の強さを生じるという追加の結論が得られる。コンピュータモデル及び固有の仮定に関する詳細は、先の１９９７年度国際ガスシンポジウム−ガス分配用プラスチック配管システムで公開された「位置確認可能なＰＥガス分配配管システムの開発及び確認」という標題の文献に見ることができる。
【００４７】
ひとたび埋設すると、従来の及び／又は新型の位置確認技術を使用してガス分配システム１０の位置を確認し、鋼製の物体や鋳鉄製の物体を含むがこれらに限定されない現存の埋設された物体からガス分配システム１０を区別する。
【００４８】
好ましくは、必ずしもそうでなくてもよいが、本発明によるガス分配システム１０に関して３軸位置確認器を使用し、配管１５に焼付けた独特の螺旋状時期パターン表示２０を明瞭に区別する。３軸位置確認器は、３軸感知性を備えており、磁界の大きさ及び方向を計測できる三つの直行した（互いに対して垂直な）センサを含む。かくして、独特の螺旋状磁化を検出できる。３軸位置確認器は、配管１５の検出に有利である。３軸位置確認器は、螺旋状磁化の出力を、その大きさが一定であり、方向が配管１５の長さに沿ってＸ軸、Ｙ軸、及び／又はＺ軸の方向で変化するため、高める。
【００４９】
本発明の一つの好ましい実施例では、３軸位置確認器は視覚的ＬＣＤディスプレー及びデータ記憶ユニットを含み、配管１５の長さに沿った磁気信号情報を纏める。３軸位置確認器は、ＬＣＤディスプレーボードにより螺旋状磁化を区別でき、各方向（Ｘ方向、Ｙ方向、及びＺ方向）での配管１５の磁化の変化する大きさを示す。螺旋状磁化パターンでは、各軸線は同じ時点での最大値では決してない。逆に、鋼管及び鋳鉄管については、配管の長さに沿って一つの一定の大きさしかない。従って、３軸位置確認器は、種類の異なる配管間で区別できる。逆に、従来の１軸位置確認器は、１軸位置確認器が一つのピークの大きさしか示さないため、配管１５と鋼及び／又は鋳鉄との間を区別する性能を持たない。
【００５０】
３軸位置確認器は、使用者が選択できる四つの異なるモード、即ちセットアップモード、大きさ及び棒グラフモード、ダイアルチャートモード、及び深さ表示モードを有する。これらのモードの各々により、使用者は配管１５の位置を正確に確認できる。
【００５１】
セットアップモードでは、使用者は、三つの選択肢、即ち（１）機器を０目盛りに合わせる選択肢、（２）配管の大きさを入力する選択肢、及び（３）機器の感度を変える選択肢を有する。機器は、地磁気を考慮に入れるように、クラッタがない領域で０目盛りに合わせなければならない。深さの正確な読みを得るため、配管の大きさを入力しなければならない。深さは、読みの大きさ及び配管の大きさと関連する。配管が深く埋設されている領域では、使用者が配管の位置を確認するのを補助するため、感度を上げることができる。
【００５２】
大きさ及び棒グラフモードは、３軸成分の結果である。結果は、各軸線方向成分の平方の和の平方根を表す。使用者が配管の上方にいる場合には、ディスプレーでの大きさの読みが最大である。使用者が機器を左右に振ると、配管から更に遠ざかると大きさが減少する。このディスプレーは、磁界内の材料の位置を確認するための最良の選択肢である。
【００５３】
成分の各々について別の棒グラフを示す第２モードがある。このモードにより、使用者は、各個々の軸線方向成分（Ｘ、Ｙ、Ｚ）に沿った様々な大きさを見ることができる。このモードは、クラッタがある環境で重要である。位置確認可能な磁性ＰＥ配管１５と鋼との間の相違は、鋼については三つの軸線方向成分全てが最大であるということである。磁性ＰＥ配管１５は、正弦波表示パターン２２のため、三つの成分全てが最大になることは決してない。
【００５４】
ダイアルチャートモードは、使用者が大きさ及び棒グラフモードを使用して配管を見つけた後に最も有効である。このモードは、使用者が配管１５の長さに沿って歩行するときに円形運動をなして回転し、配管１５の正弦波表示パターン２２を表示する。
【００５５】
深さディスプレーモードでは、使用者が配管１５上にいるときに深さの読みを得るため、機器を地面に置き、深さディスプレーボタンを押す。配管１５の深さは、大きさ及び配管１５の大きさから決定される。深さの読みの精度を確保するため、配管の大きさをセットアップモードで正しく入力しなければならない。使用者が配管１５の真上にいるのでない場合には、深さの読みは、配管１５と使用者との間の結果的な距離を表す。
【００５６】
従来のプラスチック製ガス分配配管についての最も一般的な破損モードは、短期の「延性」破壊であり、長期に亘る「ゆっくりとした亀裂の成長」である。ガスの分配に熱可塑性配管材料を使用することは、「熱可塑性ガス圧力配管、チューブ、及び継手についての標準的仕様」という標題のＡＳＴＭ　Ｄ２５１３によって規定されている。磁性ＰＥ配管１５がそのベースとなるポリエチレン樹脂と関連した階級分類に適合した場合、Ｄ２５１３及びその付属書類に含まれる全ての必要条件を磁性ＰＥ配管１５に容易に適用できる。以下の試験及び例は、ガス分配システム１０で使用するのに適した配管材料の物理的特性、機械的特性、及び化学的特性を得るのに使用される最小必要条件及び試験方法をカバーする。試験結果は、内部ガス圧力により生じる応力に耐える性能、及び配管壁及び継手を通って漏れが生じないようにする性能に関して配管１５の構造上の一体性を特徴付けるのを補助する。
【００５７】
従って、中密度ポリエチレン樹脂及び高密度ポリエチレン樹脂の両方でのフェライト粒子濃度レベルが最大２４重量％の磁性ＰＥ配管１５の一体性及び長期耐久性を特徴付けるために試験を行った。試験結果は、フェライト粒子１８をポリエチレン樹脂に最大２４重量％の濃度レベルで導入した場合、磁性ＰＥ配管１５の物理的特性、機械的特性、及び／又は化学的特性に悪影響が及ぼされないということを示す。
【００５８】
試験方法及び例
プレスコ社によって１７％及び２４％の両フェライト粒子濃度レベルで使用された中密度ポリエチレン樹脂及び高密度ポリエチレン樹脂を使用して製造された３ロットの磁性ＰＥ配管１５について総合的な試験を行った。
【００５９】
静水「急速破裂」試験
ＡＳＴＭ　Ｄ１５９９−８８の静水急速破裂試験は実施が比較的容易な試験であり、実験室で短時間で破壊する。この特定の試験方法は、６０秒乃至７０秒以内に破損を発生するのに必要な液圧を決定する工程を含む。この試験は、実験室で試験を行う上での必要条件並びに特定のＬＤＣでの来入品質検査に関する。この試験を行うことによって得られたデータは、実際の試験と同様の温度、時間、荷重、及びたが強度の配管の挙動を予測する上で有用である。この試験は、樹脂又は配管の長期強度や耐久性を示すものではない。
【００６０】
各ロットからの試験体を計測し、２２．７８℃（７３０Ｆ）で少なくとも１６時間に亘って調整した後、水で充填し、２２．７８℃（７３０Ｆ）の水浴中に浸漬する。次いで、圧力を、試験体の各々が破損するまで均等に増大する。これらの圧力に基づき、各試験体についての破損時のたが強度を以下のように計算する。
Ｓ＝〔ｐ×（Ｄ−ｔ）〕／２ｔ　　　　　　　　　　　（２）
ここで、Ｓ＝たが強度（ｐｓｉ）
ｐ＝内圧（ｐｓｉ）
Ｄ＝平均外径（インチ）
ｔ＝最小壁圧（インチ）である。
【００６１】
この試験の結果を表３に示す。これらの結果から、磁性ＰＥ配管１５の急速破裂値が、中密度及び高密度の両方のベースＰＥ樹脂と比較して変化しない。磁性ＰＥ配管１５についての試験結果は、ＡＳＴＭ　Ｄ２５１３についての必要条件以上である。
【００６２】
【表３】
2004511728.tif 000005
【００６３】
見掛引張強度試験
見掛引張強度を、「割りディスク法によるリング又はチューブ状プラスチック及び強化プラスチックの見掛引張強度についての標準試験方法」という標題のＡＳＴＭ　Ｄ２２９０に従って計測した。この試験は、最小の静水急速破裂計測値で優れた相関の程度を提供する。割りディスク試験体を制御された条件下で準備し、特定の速度で引張荷重を加える。
【００６４】
両濃度レベルについての３ロットの磁性ＰＥ配管１５の各々からの試験体を試験前２４時間に亘って２２．７８℃（７３０Ｆ）で及び５０％の相対湿度で調整する。試験体をＤ２２９０に従って試験体厚さ（１２．７ｍｍ（０．５０インチ））及び減少ノッチ厚さ（６．３５ｍｍ（０．２５０インチ））について準備する。試験体を試験ジグ内に配置し、１．２７ｃｍ／分（０．５インチ／分）の速度で引っ張る。
【００６５】
試験結果を以下の表４に簡単に示す。これらの結果は、磁性ＰＥ配管１５についての見掛引張強度値と急速破裂値との間の相関の程度が良好であるということを示す。
【００６６】
【表４】
2004511728.tif 000006
【００６７】
化学抵抗試験
化学的劣化に対する特定の種類の短期の露呈に耐えるポリエチレンプラスチックの有効性を決定するため、ＡＳＴＭ　Ｄ２５１３仕様は、Ｄ２２９０仕様に合わせて制作された割りディスク試験体を「化学試薬に対するプラスチックの抵抗についての標準的試験方法」という標題のＤ５４３に従って試験しなければならない、ということを必要とする。
【００６８】
両フェライト粒子レベルの磁性ＰＥ配管１５（中密度及び高密度の両方）の材料の各ロットからの割りディスク試験体をＤ２２９０仕様に従って準備する（見掛引張強度試験を参照されたい）。試験体の初期重量、試験体の厚さ及び薄壁区分についての寸法を決定するため、計測を行った。試験体を、１００％鉱油、１００％エチレングリコール、１００％メタノール、及びメタノール中にトルエン１５％の特定の化学試薬に７２時間の期間に亘って浸漬する。取り出した後、各試験体から余分の化学物質を注意深く拭き取り、再計量前に約２時間に亘って空気中で乾燥させる。最初の重量と最後の重量を記録する。引張荷重を１．２７ｃｍ／分（０．５インチ／分）の速度で加え、降伏時の引張強度を定量する。
【００６９】
ＡＳＴＭ　Ｄ２５１３仕様は、配管材料の重量が０．５％（メタノール中にトルエンを含む試薬の場合には１％）以上増加しないこと、及び降伏時の見掛引張強度が、特定された化学物質のいずれについても±１２％以上変化しないことを必要とする。
【００７０】
中密度及び高密度の両方の磁性ＰＥ配管１５での各濃度レベル（３つのロットの平均）についての重量及び引張強度の％変化の平均値を表５に示す。磁性ＰＥ配管１５試験体は、ＡＳＴＭ　Ｄ２５１３の必要条件を満たすか或いはそれを越えるという結果が示された。
【００７１】
【表５】
2004511728.tif 000007
【００７２】
紫外線劣化抵抗試験
紫外線の作用に耐える上での磁性ＰＥ配管１５の有効性を決定するため、ＡＳＴＭ　Ｄ２２９０に基づく変更試験プロトコル及びＤ５４３を使用する。ＡＳＴＭ　Ｄ２５１３は、ガス用の配管が戸外で保護されていない状態で少なくとも２年間に亘って保管できなければならないことを必要とする。配管が２年以上の期間に亘って保管される場合には、規格内で必要とされる全ての仕様をそれでも満たすことを確認するために試験を行わなければならない。
【００７３】
この試験のため、Ｑ−パネルＵＮＡ−３４０蛍光灯を使用した。これらの蛍光灯は、ピークエミッションが３４０ｎｍの２９５ｎｍ乃至３６５ｎｍの紫外線を放射する。ＱＵＶ機器は、紫外線波長を規定のパターンで放射する蛍光灯を使用する。
【００７４】
磁性ＰＥ配管１５の材料特性が紫外線に対する露呈によって悪影響を受けていないことを確かめるため、促進経時変化試験を行った。中密度及び高密度の両方の配管材料の各ロットから取り出した６個の試験体を、ＡＳＴＭ　Ｄ２２９０割りリング試験体について特定された寸法にする。次いで、これらの試験体をＱ−パネル露呈機器を使用して一定の紫外線に１０００時間に亘って露呈する。
【００７５】
１０００時間に亘る露呈後、露呈された試験体に一定の引張荷重を１．２７ｃｍ／分（０．５インチ／分）の速度で加え、降伏時の見掛引張強度を各ロットからの各試験体について計算する。次いで、得られた値を、前に行った見掛引張強度試験からの対照標準試験体と比較する。試験結果を以下の表６に示す。
【００７６】
【表６】
2004511728.tif 000008
以上の試験結果は、割りリング試験体の降伏強度及び引張強度が１０００時間に亘って紫外線に露呈した後に低下しないということを示す。かくして、磁性ＰＥ配管１５は、戸外で保護されていない状態で２年間に亘って保管できる。
【００７７】
メルトフローインデックス試験
メルトフローインデックスは、「押出式可塑度計による熱可塑性プラスチックの流量についての標準的試験方法」という標題のＡＳＴＭ手順Ｂに従って試験した場合のＰＥ材料の流量である。この方法は、温度、ピストンに作用する荷重、及び時間の規定条件下での特定の長さ及び調節のダイを通した溶融樹脂の押出し速度の計測値を提供する。
【００７８】
磁性ＰＥ配管１５の配管形態及び混合樹脂形態の両方の小さな試験体を小型押出機の加熱したチャンバに置く。較正したダイを通して試験体を２．１６ｋｇの規定荷重で６分間の期間に亘って押出す。押出した部分を計量し、規定条件と比較する。これは、特定のメルトインデックスに対するポリマーの流量を示すのに役立つ。これは、ＬＤＣ’ｓの来入品質検査プログラムの部分としてのＬＤＣ’ｓの標準的な試験である。
【００７９】
両濃度レベル及び密度での磁性ＰＥ配管１５の全てのロットについて結果的に得られた平均値は、配管と樹脂との間のメルトインデックスが優れて適合することを示す。以下の表７は試験結果を示す。
【００８０】
【表７】
2004511728.tif 000009
【００８１】
密度
ＰＥ材料の密度を、「変位による、プラスチックの密度及び比重（相対密度）の標準的試験方法」という標題のＡＳＴＭ　Ｄ７９２に従って試験する。濃度レベルが最大２４％の磁性ＰＥ配管１５の密度計測により、１．０以上の値が得られた。以下の表８は試験結果を示す。
【００８２】
【表８】
2004511728.tif 000010
ＰＥ樹脂とフェライト粒子との間の密度差は、磁性ＰＥ配管１５の全重量が、同じ寸法の従来のＰＥ配管よりも大きいということを意味する。
【００８３】
曲げ弾性率試験
引張特性を定量する一つの有用な手段は、磁性ＰＥ配管１５の曲げ弾性率を決定することである。中密度及び高密度の両濃度レベルの配管の全てのロットからの試験体を、「非強化及び強化プラスチック及び電気絶縁体の曲げ特性についての標準的試験方法」という標題のＡＳＴＭ　Ｄ７９０に従って試験した。
【００８４】
標準的曲げ試験体を、各ロット（中密度及び高密度の両方）の磁性ＰＥ配管１５試料からモデル化した。各試験体の幅及び深さを試験前に計測した。方法Ｉを全ての試験について使用した。これは、単純に支持された梁に作用する中央荷重を使用する３点荷重システムである。試料を試験ジグに置き、固定支持体間の中央に置く。移動支持体は、試験体に向かって０．２５４ｃｍ／分（０．１インチ／分）の一定の速度で下方に移動する。曲げ弾性率は、荷重−撓み曲線の最も傾きが大きい線型部分の傾きと定義される。配管の夫々のロットの各々についてのデータを以下の表９に簡単に示す。
【００８５】
【表９】
2004511728.tif 000011
磁性ＰＥ配管１５の曲げ弾性率は、中密度及び高密度の夫々について、５及び６の階級分類に属する。曲げ強度は、密度及び分子量と関連している。密度が大きくなると、分子間の空間が小さくなって分子の移動に対して抵抗が発生するため、材料は剛性になる。磁性ＰＥ配管１５の密度は、フェライト粒子１８が追加されているため、従来のポリエチレン配管よりも大きい。この密度の上昇により、曲げ弾性率が大きくなる。この階級分類は、標準的ポリエチレン樹脂よりも高い。磁性ＰＥ配管１５はポリエチレンよりも剛性の材料であるが、それでも、コイル状にできる。
【００８６】
引張強度試験
見掛引張強度試験の他に、「プラスチックの引張特性」という標題のＡＳＴＭＤ６３８を使用して磁性ＰＥ配管１５の引張特性を得る。この試験方法は、試験体について、温度、湿度、組成、及び試験機械の速度の制御された条件下で一定荷重試験を行うことによってプラスチックの引張特性を決定する。
【００８７】
磁性ＰＥ配管（中密度及び高密度）１５の各ロットから選ばれた６つの試験片がＩＶ型試験片にダイカットされる。
各試験体を、試験前に、２２．７８℃（７３０Ｆ）で５０％の湿度で４８時間に亘って調整する。各試験体の幅及び厚さについての計測値を記録する。機械の速度を毎分５．０８ｃｍ（２インチ）に設定し、降伏時の及び破断時の引張強度を記録する。試験結果を以下の表１０に簡単に記載する。
【００８８】
【表１０】
2004511728.tif 000012
【００８９】
磁性ＰＥ配管１５の引張強度は、中密度及び高密度の両方について標準的なポリエチレン樹脂と等価である。以上の結果は、フェライト粒子１８を追加することにより材料の強度に悪影響が全く及ぼされないということを示す。
【００９０】
磁性ＰＥ配管階級分類
試験の累積結果は、短期「延性」に対する抵抗及び磁性ＰＥ配管１５の物理的特性を特徴付けるのを補助する。更に重要なことには、試験結果は、磁性ＰＥ配管１５を特定の階級分類に分類するのを補助する。
【００９１】
ＡＳＴＭ　Ｄ２５１３の付属Ａ１必要条件によれば、配管及び継手の製造で使用するためのポリエチレン材料は、短期の物理的特性及び長期の耐久性を考慮に入れるＡＳＴＭ　Ｄ３３５０に従って分類される。
【００９２】
表１１は、Ｄ３３５０の必要条件による夫々の階級分類限度についての主な物理的特性を示す。以下の必要条件は、磁性ＰＥ配管１５と従来のＰＥ配管との間の相関を示すためのＤ３３５０の省略態様である。
【００９３】
【表１１】
2004511728.tif 000013
表１２は、ＡＳＴＭ　Ｄ２５１３−９９の記載の中密度（ＰＥ２４０６）及び高密度（ＰＥ３４０８）のポリエチレン配管及び継手についての現在の階級分類を示す。
【００９４】
【表１２】
2004511728.tif 000014
【００９５】
フェライト粒子１８を最大２４％の濃度レベルで加えても、磁化ＰＥ配管１５の階級分類に悪影響はない。磁化ＰＥ配管１５をＤ３３５０に記載の階級分類限度で試験し評価することにより得られた様々な特性を比較すると、中密度及び高密度の磁化ＰＥ配管１５についての階級分類が従来等級のＰＥ従来と相関することが示された。表１３は、濃度レベルが最大２４％（値は、試験される全てのロットからの平均値である）の中密度及び高密度のＰＥ配管１５の階級分類限度を示す。
【００９６】
【表１３】
2004511728.tif 000015
【００９７】
報告した密度が、フェライト粒子の密度が高めてあることを考慮に入れた混合磁気ＰＥ配管樹脂であることに着目することが重要である。しかしながら、階級分類に使用された密度は、Ｄ３３５０によるＰＥベース樹脂の密度である。
【００９８】
プラスチックについては、長期強度及び耐久性が、荷重時間、温度、環境によって大幅に変化する。プラスチックは、弾性エレメントと流体状エレメントの非常に複雑な組み合わせであり、結晶質の金属の特性と粘性流体の特性との間の特性即ち粘弾性を示す。
【００９９】
この粘弾性挙動のため、上文中で論じた従来の静水急速破裂試験及び短期引張試験は、荷重が加わった状態でのプラスチックの長期性能の予測に使用できない。プラスチックに荷重を突然加え、この荷重を一定に保持した場合、プラスチックは、応力−歪みモジュラスによって予想される歪みに合わせて直ちに変形する。その後、ゆっくりとした速度で不定期間に亘って変形し続ける。応力が十分大きい場合には、最終的には、試験体の破断が起こる。この時間依存粘性流れ成分は、クリープとして周知であり、これを終わらせる破壊はクリープ破壊として周知である。
【０１００】
応力レベルが減少するに従って、破壊に至る時間が増大し、材料の変形が小さくなる。破壊に至る非常に長い時間で、変形は、通常は、多くの熱可塑性プラスチックについて５％以下である。破損は、亀裂が開始し、亀裂がゆっくりと成長した結果である。ガス・リサーチ社がスポンサーになって以前に行われた調査によれば、プラスチック配管の使用中の長期性能を最終的に制限するのはこの種の「脆性」破壊であって、過剰の変形ではないということが示された。更に、延性モードの破壊も生じるが、これは、使用中の圧力がいきなり上昇した作動条件でしか起こらない。
【０１０１】
その結果、材料が脆性モードで破壊する場合、材料の寿命を確認するために長期に亘る試験を行わなければならない。当該産業では、長期間静水圧力保持試験が長い間行われてきた。しかしながら、最近になって、材料の寿命を予測するためにその他の試験が行われている。ガス・リサーチ社に対して開発されたＰＥＮＴ試験の他に、ペンシルバニア大学では、亀裂のゆっくりとした成長に対する抵抗を特徴付けるため、バトルで開発され、サウスウェスト・リサーチ社及びオハイオ州立大学によってその後に行われた業績によって変更された１２０°三点曲げセクタ試験を含む他の試験が開発された。
【０１０２】
熱可塑性配管材料の長期強度を予測する正確な手段を開発するため、当該産業では、「熱可塑性配管材料用の静水設計ベース（「ＨＤＢ」）を得るための標準的方法」という標題のＡＳＴＭ　Ｄ２８３７が採用された。
【０１０３】
この方法は、破壊に至る１０時間乃至１０，０００時間の時間に対するたが強度の経験的データを得ることを含む。配管試験体に、「一定の内部圧力が作用した状態でのプラスチック配管の破壊に至る時間」という標題のＡＳＴＭ　Ｄ１５９８に従って長期圧力試験を加える。データを、たが強度を縦軸に及び破壊に至る時間を横軸にとってログ−ログ目盛りにプロットする。最小自乗法を使用し、これらの点を通る最適の直線を引く。次いで、１００，０００時間の期間に対して曲線の当て嵌めを数学的に外挿する。これを長期静水強度（ＬＴＨＳ）と呼ぶ。ＬＴＨＳの範囲に応じて、ＨＤＢの特定の値が割当られる。付属Ａ１及びＤ２８３７の必要条件によれば、応力回帰曲線の外挿が４３８，０００時間（５０年での長期静水強度）に対して線型である場合、ＨＤＢが実証される。磁性ＰＥ配管のＨＤＢを特徴付けるため、フェライト粒子濃度が最大２４％の中密度及び高密度の両方の磁性配管について圧力試験が長期に亘って実施されてきた。試験は、ＰＰＩ必要条件による実験等級リスティング（Ｅ２リスティング）に従って行われ、標準等級リスティングが得られるまで続けられる。今日、充填体が最大２４％の濃度の中密度磁性ＰＥ配管は、承認されたＰＰＩリスティングが１２５０ｐｓｉであり、これは、従来のＭＤＰＥ材料と同じである。更に、充填体が最大２４％の濃度の高密度磁性ＰＥ配管は、ＨＤＢリスティングが１６００ｐｓｉであり、これは、従来のＨＤＰＥ材料と同じである。
【０１０４】
以上の明細書において、本発明をその特定の好ましい実施例に関して説明し、多くの詳細を例示の目的で説明したが、上文中に言及したように、本発明は追加の実施例が可能であり、本明細書中に説明した詳細のうちの特定のものを本発明の基本的原理から逸脱することなく、大幅に変更できるということは理解されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明の一つの好ましい実施例による位置確認可能な磁性ポリエチレン（ＰＥ）配管の斜視図である。
【図２】
本発明の一つの好ましい実施例による、磁化機を含む押出しラインの概略図である。
【図３】
本発明の一つの好ましい実施例による磁化機の概略斜視図である。
【図４】
本発明の一つの好ましい実施例による磁化機の平面図である。
【符号の説明】
１０　ガス分配システム
１５　磁性ＰＥガス配管
１８　フェライト粒子
２０　磁気パターン表示
２２　正弦波表示
２４　周期
４５　製造セットアップ
４８　ホッパ
５０　押出機
５２　配管押出しダイ
５４　サイジングチューブ
５８　冷却タンク
６０　引取装置
６４　磁化機
６６　ボア
６８　シャシー
７０　磁石
７２　カム回転機構
７４　磁化機コア
【国際公開パンフレット】
2004511728.tif 000016
2004511728.tif 000017
2004511728.tif 000018
2004511728.tif 000019
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【国際調査報告】
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