(57)【要約】【課題】圧力変動及びそれに起因する振動に対する耐性を有する配管の接続部品を提供すること。【解決手段】  平均重合度Ｘの塩化ビニル系樹脂組成物の成形体である第１部品と、平均重合度Ｙの塩化ビニル系樹脂組成物の成形体である第２部品とが接続された接続部品であって、  前記平均重合度Ｘと、前記平均重合度Ｙとが、下記式（１）を満たすことを特徴とする、接続部品。 ０＜Ｙ−Ｘ≦３５０      （１） 【選択図】図１
2020153441.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
平均重合度Ｘの塩化ビニル系樹脂組成物の成形体である第１部品と、平均重合度Ｙの塩化ビニル系樹脂組成物の成形体である第２部品とが接続された接続部品であって、
前記平均重合度Ｘと、前記平均重合度Ｙとが、下記式（１）を満たすことを特徴とする、接続部品。
０＜Ｙ−Ｘ≦３５０      （１）
【請求項２】
前記平均重合度Ｘが６４０以上８００以下であり、且つ、前記平均重合度Ｙが８００より大きく１３００以下である、請求項１に記載の接続部品。
【請求項３】
前記第１部品がおねじ形状、前記第２部品がめねじ形状を有する、請求項１又は２に記載の接続部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、接続部品に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、樹脂製のバルブ、継手、フランジといった配管の接続部において、多様な接続部品が使用されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
こうした配管部品は一般的に、その内部に水等の液体を流動させるために使用される。したがって、液体の流動時に発生する内圧に対する耐クリープ性（引張強度）、曲げ応力に対する強度、及びコスト面に関する問題にバランスよく対応するために、これらの配管部品を塩化ビニル系樹脂により成形することが一般的である。
【０００４】
また、配管部品は、蛇口又はバルブの開閉により発生する圧力変動及び振動により、特定の部位に応力が集中する。特に配管部品の接続部分にこうした応力が集中する場合には、当該接続部分が疲労破壊してしまうことが多い。そこで、圧力変動及びそれに起因する振動に対する耐性を有する接続部品が切望されている。
【０００５】
かかる圧力変動及びそれに起因する振動に対する耐性を有する接続部品として、当該接続部品を構成する材料に重合度の高い塩化ビニル系樹脂を使用することが提案されている。
【０００６】
しかし、重合度の高い塩化ビニル系樹脂を使用する場合、その高い溶融粘度のため、射出成形などの通常の成形方法では成形性能が悪い。その結果、得られる接続部品のウェルドラインが深くなったり、金型への充填時間が長くなることにより生産効率が悪くなったりする。
【０００７】
また、接続部品のウェルドラインが深い場合、当該ウェルドラインが落下時又は衝突時における衝撃割れの起点となり、衝撃割れが発生しやすくなるという問題もある。
【０００８】
このように、圧力変動及びそれに起因する振動に関する課題を、重合度の高い塩化ビニル系樹脂を使用することにより解決しようとする試みがされているが、解決に至っていない実情がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平８−６８４７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上記のような事情に鑑み、本発明の目的とするところは、圧力変動及びそれに起因する振動に対する耐性を有する配管の接続部品を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者らは上記目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、接続部品を構成する複数の部品の平均重合度を個別に調整することで、圧力変動及びそれに起因する振動に対する接続部品の耐性を向上できることを見出した。本発明者らは、かかる知見に基づきさらに研究を重ね、本発明を完成するに至った。
【００１２】
即ち、本発明は、以下の接続部品を提供する。
項１．
平均重合度Ｘの塩化ビニル系樹脂組成物の成形体である第１部品と、平均重合度Ｙの塩化ビニル系樹脂組成物の成形体である第２部品とが接続された接続部品であって、
前記平均重合度Ｘと、前記平均重合度Ｙとが、下記式（１）を満たすことを特徴とする、接続部品。
０＜Ｙ−Ｘ≦３５０      （１）
項２．
前記平均重合度Ｘが６４０以上８００以下であり、且つ、前記平均重合度Ｙが８００より大きく１３００以下である、項１に記載の接続部品。
項３．
前記第１部品がおねじ形状、前記第２部品がめねじ形状を有する、項１又は２に記載の接続部品。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の接続部材は、圧力変動及びそれに起因する振動に対する耐性を有する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の接続部分の実施態様の一例（ボールバルブ）。
【図２】ボールバルブ内に設けるソケットの概略図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
配管の接続部分の構造に関しても特に限定はなく、本発明の接続部分を、公知の接続構造に広く適用することが可能であり、特に限定はない。具体的には、バルブ、継手、フランジといった構造を例示することができる。
【００１６】
このような接続部分として、より具体的な態様としては、図１に示すようなバルブ、図２に示すような給水栓を例示することができる。
【００１７】
本発明の接続部品は、第１部品及び第２部品が接続することにより、構成される。第１部品及び第２部品は、塩化ビニル系樹脂により構成される。第１部品及び第２部品それぞれの塩化ビニル系樹脂を製造する際に使用する塩化ビニル系樹脂組成物は、それぞれ順に平均重合度がＸ及びＹである。第１部品と第２部品とは、共に塩化ビニル樹脂を含んで構成されるが、それぞれの平均重合度はそれぞれ順にＸ及びＹであり、異なるものである。
【００１８】
上記平均重合度Ｘ及びＹは、下記式（１）の関係式を有する。
０＜Ｙ−Ｘ≦３５０      （１）
【００１９】
このように、ＹがＸを超える値であることにより、第１部品より第２部品の方が成形体のサイズが小さいため、第２部品の樹脂の重合度を大きくしても金型内での溶融樹脂の充填時間が短い。したがって、先に充填された樹脂と、最後に充填された樹脂との合流部での温度の差異が小さいため、合流部における樹脂の絡み合いが良好に行われる傾向にある。その結果、配管内部の圧力の変動等に起因する配管接続部の破綻が生じにくくなる。逆に、第１部品及び第２部品を構成する樹脂の重合度が同じ場合、第１部品は成形体のサイズが大きいため、第１部品の樹脂の重合度を大きくしても金型内での溶融樹脂の充填時間が長くなる傾向にある。従って、先に充填された樹脂と、最後に充填された樹脂との合流部での温度差異が大きくなり、合流部における樹脂の絡み合いが良好に行われ難い。その結果、配管内部の圧力の変動に起因した接続部の破綻が生じやすくなってしまう。
【００２０】
一方、ＹとＸとの差は、３５０以下である。ＹとＸとの差が３５０を超えると、第２部品を形成するための樹脂組成物の平均重合度が過大となって溶融粘度が高くなり、先に述べたように成形性能が低下する。その結果、第２部品に形成されるウェルドラインが深くなったり、金型への充填時間が長くなることにより生産効率が悪くなったりしてしまう。
また、第１部品の樹脂の重合度を下げすぎると、機械的物性が低下し、配管内部の圧力変動に起因した接続部の破綻が生じやすくなってしまう。即ち、ＹとＸとの差が、３５０以下の規定は、成形のしやすさ及び、配管の使用時における機械的物性の双方を良好にする最適値である。
【００２１】
かかる構成とすることにより、脈動水圧強度の必要な第２部品のみ他の第１部品と異なる（具体的には高重合度）塩化ビニル系樹脂組立製品を構成し脈動水圧強度を高めることができ、破壊が生じない接続部品を提供することができる。
【００２２】
上述の如く、Ｙの方がＸよりも大きい。その上で、ＹとＸとの差は０より大きく３５０以下であるが、１６０以上３３０以下であることが好ましく、１８０以上３２０以下であることがより好ましく、２００以上３００以下出ることがさらに好ましい。
【００２３】
第１部品の製造に使用される塩化ビニル系樹脂組成物の平均重合度Ｘは、６４０以上８００以下であることが好ましく、７００以上８００以下であることがより好ましい。平均重合度が６４０以上のものを使用することにより、成形後の第１部品の良好な機械的物性を確保することができる。また、平均重合度を８００以下に設定することにより、第１部品を成形する際に、良好な成形性を得ることができる。
【００２４】
第２部品の製造に使用される塩化ビニル系樹脂組成物の平均重合度Ｙは、成形性と脈動水圧強度を高める理由から、８００より大きく１３００以下であることが好ましく、８５０以上１２５０以下であることがより好ましい。既述の如く、第２部品に使用される塩化ビニル系樹脂組成物の平均重合度Ｙとして、Ｘよりも高いもの（８００より大きいもの）採用することにより、第２部品の方が成形体のサイズが小さいため、第２部品の樹脂の重合度を大きくしても金型内での溶融樹脂の充填時間が短い。したがって、先に充填された樹脂と、最後に充填された樹脂との合流部での温度の差異が小さいため、合流部における樹脂の絡み合いが良好に行われる傾向にある。その結果、配管内部の圧力の変動等に起因する配管接続部の破綻が生じにくくなる。また、平均重合度Ｙは、第２部品を成形する際の成形性が過度に悪化しないようにするために、１３００以下とすることが好ましい。
【００２５】
尚、本明細書において、塩化ビニル系樹脂組成物の平均重合度は、当該組成物により作製された成形体を使用し、ＪＩＳ  Ｋ６７２０−２に準拠し、ニトロベンゼンに溶解させて粘度を測定することにより算出されると定義される。
【００２６】
塩化ビニル系樹脂組成物（以下、特にことわらない限り、第１部品及び第２部品の双方を構成する樹脂組成物を指すものとする。）に含まれる塩化ビニル系樹脂としては、公知のものを広く使用することが可能であり、特に限定はない。具体的には、塩化ビニルの単独重合体の他に、塩化ビニルと塩化ビニル以外の重合性単量体が共重合された共重合体、塩化ビニル以外の重合体に塩化ビニルをグラフトさせたグラフト共重合体、更にはこれらを従来公知の方法を用いて塩素化して得られた塩素化塩化ビニル系樹脂等が挙げられる。これらは、１種を単独で使用してもよいし、２種以上を混合して使用してもよい。
【００２７】
第１部品を成形するために使用する塩化ビニル系樹脂として、ポリ塩化ビニル樹脂、塩素化塩化ビニル樹脂、及びアクリル共重合塩化ビニル樹脂からなる群より選択される少なくとも１種を使用することが好ましい。また、第２部品を成形するために使用する塩化ビニル系樹脂組成物として、ポリ塩化ビニル樹脂、塩素化塩化ビニル樹脂、及びアクリル共重合塩化ビニル樹脂からなる群より選択される少なくとも１種を使用することが好ましい。
【００２８】
塩化ビニル系樹脂組成物中の樹脂量としては、得られる第１及び第２部品の機械的強度を十分なものとするために、塩化ビニル系樹脂組成物１００質量％中に、７０質量％以上とすることが好ましく、８５質量％以上とすることがより好ましい。塩化ビニル系樹脂組成物１００質量％中における樹脂量の上限値としては特に限定はなく、例えば１００質量％とすることが好ましい。
【００２９】
塩化ビニル系樹脂組成物には、本発明の効果又は目的を損なわない範囲内で、適宜、安定剤、加工助剤、滑剤、充填剤等の添加剤を含ませることも好ましい。
【００３０】
安定剤としては、公知のものを広く使用することが可能であり、特に限定はない。例えば、メチル錫メルカプト、オクチル錫マレート等の錫系安定剤、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸バリウム、ステアリン酸亜鉛等の有機金属塩系安定剤等が挙げられる。これらは１種のみを単独で使用してもよいし、二種以上を併用してもよい。
【００３１】
安定剤の使用量としては、安定剤が少ないと熱安定性が悪く成形性が悪化し、安定剤が多いと耐熱性、耐衝撃性などの機械的強度が低下するという理由から、塩化ビニル系樹脂１００質量部に対して、０．３〜５質量部とすることが好ましく、０．５〜３質量部とすることがより好ましい。
【００３２】
加工助剤としては、公知のものを広く使用することが可能であり、特に限定はない。具体的には、アクリル系樹脂を用いることができ、より具体的にはポリメチルメタクリレートを使用することが好ましい。これらは１種のみを単独で使用してもよいし、二種以上を併用してもよい。
【００３３】
加工助剤の使用量としては、良好な成形性を維持するため、塩化ビニル系樹脂１００質量部に対して、０〜５質量部とすることが好ましく、０〜３質量部とすることがより好ましい。
【００３４】
滑剤としても、公知のものを広く使用することが可能であり、特に限定はない。具体的には、ポリエチレンワックス、パラフィンワックス等の脂肪族炭化水素系、ステアリルアルコール等の高級脂肪族アルコール系、ステアリン酸、ヒドロキシステアリン酸等の高級脂肪酸系、ブチルステアレート等のモノアルコール脂肪酸エステル系、及び、グリセリンモノステアレート、グリセリントリステアレート等の多価アルコール脂肪酸エステル系の滑剤等を使用することが可能である。これらは１種のみを単独で使用してもよいし、二種以上を併用してもよい。
【００３５】
滑剤の使用量としては、優れた成形性及び機械的強度を確保するために、塩化ビニル系樹脂１００質量部に対して、０．１〜２０質量部とすることが好ましく、０．３〜８質量部とすることがより好ましい。
【００３６】
充填剤としては、公知のものを広く使用することが可能であり、特に限定はない。具体的には、炭酸カルシウム、クレー、マイカ、又はガラス繊維等を使用することが可能である。これらは１種のみを単独で使用してもよいし、二種以上を併用してもよい。
【００３７】
充填剤の使用量としては、耐衝撃性などの機械的強度の確保を考慮し、塩化ビニル系樹脂１００質量部に対して、０〜３０質量部とすることが好ましく、０〜１０質量部とすることがより好ましい。
【００３８】
上述した添加剤を塩化ビニル系樹脂に混合することにより塩化ビニル系樹脂組成物を得るための方法は特に限定されず、常法により得ることが可能である。例えば、ホットブレンド、コールドブレンドによる方法を例示することができる。
【００３９】
既述の如く、本発明の接続部分は、バルブ、継手、フランジ、といった構造に適用することが可能である。当該構造において、第１部品はおねじ形状を、第２部品がめねじ形状をなすことが好ましい。
【００４０】
以下、図面に基づき、本発明の接続部品の実施態様の一例について、説明する。
【００４１】
図１に本発明の一実施態様であるバルブ（ここでは、ボールバルブ）を示す。
【００４２】
図１に示すボールバルブは、バルブ本体１、ボール４、ナット５、ステム２及びハンドル１１によって構成される。バルブ本体１からは左右にナット５が締め込まれている。図には示されていないが、バルブ本体１両端の外周はおねじ形状を有し、ナット５に設けられるめねじ形状を有している。
【００４３】
ボール４はほぼ球状をなし、中心には流体の流路が貫通する。ボールシート１２は摺動性に優れた素材により構成され、中心に孔が開いた円盤状の部材である。ボール押さえ部材３は筒状の部材である。
【００４４】
ソケット６の外形は筒状であり、一方の端部には係合フランジが形成されていてもよい。図２は当該ソケット６の概略図である。ソケット６の内部には、配管接続が可能なように、管用テーパネジが形成されている。ソケット６は、管とボールバルブを接続する機能の他、ボール押さえ部材３を押圧する当て部材としても機能する。ナット５は、全体形状が碗状をし、中心には前記したソケット６を挿通する孔が設けられていることが好ましい。
【００４５】
図１中においては、バルブ本体１の中にボール４が回転可能に挿入され、ボール４の係合溝には、ステム２の先端が挿入されている。またステム２の他端は、バルブ本体１の側面から外部に突出し、ハンドル１１が取り付けられている。従ってハンドル１１を回動することによりボール４を回動させて流体の流路を開閉可能である。
【００４６】
また、バルブ内の密封性の向上を目的として、適宜Ｏリング７〜１０を設けることも好ましい。
【００４７】
第１部品をおねじ形状とし、脈動水圧の影響を直接受けないため、平均重合度を小さくすることでウェルドラインの発生を抑制・充填時間を短縮できる比較的低い重合度の塩化ビニル系樹脂を使用することが好ましい。
【００４８】
第２部品をめねじ形状とすることにより、高重合度の塩化ビニル系樹脂を使用し、脈動水圧による疲労破壊しやすい箇所のみ剛性および疲労強度を向上させることができる。その結果、高重合度で剛性のある第２部品で、第１部品で生じる膨張収縮を押さえ込み、製品の疲労破壊を抑制することができる。
【００４９】
かかる第１部品の形状として、より具体的には、バルブソケット、ボールバルブ本体、及びユニオン継手本体等を例示することができる。一方、めねじ形状の第２部品の具体的な態様としては、給水栓用ソケット、ボールバルブ用ナット、及びユニオン継手用ナット等を例示することができる。
【００５０】
第１部品及び第２部品の成形方法としては特に限定はなく、公知の方法を広く採用することが可能である。具体的には、射出成形などの方法が好適である。
【００５１】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこうした例に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
【実施例】
【００５２】
以下、実施例に基づき、本発明の実施形態をより具体的に説明するが、本発明がこれらに限定されるものではない。
【００５３】
＜塩化ビニル系樹脂組成物＞
塩化ビニル系樹脂１００質量部に対して、有機錫系安定剤（日東化成工業株式会社 ONZ-7F）３質量部、ポリエチレン滑剤（三井化学  HIWAX2203A）１質量部、ステアリン酸滑剤（理研ビタミン  S200）０．５質量部を加えて、スーパーミキサー（１００Ｌ、カワタ社製）を用いて攪拌混合し、塩化ビニル系樹脂組成物を得た。
【００５４】
＜バルブソケット・給水栓用ソケットの成形＞ 
得られた塩化ビニル系樹脂組成物を、射出成形機（東芝機械  IS350E）を用いて、ノズル温度１８０℃の条件下で、呼び径２０ｍｍの、ＪＩＳ  ６７４３に記載のバルブソケット及び給水栓用ソケットを得た。
【００５５】
<成形性能評価>
上記塩化ビニル系樹脂バルブソケット・給水栓用ソケットの射出成形時に、射出機のモニター情報から、樹脂の充填時間を計測した。
【００５６】
＜耐疲労性能評価＞
得られたバルブソケットおよび給水栓用ソケットを表の組み合わせで組立を行った。得られた組立製品について、下記の方法で耐疲労性能評価を行った。本発明では、耐疲労性能評価として脈動性能評価を実施した。
【００５７】
＜脈動性能評価＞
上記塩化ビニル系樹脂管継手バルブソケット・給水栓用ソケットの組立配管に２３℃の恒温水槽中にて、脈動周波数０．４Ｈｚ、脈動水圧０〜１５ｋｇ／ｃｍ２の条件で脈動水圧を印加し、破壊までに要する繰り返し回数をｎ＝２で測定した。表には平均値を示した。
（評価基準）
８００００回以上：良
８００００回未満：不良
【００５８】
【表１】
2020153441.tif 000003
【００５９】
上記表１にある通り、実施例１〜６の接続部品は、少ない充填時間で成形可能（成形性に優れる）と共に、圧力変動及びそれに起因する振動に対する優れた耐性を有することが確認された。
【符号の説明】
【００６０】
１      バルブ本体
２      ステム
３      ボール押さえ
４      ボール
５      ナット
６      ソケット
７      ステムＯリング
８      ボール押さえリング
９      ナット用リング
１０    ボールシートＯリング
１１    ハンドル
１２    ボールシート
１３    ボルト
【図１】
2020153441.tif 000004
【図２】
2020153441.tif 000005