(57)【要約】【課題】接続相手方の金属製ネジ部に締結しても割れが生じることのない高い剛性を有する、全体が合成樹脂で成形された管継手を提供する。【解決手段】周面にネジ部を有するウェルドレス成形により形成された熱可塑性樹脂からなる筒体２を継手金型内に装填し、筒体２の成形樹脂とは異なる熱可塑性樹脂を前記継手金型に注入し、溶融樹脂で筒体の一部又は全体を覆い包み固化させて管継手１を成形する。【選択図】図１
2010230033.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
周面にネジ部を有するウェルドレス成形により形成された熱可塑性樹脂からなる筒体を継手金型内に装填し、筒体の成形樹脂とは異なる熱可塑性樹脂を前記継手金型に注入し、溶融樹脂で筒体の一部又は全体を覆い包み固化させて形成されたことを特徴とする管継手。
【請求項２】
熱可塑性樹脂をウェルドレス金型に注入して形成された周面にネジ部を有する筒体を継手金型内に装填し、筒体の成形樹脂とは異なる熱可塑性樹脂を前記継手金型に注入し、溶融樹脂で筒体の一部又は全体を覆い包み固化させて形成されたことを特徴とする管継手。
【請求項３】
熱可塑性樹脂をウェルドレス金型に注入して形成された周面にネジ部を有する筒を、同一コアに残した状態で継手金型内に設置し、筒体の成形樹脂とは異なる熱可塑性樹脂を前記継手金型に注入し、溶融樹脂で筒体の一部又は全体を覆い包み固化させて形成されたことを特徴とする管継手。
【請求項４】
筒体の成形樹脂として、筒体の外側部分を形成する熱可塑性樹脂よりも融点とガラス転移点が高い熱可塑性樹脂を用いたこと特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の管継手。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バルブ用ソケットや給水栓用継手などに適用される合成樹脂製の管継手に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、水道用配管の接続に用いられる合成樹脂製のバルブ用ソケットや給水栓用継手として、図２に示されるような、周面にネジ部１０１ａが形成された砲金（メタル）製の管状インサート１０１を接続開口部１００ａに射出成形により埋め込んで形成された管継手１００が多く用いられている。
これは、バルブ用ソケットは金属製のバルブや水道メータとの接続、給水栓用継手は給水栓との接続にそれぞれ用いられ、接続部分を金属製の管状インサート１０１で補強し、また、ネジ部１０１ａが金属製であれば接続が容易なためである（例えば特許文献１、２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】実公昭６１−２７７０３号公報
【特許文献２】特開平８−２１９３６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
砲金製の管状インサート１を埋め込んだ管継手１００は、接続部分の補強が図れるものの、製品の重量が重く、製造コストも高いとともに、製品保管中に管状インサート１０１が錆びることもあって品質管理に手間を要し、また、金属溶出量が比較的多いため超純水用管継手としての利用には不向きであり、さらに製品廃棄の際に管状インサート１０１を分離し難いためリサイクル性が悪いといった欠点がある。
一方、砲金製の管状インサート１０１を用いずに、管継手全体を合成樹脂で成形すれば製造コストが抑えられるとともに分別廃棄も不要となるが、管継手に比較的大きなウェルド（合わせ目）が表出していると剛性が著しく低下してしまい、接続相手方の金属製のネジ部に締結するなどしたときに管継手が割れ易いという問題がある。
【０００５】
本発明は従来技術の有するこのような問題点に鑑み、接続相手方の金属製ネジ部に締結しても割れが生じることのない高い剛性を有する、全体が合成樹脂で成形された管継手を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決するため本発明の管継手は、周面にネジ部を有するウェルドレス成形により形成された熱可塑性樹脂からなる筒体を継手金型内に装填し、筒体の成形樹脂とは異なる熱可塑性樹脂を前記継手金型に注入し、溶融樹脂で筒体の一部又は全体を覆い包み固化させて形成されたことを特徴とする。
【０００７】
本発明の管継手は、熱可塑性樹脂をウェルドレス金型に注入して形成された周面にネジ部を有する筒体を継手金型内に装填し、筒体の成形樹脂とは異なる熱可塑性樹脂を前記継手金型に注入し、溶融樹脂で筒体の一部又は全体を覆い包み固化させて形成されたことを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の管継手は、熱可塑性樹脂をウェルドレス金型に注入して形成された周面にネジ部を有する筒体を、同一コアに残した状態で継手金型内に設置し、筒体の成形樹脂とは異なる熱可塑性樹脂を前記継手金型に注入し、溶融樹脂で筒体の一部又は全体を覆い包み固化させて形成されたことを特徴とする。
【０００９】
前記構成の管継手は、周面にネジ部を有する筒体を成形し、その後に、或いはこれと同時に筒体の外側部分が射出成形により形成され、筒体の外側部分を成形する際に筒体が初期の外形に保持されている必要がある。
よって、上記構成の管継手において、筒体の成形樹脂はその融点、或いはガラス転移点が筒体の外側部分の成形樹脂の融点、或いはガラス転移点よりも高いものであることが好ましい。より詳しくは、筒体の成形樹脂が結晶性の場合はその融点（Ｔｍ；Ｔｍ１）が外側部分の成形樹脂の融点（Ｔｍ２）、或いはガラス転移点（Ｔｇ；Ｔｇ２）よりも高く、筒体の成形樹脂が非晶性の場合にはそのガラス転移点（Ｔｇ１）が外側部分の成形樹脂の融点（Ｔｍ２）、或いはガラス転移点（Ｔｇ２）よりも高いものであること（Ｔ１>Ｔｍ２、Ｔｍ１>Ｔｇ２、Ｔｇ１>Ｔｇ２）が好ましい。
【００１０】
本発明の管継手は、図１に示されるように、管継手１の一方の接続口１１に、周面にネジ部を有する熱可塑性樹脂からなる筒体２を配し、この筒体２を覆い包むようにして前記熱可塑性樹脂とは異なる熱可塑性樹脂で管継手１の他方の接続口１２を含む筒体２の外側部分３を一体に成形することにより構成される。前記筒体２は、剛性を高めるためにウェルドレス成形により形成されていることが好ましく、ウェルドラインが無い構成のものが最も好ましい。
管継手１がバルブ用ソケットの場合、同図（Ａ）に示されるように、外周面にテーパ雄ネジからなるネジ部２１が形成された筒体２が接続口１１にインサートされ、筒体２はその内周面と内側端部が外側部分３で覆われて一体に固化される。
また、管継手１が給水栓用継手の場合、同図（Ｂ）に示されるように、内周面に雌ネジからなるネジ部２１が形成された筒体２が接続口１１にインサートされ、筒体２はその外周面全体が外側部分３で覆われて一体に固化される。
なお、本発明の管継手１は、図示したバルブ用ソケットや給水栓用継手に限定されるものではなく、また、筒体２の形状や管継手１の全体の形状も図示したものには限定されない。
【００１１】
前記構成の管継手において、周面にネジ部を有する筒体を形成する熱可塑性樹脂としては、引張強度が７０ＭＰａ以上である熱可塑性樹脂が好ましい。例えば、ポリフェニルサルフォン系樹脂やポリフタルアミド系樹脂、ポリフェニレンサルファイド系樹脂、又はこれらの混合物、或いはガラス繊維などのフィラーとの混合物などを用いることが好ましい。
【００１２】
前記筒体の成形樹脂において、ポリフェニルサルフォン系樹脂としては、密度が１．２０ｇ／ｃｍ３以上、１．６０ｇ／ｃｍ３以下で、ガラス転移温度が２００℃以上のものが好ましい。
また、ポリフタルアミド系樹脂としては、密度が１．２０ｇ／ｃｍ３以上、１．８０ｇ／ｃｍ３以下で、融点が３００℃以上、３３０℃以下のものが好ましい。機械的強度向上のために、ポリフタルアミド系樹脂にガラス繊維を３０ｗｔ％以上、７０ｗｔ％以下で添加したものが好ましく、添加範囲が３０ｗｔ％以上、５０ｗｔ％以下であるものがより好ましい。
ポリフェニレンサルファイド系樹脂としては、密度が１．２０ｇ／ｃｍ３以上、１．９０ｇ／ｃｍ３以下で、融点が２８０℃以上、３５０℃以下のものが好ましい。機械的強度向上のために、ポリフェニレンサルファイド系樹脂にガラス繊維を３０ｗｔ％以上、７０ｗｔ％以下で添加したものが好ましく、添加範囲が３０ｗｔ％以上、４０ｗｔ％以下であるものがより好ましい。
【００１３】
前記構成の管継手において、筒体の一部又は全体を覆って筒体の外側部分を形成する熱可塑性樹脂としては、市場に流通している合成樹脂製の管材と同様に接合ができる材料のものであることが好ましい。例えば、塩化ビニル樹脂、ポリエチレン系樹脂、ポリブテン系樹脂、又はこれらの混合物などを用いることが好ましい。
【００１４】
筒体の外側部分の成形樹脂において、塩化ビニル樹脂としては、ガラス転移温度が７０℃以上で、ビカット軟化温度が７０℃以上であって平均重合度が６００以上、１４００以下のものが好ましい。
また、ポリエチレン系樹脂としては、密度が０．９４ｇ／ｃｍ３以上、０．９７ｇ／ｃｍ３以下の高密度ポリエチレン樹脂（ＨＤＰＥ）、密度が０．９２ｇ／ｃｍ３以上、０．９４ｇ／ｃｍ３以下の中密度ポリエチレン樹脂（ＭＤＰＥ）、密度が０．９２ｇ／ｃｍ３未満の低密度ポリエチレン樹脂（ＬＤＰＥ）や直鎖状低密度ポリエチレン樹脂（ＬＬＤＰＥ）、密度が０．９４ｇ／ｃｍ３以上、０．９７ｇ／ｃｍ３以下の架橋ポリエチレン樹脂（ＸＰＥ）などを用いることが好ましい。
前記直鎖状低密度ポリエチレン樹脂（ＬＬＤＰＥ）としては、エチレンと炭素数３から２０、好ましくは炭素数４から１２のα−オレフィンとの共重合体が挙げられる。α−オレフィンとしては、例えば、プロピレン、１−ブテン、１−ペンテル、１−ヘキセン、１−ヘプテン、１−オクテン、１−ノネン、１−デセン、３−メチル−１−ブテン、４−メチル−１−ペンテンなどが挙げられ、１−ブテン、１−ヘキセン、１−オクテンが好適である。共重合するα−オレフィンは、一種のみを単独で用いても、二種以上を組み合わせて用いても何れでもよい。
前記ポリエチレン系樹脂の密度は、０．９０ｇ／ｃｍ３以上、０．９７ｇ／ｃｍ３以下の範囲が好ましい。より好ましい密度は０．９２ｇ／ｃｍ３以上、０．９６ｇ／ｃｍ３以下の範囲である。密度が０．９０ｇ／ｃｍ３以上であれば管材料の剛性や耐熱性の低下が小さく実用上好ましい。
また、ポリエチレン系樹脂のメルトフローレート（ＭＦＲ）は特に制限されないが、通常、ＭＦＲ（ＪＩＳ  Ｋ７２１０、温度：１９０℃、荷重：２．１６ｋｇ）が、０．１ｇ／１０分以上、１５ｇ／１０分以下であることが好ましく、０．１ｇ／１０分以上、１０ｇ／１０分以下であることがより好ましい。
【００１５】
前記各熱可塑性樹脂の具体例としては以下のものがある。
ポリフェニルサルフォン系樹脂としてソルベイ社製「レーデル  Ｒ」シリーズ、ポリフタルアミド系樹脂としてソルベイ社「アモデル」シリーズ、ポリフェニレンサルファイド系樹脂としてＤＩＣ社製「ＤＩＣ．ＰＰＳ」シリーズが各々具体例として挙げられる。
ポリオレフィン系樹脂としては、ポリエチレン系樹脂の具体例として日本ポリエチレン社製「ノバテックＨＤ、ＬＤ、ＬＬ」シリーズ、「カーネル」シリーズ、「タフマーＡ、Ｐ」シリーズ、旭化成ケミカルズ社製「サンテックＨＤ、ＬＤ」シリーズ、三井化学社製「ＨＩＺＥＸ」、「ＵＬＴＺＥＸ」、「ＥＶＯＬＵＥ」シリーズ、宇部興産社製「ＵＢＥポリエチレン」、「ＵＭＥＲＩＴ」シリーズ、日本ユニカー社製「ＵＮＣポリエチレン」、「ナックフレックス」シリーズ、ダウケミカル社製「Ｅｎｇａｇｅ」、「ＤＯＷＬＥＸ」シリーズなどが挙げられる。また、ポリブテン系樹脂の具体例としては出光興産社製「出光ポリブテン」シリーズ、新日本石油社製「日石ポリブテン」シリーズ、三井化学社製「ビューロン」シリーズなどが挙げられる。
【００１６】
本発明の管継手は、例えば以下のように構成されるインサート成形により形成することができる。
すなわち、先ず筒体を単独で成形するために、前記ポリフェニルサルフォン系樹脂、ポリフタルアミド系樹脂、ポリフェニレンサルファイド系樹脂などの熱可塑性樹脂を射出成形機に投入、溶融した後、金型内のスプルー、ランナーを溶融樹脂が通り、所定のネジ形状を有する筒体を成形する。このときの温度は、組成や添加剤などによって適宜調整される。一般的には２８０℃から４００℃が好ましい。金型温度は１４０℃から２００℃までに調整されることが好ましい。
次いで、成形された筒体を、当該筒体の外側部分を異材質の熱可塑性樹脂で成形するため、管継手全体を成形する金型である継手金型のコア側に配置し、筒体が配置された継手金型のコアがスライドすることにより、筒体の廻りにキャビティを形成する。その後、外側部分の熱可塑性樹脂を射出成形機に投入、溶融した後、金型内のスプルー、ランナーを溶融樹脂が通り、所定の継手形状を有する管継手を成形する。このときの温度は、組成や添加剤などによって適宜調整される。一般的には１６０℃から２１０℃が好ましい。
【００１７】
また、本発明の管継手は、例えば以下のように構成される同時射出成形により形成することができる。
すなわち、同時射出成形は、筒体とその外側部分を成形する射出成形機が二台、管継手を成形する継手金型が一つある成形機において、先ず筒体用の熱可塑性樹脂を射出成形し、その後、成形された筒体を成形機の型内で回転させるなど移動させて前記継手金型内の所定位置に配置し、継手金型内に外側部分の熱可塑性樹脂を溶融充填して、所定の継手形状を有する管継手を成形する。
【００１８】
前記の通り、筒体はウェルドラインが無いものが最も望ましく、ウェルドラインができる限り小さくなるように、筒体はウェルドレス成形により形成される。
この場合、筒体を成形するための金型は、ウェルドラインができない或いはでき難い構造のもの、具体的にはフィルムゲート、ファンゲート、リングゲートなどのゲート構造を備えていて、この金型を射出成形機に取付け、筒体用の熱可塑性樹脂を射出成形機に投入、溶融し、金型内のスプルー、ランナーを溶融樹脂が通ることで所定形状の筒体を成形することができる。
また、通常ではウェルドラインができてしまう金型であっても、これをヒート＆クール成形、具体的にはウェルドができる部分に蒸気を通して所定期間加熱し、その後、冷水を通して急速冷却する成形工程によって、ウェルドラインが無い、或いはウェルドラインが極めて小さい、所定形状の筒体を成形することができる。
筒体をウェルドレス成形する加工は、上記に限らず、溶融樹脂の温度を上げたり金型温度を高くしたりするなどの成形条件の調整により行うこともできる。
なお、本発明の管継手を成形する方法や加工工程は、上述した成形方法や工程などに限定されず、他の成形方法や成形工程によってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の管継手の一例を示し、（Ａ）はバルブ用ソケットの断面図、（Ｂ）は給水栓用継手の要部断面図である。
【図２】従来の管継手の一例の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
実施例と比較例に基づいて本発明の管継手について具体的に説明する。
以下の実施例と比較例は、管継手として、前記図１（Ａ）に示されたバルブ用ソケットと、同図（Ｂ）に示された給水栓用継手を成形して性能を評価したものである。成形した管継手のサイズは何れも２０サイズ（呼び径２０）のものである。
なお、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００２１】
（実施例１）
管継手１としてバルブ用ソケットを成形した。
筒体２の熱可塑性樹脂として、ソルベイ社Ａ−１１４５ＨＳ（ポリフタルアミド）を用い、ウェルドレス成形が可能な金型を射出成形機に取付け、樹脂温度３２０℃、金型温度１４５℃の条件で射出成形機にて筒体２を成形した。次いで、外側部分３の熱可塑性樹脂として塩化ビニル樹脂を用い、前記筒体２を継手金型のコア部分に配置し、インサート成形により熱可塑性樹脂製のネジ部２１を有する管継手１を成形した。
このように成形された管継手１について、重量測定をし、防錆性及びリサイクル性についての評価を行った。その結果を表１に示す。
【００２２】
（実施例２）
管継手１として給水栓用継手を成形した。
筒体２の熱可塑性樹脂として、ソルベイ社  Ａ−１１４５ＨＳ（ポリフタルアミド）を用い、ウェルドレス成形が可能な金型を射出成形機に取付け、樹脂温３２０℃、金型温度１４５℃の条件で射出成形機にて筒体２を成形した。次いで、外側部分３の熱可塑性樹脂として塩化ビニル樹脂を用い、前記筒体２を継手金型のコア部分に配置し、インサート成形により熱可塑性樹脂製のネジ部２１を有する管継手１を成形した。
このように成形された管継手１について、重量測定をし、防錆性、低溶出性、リサイクル性及び締結性についての評価を行った。その結果を表１、表２及び表３に示す。
【００２３】
（実施例３）
管継手１としてバルブ用ソケットを成形した。
筒体２の熱可塑性樹脂として、ＤＩＣ社  Ｚ−２３０（ポリフェニレンサルファイド）を用い、ウェルドレス成形が可能な金型を射出成形機に取付け、樹脂温３００℃、金型温度１２５℃の条件で射出成形機にて筒体２を成形した。次いで、外側部分３の熱可塑性樹脂として塩化ビニル樹脂を用い、前記筒体２を継手金型のコア部分に配置し、インサート成形により熱可塑性樹脂製のネジ部２１を有する管継手１を成形した。
このように成形された管継手１について、重量測定をし、防錆性及びリサイクル性についての評価を行った。その結果を表１に示す。
【００２４】
（実施例４）
管継手１として給水栓用継手を成形した。
筒体２の熱可塑性樹脂として、ＤＩＣ社  Ｚ−２３０（ポリフェニレンサルファイド）を用い、ウェルドレス成形が可能な金型を射出成形機に取付け、樹脂温３００℃、金型温度１２５℃の条件で射出成形機にて筒体２を成形した。次いで、外側部分３の熱可塑性樹脂として塩化ビニル樹脂を用い、前記筒体２を継手金型のコア部分に配置し、インサート成形により熱可塑性樹脂製のネジ部２１を有する管継手１を成形した。
このように成形された管継手１について、重量測定をし、防錆性、低溶出性、リサイクル性及び締結性についての評価を行った。その結果を表１、表２及び表３に示す。
【００２５】
（比較例１）
管継手としてバルブ用ソケットを成形した。
外周面に管用テーパ雄ネジからなるネジ部を有する砲金製の筒体を、樹脂金型のコア部分に配置し、外側部分の成形樹脂として塩化ビニル樹脂を投入した射出成形機により、同時射出成形によって砲金製のネジ部を有する管継手を成形した。
このように形成された管継手について、重量測定をし、防錆性及びリサイクル性についての評価を行った。その結果を表１に示す。
【００２６】
（比較例２）
管継手として給水栓用継手を成形した。
内周面に平行雌ネジからなるネジ部を有する砲金製の筒体を、樹脂金型のコア部分に配置し、外側部分の成形樹脂として塩化ビニル樹脂を投入した射出成形機により、同時射出成形によって砲金製のネジ部を有する管継手を成形した。
このように成形された管継手について、重量測定をし、防錆性、低溶出性、リサイクル性及び締結性についての評価を行った。その結果を表１、表２及び表３に示す。
【００２７】
（比較例３）
管継手として給水栓用継手を成形した。
管継手全体を成形する樹脂として、ＤＩＣ社  Ｚ−２３０（ポリフェニレンサルファイド）を用い、管継手全体を成形する継手金型で、樹脂温３００℃、金型温度１２５℃の成形条件にて、ネジ部にウェルドが表出した管継手を成形した。
このように成形された管継手について、締結性の評価を行った。その結果を表３に示す。
【００２８】
なお、各評価項目の評価内容は以下の通りである。
（１）重量測定
実施例と比較例の管継手の重量を下一桁まで測定した。表１に示した測定結果の単位はｇである。
（２）防錆性
実施例と比較例の管継手を、成形してから６ヶ月間常温（２３℃）の屋内にて保管し、錆びが発生するか否かを確認した。表１に示した測定結果には、錆びが発生しないと確認できたものには○、錆の発生を確認できたものには×をそれぞれ表記した。
（３）低溶出性
実施例２、４と比較例２の管継手について、常温の環境下で超純水の中に９日間浸漬し、超純水の品質に影響がでると考えられるＺｎ、Ｐｂ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｓｎの各金属成分がどれだけ溶出しているかを測定した。測定結果を示した表２には、現行品である比較例２から溶出された各金属成分量を１とし、実施例２、４では比較例２に対する溶出金属成分量の割合を表記した。
（４）リサイクル性
実施例と比較例の管継手について、筒体及びその外側部分が工場内リサイクルが可能か否かを確認した。表１に示した測定結果には、管継手を構成するすべての部品を粉砕することで工場内リサイクルが可能な場合は○、全ての部品を粉砕しても工場内リサイクルが不可能な場合は×をそれぞれ表記した。
（５）締結性
実施例２、４と比較例２、３の管継手について、管継手の筒体が装填された接続口に、金属製の管用テーパ雄ネジをトルクレンチを用いて締結させ、ネジ部が締結不可能となる状態まで締結できるか否かを確認した。表３示した測定結果には、締結不可能な状態になるまで締結できた場合は○、締結の途中で割れが生じた場合には×をそれぞれ表記した。
【００２９】
【表１】
2010230033.tif 000003
【００３０】
【表２】
2010230033.tif 000004
【００３１】
【表３】
2010230033.tif 000005
【００３２】
前記評価結果から明らかなように、本発明の管継手は、現行品である金属製の管状インサートを埋め込んだ管継手と略同等の機械的強度を備え、接続相手方の金属製のネジ部に締結しても、割れを生じさせることなく、接続する管体同士を確実且つ強固に接続することが可能である。また、全体が合成樹脂により成形されているので、軽量で取り扱い易く、低廉なコストで製造することが可能であり、金属部品を用いていないので金属溶出量が極めて少なく、また、廃棄の際には全部品を粉砕してリサイクルに供することが可能であるといった実用上の効果を奏する。
【符号の説明】
【００３３】
１  管継手、１１、１２  接続口、２  筒体、２１  ネジ部
【図１】
2010230033.tif 000006
【図２】
2010230033.tif 000007