(57)【要約】【課題】  高強度であり、高温の雰囲気中で使用可能であると共に、耐薬品性、耐食性に優れる軽量なバルブ用樹脂製部材の提供。【解決手段】  常温中における引張強度が８０ＭＰａ〜４００ＭＰａの成形材料を成形したバルブ用樹脂製部材、更に、１２０℃中における引張強度が７５ＭＰａ〜３５０ＭＰａの成形材料を成形したバルブ用樹脂製部材である。更に、水酸基価６０〜１００のエポキシアクリレート樹脂（Ａ）、エポキシアクリレート樹脂（Ａ）の水酸基１個に対しイソシアネート基の数が０．１〜１．５個となるポリイソシアネート化合物（Ｂ）、硬化剤（Ｃ）、及び内部離型剤（Ｄ）を含む樹脂組成物に、繊維強化材（Ｅ）を２０〜７０質量％配合した成形材料を成形したバルブ用樹脂製部材である。【選択図】      なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
常温中における引張強度が８０ＭＰａ〜４００ＭＰａの成形材料を成形してなることを特徴とするバルブ用樹脂製部材。
【請求項２】
１２０℃中における引張強度が７５ＭＰａ〜３５０ＭＰａの成形材料を成形してなることを特徴とする請求項１記載のバルブ用樹脂製部材。
【請求項３】
−２０℃中から１２０℃中におけるノッチ付きアイゾット衝撃強度が１５ＫＪ／ｍ2〜１００ＫＪ／ｍ2である成形材料を成形してなることを特徴とする請求項１または請求項２記載のバルブ用樹脂製部材。
【請求項４】
バルブ用樹脂製部材がバルブ駆動部の筐体であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のバルブ用樹脂製部材。
【請求項５】
バルブ用樹脂製部材がバタフライバルブのバルブ本体であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のバルブ用樹脂製部材。
【請求項６】
水酸基価６０〜１００のエポキシアクリレート樹脂（Ａ）、エポキシアクリレート樹脂（Ａ）の水酸基１個に対しイソシアネート基の数が０．１〜１．５個となるポリイソシアネート化合物（Ｂ）、硬化剤（Ｃ）、及び内部離型剤（Ｄ）を含む樹脂組成物に、繊維強化材（Ｅ）を２０〜７０質量％配合した成形材料を成形してなることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のバルブ用樹脂製部材。
【請求項７】
成形材料にさらに鱗片状の充填剤（Ｆ）をエポキシアクリレート樹脂（Ａ）１００質量部に対して５〜５０質量部配合した成形材料を成形してなることを特徴とした請求項６記載のバルブ用樹脂製部材。
【請求項８】
成形材料がシート状またはバルク状であることを特徴とした請求項６に記載のバルブ用樹脂製部材。
【請求項９】
成形材料がシート状またはバルク状であることを特徴とした請求項７に記載のバルブ用樹脂製部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、化学工場、または食品分野、石油化学分野、紙・パルプ分野などの各種産業に用いられるバルブ用樹脂製部材に関するものであり、さらに詳しくは、高強度であり、高温で使用可能であると共に、耐薬品性、耐食性、耐候性に優れる軽量なバルブ用樹脂製部材に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
各種高温高圧ラインや、化学薬液ラインなどにおいて用いられるバルブ用部材は種々あるが、バルブ駆動部の筐体、バタフライバルブのバルブ本体を例に挙げると、高温高圧での使用では相当な強度が要求されるため、従来では鉄やアルミなどを用いた金属製のバルブ用部材が使用されていた。しかしながら、バルブ用部材は屋外に暴露された状態や沿岸地域や海水周りなど、いわゆる耐食性や耐候性が要求される用途で長期間使用されることもあるため、金属の腐食や錆などにより、金属製のバルブ駆動部の筐体においては駆動部の動作不良が発生したり、金属製のバタフライバルブのバルブ本体においてはバルブの開閉に支障が出てしまい、長期における安全性が低下するという問題があった。また、各種化学薬液ラインでの使用においては、金属製のバルブ用部材、特に金属製のバタフライバルブ本体においては腐食性ガスや薬液による侵食により薬液の漏れが発生する問題や、薬液によっては使用できない場合も多くあった。
【０００３】
これを解決する手段として、金属製のバルブ駆動部の筐体においてはエポキシ樹脂塗装などの対策を講じ、また金属製のバタフライバルブのバルブ本体においては樹脂やゴムのライニングを設けて、耐薬品性や耐食性を向上させていた。
【０００４】
しかしながら、エポキシ樹脂塗装を施した金属製のバルブ駆動部の筐体においては、以下の問題点が発生していた。
１．エポキシ樹脂は非常に脆い樹脂であるため、輸送時や使用時に直接衝撃や応力が加わると、容易にエポキシ樹脂の塗装面が剥離する恐れがある。
２．塗装面に直接衝撃や応力が加わらない場合でも、例えば寒暖差の激しい環境で使用した場合、金属製のバルブ駆動部と塗装面との膨張係数が異なるため熱膨張と熱収縮の繰り返しにより塗装面は容易に剥離する場合がある。
３．塗装が剥離した個所は、塗装されていない金属製のバルブ用部材の場合と同様に腐食による劣化や動作不良が発生する恐れがある。
４．筐体はバルブ駆動部の重量の半分以上を占めるため、金属製のバルブ駆動部の筐体を用いると非常に重くなり、持ち運びが困難で施工性が悪くなる。
【０００５】
また、樹脂やゴムのライニングを設けた金属製のバタフライバルブのバルブ本体においても、上記１、２の塗装と同様にライニングが剥離し、上記３と同様にライニングの剥離した個所は腐食し、上記４と同様に重量が重くなるという問題点が発生していた。なお、樹脂やゴムのライニングではエポキシ樹脂ほど脆くはないが、ライニングは薄く設けられているため、輸送時や使用時に直接衝撃や応力が加わると、ライニングが剥離し易い。
【０００６】
以上のような問題点を解決する手段として、バルブ用部材としてまずバルブ駆動部の筐体では、筐体であるバルブ用ギヤー駆動装置のケーシングを低熱伝導性の合成樹脂で形成する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この方法によると、バルブ用ギヤー駆動装置のケーシングを硬質塩化ビニル、エポキシ、ＦＲＰなどの合成樹脂で形成するものであり、低温流体の流れる配管に用いても、ケーシングの内外面やケーシング内部のギア機構に結露を起こして水滴を生じさせることがないため、錆などにより動作に支障を来すことを防止するものであった。
【０００７】
次にバタフライバルブのバルブ本体では、バルブ本体である弁箱が繊維強化樹脂で形成する方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。この方法によると、ＦＲＰなどの繊維強化樹脂を用いて、環状型枠内に強化繊維プレフォームを設置した後、環状型枠を回転させながら樹脂液を投入し、樹脂液を遠心力により強化繊維内を通過させ外側へ移行し、内側へと順次厚さを増してゆくことで樹脂製のバタフライバルブの弁箱を形成するものであり、弁箱が外力や流体圧力等で傷が生じたとしても腐食しにくく、耐用年数を向上できる弁箱が成形できるというものであった。
【特許文献１】特開平７−１５１２６３号公報（第１〜４頁、図１）
【特許文献２】特開平６−２８８４７８号公報（第１〜５頁、図４）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、前記合成樹脂で形成されたバルブ用ギヤー駆動装置のケーシングにおいては、塗装面の剥離、および塗装面が剥離した個所の腐食の問題は解決できるが、常温高圧ラインでの使用においては、金属製に比べて材料の強度が低いため使用可能な圧力範囲が制限されており、また高温常圧ラインでの使用においては、硬質塩化ビニル等では高温中の樹脂の物性低下が著しく、物性が著しく低下したケーシングでは、バルブの開閉時にケーシングにかかる応力に対抗できずに破損する恐れがあった。
【０００９】
また、前記合成樹脂で形成されたバタフライバルブの弁箱においては、ライニングの剥離、およびライニングが剥離した個所の腐食の問題は解決できるが、常温高圧ラインでの使用においては、金属製に比べて材料の強度が低いため使用可能圧力が制限されており、また高温常圧ラインでの使用においては、硬質塩化ビニルでは使用可能な温度が６０℃程度に制限され、６０℃を超えるような配管ラインでは弁箱が破損したり漏洩事故が発生する恐れがあるので使用できなくなるという問題があった。
【００１０】
本発明は、以上のような従来技術の問題点に鑑みなされたものであり、高強度であり、高温の雰囲気中で使用可能であると共に、耐薬品性、耐食性に優れる軽量なバルブ用樹脂製部材を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の構成は、常温中における引張強度が８０ＭＰａ〜４００ＭＰａの成形材料を成形してなることを第１の特徴とし、１２０℃中における引張強度が７５ＭＰａ〜３５０ＭＰａの成形材料を成形してなることを第２の特徴とし、−２０℃中から１２０℃中におけるノッチ付きアイゾット衝撃強度が１５ＫＪ／ｍ2〜１００ＫＪ／ｍ2である成形材料を成形してなることを第３の特徴とし、バルブ用樹脂製部材がバルブ駆動部の筐体であることを第４の特徴とし、バルブ用樹脂製部材がバタフライバルブのバルブ本体であることを第５の特徴とする。
【００１２】
本発明のバルブ用樹脂製部材に用いられる樹脂組成物の成分である樹脂は、得られる樹脂製部材の物性が上記物性値を満足するものであれば、熱可塑性樹脂、熱あるいは放射線硬化性樹脂等どのようなものでもよいが、例えばエポキシアクリレート樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、エンジニアリングポリアミド樹脂、ポリカーボネート樹脂等が挙げられ、特にエポキシアクリレート樹脂とポリイソシアネート化合物との組み合わせが好ましい。これらの内、硬化性樹脂に対しては硬化剤を加えることができる。更に、前記必要な物性を得るために、繊維強化剤を加えることも好ましい。更に、充填剤等、各種添加剤を加えることもできる。
【００１３】
本発明のバルブ用樹脂製部材に用いられる樹脂組成物の構成成分である樹脂、繊維強化材、その他の添加剤の配合割合は、下記の実施例の配合割合を参照して、本件発明に係るバルブ用樹脂製部材の物性が上記物性値を満足するように適宜選択することができる。
以下の説明においては、特定のエポキシアクリレート樹脂（Ａ）、特定のポリイソシアネート化合物（Ｂ）、硬化剤（Ｃ）及び内部離型剤（Ｄ）を樹脂組成物とし、更に、それに繊維強化材（Ｅ）を加えた成形材料を成形するバルブ用樹脂製部材について、詳述するが、前記のごとき熱可塑性樹脂（Ｘ）を用いる場合にあっては、その樹脂（Ｘ）そのものと、内部離型剤（Ｄ）とが樹脂組成物を構成することとなる。又、繊維強化材、充填剤、その他の添加剤についても同様に添加可能である。
【００１４】
また、水酸基価６０〜１００のエポキシアクリレート樹脂（Ａ）、エポキシアクリレート樹脂（Ａ）の水酸基１個に対しイソシアネート基の数が０．１〜１．５個となるポリイソシアネート化合物（Ｂ）、硬化剤（Ｃ）、及び内部離型剤（Ｄ）を含む樹脂組成物に、繊維強化材（Ｅ）を２０〜７０質量％配合した成形材料を成形してなることを第６の特徴とし、さらに鱗片状の充填剤（Ｆ）をエポキシアクリレート樹脂（Ａ）１００質量部に対して５〜５０質量部配合した成形材料を成形してなることを第７の特徴とし、成形材料をシート状またはバルク状とした成形材料を成形してなることを第８の特徴とする。
【００１５】
本発明に用いられる成形材料の常温中の引張強度は８０ＭＰａ〜４００ＭＰａの範囲にあることが好ましく、１２０ＭＰａ〜３００ＭＰａの範囲であることがより好ましい。配管ラインの使用において十分な強度を得るため引張強度は８０ＭＰａ以上であることが必要である。引張強度を大きくするとノッチ付きアイゾット衝撃強度（以下、衝撃強度と記す。）が急激に低下して破損しやすくなる傾向にあるため衝撃強度を維持し、且つ引張強度を保つためには４００ＭＰａ以下であることが望ましい。
【００１６】
１２０℃中の引張強度は７５ＭＰａ〜３５０ＭＰａの範囲にあることが好ましく、９０ＭＰａ〜３００ＭＰａの範囲であることがより好ましい。高温ラインの使用環境下において十分な強度を得るため引張強度は７５ＭＰａ以上であることが必要である。高温中では常温中に比べて衝撃強度は高くなるものの、引張強度を大きくすると衝撃強度が急激に低下して破損しやすくなる傾向にあるため衝撃強度を維持し、且つ引張強度を保つためには３５０ＭＰａ以下であることが望ましい。
【００１７】
また、−２０℃中から１２０℃中の成形材料の衝撃強度は１５ＫＪ／ｍ2〜１００ＫＪ／ｍ2の範囲にあることが好ましく、３０ＫＪ／ｍ2〜６５ＫＪ／ｍ2の範囲であることがより好ましい。−２０℃中から１２０℃中でバルブ用樹脂製部材に大きな衝撃が加わっても破損することがないように、衝撃強度は１５ＫＪ／ｍ2以上であることが必要である。衝撃強度を大きくすると引張強度が急激に低下してバルブ用部材として剛性が劣る傾向にあるため、引張強度を維持し、且つ衝撃強度を保つためには１００ＫＪ／ｍ2以下であることが望ましい。
【００１８】
本発明に用いるエポキシアクリレート樹脂（Ａ）は、一般にエポキシ樹脂と不飽和一塩基酸との反応から得られたエポキシアクリレートに重合性ビニル単量体を反応性希釈剤として使用するもので、エポキシ樹脂成分としては、少なくとも１分子中に２個のエポキシ基を有する化合物を指し、例えば、ビスフェノールＡ、ビスフノールＦ、ブロム化ビスフェノールＡで代表されるビスフェノール化合物を主骨格としたジグリシジルエーテル型エポキシ樹脂など、またフェノールやクレゾールノポラック、ブロム化フェノールノボラックで代表される多核フェノール化合物を主骨格としたポリグリシジルエーテル型エポキシ樹脂など、またダイマー酸、トリメリット酸で代表される有機多塩基酸を主骨格とするポリグリシジルエステル型エポキシ樹脂など、またビスフェノールＡエチレンオキサイド、プロピレンオキサイド付加グリコール及び水添加ビスフェノールＡ化合物を主骨格としたグリシジルエーテル型エポキシ樹脂などが挙げられ、単独又は併用で使用することができる。
【００１９】
不飽和一塩基酸成分としては、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、ソルビン酸などが挙げられ、単独又は併用で使用することができる。
【００２０】
また、エポキシアクリレート樹脂（Ａ）には、前記エポキシ樹脂成分と不飽和一塩基酸成分を反応させた後、多塩基酸無水物を更に反応させ、分子中に酸をペンダントとして持つエポキシアクリレートも含む。多塩基酸無水物としては、無水マレイン酸、無水フタル酸、無水イタコン酸、無水シトラコ酸、テトラヒドロ無水フタル酸、テトラブロモ無水フタル酸、無水トリメリット酸、３、６ーエンドメチレン１、２、３、６ーテトラヒドローシスー無水フタル酸などが挙げられる。
【００２１】
また、物性の向上や粘着性の改良などを目的としてポリイソシアネート化合物（Ｂ）を配合する。
ポリイソシアネート化合物（Ｂ）としては、２，４−トルエンジイソシアネート、２，６−トルエンジイソシアネート、４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネートなどのジイソシアネートあるいは多官能のポリイソシアネート、あるいは水酸基を持ったポリエーテルポリオールまたはポリエステルポリオールとジイソシアネート化合物との反応により得られる末端にイソシアネート基を有するイソシアネートプレポリマーなどが挙げられる。
【００２２】
ポリイソシアネート化合物（Ｂ）はエポキシアクリレート樹脂（Ａ）の水酸基1個に対してポリイソシアネート化合物（Ｂ）のイソシアネート基の数が０．１〜１．５個、好ましくは０．５〜１．２個の範囲である。
機械的物性を向上させ、粘着性の残らない成形材料にするためにポリイソシアネート化合物（Ｂ）のイソシアネート基の数が０．１個以上にする必要がある。余分なイソシアネート基が水分と反応して発泡するのを防ぎ、成形後に発泡が成形物内部に残らないためにポリイソシアネート化合物（Ｂ）のイソシアネート基の数が１．５個以下にする必要がある。
【００２３】
重合性ビニル単量体は、作業性の向上や耐水性等の向上の為に使用する。
重合性ビニル単量体としては、一般的にはスチレンが使用されるが、ビニルトルエン、α−メチルスチレン、クロルスチレン、ジクロルスチレン、ビニルナフタレン、エチルビニルエーテル、メチルビニルケトン、メチルアクリレート、エチルアクリレート、メチルメタアクリレート、アクリロニトリル、メタクリロニトリルなどのビニル化合物およびジアリルフタレート、ジアリルフマレート、ジアリルサクシネート、トリアリルシアヌレートなどのアリル化合物など架橋可能なビニルモノマーあるいはビニルオリゴマーなどが挙げられ、単独又は併用で使用することができる。
【００２４】
また、成形材料の成形性の向上を目的として、硬化剤（Ｃ）や内部離型剤（Ｄ）を配合する。硬化剤（Ｃ）の配合割合は、樹脂成分１００重量部に対して０．５〜２．０重量部、好ましくは０．８〜１．２重量部である。内部離型剤（Ｄ)の配合割合は、樹脂成分１００重量部に対して１．０〜８．０重量部、好ましくは３．０〜５．０重量部である。
【００２５】
硬化剤（Ｃ）としては、ベンゾイルパーオキサイド、メチルエチルケトンパーオキサイド、パーオキシパーベンゾエート、クメンハイドロパーオキサイド、ターシャリーブチルパーベンゾエート、パーオキシケタール、ジクミルパーオキサイドなどの有機過酸化物が挙げられる。
【００２６】
内部離型剤（Ｄ）としては、ステアリン酸およびその金属塩などの如き高級脂肪酸や高級脂肪酸エステル、アルキルリン酸エステル、カルナバワックスなどの慣用の内部離型剤などが挙げられる。
【００２７】
また、成形材料の強度の向上を目的として繊維強化材（Ｅ）を配合する。
繊維強化材（Ｅ）としては、ガラス繊維、ビニロン繊維、炭素繊維、フェノール繊維、アラミド繊維、ポリエステル繊維、超高分子量ポリエチレン繊維、炭素繊維とアラミド繊維あるいは炭素繊維とガラス繊維を組み合わせたハイブリッド等が挙げられ、単独又は二種以上の組み合わせで使用される。
【００２８】
繊維強化材（Ｅ）は（Ａ）〜（Ｄ）を配合してなる樹脂組成物に対して２０〜７０質量％配合する必要があり、好ましくは３０〜６０質量％の配合である。繊維強化材（Ｅ）の添加量が少ないことで成形品の強度のばらつきを発生させないためにも２０質量％以上である必要がある。添加量が多く樹脂成分が部分的に少なくなることで成形品の強度低下や部分的にガラス成分が多くなることによる脆弱な部分の発生を防ぐためにも７０質量％以下である必要がある。
【００２９】
また、繊維強化材（Ｅ）の繊維長さは３〜５０ｍｍが好適であり、６〜２５ｍｍがより好ましい。これは、繊維長さが好適な範囲より短い場合や長い場合には、成形方法によってはガラス繊維の分散状態にばらつきが発生し、成形品強度にばらつきが発生するため好適な範囲内にする必要がある。繊維は棒状以外にもチョップマットや織布状であっても良い。
【００３０】
また前記（Ａ）〜（Ｅ）を配合してなる成形材料には、成形性の向上や成形品の耐薬品性および耐水性の向上を目的として鱗片状充填材（Ｆ）を配合しても良い。鱗片状充填材（Ｆ）は、エポキシアクリレート樹脂（Ｆ）１００質量部に対して５〜５０質量部配合する必要があり、好ましくは１０〜３０質量部の配合である。成形材料の成形性を向上させて成形品の外観を向上させるために５質量部以上である必要がある。粘度が上がりすぎて成形しにくくならないように５０質量部以下である必要がある。
【００３１】
鱗片状充填材（Ｆ）としては、マイカ、鱗片状黒鉛などの無機物質や鱗片状に成形又は硬化させた樹脂片あるいはフィルム片などが挙げられ、単独又は併用で使用することができる。
【００３２】
さらに前記（Ａ）〜（Ｆ）を配合してなる成形材料は、必要に応じて低収縮剤（Ｇ）、他の充填材（Ｈ）、及び増粘剤（Ｉ）などを添加することもでき、シート状又はバルク状にして使用してもよい。
【００３３】
低収縮剤（Ｇ）としては、ポリスチレン、ポリ酢酸ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチルメタクリレート、スチレン−ブタジエンブロックコポリマー、飽和ポリエステルなどが挙げられる。
【００３４】
充填材（Ｈ）としては、一般的には炭酸カルシウムが使用されるが、水酸化アルミニウム、タルク、クレー、硫酸バリウム、アルミナ、硅砂、シリカパウダー、ガラスビーズ、ガラス粉、ガラスバルーン、寒水石、などが挙げられ、単独又は併用で使用される。
【００３５】
増粘剤（Ｉ）としては、ポリイソシアネート化合物、金属アルコキシド類、２価金属酸化物、２価金属水酸化物などが挙げられる。
【００３６】
本発明のバルブ用樹脂製部材は、前記の成形材料にて成形する方法として、ＭＭＤ（メタルマッチドダイ）成形、ＳＭＣ（シートモールディングコンパウンディング）及びＢＭＣ（バルクモールディングコンパウンディング）等の加熱加圧成形等が用いられる。特にシート状またはバルク状とした成形材料を使用することが好ましい。
【発明の効果】
【００３７】
本発明は以上説明したような構造をしており、これを使用することにより以下の優れた効果が得られる。
（１）バルブ用金属性部材における耐薬品性と耐食性の低さ及び重量が重い問題、塗装やライニングを施したバルブ用金属性部材における塗装やライニングの剥離の発生という問題、従来のバルブ用樹脂製部材における引張強度や衝撃強度などの物性強度の低さの問題、以上のことを補うことのできるバルブ用樹脂製部材を得ることができる。
（２）高圧ラインにおいて破損の心配なく使用することができ、樹脂の特性に応じて耐薬品性の良いバルブ用樹脂製部材を得ることができる。
（３）１２０℃中における材料の引張強度が７５ＭＰａ〜３５０ＭＰａあることで、高温ラインにて破損の心配がなく長期間使用できる。
（４）−２０℃中から１２０℃中における材料のノッチ付きアイゾット衝撃強度が１５ＫＪ／ｍ2〜１００ＫＪ／ｍ2あることで、落下やウォーターハンマーなどによる急激な衝撃がかかったとしても破損することがなく強度を維持できる。
（５）エポキシアクリレート樹脂成形材料を用いることで、高温や低温においても高い物性強度を損なうことなく、高圧に対しても長時間の使用に十分耐えることができる。また酸やアルカリに対する耐薬品性に優れ、環境の厳しい屋外に暴露した状態で長期間使用しても問題のない、腐食に強いバルブ用樹脂製部材を得ることができる。
（６）エポキシアクリレート樹脂成形材料に鱗片状の充填剤を添加することで、成形性と外観が良くすることができ、エポキシアクリレート樹脂成形材料を用いたバルブ用樹脂製部材の耐薬品性と耐水性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
以下、本発明の実施例について図１乃至図１１を参照して説明するが、本発明が本実施例に限定されないことは言うまでもない。
【００３９】
図１は本発明の第一の実施例を示すバルブ駆動部の筐体であるケーシング（以下ケーシングと記す。）を有するバタフライバルブの閉状態の斜視図であり、図２は図１の縦断面図である。図３は図１のバルブ駆動部の内部構造を示す平面図であり、図４は図３の縦断面図である。図５は開状態のバルブ駆動部の内部構造を示す平面図であり、図６は図５の縦断面図である。図７は図１のバルブ駆動部のケーシングにかかる応力分布を示す平面図であり、図８は図１のバルブ本体にかかる応力分布を示すバルブ本体の斜視図である。図９は本発明における第二の実施態様を示すバルブ駆動部のケーシングを有するバタフライバルブの斜視図であり、図１０は図９の縦断面図であり、図１１は図９のバルブ本体にかかる応力分布を示すバルブ本体の斜視図である。
【００４０】
以下、図１乃至図３に基づいて、本発明の第一の実施例であるケーシングを有するバルブ駆動部付のバタフライバルブについて説明する。
【００４１】
図において、１はバルブ駆動部のケーシングで、エポキシアクリレート樹脂（Ａ）として日本ユピカ(株)製の商品名『ネオポール8051』を８０質量部、ポリイソシアネート化合物（Ｂ）としてダウポリウレタン日本(株)製『ＩＳＯＮＡＴＥ１４３Ｌ』を２０質量部、硬化剤（Ｃ）として日本油脂(株)製『パーブチル』を１．０質量部、内部離型剤（Ｄ）として堺化学工業(株)製『ＳＺ−２０００』を４．０質量部を配合した樹脂組成物に、強化材（Ｇ）としてガラス繊維を該樹脂組成物に対して６０％充填し調整したエポキシアクリレート樹脂成形材料に、鱗片状の充填材（Ｆ）として『マイカ』を１５質量部添加した樹脂成形材料からなる。バルブ駆動部には後記ウォーム６やウォームホイール７が駆動可能な状態で内蔵されていて、ケーシング１の一側面には後記ハンドル４に取り付けられているシャフト５が貫通するための穴が設けられており、上部ケーシング１ａと下部ケーシング１ｂに二分割されていて、上部ケーシング１ａと下部ケーシング１ｂはボルト２、ナット３で接合されている。ケーシング１ａ、１ｂの各々の中心には後記ウォームホイール７の軸が貫通するための穴が設けられている。下部ケーシング１ｂの下面にはケーシング１と後記バタフライバルブのバルブ本体８をボルト１０にてトップフランジ９を介して螺着させるための雌ねじ部（図示せず）が設けられている。なお、ケーシング１の材料は常温中の引張強度が２３０ＭＰａ、衝撃強度が５５ＫＪ／ｍ2のエポキシアクリレート樹脂成形材料製であるが、常温中における引張強度が８０ＭＰａ〜４００ＭＰａの成形材料であれば良く、且つ１２０℃中における引張強度が７５ＭＰａ〜３５０ＭＰａの成形材料であるのが望ましく、さらに常温から１２０℃中における衝撃強度が１５ＫＪ／ｍ2〜１００ＫＪ／ｍ2の成形材料であればより望ましい。
【００４２】
また、ケーシング１は樹脂製なので金属製のケーシングに比べると耐薬品性が良いため、樹脂の特性に応じて各種薬液ラインでの使用が可能である。また寒冷差の激しい環境での使用において、熱膨張と熱収縮の繰り返しでも塗装の剥離はない。特に本発明のエポキシアクリレート樹脂成形材料を用いたケーシング１の場合、塩酸や水酸化ナトリウム溶液などに対する耐薬品性に優れており、また耐候性に優れているため屋外に暴露された状態で長期間使用した場合でも劣化の心配がない。さらに金属に対して重量が軽く、硬質塩化ビニルと同等の重量であるため、バルブ駆動部内のシャフト５、ウォーム６、ウォームホイール７が金属製だとしてもバルブ駆動部全体の重量では金属製のケーシングの場合の重量に対して５０％程度の重量になり、ケーシング１に必要な物性を有した軽量のバルブ駆動部を得ることができる。
【００４３】
４はケーシング１の一側面に設置されたハンドルである。ハンドル４には後記シャフト５が取り付けられている。
【００４４】
５は一端にハンドルが取り付けられ、他端には後記ウォーム６が一体成形で設けられている亜鉛ダイカスト製のシャフトである。シャフト５はケーシング１の一側面に設けられた穴に貫通された状態で回動可能に固定されている。
【００４５】
６は後記ウォームホイール７と係合してケーシング１内に回転自在に配置されている亜鉛ダイカスト製のウォームである。
【００４６】
７は扇形状をなす亜鉛ダイカスト製のウォームホイールである。ウォームホイール７はケーシング１を貫通した状態で回動可能にケーシング１によって支持されている。ウォームホイール７下部には後記バタフライバルブのステム１３に嵌合されるステムブッシュ１５が挿嵌されており、ステムブッシュ１５がステム１３と嵌合された状態でケーシング１と後記バタフライバルブのバルブ本体８が固定される。
【００４７】
８はケーシング１と同じエポキシアクリレート樹脂成形材料製のバタフライバルブのバルブ本体である。バルブ本体８の上部には略円盤形状のトップフランジ９が設けられている。バルブ本体８の中央部には略円筒状の流路１１が形成されており、流路１１の内周面には後記シートリング１６が嵌着されている。また下方部には後記ステム１３の下端部が嵌挿される軸受凹部１２が設けられている。なお、バルブ本体８の材料は常温中の引張強度が２３０ＭＰａ、衝撃強度が５５ＫＪ／ｍ2のエポキシアクリレート樹脂成形材料製であるが、常温中における引張強度が８０ＭＰａ〜４００ＭＰａの成形材料であれば良く、且つ１２０℃中における引張強度が７５ＭＰａ〜３５０ＭＰａの成形材料であるのが望ましく、さらに−２０℃中から１２０℃中における衝撃強度が１５ＫＪ／ｍ2〜１００ＫＪ／ｍ2の成形材料であればより望ましい。
【００４８】
また、バルブ本体８は樹脂製なので金属製のバルブ本体に比べると耐薬品性が良いため、樹脂の特性に応じて各種薬液ラインでの使用が可能である。特に本発明のエポキシアクリレート樹脂成形材料を用いたバルブ本体８の場合、塩酸や水酸化ナトリウム溶液などに対する耐薬品性に優れており、また耐候性に優れているため屋外に暴露された状態で長期間使用した場合でも劣化の心配がない。さらに金属に対して重量が軽く、硬質塩化ビニルと同等の重量であるため、後記ステム１３や他の部品が金属製だとしてもバタフライバルブ全体の重量では一般的な金属製の重量の４０％程度の重量になり、バルブ本体８に必要な物性を有した軽量のバタフライバルブを得ることができる。
【００４９】
１３はステムである。ステム１３の上部にはステム本体の外径より小さい外径を有する縮径部１４が形成されている。縮径部１４の上端部は、バルブ本体８の上部に設けられたトップフランジ９の中央から突出して配置され、突出した縮径部１４の上端部にステムブッシュ１５が嵌合されている。ステム１３は、上方にはＯリングが嵌着され、バルブ本体８及び後記シートリング１６に回動可能の状態で密着貰通されている。また下端部はＯリングによって回動可能の状態に密封され軸受凹部１２に嵌挿されている。
【００５０】
１６はバルブ本体８の流路１１の内周面に嵌着されている円環状のシートリングである。シートリング１６は変形させることで、バルブ本体８内に嵌着させて組み立てることができる。
【００５１】
１７は略円盤状の弁体である。弁体１７はバルブ本体８の内部中央に配置されており、弁体１７中央を貫通したステム１３に対して回動不能に支承されている。弁体１７はステム１３の回動に伴ってバルブ本体８内で回動して、弁体１７の外周部がシートリング１６に離間、圧接されることによってバルブの開閉を行っている。
【００５２】
次に、第一の実施例のバルブ駆動部とバタフライバルブの作動について図３乃至図６に基づいて説明する。
【００５３】
バタフライバルブが閉状態（バルブ駆動部は図３、図４の状態）において、ハンドル４を開方向に回動させると、ハンドル４の中心から伸びたシャフト５と一体に設けられたウォーム６が回動し、ウォーム６と係合するウォームホイール７が回動する。ウォームホイール７の回動に伴ってウォームホイール７の軸に連結された弁体１７を軸支するステム１３が回動し、弁体１７が回動することにより、弁体１７の外周部がシートリング１６から離間され、流路１１が開放されてバルブは開状態になる。バタフライバルブが開状態（バルブ駆動部は図５、図６の状態）において、ハンドル４を閉方向に回動させると、上記と逆方向の回動する力が伝達されて弁体１７が回動し、弁体１７の外周部がシートリング１６に圧接し、流路１１が遮断されてバルブは閉状態になる。
【００５４】
次に、第一の実施例のバルブの開閉動作によってケーシング１にかかる応力について図３乃至図８に基づいて説明する。
【００５５】
バルブの開閉作業において、図３の閉状態のバルブに対してハンドル４を開方向に操作する場合は、ケーシング１には図３、図４の矢印で示した方向に引張応力が発生する。また図５の開状態のバルブに対してハンドル４を閉方向に操作す場合は、ケーシング１には図５、図６の矢印で示した方向に引張応力が発生する。また、バルブを中間開度にて使用する場合は、流体圧力の影響でバルブは閉まる方向へ力が加わるため、バルブを開方向に操作する場合と同様の矢印で示した方向（図３、図４参照）に引張応力が発生する。このため、バルブを開あるいは閉に操作する場合や中間開度などで使用する場合には、図７のケーシング１のＡ１、Ａ２の領域に応力が集中して発生する。
【００５６】
標準的な人力にてバルブ駆動部の開閉操作を行う場合を想定し、バルブ駆動部のケーシングの動的荷重に対する安全率を勘案すると、ケーシング１のＡ１、Ａ２の領域は常温で８０ＭＰａの引張応力に耐えうる強度が必要である。この引張応力８０ＭＰａとは、バルブ駆動部のハンドル４の直径を２００ｍｍとした場合に標準的な人力にてギヤー機構に伝達された力によりＡ１、Ａ２に発生する引張応力が約４０ＭＰａであり、樹脂のこの動的荷重に対して、本実施例に限っては最低限の安全率として２倍を勘案した場合の数値である。
【００５７】
常温常圧ラインに使用した場合においては、本発明のケーシング１は引張強度８０ＭＰａ〜４００ＭＰａの成形材料を成形してなるものなので、開閉作業時の応力の集中によって破損が起こることはない。また最低限の安全率２倍を勘案しているので、突発的に高い応力がかかった場合においても破損が起こることはない。
【００５８】
常温高圧ラインに使用した場合においては、Ａ１、Ａ２の領域に応力が集中する影響でケーシング１には歪みや変形しようとする力が加わるが、引張強度８０ＭＰａ〜４００ＭＰａであれば変形が抑制されるため、ケーシングの歪みや変形によってギアの係合が悪くなったり、バックラッシが起こり易くなったり、あるいはバルブ振動による異音が発生するなどの問題がなくなる。
【００５９】
高温常圧ラインに使用した場合においては、ケーシング１のＡ１、Ａ２の領域においても引張強度を有しているため、仮に高温ラインの温度まで加熱されることでケーシング１の引張強度が１／２程度に下がったとしても配管材料として使用可能な強度を維持できる。また１２０℃中の引張強度が７５ＭＰａ〜３５０ＭＰａであれば、高温の雰囲気中で使用することができる。
【００６０】
高温高圧ラインに使用した場合おいては、１２０℃中の引張強度が７５ＭＰａ〜３５０ＭＰａであれば、開閉操作時にかかると想定される約４０ＭＰａに対して最低限の安全率のおよそ２倍程度を勘案しているため、破損することなく高温高圧ラインの使用にも耐えることができる。特に本発明のエポキシアクリレート樹脂成形材料を用いたケーシング１の場合は、１２０℃の引張強度が１３５ＭＰａであり、高温中でも引張強度の低下が抑えられて高い物性強度を維持できるため、高温高圧のラインでも長時間の使用に十分耐えうる強度を発揮することができる。
【００６１】
次に、第一の実施例のケーシング１にかかる衝撃強度について説明する。
【００６２】
輸送時や落下時などの通常想定されるような直接衝撃がかかった場合に対しては、本発明のケーシング１のような形状は、応力解析をすると破損を防止するためには少なくとも１０ＫＪ／ｍ2以上の衝撃強度が必要であり、開閉作業やその他の要因により急激な衝撃がかかった場合に破損させないためには１０ＫＪ／ｍ2の１．５倍の衝撃強度を勘案した方がよく、さらに−２０℃中から１２０℃中の衝撃強度が１５ＫＪ／ｍ2〜１００ＫＪ／ｍ2であれば、低温ラインや高温ラインに使用した場合において、破損が起こることなく使用することができる。
【００６３】
低温ラインに使用した場合においては、ケーシング１が低温ラインの温度まで冷やされて、材質の衝撃強度を低下させるが、衝撃強度が１５ＫＪ／ｍ2〜１００ＫＪ／ｍ2であれば、破損することなく低温ラインの使用に耐えることができる。特に本発明のエポキシアクリレート樹脂成形材料を用いたケーシング１の場合、低温中でも衝撃強度の低下が抑えられて衝撃強度は５５ＫＪ／ｍ2であるため、例えば−２０℃の低温で高圧のラインでも長時間の使用に十分耐えることができる。
【００６４】
次に、配管ライン内に設置された第一の実施例のバタフライバルブに対して、流体圧の内圧を受けたときにかかる応力について図８に基づいて説明する。
【００６５】
バタフライバルブを配管ライン内に設置した場合、配管ライン内の流体によって受ける内圧により、バルブ本体８の流路の中心から外側に向かって、バルブ本体８内部が膨張する方向に応力を受ける。このため、配管ライン内に発生する圧力に対しては、図８のバルブ本体８のＢの領域に引張応力が集中して発生する。
【００６６】
一般的なバタフライバルブの使用圧力である１ＭＰａの流体圧力に対してバルブ本体８が受ける場合では、バルブ本体８のＢの領域には３８ＭＰａ程度の引張応力が発生する。これに最低限の安全率２倍程度を勘案して、常温で８０ＭＰａの引張応力に耐えうる設計が必要である。
【００６７】
本発明のバタフライバルブのバルブ本体８であれば引張強度２３０ＭＰａのエポキシアクリレート樹脂成形材料を成形してなるものなので、ウォーターハンマーなどにより、バルブ本体８に急激な内圧がかかった場合においても破損が起こることはなく、高圧ラインでの使用も可能である。また、Ｂの領域に応力が集中する影響でバルブ本体８には膨張や変形しようとする力が加わるが、引張強度は２３０ＭＰａのエポキシアクリレート樹脂成形材料を成形してなるものなので、変形が抑制されるため、バルブ本体８の膨張や変形によって流体の漏れが発生する心配がなくなる。
【００６８】
次に、第一の実施例のバタフライバルブを高温ラインに使用した場合について説明する。
【００６９】
高温ラインに使用した場合においては、仮に高温ラインの温度まで加熱されることでバルブ本体８の引張強度が１／２程度に下がったとしても配管材料として使用可能な強度を維持できる。さらに１２０℃中の引張強度が７５ＭＰａ〜３５０ＭＰａであれば、流体圧の影響でバルブ本体８のＢの領域に発生される３８ＭＰａを上回る引張強度を有しているため、破損や漏れが起こることなく高温ラインの使用にも耐えることができる。本発明のバタフライバルブのバルブ本体８であれば１２０℃中の引張強度が１３５ＭＰａのエポキシアクリレート樹脂成形材料を成形してなるものなので高温中でも引張強度の低下が抑えられて高い物性強度を維持でき、高温高圧のラインでも長時間の使用に十分耐えうる強度を発揮することができる。
【００７０】
次に、第一の実施例のバルブ本体８にかかる衝撃強度について説明する。
【００７１】
輸送時や落下時などの通常想定されるような直接衝撃がかかった場合に対しては、本発明のバルブ本体８のような形状は、応力解析をすると破損を防止するためには少なくとも１０ＫＪ／ｍ2以上の衝撃強度が必要であり、ウォーターハンマーなどによる急激な衝撃がかかった場合に破損させないためには１０ＫＪ／ｍ2の１．５倍の衝撃強度を勘案した方がよく、さらに−２０℃中から１２０℃中の衝撃強度が１５ＫＪ／ｍ2〜１００ＫＪ／ｍ2であれば、低温ラインや高温ラインに使用した場合において、破損が起こることなく使用することができる。
【００７２】
低温ラインに使用した場合においては、バルブ本体８が低温ラインの温度まで冷やされて、材質の衝撃強度を低下させるが、衝撃強度が１５ＫＪ／ｍ2〜１００ＫＪ／ｍ2であれば、破損や漏れが起こることなく低温ラインの使用に耐えることができる。特に本発明のエポキシアクリレート樹脂成形材料を用いたバルブ本体８の場合、低温中でも衝撃強度の低下が抑えられて衝撃強度は５５ＫＪ／ｍ2であるため、例えば−２０℃の低温で高圧のラインでも長時間の使用に十分耐えることができる。
【００７３】
以下、本発明の第二の実施例であるバルブ駆動部のケーシングを有する二分割タイプのバタフライバルブについて図９乃至図１０に基づいて説明する。
【００７４】
１８は第一の実施例のケーシング１と同じエポキシアクリレート樹脂成形材料製のバタフライバルブの上部バルブ本体である。上部バルブ本体１８の上部には略円盤形状のトップフランジ１９が設けられている。
【００７５】
２０は第一の実施例のケーシング１と同じエポキシアクリレート樹脂成形材料製のバタフライバルブの下部バルブ本体である。下部バルブ本体２０の下方部には後記ステム３０の下端部が嵌挿される軸受凹部２１が設けられている。
【００７６】
上部バルブ本体１８は、下部バルブ本体２０とともに中央に開口部を形成する。上部バルブ本体１８の下端部、下部バルブ本体２０の上端部には各々水平方向に延出して、上部バルブ本体１８には突起部２２、２３が、下部バルブ本体には突起部２４、２５が一対ずつ設けられ、各々の突起部２２と突起部２４、突起部２３と突起部２５にはそれぞれボルト２６、ナット２７にて締結されている。
【００７７】
また、第一の実施例と同様に、両バルブ本体１８、２０が樹脂製なので金属製のバルブ本体に比べると耐薬品性が良いため、樹脂の特性に応じて各種薬液ラインでの使用が可能である。特に本発明のエポキシアクリレート樹脂成形材料を用いたバルブ本体１８、２０の場合、塩酸や水酸化ナトリウム溶液などに対する耐薬品性に優れており、また耐候性に優れているため屋外に暴露された状態で長期間使用した場合でも劣化の心配がない。さらに金属に対して重量が軽く、硬質塩化ビニルと同等の重量であるため、ステムや他の部品が金属製だとしてもバタフライバルブ全体の重量では一般的な金属製の重量の４５％程度の重量になり、バルブ本体１８、２０に必要な物性を有した軽量のバタフライバルブを得ることができる。
【００７８】
２８は両バルブ本体１８、２０で形成された開口部の内周面に嵌着されている円環状のフッ素樹脂製のシートリングである。シートリング２８の両端には径方向に突出した略円盤状の鍔部２９が設けられている。シートリング２８の上部と下部には後記ステム３０が貫通する穴が設けられており、シートリング２８の鍔部２９と両バルブ本体１８、２０との間にはＯリングが嵌着されている。
【００７９】
本実施例のバタフライバルブは高耐食性が要求されるようなラインに使用されるものであるため、シートリング２８の材質はフッ素樹脂で形成されたものを用いているが、フッ素樹脂製のシートリング２８はゴム製シートリングのように変形させることが困難であり、無理に変形させた場合にはシートリング２８に微小なクラックが発生し、バルブ使用時フッ素樹脂製のシートリング２８が割れる恐れがあるため、円環状のシートリング２８の鍔部２９の間に嵌合するように、二分割されたバタフライバルブの両バルブ本体１８、２０でシートリング２８を挟み込み、両バルブ本体１８、２０の突起部２２と突起部２４、突起部２３と突起部２５を各々ボルト２６、ナット２７で締結して使用することでフッ素樹脂製シートリング２８を変形させることなく嵌着することができる。
【００８０】
３３は略円盤状のフッ素樹脂製の弁体である。弁体３３は両バルブ本体１８、２０の内部中央に配置されており、弁体３３中央を貫通したステム３０に対して回動不能に支承されている。弁体３３はステム３０の回動に伴って両バルブ本体１８、２０内で回動して、弁体３３の外周部がシートリング２８に離間、圧接されることによってバルブの開閉を行っている。なお、弁体３３の材質はフッ素樹脂であるが、金属をインサートしたものを用いても良い。この場合、インサートはステム３０と連結するか、あるいは一体で形成される。
【００８１】
３０はステムである。ステム３０の上部にはステム３０本体の外径より小さい外径を有する縮径部３１が形成されている。縮径部３１の上端部は、上部バルブ本体１８の上部に設けられたトップフランジ１９の中央から突出して配置され、突出した縮径部３１の上端部にステムブッシュ３２を嵌挿している。またステム３０は、上方にはＯリングが嵌着され、上部バルブ本体１８、下部バルブ本体２０及びシートリング２８に回動可能の状態で密着貰通されている。また下端部はＯリングによって回動可能の状態に密封され軸受凹部２１に嵌挿されている。
【００８２】
３４は第一の実施例のケーシング１と同じエポキシアクリレート樹脂成形材料製のバルブ駆動部のケーシングである。ケーシング３４の構成は第一の実施例と同様であるので詳細な説明は省略する。
【００８３】
次に、配管路内に設置された第二の実施例のバタフライバルブに対して、流体圧により内圧を受けたときにかかる応力について図１１に基づいて説明する。
【００８４】
バタフライバルブを配管ライン内に設置した場合、配管ライン内の流体によって受ける内圧により引張応力が発生することは第一の実施例と同様であるが、二分割されたバルブ本体１８、２０をボルト２６、ナット２７で締結した構造であるため、配管ライン内に発生する圧力に対しては、第一の実施例の時と同様に図１１のバルブ本体１８、２０のＣ１の領域に引張応力が集中して発生するが、ボルト２６、ナット２７で締結した突起部２２、２３、２４、２５のＣ２の領域にもＣ１より高い引張応力が集中して発生する。
【００８５】
このため、二分割されたバルブ本体１８、２０の構造は、Ｃ１、Ｃ２の領域に強度を持たせた設計を行う必要があるが、バタフライバルブは一般的に配管路のフランジ間に挟まれた形状で施工され、且つ各種の多様な施工規格に対応する必要があるため、設計上の制約によりＣ１、Ｃ２の領域に引張応力が集中することに対応して肉厚を増し高強度化することは設計上限界がある。
【００８６】
Ｃ１、Ｃ２の領域に発生する引張応力を、一般的なバタフライバルブの使用圧力である１ＭＰａの流体圧力に対してバルブ本体１８、２０が受ける場合において、流体圧力が連続的に大きく変化する脈動による衝撃応力も考慮して想定すると、バルブ本体１８、２０のＣ１の領域には、４０ＭＰａ程度の引張応力が発生し、さらにＣ２の領域には４５ＭＰａ程度の引張応力が発生することが想定される。バルブ本体１８、２０にはこの引張応力を上回る引張強度を持つ材質を使用しなければならない。
【００８７】
本発明のバタフライバルブのバルブ本体１８、２０であれば引張強度が２３０ＭＰａのエポキシアクリレート樹脂成形材料を成形してなるものなので、二分割タイプのバルブ本体のＣ２の領域に引張応力の集中が発生しても破損が起こることない強度を維持している。またＣ１、Ｃ２に引張応力が集中する影響でバルブ本体には膨張したり変形しようとする力が加わるが、引張強度が２３０ＭＰａのエポキシアクリレート樹脂成形材料を成形してなるものであれば変形が抑制され、バルブ本体１８、２０の膨張や変形によって流体の漏れが発生する心配がなくなる。
【００８８】
ここでＣ２の領域に発生する引張応力には、バルブの使用時に流体圧力によって発生するものと、ボルト２６、ナット２７で締結されることによる応力も含まれている。このボルト２６、ナット２７で締結されることや配管ラインにフランジ接合にて接続されること等を考慮して、バルブ本体には硬度やクリープ強度の高い成形材料を用いるとより長期間の使用に適している。
【００８９】
次に第二の実施例のバタフライバルブを高温ラインに使用した場合について説明する。
【００９０】
高温常圧ラインに使用した場合においては、高温による引張強度の低下が大きい成形材料の場合は高温で使用する温度範囲は限定されるが、１２０℃の高温で引張強度は７５ＭＰａ〜３５０ＭＰａを有している成形材料であればバルブ本体１８、２０のＣ１、Ｃ２の領域に応力が集中したとしても想定される引張応力４０〜４５ＭＰａを上回るため、破損や漏れが起こることない強度を維持している。
【００９１】
高温高圧ラインに使用した場合においては、１２０℃の高温で引張強度は７５ＭＰａ〜３５０ＭＰａを有しているため、破損することなく使用できる。特に本発明のエポキシアクリレート樹脂成形材料を用いたバルブ本体１８、２０の場合は、１２０℃の高温で引張強度が１３５ＭＰａであり、想定される引張応力の２倍以上の強度を有し、高温高圧のラインでも長時間の使用に十分耐えうる強度を発揮することができる。また、特に本発明のエポキシアクリレート樹脂成形材料を用いたバルブ本体１８、２０の場合は、十分な硬度とクリープ強度を有しているため、ボルト２６、ナット２７で締めつけられる突起部２２、２３、２４、２５の部分では、材質の長期クリープによる変形も少なく、ボルト締結による寸法の変化も小さくすることができる。
【００９２】
次に、第二の実施例のバルブ本体１８、２０にかかる衝撃強度について説明する。
【００９３】
輸送時や落下時などの通常想定される直接衝撃がかかった場合に対しては、本発明のバルブ本体１８、２０のような形状は応力解析をすると破損を少なくするためには少なくとも１０ＫＪ／ｍ2以上の衝撃強度が必要であり、ウォーターハンマーなどによる急激な衝撃がかかった場合に破損させないためには１０ＫＪ／ｍ2の１．５倍の衝撃強度を勘案した方がよく、さらに−２０℃中から１２０℃中の衝撃強度が１５ＫＪ／ｍ2〜１００ＫＪ／ｍ2であれば、低温ラインや高温ラインに使用した場合において、破損が起こることなく使用することができる。
【００９４】
低温ラインに使用した場合においては、バルブ本体１８、２０が低温ラインの温度まで冷やされて、材質の衝撃強度を低下させるが、衝撃強度が１５ＫＪ／ｍ2〜１００ＫＪ／ｍ2であれば、破損や漏れが起こることなく低温ラインの使用に耐えることができる。特に本発明のエポキシアクリレート樹脂成形材料を用いたバルブ本体１８、２０の場合、低温中でも衝撃強度の低下が抑えられて衝撃強度は５５ＫＪ／ｍ2であるため、例えば−２０℃の低温で高圧のラインでも長時間の使用に十分耐えることができる。
【００９５】
ケーシング３４にかかる応力については第一の実施例と同様であるので詳細な説明は省略する。
【００９６】
次に、本発明のバルブ用樹脂製部材に使用する成形材料について試験片を作成し物性値の比較を行なった。得られた樹脂成形材料の物性は、以下に示す方法に従って評価した。
【００９７】
（１）引張試験
試験方法ＪＩＳ  Ｋ  ７１２７の第１号試験片を作成し、２３±１℃の雰囲気中でＪＩＳ  Ｋ  ７１２７に準拠する引張試験を行い、引張強度を測定した。
（２）ノッチ付きアイゾット衝撃試験
試験方法ＪＩＳ  Ｋ  ７１２４の第１号試験片を作成し、２３±１℃の雰囲気中でＪＩＳ  Ｋ  ７１２４に準拠するノッチ付きアイゾット衝撃試験を行い、衝撃強度を測定した。
（３）熱間引張試験
試験方法ＪＩＳ  Ｋ  ７１２７の第１号試験片を作成し、８０±１℃、１２０±１℃の雰囲気中でＪＩＳ  Ｋ  ７１２７に準拠する引張試験を行い、引張強度を測定した。
（４）熱間・冷間ノッチ付きアイゾット衝撃試験
試験方法ＪＩＳ  Ｋ  ７１２４の第１号試験片を作成し、１２０±１℃および−２０±１℃の雰囲気中でＪＩＳ  Ｋ  ７１２４に準拠するノッチ付きアイゾット衝撃試験を行い、衝撃強度を測定した。
（５）耐薬品性試験
３５％の塩酸２５℃および２０％の水酸化ナトリウム溶液２５℃に、引張試験片とアイゾット衝撃試験片を７日間と６０日間のそれぞれに浸漬した後の重量を測定し、浸漬前と後の重量変化率を求めた。また、７日間と６０日間のそれぞれに浸漬した後の引張試験とアイゾット衝撃試験を行った。
（６）耐候性試験
引張試験の試験片をＪＩＳ  Ｋ  ７３５０に準拠するキセノンアーク光源による暴露試験を行った。照射時間と照射量は、１００時間で２０，９４０ｋＪ／ｍ2、３００時間で６４，１７０ｋＪ／ｍ2、１０００時間で２０７，３２０ｋＪ／ｍ2、１５００時間で３２４，６００ｋＪ／ｍ2であり、照射後の引張強度をそれぞれ測定して比較を行った。
（７）成形性
エポキシアクリレート樹脂成形材料をＳＭＣ製造機によりＳＭＣとし、プレス機にてバルブ駆動部の筐体を成形し、成形過程における成形性の確認と、成形品の外観を目視にて確認した。
【実施例１】
【００９８】
（エポキシアクリレート樹脂）
エポキシアクリレート樹脂（Ａ）として日本ユピカ（株）製の商品名『ネオポール８０５１』を８０質量部、ポリイソシアネート化合物（Ｂ）としてダウポリウレタン日本（株）製『ＩＳＯＮＡＴＥ１４３Ｌ』を２０質量部、硬化剤（Ｃ）として日本油脂（株）製『パーブチルＺ』を１．０質量部、内部離型剤（Ｄ）として堺化学工業（株）製『ＳＺ−２０００』を４．０質量部を配合した樹脂組成物に、強化材（Ｇ）としてガラス繊維を該樹脂組成物に対して６０％充填し調整した。この樹脂組成物をＳＭＣ製造機（月島機械（株）製「スーパーインプリ」）によりＳＭＣとし、プレス機にて３００×３００ｍｍ、厚み３ｍｍの板状成形物を得た。板状成形物から切削加工にて試験片を製作し、得られた試験片にて引張試験、アイゾット衝撃試験、熱間引張試験、熱間・冷間アイゾット衝撃試験を行い、この結果を表１に示す。また前記試験片を用いて耐薬品試験を行い、この結果を表２に示す。同様に耐候性試験を行い、この結果を表３に示す。
【００９９】
【表１】
2005114140.tif 000002
【０１００】
【表２】
2005114140.tif 000003
【０１０１】
【表３】
2005114140.tif 000004
【実施例２】
【０１０２】
（ポリフェニレンサルファイド）
常温中の引張強度と衝撃強度がともに高いポリフェニレンサルファイドとして、強化材として複合強化ガラスを４０質量％添加したポリプラスチックス（株）製『フォートロン１１４０Ｔ１１』を用いて板状成形品を成形し、得られた成形品から切削加工にて試験片を製作し、得られた試験片にて引張試験、アイゾット衝撃試験を行い、この結果を表１に示す。
【実施例３】
【０１０３】
（ポリアミド）
常温中の引張強度と衝撃強度がともに高いポリアミドとして、強化材としてガラス５０質量％添加した三菱エンジリングプラスチックス（株）製『レニーＮＸＧ５０５０』を用いて板状成形品を成形し、得られた成形品から切削加工にて試験片を製作し、得られた試験片にて引張試験、アイゾット衝撃試験を行い、この結果を表１に示す。
【実施例４】
【０１０４】
（ポリカーボネート）
常温中の引張強度と衝撃強度がともに高いポリカーボネートとして、強化材として複合強化ガラスを４０％添加した三菱エンジリングプラスチックス（株）製『ＧＳＶ２０４０Ｒ２』を用いて板状成形品を成形し、得られた成形品から切削加工にて試験片を製作し、得られた試験片にて引張試験、アイゾット衝撃試験を行い、この結果を表１に示す。
【０１０５】
比較例１
（塩化ビニル樹脂）
平均分子量８００の塩化ビニル樹脂を１００質量部、錫系安定剤を１.５質量部、エステル系ワックスを１．０質量部、高分子系ワックスを０．５質量部、加工助剤を１．０質量部配合しミキサーにて混合した樹脂組成物を、射出成形機により加熱溶融し、射出成形によりφ２００ｍｍ、厚み３ｍｍの円盤状成形物を得た。
円盤状成形物から試験片を製作し、得られた試験片にて引張試験、アイゾット衝撃試験、熱間引張り試験、冷間アイゾット衝撃試験を行い、この結果を表１に示す。
【０１０６】
表１からわかるように、引張強度においては、常温の雰囲気中では、比較例１が５０ＭＰａに対して、実施例１、実施例２、実施例３、及び実施例４は、すべて比較例１の３倍以上の強度がある。比較例１ではバルブ用樹脂製部材の用途によっては使用可能であるが樹脂の剛性が劣るため、使用圧力等の条件が非常に限定される。実施例１、実施例２、実施例３、及び実施例４では、常温での引張強度が８０ＭＰａ〜４００ＭＰａの範囲であるため、バルブ用樹脂製部材の使用時に発生する引張応力に最低限の安全率として２倍を勘案した引張強度を有しているため、破損や変形の心配がなく広い範囲の使用条件で用いることができる。
【０１０７】
８０℃の雰囲気中では、比較例１は常温時の１／５程度に引張強度が低下しており、高温ラインでの使用には適していない。
【０１０８】
１２０℃の雰囲気中では、実施例１は高温の雰囲気中で引張強度の低下が少なくて済み、高温ラインに非常に適している。実施例２および実施例３も引張強度は７５ＭＰａ〜３５０ＭＰａの範囲であるので高温時の強度に問題はない。実施例４は引張強度が７５ＭＰａ未満であり、高温ラインでの使用については若干強度が不足している。
【０１０９】
衝撃強度については、常温の雰囲気中では、比較例１が５ＫＪ／ｍ2でありバルブ用樹脂製部材の用途によっては使用可能であるが物性強度に不安がある。実施例１では衝撃強度が比較例１の１０倍以上であるため、破損の心配がないくらいの強度を有しており、広い範囲の使用条件で用いることができる。実施例２では衝撃強度は１５ＫＪ／ｍ2〜１００ＫＪ／ｍ2の範囲であるため、バルブ用樹脂製部材として使用するのに問題はない。実施例３では衝撃強度は１５ＫＪ／ｍ2〜１００ＫＪ／ｍ2の範囲であるが、吸水したときの衝撃強度は１２ＫＪ／ｍ2まで低下してしまうため、バルブ用部材として使用は可能だが若干衝撃強度が不足している。実施例４では衝撃強度は１５ＫＪ／ｍ2未満であるためバルブ用部材として使用は可能だが若干衝撃強度が不足している。
【０１１０】
１２０℃の雰囲気中では、実施例１〜実施例４の衝撃強度が高くなり１５ＫＪ／ｍ2〜１００ＫＪ／ｍ2の範囲であるためバルブ用樹脂製部材として使用するのに問題はない。
【０１１１】
−２０℃の雰囲気中では、比較例１が常温時の１／２以下に衝撃強度が低下しており、落下の衝撃などで容易に破損する恐れがあるため、−２０℃でバルブ用樹脂製部材として使用するには適していない。実施例１は常温時と同じ衝撃強度を維持しており、−２０℃での使用でも破損の心配なく使用することができ、低温高圧ラインでの使用に非常に適している。実施例２では衝撃強度は１５ＫＪ／ｍ2〜１００ＫＪ／ｍ2の範囲であるため、低温での使用に問題ない強度を有している。実施例３と４では衝撃強度は１５ＫＪ／ｍ2未満であり、若干衝撃強度が不足していて低温ラインへの使用には適していない。
【０１１２】
以上のことから、本発明のエポキシアクリレート樹脂にて成形されるバルブ用樹脂製部材は、物性強度が温度にあまり影響されず、高い強度を維持することができるため、高温から低温までの温度条件に対して、また流体の内圧が高い場合においても長期間の使用において破損しない強度を有しており、バルブ用樹脂製部材に最適である。なお、エポキシアクリレート樹脂の他にはポリフェニレンサルファイド樹脂などが使用に適している。
【０１１３】
表２からわかるように、３５％塩酸に対しては、浸漬７日間では引張強度や衝撃強度の低下は１割以内であり、重量変化率も１％未満であるので特に問題はない。浸漬６０日間では、引張強度の低下は２割程度であり必要な物性８０ＭＰａは余裕で上回っているため問題はなく、衝撃強度の低下は１割以内であり、重量変化率も１％未満であるので問題はない。２０％水酸化ナトリウム溶液に対しては、浸漬７日間では引張強度や衝撃強度の低下は１割以内であり、重量変化率も１％未満であるので特に問題はない。浸漬６０日間では、引張強度の低下は４割弱で若干低下が大きいが、この時点で必要な物性８０ＭＰａを上回っているため耐薬品性は十分である。また衝撃強度の低下は２割程度であり必要な物性１５ＫＪ／ｍ2は余裕で上回っているため問題はなく、重量変化率も１％未満であるので問題はない。よって、エポキシアクリレート樹脂成形材料を用いたバルブ用樹脂製部材は３５％塩酸や２０％水酸化ナトリウム溶液に長期間浸漬しても物性の低下は抑えられ、耐薬品性に優れている。
【０１１４】
表３からわかるように、１５００時間照射後で照射量の３２４，６００ＫＪ／ｍ2の引張強度は、照射前の引張強度に比べて１割減程度に押さえられており、引張強度も２００ＭＰａ以上を維持している。また外観も色褪せは起こるものの特に問題は見られなかった。よって、エポキシアクリレート樹脂成形材料を用いたバルブ用樹脂製部材は屋外で暴露した状態で長期間保持しても物性の低下は抑えられ、耐候性に優れている。
【０１１５】
以上のことから、本発明のエポキシアクリレート樹脂にて成形されるバルブ用樹脂製部材は、酸やアルカリに対しての耐性に優れているため、化学薬品の広い用途で使用することが可能である。さらに耐候性にも優れているため、環境の厳しい屋外に暴露した状態で長期間使用しても問題のない、腐食に強いバルブ用樹脂製部材を得ることができる。
【０１１６】
次に、本発明のバルブ用樹脂製部材に使用する成形材料について鱗片状の充填剤が添加されている場合と添加されていない場合の成形品を成形し成形性と外観の比較を行なった。
【実施例５】
【０１１７】
（鱗片状の充填材入りエポキシアクリレート樹脂）
エポキシアクリレート樹脂（Ａ）として日本ユピカ（株）製の商品名『ネオポール8051』を８０質量部、ポリイソシアネート化合物（Ｂ）としてダウポリウレタン日本（株）製『ＩＳＯＮＡＴＥ１４３Ｌ』を２０質量部、硬化剤（Ｃ）として日本油脂（株）製『パーブチルＺ』を１．０質量部、内部離型剤（Ｄ）として堺化学工業（株）製『ＳＺ−２０００』を４．０質量部を配合した樹脂組成物に、強化材（Ｅ）としてガラス繊維を該樹脂組成物に対して６０％充填し調整した。また鱗片状の充填材（Ｆ）として『マイカ』を１５質量部添加した。この樹脂成形材料にて圧縮成形により、バタフライバルブのバルブ本体を成形し、外観確認を行った。その結果を表４に示す。
【０１１８】
【表４】
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【実施例６】
【０１１９】
（鱗片状の充填材なしエポキシアクリレート樹脂）
実施例１と同様の樹脂成形材料について（鱗片状の充填材（Ｆ）無添加）、ＳＭＣ製造機により、バタフライバルブのバルブ本体を成形し、外観確認を行った。その結果を表４に示す。
【０１２０】
表４からわかるように、実施例５の鱗片状の充填材（Ｆ）を添加した場合、成形材料の流動性が良く材料の充填も容易となり、成形性が向上する。また外観についても、実施例６の鱗片状の充填材（Ｆ）を添加していない場合が表面が荒れて外観が悪く、表面平滑性があまり良くないのに対し、実施例５の場合は表面の荒れがなく外観が良く表面平滑性が良いため、外観は向上する。このことから鱗片状の充填材（Ｆ）を添加することで、バルブ用樹脂製部材の成形性や外観を向上させることができる。また、表面平滑性については、表面平滑性が良いと表面平滑性が悪い場合に比べて薬液の浸漬する度合いが抑えられるので、耐薬品性や耐水性を向上させることができる。
【０１２１】
以上のことから本発明の鱗片状の充填材を添加したエポキシアクリレート樹脂にて成形されるバルブ用樹脂製部材は、成形性と表面平滑性が良くなるため、成形作業が容易になり成形品の外観が向上する。
【０１２２】
なお、本実施例では通常のバタフライバルブやバルブ本体を二分割した形状のバタフライバルブであったが、ウェハータイプ、ラグタイプ、ダブルフランジタイプ等であっても良い。また、バタフライバルブ以外でも、ボールバルブ、ダイヤフラムバルブ、ゲートバルブ、ストップバルブなどいずれでも良く、また、バルブ駆動部の筐体も手動式以外に電動や油圧や空気作動でも良い。他にも、本発明のバルブ用部材は、バルブ取り付け専用の継手やバルブの保護具などバルブ用に用いられる部材であれば特に限定されない。
【図面の簡単な説明】
【０１２３】
【図１】本発明の第一の実施態様を示すバルブ駆動部のケーシングを有するバタフライバルブの閉状態の斜視図である。
【図２】図１の縦断面図である。
【図３】図１のバルブ駆動部の内部構造を示す平面図である。
【図４】図３の縦断面図である。
【図５】開状態のバルブ駆動部の内部構造を示す平面図である。
【図６】図５の縦断面図である。
【図７】図１のバルブ駆動部のケーシングにかかる応力分布を示す平面図である。
【図８】図１のバルブ本体にかかる応力分布を示すバルブ本体の斜視図である。
【図９】本発明における第二の実施態様を示すバルブ駆動部のケーシングを有するバタフライバルブの閉状態の斜視図である。
【図１０】図９の縦断面図である。
【図１１】図９のバルブ本体にかかる応力分布を示すバルブ本体の斜視図である。
【符号の説明】
【０１２４】
１…ケーシング
２…ボルト
３…ナット
４…ハンドル
５…シャフト
６…ウォーム
７…ウォームホイール
８…バルブ本体
９…トップフランジ
１０…ボルト
１１…流路
１２…軸受凹部
１３…ステム
１４…縮径部
１５…ステムブッシュ
１６…シートリング
１７…弁体
１８…上部バルブ本体
１９…トップフランジ
２０…下部バルブ本体
２１…軸受凹部
２２…突起部
２３…突起部
２４…突起部
２５…突起部
２６…ボルト
２７…ナット
２８…シートリング
２９…鍔部
３０…ステム
３１…縮径部
３２…ステムブッシュ
３３…弁体
３４…ケーシング
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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