JP2002323147A - バタフライバルブの弁体の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 弁体の流体に接触する接液部全体がフッ
素樹脂で密着状に被覆されており、しかもフッ素樹脂か
らなる被覆層の内側にエラストマー製のバックアップリ
ングを備えた弁体を得る。 【解決手段】 円板状芯金２１、該芯金２１の外周に沿
って設けられたエラストマー製のバックアップリング２
２および該バックアップリング２２を含む芯金２１の全
面を被覆するフッ素樹脂製の被覆層２３とからなる弁体
２０を製造するに当り、芯金２１の外周にバックアップ
リング２２と同一形状を有する耐熱・水溶性の固体模型
を固定し、この模型を含む芯金２１の外周にフッ素樹脂
の被覆層２３を成形し、次いで固体模型を水で溶解除去
し、その除去跡にエラストマーを充填してバックアップ
リング２２を成形する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、管路を流れる流
体を制御するために上記管路の途中に介設されるバタフ
ライバルブの円板状弁体であって、その流体に接触する
表面全体がフッ素樹脂で被覆された弁体の製造方法に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】溶剤、薬品、油、酸、燃料ガスおよび食
品等の強酸や強アルカリを含む流体を送る管路の途中に
介設されるバタフライバルブとして、その弁箱を構成す
る円筒状バルブ本体の内面および円板状弁板の外面をそ
れぞれフッ素樹脂で被覆したものが知られている。図１
は上記バタフライバルブ１０の一例を示し、１１はバル
ブ本体、１５は弁体である。バルブ本体１１は、鉄等の
金属で円筒状に作られ、その内面の中心線に沿って周方
向溝１１ａが凹設され、この周方向溝１１ａにゴム等の
エラストマーからなるバックアップリング１２の外面側
が嵌め込まれ、このバックアップリング１２の内側突出
部を含むバルブ本体１１の内面および端面にフッ素樹脂
からなる断面Ｕ字形の被覆層１３が装着され、被覆層１
３の弾性不足に伴うシール性の低下をバックアップリン
グ１２が補っている。一方、弁体１５は、鉄等の金属か
らなる円板状の芯金１６の外面にフッ素樹脂製の被覆層
１７を被着して作られる。

【０００３】上記の被覆層１３、１７を構成するフッ素
樹脂は、耐溶剤性と耐薬品性等の化学的性質に優れてい
るが、使用が１年以上の長期におよぶと、塩素等の分子
量の小さい内部流体がフッ素樹脂の分子間に浸透し、被
覆層１３、１７を透過する問題がある。この影響を少な
くするため、フッ素樹脂からなる被覆層１３、１７の厚
みを増大すると、反発弾性に乏しいフッ素樹脂の剛性が
更に高くなってエラストマー製バックアップリング１２
がその機能を発揮できなくなり、バルブとしてのシール
性が低下するという問題があった。

【０００４】そこで、弁体１５の芯金１６と被覆層１７
との間にもエラストマー製のバックアップリングを取付
けることが試みられたが、フッ素樹脂の成形温度が約３
００℃であるのに対し、エラストマーの耐熱温度が最大
でも２００℃であるため、芯金１６の外周にエラストマ
ーでバックアップリングを成形した後、その上に被覆層
１７をフッ素樹脂で成形することはできなかった。ま
た、被覆層１７を別途に成形し、これを貼り付けること
は、密封性に問題があった。なお、特公平４−４４１４
７号公報には、エラストマー製のバックアップリングを
フッ素樹脂で被覆してリング状とし、これを金属製弁体
の外周に固定することが開示されているが、この場合
は、弁体の外周のみがフッ素樹脂で被覆され、残りの大
部分が被覆されずに露出して流体に接触するため、耐薬
品性に問題があった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】この発明の課題は、金
属製の弁体の外側に、バックアップリング用の空洞を残
してフッ素樹脂の被覆層を成形し、しかるのち上記の空
洞にエラストマーを充填してバックアップリングを成形
することを可能にし、もってエラストマー製のバックア
ップリングを有し、かつこのバックアップリングを含む
弁体の流体に接触する接液部全体がフッ素樹脂で密着状
に被覆された弁体を得ることである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、バタフライバルブの弁体の芯部を構成する円板状芯
金、該芯金の外周に沿って設けられたエラストマー製の
バックアップリングおよび該バックアップリングを含む
芯金の全面を被覆するフッ素樹脂製の被覆層とからなる
弁体を製造するに当り、上記芯金の外周に上記のバック
アップリングと同一形状を有する耐熱・水溶性の固体模
型を固定し、この固体模型を含む芯金の外周にフッ素樹
脂の被覆層を成形し、次いで上記の固体模型を水で溶解
除去し、その除去跡にエラストマーを充填してバックア
ップリングを成形する。

【０００７】この発明では、円板状の弁体の芯金外周に
バックアップリングの代わりにバックアップリングと同
形の耐熱・水溶性の固体模型を固定し、その上からフッ
素樹脂の被覆層を成形するので、その成形温度が３００
℃程度の高温であっても上記の模型が変形することはな
く、フッ素樹脂からなる所望形状の被覆層が得られる。
そして、上記の固体模型を水で溶解、除去した後、この
除去により芯金と被覆層との間に生じた空洞に被覆層の
耐熱温度よりも低い融点のエラストマーを充填してバッ
クアップリングを成形するので、被覆層が変形したり変
質したりすることはなく、かつ被覆層および芯金に対す
るバックアップリングの密着性が良好となる。

【０００８】上記の芯金は、ダクタイル鋳鉄、鋳鋼、炭
素鋼、ステンレス鋼その他の金属で円板状に、かつその
直径方向に弁棒挿入孔を設けた形に製造され、必要に応
じてクロムメッキ等のメッキが施されるが、その外周に
バックアップリングを支持するための凹溝を備えること
が好ましく、これによってバックアップリング用固体模
型の成形と支持が容易になり、かつバックアップリング
の支持も容易になる。

【０００９】この発明では、上記芯金の外周にバックア
ップリングに代えて固体模型が固定されるが、この固体
模型の成形材料は、フッ素樹脂の成形時に変形や変質が
生じない程度の耐熱性と、成形後に水に浸漬することで
溶解可能な水溶性とを併有するものであり、代表的な成
形材料として塩化ナトリウム（融点：８００℃）が例示
され、所望の形状に圧縮、成形し、温度４００〜５００
℃で焼成して固体模型を作ることができる。また、塩化
ナトリウムを溶解し、金型内に鋳造することで固体模型
を作ることができる。また、鋳物砂と水溶性凝固剤（例
えば、デンプン等）との混合物を用いることもでき、芯
金の材質に応じて選択される。

【００１０】上記の成形材料は、上記の芯金を成形用の
型の一部に用いて、芯金の外周に密着するリング状に成
形して固体模型とすることができる。また、芯金とは別
の型を用いてリング状に成形し、しかるのち芯金に固定
することもできるが、この場合は成形用の型から外した
り、芯金に固定したりするために、リング状の固体模型
を２分割ないし４分割した形に成形し、得られた２個な
いし４個の円弧状セグメントを芯金上でリング状に合わ
せて固体模型とすることができる。

【００１１】次いで、上記の芯金を外周の固体模型と共
に金型に固定し、射出成形やトランスファ成形等の熱可
塑性樹脂用成形方法により、上記の芯金および固体模型
の全面を包む被覆層をフッ素樹脂によって成形する。こ
の場合、芯金の弁棒挿通孔には弁棒または弁棒と等しい
太さの支持棒を挿入して金型に固定することができる。
そして、固体模型から突出する弁棒または支持棒の基部
の回りに上記のフッ素樹脂で円筒状の被覆層を形成する
のが好ましく、これによって弁体・弁棒間の隙間に流体
が侵入するのを防ぐことが可能になる。

【００１２】被覆層の成形に用いるフッ素樹脂は任意で
あるが、耐熱性の点で、ポリテトラフルオロエチレン
（ＰＴＦＥ）やテトラフルオロエチレン・パーフルオロ
アルコシルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）が好まし
い。中でも、ＰＦＡは成形が容易な点で特に好ましい。
なお、ＰＴＦＥおよびＰＦＡの融点は、それぞれ３２７
℃および２６０℃であるから、これらのフッ素樹脂で被
覆層を成形する際に前記の固体模型が変質したり、変形
したりすることはない。

【００１３】被覆層が成形されると、上記の弁棒または
支持棒を抜き取った後、被覆層と上記の固体模型および
芯金とからなる弁体模型が水中に浸漬され、内側の固体
模型が溶出される。しかるのち、この溶出により形成さ
れた被覆層と芯金との間の空洞に天然ゴム、合成ゴム、
ポリウレタンおよび熱可塑性エラストマー等のエラスト
マーが充填され、必要に応じて架橋処理が施され、しか
るのち冷却されて製品の弁体が得られる。

【００１４】

【発明の実施の形態】実施形態１ 図２は、バタフライバルブ１０の外観を示し、バルブ本
体１１は前記同様に円筒状に作られ、その上端および下
端にそれぞれ弁棒用の上部軸受け部１１ｂおよびた下部
軸受け部１１ｃが突設され、上部軸受け部１１ｂから弁
棒１４の一端が突出し、この弁棒１４の下部に弁体２０
が固定されている。なお、上記円筒状のバルブ本体１１
は、図４に示すように、その内面にバックアップリング
１２およびフッ素樹脂製の被覆層１３を前記同様に備え
ている。

【００１５】一方、弁体２０は、図３および図４に示す
ように、金属、例えばステンレス鋼からなる円板状の芯
金２１と、その外周に固定されたエラストマー製のバッ
クアップリング２２と、これらを被覆するフッ素樹脂製
の被覆層２３とで構成される。なお、上記芯金２１の外
周には円周方向の溝２１ａが凹設され、この溝２１ａに
リング状のバックアップリング２２の内周側が嵌め込ま
れ、その外周側が芯金２１の外周から突出する。そし
て、弁棒１４は、芯金２１およびバックアップリング２
２を貫通して上下に突出し、この上下の突出部の基部を
被覆する円筒部２３ａおよび２３ｂが上記の被覆層２３
に一体に形成される。

【００１６】上記弁体２０の製造手順を図５によって説
明する。図５（ａ）において、２１は前記の芯金であ
り、外周に前記の溝２１ａ（図３、４参照）が凹設され
ている。３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄは、塩化ナト
リウム製のセグメント模型であり、前記のバックアップ
リング２２を弁棒１４の方向とこれに直交する方向とで
４分割した形の円弧状に成形されている。なお、このセ
グメント模型３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄは、実質
的に同じ形状を有しており、温度４００〜５００℃で焼
成されている。

【００１７】上記のセグメント模型３２ａ、３２ｂ、３
２ｃ、３２ｄは、芯金２１の溝２１ａ（図４参照）に嵌
め込まれ、図５（ｂ）に示すように、１個のリング状の
固体模型３２に形成される。このとき、セグメント模型
３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄは、それぞれ互いの端
面および溝２１ａとの接触部において接着剤で接着され
る。なお、上記の固体模型３２は、芯金２１の外周に直
接成形し、焼成して作ることもできる。

【００１８】次いで、図５（ｃ）に示すように、上記の
芯金２１および固体模型３２に弁棒１４を挿通し、これ
をフッ素樹脂の被覆層２３を成形するための金型（図示
されていない）に固定し、金型と固体模型３２付き芯金
２１との間に溶融状態のフッ素樹脂（ＰＦＡ）を圧入
し、被覆層２３を成形し、冷却後に取り出し、弁棒１４
を抜き取る。

【００１９】弁棒１４を抜き取った状態が図５（ｄ）に
示される。この図５（ｄ）において、２３は被覆層、２
３ａ、２３ｂは弁棒１４を被覆する円筒部である。な
お、フッ素樹脂の融点は約３００℃であるのに対し、塩
化ナトリウムの融点は約８００℃であるため、被覆層２
３の成形時に固体模型３２が融解することはなく、また
フッ素樹脂は塩化ナトリウムに不活性であるため、被覆
層２３に悪影響が生じることはない。

【００２０】弁棒１４が抜き取られた芯金２１、固体模
型３２および被覆層２３の積層体すなわち弁体模型は、
水、好ましくは温度４０〜６０℃の温水に浸漬される。
この浸漬により、水が弁棒挿通孔２１ｂの両端から被覆
層２３の内側に侵入し、上記の塩化ナトリウムからなる
固体模型３２が溶解、流出し、芯金２１と被覆層２３と
の間に空洞が形成される。そして、この空洞を水で洗浄
し、乾燥した後、この空洞にエラストマーが充填され
る。

【００２１】図５（ｅ）において、３３は上記の空洞で
ある。そして、弁棒挿通孔２１ｂの上端にエラストマー
Ｅの圧入パイプ３４が嵌装される。この圧入パイプ３４
は、下端が底板３４ａで閉じられ、この底板３４ａに近
接して左右に吐出口３４ｂを開口したものであり、この
圧入パイプ３４を、底板３４ａの側を先にして被覆層２
３の上側円筒部２３ａから弁棒挿通孔２１ｂに挿入した
とき、被覆層２３と芯金２１とが連結されて芯金２１と
被覆層２３とが所定の位置関係に保持され、かつ吐出口
３４ｂが空洞３３に開口する。

【００２２】したがって、圧入パイプ３４に上端開口か
らエラストマーＥを供給し、プランジャー３５を挿入す
ることにより、空洞３３にエラストマーＥが充填され
る。このとき、弁棒挿通孔２１ｂの下端にも上記同様の
圧入パイプ３４または弁棒１４を嵌装して芯金２１と被
覆層２３とを上下両端で連結し、両者の位置関係を一層
強固に保持することができる。図５（ｆ）において、２
２はエラストマーＥの充填により形成されたバックアッ
プリング、２０は目的の弁体である。

【００２３】なお、エラストマーＥがゴムの場合は、架
橋処理を施すことができるが、エラストマーＥの充填温
度および架橋温度は、２００℃以下で、被覆層２３の耐
熱温度２３０℃よりも低いので、被覆層２３を劣化させ
ることはない。また、上記の圧入時、被覆層２３の外側
を金型で支持することにより、被覆層２３はエラストマ
ーＥの充填圧力に十分耐えることができる。

【００２４】得られた弁体２０は、図２、図３および図
４に示されたバルブ本体１１に取付けてバタフライバル
ブ１０として使用することができる。この場合、バルブ
本体１１および弁体２０が両者共、その接液面の全体が
フッ素樹脂で被覆され、しかもバルブ本体１１および弁
体２０がそれぞれエラストマーのバックアップリング１
２および２２を有するので、弁体２０のバックアップリ
ング２２が無い場合に比べ、弁体２０を閉じた際のシー
ル性が向上、安定する。したがって、フッ素樹脂からな
る被覆層１３、２３の厚みを増大することが可能にな
り、そのためフッ素樹脂に対し浸透性の高い塩素や苛性
ソーダ等の流体を使用したときの耐久性が向上する。

【００２５】

【発明の効果】上記のとおり、この発明は、バタフライ
ブルブの弁体として、その接液面全体がフッ素樹脂で被
覆された完全密封性の弁体を製造することができる。そ
して、フッ素樹脂の被覆層と芯金外周との間にエラスト
マー製のバックアップリングを介在させた弁体が得られ
る。しかも、上記の被覆層およびバックアップリングが
いずれも熱で変形したり変質したりすることがなく、芯
金、バックアップリングおよび被覆層の三者の密着性が
良好な弁体が得られる。

【００２６】したがって、得られた弁体は、強酸や強ア
ルカリを含む流体を送る管路の途中に介設されるバタフ
ライバルブの弁体として用い、その耐久性を上げること
ができる。そして、上記の弁体は、バックアップリング
を有するので、この弁体を取付けるバルブ本体がフッ素
樹脂製の被覆層およびエラストマー製のバックアップリ
ングを有する場合、シール性を低下することなく、被覆
層の厚みを増大することができ、そのため耐久性が更に
向上する。

【００２７】特に請求項２に係る発明は、被覆層が芯金
および固体模型を貫通する弁棒の突出部を被覆する円筒
部を備えているので、密封性が更に完全になる。また、
請求項３に係る発明は、固体模型を塩化ナトリウムで成
形するので、固体模型の成形および溶解が容易である。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来のバタフライバルブの断面図である。

【図２】実施形態の正面図である。

【図３】図２のＡ−Ａ線断面図である。

【図４】図２のＢ−Ｂ線断面図である。

【図５】製造工程の説明図である。

【符号の説明】

１０：バタフライバルブ １１：バルブ本体、１１ａ：周方向溝、１１ｂ、１１
ｃ：軸受け部 １２：バックアップリング １３、１７：被覆層 １４：弁棒 １５、２０：弁体 １６：芯金 ２１：芯金、２１ａ：溝、２１ｂ：弁棒挿通孔 ２２：バックアップリング ２３：被覆層、２３ａ、２３ｂ：円筒部 ３２：固体模型、３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄ：セ
グメント模型 ３３：空洞 ３４：圧入パイプ、３４ａ：底板、３４ｂ：吐出口 ３５：プランジャー Ｅ：エラストマー

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 バタフライバルブの弁体の芯部を構成す
   る円板状芯金、該芯金の外周に沿って設けられたエラス
   トマー製のバックアップリングおよび該バックアップリ
   ングを含む芯金の全面を被覆するフッ素樹脂製の被覆層
   とからなる弁体を製造するに当り、上記芯金の外周に上
   記のバックアップリングと同一形状を有する耐熱・水溶
   性の固体模型を固定し、この固体模型を含む芯金の外面
   にフッ素樹脂の被覆層を成形し、次いで上記の固体模型
   を水で溶解除去し、その除去跡にエラストマーを充填し
   てバックアップリングを成形することを特徴とするバタ
   フライバルブの弁体の製造方法。
2. 【請求項２】 被覆層が芯金および固体模型を貫通する
   弁棒の突出部を被覆する円筒部を備える請求項１に記載
   のバタフライバルブの弁体の製造方法。
3. 【請求項３】 固体模型が塩化ナトリウムで成形される
   請求項１または２に記載のバタフライバルブの弁体の製
   造方法。