JP2007154970A

JP2007154970A - 水道用弁の弁体及び水道用弁の弁体の製造方法

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Publication number: JP2007154970A
Application number: JP2005349732A
Authority: JP
Inventors: Akira Matsuba; 昭松葉
Original assignee: Inoue MTP KK; Inoac Corp; Inoac Elastomer Co Ltd
Current assignee: Inoac Corp; Inoac Elastomer Co Ltd
Priority date: 2005-12-02
Filing date: 2005-12-02
Publication date: 2007-06-21

Abstract

【課題】水道用仕切弁等の水道用弁の弁体の表面に被覆されたゴム材の含有成分が水道水中に溶け出しにくい水道用弁を提供する。
【解決手段】表面全体にゴム被覆層２２が被覆された弁体１２において、閉弁状態において水道水に晒される表面領域にポリエチレンフィルム２３が熱圧着によって被覆されている。ポリエチレンフィルム２３の厚みはゴム被覆の厚さの５〜１２．５％の範囲が望ましい。ポリエチレンフィルム２３の分子量は５５０万以上であることが望ましい。
【選択図】図１

Description

この発明は、水道用仕切弁等の水道用弁の弁体、及び、水道用弁の弁体の製造方法に関するものである。

従来、水道用配管には、配管同士の繋ぎ目を密封するシール材や、仕切弁のシール部等に合成ゴムからなるシール材が用いられている。これらのシール材は、水道水に晒されることから、老化防止剤、加硫促進剤、加硫促進助剤等の添加剤が水道水中に溶け出す。このため、近年、水道配管に用いられるこれらのシール材から水道水中に溶け出す添加剤の量を抑制することが要求されている。

例えば、特許文献１には、水道配管の接合部に用いられるゴムシール材が記載されている。このゴムシール材は、その表面のうち少なくとも水道水に晒される表面領域が、フッ素樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエチレン樹脂等からなる樹脂被膜によって被覆されている。また、特許文献２に記載されたゴムシール材は、水道水に晒される表面領域が、分子量が５０万以上のポリエチレンを主成分とする樹脂被膜によって被覆されている。

上記各特許文献１，２のゴムシール材においては、合成ゴムからなるシール本体の成形型内に樹脂被膜を予め入れておき、この状態の成形型内にゴム材料を注入してシール本体を成形することにより、成形されたシール本体の表面に樹脂被膜を密着させている。
特開平７−４２８８４号公報特開２００１−２７１９７３号公報

ところで、水道用仕切弁の弁体は、その表面全体がゴム材によって被覆されている。また、弁体の表面全体のうち水道水に晒される表面領域は、上記ゴムシール材に比較して大きな面積であるとともにその表面形状が複雑になっている。このため、水道用仕切弁の弁体の表面を樹脂被膜で被覆するために上記特許文献１，２の方法を用いた場合、その密着強度を十分に確保できず、ゴム材からの剥がれに対する信頼性を十分に確保することができない問題があった。

この発明の目的は、弁体の表面に被覆されたゴム材の含有成分が水道水中に溶け出しにくく、しかも、剥がれに対する信頼性を向上することができる水道用弁の弁体を提供することにある。

また、別の目的は、弁体の表面に被覆されたゴムの含有成分が水道水中に溶け出しにくく、しかも、剥がれに対する信頼性を向上することができる水道用弁の弁体の製造方法を提供することにある。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、ゴム被覆された水道用弁の弁体において、水道水に晒される表面領域にポリエチレンフィルムを熱圧着によって被覆したことを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、閉弁状態において水道水に晒される表面領域に前記ポリエチレンフィルムを被覆したことを特徴とする。
請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の発明において、前記表面領域の内、そのシール部を除く表面領域に前記ポリエチレンフィルムを被覆したことを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の発明において、前記ポリエチレンフィルムの厚さを、前記ゴム被覆の厚さの５〜１２．５％の範囲内としたことを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の発明において、前記ポリエチレンフィルムの分子量は５５０万以上であることを特徴とする。
請求項６に記載の発明は、ゴム被覆した状態の芯体の表面形状に合わせてポリエチレンフィルムを予め成形し、このポリエチレンフィルムを前記芯体及びゴム材シートとともに成形型内にセットしておき、この成形型を加熱しながら同ポリエチレンフィルムを介して同ゴム材シートを芯体の表面に押し付けることにより、芯体の表面をゴム材によって被覆するとともに同ゴム材の表面にポリエチレンフィルムを熱圧着することを特徴とする。

この発明の水道用弁の弁体においては、ゴム被覆されるとともに水道水に晒される表面領域にポリエチレンフィルムが熱圧着によって被覆されている。このため、弁体の表面領域に被覆されたゴム材において水道水に晒される表面積がポリエチレンフィルムにより低減され、弁体の表面に被覆されたゴム材から水道水中に溶け出す含有成分の量が抑制される。しかも、熱圧着によりゴム材に対するポリエチレンフィルムの密着強度が向上し、剥がれに対する信頼性が向上する。

また、ポリエチレンフィルムの分子量は５５０万以上であることが好ましい。この場合には、ゴム材に対してポリエチレンフィルムがより強固に密着する。
また、この発明の水道用弁の弁体の製造方法においては、ゴム被覆した状態の芯体の表面形状に合わせた予め成形されたポリエチレンフィルムを介して、加熱された成形型によりゴム材シートを芯体の表面に押し付ける。これにより、芯体の表面をゴム材によって被覆するとともに、ゴム材の表面にポリエチレンフィルムを熱圧着する。このため、弁体の表面形状が複雑であっても、弁体の表面に被覆されたゴム材の表面にポリエチレンフィルムをより確実に密着させることができる。しかも、熱圧着によりゴム材に対するポリエチレンフィルムの密着強度が向上し、剥がれに対する信頼性が向上する。

次に、この発明を、水道用仕切弁に具体化した一実施形態について図１〜図６に従って説明する。
図１に示す水道用仕切弁１０は、道路等に埋設された水道管の途中に介在されるものであって、鋳鉄により一体成形されるとともに水道管に接続される一対のフランジ１１ａが形成された弁箱１１を備え、この弁箱１１の内部には、図示しない弁体作動機構により上下方向に変位可能に支持された弁体１２が配置されている。

弁箱１１には、図２及び図４に示すように、水道管に連通される水路１４が形成されるとともに、同水路１４の延長方向の中央部には、上方に開口する弁体収容部１５が形成されている。この弁体収容部１５内には、水路１４の幅方向における両壁に、上下方向に延びる弁体案内用突条部１６がそれぞれ形成されている。また、弁体収容部１５内には、水路１４の上部に対応する位置にテーパ状をなす第１弁座１７が形成されるとともに、水路１４の下部の内周面が第１弁座１７に繋がる第２弁座１８とされている。

図３及び図５（ａ），（ｂ）に示すように、前記弁体１２は、鋳鉄製の芯体２４の表面全体に合成ゴムを被覆して形成されている。この合成ゴムとしては、例えばエチレン−プロピレン−ジエン共重合ゴム（ＥＰＤＭ）やスチレン−ブタジエン共重合ゴム（ＳＢＲ）を用いることができる。この他、天然ゴム、クロロプレンゴム（ＣＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、アクリロニトリル−ブタジエン共重合ゴム（ＮＢＲ）、クロルスルホン化ポリエチレン（ＣＳＭ）、塩素化ポリエチレン（ＣＰＥ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）、アクリル系ゴムを用いることもできる。弁体１２は、正面視の形状が水路１４の断面形状に対応する形状とされるとともに、その両側に形成された支持部１９には、前記弁体案内用突条部１６に係合する溝１９ａが形成されている。また、弁体１２において水路１４の延長方向に向く両側面の上部外周縁には、弁箱１１の第１弁座１７に密接可能な第１シール部２０が形成されている。また、弁体１２において水路１４の下部内周面に対応する下部外周面には、第２弁座１８に密接可能な第２シール部２１が形成されている。

弁体１２はその全体がゴム被覆層２２により被覆されるとともに、水路１４の延長方向に向く両側面において、第１シール部２０及び第２シール部２１により囲まれた表面領域には、分子量が５５０万以上のポリエチレンフィルム２３がゴム被覆層２２の表面にそれぞれ熱圧着によって被覆されている。従って、ポリエチレンフィルム２３は、閉弁状態において水路１４の水道水に晒される表面領域に被覆されている。なお、ゴム被覆層２２は約２ｍｍの厚さとされ、ポリエチレンフィルム２３はその５〜２５％の厚さ（すなわち、０．１〜０．５ｍｍ）とされている。ポリエチレンフィルム２３の厚さを、ゴム被覆層２２の厚さの５〜１２．５％の厚さ（０．１〜０．２５ｍｍ）とすればより好ましい。

この弁体１２は、その両溝１９ａが弁体案内用突条部１６にそれぞれ係合することによって弁体収容部１５内において上下方向に変位可能に案内されるとともに、前記弁体作動機構により上下方向における任意の変位位置に支持される。そして、弁体１２は、第１シール部２０が第１弁座１７に密接するとともに第２シール部２１が第２弁座１８に密接する弁閉位置において水路１４を閉じる。一方、弁体１２は、第１シール部２０が第１弁座１７から離れるとともに第２シール部２１が第２弁座１８から離れた弁開位置において水路１４を開く。

次に、上記のように構成された弁体１２の製造方法について図６（ａ）〜（ｄ）に従って説明する。なお、図６（ａ）〜（ｄ）は、弁体１２の平断面における片側のみを示すが、図示しないもう一方の片側も同じ構成である。

まず、図６（ａ），（ｂ）に示すように、弁体１２の表面に合うような所定形状にカットしたポリエチレンフィルム２３を、ゴム被覆した状態の弁体１２の表面形状を備えた図示しない圧空用成形型を用いて圧空成形する。

次に、図６（ｃ）に示すように、鋳造された芯体２４の表面形状に対応する図示しない被覆用成形型の内部に、芯体２４とゴムシート２５と前記ポリエチレンフィルム２３とを、ゴムシート２５の外側にポリエチレンフィルム２３が配置されるようにセットする。

次に、被覆用成形型を１３５〜１４０°の範囲内に加熱しながらポリエチレンフィルム２３とともにゴムシート２５を芯体２４の表面に３０〜４０分間押し付ける。この工程により、ゴムシート２５を溶融状態として芯体２４の表面全体に被覆させてゴム被覆層２２を形成させる（いわゆるコンプレッション成形）とともにこのゴム被覆層２２の表面にポリエチレンフィルム２３を熱圧着させる。このとき、熱圧着により、ゴム被覆層２２の表面に対してポリエチレンフィルム２３が強固に密着する。なお、成形型を１５０°以上に加熱すると、ポリエチレンフィルム２３の表面が溶融状態となって密着度が低下する。さて、水道用仕切弁１０の弁閉状態又は弁開状態において、水路１４の延長方向に向く弁体１２の両側面が水路１４内の水道水に晒される。これに対し、閉弁状態において水道水に晒される第１シール部２０及び第２シール部２１の内周側のほぼ全体がポリエチレンフィルム２３により被覆されているので、閉弁状態において水道水に晒されるゴム被覆層２２の表面積が殆どなく、ゴム被覆層２２の含有成分が水道水中に溶け出すことは殆どない。

また、第１シール部２０及び第２シール部２１には、ポリエチレンフィルム２３が被覆されていないので、弁閉状態において弁箱１１の第１弁座１７及び第２弁座１８に対する第１シール部２０及び第２シール部２１の密接性が損なわれることがない。従って、水道用仕切弁１０の止水性が良好に確保される。

以上のように、この実施形態の水道用仕切弁１０の弁体１２においては、ゴム被覆層２２によって被覆された弁体１２において水道水に晒される表面領域の内、第１シール部２０及び第２シール部２１を除く表面領域の一部にポリエチレンフィルム２３が熱圧着によって被覆されている。このため、水道用仕切弁１０の弁閉状態及び弁開状態において水路１４の水道水に晒されるゴム被覆層２２の表面積を少なくすることができるので、ゴム被覆層２２から水道水中に溶け出す含有成分の量を低減することができる。一方、閉弁状態においては、第１シール部２０及び第２シール部２１のゴム被覆層２２が第１弁座１７及び第２弁座１８に直接密接するので、閉弁状態における止水性を確保することができる。しかも、ゴム被覆層２２とポリエチレンフィルム２３とは熱圧着によって強固に密着しているので、ポリエチレンフィルム２３の剥がれに対する信頼性が向上する。しかも、ポリエチレンフィルム２３の分子量が５５０万以上であるので、ゴム被覆層２２に対してポリエチレンフィルム２３がより強固に密着する。一方、ポリエチレンフィルム２３に代えて、ゴム被覆層２２の表面にポリ４フッ化エチレンコートやシリコーンコートを施した場合には、ゴム被覆層２２の含有成分がコート膜を通り抜けて水道中に溶け出す虞や、長期間に亘る使用によりコート膜が部分的に剥がれる虞がある。また、ポリエチレンフィルム２３に代えて、ポリ４フッ化エチレンシートを用いた場合には、ポリ４フッ化エチレンシートがゴム被覆層２２に対して強固に密着しないので接着剤を用いてゴム被覆層２２の表面に接着する必要がある。この場合、ゴム被覆層２２とポリ４フッ化エチレンシートの間から接着剤が水道水中に溶け出す虞がある。この実施形態によれば、このような問題が解消される。

また、ゴム被覆層２２の厚さ約２ｍｍに対するポリエチレンフィルム２３の厚さが５〜２５％（０．１〜０．５ｍｍ）の範囲内、より好ましくは５〜１２．５％（０．１〜０．２５ｍｍ）の範囲内とされている。このため、弁体１２の使用に伴うゴム被覆層２２の変形に対してポリエチレンフィルム２３がより良く追従するとともにその強度及び耐久性が確保される。このため、ポリエチレンフィルム２３の剥がれに対する信頼性が向上する。

また、この実施形態の弁体１２の製造方法においては、弁体１２の表面形状に合わせて予め成形したポリエチレンフィルム２３をゴムシート２５とともに芯体２４の表面に圧接させることにより、芯体２４の表面をゴム被覆層２２によって被覆するとともにこのゴム被覆層２２の表面にポリエチレンフィルム２３を熱圧着させる。このため、芯体２４の複雑な形状の表面に対してポリエチレンフィルム２３を確実に密着させるとともに、熱圧着により密着強度、さらに剥がれに対する信頼性を向上させることができる。

なお、弁体１２において第１シール部２０及び第２シール部２１を除く表面全体をポリエチレンフィルムによって被覆した構成としてもよい。
また、弁体１２において、第１シール部２０及び第２シール部２１と、第１シール部２０及び第２シール部２１によって囲まれる表面領域（すなわち、水路１４の延長方向に向く両側面。）のみをゴム被覆層２２により被覆するとともに、同表面領域のゴム被覆層２２をポリエチレンフィルム２３により被覆した構成としてもよい。

また、この発明を、水道用弁であるバタフライ弁や、フランジタイプの仕切弁の弁体に具体化してもよい。

一実施形態の水道用仕切弁を示す分解斜視図。水道用仕切弁を示す縦断面図。弁体を示す平断面図。水道用仕切弁を示す縦断面図。（ａ）は、弁体を示す正面図、（ｂ）は、同じく側面図。（ａ）〜（ｄ）は、弁体の製造工程を示す模式図。

符号の説明

１０…水道用仕切弁、１２…弁体、２０…シール部としての第１シール部、２１…同じく第２シール部、２２…ゴム被覆層、２３…ポリエチレンフィルム、２４…芯体、２５…ゴム材シート。

Claims

ゴム被覆された水道用弁の弁体において、
水道水に晒される表面領域にポリエチレンフィルムを熱圧着によって被覆したことを特徴とする水道用弁の弁体。
閉弁状態において水道水に晒される表面領域に前記ポリエチレンフィルムを被覆したことを特徴とする請求項１に記載の水道用弁の弁体。
前記表面領域の内、そのシール部を除く表面領域に前記ポリエチレンフィルムを被覆したことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の水道用弁の弁体。
前記ポリエチレンフィルムの厚さを、前記ゴム被覆の厚さの５〜１２．５％の範囲内としたことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の水道用弁の弁体。
前記ポリエチレンフィルムの分子量は５５０万以上であることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の水道用弁の弁体。
ゴム被覆した状態の芯体の表面形状に合わせてポリエチレンフィルムを予め成形し、このポリエチレンフィルムを前記芯体及びゴム材シートとともに成形型内にセットしておき、この成形型を加熱しながら同ポリエチレンフィルムを介して同ゴム材シートを芯体の表面に押し付けることにより、芯体の表面をゴム材によって被覆するとともに同ゴム材の表面にポリエチレンフィルムを熱圧着することを特徴とする水道用弁の弁体の製造方法。