JP2011190874A - バタフライ弁用弁箱およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 成形不良が改良可能なバタフライ弁用弁箱およびその製造方法を提供する。
【解決手段】 バタフライ弁用弁箱1の製造方法は、成形型11の環状リング部付き円筒状突出部12に含浸ロービングを巻き付けて含浸ロービング層部21を形成する工程と、環状リング部によって生じている段差をなくすように多軸複層シート基材24を巻き付けて多軸複層シート基材積層部22を形成する工程とを含んでいる。多軸複層シート基材積層部22を形成する工程において、多軸複層シート基材24は、その１つの軸（ロービング32aの長さ方向）が円筒状突出部12の軸線方向と平行となるように配置される。
【選択図】 図２

Description

この発明は、大口径のガラス繊維強化樹脂製バタフライ弁用弁箱およびその製造方法に関する。

大口径のバタフライ弁において、腐食などの問題が起きやすい金属製のものに代えて、繊維強化樹脂製の弁箱を使用することが知られており、このような繊維強化樹脂製弁箱は、シートリングを装着する環状溝が内周に形成されたリング部と、リング部の１８０°変位した２箇所に一体に設けられた弁棒支持部とを有し、弁棒支持部に、弁棒挿通用の軸穴が形成され、該軸穴に、Ｏリング装着用のＯリング溝が形成されているものとされている（特許文献１）。

また、繊維強化樹脂製弁箱の製造方法として、特許文献２には、樹脂を加圧注入する方法が記載されている。

特開平６−２８８４７８号公報 特開昭５９−１４００４３号公報

上記特許文献１に記載されているバタフライ弁用弁箱の成形に際しては、Ｏリング溝の近傍で、樹脂の流れ不良、ガラス繊維不足などによる成形不良が発生しやすく、このような成形不良が改良可能なバタフライ弁用弁箱およびバタフライ弁用弁箱の製造方法が求められている。

この発明の目的は、成形不良が改良可能なバタフライ弁用弁箱およびその製造方法を提供することにある。

この発明によるバタフライ弁用弁箱は、シートリングを装着する環状溝が内周に形成されたリング部と、リング部の１８０°変位した２箇所に一体に設けられた弁棒支持部とを有し、弁棒支持部に、弁棒挿通用の軸穴が形成され、該軸穴に、Ｏリング装着用のＯリング溝が形成されているガラス繊維強化樹脂製バタフライ弁用弁箱であって、弁棒挿通用の軸穴を補強するガラス基材は、軸穴の内周面を形成する内側補強層と、その外側に配置されて溝と溝との間および溝から弁棒支持部の両端までの間を埋める中間補強層と、さらにその外側に配置された外側補強層とに区画されており、中間補強層は、ロービングがその長さ方向と直交する方向に所定間隔で配列された第１層と、ロービングが第１のロービングと直交するように配列された第２層とを含む２層以上の層がステッチ糸によって一体化された多軸複層シート基材からなり、該多軸複層シート基材は、第１層および第２層のいずれかのロービングの長さ方向が軸穴の軸線方向と平行な方向に向けられていることを特徴とするものである。

この発明によるバタフライ弁用弁箱の製造方法は、シートリングを装着する環状溝が内周に形成されたリング部と、リング部の１８０°変位した２箇所に一体に設けられた弁棒支持部とを有し、弁棒支持部に、弁棒挿通用の軸穴が形成され、該軸穴に、Ｏリング装着用のＯリング溝が形成されているガラス繊維強化樹脂製バタフライ弁用弁箱を、真空注入成形法によって製造する方法であって、弁棒支持部を形成するための円筒状突出部を有し、円筒状突出部にＯリング溝を形成するための環状リング部が設けられているリング状の成形型を使用し、該成形型の環状リング部付き円筒状突出部に含浸ロービングを巻き付けて含浸ロービング層を形成する工程を含んでいることを特徴とするものである。

真空注入成形法は、公知のもので、ガラス基材を成形型にセットした後、成形型を組み立てて、硬化剤などを加えて撹拌した樹脂を成形型に注入するとともに、成形型内の空気を吸引し、成形型内に配置したガラス基材に樹脂を含浸させて常温で硬化させることで、成形品を得るものである。

含浸ロービングは、円筒状突出部の外周面と、環状リング部の外周面および両側面とを覆うように巻き付けられる。

この発明によるバタフライ弁用弁箱の製造方法において、含浸ロービング層の形成工程の後、環状リング部によって生じている段差をなくすように多軸複層シート基材を巻き付けて多軸複層シート基材積層部を形成する工程をさらに含んでおり、この工程において、多軸複層シート基材は、そのいずれかの層のロービングの長さ方向が円筒状突出部の軸線方向と平行となるように配置されることが好ましい。

「多軸複層シート基材」としては、基本的なものとして、０°方向のロービングで形成された第１層と、９０°方向のロービングで形成された第２層とからなる２軸２層シート基材があり、本発明では、この２軸２層シート基材を使用することができるのはもちろん、２軸２層シート基材に０°方向のロービングで形成された第３層が積層された２軸３層シート基材など、種々の多軸複層シート基材（「多軸ステッチ基材」と称されることもある）を使用することができる。この多軸複層シート基材によると、各ロービングが直線状に配置されているので、０°方向のロービングで形成された第１層には、０°方向に伸びる隙間が形成され、９０°方向のロービングで形成された第２層には、９０°方向に伸びる隙間が形成される。多軸複層シート基材と対比されるものとして、例えば、０°方向のロービングと９０°方向のロービングとからなる平織りのロービングクロスがあるが、このような平織りのロービングクロスは、０°方向のロービングと９０°方向のロービングとが１本ずつ交互に交じって織られているものであり、このため、ロービング間の隙間が多数の小さい方形となっている点で多軸複層シート基材（２軸２層シート基材）と大きく相違している。

多軸複層シート基材では、いずれの層でも隣り合うロービング間に隙間があり、この隙間を樹脂の流れ方向に合わせて、樹脂通路として利用することで、樹脂流れを向上させることができる。通常、樹脂は、２つの円筒状突出部から例えば９０°離れた箇所から導入されて、円筒状突出部の基端部（リング状の本体との結合部分）から先端部に向かって円筒状突出部の軸線方向と平行に流されることから、これに対応して、多軸複層シート基材は、いずれかの層のロービングの長さ方向が円筒状突出部の軸線方向と平行になるように積層される。

この多軸複層シート基材による補強により、必要なガラス繊維量が確保されるとともに、樹脂通路としての機能が付与されることで、樹脂流れ不良を大幅に改善することができる。

なお、樹脂としては、不飽和ポリエステル、ビニルエステル、エポキシ、フェノールなどを適宜使用することができる。

この発明のバタフライ弁用弁箱によると、弁棒挿通用の軸穴を補強するガラス基材は、軸穴の内周面を形成する内側補強層と、その外側に配置されて溝と溝との間および溝から弁棒支持部の両端までの間を埋める中間補強層と、さらにその外側に配置された外側補強層とに区画されており、中間補強層は、ロービングがその長さ方向と直交する方向に所定間隔で配列された第１層と、ロービングが第１のロービングと直交するように配列された第２層とを含む２層以上の層がステッチ糸によって一体化された多軸複層シート基材からなり、該多軸複層シート基材は、第１層および第２層のいずれかのロービングの長さ方向が軸穴の軸線方向と平行な方向に向けられているので、必要なガラス繊維量が確保されるとともに、樹脂流れ不良も改善することができる。

この発明のバタフライ弁用弁箱の製造方法によると、成形型の環状リング部付き円筒状突出部に含浸ロービングを巻き付けて含浸ロービング層を形成する工程を含んでいることにより、樹脂流れ不良を大幅に改善することができ、また、環状リング部によって形成されている段差をなくすように多軸複層シート基材を巻き付けて多軸複層シート基材積層部を形成する工程を付加することで、より一層、樹脂流れ不良を改善することができる。

図１は、この発明が対象とするバタフライ弁用弁箱を示す斜視図である。 図２は、この発明によるバタフライ弁用弁箱の製造方法を示す斜視図である。 図３は、この発明によるバタフライ弁用弁箱の主要部を模式的に示す断面図である。 図４は、この発明によるバタフライ弁用弁箱の製造方法で使用するガラス基材の一例を示す図である。

この発明の実施の形態を、以下図面を参照して説明する。

図１は、この発明が対象とするガラス繊維強化樹脂製バタフライ弁用弁箱を示しており、バタフライ弁用弁箱(1)は、シートリング(5)を装着する環状溝(2a)が内周に形成されたリング部(2)と、リング部(2)の１８０°変位した２箇所に一体に設けられた弁棒支持部(3)とを有している。弁棒支持部(3)には、弁棒挿通用の軸穴(4)が形成されており、該軸穴(4)に、Ｏリング装着用の環状のＯリング溝(6)が２つ形成されている。

この発明によるバタフライ弁用弁箱の製造方法は、上記のガラス繊維強化樹脂製バタフライ弁用弁箱(1)を真空注入成形法により製造するものである。

真空注入成形法は、ガラス基材を成形型に配置した後、成形型を組み立てて、硬化剤などを加えて撹拌した樹脂を成形型に注入するとともに、成形型内の空気を吸引し、成形型内に配置したガラス基材に樹脂を含浸させて常温で硬化させることで、成形品を得るものである。

図２に示すように、バタフライ弁用弁箱(1)を成型するための成形型（内型）(11)は、リング状をなし、２つの弁棒挿通用の軸穴(4)を形成するための円筒状突出部(12)を有している。円筒状突出部(12)には、図３に示すように、断面方形のＯリング溝(6)を形成するための断面方形の環状リング部(13)が２つ取り付けられている。

バタフライ弁用弁箱(1)の製造のためのガラス基材配置工程では、まず、成形型(11)に設けられた円筒状突出部(12)に弁棒支持部補強用のガラス基材を積層し、次いで、成形型(11)の円筒状突出部(12)を除いた外周にリング部補強用のガラス基材を積層する。

この発明によるバタフライ弁用弁箱の製造方法は、弁棒支持部補強用のガラス基材の積層工程に特徴があり、環状リング部(13)を含む成形型(11)の円筒状突出部(12)に含浸ロービングを巻き付けることにより、弁棒支持部(3)の内側補強層となる含浸ロービング層(21)を形成する工程（図２（ａ））と、環状リング部(13)によって形成されている段差をなくすように多軸複層シート基材(24)を巻き付けることにより、弁棒支持部(3)の中間補強層となる多軸複層シート基材積層部(22)を形成する工程（図２（ｂ））と、含浸ロービング層(21)および多軸複層シート基材積層部(22)を覆うようにガラス基材を巻き付けることにより、弁棒支持部(3)の外側補強層(23)を形成する工程（図２（ｃ））とを備えている。

弁棒挿通用の軸穴(4)には、弁体の水圧を受ける弁棒が挿通されるため、軸穴(4)周縁部は、大きい力を受けるところとなっており、ガラス含有率を高めることが好ましい。このような場合、ロービングを多数層となるように巻き付けることが一般的であるが、弁棒支持部(3)のように厚肉となっている部分をこのように補強すると、強度はあるが、含浸性がよくないものとなる。含浸性を良くするには、例えばコンティニュアスマットのようなシート基材を積層すればよいが、この場合には、含浸性に優れるが、ガラス含有率が低くなり、このため、樹脂の割合が多くなって、樹脂収縮による寸法変化が生じやすくなる。

そこで、この発明によるバタフライ弁用弁箱の製造方法では、弁棒支持部(3)の内側補強層(21)のガラス基材として、含浸ロービングが使用され、含浸ロービング層(21)が、図３に示すように、円筒状突出部(12)の外周面に設けられた部分(21a)、環状リング部(13)の外周面に設けられた部分(21b)および環状リング部(13)の両側面に設けられ部分(21c)からなるものとされる。これにより、軸穴(4)の内周面における樹脂流れ不良が改善されている。

さらに、この発明によるバタフライ弁用弁箱の製造方法では、弁棒支持部(3)の中間補強層(22)として、２軸複層シート基材（多軸複層シート基材の１例）(24)が使用されて、２軸複層シート基材(24)の１つの軸（いずれかの層のロービングの長さ方向）が円筒状突出部(12)の軸線方向と平行となるように配置されている。

２軸複層シート基材(24)は、図４に示すように、０°方向のロービング(31a)がその長さ方向と直交する方向に所定間隔で配列された第１層(31)と、９０°方向のロービング(32a)が第１層(31)のロービング(31a)と直交するように配列された第２層(32)とを含む２層の層がステッチ糸(33)によって一体化されたものであり、このような２軸または多軸複層シート基材としては、例えば、商品名「アミラスフロー」（日東紡社製）がある。

２軸複層シート基材(24)では、いずれの層(31)(32)でも隣り合うロービング間に隙間(G)があり、この隙間(G)を樹脂の流れ方向に合わせて、樹脂通路として利用することで、樹脂流れを向上させることができる。具体的には、樹脂ga
２つの円筒状突出部(12)から９０°離れた箇所から導入されて、円筒状突出部(12)の基端部（リング状の本体との結合部分）から先端部に向かって円筒状突出部(12)の軸線方向とほぼ平行に流れるのに対応して、第２層(32)のロービング(32a)の長さ方向が円筒状突出部(12)の軸線方向と平行になるように２軸複層シート基材(24)が配置されている。

なお、使用する２軸複層シート基材(24)のロービング(31a)(32a)の太さは、第１層(31)と第２層(32)とで同じであってもよく、異なっていてもよい。そして、ロービング(31a)(32a)の太さが異なる場合に、ロービングが細い層(31)のロービング(31a)の長さ方向が円筒状突出部(12)の軸線方向と平行になるようにしてもよく、ロービングが太い層(32)のロービング(32a)の長さ方向が円筒状突出部の軸線方向と平行になるようにしてもよい。また、２軸複層シート基材は、２層に限られるものではなく、３層以上のものであってもよい。３層以上の２軸複層シート基材を使用する場合、少なくとも１層のロービングの長さ方向が円筒状突出部の軸線方向と平行になされる。

弁棒支持部(3)の外側補強層(23)としては、図３に示すように、ロービング(25)が使用されるとともに、ロービング(25)の層とロービング(25)の層との間に、２軸複層シート基材(26)が配置される。２軸複層シート基材(26)は省略することができ、また、ロービング(25)に代えてまたはこれと併用して、長繊維マット（コンティニアスマット）を使用することもできる。

こうして得られたバタフライ弁用弁箱(1)の弁棒支持部(3)は、図３に示すように、その補強ガラス基材の種類に対応して、軸穴(4)の内周面を形成する内側補強層(21)と、その外側に積層されてＯリング溝(6)とＯリング溝(6)との間およびＯリング溝(6)から弁棒支持部(3)の両端までの間を埋める中間補強層(22)と、さらにその外側に配置された外側補強層(23)とに区画されたものとなり、内側補強層(21)がロービング（成形時は含浸ロービング）によって形成され、中間補強層(22)が２軸積層シート基材(24)によって形成され、外側補強層(23)が複数層のロービング層(25)および複数層の多軸複層シート基材層(26)から形成されたものとなる。これにより、バタフライ弁用弁箱(1)の弁棒支持部(3)には、ガラス基材によって十分な強度が付与され、また、成形時の樹脂流れがよいことから、成形不良に伴う弁棒支持部(3)の強度低下が防止される。

(1) バタフライ弁用弁箱
(2) リング部
(2a) 環状溝
(3) 弁棒支持部
(4) 弁棒挿通用の軸穴
(5) シートリング
(6) Ｏリング溝
(11) 成形型
(12) 円筒状突出部
(13) 環状リング部
(21) 含浸ロービング層（内側補強層）
(22) 多軸複層シート基材積層部（中間補強層）
(24) 多軸複層シート基材
(31) 第１層
(31a) ロービング
(32) 第２層
(32a) ロービング
(33) ステッチ糸

Claims (3)

1. シートリングを装着する環状溝が内周に形成されたリング部と、リング部の１８０°変位した２箇所に一体に設けられた弁棒支持部とを有し、弁棒支持部に、弁棒挿通用の軸穴が形成され、該軸穴に、Ｏリング装着用のＯリング溝が形成されているガラス繊維強化樹脂製バタフライ弁用弁箱であって、
   弁棒挿通用の軸穴を補強するガラス基材は、軸穴の内周面を形成する内側補強層と、その外側に配置されて溝と溝との間および溝から弁棒支持部の両端までの間を埋める中間補強層と、さらにその外側に配置された外側補強層とに区画されており、中間補強層は、ロービングがその長さ方向と直交する方向に所定間隔で配列された第１層と、ロービングが第１のロービングと直交するように配列された第２層とを含む２層以上の層がステッチ糸によって一体化された多軸複層シート基材からなり、該多軸複層シート基材は、第１層および第２層のいずれかのロービングの長さ方向が軸穴の軸線方向と平行な方向に向けられていることを特徴とするバタフライ弁用弁箱。
2. シートリングを装着する環状溝が内周に形成されたリング部と、リング部の１８０°変位した２箇所に一体に設けられた弁棒支持部とを有し、弁棒支持部に、弁棒挿通用の軸穴が形成され、該軸穴に、Ｏリング装着用のＯリング溝が形成されているガラス繊維強化樹脂製バタフライ弁用弁箱を、真空注入成形法によって製造する方法であって、弁棒支持部を形成するための円筒状突出部を有し、円筒状突出部にＯリング溝を形成するための環状リング部が設けられているリング状の成形型を使用し、該成形型の環状リング部付き円筒状突出部に含浸ロービングを巻き付けて含浸ロービング層を形成する工程を含んでいることを特徴とするバタフライ弁用弁箱の製造方法。
3. 含浸ロービング層の形成工程の後、環状リング部によって生じている段差をなくすように多軸複層シート基材を巻き付けて多軸複層シート基材積層部を形成する工程をさらに含んでおり、この工程において、多軸複層シート基材は、そのいずれかの層のロービングの長さ方向が円筒状突出部の軸線方向と平行となるように配置されることを特徴とする請求項２のバタフライ弁用弁箱の製造方法。

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