JP3053756B2

JP3053756B2 - 水中摺動性樹脂組成物および弁装置

Info

Publication number: JP3053756B2
Application number: JP7253912A
Authority: JP
Inventors: 健二伊藤; 覚福澤
Original assignee: NTN Corp
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 1994-12-29
Filing date: 1995-09-29
Publication date: 2000-06-19
Anticipated expiration: 2015-09-29
Also published as: JPH08233123A

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、水中で摺動する
部品用材料となる水中摺動性樹脂組成物に関し、さら
に、同材料を用いた温・冷水等の混合水栓、便器用温水
洗浄器の流路切り換え栓、イオン整水器の切替え栓など
のスライド型の弁装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】水中で摺動する部品としては、温・冷水
等の混合水栓、便器用温水洗浄器の流路切り換え栓、イ
オン整水器の切替え栓などのスライド型の弁装置が知ら
れている。

【０００３】例えば、湯と水とを混合するスライド型の
弁装置として、図１および図２に示す構造の弁装置は、
湯と水とを混合するスライド型の弁装置であって、弁箱
１の下部に取付けた底板２に二つの環状パッキン３を取
付けてそれぞれの内側を湯または水の流入口４とし、底
板２上に設けた弁座５に前記の流入口４のそれぞれと連
通する２つの弁孔６を形成し、弁体７上にレバーホルダ
８を回転自在に取付け、これにピン９を介して摺動自在
に支持されたレバー軸１０の下端部を弁体７上面の方形
状窪み１１に嵌めた状態に連結し、レバー１２を上下左
右に揺動する操作によって弁体７を弁座５の座面１３に
摺接させて２つの弁孔６をそれぞれまたは両弁孔６、６
を同時に開閉させるようにしている。

【０００４】弁体７を動作させて弁孔６を開放すると、
２つの流入口４にそれぞれ供給される湯と水は、弁孔６
から弁体７の下部に切り欠いて形成された流路１４に流
れて混合室１５に流入し、さらに弁箱１の側壁に形成さ
れた混合水の出口１６から蛇口先端方向に吐出されるこ
とになる。

【０００５】このような弁装置の弁体または弁座の成形
用樹脂組成物として、耐クリープ性および潤滑性に優れ
たものとして、ポリフェニレンサルファイド樹脂（以
下、ＰＰＳ樹脂と略記する。）２５〜８０重量％と平均
繊維径が８μｍ以下の炭素繊維２０〜７５重量％からな
り、さらに天然マイカなどの無機粉末充填剤を配合した
樹脂組成物が、特開平２−１９０６７７号に開示されて
いる。

【０００６】また、摺接面の耐摩耗性を向上させ、摺接
面に傷が付いて止水性能が低下することを防止した技術
としては、特開平６−２１３３４１号に、弁座または弁
体の少なくとも一方が、ポリシアノアリールエーテル樹
脂に炭素繊維を配合した樹脂組成物の成形体からなるも
のが開示されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、ポリシアノア
リールエーテル樹脂に炭素繊維を配合した弁体を採用し
た水中摺動性樹脂組成物は、成形時の収縮率に異方性が
あり、寸法精度が悪く、また自己潤滑性も充分でないと
いう問題点がある。

【０００８】特に前記した従来の弁装置では、成形時の
収縮率の異方性を解消し、寸法精度が良く、充分な自己
潤滑性を必要としていた。

【０００９】さらに、このような弁装置には、耐摩耗性
が必要であると共に、異物が進入した場合にも表面粗さ
を増大させず、吸水による膨潤、水圧、機械的または熱
的衝撃があっても平面度に狂いが発生せず、止水性能を
低下させないという性質も必要である。

【００１０】そこで、この発明の第１の課題は、上記し
たような問題点を解決して、水中摺動性樹脂組成物を、
成形時の収縮率に異方性がなく、寸法精度のよいものと
することであり、さらに自己潤滑性を充分にすることで
ある。

【００１１】また、この発明の第２の課題は、弁装置の
弁体または弁座を、成形時の収縮率に異方性がなく、寸
法精度のよいものとすることであり、さらに自己潤滑性
を充分にすることである。

【００１２】そして、そのような弁装置の使用中に、弁
体や弁座の摺接面の耐摩耗性がよく、異物が摺接面に侵
入しても傷つき難く（耐傷付性）、長時間の連続使用に
も止水性を充分に発揮する優れた弁装置を提供すること
である。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記した第１の課題を解
決するため、この発明においては、ポリシアノアリール
エーテル樹脂１００重量部に対して、平均粒径が３〜３
０μｍのガラス状カーボン４０〜１６５重量部を配合し
た水中摺動性樹脂組成物としたのである。

【００１４】また、ポリシアノアリールエーテル樹脂１
００重量部に対して、平均粒径が３〜３０μｍのガラス
状カーボン４０〜１６５重量部、フッ素系樹脂粉末１〜
３０重量部を配合した水中摺動性樹脂組成物としたので
ある。

【００１５】または、前記した第２の課題を解決するた
め、この発明においては、弁孔を有する弁座に弁体を重
ね合わせ、弁体を弁座に対して摺動させて前記弁孔を開
閉させるようにした弁装置において、前記弁座または弁
体の少なくとも一方が、ポリシアノアリールエーテル樹
脂１００重量部に対して、平均粒径が３〜３０μｍのガ
ラス状カーボン４０〜１６５重量部を配合した樹脂組成
物の成形体であることを特徴とする弁装置としたのであ
る。

【００１６】また、弁孔を有する弁座に弁体を重ね合わ
せ、弁体を弁座に対して摺動させて前記弁孔を開閉させ
るようにした弁装置において、前記弁座または弁体の少
なくとも一方が、ポリシアノアリールエーテル樹脂１０
０重量部に対して、平均粒径が３〜３０μｍのガラス状
カーボン４０〜１６５重量部、フッ素系樹脂粉末を１〜
３０重量部の割合で配合した樹脂組成物の成形体である
ことを特徴とする弁装置としたのである。

【００１７】

【発明の実施の形態】まず、この発明におけるポリシア
ノアリールエーテル樹脂（以下、ＰＥＮと略記する。）
は、下記化１の式で示す繰り返し単位からなる化合物、
またはこの繰り返し単位と共に下記化２の式で示す他の
繰り返し単位とが、ＰＥＮ本来の特性を失われない範囲
で、約２０モル％以下の比率で共存した重合体である。

【００１８】また、ＰＥＮは、融点３４０℃、ガラス転
移温度１４５℃の結晶性樹脂で結晶化速度は２３０〜２
４０℃の時に最大となる。圧縮強さは約２１００ｋｇｆ
／ｃｍ²前後で良好な耐クリープ特性を有する。また、
摩擦摩耗特性に加え、耐熱水性にも優れるため、弁体と
して使用するには好適である。

【００１９】

【化１】

【００２０】

【化２】

【００２１】このようなＰＥＮは、たとえば、ｐ−クロ
ルフェノールを溶媒とする０．２ｇ／ｄｌ濃度の溶液の
６０℃における還元粘度（ηｓｐ／Ｃ）が０．３ｄｌ／
ｇ以上のものが好ましい。これらは、たとえば出光興産
社から、ポリエーテルニトリル（ＩＤ３００）として市
販されている。なお、ＰＥＮの製造方法は、特開昭６３
−３０５９号公報の実施例においても開示されているよ
うに、ジハロゲノベンゾニトリル（２，４−ジハロゲノ
ベンゾニトリルまたは２，６−ジハロゲノベンゾニトリ
ルが好ましく、ハロゲンはフッ素または塩素が好まし
い）と、レゾルシンのアルカリ金属塩（ナトリウムまた
はカリウムが好ましい）とを、中性極性溶媒中で反応さ
せることにより、容易に調製できる。

【００２２】この発明に用いるガラス状カーボンは、熱
硬化性合成樹脂であるフェノール樹脂またはフラン樹脂
などを炭化焼成して得られる特定の結晶構造を有しない
ガラス状のカーボン（アモルファス、すなわち非晶質で
あって固体のカーボンと同じ程度の硬さ（粘度）を有す
る）であり、通常、粉体状のものを用いる。

【００２３】フェノール樹脂粉末を原料とするガラス状
カーボンの市販品としては、分子内にメチロール基を有
する重量平均分子量３０００以上のフェノール樹脂を８
００℃または２０００℃で焼成（熱処理）して得られた
もの（鐘紡社製：ベルパールＣ−８００、同社製：ベル
パールＣ−２０００）があり、これらを平均粒径３〜３
０μｍの微粒子状に調整したものを用いることができ
る。なお、ガラス状カーボンは、熱処理温度を高くする
ほど黒鉛の構造に近づいたものが得られる。

【００２４】この発明に用いるガラス状カーボンの平均
粒径は、３〜３０μｍである。なぜなら、上記所定粒径
範囲未満では、粒子が凝集しやすくマトリックス中で均
一分散が困難になって所期した摺動特性が得られず、所
定粒径範囲を越えると、摺動相手材への攻撃性が大きく
なるからである。

【００２５】ガラス状カーボンのＰＥＮに対する配合割
合（重量部）は、ＰＥＮ１００重量部に対して、ガラス
状カーボン４０〜１６５重量部である。なぜなら、ガラ
ス状カーボンが上記所定範囲未満では、弾性率が小さす
ぎて弁体の充分な止水ができず、また所定範囲を越える
量では成形性が悪く、しかも耐衝撃強さが著しく低下す
るからである。

【００２６】また、ＰＥＮ１００重量部に対して、ガラ
ス状カーボン４０〜１６５重量部を添加し、さらにフッ
素系樹脂粉末を添加してもよい。フッ素系樹脂粉末を添
加することによって、組成物の摺動性が向上し、弁装置
の弁体または弁座に採用した場合は操作性（ハンドルト
ルク）が軽減されると共に、操作時に発生しやすい摺動
音（異音）も解消できるからである。

【００２７】上記したフッ素系樹脂の代表例として、下
記に列挙したような樹脂が挙げられる。なお、〔〕内
には熱分解温度を示した。ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、〔約５
０８〜５３８℃〕テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビ
ニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）、〔約４６４℃以上〕テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレ
ン共重合体（ＦＥＰ）、〔約４１９℃以上〕ポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）
〔約３４７〜４１８℃〕テトラフルオロエチレン−エチレン共重合体（ＥＴ
ＦＥ）、〔約３４７℃以上〕クロロトリフルオロエチレン−エチレン共重合体
（ＥＣＴＦＥ）、〔約３３０℃以上〕ポリビニリデンフルオライド（ＰＶＤＦ）、〔約４
００〜４７５℃〕ポリビニルフルオライド（ＰＶＦ）、〔約３７２〜
４８０℃〕テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレ
ン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（Ｅ
ＰＥ）。

【００２８】また、フッ素系樹脂は、上記したフッ素樹
脂のモノマーの例えば約１：１０から１０：１の重合量
で２種類以上の共重合体や、３元共重合体などのフッ素
化ポリオレフィンなどであってもよく、これらは、固体
潤滑剤としての特性を示す。このなかでもＰＴＦＥは、
耐熱性、耐薬品性、非粘着性、低摩擦係数などの諸特性
に優れており好ましいものであるといえる。

【００２９】これらのフッ素系樹脂群も微分熱分解開始
温度が比較的高いので好ましい。例えば、ＰＴＦＥ、Ｐ
ＶＤＦの分解点は、それぞれ約４９０℃、約３５０℃で
あり、これらの微分熱分解開始温度は、それぞれ約５５
５℃、約４６０℃をも示し、フッ素系樹脂のなかでもパ
ーフロロ系のＰＴＦＥ、ＰＦＡ、ＦＥＰ等は、高温特性
に優れていて好ましい。そのため、ポリシアノアリール
エーテル樹脂からなる弁体を溶融などして製造する過程
での前記した様な数々の熱履歴にも比較的耐え得る。特
に、ＰＴＦＥの分解点は、ポリシアノアリールエーテル
樹脂の融点（３４０℃前後）よりも約１００℃高いので
好ましい。これらのフッ素系樹脂を３〜３０重量部、好
ましくは５〜１５重量部添加することで、機械的特性に
優れ、標準品等で圧縮強さが、約２１００ｋｇｆ／ｃｍ
²前後で良好な耐クリープ特性および断熱性、耐熱水性
等に優れるポリシアノアリールエーテル樹脂の特性に加
えて、耐衝撃性、耐疲労性、耐摩耗性等を向上すること
もできる。

【００３０】添加量が３重量部未満の少量では、これら
の効果が期待できず、３０重量部を越える多量では、こ
れらの溶融粘度などにより、後述の造粒時や射出成形時
に溶融成形機などのシリンダーにかかる負荷が大きく、
安定した造粒性、射出成形性および寸法精度が期待でき
ないこともある。

【００３１】因みに、ＰＦＡ、ＦＥＰの溶融粘度は、約
３８０℃にてそれぞれ約１０⁴〜１０⁵ポイズ、約４×
１０⁴〜１０⁵ポイズであり、特にＰＴＦＥでは約３４
０〜３８０℃にて約１０¹¹〜１０¹²ポイズであり、この
ような高温下でも約１０⁴〜１０¹²ポイズ程度の粘度特
性を有するフッ素系樹脂であるものは、高粘度特性を有
するので、耐熱性が優れており好ましい。

【００３２】ＰＴＦＥを配合する場合にも、ＰＥＮ１０
０重量部に対して１〜３０重量部の割合である。なぜな
ら、３０重量部を越えると、ＰＥＮの機械的特性を著し
く妨げ、弁座または弁体に傷が付きやすくなるからであ
る。１重量部未満ではＰＴＦＥの添加による摺動性向上
の効果が得られない。

【００３３】ＰＴＦＥ粉末は、その形状と大きさを特に
限定することなく用いることができるが、粒状で粒径が
７０μｍ以下であるものが、樹脂組成を均一にするため
に好ましい。

【００３４】また、バージン材のＰＴＦＥ粉末に代えて
再生ＰＴＦＥ粉末を用いると、ＰＥＮの機械的特性を妨
げ難くなって好ましい。再生ＰＴＦＥ粉末とは、バージ
ン材を一度焼成した後、粉砕して得られる粉末であり、
このものは繊維状になり難い性質を有しており、配合し
た樹脂組成物を良好な溶融粘度に維持するので、成形性
を改善する優れた添加剤である。

【００３５】また、弁体をセラミックス系材料で形成す
る場合には、下記の表１に示したニューセラミックス等
のセラミックス系材料を用いて成形することが好まし
く、適度な強度や硬度を有し、これらの数値の範囲内の
セラミックス系材料からなる弁体としてもよい。また、
これらの材料の強度、熱特性等を改質するために、約１
〜１０重量％程度のＳｉＯ₂、Ｙ₂Ｏ₃、Ａｌ₂Ｏ₇、
ＡｌＮ、ＴａＮ、ＴｉＣ、Ｃｏ等、その他希土類などの
無害なものを１種類以上添加してもよい。

【００３６】

【表１】

【００３７】上記したセラミックス系材料は、超耐熱性
であり、断熱性は樹脂材のほうが比較的優れるものの、
線膨張係数は、樹脂材よりも約１／１０程度小さいた
め、弁体と弁体の隙間を比較的小さくし易く、すきま精
度の高い弁装置を提供できることにもつながる。

【００３８】このように線膨張係数が比較的小さく、断
熱性を有し、また例えば耐熱衝撃抵抗が少なくとも約１
００℃以上、安全性を考慮した場合には約２００℃以上
の材質を弁体に適用することで、弁体と弁体間の隙間の
精度を高くすることができ、水と湯を混合するという使
用温度差の大きい弁装置に適用してもガタが少なく、ま
た、低トルクで長寿命の弁装置を提供することができ
る。

【００３９】セラミックス系材料のなかでも代表的なフ
ァインセラミックであるアルミナ（酸化アルミニウム、
Ａｌ₂Ｏ₃）については、結晶形、添加剤の使用などに
よって、前記の特性と共に下記の表２に示す特性を備え
たものがあり、このものは機械的強度、耐熱性、寸法安
定性など、弁装置の弁として過剰のスペックでなく充分
に使用可能であり、価格の点でも比較的平均しており、
総合的に優れている。

【００４０】

【表２】

【００４１】前記の圧縮強さ、曲げ強度、硬度、線膨張
係数、熱伝導率、耐熱衝撃抵抗等の範囲のセラミックス
系材料からなる弁体であれば、例えば約１７．５ｋｇｆ
／ｃｍ²程度の水圧が弁体にかかっても、弁体の曲げ強
度や硬度が充分であるので、弁体は変形することがな
く、また断熱性や耐熱衝撃抵抗等に優れることから、熱
が逃げ難く、安定した湯温を保つことができ、約１００
℃程度の沸騰水と低温の水とに同時にさらされても、弁
体として充分な熱衝撃性を有し、耐食性も有する弁装置
を提供できる。

【００４２】この発明の水中潤滑性樹脂組成物は、上記
したＰＥＮ、ガラス状カーボン、ＰＴＦＥ粉末を混合
し、溶融成形したものであり、混合・成形方法を特に限
定したものではない。

【００４３】たとえば、これら諸原料をそれぞれ別個
に、または二種以上を同時にヘンシェルミキサー、ボー
ルミル、タンブラーミキサーなどの混合機を用いて、乾
式混合した後に、熱ロール、ニーダ、バンバリーミキサ
ー、溶融押出機などで溶融混合して所定の形状に溶融成
形すればよい。溶融成形温度は、ＰＥＮが溶融する温度
以上であり、３３０〜４４０℃、好ましくは３４０〜３
８０℃である。溶融成形方法は、射出成形が量産性のよ
い点、低コスト化できる点で好ましい。

【００４４】成形後には摺動表面の優れた平面度を出す
ために後加工を行なうことが好ましく、たとえば平面研
削盤などで成形品素材の平行度および平面度を整えた
後、ラップ機で１０〜５０μｍ程度表面を磨き取る。こ
の際のラップ砥粒には、アルミナ、炭化ケイ素などを主
成分としたものを用いればよく、その粒度は非常に細か
いものが適当である。

【００４５】なお、金属よりも軟質の樹脂を硬質の砥粒
でラップする際に、樹脂に砥粒がめり込んでしまうので
はないかと予想されたが、＃２０００以下のものでは、
樹脂に砥粒がめり込むことはほとんどなく、小さくて良
好な平面度および表面粗さを得ることができた。その理
由は定かではないが、砥粒は硬質であるほうがかえって
被ラップ材料の発熱を少なくし、その結果、表面硬度ま
たは降伏点応力等の低下が少なくなるのではないかと推
測される。

【００４６】いずれにしても、このような平面研磨と同
時に平面度も仕上げる。研削およびラップに用いる装置
は、多数個を一度に処理することが容易であり、また素
材はセラミックス、金属等の素材と比べて非常に短時間
で加工することができる樹脂であるため、低コストで製
造することができる。

【００４７】この発明の水中潤滑性樹脂組成物は、その
作用機構は明確には解明されていないが、摺動面に水が
介在しても良好な摺動特性が発揮されるものであり、し
かもポリシアノアリールエーテルの特性と相まって耐摩
耗性が向上しており、また機械的及び熱的な衝撃にも良
く耐えるものである。

【００４８】また、弁装置に係る発明においては、ポリ
シアノアリールエーテル樹脂およびガラス状カーボンの
性質が相乗的に発揮されて、弁座もしくは弁体の潤滑性
および耐摩耗性が向上し、かつ機械的および熱的な衝撃
に強くなる。また、ガラス状カーボンは異方性がないの
で、弁座または弁体の摺接面の平面度、寸法精度におい
て極めて高精度である。

【００４９】したがって、この発明の弁装置は、長期間
の連続使用でも止水性および操作性を長時間に亘って良
好に維持する。

【００５０】さらに、このような弁装置の弁体または弁
座に、前記樹脂組成物にＰＴＦＥ粉末を添加した樹脂組
成物を採用することによって、さらに摺動性が向上し、
弁装置のハンドルトルクが軽減されると共に、操作時の
摺動音（異音）もなくなる。

【００５１】

【実施例】

〔実施例１〜８、比較例１〜８〕実施例１〜８および比
較例１〜８に使用した原材料を一括して示すと以下の通
りである。なお、（）内には表中に用いた略称を示
し、配合割合は全て重量％で示した。

【００５２】（１）ポリシアノアリールエーテル樹脂
（ＰＥＮ）出光興産社製：ＩＤ３００（２）ガラス状カーボン（ＧＣ）鐘紡社製：ベルパールＣ−２０００（３）再生四フッ化エチレン樹脂（ＰＴＦＥ）喜多村社製：ＴＦＥ−ＫＴ４００Ｈ（４）超高分子量ポリエチレン（ＰＥ）三井石油化学社製：リュブマー、射出成形グレード（５）ポリフェニレンサルファイド樹脂（ＰＰＳ）トープレン社製：Ｔ−４（６）ポリエーテルイミド樹脂（ＰＥＩ）米国ゼネラルエレクロニクス社製：ウルテム１０００（７）ポリエーテルサルホン樹脂（ＰＥＳ）アイ・シー・アイ社製：ビクトレックス４８００Ｐ（８）炭素繊維（ＣＦ）東レ社製：ベスファイトＨＴＡ、繊維径７．２μｍ、引
張り伸び率１．５２％（９）マイカ（マイカ）カナダマイカ社製：マイカＳ−２００、平均粒径６０μ
ｍ。

【００５３】諸原材料を表３または表４に示す割合で配
合し、予め乾式混合した後、二軸押出機（池貝鉄工社
製：ＰＣＭ−３０）に供給し、押出造粒した。得られた
ペレットを、以下の試験Ａ、Ｂに示した試験片に、所定
の金型を用いて射出成形した。

【００５４】［摩擦・摩耗試験Ａ］円筒型試験片（内径１７ｍｍ、外径２１ｍｍ、長さ１０
ｍｍ）をスラスト型摩擦摩耗試験機に装着して、滑り速
度４ｍ／分、荷重４ｋｇｆ／ｃｍ²、相手材セラミック
ス（日立化成製アルミナＨ５５５、表面粗さ０．０１μ
ｍＲａ）、湯水（７０℃）潤滑の条件下における試験片
の摩擦係数を試験開始１時間後、同１００時間後につい
てそれぞれ求めた。また、前記試験機を１００時間作動
させた後と作動前の試験片の重量変化、および材料の比
重から摩耗係数（×１０^-10 ｃｍ ³／ｋｇｆ・ｍ）を算
出した。

【００５５】また、図１および図２に示す構造の弁装置
に装着可能な弁体（外径２７ｍｍ、高さ９ｍｍ）を前記
した試験片と同じ製造方法により得た。

【００５６】すなわち、図１および図２に示す構造の弁
装置は、湯と水とを混合するスライド型の弁装置であっ
て、弁箱１の下部に取付けた底板２に二つの環状パッキ
ン３を取付けてそれぞれの内側を湯または水の流入口４
とし、底板２上に設けた弁座５に前記の流入口４のそれ
ぞれと連通する２つの弁孔６を形成し、弁体７上にレバ
ーホルダ８を回転自在に取付け、これにピン９を介して
摺動自在に支持されたレバー軸１０の下端部を弁体７上
面の方形状窪み１１に嵌めた状態に連結し、レバー１２
を上下左右に揺動する操作によって弁体７を弁座５の座
面１３に摺接させて２つの弁孔６をそれぞれまたは両弁
孔６、６を同時に開閉させるようにしている。

【００５７】弁体７を動作させて弁孔６を開放すると、
２つの流入口４にそれぞれ供給される湯と水は、弁孔６
から弁体７の下部に切り欠いて形成された流路１４に流
れて混合室１５に流入し、さらに弁箱１の側壁に形成さ
れた混合水の出口１６から蛇口先端方向に吐出されるこ
とになる。

【００５８】なお、上記弁装置においては、レバーホル
ダ８の下面にリング状のシール部材１７を取付けて軸挿
入孔１８に漏水するのを防止し、リング状のシール部材
１９によって、両部材からの漏水を防止している。

【００５９】前述のようにして得られた弁体７は、摺接
面（座面）を平面研削盤で研削して平面度を高め、さら
にラップ機で表面粗さを充分に低下（Ｒａ０．１〜０．
２μｍ）させて、これをアルミナ製の弁座５（日立化成
社製：アルミナＨ５５５、表面粗さ０．０１μｍＲａ）
と組み合わせて弁装置に取付け、以下のような機能性試
験Ｂを行ない、止水性、操作性、傷付性および吸水によ
る形状変形性をそれぞれ観察し、その結果を表３または
表４中に示した。

【００６０】［機能性試験Ｂ］（１）止水性と操作性弁装置（内部構造は図１および図２に示したものと同
じ）の弁体を図３に示すようなシングルレバー式混合水
栓に組み込んで、止水性と操作性を調べた。

【００６１】止水性は、レバーを中央下部（止水状態）
にし、ポンプによって水圧を１７．５ｋｇｆ／ｃｍ²か
けて３０秒間保持し、３０秒後の漏水による圧力降下量
（ｋｇｆ／ｃｍ²）を測定した。このときの圧力降下量
が０．３ｋｇｆ／ｃｍ²以下であれば良好と判定した。

【００６２】操作性は、レバーの上下（止水、吐水、流
量調節）、左右（湯温の調節）のトルクを、トルク測定
器（シンボ工業社製：ＤＦＧ−２Ｋ）を用いて測定し
た。このときのトルク測定値（操作力）が３００〜１０
００ｇｆであれば良好と判定した。トルクが３００ｇｆ
より小さい場合は使用中にハンドルが自重で下がる不具
合があり、トルクが１０００ｇｆを越えると円滑な操作
性が得られないからであり、このような傾向からより好
適な範囲は４００〜８００ｇｆである。

【００６３】このような止水性と操作性を、以下に示す
とおりの初期試験、耐久試験および吸水試験で確
認した。

【００６４】初期試験：耐久試験前に初期の止水性
と操作性を測定した。

【００６５】耐久試験：初期試験で使用した弁体を
使用して、耐久試験機（ＮＴＮ精密樹脂社製）にレバー
を連結し、第２図に示すように、レバーを右端上部Ｒｕ
（止水）から右端下部Ｒｄ（冷水）→左端下部Ｌｄ（熱
湯９０℃）→左端上部Ｌｕ（止水）→左端下部Ｌｄ（熱
湯９０℃）→中央下部Ｃｄ（温水４５℃）→中央上部Ｃ
ｕ（止水）→中央下部Ｃｄ（温水４５℃）→右端下部Ｒ
ｄ（冷水）→右端上部Ｒｕ（止水）を１サイクル（所要
時間約２５秒）として行ない、２０万サイクル後の止水
性と操作性を確認した。なお、止水性の低下したものに
ついては、それ以上の耐久試験は行なわなかった。

【００６６】吸水試験：弁体を熱湯（９０℃）中で
２００時間浸漬した後、止水性と操作性を測定した。

【００６７】（２）傷付性流入路から平均粒径３μｍの金属片（鉋金）１ｇを毎分
８リットルの水と共に流入させ、レバーを前記耐久試験
と同じ動作で１０サイクル操作した。その後、弁体の摺
接面を表面粗さ計（日本真空社製：ＤｅｋｔａｋII）を
用いて調べ、この結果を、全く傷がないもの○印、傷の
深さが１μｍ未満のもの△印、傷の深さが１μｍ以上の
もの×印の三段階に評価した。

【００６８】（３）吸水による形状変形性弁体の摺接面の表面形状を、初期および熱湯（９０℃）
中で弁体を２００時間浸漬した後で、表面粗さ計を用い
て測定し、摺接面の形状変化が３μｍ未満のもの〇印、
形状変化が３μｍ以上５μｍ未満のもの△印、形状変化
が５μｍ以上のもの×印の三段階に評価した。

【００６９】

【表３】

【００７０】

【表４】

【００７１】表３または表４の結果から明らかなよう
に、実施例１〜８は、いずれも機能性試験における初期
試験で止水性、操作性ともに良好な値を示しており、２
０万サイクル後の耐久試験結果でも、止水性が圧力降下
量０．３ｋｇｆ／ｃｍ²以下であり、操作性がトルク測
定値３００〜１０００ｇｆの範囲にある良好なものであ
った。また、吸水による影響も止水性、操作性および形
状変形性に認められなかった。

【００７２】ＰＴＦＥ粉末を添加した実施例５〜８は、
添加していないものと比較すると、操作性が若干軽快に
なっていた。

【００７３】傷付性では、ＰＥＮ１００重量部に対し
て、ガラス状カーボン４０重量部およびＰＴＦＥ粉末３
０重量部を添加した実施例６に僅かな傷が認められた
が、性能上は何ら問題にならない程度のものであった。

【００７４】一方、ＰＥＮ１００重量部に対し、ガラス
状カーボン３０重量部の材料からなる比較例１では、止
水性の圧力降下量が０．３ｋｇｆ／ｃｍ²を越えてい
た。またガラス状カーボンを４０重量部または１６５重
量部配合した比較例２、３では、ＰＴＦＥを添加してい
るにも拘らず止水性が悪く、傷付性で深い傷が多数認め
られた。

【００７５】また、ＰＥＮにマイカを添加した比較例
４、ＰＥＩに炭素繊維を添加した比較例７、ＰＥＳに炭
素繊維を添加した比較例８は、操作性が非常に大きく使
用に適さなかった。また、ＰＥに炭素繊維を添加した比
較例６は、止水性が著しく劣っており、ＰＰＳに炭素繊
維とマイカを添加した比較例７も止水性が不充分であっ
た。

【００７６】なお、弁体またはその相手部材の少なくと
も一方の摺動面の表面粗さは、Ｒｍａｘ、Ｒａ、Ｒｚ等
のＪＩＳで定義された評価法によって、約３〜２５μｍ
程度以下であり、好ましくは約８μｍ以下、より好まし
くは約３μｍ以下である。なぜなら、表面粗さが前記所
定範囲を越えると、摺動面に傷が多く付くようになり、
これは摩耗の原因になると考えられるからである。

【００７７】なお、弁体またはその相手材表面の仕上げ
加工などの工程に長時間を要するので、効率的でないこ
とや樹脂材の転移膜の形成に影響される可能性もあるた
め、摩耗に影響されないような仕様や条件であれば、約
３〜８μｍ程度の範囲以下としても良いと推定される。

【００７８】

【効果】以上説明したように、ポリシアノアリールエー
テル樹脂と所定粒径のガラス状カーボンの所定量とから
なる水中摺動性樹脂組成物の発明は、成形時の収縮率に
異方性がなく、寸法精度のよいものとなり、さらにフッ
素樹脂を配合したものでは自己潤滑性を充分にできる利
点がある。

【００７９】弁座または弁体の少なくとも一つが、ポリ
シアノアリールエーテル樹脂と所定粒径のガラス状カー
ボンの所定量とからなる樹脂組成物の成形体である弁装
置とした発明では、弁座または弁体が寸法誤差なく精密
に成形され、かつそれらは耐摩耗性に優れており、使用
中に摺接面の表面粗さが増大したり、異物の侵入によっ
て傷つき難いものとなる利点がある。

【００８０】またそのような弁装置は、耐クリープ性な
どの機械的強度および自己潤滑性に優れた弁体または弁
座を装着したものとなって、長時間連続して使用した場
合にも止水性を充分に改善できると共に、水量を調節す
るハンドルの操作性にも優れたものとなる利点もある。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例の縦断面図

【図２】実施例の部品分解斜視図

【図３】混合栓の外観およびレバーの動作状態を示す斜
視図

【符号の説明】

１弁箱２底板３環状パッキン４流入口５弁座６弁孔７弁体８レバーホルダ９ピン１０レバー軸１１窪み１２レバー１３座面１４流路１５混合室１６出口１７、１９シール部材１８軸挿入孔

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩＣ０８Ｌ 27:12） (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F16K 3/314 F16K 11/06 F16K 25/04

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】ポリシアノアリールエーテル樹脂１００
重量部に対して、平均粒径が３〜３０μｍのガラス状カ
ーボン４０〜１６５重量部を配合した水中摺動性樹脂組
成物。
【請求項２】ポリシアノアリールエーテル樹脂１００
重量部に対して、平均粒径が３〜３０μｍのガラス状カ
ーボン４０〜１６５重量部、フッ素系樹脂粉末１〜３０
重量部を配合した水中摺動性樹脂組成物。
【請求項３】前記フッ素系樹脂粉末が、四フッ化エチ
レン樹脂粉末である請求項２記載の水中摺動性樹脂組成
物。
【請求項４】前記四フッ化エチレン樹脂粉末が、再生
四フッ化エチレン樹脂粉末である請求項３記載の水中摺
動性樹脂組成物。
【請求項５】弁孔を有する弁座に弁体を重ね合わせ、
弁体を弁座に対して摺動させて前記弁孔を開閉させるよ
うにした弁装置において、前記弁座または弁体の少なくとも一方が、ポリシアノア
リールエーテル樹脂１００重量部に対して、平均粒径が
３〜３０μｍのガラス状カーボン４０〜１６５重量部を
配合した樹脂組成物の成形体であることを特徴とする弁
装置。
【請求項６】弁孔を有する弁座に弁体を重ね合わせ、
弁体を弁座に対して摺動させて前記弁孔を開閉させるよ
うにした弁装置において、前記弁座または弁体の少なくとも一方が、ポリシアノア
リールエーテル樹脂１００重量部に対して、平均粒径が
３〜３０μｍのガラス状カーボン４０〜１６５重量部、
フッ素系樹脂粉末を１〜３０重量部の割合で配合した樹
脂組成物の成形体であることを特徴とする弁装置。
【請求項７】前記フッ素系樹脂粉末が、四フッ化エチ
レン樹脂粉末である請求項６記載の弁装置。
【請求項８】前記四フッ化エチレン樹脂粉末が、再生
四フッ化エチレン樹脂粉末である請求項７記載の弁装
置。