JP5717807B2 - 継手類用雌型部材 - Google Patents

Description

本発明は、継手類用雌型部材に関する。より詳しくは、半導体製造工場、液晶製造工場、化学プラント等で使用される薬品類や、非粘着性、耐熱性が要求される液体類を移送するために使用される継手類に用いられる雌型部材に関する。

従来、半導体製造工場、液晶製造工場、化学プラント等において、薬液等の液体の移送量の多い配管には、例えば外径が１．５インチを超える、好ましくは内径が１．５インチ以上の、大口径のものが求められることがあった。一般にこのような大口径の配管には、強度に優れることから、金属配管の内部にフッ素樹脂製等の耐薬品性に優れた樹脂チューブを通した金属ライニング管がしばしば用いられ、配管同士の接続には、接続される両配管の樹脂チューブ末端をフレアー加工し、金属配管の末端部に設けたフランジで樹脂チューブのフレアー加工部を挟み、金属製ボルトでフランジ同士を固定することによって配管同士を接合する手法が採用されている。

しかしながら、半導体プロセスや液晶プロセスの分野においては、金属汚染の可能性があることから、製造工場のクリーンルームには金属配管を設置することができない。そこで、配管及び継手類の全てを樹脂製にすることが試みられている。

継手類を樹脂で形成する場合には、当該樹脂にも、薬液を移送する配管に用いられる樹脂と同程度の耐薬品性が求められる。大口径の配管の接続に用いられる継手類を形成する樹脂としては、従来、耐薬品性、弾力性、耐クリープ性に優れ、成形性がよく、安価であることからポリエチレン、ポリプロピレン等が用いられているが、より苛酷な環境下で使用される用途での需要が拡大していることから、より耐薬品性や耐熱性に優れる材料を用いることが求められている。

外径が１．５インチ以下（内径が１．５インチ未満）の小口径の配管の接続に用いられる継手類については、耐薬品性や耐熱性に優れる材料が検討されており、例えば、ポリテトラフルオロエチレン〔ＰＴＦＥ〕、テトラフルオロエチレン〔ＴＦＥ〕／パーフルオロ（アルキルビニルエーテル）〔ＰＡＶＥ〕共重合体〔ＰＦＡ〕、ＴＦＥ／ヘキサフルオロプロピレン〔ＨＦＰ〕共重合体〔ＦＥＰ〕、エチレン／ＴＦＥ共重合体〔ＥＴＦＥ〕、ポリビニリデンフルオライド〔ＰＶＤＦ〕、ポリクロロトリフルオロエチレン〔ＰＣＴＦＥ〕等のフッ素樹脂が注目されている。これらの中でも、成形性ではＰＦＡ、ＥＴＦＥ、ＰＶＤＦが優れており、耐薬品性ではＰＦＡが優れている。

樹脂製継手類の構造としては、施工が容易である点で、メカニカル継手等の、雌ねじ構造を有する雌型部材と雄ねじ構造を有する雄型部材とが接続される構造を有するものが好ましく用いられる。

例えば、半導体の製造等の分野で用いられるチューブ継手として、チューブ連結部及び螺合部を含む中空の継手本体と、内部に螺合孔が形成され、該螺合孔の一端に当接面を有する縮径部が形成される連結ナットと、前記連結ナットの内部に嵌め込まれて、当接面に当接される固定リングと、を含む樹脂製のチューブ継手が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。特許文献１には、上記構成により、接続時の連結ナットの変形を抑制できることや、チューブ内の液体の漏れを防止できることが記載されており、具体例として、１／４〜１インチサイズの継手が開示されている。

また、半導体製造や医療・医薬品製造、食品加工、化学工業等の製造工程で取り扱われる高純度液や超純水の配管に好適に使用される樹脂製管継手構造に関し、一端部に受口を有し、この受口の外周に雄ねじを設けた継手本体と、樹脂製のチューブの外周に遊嵌され、内周に前記継手本体の雄ねじに螺合される雌ねじを有し、かつ一端部に内向きに張り出した環状の鍔部を有するナットとを備えている樹脂製管継手構造において、チューブの拡径部と前記ナットの鍔部の内面との間に特定の材質・形状の押圧リングを介在させたものが開示されている（例えば、特許文献２参照。）。特許文献２には、上記構成により、異常な流体の圧力や内圧以外の機械的な異常な引抜き力が加わった場合においてもチューブ抜止め機能及びシール機能を十分に発揮できて安全性を確保できる旨が記載されている。

特開２００９−１４４９１６号公報 特開２００２−３５７２８９号公報

このように、小口径の配管に用いられる継手類については、耐薬品性やシール特性等の要求特性に優れる材料や、チューブの抜けや漏液を防止することができる構造が種々検討され、実用化もされている。一方、大口径の配管に用いられる継手類については、実用に耐え得る性能を有するものは得られていなかった。

一般に、材料となる樹脂の成形性や強度が充分であれば、大口径の配管用の継手類は、特許文献１及び２に記載されるような構造を有する小口径の配管用の継手類を単純にスケールアップすることにより製造することができる。しかしながら、例えば半導体や液晶の製造工場の薬液配管に多用されるＰＦＡを用いて大口径の配管用の継手類を作製しようとする場合には、単純なスケールアップでは以下のような不具合が生じるという問題があった。

特許文献１及び２に記載される継手類を単純にスケールアップすると、口径の増加に比例して、継手類を構成する部材の厚みも増加することになる。ＰＦＡを部材の材料に用いる場合、生産コストの面で、射出成形によって部材を成形することが好ましいが、部材の厚みが一定の水準を超えると、材料の収縮が大きくなりすぎ、成形された部材に表面あれ、ヒケやソリ、ショートショットといった欠陥が生じやすくなる。

射出成形によって成形される部材の欠陥を低減するためには、部材の厚みを薄くする必要がある。しかし、この場合には、当該部材において応力が集中する箇所の強度が充分でなくなるため、当該箇所にクラックが入りやすいという問題が生じる。具体的には、継手類における雌型部材が、円筒状の貫通孔を有する筒体と、上記貫通孔の一端において筒体の内周面から径方向内向きに張り出した環状の内向き鍔部と、筒体の内周面に設けられた雌ねじ部と、を有する構造である場合、雄型部材と接続した状態では、雄型部材が接続されている側（雌ねじ部が設けられている側）の、内向き鍔部と筒体の内周面との交差部に応力が集中する。このため、雌型部材の厚みが一定の水準を超えて薄くなると、該交差部にクラックが入りやすくなり、その結果、部材が割れやすくなる。

このように、従来の技術では、大口径の配管用の継手類用雌型部材にＰＦＡを用いた場合に、成形性を向上させようとすればクラックが発生しやすくなるという問題があり、成形性と耐クラック性とを両立させるための工夫の余地があった。

本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであり、成形性、耐クラック性及びシール特性に優れ、大口径の配管の継手類に好適な継手類用雌型部材を提供することを目的とするものである。

本発明者は、上記のような特定の形状を有する継手類用雌型部材に用いる材料について検討した。その結果、ＰＡＶＥの割合及びメルトフローレート（ＭＦＲ）が特定の範囲に制御されたテトラフルオロエチレン〔ＴＦＥ〕／パーフルオロ（アルキルビニルエーテル）〔ＰＡＶＥ〕共重合体〔ＰＦＡ〕を用いると、大口径の配管に好適な、内向き鍔部によって形成される貫通孔の直径が特定の水準以上である継手類用雌型部材において、筒体の径方向の厚み及び内向き鍔部の軸方向の厚みを特定の水準まで薄くしても、得られる雌型部材が充分な耐クラック性を有することを見いだした。部材の厚みを薄くできれば、コスト面で有利な射出成形による成形が可能となるため、生産コストを低減することができる。本発明者はまた、このような雌型部材を半導体や液晶の製造工場の薬液配管類用の継手類に適用した場合に、高温等の苛酷な薬液環境下でも優れたシール特性及び強度を発揮できるとともにコールドフロー（クリープ）を充分に抑制することができ、その結果、当該継手類によって配管内部の液密性（シール特性）を充分に維持できることも見いだし、本発明に到達したものである。

すなわち、本発明は、継手類において雄型部材と接続可能な雌型部材であって、円筒状の貫通孔を有する筒体と、上記貫通孔の一端において筒体の内周面から径方向内向きに張り出した環状の内向き鍔部と、筒体の内周面に設けられた雌ねじ部と、を有し、筒体の径方向の厚みが５〜２０ｍｍ、内向き鍔部の軸方向の厚みが５〜２０ｍｍ、内向き鍔部によって形成される貫通孔の直径が４０ｍｍ以上であり、テトラフルオロエチレンに基づく重合単位、及び、１種類以上のパーフルオロ（アルキルビニルエーテル）に基づく重合単位を有する含フッ素重合体からなり、含フッ素重合体は、パーフルオロ（アルキルビニルエーテル）に基づく重合単位を全重合単位に対して３．０〜７．０質量％含み、かつ、メルトフローレートが４．５〜１５．０ｇ／１０分であることを特徴とする継手類用雌型部材である。

本発明の継手類用雌型部材は、射出成形によって得られることが好ましい。

上記パーフルオロ（アルキルビニルエーテル）は、パーフルオロ（プロピルビニルエーテル）であることが好ましい。

上記含フッ素重合体は、融点が２９５〜３２０℃であることが好ましい。

本発明の継手類用雌型部材は、８５℃における復元率が４．５％以上であることが好ましい。

本発明の継手類用雌型部材は、メカニカル継手用ナットであることが好ましい。

本発明の継手類用雌型部材は、大口径の配管を接続する大型の継手類に適用可能なサイズでありながら、比較的肉薄であるため、コスト面で有利な射出成形によって成形することができる。また、肉薄であるにもかかわらず耐クラック性及びシール特性に優れるため、高温等の苛酷な薬液環境下でも優れたシール特性及び強度を発揮できるとともにコールドフロー（クリープ）を充分に抑制することができ、その結果、上記継手類用雌型部材を用いた継手類によって、配管内部の液密性（シール特性）を充分に維持することができる。

図１は、本発明の継手類用雌型部材の使用態様を模式的に示す断面図である。 図２は、本発明の継手類用雌型部材の一実施形態を示す一部切欠き前方斜視図である。 図３は、本発明の継手類用雌型部材の一実施形態を示す一部切欠き後方斜視図である。 図４は、図２に示した継手類用雌型部材のＡ−Ａ線断面図である。 図５は、本発明の継手類用雌型部材の他の使用態様の例を模式的に示す断面図である。

以下、図面を参照しつつ本発明の実施形態を説明する。
図１は、本発明の継手類用雌型部材（以下、本発明の雌型部材ともいう。）の使用態様を模式的に示す断面図である。図２は、本発明の雌型部材の一実施形態を示す一部切欠き前方斜視図、すなわち、内向き鍔部が設けられている側から見た一部切欠き斜視図である。図３は、本発明の雌型部材の一実施形態を示す一部切欠き後方斜視図、すなわち、雌ねじ部が設けられている側から見た一部切欠き斜視図である。図４は、図２に示した雌型部材のＡ−Ａ線断面図である。図５は、本発明の雌型部材の他の使用態様の例を模式的に示す断面図である。

本発明の継手類用雌型部材は、継手類において雄型部材と接続可能なものである。例えば、本発明の雌型部材がメカニカル継手用ナットである場合、図１に示すように、本発明の雌型部材に対応するナット１は、雄型部材に対応する継手本体２と接続されて、薬液等の液体を移送するチューブ３を連結及び固定するのに用いられる。

図１〜４に示すように、ナット１は、円筒状の貫通孔を有する筒体１１と、上記貫通孔の一端において筒体１１の内周面１４から径方向内向きに張り出した環状の内向き鍔部１２と、筒体１１の内周面１４に設けられた雌ねじ部１３と、を有する。内向き鍔部１２は、筒体１１の内周面１４に対して略垂直に張り出すように、筒体１１と一体的に形成されている。筒体１１の径方向の厚みａは５〜２０ｍｍ、内向き鍔部１２の軸方向の厚みｂは５〜２０ｍｍ、内向き鍔部１２によって形成される貫通孔の直径ｃは４０ｍｍ以上である。ナット１は、後述する特定の含フッ素重合体からなる。

継手本体２は、液体が流通可能な貫通孔を有し、更に、チューブ３を連結するためのチューブ連結部２１と、雄ねじ部２２とを有している。継手本体２は、耐薬品性に優れるフッ素樹脂等からなる。

チューブ３は、内径が３８．１ｍｍ（１．５インチ）以上であり、外径が３８．１ｍｍ（１．５インチ）超、かつ上記貫通孔の直径ｃ未満である大口径のチューブであり、フッ素樹脂等の、耐薬品性に優れ、かつ適度な柔軟性を有する材料によって形成されている。

図１に示した使用態様においては、ナット１の内向き鍔部１２によって形成される貫通孔にチューブ３が挿入され、内向き鍔部１２に対して雌ねじ部１３側にあるチューブ３の一端が継手本体２のチューブ連結部２１に嵌合されて拡径部３１が形成され、更に、継手本体２の雄ねじ部２２がナット１の雌ねじ部１３に螺合されている。この使用態様では、ナット１の内向き鍔部１２と、継手本体２のチューブ連結部２１とによってチューブ３が強固に固定されるため、チューブ３及び継手本体２の内部を流通する液体が外部に漏洩するのを防止することができる。

ナット１の締め付け時、及び、苛酷な使用環境下で発生する応力は、継手本体２が接続されている側（雌ねじ部１３が設けられている側）の、内向き鍔部１２と筒体１１の内周面１４との交差部１５に集中する。ナット１は後述する特定の含フッ素重合体からなり、耐クラック性に優れているため、肉薄であるにもかかわらず、特に上記交差部におけるクラックの発生を効果的に防止することができる。また、肉薄であることから、コスト面で有利な射出成形によって成形することができ、生産コストを低減することができる。

本発明の雌型部材の使用態様は、上述した態様に限定されない。本発明の雌型部材の他の使用態様の例として、態様（ａ）〜（ｄ）を図５に示す。

態様（ａ）においては、チューブ３の一端にインナーリング４が挿入されて拡径部３１が形成されており、この拡径部３１を、チューブ３に外嵌されたナット１と、該ナット１に螺合された継手本体２とによってインナーリング４を介して固定することにより、チューブ３の抜けを防止している。

態様（ｂ）においては、態様（ａ）とは異なる形状のインナーリング４が用いられる。態様（ｂ）におけるインナーリング４は、継手本体２と接合可能であるとともに、膨出部４１を有している。チューブ３は、インナーリング４が有する膨出部４１に連結され、一端に拡径部３１が形成される。この拡径部３１を、チューブ３に外嵌されたナット１と、該ナット１に螺合された継手本体２とによってインナーリング４を介して固定することにより、チューブ３の抜けを防止している。また、チューブ３と連結されたインナーリング４は、継手本体２と当接している。

態様（ｃ）においては、インナーリング４と継手本体２との接合箇所の形状が態様（ｂ）と異なっている。

態様（ｄ）においては、チューブ３に外嵌されたフェルール５の一端を覆うようにチューブ３の端部が外向きに折り返されている。継手本体２と、該継手本体２に螺合されたナット１とにより、チューブ３の折り返し部がフェルール５を介して固定されている。

また、必要に応じて、ナット１の内向き鍔部１２の内側に、チューブ３に外嵌されたＯリング等の部材を配置してもよい。

本発明の雌型部材の使用態様は、上述した具体例に限定されるものではない。

以下に、本発明の各要件について説明する。

本発明の雌型部材において、筒体は、円筒状の貫通孔を有するものである。言い換えれば、上記筒体は、円筒状の内周面を有するものである。この構造により、内周面に雌ねじ構造を設けることができ、雄ねじ構造を有する雄型部材と接続することが可能となる。「円筒状」とは、横断面が略円形である形状を意味する。

上記筒体は、径方向の厚みが５〜２０ｍｍである。筒体の径方向の厚みが厚すぎると、射出成形による成形が困難になるおそれがあり、薄すぎると、充分な強度が確保できず、高い耐クラック性が実現できないおそれがある。筒体の径方向の厚みとしては、７〜２０ｍｍが好ましく、８〜１３ｍｍがより好ましい。
筒体の径方向の厚みは、図４に示したａに相当する。

上記筒体の内径は、使用する配管の外径等を考慮して適宜決定すればよいが、使用するチューブの外径より２〜４０ｍｍ大きいことが好ましく、５〜２０ｍｍ大きいことがより好ましい。上記筒体は一端から他端まで一定の内径を有していてもよく、テーパー構造のように部位によって内径が異なっていてもよいが、成形性に優れる点で一定の内径を有するものであることが好ましい。

上記筒体の外周面の形状は限定されず、円筒状であってもよく、筒体の横断面の外周形状が六角形等の多角形となる角柱状（例えば、図２及び３に示した形状）であってもよく、その他の形状であってもよい。中でも、本発明の雌型部材を雄型部材と接続する際に工具による締め付けが容易になる点で、角柱状が好ましい。

また、上記筒体の外周面には、凸凹や段差等が設けられていてもよい。例えば、筒体の外周面から径方向外向きに張り出した鍔部が設けられていてもよい。

上記筒体の軸方向の長さは、上記雌型部材と雄型部材とによって配管を強固に固定できる範囲であれば限定されず、用途に応じて適宜決定すればよいが、例えば、使用するチューブの外径の０．５倍〜２倍が好ましく、０．７倍〜１．５倍がより好ましい。

本発明の雌型部材において、内向き鍔部は、上記筒体の貫通孔の一端において筒体の内周面から径方向内向きに張り出しており、筒体の貫通孔と略同心の環状形状を有するものである。内向き鍔部は、筒体の内周面に対して略垂直に張り出している。このような形状は、雌ねじ部が設けられている側の、内向き鍔部と筒体の内周面との交差部にクラックが特に発生しやすい形状であるが、本発明によれば、クラックが発生しにくい。

上記内向き鍔部は、軸方向の厚みが５〜２０ｍｍである。内向き鍔部の軸方向の厚みが厚すぎると、射出成形による成形が困難になるおそれがあり、薄すぎると、充分な強度が確保できず、高い耐クラック性が実現できないおそれがある。内向き鍔部の軸方向の厚みは、７〜２０ｍｍが好ましく、９〜１５ｍｍがより好ましい。
内向き鍔部の軸方向の厚みは、図４に示したｂに相当する。

上記内向き鍔部によって形成される貫通孔の直径が４０ｍｍ以上である。内向き鍔部によって形成される貫通孔には、薬液等の液体を移送するためのチューブが挿入される。このため、内向き鍔部によって形成される貫通孔の直径が小さすぎると、大口径の配管に適用できなくなる。直径が上記範囲内にあれば、外径が１．５インチ（３８．１ｍｍ）超、好ましくは内径が１．５インチ以上の大口径の配管に適用することができる。上記貫通孔の直径は、使用する配管の外径に基づいて上記範囲内で適宜決定すればよいが、チューブの外径より大きすぎるとチューブを保持することが困難になるおそれがある。上記貫通孔の直径としては、使用するチューブの外径より０．１〜５ｍｍ大きいことが好ましく、０．３〜２ｍｍ大きいことがより好ましい。
上記内向き鍔部によって形成される貫通孔の直径は、例えば５０ｍｍ以上であってもよく、５０．８ｍｍ以上であってもよく、５０．８ｍｍ超（特に外径２インチ（５０．８ｍｍ）のチューブに好適）であってもよく、５７．４ｍｍ超（特に内径２インチ（５０．８ｍｍ）で厚さ３．３ｍｍのチューブに好適）であってもよい。上記貫通孔の直径はまた、１００ｍｍ以上であってもよく、１０１．６ｍｍ以上であってもよく、１０１．６ｍｍ超（特に外径４インチ（１０１．６ｍｍ）のチューブに好適）であってもよい。
上記内向き鍔部によって形成される貫通孔の直径の上限は特に限定されないが、例えば内径５インチで厚さ５ｍｍのチューブに適用可能な１４０ｍｍであってもよく、１３７ｍｍであってもよい。上記直径が上記上限を超えると、長さ１ｍ程度の短いチューブ配管の継ぎ手としては使用可能であるが、チューブが３ｍ以上の長尺になるとチューブの全体重量が大きくなり、継ぎ手に掛かる負荷が大きくなり、射出成形した雌型部材の耐クラック性が維持できなくなるおそれがある。
内向き鍔部によって形成される貫通孔の直径は、図４に示したｃに相当する。

上記交差部において、内向き鍔部と筒体の内周面とがなす角は、略９０°である。略９０°とは、具体的には６０〜１５０°である。上記なす角は、好ましくは７５〜１２０°であり、より好ましくは９０°である。

上記内向き鍔部は、上記筒体と一体的に形成されていることが好ましい。これにより、雌型部材がより強度に優れたものとなる。

上記内向き鍔部の、軸方向の厚みは、それぞれ一定であってもよく、テーパー構造のように部位によって異なっていてもよいが、成形性に優れる点で、一定であることが好ましい。

上記筒体の径方向の厚みと、上記内向き鍔部の軸方向の厚みとの比率は、射出成形性に優れる点で、５０／１００〜１２０／１００であることが好ましい。上記比率は、７０／１００〜１００／１００であることがより好ましい。

本発明の雌型部材における雌ねじ部は、上記筒体の内周面に設けられ、雌ねじ構造を有する部位である。上記雌ねじ部を雄型部材の雄ねじ部と螺合させて上記雌型部材を締めつけることにより、上記雌型部材と雄型部材とを接続することができる。

上記雌ねじ部は、上記筒体の貫通孔の、内向き鍔部と反対側の一端における筒体の内周面に設けられていることが好ましい。また、上記雌ねじ部を内向き鍔部より内側の筒体の内周面全体に設けてもよいし、内向き鍔部と雌ねじ部との間の筒体の内周面に、雌ねじ構造が設けられていない平滑部を設けてもよい。

本発明の雌型部材は、上述した形状及び大きさを有しており、大口径の配管に外嵌可能な比較的大型の部材でありながら、比較的肉薄であるため、コスト面で有利な射出成形によって成形しても、表面あれ、ヒケやソリ、ショートショットといった欠陥が生じにくい。

本発明の雌型部材は、テトラフルオロエチレン〔ＴＦＥ〕に基づく重合単位、及び、１種類以上のパーフルオロ（アルキルビニルエーテル）〔ＰＡＶＥ〕に基づく重合単位を有する含フッ素重合体〔ＰＦＡ〕からなるものである。

上記ＰＡＶＥとしては、下記一般式：
ＣＦ_２＝ＣＦ−ＯＲｆ^１
（式中、Ｒｆ^１は炭素数１〜５のパーフルオロアルキル基を表す。）で表されるものが好ましい。

上記ＰＡＶＥとしては、具体的に、パーフルオロ（メチルビニルエーテル）〔ＰＭＶＥ〕、パーフルオロ（エチルビニルエーテル）〔ＰＥＶＥ〕、パーフルオロ（プロピルビニルエーテル）〔ＰＰＶＥ〕、パーフルオロ（ブチルビニルエーテル）等を挙げることができ、これらの１種又は２種以上を用いることができる。ＰＡＶＥは、側鎖（上記式中、−ＯＲｆ^１で表される部位）が長い方が、得られる雌型部材のシール特性及び強度を向上させ、コールドフローを抑制する点で有利であるが、側鎖が長くなるほど高価であり、製造コストが増大することになる。本発明においては、上記ＰＡＶＥとして、多種のものを用いることができるが、上述した観点からは、ＰＰＶＥを用いることが好ましい。

上記含フッ素重合体において、上記ＰＡＶＥに基づく重合単位は、全重合単位に対して３．０〜７．０質量％である。これにより、得られる雌型部材が高温等の苛酷な環境下でも優れたシール特性及び強度を有するものとなり、また、高温時のコールドフローを充分に抑制することができる。その結果、苛酷な環境下でも、該雌型部材を用いた継手類が配管の充分な液密性（シール特性）を維持することが可能となる。上記ＰＡＶＥに基づく重合単位は、好ましくは、３．５〜６．５質量％、より好ましくは４．０〜６．０質量％である。
上記含フッ素重合体におけるＰＡＶＥに基づく重合単位の含有量は、^１９Ｆ−ＮＭＲ法により測定することができる。
２種以上のＴＦＥ−ＰＡＶＥ共重合体を混合して用いた場合、又は、ＴＦＥ−ＰＡＶＥ共重合体にＴＦＥの単独重合体等その他の含フッ素重合体を混合して用いた場合には、それらの混合物におけるＰＡＶＥ単位の含有量が上述した範囲内にあることが好ましい。上記混合物におけるＰＡＶＥ単位の含有量も、^１９Ｆ−ＮＭＲ法により測定することができる。

上記含フッ素重合体は、ＴＦＥに基づく重合単位及びＰＡＶＥに基づく重合単位以外に、ＴＦＥ及びＰＡＶＥと共重合可能な単量体に基づく重合単位を更に含んでもよい。当該単量体としては、エチレン、フッ化ビニリデン〔ＶｄＦ〕、ヘキサフルオロプロピレン〔ＨＦＰ〕、ＣＸ^１Ｘ^２＝ＣＸ^３（ＣＦ_２）_ｎＸ^４（式中、Ｘ^１、Ｘ^２及びＸ^３は、同一又は異なって、水素原子又はフッ素原子を表し、Ｘ^４は、水素原子、フッ素原子又は塩素原子を表し、ｎは１〜１０の整数を表す。）で表されるビニル単量体、及び、ＣＦ_２＝ＣＦ−ＯＣＨ_２−Ｒｆ^２（式中、Ｒｆ^２は炭素数１〜５のパーフルオロアルキル基を表す。）で表されるアルキルパーフルオロビニルエーテル誘導体等が挙げられ、なかでも、ＨＦＰであることが好ましい。

上記アルキルパーフルオロビニルエーテル誘導体としては、Ｒｆ^２が炭素数１〜３のパーフルオロアルキル基であるものが好ましく、ＣＦ_２＝ＣＦ−ＯＣＨ_２−ＣＦ_２ＣＦ_３がより好ましい。

上記含フッ素重合体において、ＴＦＥ及びＰＡＶＥと共重合可能な単量体に基づく重合単位は、全重合単位に対して０〜１０質量％であることが好ましい。より好ましくは０〜５質量％である。最も好ましくは、０質量％、すなわち、上記含フッ素重合体がＴＦＥ及びＰＡＶＥのみからなることである。

また、上記含フッ素重合体は、上述した以外の含フッ素重合体（以下、その他の含フッ素重合体ともいう。）を更に含んでいてもよい。その他の含フッ素重合体としては、例えば、ＴＦＥ重合体、ＴＦＥ−ＨＦＰ共重合体等が挙げられる。その他の含フッ素重合体の含有量は、上記含フッ素重合体の総量に対し、３０質量％以下にすることが好ましい。

上記含フッ素重合体は、懸濁重合、溶液重合、乳化重合、塊状重合等、従来公知の重合方法により得ることができる。上記重合において、温度、圧力等の各条件、重合開始剤やその他の添加剤は、所望の含フッ素重合体の組成や量に応じて適宜設定することができる。

上記含フッ素重合体は、メルトフローレート（ＭＦＲ）が４．５〜１５．０ｇ／１０分である。これにより、良好な成形性を維持しつつ、高温等の苛酷な環境下でのシール特性及び強度を向上させることができる。上記ＭＦＲとしては、６．０〜１５．０ｇ／１０分が好ましく、７．０〜１４．０ｇ／１０分がより好ましい。
上記ＭＦＲは、メルトインデクサー（東洋精機製作所社製）を使用して、３７２℃、５ｋｇ荷重の条件下にて実施する時の値を示す。

上記含フッ素重合体は、融点が２９５〜３２０℃であることが好ましい。より好ましくは３００〜３１０℃である。
なお、上記含フッ素重合体は、複数の融点を有するものであってもよい。
上記融点は、ＤＳＣ装置（株式会社島津製作所製）を用い、１０℃／分の速度で昇温したときの融解熱曲線における極大値に対応する温度として求めたものである。

上記含フッ素重合体は、重量平均分子量が２０万〜２００万であることが好ましい。より好ましくは２５万〜６０万であり、更に好ましくは３０万〜５０万である。
上記重量平均分子量は、以下のように算出することができる。すなわち、溶融粘弾性測定装置ＭＣＲ−５００（アントンパール社製）を用いて、サンプル厚み０．５ｍｍの圧縮成形シートの、３４０℃におけるゼロせん断粘度を求める。その粘度を、「Ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ １９８５，１８，２０２３−３０」で示される計算式（下記式を参照）のゼロせん断粘度に代入し、重量平均分子量を計算する。
η_０ ＝ ２．０４×１０^−１２×Ｍｗ
η_０：ゼロせん断粘度
Ｍｗ：重量平均分子量

本発明の雌型部材は、上記含フッ素重合体以外のその他の成分を更に含んでもよい。その他の成分としては、充填剤、可塑剤、顔料、着色剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、難燃剤、老化防止剤、帯電防止剤、抗菌剤等を挙げることができる。

上記その他の成分としては、中でも、充填剤が好ましい。上記雌型部材が充填剤を含むものであると、強度が一層向上するため、より高圧条件下で用いられる継手類のように、より高い締め付け圧を付加する必要のある用途にも適用することができる。充填剤としては、例えば、シリカ、カオリン、クレー、有機化クレー、タルク、マイカ、アルミナ、炭酸カルシウム、テレフタル酸カルシウム、酸化チタン、リン酸カルシウム、フッ化カルシウム、フッ化リチウム、架橋ポリスチレン、チタン酸カリウム、カーボン、チッ化ホウ素、カーボンナノチューブ、ガラス繊維等が挙げられる。中でも、チッ化ホウ素が好ましい。

上述したように、本発明の雌型部材は、上記含フッ素重合体以外に各種添加剤を更に含むことができる。ただし、上記含フッ素重合体に基づく特性をより充分に発揮させる観点からは、添加剤の含有量は少ないほうが好ましく、添加剤を含まないことが最も好ましい。具体的には、添加剤は、本発明の雌型部材に対して３０質量％以下であることが好ましい。より好ましくは１０質量％以下であり、最も好ましくは０質量％、すなわち、添加剤を含まないことである。
上記雌型部材が、上記含フッ素重合体のみからなることは、本発明の好適な実施形態の１つである。

本発明の雌型部材は、上記含フッ素重合体、又は、上記含フッ素重合体と添加剤とからなる雌型部材用組成物を所望の形状や大きさに成形することにより製造することができる。

上記雌型部材用組成物の製造方法としては、上記含フッ素重合体からなる粉末を上記添加剤と乾式で混合する方法や、上記含フッ素重合体及び添加剤を予め混合機で混合し、次いで、ニーダー、溶融押出し機等で溶融混練する方法等を挙げることができる。

上記含フッ素重合体又は上記雌型部材用組成物を成形する方法は特に限定されず、射出成形法、圧縮成形法、トランスファー成形法等が挙げられる。中でも、生産コストを低減できる点で、射出成形法が好ましい。本発明の雌型部材が、射出成形によって得られることは、本発明の好適な実施形態の１つである。

本発明の雌型部材は、高温等の苛酷な環境下においても優れたシール特性及び強度を有するものである。

上記雌型部材は、８５℃における復元率が４．５％以上であることが好ましい。上記雌型部材がこのような復元率を有すると、高温等の苛酷な環境下でも、該雌型部材を用いた継手類が配管の液密性（シール特性）を充分に維持することができる。より好ましくは７％以上である。
上記復元率は、ＡＳＴＭ Ｄ３９５に基づく測定方法により、８５℃において測定した値であり、詳細は後述する。

本発明の雌型部材は、上述したように、高温時の特性に優れるものであるため、高温となる環境下で使用される場合に、特に優れた効果を発揮するものである。具体的には、上記雌型部材は、最高温度が５０℃以上である環境下で使用されることが好ましい。より好ましくは最高温度が７０℃以上である環境下で使用されることである。

本発明の雌型部材は、高温等の苛酷な環境下でも、配管の液密性（シール特性）を維持することができる継手類を構成することができるため、苛酷な環境下で使用される様々な配管を接続する継手類に適用することができる。中でも、半導体や液晶の製造工場に設置される大口径の配管用の継手類に適用することが好ましく、その中でも特に薬液配管類用の継手類に適用することが好ましい。

また、本発明の雌型部材は、スラリー含有液の移送配管、無機物の付着が懸念される高温の温泉水の移送配管、海洋微生物の付着が懸念される海水の移送配管等を接続する継手類にも好適に適用することができる。

本発明の雌型部材は、雄型部材とともに継手類を構成することができる。上記継手類としては、管継手類であって、雌型部材と雄型部材とが接続される構造を有するものであれば特に限定されないが、ねじ込み式のメカニカル継手であることが好ましい。そして、本発明の雌型部材は、メカニカル継手用ナットであることが好ましい。

上記雄型部材としては、雌ねじ部と螺合可能な雄ねじ構造を有するものであれば特に限定されず、従来公知の構造を採用してよい。上記雄型部材を形成するための材料としては、特に限定されないが、上記雌型部材と同程度の強度や耐薬品性を有することが好ましいことから、フッ素樹脂が好ましく、ＰＴＦＥ、ＰＦＡがより好ましい。

本発明の雌型部材によって構成される継手類を用いて接続される配管（ホース、チューブ）としては、外径が上記雌型部材の内向き鍔部によって形成される貫通孔の直径未満である配管が好ましく、外径が１．５インチ（３８．１ｍｍ）超であり、かつ上記貫通孔の直径未満である配管が好ましい。より好ましくは、外径が２．０インチ（５０．８ｍｍ）以上であり、かつ上記貫通孔の直径未満の配管である。

上述したように、本発明の雌型部材は、多量の液体を移送する大口径配管を接続する継手類に特に好適なものである。このため、上記雌型部材によって構成される継手類を用いて接続される配管としては、内径が１．５インチ（３８．１ｍｍ）以上であり、かつ外径が上記内向き鍔部によって形成される貫通孔の直径未満である配管が更に好ましい。特に好ましくは、内径が２．０インチ（５０．８ｍｍ）以上であり、かつ外径が上記貫通孔の直径未満の配管である。

上記配管を形成するための材料としては、移送される液体に対する充分な耐性があり、かつ、適度な柔軟性を有するものであれば特に限定されないが、半導体や液晶の製造工場で使用される場合には、特に高い耐薬品性を有する点で、フッ素樹脂が好ましく、ＰＦＡが特に好ましい。

また、上記雄型部材や上記配管を形成するための材料として、上述した、本発明の雌型部材を形成するための含フッ素重合体を用いてもよい。更に、上記含フッ素重合体は、バルブ、ポンプケーシング、フィルターハウジング等にも使用可能である。

本発明を実施例により更に詳細に説明するが、本発明はこの実施例により限定されるものではない。なお、特に断りのない限り、「部」は「重量部」を意味するものとする。

物性の評価に使用した装置及び測定条件は以下のとおりである。

＜共重合組成の測定＞
^１９Ｆ−ＮＭＲ法により測定した。

＜メルトフローレート（ＭＦＲ）の測定＞
メルトインデクサー（東洋精機製作所社製）を用い、３７２℃において、ＡＳＴＭ Ｄ３３０７に従い、５ｋｇ荷重下で、直径２．１ｍｍ、長さ８ｍｍのノズルから単位時間（１０分間）あたりに流出するポリマーの質量（ｇ）を測定した。

＜融点の測定＞
ＤＳＣ装置（株式会社島津製作所製）を用い、１０℃／分の速度で昇温したときの融解熱曲線における極大値に対応する温度として求めた。

＜重量平均分子量の測定＞
重量平均分子量は、以下のように算出した。すなわち、溶融粘弾性測定装置ＭＣＲ−５００（アントンパール社製）を用いて、サンプル厚み０．５ｍｍの圧縮成形シートの、３４０℃におけるゼロせん断粘度を求めた。その粘度を、「Ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ １９８５，１８，２０２３−３０」で示される計算式（下記式を参照）のゼロせん断粘度に代入し、重量平均分子量を計算した。
η_０ ＝ ２．０４×１０^−１２×Ｍｗ
η_０：ゼロせん断粘度
Ｍｗ：重量平均分子量

＜復元率の測定＞
復元率は、１００％−（圧縮永久ひずみ）で示す。圧縮永久ひずみ（コンプレッションセット）は、ＡＳＴＭ Ｄ３９５−０３ ｔｅｓｔ ｍｅｔｈｏｄ−Ｂに示される方法で測定した。
テストピースのサイズは、１３φ×６ｍｍｔのものを用いた。
加熱加圧は、８５℃で１０００時間行った。
圧縮率は、５０％である（つまり、厚さ６ｍｍのサンプルを、３ｍｍまで圧縮）。
ただし、ＡＳＴＭ Ｄ３９５では、サンプルを圧縮治具から取り外した後テストピースを放冷するが、本実施例で採用する試験方法においては、テストピースを圧縮治具に固定したまま３時間以上室温で放冷し室温になった後、テストピースを取り外し、その３０分後にテストピースのサイズを測定した。

＜射出成形性の評価＞
射出成形によって成形したナットについて、表面あれ、ヒケやソリ、ショートショット等の不具合の有無を目視にて観察し、射出成形性を以下の基準で評価した。
優：表面あれ無く外観良好でヒケやソリも無し。
良：表面あれ無く外観良好だがヒケが有る。
劣：表面あれ、ソリ又はショートショットが有る。

＜引き抜き試験＞
２インチチューブの試作
原料として、ダイキン工業株式会社製ＰＦＡ ＡＰ−２３１ＳＨ（ＭＦＲ １．８８ｇ／１０分）を使用し、５０φの押出機にて外径５７．４ｍｍφ×内径５０．８ｍｍφのチューブ（２インチチューブ）を成形した。成形条件は、Ｃ１／Ｃ２／Ｃ３／Ｃ４／ＡＤ／Ｄ１／Ｄ２＝３２５／３７０／３８０／３９０／３６０／３５０／３６０（℃）、回転数 ５８ｒｐｍ、引取り速度 １６０．９ｍｍ／ｍｉｎとした。

大口径配管用継手の作製
特開２００９−１４４９１６号公報の図５に記載されているのと類似の形状を有するナットを、表１に示す合成例で得られたフッ素樹脂を材料として成形加工した。成形条件は、樹脂温度３６５℃、金型温度１５０℃とした。上記ナットは、筒体の径方向の厚み（図４のａに相当する厚み）が９ｍｍ、内向き鍔部の軸方向の厚み（図４のｂに相当する厚み）が１１ｍｍ、内向き鍔部によって形成される貫通孔の直径（図４のｃに相当する直径）が５８ｍｍ、筒体の内径が６９ｍｍとなるように作製した。

試験方法
上記チューブを、実施例及び比較例で得られたナット及びＰＣＴＦＥ製リングに通し、ＰＴＦＥで切削加工した継手本体にチューブの一端を接続し、ナットを継手本体に螺合させて締め付けることにより、チューブを継手本体に固定した。チューブがセットされた継手を専用の金属治具によりオートグラフ（株式会社島津製作所製）に取り付け、引っ張り速度５０ｍｍ／ｍｉｎで引き抜き試験を行い、引き抜き強度（チューブが抜け始める試験力、単位：ｋｇｆ）を測定した。好ましい引き抜き強度は、４００ｋｇｆ以上である。また、チューブが抜け始める時のナットの変形やクラックの有無を観察した。
＜射出成形性の評価＞において表面あれ、ソリ又はショートショットが有るナットは成形不良品と判断して引き抜き試験は実施しなかった。

合成例１
攪拌機を備えた水１７４部を収容し得るジャケット式オートクレーブに、脱炭酸及び脱ミネラルした水２６．６部を仕込んだ。このオートクレーブ内部の空間を純窒素ガスで充分に置換した後真空にし、パーフルオロシクロブタン（以下、「Ｃ−３１８」ともいう。）３０．４部、連鎖移動剤としてメタノール０．６部及びＰＰＶＥ０．５部を仕込んだ。次いで攪拌しながらオートクレーブ内を３５℃に保ち、ＴＦＥを圧入して内圧を０．５８ＭＰａＧとした。重合開始剤としてジノルマルプロピルパーオキシジカーボネート（以下、「ＮＰＰ」ともいう。）０．０１０部を添加して重合を開始した。重合の進行とともにオートクレーブ内の圧力が低下するので、ＴＦＥを圧入して内圧を０．５８ＭＰａＧに維持した。また、重合組成を均一にするためにＰＰＶＥも適宜追加した。
重合開始から７．１時間後、攪拌を停止すると同時に未反応モノマー及びＣ−３１８を排出して重合を停止した。オートクレーブ内に生成している白色粉末を水洗し、１５０℃にて１２時間乾燥して重合体生成物を得た。
得られた重合体生成物をスクリュー押出機（商品名：ＰＣＭ４６、池貝社製）により３６０℃にて溶融押出してペレットを製造した。
得られたペレットについて、共重合組成、融点、ＭＦＲ及び重量平均分子量を測定したところ、次のとおりであった。
共重合組成（質量％）：ＴＦＥ／ＰＰＶＥ＝９７．５／２．５
融点：３１５．１℃
ＭＦＲ：４．８ｇ／１０分
重量平均分子量：５２００００

合成例２〜１４
反応物の仕込み量及び反応時間を表１に示すように変更した以外は合成例１と同様にして重合体生成物のペレットを製造した。
得られたペレットについて、共重合組成（ＰＰＶＥの割合）、融点、ＭＦＲ及び重量平均分子量を測定した。結果を表１に示す。

実施例１
合成例２で得られた重合体生成物のペレットを３５０℃で１時間予熱した後、７５ＭＰａで１分間加圧して厚さ２０ｍｍのシートとし、室温まで放冷してサンプルシートを得た。
上記サンプルシートを１３φ×６ｍｍｔに切削加工し、テストピースとした。

上記テストピースの復元率を、上述した方法により測定した。結果を表２に示す。

また、特開２００９−１４４９１６号公報の図５に記載されているナットを参考に、類似構造で、外径が５７．４ｍｍのチューブに対応するナットの成形金型を作製し、合成例２で得られた重合体生成物のペレットを原料としてナットを射出成形した。成形条件は、シリンダー温度３６５℃、ノズル温度３６５℃、金型温度１５０℃、保圧３５ＭＰａとした。上記ナットは、筒体の径方向の厚みが９ｍｍ、内向き鍔部の軸方向の厚みが１１ｍｍ、内向き鍔部によって形成される貫通孔の直径が５８ｍｍ、筒体の内径が６９ｍｍとなるように作製した。作製したナットの射出成形性は良であった。

ダイキン工業株式会社製ＰＦＡ ＡＰ−２３１ＳＨ（ＭＦＲ １．８８ｇ／１０分）を原料として得られた内径２インチ（５０．８ｍｍ）で外径５７．４ｍｍ、厚さ３．３ｍｍのチューブの一端をヒートガンにてフレア加工した後、上記ナット及びＰＣＴＦＥ製リングに通し、ＰＴＦＥで切削加工した継手本体にフレア加工したチューブの一端を接続し、ナットを継手本体に螺合させて締め付けることにより、チューブを継手本体に固定した。チューブがセットされた継手について引き抜き強度を測定すると、チューブが抜け始める試験力は４９０ｋｇｆであった。この時、ナットに変形やクラックは生じなかった。

実施例２〜８、比較例１〜６
合成例１及び３〜１４で得られた重合体生成物のペレットを用いて、実施例１と同様にテストピースを作成し、得られたテストピースの復元率を測定するとともに、各重合体生成物のペレットを用いて継手用ナットを作製し、実施例１と同様に射出成形性の評価及び引き抜き試験を行った。結果を表２に示す。

１：ナット
２：継手本体
３：チューブ
４：インナーリング
５：フェルール
１１：筒体
１２：内向き鍔部
１３：雌ねじ部
１４：内周面
１５：交差部
２１：チューブ連結部
２２：雄ねじ部
３１：拡径部
４１：膨出部

Claims (5)

1. 継手類において雄型部材と接続可能な雌型部材であって、
   円筒状の貫通孔を有する筒体と、前記貫通孔の一端において筒体の内周面から径方向内向きに張り出した環状の内向き鍔部と、筒体の内周面に設けられた雌ねじ部と、を有し、
   筒体の径方向の厚みが５〜２０ｍｍ、内向き鍔部の軸方向の厚みが５〜２０ｍｍ、内向き鍔部によって形成される貫通孔の直径が５０．８ｍｍ以上であり、
   ８５℃における復元率が７％以上であり、
   テトラフルオロエチレンに基づく重合単位、及び、１種類以上のパーフルオロ（アルキルビニルエーテル）に基づく重合単位を有する含フッ素重合体からなり、
   含フッ素重合体は、パーフルオロ（アルキルビニルエーテル）に基づく重合単位を全重合単位に対して３．０〜７．０質量％含み、かつ、メルトフローレートが７．０〜１４．０ｇ／１０分である
   ことを特徴とする継手類用雌型部材。
2. 射出成形によって得られる請求項１記載の継手類用雌型部材。
3. 前記パーフルオロ（アルキルビニルエーテル）は、パーフルオロ（プロピルビニルエーテル）である請求項１又は２記載の継手類用雌型部材。
4. 前記含フッ素重合体は、融点が２９５〜３２０℃である請求項１、２又は３記載の継手類用雌型部材。
5. メカニカル継手用ナットである請求項１、２、３又は４記載の継手類用雌型部材。

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