(57)【要約】【課題】  従来提案されていなかった疑似水垢を形成する方法を提供する。【解決手段】  溶性ケイ酸と炭酸カルシウムを含む水溶液を基材に付着させ、基材に付着した水溶液を自然乾燥することを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶性ケイ酸と炭酸カルシウムを含む水溶液を基材に付着させ、基材に付着した水溶液を自然乾燥することを特徴とする疑似水垢の形成方法。
【請求項２】
水溶液を基材に複数回繰り返して付着させることを特徴とする請求項１に記載の疑似水垢の形成方法。
【請求項３】
水溶液は、溶性ケイ酸を５０ｍｇ／Ｌ以上含むことを特徴とする請求項１または２に記載の疑似水垢の形成方法。
【請求項４】
水溶液は、炭酸カルシウムを１００ｍｇ／Ｌ以上含むことを特徴とする請求項１ないし３いずれか一項に記載の疑似水垢の形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、疑似水垢の形成方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
水垢は、水に含まれるケイ酸、炭酸カルシウム等の無機成分によって形成されるものである。水垢の形成過程は、陶器等に水が付着した状態から、水分が蒸発すると、無機成分が陶器等の表面に残存して、白色の被覆物となって水垢となるが、水垢が形成されると陶器等の見栄えが悪くなってしまう。このため、従来、水垢を取るための水垢除去剤や水垢除去方法等の様々な水垢対策が提案されている。
【０００３】
しかしながら、従来、実際に水垢を疑似的に陶器等の表面に形成する技術は十分に研究されておらず、疑似水垢の形成方法は提案されていないのが現状である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、以上の通りの事情に鑑みてなされたものであり、従来提案されていなかった疑似水垢を形成する方法を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上記の課題を解決するために、第１には、溶性ケイ酸と炭酸カルシウムを含む水溶液を基材に付着させ、基材に付着した水溶液を自然乾燥することを特徴としている。
【０００６】
第２には、水溶液を基材に複数回繰り返して付着させることを特徴としている。
【０００７】
第３には、水溶液は、溶性ケイ酸を５０ｍｇ／Ｌ以上含むことを特徴としている。
【０００８】
第４には、水溶液は、炭酸カルシウムを１００ｍｇ／Ｌ以上含むことを特徴としている。
【発明の効果】
【０００９】
上記第１の発明によれば、水溶液を基材に付着させて、自然乾燥するという簡便な方法によって、容易に疑似水垢を形成することができる。そして、形成される疑似水垢は、一般的な水垢と同じものであるため、水垢除去剤、水垢除去方法等の評価用として使用することができる。
【００１０】
また、上記第２の発明によって、容易に疑似水垢の形成量を増やすことができる。
【００１１】
さらに第３、４の発明によって、水溶液の付着、自然乾燥の１サイクルあたりに形成される疑似水垢の形成量を増やすことができるため、水垢除去剤、水垢除去方法等の効果を検討する際には、自然形成するよりも容易に疑似水垢を形成することができる。また、溶性ケイ酸を５０ｍｇ／Ｌ以上、炭酸カルシウムを１００ｍｇ／Ｌ以上という数値規定の下限は、それぞれ全国で最も高い含有量であり、溶性ケイ酸を５０ｍｇ／Ｌ以上、炭酸カルシウムを１００ｍｇ／Ｌ以上として作製した疑似水垢は、水垢除去剤や水垢除去方法等を評価する上での指標とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明について詳しく説明する。
【００１３】
本発明は、溶性ケイ酸と炭酸カルシウムを含む水溶液を基材に付着させ、基材に付着した水溶液を自然乾燥することを特徴とする疑似水垢の形成方法である。これは、以下のような知見に基づいてなされたものである。
【００１４】
水に含まれる水垢成分としては、溶性ケイ酸と炭酸カルシウムの２成分が存在することが知られている。これが、シリカと炭酸カルシウムからなる水垢となる。Ｓｉは火山性岩石の主要構成元素であり、Ｃａは石灰岩の主元素であり、これらは成因、地質的に全く異なるため、ＳｉとＣａが同時に多く含まれている地域は存在しないものと、本発明者らは当初認識していたため、溶性ケイ酸と炭酸カルシウムを含む水溶液を別々に作製しようと考えていた。
【００１５】
しかしながら、西日本における炭酸カルシウムと溶性ケイ酸との相関図を調査した結果、水は複雑な地質経路を辿り、様々な元素が溶けるので単純な相関にはならないことがわかった。
【００１６】
さらに、水垢は以下のようなメカニズムで固着することがわかった。
（１）基材表面に水が付着する。水中では溶性ケイ酸は比較的低分子の状態（モノケイ酸、Ｓｉ（ＯＨ）４等）で存在している。この時点では基材表面との固着は起こっていないため、水垢は形成されていない。
（２）水が蒸発し濃縮が起こる。すると低分子であった溶性ケイ酸はＳｉ−Ｏ−Ｓｉ結合を形成して重合し、コロイド状態となる。また、溶性ケイ酸のＳｉと基材の表面のＯＨ基と結合を始める。また、炭酸カルシウム等の塩も析出し始める。
（３）水が完全に蒸発すると溶性ケイ酸はシリカとなって、基材の表面と化学結合によって固着され、シリカ中に炭酸カルシウム等の塩類も析出し、水垢が形成される。ただし、再度水に触れると水への溶解度の大きい塩化ナトリウム、硫酸カルシウム等は水とともに溶出してしまい、溶解度の小さい炭酸カルシウムは溶出せずに水垢の構成成分となる。つまり、溶性ケイ酸が含有されていなければ、炭酸カルシウムとシリカからなる水垢が形成されない。実際、炭酸カルシウムのみの水溶液を用いた場合、基材に固着する疑似水垢は形成されなかった。
【００１７】
このような知見により、疑似水垢の元となる水溶液は、炭酸カルシウムと溶性ケイ酸をどちらも含む水溶液とした。
【００１８】
また、本発明は、水溶液を基材に複数回繰り返して付着させることによって、疑似水垢の量を増やすこともできる。なお、水溶液を基材に複数回繰り返して付着させるとは、いったん水溶液を自然乾燥させた後に、再度水溶液を付着させることを繰り返すことであることは言うまでもない。
【００１９】
また、本発明は、水溶液に溶性ケイ酸を５０ｍｇ／Ｌ以上、炭酸カルシウムを１００ｍｇ／Ｌ以上含ませることによって、水溶液の付着、自然乾燥の１サイクルあたりに形成される疑似水垢の形成量を増やすことができるため、水垢除去剤、水垢除去方法等の効果を検討する際には、水道水によって形成するよりも容易に疑似水垢を形成することができる。また、溶性ケイ酸を５０ｍｇ／Ｌ以上、炭酸カルシウムを１００ｍｇ／Ｌ以上という数値規定の下限は、それぞれ全国で最も高い含有量であり、溶性ケイ酸を５０ｍｇ／Ｌ以上、炭酸カルシウムを１００ｍｇ／Ｌ以上として作製した疑似水垢は、水垢除去剤や水垢除去方法等を評価する上での指標とすることができる。
【００２０】
本発明で用いる基材とは、実質的には、水垢形成が問題となるような基材であって、上記のようなメカニズムを考慮すれば、表面にＯＨ基があるようなものである。より具体的には、ガラス質の表面を有するものは、水垢が形成されやすいため、本発明を積極的に用いることができる。例えば、トイレ、シンク、コップ、窓、親水コーティングされた車体等は、水で洗うという機会が多いため、積極的に用いることができる。
【実施例】
【００２１】
以下、実施例に基づいて本発明をさらに詳しく説明する。
【００２２】
＜水溶液の調整＞
水溶液の調整に際し、水の成分は地域によってばらつきがあるため、全国どの地域にも対応できるように、「水道水としての生活利用上、あるいは水道施設の管理上障害が生じるおそれのない水準」として定められている最大値（溶性ケイ酸（ＳｉＯ２）８０ｍｇ／Ｌ、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）３００ｍｇ／Ｌ）（平成１５年度水道統計水質編（社）日本水道協会）を参考として、溶性ケイ酸（ＳｉＯ２）１００ｍｇ／Ｌ、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）３００ｍｇ／Ｌとすることとした。なお、参考としては、全国平均は、溶性ケイ酸（ＳｉＯ２）２２ｍｇ／Ｌ、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）５１ｍｇ／Ｌである（平成１５年度水道統計水質編（社）日本水道協会）。また、ｐＨによって疑似水垢の形成過程が変化することを避けるため、水溶液のｐＨは中性付近とし、具体的にはｐＨ６．５〜７．５となるように調節するものとした。以下、実施例における水溶液の調整方法を示す。
（ｉ）１Ｌのビーカーに炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）（市販品、特級）を０．５ｇ電子天秤で秤量し、蒸留水を約８００ｍＬ加えた。
（ｉｉ）ｐＨメーターでｐＨが５．０〜６．０になるまで０．１Ｍ塩酸（市販品、特級）を加えた（約７０ｍＬ）。
（ｉｉｉ）１０００ｍＬのメスフラスコに移し、蒸留水を加えてメスアップした。
（ｉｖ）一晩放置し、翌日全量を定性ろ紙でろ過した。そして、ｐＨが６．５〜７．５内にあるのを確認後、デジタルタイトレータ（ＨＡＣＨ社製１６９００−０１型）でＣａＣＯ３濃度を測定した（結果４６０ｍｇ／Ｌであった）。
（ｖ）４６０ｍｇ／Ｌの炭酸カルシウム溶液１９６ｍＬにＳｉ１０００ｐｐｍ標準液（市販品、原子吸光分析用）を１４ｍＬ加え、攪拌した。この際、Ｓｉ標準液はｐＨが１０〜１１であるため、一旦炭酸カルシウムが析出し白濁した。
（ｖｉ）０．１Ｍ塩酸（市販品、特級）を加え攪拌し、炭酸カルシウムを溶解させて、水溶液を透明にした（０．５Ｍ塩酸５０ｍＬを加えた）。
（ｖｉｉ）ｐＨメーターにてｐＨを測定し、ｐＨ６．５〜７．５の間にあることを確認した。なお、ｐＨ６．５〜７．５の間にない場合には、０．１Ｍ塩酸で調節する必要がある。
（ｖｉｉｉ）蒸留水（４０ｍＬ）を加えて合計３００ｍＬとした。これが、疑似水垢形成用の水溶液である。
（ｉｘ）水溶液中のＳｉ濃度を、分光光度計（ＨＡＣＨ社製ＤＲ４０００シリカ高レンジ）を使用し、ケイモリブデン酸法により吸光度から測定した（結果、ＳｉＯ２換算で１００ｍｇ／Ｌ）。また、デジタルタイトレータ（ＨＡＣＨ社製１６９００−０１型）でＣａＣＯ３濃度を測定した（結果３００ｍｇ／Ｌであった）。
【００２３】
＜基材表面への疑似水垢形成＞
（ｉ）基材は、便器とした。そして、ステンレストレイ上に、（ａ）実際の便器から切り出し、切り出す前と同じ角度で冶具に設置固定した曲面基材、（ｂ）便器の中で水垢が形成されやすい場所である最小の傾き部分と同じ傾きになるように冶具に設置固定した平板基材、の２種類の基材を準備した。なお、基材をあらかじめ中性洗剤で洗浄し、イオン交換水ですすいだ後、乾燥させたものを用いた。
（ｉｉ）疑似水垢形成用の水溶液（Ｓｉ濃度、ＳｉＯ２換算１００ｍｇ／Ｌ、ＣａＣＯ３濃度、３００ｍｇ／Ｌ）を、（ａ）、（ｂ）の基材それぞれにかけ流した。
（ｉｉｉ）流れ落ちずに基材に残って付着している水溶液を、常温、自然乾燥によって、完全に乾燥させた。
（ｉｖ）かけ流し（ｉｉ）、乾燥（ｉｉｉ）を３０回繰り返した。
（ｖ）イオン交換水で表面をすすいだ後、常温、自然乾燥で全面を完全に乾燥した。
（ｖｉ）（ａ）（ｂ）どちらの基材にも、自然に形成される水垢のような状態で、白色の疑似水垢が形成されていることが確認された。図１は、疑似水垢が形成された平板基材（ｂ）の写真であり、図２は、図１の平板基材（ｂ）にメチレンブルーをかけ流して疑似水垢を着色したものである。
【００２４】
なお、強制的に乾燥させて形成した疑似水垢や、スプレーで基材全面が濡れるように水溶液を散布して形成した疑似水垢も作製したところ、実際に疑似水垢は形成されるものの、その量が多すぎてしまい、水垢量を自然に形成される水垢のように再現するためには、基材にかけ流す方法が好ましいことがわかった。
【００２５】
以上のように、溶性ケイ酸と炭酸カルシウムを含む水溶液を基材に付着させ、基材に付着した水溶液を自然乾燥することによって、疑似水垢を形成することができることが示された。ただし、細部については、上記実施例に限定されないことは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】疑似水垢が形成された平板基材（ｂ）の写真である。
【図２】図１の平板基材（ｂ）にメチレンブルーをかけ流して疑似水垢を着色したものである。
【図１】
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【図２】
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