(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基体の少なくとも水に接しまたは水蒸気雰囲気に接する表面を、ケイ酸を含むコーティング剤で処理して表面処理層を形成する表面処理工程と、
該表面処理層上に、ＳｉをＳｉＯ２換算で１〜２０質量部、ＬｉをＬｉ２Ｏ換算で０．０５〜０．３質量部およびＮａをＮａ２Ｏ換算で０．５〜１質量部の割合で含む水溶液を塗布して塗布層を形成する塗布工程と、
を有することを特徴とする水使用住宅設備機器の製造方法。
【請求項２】
基体の少なくとも水に接しまたは水蒸気雰囲気に接する表面を、ケイ酸を含むコーティング剤で処理して表面処理層を形成する表面処理工程と、
該表面処理層上に、ＳｉをＳｉＯ２換算で１〜２０質量％、ＬｉをＬｉ２Ｏ換算で０．０５〜０．３質量％およびＮａをＮａ２Ｏ換算で０．５〜１質量％含むアルカリ水溶液を塗布して塗布層を形成する塗布工程と、
を有することを特徴とする水使用住宅設備機器の製造方法。
【請求項３】
２００℃以上の温度で加熱処理する加熱工程をさらに有することを特徴とする請求項１または２記載の水使用住宅設備機器の製造方法。
【請求項４】
水使用住宅設備機器が、厨房用流し台のシンク、厨房用キャビネットの天板、洗面キャビネットのボールもしくは鏡、トイレの便座もしくは便器、または浴室のバスタブ、パン、壁面もしくは天井面であることを特徴とする請求項１または２記載の水使用住宅設備機器の製造方法。
【請求項５】
水使用住宅設備機器が、厨房用流し台のシンク、厨房用キャビネットの天板、洗面キャビネットのボールもしくは鏡、トイレの便座もしくは便器、または浴室のバスタブ、パン、壁面もしくは天井面であることを特徴とする請求項３記載の水使用住宅設備機器の製造方法。
【請求項６】
基体の表面に、ケイ酸を含むコーティング剤で処理してなる表面処理層と、該表面処理層上に、ＳｉをＳｉＯ２換算で１〜２０質量部、ＬｉをＬｉ２Ｏ換算で０．０５〜０．３質量部およびＮａをＮａ２Ｏ換算で０．５〜１質量部の割合で含むアルカリ水溶液を塗布してなる塗布層とを有することを特徴とする水使用住宅設備機器。
【請求項７】
水使用住宅設備機器が、厨房用流し台のシンク、厨房用キャビネットの天板、洗面キャビネットのボールもしくは鏡、トイレの便座もしくは便器、または浴室のバスタブ、パン、壁面もしくは天井面であることを特徴とする請求項６記載の水使用住宅設備機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は水を使用する住宅設備機器の製造方法および水使用住宅設備機器に関し、より詳しくは水使用住宅設備機器の皮膜形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
水を使用する住宅設備機器（以下、水使用住宅設備機器ということがある。）として、厨房用流し台のシンク、厨房用キャビネットの天板、洗面キャビネットのボールや鏡、トイレの便座や便器、浴室のバスタブ、パン、壁面あるいは天井面を挙げることができる。これらの水使用住宅設備機器は、ステンレス鋼製や樹脂製であるが、水に触れ、水滴が付着するので、汚れやすい。
【０００３】
上記の不具合を改善する目的で、例えば、化学式ＬｉａＮａｂＫｃ（ＳｉＯｍ）ｘ（ＺｒＯｎ）ｙ（Ｈ２Ｏ）ｚからなる物質とポリアクリル酸またはアクリル酸モノマーによる共重合体をステンレス基材に塗布して高温で焼き付けて親水性皮膜を形成する方法が開示されている（特許文献１、２）。
これらの方法によれば、付着した油汚れを容易に除去でき、蒸発した水分による水玉状の染みが付かず、指紋が目立たずさらに傷が付き難いとされている。
【０００４】
また、基体の表面にＳｉＯ２を含む皮膜を形成し、さらにその皮膜上にリチウムイオンを含む水溶液を塗布した後、加熱処理して皮膜中および基体の表面にリチウムイオンを拡散分布する方法が開示されている（特許文献３）。
この方法によれば、特に、リチウムイオンにより、良好な親水性（水和性：水への濡れ性）が得られるとされている。
【特許文献１】特開２００３−３１０４１１号公報
【特許文献２】特開２００３−３０１２７３号公報
【特許文献３】特開２００２−１９００７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記の従来技術はいずれも、親水性の不足に起因する水滴の生成に伴う汚損の問題、表面硬度の不足に起因する傷の発生等の問題、親水性皮膜を形成した状態で水蒸気雰囲気下に置くと親水性皮膜が白くなる問題、および親水性皮膜に熱いやかんや熱いなべを触れさせると触れた部分が白くなる問題が十分に解決されず、水使用住宅設備機器に採用するには改良の必要があった。なお、本明細書では、外観不良の現象をまとめて親水性皮膜の「白化」という。
【０００６】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、親水性、表面硬度および外観の良好な水使用住宅設備機器の製造方法および水使用住宅設備機器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る水使用住宅設備機器の製造方法は、
基体の少なくとも水に接しまたは水蒸気雰囲気に接する表面を、ケイ酸を含むコーティング剤で処理して表面処理層を形成する表面処理工程と、
該表面処理層上に、ＳｉをＳｉＯ２換算で１〜２０質量部、ＬｉをＬｉ２Ｏ換算で０．０５〜０．３質量部およびＮａをＮａ２Ｏ換算で０．５〜１質量部の割合で含む水溶液を塗布して塗布層を形成する塗布工程と、
を有することを特徴とする。
【０００８】
また、本発明に係る水使用住宅設備機器の製造方法は、
基体の少なくとも水に接しまたは水蒸気雰囲気に接する表面を、ケイ酸を含むコーティング剤で処理して表面処理層を形成する表面処理工程と、
該表面処理層上に、ＳｉをＳｉＯ２換算で１〜２０質量％、ＬｉをＬｉ２Ｏ換算で０．０５〜０．３質量％およびＮａをＮａ２Ｏ換算で０．５〜１質量％含むアルカリ水溶液を塗布して塗布層を形成する塗布工程と、
を有することを特徴とする。
【０００９】
また、本発明に係る水使用住宅設備機器の製造方法は、２００℃以上の温度で加熱処理する加熱工程をさらに有することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明に係る水使用住宅設備機器の製造方法は、水使用住宅設備機器が、厨房用流し台のシンク、厨房用キャビネットの天板、洗面キャビネットのボールもしくは鏡、トイレの便座もしくは便器、または浴室のバスタブ、パン、壁面もしくは天井面であることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明に係る水使用住宅設備機器は、基体の表面に、ケイ酸を含むコーティング剤で処理してなる表面処理層と、該表面処理層上に、ＳｉをＳｉＯ２換算で１〜２０質量部、ＬｉをＬｉ２Ｏ換算で０．０５〜０．３質量部およびＮａをＮａ２Ｏ換算で０．５〜１質量部の割合で含むアルカリ水溶液を塗布してなる塗布層とを有することを特徴とする。
【００１２】
また、本発明に係る水使用住宅設備機器は、水使用住宅設備機器が、厨房用流し台のシンク、厨房用キャビネットの天板、洗面キャビネットのボールもしくは鏡、トイレの便座もしくは便器、または浴室のバスタブ、パン、壁面もしくは天井面であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の水使用住宅設備機器の製造方法および水使用住宅設備機器によれば、水使用住宅設備機器が、基体の表面に、ケイ酸を含む表面処理層あるいは皮膜と、ケイ酸を含む表面処理層あるいは皮膜上に、Ｓｉ、ＬｉおよびＮａの３成分の特定の組成で構成される塗布層あるいは皮膜とを有するため、親水性、表面硬度および外観が良好である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明に係る水使用住宅設備機器の製造方法および水使用住宅設備機器の好適な実施の形態について、以下に説明する。
【００１５】
本発明に係る水使用住宅設備機器の製造方法は、基体の少なくとも水に接しまたは水蒸気雰囲気に接する表面を、ケイ酸を含むコーティング剤で処理して表面処理層を形成する表面処理工程と、表面処理層上に、ＳｉをＳｉＯ２換算で１〜２０質量部、ＬｉをＬｉ２Ｏ換算で０．０５〜０．３質量部およびＮａをＮａ２Ｏ換算で０．５〜１質量部の割合で含む水溶液を塗布して塗布層を形成する塗布工程と、を有する。
ここで、水溶液は、いわば水性塗料であって、溶媒としての水にＳｉ等の上記３成分を含むことによりアルカリ性を示すものであり、言い換えれば、アルカリ水溶液である。
Ｓｉ等の上記３成分の残部である水の割合は、水溶液を塗布する際にたれを生じたり塗布むらを生じたりするものでない限り特に限定するものではないが、例えば、５０〜１５０質量部の範囲とすることが好ましく、さらに、８０〜１００質量部の範囲とすることがより好ましい。
【００１６】
上記の観点から、本発明に係る水使用住宅設備機器の製造方法は、より好ましくは、基体の少なくとも水に接しまたは水蒸気雰囲気に接する表面を、ケイ酸を含むコーティング剤で処理して表面処理層を形成する表面処理工程と、表面処理層上に、ＳｉをＳｉＯ２換算で１〜２０質量％、ＬｉをＬｉ２Ｏ換算で０．０５〜０．３質量％およびＮａをＮａ２Ｏ換算で０．５〜１．０質量％含むアルカリ水溶液を塗布して塗布層を形成する塗布工程と、を有し、基体の表面に皮膜を形成するものである。
【００１７】
本発明に係る水使用住宅設備機器の製造方法において、基体の材料は、特に限定するものではなく、ステンレス鋼等の金属材料やガラス、琺瑯、合成セラミックス等の無機材料あるいはまた樹脂材料を好適に用いることができる。但し、加熱処理に耐える耐熱性を有することがより好ましい。基体は、水使用住宅設備機器として求められる形状に成形される。
表面処理層および表面処理層上に形成される塗布層からなる皮膜は、成形された基体の表面全体に形成してもよいが、少なくとも水に接しまたは水蒸気雰囲気に接する表面に形成すれば十分である。
【００１８】
表面処理工程において、コーティング剤に含まれるケイ酸は、オルトケイ酸およびその縮合酸ならびに二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）およびその水和物のいずれかを含む広義のものをいう。
ケイ酸を含むコーティング剤は、副成分として、ＺｒＯ２、ＴｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３、ＣａＯ、ＺｎＯ、ＭｇＯ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ等の無機成分を含有していてもよい。また、無機バインダーとして公知であるコロイダルシリカやケイ酸エチルを含有していてもよい。
表面処理は、めっき、塗装、ライニング、琺瑯処理等を含む広義のものをいう。したがって、基体が琺瑯製であれば、表面処理工程は実質的に省略される。
【００１９】
水使用住宅設備機器は、塗装工程の後、乾燥した状態で使用することができるが、好ましくは、２００℃以上の温度で加熱処理する加熱工程で処理される。加熱処理は、いわゆる焼付けを含むが、これに限定するものではない。
【００２０】
上記の製造方法によって得られる水使用住宅設備機器は、好ましくは、形成される皮膜の表面硬度が９Ｈ以上である。
また、水使用住宅設備機器は、好ましくは、水に接しまたは水蒸気雰囲気に接する場所で使用される、厨房用流し台のシンク、厨房用キャビネットの天板、洗面キャビネットのボールもしくは鏡、トイレの便座もしくは便器、または浴室のバスタブ、パン、壁面もしくは天井面である。
【００２１】
ケイ酸を含むコーティング剤で表面処理した表面処理層は、通常−Ｓｉ−Ｏ−Ｘで表わされる化学結合を有している。ここでＸは原子、原子団、あるいは分子、分子団であり、酸素原子Ｏと化学結合しているものである。Ｘが水素原子Ｈである場合、−Ｓｉ−ＯＨとなり、ＯＨ基は水を吸着しやすい性質を有しているため親水性を示す。
ケイ酸を含むコーティング剤で表面処理した表面処理層をアルカリ水溶液で処理して塗膜を形成すると、Ｓｉ−Ｏ−Ｈ結合がＯ−Ｈの部分で切断され、ＨがＲに置換されて、Ｓｉ−ＯＲ（Ｒはアルカリ原子）が生成される。Ｒは水と置換してＯＨ基を生成するため親水性を呈する。
【００２２】
上記のアルカリ水溶液が適量のＳｉを含むケイ酸アルカリであると、親水性はさらに向上する。ケイ酸アルカリはアルカリの性質があるだけではなく、それ自身がＳｉ−ＯＲ結合を有し、乾燥によって表面処理層に固着し、簡単に消失しないためと考えられる。
また、上記のアルカリ水溶液が適量のＮａを含むと、Ｓｉ−Ｏ結合を切断する作用を奏し、親水性や鏡面硬度の向上に寄与する。
また、上記のアルカリ水溶液が適量のＬｉを含むと、Ｎａの作用を緩和する。
本発明では、前記のように、より好ましくは、塗膜材料のアルカリ水溶液として、ＳｉをＳｉＯ２換算で１〜２０質量％、ＬｉをＬｉ２Ｏ換算で０．０５〜０．３質量％およびＮａをＮａ２Ｏ換算で０．５〜１．０質量％含むものを用いる。
ＳｉがＳｉＯ２換算で２０質量％を超えるとざらざらとした外観の表面となりやすく、１質量％未満であると親水性被膜が消失しやすくなる。ＬｉがＬｉ２Ｏ換算で０．３質量％を超えると表面硬度が低下し、０．０５質量％未満であると白化を生じうる。ＮａがＮａ２Ｏ換算で１．０質量％を超えると白化を生じ、０．５質量％未満であると充分な親水性や表面硬度が得られないおそれがある。
【００２３】
つぎに、本発明に係る水使用住宅設備機器は、好ましくは、上記した本発明に係る水使用住宅設備機器の製造方法によって得られるものであり、基体の表面に、ケイ酸を含む皮膜と、ケイ酸を含む皮膜上に、ＳｉをＳｉＯ２換算で４４〜９７質量％、ＬｉをＬｉ２Ｏ換算で０．２〜１７質量％およびＮａをＮａ２Ｏ換算で２．４〜４９質量％の組成で構成される皮膜とを有する。
また、本発明に係る水使用住宅設備機器は、基体の表面に、ケイ酸を含むコーティング剤で処理してなる表面処理層と、該表面処理層上に、ＳｉをＳｉＯ２換算で１〜２０質量部、ＬｉをＬｉ２Ｏ換算で０．０５〜０．３質量部およびＮａをＮａ２Ｏ換算で０．５〜１質量部の割合で含むアルカリ水溶液を塗布してなる塗布層とを有する。この塗布層は、乾燥によって、含まれる水が蒸発した後は、上記した組成で構成される皮膜となる。
また、本発明に係る水使用住宅設備機器は、水使用住宅設備機器が、厨房用流し台のシンク、厨房用キャビネットの天板、洗面キャビネットのボールもしくは鏡、トイレの便座もしくは便器、または浴室のバスタブ、パン、壁面もしくは天井面である。
【００２４】
本発明に係る水使用住宅設備機器は、上記した本発明に係る水使用住宅設備機器の製造方法による作用効果を得ることができる。なお、本発明に係る水使用住宅設備機器の製造方法のところで説明したように、皮膜は、成形された基体の表面全体に形成してもよいが、少なくとも水に接しまたは水蒸気雰囲気に接する表面に形成すれば十分である。
【実施例】
【００２５】
実施例を挙げて、本発明をさらに説明する。なお、本発明は、以下に説明する実施例に限定されるものではない。
【００２６】
（実施例１）
水使用住宅設備機器として、琺瑯製流し台シンクを用いた。琺瑯製流し台シンクの表面にはすでにケイ酸が含まれているので、ケイ酸を含むコーティング剤でさらに表面処理する必要はない。
ＮａをＮａ２Ｏ換算で０．８質量％、ＬｉをＬｉ２Ｏ換算で０．１５質量％、ＳｉをＳｉＯ２換算で４．５質量％含むアルカリ水溶液を調製した。このアルカリ水溶液の組成は、言い換えれば、ＮａをＮａ２Ｏ換算で０．８質量部、ＬｉをＬｉ２Ｏ換算で０．１５質量部、ＳｉをＳｉＯ２換算で４．５質量部含むものであり、残部成分である水を９４．５５質量部含む。
上記のように調製したアルカリ水溶液を、琺瑯製流し台シンクの表面に直接に、あるいはスプレーを用いて全面に吹き付けた。なお、Ｎａ（Ｎａ２Ｏ換算）、Ｌｉ（Ｌｉ２Ｏ換算）およびＳｉ（ＳｉＯ２換算）の各成分の測定は、いずれも、ＪＩＳ  Ｋ  ０４００−５２―３０（水質-誘導結合プラズマ発光分光分析）に準拠して行った。以下の他の実施例についても同様である。塗布量は、面積１ｍ２当たりアルカリ水溶液２０ｇの割合である。塗布後は自然乾燥の後に、２５０℃で２０分間の焼付けを行ない、続いて冷却し、親水性被膜を形成した。親水性被膜は、溶媒の水が蒸発することにより、ＮａをＮａ２Ｏ換算で１５質量％、ＬｉをＬｉ２Ｏ換算で３質量％、ＳｉをＳｉＯ２換算で８２質量％の組成を有する。
形成された親水性被膜について接触角を測定したところ１０°であり、親水性被膜を形成する前のシンク表面の接触角２０°に比べて接触角が小さく、親水性の改善が認められた。
【００２７】
（実施例２）
水使用住宅設備機器の基体としてステンレス鋼製流し台シンクを用いた。ステンレス鋼の表面は、脱脂処理などの前処理を施し、乾燥した。
ケイ酸を含むコーティング剤としてエチルシリケートの加水分解液を用い、この加水分解液をステンレス鋼の表面にスプレー塗装した後、２５０℃で２０分間焼付けて表面処理層を形成した。
ついで、ＮａをＮａ２Ｏ換算で１．０質量％、ＬｉをＬｉ２Ｏ換算で０．２質量％、ＳｉをＳｉＯ２換算で５．０質量％含むアルカリ水溶液を調製した。このアルカリ水溶液の組成は、言い換えれば、ＮａをＮａ２Ｏ換算で１．０質量部、ＬｉをＬｉ２Ｏ換算で０．２質量部、ＳｉをＳｉＯ２換算で５．０質量部含むものであり、残部成分である水を９３．８質量部含む。
上記のように調製したアルカリ水溶液を、ステンレス鋼の表面に表面処理面１ｍ２当たりアルカリ水溶液２０ｇの割合でスプレー塗布した後に２５０℃で２０分間焼付けを行ない、続いて冷却し、親水性被膜を形成した。親水性被膜は、溶媒の水が蒸発することにより、ＮａをＮａ２Ｏ換算で１６質量％、ＬｉをＬｉ２Ｏ換算で３質量％、ＳｉをＳｉＯ２換算で８１質量％の組成を有する。
形成された親水性被膜について接触角を測定したところ５°であり、親水性被膜を形成する前のステンレス鋼表面の接触角が３０°に比べて接触角が大幅に小さく、親水性の大幅な改善が認められた。
【００２８】
（実施例３）
基体として、ステンレス鋼製試験材を用い、実施例２と同様の前処理および乾燥を施した。
ケイ酸を含むコーティング材として、エチルシリケートとジルコニウムテトラブトキシドをＳｉとＺｒの質量比１：１で混合した加水分解液を用い、この加水分解液をステンレス鋼の表面にスプレー塗布した後、２５０℃で２０分間焼付けて表面処理層を形成した。
ついで、表１に示すように、ＮａをＮａ２Ｏ換算で０〜１．５質量％、ＬｉをＬｉ２Ｏ換算で０〜０．５質量％およびＳｉをＳｉＯ２換算で５．０質量％の一定量含むアルカリ水溶液を調製した。このアルカリ水溶液の組成は、言い換えれば、ＮａをＮａ２Ｏ換算で０〜１．５質量部、ＬｉをＬｉ２Ｏ換算で０〜０．５質量部、ＳｉをＳｉＯ２換算で５．０質量部の一定量含むものであり、残部成分である水を９３．０〜９５．０質量部含む。
上記のように調製したアルカリ水溶液を、ステンレス鋼の表面に表面処理面１ｍ２当たりアルカリ水溶液２０ｇの割合でスプレー塗布した後に２５０℃で２０分間焼付けを行ない、続いて冷却し、親水性被膜を形成した。親水性被膜は、溶媒の水が蒸発することにより、ＮａをＮａ２Ｏ換算で０〜２３質量％、ＬｉをＬｉ２Ｏ換算で０〜９質量％、ＳｉをＳｉＯ２換算で７１〜１００質量％の組成を有する。
親水性被膜を形成した試験材について、親水性、外観、表面硬度を測定した結果を表１に示す。
ここで、親水性は、ＪＩＳ  Ｒ  ３２５７に準拠した接触角で評価し、接触角が２０°以下のものを○、２０°を超えるものを×で示した。
外観は、加熱処理または湿熱処理を行った後の皮膜の表面状態をそれぞれ目視評価した。加熱処理は、焼付け処理を行う前の塗布膜を形成した段階の試験材を２５０℃で２０分間焼付けするものであり、言い換えれば、製造工程で焼付け処理を行った試験材の外観をそのまま評価するものである。また、湿熱処理は、焼付け処理を行った試験材の皮膜表面に沸騰水をたらし、その上に沸騰水を満たした熱い鍋を２０分間置くものであり、加熱処理よりもさらに過酷な条件で外観を評価するものである。
各試験条件において、外観の×のうち、Ｎａ２Ｏが０質量％の水準のもの（表１中、最左列）は、いずれも加熱後の外観がざらざらであり、Ｎａ２Ｏが１．５質量％の水準のもの（表１中、最右列）は、加熱処理および湿熱処理のいずれの場合においても白化し、Ｌｉ２Ｏが０質量％の水準のもの（表１中、最上行およびその下の行）は、加熱処理の場合は良好なものを含め、湿熱処理の場合は全て白化した。
表面硬度は、ＪＩＳ  Ｋ  ５６００−５−４に準拠して鉛筆硬度で評価し、硬度が９Ｈ以上のものを○、９Ｈを下回るものを×で示した。
【００２９】
【表１】
0004012939.tif 000002
【００３０】
表１によれば、塗布するアルカリ水溶液のＮａ２Ｏの含有量が０．５％（質量％）未満であると、接触角が２０°を超えてしまい、好ましくなく、Ｎａ２Ｏの含有量が１％（質量％）を超える親水性皮膜は、外観異常が生じ、好ましくないことがわかる。また、Ｌｉ２Ｏの含有量が０．３％（質量％）を超える親水性皮膜は、硬度が鉛筆硬度９Ｈ未満で、実用に耐えず、Ｌｉ２Ｏの含有量が０．０５％（質量％）未満の親水性皮膜は、外観異常が生じ好ましくないことがわかる。