CN101115868A - 住宅用水设备机器的制造方法及住宅用水设备机器 - Google Patents

住宅用水设备机器的制造方法及住宅用水设备机器 Download PDF

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Abstract

本发明提供亲水性、表面硬度及外观良好的住宅用水设备机器的制造方法及住宅用水设备机器。住宅用水设备机器在基体的表面上具有含硅酸的皮膜，并于含硅酸的皮膜上具有下述组成构成的皮膜：Si以SiO2换算为44～97质量％、Li以Li2O换算为0.2～17质量％及Na以Na2O换算为2.4～49质量％。住宅用水设备机器的制造方法包括：表面处理步骤，将基体的至少与水接触或与水蒸气气氛接触的表面用含硅酸的涂布剂处理而形成表面处理层；以及涂布步骤，在表面处理层上涂布含有下述比例的水溶液而形成涂布层：Si以SiO2换算为1～20质量份、Li以Li2O换算为0.05～0.3质量份及Na以Na2O换算为0.5～1质量份。

Description

住宅用水设备机器的制造方法及住宅用水设备机器
技术领域
本发明关于使用水的住宅设备机器的制造方法及住宅用水设备机器，具体而言，关于住宅用水设备机器的皮膜形成方法。
背景技术
使用水的住宅设备机器(以下，有时称为住宅用水设备机器)可以列举厨房用流理台的水槽、厨房用橱的顶板、洗脸橱的盆或镜、厕所的便座或便器，或者浴室的浴缸、盆、壁面或顶面。这些住宅用水设备机器为不锈钢制或树脂制的，接触水的时候由于水滴会附着，因此容易变脏。
为了改良上述不良情况，公开了例如将由化学式LiaNabKc(SiOm)x(ZrOn)y(H2O)2构成的物质与聚丙烯酸或由丙烯酸单体构成的共聚物涂布在不锈钢基材上，而后高温烧结以形成亲水性皮膜的方法(专利文献1、2)。
依照这些方法，可轻易地除去附着的油污，且不会附着蒸发的水分造成的水渍，指纹不明显而且不易受损。
另外，公开了在基体表面形成含有SiO2的皮膜，再在该皮膜上涂布含有锂离子的水溶液后，加热处理使锂离子扩散分布于皮膜中及基体表面的方法(专利文献3)。
依照该方法，尤其是可通过锂离子得到良好的亲水性(水合性：对水的润湿性)。
专利文献1：日本特开2003-310411号公报
专利文献2：日本特开2003-301273号公报
专利文献3：日本特开2002-19007号公报
发明内容
然而，上述现有技术均不能充分地解决：由于亲水性不足而产生的水滴所造成的污损问题、由于表面硬度不足而产生的伤痕等问题、在形成有亲水性皮膜的状态置于水蒸气气氛下时亲水性皮膜会变白的问题，以及使亲水性皮膜接触热管或热锅时接触的部分会变白的问题，因此需要改良以用于住宅用水设备机器。这里，本发明说明书中，外观不良的现象总称为亲水性皮膜的“白化”。
本发明有鉴于上述问题而完成，其目的在于提供亲水性、表面硬度及外观良好的住宅用水设备机器的制造方法及住宅用水设备机器。
本发明的住宅用水设备机器的制造方法，其特征在于，包括：
表面处理步骤，将基体的至少与水接触或与水蒸气气氛接触的表面用含硅酸的涂布剂处理而形成表面处理层；及
涂布步骤，在该表面处理层上涂布含有下述组成的水溶液而形成涂布层：Si以SiO2换算为1～20质量份、Li以Li2O换算为0.05～0.3质量份及Na以Na2O换算为0.5～1质量份。
另外，本发明的住宅用水设备机器的制造方法，其特征在于，包括：
表面处理步骤，将基体的至少与水接触或与水蒸气气氛接触的表面用含硅酸的涂布剂处理而形成表面处理层；及
涂布步骤，在该表面处理层上涂布含有下述组成的碱水溶液而形成涂布层：Si以SiO2换算为1～20质量％、Li以Li2O换算为0.05～0.3质量％及Na以Na2O换算为0.5～1质量％。
另外，本发明的住宅用水设备机器的制造方法，其特征在于，还包括在200℃以上的温度进行加热处理的加热步骤。
另外，本发明的住宅用水设备机器的制造方法，其特征在于，住宅用水设备机器为厨房用流理台的水槽、厨房用橱的顶板、洗脸橱的盆或镜、厕所的便座或便器，或者浴室的浴缸、盆、壁面或顶面。
另外，本发明的住宅用水设备机器，其特征在于，在基体的表面具有：
含硅酸的皮膜；及
在该含硅酸的皮膜上以下述组成构成的皮膜：Si以SiO2换算为44～97质量％、Li以Li2O换算为0.2～17质量％及Na以Na2O换算为2.4～49质量％。
另外，本发明的住宅用水设备机器，其特征在于，在基体的表面具有：
表面处理层，用含硅酸的涂布剂处理而形成；及
涂布层，在该表面处理层上涂布含有下述组成的碱水溶液而形成：Si以SiO2换算为1～20质量份、Li以Li2O换算为0.05～0.3质量份及Na以Na2O换算为0.5～1质量份。
另外，本发明的住宅用水设备机器，其特征在于，住宅用水设备机器为厨房用流理台的水槽、厨房用橱的顶板、洗脸橱的盆或镜、厕所的便座或便器，或者浴室的浴缸、盆、壁面或顶面。
依照本发明的住宅用水设备机器的制造方法及住宅用水设备机器，由于住宅用水设备机器在基体的表面上具有含有硅酸的表面处理层或皮膜，以及在含有硅酸的表面处理层或皮膜上由Si、Li及Na的三种成分以特定组成构成的涂布层或皮膜，因此亲水性、表面硬度及外观良好。
具体实施方式
关于本发明的住宅用水设备机器的制造方法及住宅用水设备机器的较佳实施方式，详细说明如下。
本发明的住宅用水设备机器的制造方法包括：
表面处理步骤，将基体的至少与水接触或与水蒸气气氛接触的表面用含硅酸的涂布剂处理而形成表面处理层；及
涂布步骤，在该表面处理层上涂布含有下述组成的水溶液而形成涂布层：Si以SiO2换算为1～20质量份、Li以Li2O换算为0.05～0.3质量份及Na以Na2O换算为0.5～1质量份。
在此，水溶液为水性涂料，且由于在作为溶剂的水中包含Si等上述三种成分，故呈碱性，换而言之，为碱水溶液。
除Si等上述三种成分以外，其余部分的水的比例只要是在涂布水溶液时不会产生滴液或涂布不均就没有特别限定，例如优选为50～150质量份的范围，更优选为80～100质量份的范围。
由上述观点，本发明的住宅用水设备机器的制造方法更优选包括：
表面处理步骤，将基体的至少与水接触或与水蒸气气氛接触的表面用含硅酸的涂布剂处理而形成表面处理层；及
涂布步骤，在该表面处理层上涂布含有下述组成的碱水溶液而形成涂布层：Si以SiO2换算为1～20质量％、Li以Li2O换算为0.05～0.3质量％及Na以Na2O换算为0.5～1.0质量％；
并在基体的表面上形成皮膜。
本发明的住宅用水设备机器的制造方法中，基材的材料没有特别限定，可适当使用不锈钢等金属材料或者玻璃、珐琅、合成陶瓷等无机材料或者树脂材料。但是，更优选为具有能耐受加热处理的耐热性。基体可成形为住宅用水设备机器所要求的形状。
由表面处理层及形成于表面处理层上的涂布层构成的皮膜，可形成于成形的基体的整个表面，但是只要至少形成于与水接触或与水蒸气气氛接触的表面即可。
在表面处理步骤中，涂布剂中所含的硅酸为广义的含意，包括原硅酸及其缩合酸以及二氧化硅(SiO2)及其水合物中的任意一种。
包含硅酸的涂布剂，可含有ZrO2、TiO2、Al2O3、B2O3、CaO、ZnO、MgO、Na2O、K2O等无机成分作为副成分。并且，可含有公知的作为无机粘合剂的胶体二氧化硅或硅酸乙酯。
表面处理为广义的含意，包含镀覆、涂布、衬里、珐琅处理等。因此，如果基体为珐琅制，则可实质上省略表面处理步骤。
住宅用水设备机器可在涂布步骤后经过干燥的状态使用，优选由在200℃以上的温度加热处理的加热步骤进行处理。加热处理包含所谓的烧结，但不限定于此。
以上述制造方法得到的住宅用水设备机器，优选形成的皮膜的表面硬度为9H以上。
并且，住宅用水设备机器优选为使用于接触水或接触水蒸气气氛的场所的厨房用流理台的水槽、厨房用橱的顶板、洗脸橱的盆或镜、厕所的便座或便器，或者浴室的浴缸、盆、壁面或顶面。
用含有硅酸的涂布剂进行过表面处理的表面处理层通常具有以-Si-O-X表示的化学键。在此，X表示原子、原子团或分子、分子团，与氧原子O化学结合。当X为氢原子H时，成为-Si-OH ，由于OH基具有容易吸附水的性质，因此呈现亲水性。
如果对用含有硅酸的涂布剂进行过表面处理的表面处理层利用碱水溶液处理而形成涂膜，则Si-O-H键在O-H部分被切断，H被取代为R，生成Si-OR(R为碱原子)。由于R取代水而生成OH基，故呈现亲水性。
如果上述碱水溶液为含有适量的Si的硅酸碱，则亲水性会更高。其原因被认为是：硅酸碱不仅具有碱的性质，而且本身具有Si-OR键，会因为干燥而固着于表面处理层，不会简单地消失。
另外，如果上述碱水溶液含有适量的Na，则能发挥切断Si-O键的作用，有助于提高亲水性和表面硬度。
另外，如果上述碱水溶液含有适量的Li，则能缓和Na的作用。
如前所述，本发明中更优选作为涂膜材料的碱水溶液使用含有：Si以SiO2换算为1～20质量％、Li以Li2O换算为0.05～0.3质量％及Na以Na2O换算为0.5～10质量％的溶液。
如果Si以SiO2换算超过20质量％，则容易形成不光滑外观的表面；如果不足1质量％，则亲水性被膜容易消失。如果Li以Li2O换算超过0.3质量％，则表面硬度下降；如果不足0.05质量％，则会发生白化。如果Na以Na2O换算超过1.0质量％，则会发生白化；如果不足0.5质量％，则存在无法得到充分的亲水性或表面硬度的可能。
其次，本发明的住宅用水设备机器优选使用上述的本发明的住宅用水设备机器的制造方法得到，在基体的表面上具有：含硅酸的皮膜，以及在该含硅酸的皮膜上以下述组成构成的皮膜：Si以SiO2换算为44～97质量％、Li以Li2O换算为0.2～17质量％及Na以Na2O换算为2.4～49质量％。
另外，本发明的的住宅用水设备机器，在基体的表面具有：表面处理层，用含硅酸的涂布剂处理而形成；以及涂布层，在该表面处理层上涂布含有下述组成的碱水溶液而形成：Si以SiO2换算为1～20质量份、Li以Li2O换算为0.05～0.3质量份及Na以Na2O换算为0.5～1质量份。该涂布层通过干燥将所含的水分蒸发后，形成由上述组成构成的皮膜。
另外，本发明的住宅用水设备机器中，住宅用水设备机器为厨房用流理台的水槽、厨房用橱的顶板、洗脸橱的盆或镜、厕所的便座或便器，或者浴室的浴缸、盆、壁面或顶面。
本发明的住宅用水设备机器可得到由上述本发明的住宅用水设备机器的制造方法产生的作用效果。这里，如同在本发明的住宅用水设备机器的制造方法的部分所说明的，皮膜可以形成于成形的基体的整个表面，但是只要至少形成于与水接触或与水蒸气气氛接触的表面即可。
(实施例)
列举实施例对本发明进一步说明。并且，本发明不限定于以下说明的实施例。
(实施例1)
作为住宅用水设备机器使用珐琅制流理台水槽。由于珐琅制流理台水槽表面包含硅酸，故不需要用含硅酸的涂布剂进行表面处理。
调制包含Na以Na2O换算为0.8质量％、Li以Li2O换算为0.15质量％、Si以SiO2换算为4.5质量％的碱水溶液。该碱水溶液的组成换而言之为包含Na以Na2O换算为0.8质量份、Li以Li2O换算为0.15质量份、Si以SiO2换算为4.5质量份，其余部分为水94.55质量份。
将以上述方式调制的碱水溶液直接地或使用喷雾器喷涂在珐琅制流理台水槽的整个表面。这里，Na(以Na2O换算)、Li(以Li2O换算)、Si(以SiO2换算)等各成分的测定均依照JISK0400-52-30(水质-感应偶合等离子发光分光分析)进行。以下其它的实施例也相同。涂布量为每1m2面积对应碱水溶液20g的比例。在涂布后以自然干燥，然后在250℃进行20分钟的烧结，接着冷却，形成亲水性被膜。亲水性被膜通过将溶液的水蒸发，具有Na以Na2O换算为15质量份％、Li以Li2O换算为3质量％、Si以SiO2换算为82质量份％的组成。
测定所形成的亲水性被膜的接触角，为10°，与形成亲水性被膜之前的水槽表面的接触角20°相比，接触角较小，可认为亲水性有所改善。
(实施例2)
使用不锈钢制流理台水槽作为住宅用水设备机器的基体。在不锈钢表面实施脱脂处理等前处理，并干燥。
作为含硅酸的涂布剂使用硅酸乙酯的水解液，将该水解液喷涂于不锈钢的表面后，在250℃烧结20分钟，形成表面处理层。
接着，调制包含Na以Na2O换算为1.0质量％、Li以Li2O换算为0.2质量％、Si以SiO2换算为5.0质量％的碱水溶液。该碱水溶液的组成换而言之包含Na以Na2O换算为1.0质量份、Li以Li2O换算为0.2质量份、Si以SiO2换算为5.0质量份，其余部分为水93.8质量份。
将以上述方式调制的碱水溶液以每1m2面积对应碱水溶液20g的比例喷涂于不锈钢的表面后，在250℃进行20分钟的烧结，接着冷却，形成亲水性被膜。亲水性被膜通过将溶液的水蒸发，具有Na以Na2O换算为16质量份％、Li以Li2O换算为3质量％、Si以SiO2换算为81质量份％的组成。
测定所形成的亲水性被膜的接触角，为5°，与形成亲水性被膜之前的水槽表面的接触角30°相比，接触角大幅缩小，可认为亲水性有大幅的改善。
(实施例3)
使用不锈钢制试验材作为基体，与实施例2以同样方式进行前处理及干燥。
作为含硅酸的涂布剂使用将硅酸乙酯和四丁氧化锆以Si与Zr的质量比为1∶1混合的水解液，将该水解液喷涂于不锈钢的表面后，在250℃烧结20分钟，形成表面处理层。
接着，如表1所示，调制包含Na以Na2O换算为0～1.5质量％、Li以Li2O换算为0～0.5质量％、Si以SiO2换算为5.0质量％的一定量的碱水溶液。该碱水溶液的组成换而言之包含Na以Na2O换算为0～1.5质量份、Li以Li2O换算为0～0.5质量份、Si以SiO2换算为5.0质量份，其余部分为水93.0～95.0质量份。
将以上述方式调制的碱水容液以每1m2面积对应碱水溶液20g的比例喷涂于不锈钢的表面后，在250℃进行20分钟的烧结，接着冷却，形成亲水性被膜。亲水性被膜通过将溶液的水蒸发，具有Na以Na2O换算为0～23质量份％、Li以Li2O换算为0～9质量％、Si以SiO2换算为71～100质量份％的组成。
对形成有亲水性被膜的试验材测定亲水性、外观、表面硬度，结果如表1所示。
在此，亲水性由依照JIS R 3257的接触角进行评价，接触角为20°以下的表示为○，超过20°的表示为×。
外观分别以目视评价经过加热处理或湿热处理后的皮膜的表面状态。加热处理是将进行烧结处理前的形成有涂布膜的阶段的试验材在250℃烧结20分钟，换而言之，系对在制造步骤中进行了烧结处理的试验材外观直接加以评价。另外，湿热处理是在经过烧结处理的试验材的皮膜表面泼上沸水，并且放置于充满沸水的热锅20分钟，系在较加热处理更为苛刻的条件进行外观评价。
在各试验条件下，外观为×的实例中，Na2O为0质量％水平者(表1中最左列)，加热后的外观均为不光滑，Na2O为1.5质量％水平者(表1中最右列)，在加热处理及湿热处理的任何情况均发生白化，在Li2O为0质量％水平者(表1中最上行及其下一行)，加热处理的情况有良好的，在湿热处理的情况全部白化。
表面硬度依照JIS K 5600-5-4以铅笔硬度进行评价，硬度为9H以上的以○表示，低于9H的以×表示。
表1
    Na2O
    0％     0.20％     0.50％     0.70％     1％     1.50％
Li2O 0％     接触角×外观  ×硬度  ○     接触角○外观  ×硬度  ○     接触角○外观  ×硬度  ○     接触角○外观  ×硬度  ○     接触角○外观  ×硬度  ○
0.02％     接触角×外观  ×硬度  ×     接触角×外观  ×硬度  ○     接触角○外观  ×硬度  ○     接触角○外观  ×硬度  ○     接触角○外观  ×硬度  ○     接触角○外观  ×硬度  ○
0.05％     接触角×外观  ×硬度  ×     接触角×外观  ○硬度  ○     接触角○外观  ○硬度  ○     接触角○外观  ○硬度  ○     接触角○外观  ○硬度  ○     接触角○外观  ×硬度  ○
0.10％     接触角×外观  ×硬度  ×     接触角×外观  ○硬度  ○     接触角○外观  ○硬度  ○     接触角○外观  ○硬度  ○     接触角○外观  ○硬度  ○     接触角○外观  ×硬度  ○
0.30％     接触角×外观  ×硬度  ×     接触角×外观  ○硬度  ○     接触角○外观  ○硬度  ○     接触角○外观  ○硬度  ○     接触角○外观  ○硬度  ○     接触角○外观  ×硬度  ○
0.50％     接触角×外观  ×硬度  ×     接触角×外观  ○硬度  ×     接触角○外观  ○硬度  ×     接触角○外观  ○硬度  ×     接触角○外观  ○硬度  ×     接触角○外观  ×硬度  ×
依照表1可知，如果所涂布的碱水溶液的Na2O的含量不足0.5％(质量％)，则接触角会超过20°，并非优选，Na2O的含量超过1.0％(质量％)的亲水性皮膜，会发生外观异常，并非优选。并且，可知Li2O的含量超过0.3％(质量％)的亲水性皮膜，硬度不足铅笔硬度9H，不符合实用，Li2O的含量不足0.05％(质量％)的亲水性皮膜，会发生外观异常，并非优选。

Claims (8)

1.一种住宅用水设备机器的制造方法，其特征在于，包括：
表面处理步骤，将基体的至少与水接触或与水蒸气气氛接触的表面用含硅酸的涂布剂处理而形成表面处理层；及
涂布步骤，在该表面处理层上涂布含有下述组成的水溶液而形成涂布层：Si以SiO2换算为1～20质量份、Li以Li2O换算为0.05～0.3质量份及Na以Na2O换算为0.5～1质量份。
2.一种住宅用水设备机器的制造方法，其特征在于，包括：
表面处理步骤，将基体的至少与水接触或与水蒸气气氛接触的表面用含硅酸的涂布剂处理而形成表面处理层；及
涂布步骤，在该表面处理层上涂布含有下述组成的碱水溶液而形成涂布层：Si以SiO2换算为1～20质量％、Li以Li2O换算为0.05～0.3质量％及Na以Na2O换算为0.5～1质量％。
3.根据权利要求1或2所述的住宅用水设备机器的制造方法，其特征在于，还包括在200℃以上的温度进行加热处理的加热步骤。
4.根据权利要求1或2所述的住宅用水设备机器的制造方法，其特征在于，住宅用水设备机器为厨房用流理台的水槽、厨房用橱的顶板、洗脸橱的盆或镜、厕所的便座或便器，或者浴室的浴缸、盆、壁面或顶面。
5.根据权利要求3所述的住宅用水设备机器的制造方法，其特征在于，住宅用水设备机器为厨房用流理台的水槽、厨房用橱的顶板、洗脸橱的盆或镜、厕所的便座或便器，或者浴室的浴缸、盆、壁面或顶面。
6.一种住宅用水设备机器，其特征在于，在基体的表面具有：
含硅酸的皮膜；及
在该含硅酸的皮膜上以下述组成构成的皮膜：Si以SiO2换算为44～97质量％、Li以Li2O换算为0.2～17质量％及Na以Na2O换算为2.4～49质量％。
7.一种住宅用水设备机器，其特征在于，在基体的表面具有：
表面处理层，用含硅酸的涂布剂处理而形成；及
涂布层，在该表面处理层上涂布含有下述组成的碱水溶液而形成：Si以SiO2换算为1～20质量份、Li以Li2O换算为0.05～0.3质量份及Na以Na2O换算为0.5～1质量份。
8.根据权利要求6或7所述的住宅用水设备机器，其特征在于，住宅用水设备机器为厨房用流理台的水槽、厨房用橱的顶板、洗脸橱的盆或镜、厕所的便座或便器，或者浴室的浴缸、盆、壁面或顶面。
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