JP2021171459A - container - Google Patents
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Abstract
Description
本願発明は、例えばお茶、コーヒーなどの飲料物を入れて持ち運び可能な容器に関するものである。 The present invention relates to a portable container for containing a beverage such as tea or coffee.
近時、飲料容器、例えば、お茶、コーヒー及びスープなどの飲料物を入れて持ち運ぶ飲料容器として、一重または内外筒間を真空にした真空二重容器が広く出回っている。 Recently, single or vacuum double containers with a vacuum between the inner and outer cylinders are widely available as beverage containers, for example, beverage containers for carrying beverages such as tea, coffee and soup.
飲料容器は、樹脂製または金属製のもので、蓋のないタンブラー状のもの、高さ方向の全体にわたってほぼ同径筒状で、上部開口にネジにより着脱自在に設けられる蓋や飲み口を備えた水筒形のもの、高さが比較的低く、且つ側面が上方に向かって広がって上端に広口開口を有し、具材の入ったスープなどの比較的流動性の低い食材または飲料を入れるスープカップ状のもの、高さに対して開口径の大きな鍋状のものなど、各種形態のものがある。 The beverage container is made of resin or metal, has a tumbler shape without a lid, has a tubular shape with almost the same diameter over the entire height direction, and has a lid and a spout that can be detachably provided by a screw at the upper opening. A water bottle-shaped soup that is relatively low in height and has a wide opening at the top with its sides widening upwards, and contains relatively low-fluidity ingredients or beverages such as soup containing ingredients. There are various types such as a cup-shaped one and a pot-shaped one with a large opening diameter with respect to the height.
そして、従来の飲料容器は、清潔性及び見栄えを高めるためにいろいろな表面処理が施されている。その一つに電解研磨処理が知られている。この電解研磨処理は、金属容器に応じた電解研磨処理液の中で、容器側をプラスにして直流電流を流し、容器の表面を熔解して平滑化、光沢化する処理で、容器の表面にこの処理を施すことにより、容器の清潔性を高め、見栄えをよくしている。 And, the conventional beverage container is subjected to various surface treatments in order to improve the cleanliness and appearance. One of them is known as electropolishing treatment. This electrolytic polishing treatment is a treatment in which a DC current is applied with the container side positive in the electrolytic polishing liquid corresponding to the metal container to melt the surface of the container to smooth and gloss it, and to make the surface of the container smooth and glossy. By applying this treatment, the cleanliness of the container is improved and the appearance is improved.
清潔性及び見栄えを高めるための他の表面処理として、フッ素コート処理が知られている。このフッ素コート処理は、例えば、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、即ち、高い撥水・撥油性を有する表面処理剤を用いる処理であり、容器の表面にフッ素コーティングを施すことにより容器の清潔性及び見栄えを高めている。 Fluorine coating is known as another surface treatment for improving cleanliness and appearance. This fluorine coating treatment is a treatment using, for example, polytetrafluoroethylene (PTFE), that is, a surface treatment agent having high water and oil repellency, and by applying a fluorine coating to the surface of the container, the cleanliness of the container and the cleanliness of the container can be improved. It looks better.
清潔性及び見栄えを高めるための他の表面処理として、ホウロウ処理が知られている。このホウロウ処理は、例えば、フリット(粉末ガラス)、粘土(長石など)及び水などからなる釉薬を容器の表面に塗って、約800度で焼成し、容器の表面に略50〜100μmの比較的厚い膜厚の「ガラスと粘土とからなる混合層(ポーラス状の粘土層の上にフリットが溶解した混合層)」を形成する処理で、容器の表面にこの処理を施すことにより容器の清潔性及び見栄えを高めている(特許文献1参照)。 Enamel treatment is known as another surface treatment for improving cleanliness and appearance. In this hollow treatment, for example, a glaze composed of frit (powdered glass), clay (such as slabs) and water is applied to the surface of the container and fired at about 800 degrees, and the surface of the container is relatively 50 to 100 μm. A process to form a thick "mixed layer consisting of glass and clay (mixed layer in which frit is dissolved on a porous clay layer)", and by applying this process to the surface of the container, the cleanliness of the container And enhances the appearance (see Patent Document 1).
ところで、上記従来の電解研磨処理は、処理後も表面は金属表面のままであるため、例えば長時間使用すると表面に汚れ成分が付着しやすく、衛生面及び見た目が悪くなる。更には容器内に飲料物を入れると金属イオンなどが溶出し、内部の飲料物の味や風味が劣化する恐れを有する。 By the way, in the above-mentioned conventional electrolytic polishing treatment, since the surface remains a metal surface even after the treatment, for example, when it is used for a long time, a stain component easily adheres to the surface, resulting in poor hygiene and appearance. Furthermore, when a beverage is placed in a container, metal ions and the like are eluted, which may deteriorate the taste and flavor of the beverage inside.
また、電解研磨処理は、電解研磨処理時間を長くすることで表面粗さRa(算術平均粗さ)を小さくすることができる。しかしながら、例えば、コーヒーやお茶やスープなどは、汚れ成分である堆積物が多いため、例え表面粗さRaの小さい容器にコーヒーやお茶やスープなどのような飲料物を入れておくと、どうしても容器の内面に汚れ成分が堆積するようになる。そして、一度付着した汚れは取れにくく、お手入れがしにくくなり、衛生面及び見た目が悪くなる。 Further, in the electrolytic polishing treatment, the surface roughness Ra (arithmetic mean roughness) can be reduced by lengthening the electrolytic polishing treatment time. However, for example, coffee, tea, soup, etc. have a lot of deposits that are stain components, so if you put a beverage such as coffee, tea, soup, etc. in a container with a small surface roughness Ra, it will inevitably be a container. Dirt components will accumulate on the inner surface of the coffee. Then, once the dirt has adhered, it is difficult to remove it, it is difficult to clean it, and the hygiene and appearance are deteriorated.
また、電解研磨処理は、表面粗さRaを小さくするために電解研磨処理時間を長くすると、それだけ生産コストが高騰するとともに、電解研磨処理液の使用量が増えて廃液処理費用がかかるようになり、やはり生産コストが高騰する。 Further, in the electrolytic polishing treatment, if the electrolytic polishing treatment time is lengthened in order to reduce the surface roughness Ra, the production cost rises accordingly, and the amount of the electrolytic polishing treatment liquid used increases, resulting in a waste liquid treatment cost. After all, the production cost soars.
また、上記従来のフッ素コート処理で用いられる処理剤は、環境負荷の高い物質であること、及びフッ素コート処理を施す箇所は、飲料物が触れる箇所であることを踏まえると、できるだけ避けるのが好ましい。 Further, considering that the treatment agent used in the conventional fluorine coating treatment is a substance having a high environmental load and that the place where the fluorine coating treatment is applied is a place where the beverage comes into contact, it is preferable to avoid it as much as possible. ..
また、上記従来のホウロウ処理は、容器の表面に、略50〜100μmの比較的厚いガラスと粘土とからなる混合層を形成するものである。そのため、当該混合層は、容器の変形に追随しにくく、容器の落下などによる衝撃で割れる恐れを有するとともに、膜厚が厚い分、容器全体が重くなるとの欠点を有する。 Further, in the above-mentioned conventional enamel treatment, a mixed layer made of relatively thick glass and clay having a thickness of about 50 to 100 μm is formed on the surface of the container. Therefore, the mixed layer is difficult to follow the deformation of the container, has a risk of cracking due to an impact due to dropping of the container, and has a drawback that the entire container becomes heavy due to the thick film thickness.
本発明は、容器の表面に、薄くて且つ防汚性の高いガラス層を設けることにより、内容物の変質を抑え、容器の重量を低減するとともに、防汚性の高い容器を提供することを目的とする。 The present invention provides a thin and highly antifouling glass layer on the surface of the container to suppress deterioration of the contents, reduce the weight of the container, and provide a highly antifouling container. The purpose.
上記目的を達成するため、本発明は以下の構成を採用する。 In order to achieve the above object, the present invention adopts the following configuration.
本発明では、上方が開口する有底筒状の容器であって、前記容器は、表面に、膜厚が10μm以下のガラス層を有する構成。本発明は、後記するように例えばポリシラザンなどの高分子化合物を焼成することにより、縮合重合反応及び酸化反応させてガラス化し、容器の表面に極薄のガラス層(即ち、ホウロウ処理のようなガラスと粘土とからなる混合層ではない。)をコーティングするものであり、容器の表面に、従来のホウロウ処理の混合膜と比べて膜厚が非常に薄いガラス層を形成することができるようになる。なお、膜厚の下限値は、零以外である。 In the present invention, it is a bottomed cylindrical container having an opening at the upper side, and the container has a structure having a glass layer having a film thickness of 10 μm or less on the surface. In the present invention, as described later, a polymer compound such as polysilazane is calcined to be vitrified by a condensation polymerization reaction and an oxidation reaction, and an ultrathin glass layer (that is, glass such as enamel treatment) is formed on the surface of the container. It is not a mixed layer composed of polysilazane and clay.) It is possible to form a glass layer on the surface of the container, which is much thinner than the conventional enamel-treated mixed film. .. The lower limit of the film thickness is other than zero.
本発明は、このように容器の表面に極薄のガラス層をコーティングするものであり、ガラス層により、金属イオンの溶出などによる内容物の変質が抑えられ、ガラス層が容器の変形に追随し易くなって、割れにくくなる。その結果、清潔性を担保しながらスリム・軽量化が図られるとともに、安全且つ高品質、例えば、耐傷付き性、耐熱性、防食性ないしはガスバリア性が高まる。なお、「表面」は、容器の全表面または一部の表面(例えば、容器の全内面または容器内面の内容物と接触する面など)でもよく、「ガラス層」は、親水性を有するものまたは疎水性を有するものでもよいし、無色または有色でもよいし、透明または不透明でもよいし、あるいはそれらの組み合わせでもよい。 In the present invention, the surface of the container is coated with an ultra-thin glass layer in this way, and the glass layer suppresses deterioration of the contents due to elution of metal ions, etc., and the glass layer follows the deformation of the container. It becomes easier and less likely to crack. As a result, slimness and weight reduction are achieved while ensuring cleanliness, and safety and high quality, for example, scratch resistance, heat resistance, corrosion resistance, or gas barrier property are enhanced. The "surface" may be the entire surface or a part of the surface of the container (for example, the entire inner surface of the container or the surface in contact with the contents of the inner surface of the container), and the "glass layer" may be hydrophilic or hydrophilic. It may be hydrophobic, colorless or colored, transparent or opaque, or a combination thereof.
本発明は、更に前記ガラス層は、親水性を有する構成が好ましい。容器表面のガラス層を親水性にすることにより、飲料に起因する汚れ成分が水で流れ易くなり、容器表面への汚れ成分の付着が低減し、防汚性がより高まる。 Further, in the present invention, the glass layer preferably has a hydrophilic structure. By making the glass layer on the surface of the container hydrophilic, the stain components caused by the beverage can easily flow with water, the adhesion of the stain components to the container surface is reduced, and the antifouling property is further enhanced.
本発明は、更に前記ガラス層は、少なくとも前記容器の内面と外面の上部とに有する構成が好ましい。このように、少なくともガラス層を容器の内面と、容器の外面の上部(例えば、ユーザーの口が当たる飲み口部分、または飲み口部分とそれより若干下方部分)に極薄のガラス層を形成することにより、特に、容器の外面の上部では、ユーザーが飲み口部に触れた時の金属臭や金属触感による違和感が低減する。 Further, in the present invention, it is preferable that the glass layer is provided at least on the inner surface and the upper part of the outer surface of the container. In this way, at least the glass layer forms an ultrathin glass layer on the inner surface of the container and the upper part of the outer surface of the container (for example, the spout portion where the user's mouth hits, or the spout portion and a portion slightly below it). This reduces discomfort due to the metallic odor and metallic tactile sensation when the user touches the mouthpiece, especially in the upper part of the outer surface of the container.
本発明は、更に前記ガラス層は、表面粗さが、Ra=0.6以上で、且つ2以下(即ち、0.6〜2)である構成が好ましい。本発明は、特に、表面粗さRaの下限値を0.6にするものであり、この構成により、本出願人が既に作製している表面粗さRaが0.55のもの(図9の電解研磨品参照)に比べて、電解研磨処理時間を短くすることができるとともに、電解研磨処理液の使用量を低減することができる。その結果、生産コストが低減する。 Further, in the present invention, the glass layer preferably has a surface roughness of Ra = 0.6 or more and 2 or less (that is, 0.6 to 2). In particular, the present invention sets the lower limit of the surface roughness Ra to 0.6, and with this configuration, the surface roughness Ra already produced by the applicant is 0.55 (FIG. 9). Compared with the electrolytic polishing product), the electrolytic polishing treatment time can be shortened, and the amount of the electrolytic polishing treatment liquid used can be reduced. As a result, production costs are reduced.
ところで、ガラス層の表面粗さRaが0.6以上で、且つ2以下との状態は、ガラス層の表面に微細な凹凸が多数存在する状態であり、汚れ成分は、微細な凸部の頂点に付着するようになる。そのため、汚れ成分は、小水量の水洗いまたは軽いブラッシングで、容易に除去できるようになる。なお、上限値については、表面粗さRaが所定以上になると、汚れ成分が凸部の頂部のみではなく、谷部にも付着するようになり、防汚性が低下すると思われること、また、容器の表面粗さRaが2程度のものが存在することを踏まえると2が好ましい。 By the way, when the surface roughness Ra of the glass layer is 0.6 or more and 2 or less, it means that a large number of fine irregularities are present on the surface of the glass layer, and the dirt component is the apex of the fine convex portion. Will adhere to. Therefore, the dirt component can be easily removed by washing with a small amount of water or light brushing. Regarding the upper limit, when the surface roughness Ra becomes more than a predetermined value, the stain component will adhere not only to the top of the convex portion but also to the valley portion, and it is considered that the antifouling property is lowered. Considering that there is a container having a surface roughness Ra of about 2, 2 is preferable.
本発明は、更に前記容器は、真空を形成するための排気口をロウ材で封止してなるステンレス製の真空二重容器であり、前記ガラス層を形成する焼成温度は、前記ロウ材の溶解温度より低い構成が好ましい。このような構成により、容器の真空度を維持した状態でガラス層を形成できるようになる。 Further, in the present invention, the container is a vacuum double container made of stainless steel in which an exhaust port for forming a vacuum is sealed with a brazing material, and the firing temperature for forming the glass layer is the same as that of the brazing material. A configuration lower than the melting temperature is preferable. With such a configuration, the glass layer can be formed while maintaining the degree of vacuum of the container.
本発明は、更に前記容器と前記ガラス層との間に熱伝導が前記容器の基材より低い断熱層を設ける構成が好ましい。この構成により、例えば容器内に温度の高い内容物を入れた場合、内容物の温度低下がより緩やかになる(即ち、保温効果が向上する)とともに、容器を素手で直接持つことが容易になる。 In the present invention, it is preferable to further provide a heat insulating layer between the container and the glass layer having a heat conduction lower than that of the base material of the container. With this configuration, for example, when a high-temperature content is put in a container, the temperature of the content drops more slowly (that is, the heat retention effect is improved), and it becomes easy to hold the container directly with bare hands. ..
本発明は、更に前記断熱層は、有色である構成が好ましい。ガラス層は、極薄であるため、ガラス層をユーザーが好む色に着色したとしても、人の目には透けて見える、即ち、ガラス層の色より、ガラス層の下の基材の色(この場合は、ステンレスボトル1のステンレスの銀色)が見えるようになってユーザーが本来の色(即ち、ガラス層の色)を認識できなくなるところ、当該構成により、ユーザーが容器の本来の色をより確実に認識し得るようになる。
Further, in the present invention, it is preferable that the heat insulating layer has a colored structure. Since the glass layer is extremely thin, even if the glass layer is colored in a color preferred by the user, it can be seen through to the human eye, that is, the color of the base material under the glass layer rather than the color of the glass layer ( In this case, the silver color of the stainless steel of the
本発明は、金属イオンの溶出などによる内容物の変質を抑え、ガラス層を容器の変形に追随させて割れにくくすることができる。また、清潔性及び見栄えを担保しながらスリム・軽量化を図ることができる。また、ガラス層に親水性を付与したり、ガラス層を所定範囲の粗さのRaにしたりすることにより、汚れ成分の付着を防止して防水性を高めることができるとともに、生産コストを低減することができる。また、真空を形成するための排気口をロウ材で封止してなる真空二重容器では、容器の真空度を維持した状態でガラス層を設けることができる。また、容器とガラス層との間に有色の断熱層を設けことにより、容器内の内容物の保温効果をより向上することができるとともに、断熱層の色を容器の色としてより確実に認識することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, deterioration of the contents due to elution of metal ions or the like can be suppressed, and the glass layer can be made to follow the deformation of the container to be hard to break. In addition, slimming and weight reduction can be achieved while ensuring cleanliness and appearance. Further, by imparting hydrophilicity to the glass layer or setting the glass layer to Ra having a roughness within a predetermined range, it is possible to prevent adhesion of dirt components, improve waterproofness, and reduce production costs. be able to. Further, in a vacuum double container in which an exhaust port for forming a vacuum is sealed with a brazing material, a glass layer can be provided while maintaining the degree of vacuum of the container. Further, by providing a colored heat insulating layer between the container and the glass layer, the heat retaining effect of the contents in the container can be further improved, and the color of the heat insulating layer is more reliably recognized as the color of the container. be able to.
本発明の容器は、一重のものまたは間を真空にした真空二重のものでもよい。また、種類もボトル状のもの、水筒形状のもの、スープカップ状のもの、鍋状のもの、更にはその他の形状でもよく、材質も金属製(即ち、ステンレス、アルミ、鉄、銅など)及び樹脂製などでもよい。 The container of the present invention may be a single container or a vacuum double container with a vacuum between them. Also, the type may be bottle-shaped, water bottle-shaped, soup cup-shaped, pot-shaped, or any other shape, and the material may be metal (that is, stainless steel, aluminum, iron, copper, etc.) and It may be made of resin or the like.
以下においては金属製で真空二重のステンレルボトルを用いて説明する。図1、2に、真空二重のステンレルボトルの全体形状と、断面形状を示し、図3〜5に、ガラス層を明示した図2のA部及びB部の拡大図を示す。なお、図3〜5のガラス層の膜厚は、分かり易いように他のものより拡大して記載している。また、蓋部材は省略する。 In the following, a metal vacuum double stainless steel bottle will be used. 1 and 2 show the overall shape and cross-sectional shape of the vacuum double stainless steel bottle, and FIGS. 3 to 5 show enlarged views of parts A and B of FIG. 2 in which the glass layer is clearly shown. The film thickness of the glass layers in FIGS. 3 to 5 is shown enlarged from the others for easy understanding. Further, the lid member is omitted.
図1、2に示すステンレスボトル1(本発明の容器または真空二重容器に相当)は、ステンレス製の有底筒状の外筒2と、外筒2より一回り小さいステンレス製の有底筒状の内筒10とを有する。
The
外筒2は、外筒本体部3と、外筒底部4とを有する。外筒本体部3は、その上端に、上方に開口する上部開口3aを有し、その下端に、下方に開口する下部開口3bを有する筒状の部材である。
The
また、外筒底部4は、その上端に、上方に開口する上部開口4aを有する底の浅い容器状の部材であり、その内径は、外筒本体部3の内径とほぼ同じである。また、外筒底部4の中央部には、内部空間15を真空にするための真空排気口5(本発明の排気口に相当)が設けられ、更に外筒底部4の内底面には、内部空間15内に位置する形態でゲッター7が設けられ、内部空間15内で発生する例えばプレス油などのガスを吸着する。
Further, the outer cylinder
そして、外筒本体部3の下部開口3bと、外筒底部4の上部開口4aとは、溶接により一体化されて、外筒2となる。なお、ステンレスの溶接温度はいろいろあるが、一例として、千数百度のものが知られており、溶接は、この範囲内の高温で行われる。また、外筒本体部3と外筒底部4とは、可能であれば、例えば、プレスなどを用いて一体成形してもよい。
Then, the
内筒10は、外筒2より一回り小さい部材で、内筒本体部11と、内筒底部12とを有する。内筒本体部11は、その上端に、上方に開口する上部開口11aを有し、その下端に、下方に開口する下部開口11bを有する筒状の部材である。
The
また、内筒底部12は、その上端に、上方に開口する上部開口12aを有する底の浅い容器状の部材であり、その内径は、内筒本体部11の内径とほぼ同じである。
Further, the inner
そして、内筒本体部11の下部開口11bと、内筒底部12の上部開口12aとは、外筒2と同様に溶接により一体化されて、内筒10となる。なお、外筒2と同様に、内筒本体部11と内筒底部12とは、プレスなどを用いて一体成形してもよい。
Then, the
更に、内筒本体部11は、上部開口11aより少し下方の内側に、雌ネジ11cを有し、雌ネジ11cの少し下方に、内方に向かって突き出るリング状の絞り部11dを有する。そして、雌ネジ11cには、図示しない蓋部材の雄ネジが螺合し、絞り部11dには、同じく図示しない蓋部材のパッキンが当接して、閉蓋時に内筒10内からの飲料物の洩れを防止する。
Further, the inner cylinder
内筒10は、外筒2内に収納配置される。内筒10が外筒2内に収納配置されると、外筒2と内筒10との間に内部空間15が形成されるとともに、外筒本体部3の上部開口3aと、内筒本体部11の上部開口11aとは当接状態になるので、当該当接部を溶接で一体化して、ステンレスボトル1とする。
The
ステンレスボトル1の外筒2と内筒10とは、例えば、SUS304などの300系のステンレス材を用いることができる。なお、SUS304など300系のステンレス板以外では、他のステンレス板、チタン、アルミニウムまたはそれらの合金などを用いることができる。
For the
そして、板厚は、軽量化のためになるべく薄いものが選択される。ステンレスボトル1の板厚は、例えば、外筒2が、0.3mm〜0.4mmのもの、内筒が0.08mm〜0.3mmのものを用いることができる。なお、外筒2と内筒10との板厚は同じ(例えば、0.3mm〜0.4mm)であってもよい。
Then, the plate thickness is selected as thin as possible for weight reduction. As the plate thickness of the
本実施形態のステンレスボトル1の作製の一例を述べる。外筒2用の板材及び内筒10用の板材を所定の長さに切断し、プレスなどで筒状に曲げて端部を溶接して接合する。次いで、筒部材を膨らまして所定の径にし、筒部材を所定の長さに引き延ばして、外筒本体部3及び内筒本体部11を作製する。また、外筒底部4及び内筒底部12は、例えば、プレスで板材を円盤状に切断し、容器状に変形させて作製する。
An example of manufacturing the
その後、外筒本体部3の下部開口3bと外筒底部4の上部開口4aとを、溶接で接合して外筒2を作製し、内筒本体部11の下部開口11bと内筒底部12の上部開口12aとを、溶接で接合して内筒10を作製する。
After that, the
その後、 内筒10を外筒2内に収納し、外筒2の上部開口3aと、内筒10の上部開口11aとを、溶接で接合してステンレスボトル1を作製する。
After that, the
その後、真空装置で、真空排気口5から内部空間15の空気を吸い出して、内部空間15を所定の真空度にする。そして、真空排気口5にロウ材6(例えば、ガラス)(本発明のロウ材に相当)を置き、当該ロウ材6を所定の温度(例えば、約400℃〜600℃)で溶かして封止する。
After that, the air in the
内部空間15の真空度は、内筒10内の飲料物を効果的に保温できる真空度であり、例えば102Paオーダー以下が好ましく、10−1Pa以下の高真空がより好ましい。即ち、上記真空二重壁のステンレスボトル1は、従来のガラス繊維や発泡スチロールなどの断熱材に比べて遥かに断熱作用が高いものである。
The degree of vacuum of the
また、ステンレスボトル1の外筒2の外面は、その使用形態として、ステンレスの地肌のままでもよいし、色を付してもよいし、または人気キャラクターのデザインを付してもよい。
Further, the outer surface of the
ステンレスボトル1の内筒10の内面(本発明の容器の内面に相当)と、外筒2の外面の上部(図2のRで示す範囲であり、ユーザーが口を当てる部分またはそれより若干広い部分)(本発明の容器の外面の上部に相当)には、ガラス層20が設けられる。図2のRの領域は、例えば、ステンレスボトル1の上部開口が図示しない蓋部材によって閉蓋されると、当該蓋部材によって覆われる領域である。
The inner surface of the
なお、ガラス層20が設けられる内筒10の内面の領域は、本実施形態では全内面として説明するが、一部、例えば、実質的に飲料物が入れられる絞り部11dより下方の領域(即ち、少なくとも飲料物が入れられ、当該飲料物が接触する領域)であってもよい。また、ガラス層20が設けられる外筒2は、一部外面であっても、すべての外面であってもよい。
The region of the inner surface of the
ガラス層20をステンレスボトル1の外面の上部に設ける理由の一つは、外面の上部は、ユーザーが口を当てる部分で、清潔性を求められるためである。また、他の理由は、外面の上部以外の部分は、色を付けたり、人気キャラクターのデザインなどを付す部分でもあり、外面の上部以外の部分に色や人気キャラクターを付す場合にはガラス層20が不用になるためである。また、更に他の理由は、外面の上部以外の部分にガラス層20を設けなければ、その分生産コストが低下するためである。
One of the reasons why the
ガラス層20は、例えば、高分子化合物であるポリシラザンを、ジブチルエーテル(C8H18O)からなる溶剤に溶かして塗料とし、その塗料を容器であるステンレスボトル1の表面に塗って所定の厚さにして焼成する。塗料を焼成すると、縮合重合反応及び酸化反応が行われて、ステンレスボトル1の表面に緻密で薄い膜厚のガラス層20(例えば、1μm)が形成される。その薄さは極薄とも呼べるナノガラス層である。
For the
ポリシラザンは、無機ポリシラザン(パーヒドロポリシラザン:PHPS)、及び有機ポリシラザン(オルガノポリシラザン:OPSZ)が知られており、いずれも用いることができる。 As the polysilazane, inorganic polysilazane (perhydropolysilazane: PHPS) and organic polysilazane (organopolysilazane: OPSZ) are known, and both can be used.
無機ポリシラザンは、珪素分子を主体にした無機珪素高分子化合物で、原料である前駆体に末端基として水素基を有し、焼成すると末端基が水酸基(OH基)に置換される。 Inorganic polysilazane is an inorganic silicon polymer compound mainly composed of silicon molecules. The precursor, which is a raw material, has a hydrogen group as a terminal group, and when fired, the terminal group is replaced with a hydroxyl group (OH group).
水酸基(OH基)は、2つある酸素の1つの手に水素が結合する形態であるが、この状態は不安定な状態である。そのため、水があると、酸素の他の1つの手は水の水素と結合して安定化しようとする。即ち、形成されるガラス層20は、それ自体で親水性を有するもので、その反応式の一例は、例えば、(SiH2NH)+2H2O=(SiO2)+NH3+2H2として表記される。
A hydroxyl group (OH group) is a form in which hydrogen is bonded to one hand of two oxygens, but this state is an unstable state. So, in the presence of water, the other hand of oxygen attempts to bind and stabilize the hydrogen in the water. That is, the
そして、実施の形態では、この無機ポリシラザンを用いてガラス層20を形成しており、形成されるガラス層20は、水との接触角が78度であったが、より小さい接触角でもよい。
Then, in the embodiment, the
また、有機ポリシラザンは、珪素分子を主体にした有機珪素高分子化合物で、原料である前駆体に末端基としてメチル基(CH3)を有し、焼成後も末端基はメチル基(CH3)のままである。 The organic polysilazane, an organosilicon polymer compound of silicon molecules mainly, the precursor is a material having a methyl group (CH 3) as a terminal group, after baking also end groups are methyl groups (CH 3) Remains.
メチル基(CH3)は、そのままで安定な化合物であり、水との結びつきは弱く、水をはじく撥水性あるいは疎水性を有する。即ち、当該有機ポリシラザンで形成されるガラス層20は、それ自体で撥水性を有するものである。
The methyl group (CH 3 ) is a stable compound as it is, has a weak bond with water, and has water repellency or hydrophobicity that repels water. That is, the
このように上記有機ポリシラザンで形成されるガラス層20は、撥水性または疎水性を有し、そのようなものとして使用することができるが、この有機ポリシラザンで形成されたガラス層20に親水性付与処理を施して、親水性を有するようにしてもよい。
The
親水性付与処理は、親水性付与剤を用いて行う。親水性付与剤としては、例えば、重クロム酸カリを濃硫酸に溶解させたもの、弗化水素水、水酸化アルカリ水溶液など種々のものを用いることができる。 The hydrophilicity-imparting treatment is performed using a hydrophilicity-imparting agent. As the hydrophilicity-imparting agent, for example, various substances such as potassium dichromate dissolved in concentrated sulfuric acid, hydrogen fluoride water, and alkaline hydroxide aqueous solution can be used.
親水性付与処理は、例えば、ガラス層20を形成した容器(例えば、ステンレスボトル1)の表面に親水性付与剤を付与し、常温常圧下あるいは加熱雰囲気下で、数秒〜数十分保持することによって行なう。例えば、0.2%弗化水素水溶液を用いる場合、この溶液をガラス層20に付与して30秒〜1分程度保持して行う。
In the hydrophilicity-imparting treatment, for example, a hydrophilicity-imparting agent is applied to the surface of a container (for example, a stainless steel bottle 1) on which a
なお、無機ポリシラザンをガラス層20の原料として用いる場合、親水性のガラス層が得られるので、親水性付与処理は不要であるが、親水性付与処理を施して親水性の機能をより高める、即ち、水との接触角がより小さくなるようにしてもよい。
When inorganic polysilazane is used as a raw material for the
また、ガラス層20の材料として、上記ポリシラザンの他に、例えば、ジアルコキシポリシロキサン[((RO)2SiO)n]、ジアルキルポリシロキサン[(R2SiO2)n]などのポリシロキサン、或いはポリシラザンとポリシロキサンとを組み合わせたものなどを用いることができる。
Further, as the material of the
ところで、「超撥水と超親水 その仕組みと応用 辻井薫著 発行所:米田出版 発行所:産業図書株式会社 第2版:2011年5月31日」の「第一節 Wenzelの理論(36頁)」には、「固体表面が微細な凹凸構造を有しており、その上におかれた液体がその固体表面と完全に接触する場合、Wenzelの理論が適用される。この完全に接触するという条件は、接触角が九〇度より小さくて濡れる場合は当然満たされる」(以下、「Wenzelの理論」という。)と記載されているように、平面における水の接触角度が、90度以上の場合の性質を撥水性と呼び、90度以下の場合の性質を親水性と呼んでいる(図8の「各種液滴と接触角等の関連図」参照)。
By the way, "Super Water Repellent and Super Hydrophilicity: Its Mechanism and Application Kaoru Tsujii Publisher: Yoneda Publishing Publisher: Sangyo Tosho Co., Ltd. 2nd Edition: May 31, 2011", "
表面が親水性を有するということは、表面に付着する汚れ成分が水により流れ易い状態にあるということであり、してみると、ステンレスボトル1の表面が親水性を有していれば、例えステンレスボトル1の表面に汚れ成分が付着しても、汚れ成分は、水をかけるという簡単な動作で容易に除去することができる。また、例え頑固な汚れ成分であっても、水をかけながらの軽いブラッシングで容易に除去することができる。
The fact that the surface has hydrophilicity means that the dirt components adhering to the surface are in a state where it can easily flow due to water. Even if the dirt component adheres to the surface of the
次に、無機ポリシラザン(PHPS)を用いたガラス層20の形成方法の一例を、図6のガラス層形成工程の概略フロー図に基づいて説明する。容器として容量が例えば300cc〜350ccのステンレスボトル1を用いる。また、ガラス層20を形成する箇所は、ステンレスボトル1の内面と、外面の上部(即ち、少なくともユーザーの口が当たる飲み口部分)とであるが、外面は、全外面であってもよい。
Next, an example of a method for forming the
まずは、容器を形成する基材に付着した溶剤を除去するために、基材をアルカリ洗浄し(S1参照)、次いで、塗料を塗装する(S2参照)。塗料は、無機ポリシラザン(PHPS)を、ジブチルエーテル(C8H18O)からなる溶剤に溶かしたもので、無機ポリシラザンとジブチルエーテルとの割合は、例えば、(5〜25):(75〜95)のものを用いることができる。 First, in order to remove the solvent adhering to the base material forming the container, the base material is alkaline-cleaned (see S1), and then the paint is applied (see S2). The paint is obtained by dissolving inorganic polysilazane (PHPS) in a solvent composed of dibutyl ether (C 8 H 18 O), and the ratio of inorganic polysilazane to dibutyl ether is, for example, (5 to 25) :( 75 to 95). ) Can be used.
焼成後に所定の膜厚(例えば、1μm)になるように、塗料の所定量(例えば、1g)をステンレスボトル1の内筒10内に滴下し、ステンレスボトル1の外筒2の外面の上部を、筆で塗ったり、またはステンレスボトル1を逆さ状態にして塗料内に浸けたりする。
A predetermined amount of paint (for example, 1 g) is dropped into the
その後、ステンレスボトル1を専用の回転機に掛けて例えば、20秒〜30秒間、1分間あたり10回〜15回程度回転させて、付着した塗料を伸ばして均一な所定の厚さにする。なお、膜厚に対する塗料の量は、ステンレスボトル1の内筒10の内面及び外面の上部の面積に応じて変わるため、例えば、塗料の量、回転機の回転数及び回転時間を変えて予め確かめておくことになる。
After that, the
この場合、塗料の粘性は、水とほぼ同等の低さである。そのため、塗膜は、フッ素コートに使用するような専用の塗装ガンが不要になり、例えば、より簡単なデッピングなどで行うことができ、その分、生産コストを低減することができる。そして、塗装後に塗料を乾燥させる(S3参照)。 In this case, the viscosity of the paint is as low as that of water. Therefore, the coating film does not require a dedicated coating gun used for fluorine coating, and can be performed by, for example, simpler depping, and the production cost can be reduced accordingly. Then, the paint is dried after painting (see S3).
その後、ステンレスボトル1を焼成する(S4参照)。ステンレスボトル1を焼成すると、塗料に対して縮合重合反応及び酸化反応が行われて、ステンレスボトル1の表面にガラス層20が形成される。なお、作製されるガラス層は、無色なものまたは無色透明なものである。
Then, the
その焼成は、例えば、炉内温度を300℃にして、約15分〜20分間行うことになる。焼成が行われると、ステンレスボトル1の内面温度は、約250℃まで上昇し、内筒10の内面の塗料、及び外筒2の外面上部の塗料は、極薄(例えば、1μm)のガラス層20になる。そして、この焼成温度は、ステンレスボトル1の内部空間15を封止するロウ材6の溶解温度(約400℃〜600℃)より低い。
The firing is performed, for example, at a furnace temperature of 300 ° C. for about 15 to 20 minutes. When firing is performed, the inner surface temperature of the
なお、上記塗料は、時間を掛ければ常温でもガラス化する。即ち、常温で3週間程度置けば、ガラス化する。そのため、容器の材質が高温に弱い樹脂等である場合、このような常温での作製方法が用いられる。ただし、常温での作製方法は、硬化条件が一定でないため、樹脂が溶ける温度以下での焼成、例えば、約50℃での焼成が好ましい。 The above paint will be vitrified even at room temperature over time. That is, if it is left at room temperature for about 3 weeks, it will be vitrified. Therefore, when the material of the container is a resin or the like that is sensitive to high temperatures, such a manufacturing method at room temperature is used. However, in the production method at room temperature, since the curing conditions are not constant, firing at a temperature below the temperature at which the resin melts, for example, firing at about 50 ° C. is preferable.
また、上記作製方法では、ガラス層20の膜厚を1μmとしたが、10μm以下であればよく、5μm以下であればよりよい。このように、ガラス層の膜厚をできるだけ薄くすることにより、ガラス層が容器の変化に追随し易くなり、ガラス層20が割れにくくなる。また、薄くすればするほど使用する塗料の量を少なくでき、その分生産コストが抑制される。なお、1μm以上の膜厚は、例えば、上記作製方法を複数回繰り返すことにより作製することができる。
Further, in the above manufacturing method, the film thickness of the
本発明者は、容器の表面に上記緻密で極薄のガラス層20を形成することにより、容器の汚れが低減すること、ガラス層20に親水性を付与することにより、容器の汚れがより低減すること、ガラス層20の表面の粗さRaを所定の範囲にすることにより、容器の表面粗さRa(ガラス層の表面粗さRaでもある。)を必要以上に小さくしなくても汚れが低減すること、を見いだしたものである。この点については後でも述べる。
The present inventor can reduce the dirt on the container by forming the dense and
ところで、ステンレスボトル1の基材(即ち、外筒2及び内筒10)の表面の粗さRa(算術平均粗さ)は、種々のもの、例えば、約1〜2のものが存在する。また、基材表面の粗さRaは、ガラス層20を形成する前に、例えば上記した電解研磨処理で、より小さいRaにすることができる。本出願人は、電解研磨加工でRa=0.55のもの(電解研磨処理時間は、約100秒)を既に作製している。
By the way, the surface roughness Ra (arithmetic mean roughness) of the base material (that is, the
なお、ガラス層20を形成後に、電解研磨処理でガラス層20の粗さRaを小さくすることは不可能である。そのため、基材表面の粗さRaを電解研磨処理で予め所定の粗さにしておいて、その後にガラス層20を形成することになる。本発明者は、基材表面の粗さRaと、ガラス層20形成後の表面の粗さRa(即ち、ガラス層の表面粗さRa)とを比較したところ、両者はほぼ同じか、またはガラス層の方が若干小さかった。
After forming the
そして、ガラス層20を形成することにより、汚れが低減することを実験により確かめた。実験は、以下の飲料物に対して以下の条件を設定して行った。その結果を図9に示す。
Then, it was confirmed by experiments that the dirt was reduced by forming the
飲料物は、コーヒーと、お茶と、スポーツドリンクであるポカリスエット(登録商標であり、以下においては登録商標との記載は省略する。)と、粉末スープであるオニオンスープと、同じく粉末スープであるコーンスープの5種類である。 Beverages include coffee, tea, sports drink Pocari Sweat (registered trademark, the description of the registered trademark is omitted below), powdered soup onion soup, and powdered soup corn. There are 5 types of soup.
コーヒーでの条件は、「インスタントコーヒーの粉をお湯に溶かしてコーヒーを作製する。その後、コーヒーをステンレスボトル1の内筒10内に約半量入れ、横置き状態で数時間放置した後、水洗いし、再びコーヒーの入れ替えを行う。ただし、放置時間は検体間で差異のないように統一する。これを同じ位置での横置き状態で20回繰り返し、10回目と20回目の内筒10の表面を観察する。」である。
The condition for coffee is "Make coffee by dissolving instant coffee powder in hot water. After that, put about half of the coffee in the
お茶での条件は、「お茶パックをお湯に溶かしてかき混ぜてお茶を作製する。その後、お茶をステンレスボトル1の内筒10内に約半量入れ、横置き状態で数時間放置した後、水洗いし、再びお茶の入れ替えを行う。ただし、放置時間は検体間で差異のないように統一する。これを同じ位置での横置き状態で20回繰り返し、10回目と20回目の内筒10の表面を観察する。」である。
The conditions for tea are "dissolve the tea pack in hot water and stir to make tea. After that, put about half of the tea in the
ポカリスエットでの条件は、「ポカリスエットの試験液を作製する。その後、試験液をステンレスボトル1の内筒10内に約半量入れ、横置き状態で一日放置した後、試験液を捨て、再び試験液の入れ替えを行う。これを同じ位置での横置き状態で30日間繰り返し、25日目(25回目)と30日目(30回目)の内筒10の表面を観察する。」である。
The conditions for Pocari Sweat are as follows: "Prepare a test solution for Pocari Sweat. After that, put about half of the test solution in the
コーンスープでの条件は、「コーンスープの試験液を作製する。その後、試験液をステンレスボトル1の内筒10内に約半量入れ、横置き状態で一日放置した後、試験液を捨て、再び試験液の入れ替えを行う。これを同じ位置での横置き状態で25日間繰り返し、20日目(20回目)と25日目(25回目)の内筒10の表面を観察する。」である。
The condition for corn soup is "to prepare a test solution for corn soup. After that, put about half of the test solution in the
オニオンスープでの条件は、「オニオンスープの試験液を作製する。その後、試験液をステンレスボトル1の内筒10内に約半量入れ、横置き状態で一日放置した後、試験液を捨て、再び試験液の入れ替えを行う。これを同じ位置での横置き状態で25日間繰り返し、20日目(20回目)と25日目(25回目)の内筒10の表面を観察する。」である。
The condition for onion soup is "Prepare a test solution for onion soup. After that, put about half of the test solution in the
容器であるステンレスボトル1は、表面に何らの表面処理を施していないもの(以下、未処理品といい、図9の未処理に相当)と、表面に100秒間の電解研磨処理を施したもの(以下、電解研磨100S品といい、図9の電解研磨100Sに相当)と、表面に何らの表面処理を施さないものに、ガラス層20を形成したもの(以下、(未処理+ガラス層)品といい、図9の未処理+ガラス層に相当)と、表面に電解研磨処理を50秒間施して表面を滑らかにした後に、ガラス層20を形成したもの(以下、(電解研磨50S+ガラス層)品といい、図9の電解研磨50S+ガラス層に相当)と、表面に電解研磨処理を70秒間施して表面をより滑らかにした後に、ガラス層20を形成したもの(以下、(電解研磨70S+ガラス層)品といい、図9の電解研磨70S+ガラス層に相当)とである。
The
そして、未処理品は、表面粗さRa(算術平均粗さ)が1.2〜1.5のものを用いたが、より粗いもの、例えば、2またはそれ以上のものでもよい。その場合、(未処理+ガラス層)品も、用いる未処理品に応じて替わることになる。 The untreated product has a surface roughness Ra (arithmetic mean roughness) of 1.2 to 1.5, but a coarser product, for example, 2 or more may be used. In that case, the (untreated + glass layer) product will also be replaced according to the untreated product used.
電解研磨品100Sは、表面粗さRaが0.55のものを用いた。このものは、本出願人が電解研磨加工ですでに得ている粗さが非常に小さいもの、即ち、表面が非常に滑らかなものである。なお、表面粗さRaがこれだけ小さくなると、その分、電解研磨処理時間が長くなるとともに、電解研磨処理液の使用量が増えて廃液処理費用が嵩むことになる。
As the electrolytically
(未処理+ガラス層)品は、表面粗さRaが1.11のものを用いた。なお、このものは、未処理品と比べて表面粗さRaが若干小さいものである。 As the (untreated + glass layer) product, a product having a surface roughness Ra of 1.11 was used. It should be noted that this product has a slightly smaller surface roughness Ra than the untreated product.
(電解研磨50S+ガラス層)品は、表面粗さRaが0.79のものを用いた。また、(電解研磨70S+ガラス層)品は、表面粗さRaが0.65のものを用いた。なお、(電解研磨70S+ガラス層)品の表面粗さRaが、(電解研磨50S+ガラス層)品の表面粗さRaより小さいのは、(電解研磨70S+ガラス層)品が20秒間多く電解研磨処理を行った結果、表面がより滑らかになったためである。 As the (electropolishing 50S + glass layer) product, a product having a surface roughness Ra of 0.79 was used. Further, as the (electropolishing 70S + glass layer) product, a product having a surface roughness Ra of 0.65 was used. The surface roughness Ra of the (electropolishing 70S + glass layer) product is smaller than the surface roughness Ra of the (electropolishing 50S + glass layer) product for 20 seconds more in the (electropolishing 70S + glass layer) product. This is because the surface became smoother as a result of the above.
結果の概要を 図9に示す。まずは、ガラス層20がない未処理品と、ガラス層20がない電解研磨100S品とについて検討する。コーヒー、お茶、コーンスープ及びオニオンスープの実験結果によると、コーヒーの10回目の結果、お茶の10回目の結果及びオニオンスープの20回目の結果は、いずれも未処理品は、汚れが確認できたのに対し、電解研磨100S品は、汚れが確認できなかったであり、コーンスープの25回目の結果及びオニオンスープの25回目の結果は、いずれも未処理品は、汚れが確認できたのに対し、電解研磨品は、若干の汚れが確認できた程度であった。
The outline of the result is shown in FIG. First, an untreated product without the
上記コーヒー、お茶、コーンスープ及びオニオンスープによる汚れ実験によると、未処理品に比べて、電解研磨100S品の方が汚れにくいことになる。即ち、容器の表面は、ガラス層がない場合、表面粗さRaが小さいほど汚れにくいことになる。 According to the stain experiment with coffee, tea, corn soup and onion soup, the electrolytically polished 100S product is less likely to be soiled than the untreated product. That is, when there is no glass layer, the surface of the container is less likely to be soiled as the surface roughness Ra is smaller.
次いで、ガラス層20がない未処理品と、ガラス層20を有する(未処理+ガラス層)品とについて検討する(なお、両品のRaは若干異なる)は、コーヒー、お茶、ポカリスエット、コーンスープ及びオニオンスープの実験結果によると、コーヒーの10回目と20回目の結果、お茶の10回目と20回目の結果、ポカリスエットの30回目の結果、コーンスープの25回目の結果及びオニオンスープの20回目の結果は、いずれも未処理品は、汚れが確認できたのに対し、(未処理+ガラス層)品は、汚れが確認できなかったであり、オニオンスープの25回目の結果は、未処理品は、汚れが確認できたのに対し、(未処理+ガラス層)品は、若干の汚れが確認できた程度であった。
Next, the untreated product without the
上記コーヒー、お茶、ポカリスエット、コーンスープ及びオニオンスープによる汚れ実験によると、未処理品に比べて、(未処理+ガラス層)品の方が汚れにくいことになる。即ち、ステンレスボトル1の表面は、ガラス層20がないものより、ガラス層20を有する方が汚れにくいことになる。
According to the stain experiment with coffee, tea, Pocari Sweat, corn soup and onion soup, the (untreated + glass layer) product is less likely to be soiled than the untreated product. That is, the surface of the
次いで、表面粗さRaに着目して、表面粗さRaが近いもの、即ち、ガラス層20がない電解研磨100S品と、ガラス層20を有する(電解研磨70S+ガラス層)品とについて検討する。なお、上記したように電解研磨100S品は、本出願人が電解研磨加工ですでに得ている表面粗さRaが0.55の非常に滑らかで、且つ汚れにくいものである。
Next, paying attention to the surface roughness Ra, a product having a similar surface roughness Ra, that is, an
コーヒー、お茶、ポカリスエット及びコーンスープの実験結果によると、コーヒーの20回目の結果、お茶の20回目の結果、ポカリスエットの30回目の結果は、いずれも電解研磨品は、汚れが確認できたのに対し、(電解研磨70S+ガラス層)品は、汚れが確認できなかったであり、コーンスープの25回目の結果は、電解研磨品は、若干の汚れが確認できたのに対し、(電解研磨70S+ガラス層)品は、汚れが確認できなかったであった。 According to the experimental results of coffee, tea, pocarisette and corn soup, the 20th result of coffee, the 20th result of tea, and the 30th result of pocarisette showed that the electrolytically polished product was dirty. On the other hand, the (electropolishing 70S + glass layer) product could not be confirmed to be dirty, and the 25th result of the corn soup showed that the electrolytically polished product was slightly soiled, whereas the (electropolishing 70S +) product was not confirmed to be dirty. No stains could be confirmed on the glass layer) product.
上記コーヒー、お茶、ポカリスエット及びコーンスープによる汚れ実験によると、電解研磨100S品に比べて、(電解研磨70S+ガラス層)品の方が汚れにくいことになる。 According to the stain experiment with coffee, tea, pocarisette and corn soup, the product (electropolishing 70S + glass layer) is less likely to be soiled than the electrolytic polishing 100S product.
この結果から以下のことが分かる。即ち、ステンレスボトル1の表面粗さRaが多少大きくても、ガラス層を形成することにより、表面粗さRaが小さいものより防汚性が向上することである。してみれば、表面粗さRaは、電解研磨100S品のように電解研磨処理時間を長くして形成する必要がないことになる。そして、表面粗さRaの下限値を0.6にすることにより、電解研磨処理時間は、100秒以下に短縮でき、使用する電解研磨処理液も少量で済むため、それだけ生産コストが低減する。
From this result, the following can be seen. That is, even if the surface roughness Ra of the
次いで、ガラス層20を有する(電解研磨70S+ガラス層)品と、ガラス層20を有する(電解研磨50S+ガラス層)品と、ガラス層20を有する(未処理+ガラス層)品とについて検討する。(電解研磨70S+ガラス層)品のRaは、0.65で、(電解研磨50S+ガラス層)品のRaは、0.79で、(未処理+ガラス層)品のRaは、1.11であるように、いずれも上記下限値の0.6以上のもので、結果は、電解研磨100S品(Ra=0.55)より良好である。即ち、ステンレスボトル1の表面は、表面粗さRaが下限値である0.6以上であれば汚れにくいことになる。これは、汚れ成分が、ガラス層20の表面に有する非常に小さな凸部の頂部に点状になって付着するためであると思われる。そして、このような汚れ成分は水で容易に除去できるものである。
Next, a product having a glass layer 20 (electropolishing 70S + glass layer), a product having a glass layer 20 (electropolishing 50S + glass layer), and a product having a glass layer 20 (untreated + glass layer) will be examined. The Ra of the (electropolishing 70S + glass layer) product is 0.65, the Ra of the (electropolishing 50S + glass layer) product is 0.79, and the Ra of the (untreated + glass layer) product is 1.11. As there is, all of them are above the lower limit of 0.6, and the result is better than the electrolytic polishing 100S product (Ra = 0.55). That is, the surface of the
ところで、ガラス層20がない未処理品と、ガラス層20がない電解研磨100S品との比較結果からも分かるように、表面粗さRaは、粗くなるに従って汚れ易くなる。そこで、表面粗さRaの上限値を、未処理品よりも大きく、且つ既存の容器として存在する値である2とした。即ち、容器の表面にガラス層20を形成するとともに、ガラス層20の表面粗さRaを所定範囲、即ち、0.6〜2にすることにより、生産コストを低減するとともに、防汚性を向上するという相乗的な作用効果を奏する。
By the way, as can be seen from the comparison result between the untreated product without the
次いで、親水性についてであるが、「容器の表面は、親水性を有するほど汚れにくくなる」ことは、上記したとおりであるとともに、上記実験で用いたガラス層20は、それ自体で親水性を有するものである。即ち、本発明は、親水性を奏するガラス層20を有するものでもある。そのため、それ自体で親水性を奏するガラス層20の場合には、防汚性が更に向上するという相乗的な作用効果を奏する。
Next, regarding hydrophilicity, as described above, "the more hydrophilic the surface of the container is, the less likely it is to become dirty", and the
なお、ガラス層20それ自体が親水性を有しないものであれば、ガラス層20に別途親水性付与処理を施せばよい。その結果、上記同様、防汚性が更に向上するという相乗的な作用効果を奏する。また、ガラス層は、無色のもの、または有色のもの(公知の製法で作製可能である。)でもよいし、透明なものまたは不透明なものでもよいし、あるいはそれらの組み合わせでもよい。
If the
ところで、本発明のガラス層は、熱伝導率が30W/m・K以下(後記するセラミック層とほぼ同様)であり、一応の保温機能を有するが、極薄であるため十分な保温効果を奏することができない。そのため、例えば、一重の容器または二重の真空容器内に温度の高い内容物を入れた場合、ガラス層だけでは、内容物の温度が早期に低下したり、あるいは容器の外面が熱くなり、容器を手で持ったり、あるいは外面上部の飲み口に口を当てたりすることができにくくなる。このような問題を解決する手段を以下に記載する。 By the way, the glass layer of the present invention has a thermal conductivity of 30 W / m · K or less (almost the same as the ceramic layer described later) and has a heat-retaining function for the time being, but because it is extremely thin, it exhibits a sufficient heat-retaining effect. Can't. Therefore, for example, when a high-temperature content is placed in a single container or a double vacuum container, the temperature of the content drops early or the outer surface of the container becomes hot with the glass layer alone, and the container becomes hot. It becomes difficult to hold the glass in your hand or touch the mouthpiece on the upper part of the outer surface. The means for solving such a problem are described below.
上記手段は、図5に示すように、容器の表面とガラス層との間に、熱伝導が容器の基材より低い断熱層、例えば、セラミック層を設けるものであり、図5にステンレスボトル1の内筒10の内面とガラス層20との間にセラミック層21を設けるものを示すが、外筒2に設けるセラミック層21は、外筒2の外面とガラス層20との間になる。なお、セラミック層21は、内筒10及び外筒2の全てに設けても、一部に設けてもよい。また、断熱層は、熱伝導が容器より低い断熱層であれば、どのようなものでもよく、例えば、ダイヤモンドライクカーボンを蒸着するものでもよい。
As shown in FIG. 5, the above means provides a heat insulating layer having a lower heat conduction than the base material of the container, for example, a ceramic layer, between the surface of the container and the glass layer. Although the
以下に、容器の基材の表面に断熱層であるセラミック層21を形成し、その後セラミック層21の表面にガラス層20を形成する製法の一例を、図7のガラス層+セラミック層形成工程の概略フロー図に基づいて説明する。まずは、容器であるステンレスボトル1の表面に、ブラスト処理を施して、ステンレスボトル1の表面に微細な多数の凹凸を形成する(S1参照)。
The following is an example of a manufacturing method in which the
次いで、ブラスト処理を施した表面にセラミック塗料を塗布する(S2参照)。その塗布は、スプレーガンによる塗装や上記段落0065に記載した塗布手段を用いることができる。 Next, a ceramic paint is applied to the blasted surface (see S2). For the coating, painting with a spray gun or the coating means described in paragraph 0065 above can be used.
塗布後、塗料を乾燥させ(S3参照)、乾燥後にステンレスボトル1を焼成する(S4参照)。その焼成は、例えば、炉内温度を300℃にして、約15分〜20分間行うことにより行う。そして、焼成の後、室温で自然冷却する(S5参照)。
After application, the paint is dried (see S3), and after drying, the
その結果、ステンレスボトル1の表面に、膜厚が20〜30μmのセラミック層21からなる断熱層(本発明の断熱層が相当)がコーティングされる。このセラミック層21は、酸化珪素を主成分とする塗膜で、熱伝導がステンレスボトル1より低いものである。なお、本発明のガラス層は、セラミック層を含まない。
As a result, the surface of the
その後、セラミック層21の表面にガラス層20を形成する。その詳細は、図6のS2〜S4と同じであり、図7に基づけば、セラミック層21の表面にガラス塗料を塗装し(S6参照)(図6のS2に相当)、その後乾燥し(S7参照)(図6のS3に相当)、その後焼成するものである(S8参照)(図6のS4に相当)。
After that, the
即ち、S8の焼成は、例えば、炉内温度を300℃にして、約15分〜20分間行われ、焼成の結果、セラミック層21の表面に極薄(例えば、1μm)のガラス層20が形成されることになる。
That is, the firing of S8 is carried out, for example, at a furnace temperature of 300 ° C. for about 15 to 20 minutes, and as a result of firing, an ultrathin (for example, 1 μm)
セラミック層21は、白色であり、本件発明の「断熱層は、有色である」は、この場合白色が相当する。なお、セラミック層の表面を必要とする色(例えば、黒など)に着色することにより、さまざまな色や、色模様にすることができる。
The
セラミック層21は、膜厚が少なくとも10μm以上であり、熱伝導率が少なくとも30W/m・K以下である。このようにセラミック層21をガラス層20より厚くすることにより保温性能が向上する。別言すれば、容器の表面上の膜厚を10μm以下のガラス層20と、10μm以上のセラミック層21との2層構造にし、容器の基材とガラス層との間の距離を長くすることにより、容器の保温効果をより向上することができる。因みにステンレスボトル1の熱伝導率は、30.6W/m・K(80℃)である。
The
本発明の特徴的構成をまとめると、本発明の特徴的構成は、容器の表面に、極薄のガラス層20を設けることであり、本発明の他の特徴的構成は、容器の表面に、親水性で、且つ極薄のガラス層20を設けることであり、本発明の更に他の特徴的構成は、容器の表面に、表面粗さRaが所定範囲で、且つ極薄のガラス層20を設けることであり、本発明の更に他の特徴的構成は、容器の表面に、親水性で、表面粗さRaが所定範囲で、且つ極薄のガラス層20を設けることであり、本発明の更に他の特徴的構成は、基材の表面を熱伝導の低い断熱層とガラス層との2層構造にすることである。そして、それぞれの特徴的構成により、特有な作用効果並びに相乗的な作用効果を奏する。
Summarizing the characteristic configurations of the present invention, the characteristic configuration of the present invention is to provide an
本発明は、容器であるステンレスボトル1の基材がガラス層20で覆われるため、金属イオンの溶出などによる内容物の変質が抑えられ、ガラス層20が基材の変形に追随し易くなるため、割れにくくなる。その結果、清潔性及び見栄えの良さを担保しながらスリム・軽量化を図ることができるとともに、安全且つ高品質、例えば、耐傷付き性、耐熱性、防食性ないしはガスバリア性が高い容器を得ることができるようになる。
In the present invention, since the base material of the
本発明は、更にガラス層20に親水性を付与することにより、容器表面への汚れの付着をより低減することができるとともに、防汚性をより高めることができるようになる。
According to the present invention, by further imparting hydrophilicity to the
本発明は、更にガラス層20の領域を容器の外面の上部にすることにより、ユーザーが飲み口部に触れた時の金属臭や触感の違和感を低減することができるようになる。
According to the present invention, by further setting the region of the
本発明は、更にガラス層20の表面粗さRaを、0.6〜2にすることにより、生産コストを低減することができるとともに、防汚性をより向上することができるようになる。
In the present invention, by further setting the surface roughness Ra of the
本発明は、更にガラス層と容器の基材との間に熱伝導の低い断熱層を設けることにより、内容物の温度低下を防止するとともに、素手で容器を直接持つことを容易にすることができるようになる。また、断熱層をユーザーの好みの色にすることにより、容器の色をユーザーにより確実に認識させることができるようになる。 In the present invention, by further providing a heat insulating layer having low heat conduction between the glass layer and the base material of the container, it is possible to prevent the temperature of the contents from dropping and to facilitate holding the container directly with bare hands. become able to. Further, by making the heat insulating layer a color desired by the user, the color of the container can be surely recognized by the user.
本願発明は、上記実施の形態の構成に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜設計変更可能であることは勿論である。 The invention of the present application is not limited to the configuration of the above-described embodiment, and it goes without saying that the design can be appropriately changed without departing from the gist of the invention.
1…ステンレスボトル
2…外筒
5…真空排気口
6…ロウ材
10…内筒
15…内部空間
20…ガラス層
21…断熱層
1 ...
Claims (7)
前記容器は、表面に、膜厚が10μm以下のガラス層を有することを特徴とする容器。 A bottomed cylindrical container with an opening at the top
The container is characterized by having a glass layer having a film thickness of 10 μm or less on its surface.
The container according to claim 6, wherein the heat insulating layer is colored.
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