JP6133022B2 - 水回り部材 - Google Patents

Description

本発明は水回り部材に関する。

一般的な浴室用カウンタ等の水回り部材は主に、ＡＢＳ樹脂（アクリロニトリル ブタジエン スチレン 共重合合成樹脂）や不飽和ポリエステル、熱硬化アクリル樹脂等を主成分としている。また、特許文献１では、耐熱性、耐傷性、剛性等を目的とし、水回り部材の主成分をポリプロピレンとすることが提案されている。

特開２０００−２２５０６９号公報

しかし、上記のＡＢＳ樹脂等を主成分とする水回り部材は、長期の使用によって水道水等の水と接触及び乾燥が繰り返されることにより、水垢が固着し易く、水垢が除去し難いという問題がある。水回り部材では、水道水等に含まれるミネラル分（Ｓｉ、Ｋ、Ｃａ、Ｆｅ等の金属イオン）が析出して形成される水垢が問題になる。水垢の中でも、炭酸カルシウム等は酸性又はアルカリ性の洗剤で清掃可能だが、溶性シリカに起因する水垢は一般的な洗剤や薬品では清掃できず、問題になっている。特に、濃色の水回り部材にあっては、固着した水垢が見立ち易い。

この点、ポリプロピレン製の水回り部材では、ポリプロピレンの表面自由エネルギーがＡＢＳ樹脂よりも小さいことから、ある程度の水垢の清掃性は確保できると考えられる。

しかしながら、ポリプロピレンを主成分とする水回り部材では、高結晶ポリプロピレンを用いたとしても、硬度が不足し、未だ傷がつきやすい。このため、この水回り部材では、頻繁に拭き清掃をする必要があり、採用が困難である。

本発明は、上記従来の実情に鑑みてなされたものであって、水垢の清掃性に優れるとともに、耐傷性を有して優れた美観を呈する水回り部材を提供することを解決すべき課題としている。

本発明の水回り部材は、溶性シリカを含む水との接触及び乾燥が繰り返される水回り部材であって、
少なくとも表面は主成分がポリプロピレンからなり、
該表面は、転写によって形成されたシボを有し、表面粗さＲｚが１２μｍ以上、１５μｍ以下であり、光沢が６０°グロス値で４．０以上、５．０以下であり、
前記表面は、引張弾性率が１４００ＭＰａ以上、２０００ＭＰａ以下であり、シャルピー衝撃値が２．０ｋＪ／ｍ²以上、７．８ｋＪ／ｍ²以下のポリプロピレン組成物であることを特徴とする。

発明者らの確認によれば、下記の表１に示すように、ガラスや釉面は大きな表面自由エネルギーを有している。一方、水垢の原因となる溶性シリカも大きな表面自由エネルギーを有している。このように、ガラスや釉薬面は、溶性シリカと表面自由エネルギーの差が小さいことから、水垢が固着し易く、除去し難い特性を発揮する。ＡＢＳ樹脂や耐衝撃性ポリスチレン（ＨＩＰＳ）も、溶性シリカとの表面自由エネルギーの差が未だ小さいことから、水垢が固着し易く、除去し難い特性を発揮する。

この点、本発明の水回り部材は、少なくとも表面は主成分がポリプロピレン（ＰＰ）からなる。ＰＰはポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）に次いで小さな表面自由エネルギーを有している。このため、本発明の水回り部材は、溶性シリカと表面自由エネルギーの差が大きく、水垢が固着し難く、除去し易い特性を発揮する。

また、本発明の水回り部材は、表面が転写によって形成されたシボを有している。このため、ＰＰによって硬度が不足していても、傷が目立ち難い。

そして、特に、本発明の水回り部材の表面は、表面粗さＲｚが１２μｍ以上、２０μｍ以下であり、光沢が６０°グロス値で３．５以上である。発明者らの試験によれば、表面粗さと光沢とがこの範囲であれば、水垢がたまり難く、清掃し易い。また、ＰＰは収縮率が大きいが、表面粗さと光沢とがこの範囲であれば、射出成形の場合であってもヒケやシボの転写ムラが目立ち難い。

なお、特開２０１２−６７５０６号公報には水回り部材の表面のシボを特定した開示がある。しかし、この水回り部材は主成分をＦＲＰとしており、本発明の課題及び構成を開示するものではない。

したがって、本発明の水回り部材は、水垢に対する優れた清掃性と、優れた耐傷性による優れた美観とを発揮することができる。また、本発明の水回り部材は、ＰＴＦＥ等のフッ素系材料に比べてＰＰが非常に安価であることから、優れた低廉性を発揮することもできる。

本発明の水回り部材は、少なくとも表面は主成分がＰＰからなる。水と接する部分である表面がＰＰであり、表面の主成分がＰＰであれば足りるからである。つまり、全体がＰＰを主成分としていてもよく、全体がＰＰを主成分としておらず、表面だけがＰＰを主成分としていればよい。ＰＰを主成分とする表面材を本体に貼付してもよく、そのような表面材を用いて本体と一体成形してもよい。

本発明の水回り部材の表面は転写によって形成されたシボを有している。転写によってシボを形成可能であれば、種々の製造方法によって本発明の水回り部材を製造することができる。例えば、全体を射出成形することができる。また、押出成形した成形体に凹凸を転写したものでもよい。表面材を押出成形した後、ロール型転写し、得られた表面材を本体に貼付してもよく、その表面材を用いて本体と一体成形してもよい。

表面は、表面粗さＲｚが１２μｍ以上、２０μｍ以下である。発明者らの試験結果によれば、表面粗さＲｚが小さいほど水垢の清掃性が良く、表面粗さＲｚが大きいほど耐傷性が良い。表面粗さＲｚが１２μｍ未満では、水垢の清掃性には優れるものの、耐傷性が十分でない。また、表面粗さＲｚが２０μｍを超えると、耐傷性には優れるものの、水垢の清掃性が十分でない。

また、表面は、光沢が６０°グロス値で３．５以上である。発明者らの試験結果によれば、光沢が６０°グロス値で３．５未満では、Ｒｚの値によっては水垢の清掃性、耐傷性のいずれかを満たす場合があるが、水垢の清掃性・耐傷性を両立できず、性能が十分ではない。なお、グロス値は表面粗さＲｚでは検出できないシボの稜線上の微細な凹凸形状を表す指標である。グロス値が高いということは、微細な凹凸形状が少ないことを意味している。このため、グロス値が高い＝微細な凹凸形状が少ないということは、水垢が入り込みにくく、かつ清掃しやすいので、清掃性が確保できる。また、傷ついて外観が変化するという現象は、表面の形状が変化することで起こる。微細な凹凸が多い（＝グロス値が低い）と、表面を擦ったときの外観変化が大きく、傷が目立つが、微細な凹凸が少ない（＝グロス値が高い）と、外観変化が小さく、耐傷性が確保できる。

本発明の水回り部材としては、水回りで使用されるあらゆる部材が適用可能である。例えば、浴室用カウンタ、浴室用床、浴室用排水目皿、浴室用収納棚、水洗金具外装、浴槽、浴室用パネル、水洗便器、洗面器、洗面ボウル、キッチン用カウンタ、キッチン用シンク、キッチン用目皿等を採用し得る。

表面はＰＰが８０質量％以上であることが好ましい。すなわち、主成分とは、ＰＰが８０質量％以上であることを意味する。ＰＰ以外には、顔料、フィラー、難燃剤、滑剤等の添加剤を含有し得る。ＰＰが８０質量％未満になると、水垢の清掃性が損なわれる。

ＰＰにはホモＰＰ、ランダムＰＰ、ブロックＰＰがあり、結晶化度等の違いがあるが、種類は限定されない。発明者らの試験結果によれば、表面は、引張弾性率が１４００ＭＰａ以上、２０００ＭＰａ以下であり、シャルピー衝撃値が２．０ｋＪ／ｍ ² 以上、７．８ｋＪ／ｍ ² 以下のＰＰ組成物であることが好ましい。

上記物性を満たす場合、水垢の清掃性と耐傷性とを両立し易い。上記物性は、ブロックＰＰのゴム分（ＥＰＲ）の量に相関すると推測している。

本発明の水回り部材は射出成形によって成形されていることが好ましい。これによって容易に本発明の水回り部材が得られる。

また、本発明の水回り部材は浴室用カウンタであることが好ましい。浴室用カウンタには水垢が固着し易いことから、本発明の効果が顕著になる。

本発明の水回り部材は、水垢に対する優れた清掃性と、優れた耐傷性による優れた美観とを発揮することができる。

試験体の断面図である。 試験１に係り、表面粗さＲｚと清掃性との関係を示すグラフである。 試験１に係り、表面粗さＲｚと耐傷性との関係を示すグラフである。 試験１に係り、グロス値と清掃性との関係を示すグラフである。 試験１に係り、グロス値と耐傷性との関係を示すグラフである。 試験１に係り、表面粗さＲｚとグロス値との関係を示すグラフである。 試験２に係り、試験体１１の断面を示す顕微鏡写真である。 試験２に係り、試験体４の断面を示す顕微鏡写真である。

以下、本発明を試験１、２によって説明する。

（試験１）
まず、射出成形金型の入子型へ条件を変更したシボを処理し、ＰＰ組成物を用いて試験体１〜５０を成形した。ＰＰ組成物は、ＰＰが９９質量％と、黒色顔料（カーボンブラック）が１質量％とからなる。各試験体１〜５０の厚みは３ｍｍで統一した。図１に示すように、各試験体１〜５０の表面Ｓは、転写によって形成されたシボを有している。

各試験体１〜５０の表面粗さＲｚを以下の条件で測定した。
規格：ＪＩＳ-’９４ガウシアン
パラメータ：Ｒｚ十点平均粗さ
測定機表面粗さ計：surfcom590A 東京精密製
測定針：２μｍＲ標準ピックアップ
傾斜補正：最小二乗直線補正
測定モード：粗さ測定
測定速度：０．１５ｍｍ／ｓ
カットオフ波長：０．８０ｍｍ
測定倍率：５０００倍
測定距離：４．０ｍｍ

また、各試験体１〜５０の表面Ｓの光沢を以下の条件で測定した。
パラメータ：６０°グロス値
測定機：ＨＯＲＩＢＡ ＩＧ３２０

そして、愛知県の水道水（溶性シリカの含有量約５〜１５ｐｐｍ）を用い、各試験体１〜５０に対して１００ｃｍ²あたり５ｍＬの噴霧を行った後、４０°Ｃの温風で９０分乾燥させた。これを６０サイクル繰返し、水垢を析出させた。この後、濡れたウレタンスポンジで縦横１０往復清掃し、残留水垢の量を目視にて０〜１００点の間で指数化した。８０点以上を水垢の清掃性が合格であると判定した。この目安は以下のとおりである。
０点：水垢汚れが全く除去できない。
１０〜３０点：水垢汚れの一部を除去できる。
４０〜５０点：水垢汚れが半分程度除去できる。
６０〜７０点：水垢汚れがほとんど除去できるが、目視で分かる程度残留する。
８０〜９０点：水垢汚れがほぼ完全に除去でき、かつ残留物も注意深く見ないと分からないレベル。
１００点：水垢汚れが完全に除去できる。

また、試験用ＰＰカップ（アズワン／ディスポーザブル試料保存容器（ＰＰ製、φ７０×４０ｍｍ；サンプル毎に新品を使用）に１ｋｇの錘を固定（接触面積辺りの荷重で２７０ｇ／ｃｍ²）し、各試験体１〜５０上で水平方向に５０往復させ、表面Ｓの擦り傷模様を指数化した。８０点以上を耐傷性が合格であるとした。この目安は以下のとおりである。
０〜４０点：傷が非常に目立つ
５０〜７０点：目視で傷が分かる
８０点：良く見ると傷が分かる
９０点：ほとんど傷が分からない
１００点：傷がつかない、判別できない
なお、摩耗子のＰＰカップは、水回りでよく使われる製品（洗剤ボトル・桶・バケツ・容器等）の材質である。また、荷重は代表的な洗剤の内容量や容器に水を満たした時の重量と接触面積とから設定した。

また、表面粗さＲｚと清掃性との関係を図２に示し、表面粗さＲｚと耐傷性との関係を図３に示す。また、グロス値と清掃性との関係を図４に示し、グロス値と耐傷性との関係を図５に示す。また、表面粗さＲｚとグロス値との関係を図６に示す。

表２及び図２、３より、表面粗さＲｚが小さいほど水垢の清掃性が良く、表面粗さＲｚが大きいほど耐傷性が良いというトレードオフの関係があることがわかる。一方、表２及び図４、５より、グロス値単体では相関が見出せない。そして、図６に示すように、清掃性及び耐傷性の性能でプロットすることにより、表面粗さＲｚが１２μｍ以上、２０μｍ以下であり、光沢が６０°グロス値で３．５以上であれば、清掃性及び耐傷性を両立できることがわかった。

（試験２）
国内外の複数メーカのＰＰを使用し、上記試験１と同様、ＰＰ試験体１〜１３を成形した。この際、成形品の状態において、面状がＲｚ＝１２〜１５、グロス値が４．０〜５．０になるように成形条件を調整した。結果を表３に示す。

表３より、ＰＰ組成物の引張弾性率及びシャルピー衝撃値と清掃性及び耐傷性との間には相関があることがわかる。すなわち、引張弾性率が１４００ＭＰａ以上であり、シャルピー衝撃値が７．８ｋＪ／ｍ²未満のＰＰ組成物を採用すれば、水垢の清掃性と耐傷性とを両立し易い。

また、ＰＰ試験体１１の断面の顕微鏡写真を図７に示し、ＰＰ試験体４の断面の顕微鏡写真を図８に示す。ＰＰ試験体１１は、引張弾性率が１３００ＭＰａ、シャルピー衝撃値が８．８ｋＪ／ｍ²であり、清掃性が×、耐傷性が×である。一方、ＰＰ試験体４は、引張弾性率が１６００ＭＰａ、シャルピー衝撃値が３．９ｋＪ／ｍ²であり、清掃性が○、耐傷性が○である。

すなわち、ゴム分の量と引張弾性率とは負の相関がある。また、ゴム分の量とシャルピー衝撃値とは正の相関がある。このため、ゴム分が多いと、引張弾性率が低く、傷がつきやすい。一方、ゴム分が多いと、ゴム分への水垢の浸透によって清掃性が確保できない。このため、引張弾性率が高く、衝撃値が低いＰＰ組成物は、ゴム分（ＥＰＲ）含有量が少なく、清掃性及び耐傷性に優れることがわかる。

したがって、試験１、２に基づいて浴室用カウンタ等の水回り部材を製造すれば、その水回り部材は、水垢に対する優れた清掃性と、優れた耐傷性による優れた美観とを発揮することができる。

本発明は住宅設備、建材等に利用可能である。

Claims (3)

1. 溶性シリカを含む水との接触及び乾燥が繰り返される水回り部材であって、
   少なくとも表面は主成分がポリプロピレンからなり、
   該表面は、転写によって形成されたシボを有し、表面粗さＲｚが１２μｍ以上、１５μｍ以下であり、光沢が６０°グロス値で４．０以上、５．０以下であり、
   前記表面は、引張弾性率が１４００ＭＰａ以上、２０００ＭＰａ以下であり、シャルピー衝撃値が２．０ｋＪ／ｍ²以上、７．８ｋＪ／ｍ²以下のポリプロピレン組成物であることを特徴とする水回り部材。
2. 射出成形によって成形されている請求項１記載の水回り部材。
3. 浴室用カウンタである請求項１又は２記載の水回り部材。

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