JPH09224874A - 樹脂製便器 - Google Patents

樹脂製便器

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JPH09224874A
JPH09224874A JP8282807A JP28280796A JPH09224874A JP H09224874 A JPH09224874 A JP H09224874A JP 8282807 A JP8282807 A JP 8282807A JP 28280796 A JP28280796 A JP 28280796A JP H09224874 A JPH09224874 A JP H09224874A
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water
resin
surface layer
toilet bowl
photocatalyst
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JP8282807A
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Makoto Hayakawa
信 早川
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Toto Ltd
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    • F28F13/18—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by applying coatings, e.g. radiation-absorbing, radiation-reflecting; by surface treatment, e.g. polishing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F24F8/00—Treatment, e.g. purification, of air supplied to human living or working spaces otherwise than by heating, cooling, humidifying or drying
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ボール面へ固着する汚物が水洗により容易に
流される樹脂製便器の提供。 【解決手段】 樹脂製便器基材のボール面に、光触媒粒
子を含有する表面層を備えた易清掃性樹脂製便器

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、清掃の簡単な樹脂
製便器に関する。
【０００２】
【従来の技術】便器を樹脂製にすると、軽量化され、そ
れにより施工作業が容易になるという利点がある。しか
しながら、便器を樹脂製にすると、ボール面へ固着する
汚物が水洗されにくく、不衛生であるという問題があっ
た。
【０００３】
【発明の解決すべき課題】そこで、本発明では、ボール
面へ固着する汚物が水洗により容易に流される樹脂製便
器を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は、光触媒を含有
する表面層を形成した部材において、光触媒を光励起す
ると、部材の表面が高度に親水化されるという発見に基
づく。この現象は以下に示す機構により進行すると考え
られる。すなわち、光触媒の価電子帯上端と伝導帯下端
とのエネルギーギャップ以上のエネルギーを有する光が
光触媒に照射されると、光触媒の価電子帯中の電子が励
起されて伝導電子と正孔が生成し、そのいずれかまたは
双方の作用により、おそらく表面に極性が付与され、水
や水酸基等の極性成分が集められる。そして伝導電子と
正孔のいずれかまたは双方と、上記極性成分との協調的
な作用により、表面と前記表面に化学的に吸着した汚染
物質との化学結合を切断すると共に、表面に化学吸着水
が吸着し、さらに、物理吸着水層がその上に形成される
のである。また、一旦部材表面が高度に親水化されたな
らば、部材を暗所に保持しても、表面の親水性はある程
度の期間持続する。
【０００５】本発明では、樹脂製便器基材のボール面
に、光触媒粒子を含有する表面層を備えた易清掃性樹脂
製便器を提供する。光触媒を含有する表面層を備えるこ
とにより、光触媒の光励起に応じて、表面層の表面は親
水性を呈するので、樹脂製便器ボール面に固着する汚物
を水で洗浄するのが容易になる。
【０００６】本発明の好ましい態様においては、表面層
には、さらにシリカが含有されているようにする。シリ
カが含有されることにより、表面が水濡れ角０゜に近い
高度の親水性を呈しやすくなると共に、暗所に保持した
ときの親水維持性が向上する。その理由はシリカは構造
中に水を蓄えることができることと関係していると思わ
れる。
【０００７】本発明の好ましい態様においては、表面層
には、さらに固体酸が含有されているようにする。固体
酸が含有されることにより、表面が水濡れ角０゜に近い
高度の親水性を呈しやすくなると共に、暗所に保持した
ときの親水維持性が向上する。その理由は表面層に固体
酸が含有されると、表面の極性が、光の有無にかかわら
ず大きな状態にあるために、疎水性分子よりも極性分子
である水分子を選択的に吸着させやすい。そのため安定
な物理吸着水層が形成されやすく、暗所に保持しても、
表面の親水性をかなり長期にわたり高度に維持できる。
【０００８】本発明の好ましい態様においては、表面層
には、さらにシリコーンが含有されているようにする。
シリコーンが含有されることにより、光触媒の光励起に
よって、シリコーン中のシリコン原子に結合する有機基
の少なくとも一部が水酸基に置換され、さらにその上に
物理吸着水層が形成されることにより、表面が水濡れ角
０゜に近い高度の親水性を呈するようになると共に、暗
所に保持したときの親水維持性が向上する。
【０００９】
【発明の実施の形態】次に、本発明の具体的な構成につ
いて説明する。本発明における樹脂製便器のボール面に
は、図１又は図２に示すように、基材の表面に光触媒を
含む層が形成されている。このような表面構造をとるこ
とで、樹脂製便器のボール面は、光触媒の光励起に応じ
て高度に親水化されるのである。それにより、表面の親
水性が親油性より強まる。それにより、樹脂製便器のボ
ール面に付着する汚物を水で容易に洗浄できるようにな
る。
【００１０】図１においては、表面層が光触媒のみから
なる場合には、光触媒は酸化物であることが好ましい。
そうすることにより、酸化物は環境中の汚染物質が吸着
していない状態では親水性を示すので、光励起作用によ
りその汚染物質を排斥させ、吸着水層を形成させること
で、親水性を呈しやすく、一様な水膜が形成できる。図
２において、Ｍは金属元素を示す。従って、図２の場
合、最表面は一般の無機酸化物からなる。この場合も、
酸化物は環境中の汚染物質が吸着していない状態では親
水性を示すので、上記無機酸化物以外に表面層に混入す
る光触媒の光励起作用によりその汚染物質を排斥させ、
吸着水層を形成させることで、一様な水膜が形成でき
る。
【００１１】本発明における樹脂製便器は、材質として
は、ポリカーボネート、アクリル、ウレタン、ポリエス
テル等のプラスチック基材又はそのハードコート板が好
適に利用できる。
【００１２】光触媒とは、その結晶の伝導帯と価電子帯
との間のエネルギーギャップよりも大きなエネルギー
（すなわち短い波長）の光（励起光）を照射したとき
に、価電子帯中の電子の励起（光励起）が生じて、伝導
電子と正孔を生成しうる物質をいい、例えば、アナター
ゼ型酸化チタン、ルチル型酸化チタン、酸化錫、酸化亜
鉛、三酸化二ビスマス、三酸化タングステン、酸化第二
鉄、チタン酸ストロンチウム等が好適に利用できる。こ
こで光触媒の光励起に用いる光源としては、太陽光や、
蛍光灯、白熱電灯、メタルハライドランプなどの室内照
明；等が利用できる。その他、便器のボール面に励起光
が照射されるように、便座内壁部や便蓋裏側に光源を設
けるようにしてもよい。便蓋裏側に光源を設ける場合に
は、収納性を考慮するとパネル状光源であることが望ま
しい。光触媒の光励起により、基材表面が高度に親水化
されるためには、励起光の照度は、０．００１ｍＷ／ｃ
ｍ２以上あればよいが、０．０１ｍＷ／ｃｍ２以上だと
好ましく、０．１ｍＷ／ｃｍ２以上だとより好ましい。
【００１３】光触媒を含有する表面層の膜厚は、０．４
μｍ以下にするのが好ましい。そうすれば、光の乱反射
による白濁を防止することができ、表面層は実質的に透
明となる。さらに、光触媒を含有する表面層の膜厚を
０．２μｍ以下にすると一層好ましい。 そうすれば、
光の干渉による表面層の発色を防止することができる。
また、表面層が薄ければ薄いほどその透明度は向上す
る。更に、膜厚を薄くすれば、表面層の耐摩耗性が向上
する。上記表面層の表面に、更に、親水化可能な耐摩耗
性又は耐食性の保護層や他の機能膜を設けても良い。
【００１４】上記表面層には、Ａｇ、Ｃｕ、Ｚｎのよう
な金属を添加することができる。前記金属を添加した表
面層は、表面に付着した細菌や黴を暗所でも死滅させる
ことができる。
【００１５】上記表面層には、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｕ、Ｒ
ｈ、Ｉｒ、Ｏｓのような白金族金属を添加することがで
きる。前記金属を添加した表面層は、光触媒の酸化還元
活性を増強でき、脱臭浄化作用等が向上する。また、光
触媒以外に固体酸を添加した場合には、白金族金属の添
加により固体超強酸の酸度が向上するので、親水維持性
も向上し、付着水の水膜化がより促進されると共に、あ
る程度長期間光触媒に励起光が照射されない場合の親水
維持性も向上する。
【００１６】基材がナトリウムのようなアルカリ網目修
飾イオンを含むガラス（ソーダライムガラス、並板ガラ
ス等）の場合には、基材と表面層との間にシリカ等の中
間層を形成してもよい。そうすれば、焼成中にアルカリ
網目修飾イオンが基材から表面層へ拡散するのが防止さ
れ、光触媒機能がよりよく発揮される。
【００１７】親水性とは、表面に水を滴下したときにな
じみやすい性質をいい、一般に水濡れ角が９０゜未満の
状態をいう。本発明における高度の親水性とは、表面に
水を滴下したときに非常になじみやすい性質をいい、よ
り具体的には水濡れ角が１０゜以下程度になる状態をい
う。特に、セルフクリーニング性、水による易清掃性に
はＰＣＴ／ＪＰ９６／００７３４に開示したように、水
濡れ角が１０゜以下であると好ましく、５゜以下ではよ
り好ましい。
【００１８】本発明における固体酸には、硫酸担持Ａｌ
２Ｏ３、硫酸担持ＴｉＯ２、硫酸担持ＺｒＯ２、硫酸担
持ＳｎＯ２、硫酸担持Ｆｅ２Ｏ３、硫酸担持ＳｉＯ２、
硫酸担持ＨｆＯ２、ＴｉＯ２／ＷＯ３、ＷＯ３／ＳｎＯ
２、ＷＯ３／ＺｒＯ２、ＷＯ３／Ｆｅ２Ｏ３、ＳｉＯ２
・Ａｌ２Ｏ３、ＴｉＯ２／ＳｉＯ２、ＴｉＯ２／Ａｌ２
Ｏ３、ＴｉＯ２／ＺｒＯ２等が好適に利用できる。
【００１９】次に、表面層の形成方法について説明す
る。まず、表面層が光触媒のみからなる場合の製法につ
いて、光触媒がアナターゼ型酸化チタンの場合を例にと
り説明する。この場合の方法は、大別して３つの方法が
ある。１つの方法はゾル塗布焼成法であり、他の方法は
有機チタネート法であり、他の方法は電子ビーム蒸着法
である。 （１）ゾル塗布焼成法 アナターゼ型酸化チタンゾルを、基材表面に、スプレー
コーティング法、ディップコーティング法、フローコー
ティング法、スピンコーティング法、ロールコーティン
グ法等の方法で塗布し、焼成する。 （２）有機チタネート法 チタンアルコキシド（テトラエトキシチタン、テトラメ
トキシチタン、テトラプロポキシチタン、テトラブトキ
シチタン等）、チタンアセテート、チタンキレート等の
有機チタネートに加水分解抑制剤（塩酸、エチルアミン
等）を添加し、アルコール（エタノール、プロパノー
ル、ブタノール等）などの非水溶媒で希釈した後、部分
的に加水分解を進行させながら又は完全に加水分解を進
行させた後、混合物をスプレーコーティング法、ディッ
プコーティング法、フローコーティング法、スピンコー
ティング法、ロールコーティング法等の方法で塗布し、
乾燥させる。乾燥により、有機チタネートの加水分解が
完遂して水酸化チタンが生成し、水酸化チタンの脱水縮
重合により無定型酸化チタンの層が基材表面に形成され
る。その後、アナターゼの結晶化温度以上の温度で焼成
して、無定型酸化チタンをアナターゼ型酸化チタンに相
転移させる。 （３）電子ビーム蒸着法 酸化チタンのターゲットに電子ビームを照射することに
より、基材表面に無定型酸化チタンの層を形成する。そ
の後、アナターゼの結晶化温度以上の温度で焼成して、
無定型酸化チタンをアナターゼ型酸化チタンに相転移さ
せる。
【００２０】次に、表面層が光触媒とシリカからなる場
合について、光触媒がアナターゼ型酸化チタンの場合を
例にとり説明する。この場合の方法は、例えば、以下の
３つの方法がある。１つの方法はゾル塗布焼成法であ
り、他の方法は有機チタネート法であり、他の方法は４
官能性シラン法である。 （１）ゾル塗布焼成法 アナターゼ型酸化チタンゾルとシリカゾルとの混合液
を、基材表面にスプレーコーティング法、ディップコー
ティング法、フローコーティング法、スピンコーティン
グ法、ロールコーティング法等の方法で塗布し、焼成す
る。 （２）有機チタネート法 チタンアルコキシド（テトラエトキシチタン、テトラメ
トキシチタン、テトラプロポキシチタン、テトラブトキ
シチタン等）、チタンアセテート、チタンキレート等の
有機チタネートに加水分解抑制剤（塩酸、エチルアミン
等）とシリカゾルを添加し、アルコール（エタノール、
プロパノール、ブタノール等）などの非水溶媒で希釈し
た後、部分的に加水分解を進行させながら又は完全に加
水分解を進行させた後、混合物をスプレーコーティング
法、ディップコーティング法、フローコーティング法、
スピンコーティング法、ロールコーティング法等の方法
で塗布し、乾燥させる。乾燥により、有機チタネートの
加水分解が完遂して水酸化チタンが生成し、水酸化チタ
ンの脱水縮重合により無定型酸化チタンの層が基材表面
に形成される。その後、アナターゼの結晶化温度以上の
温度で焼成して、無定型酸化チタンをアナターゼ型酸化
チタンに相転移させる。 （３）４官能性シラン法 テトラアルコキシシラン（テトラエトキシシラン、テト
ラプロポキシシラン、テトラブトキシシラン、テトラメ
トキシシラン等）とアナターゼ型酸化チタンゾルとの混
合物を基材の表面にスプレーコーティング法、ディップ
コーティング法、フローコーティング法、スピンコーテ
ィング法、ロールコーティング法等の方法で塗布し、必
要に応じて加水分解させてシラノールを形成した後、加
熱等の方法でシラノールを脱水縮重合に付す。
【００２１】次に、表面層が光触媒と固体酸からなる場
合について、光触媒がアナターゼ型酸化チタン、固体酸
がＴｉＯ２／ＷＯ３の場合を例にとり説明する。この場
合の方法は、タングステン酸のアンモニア溶解液とアナ
ターゼ型酸化チタンゾルとを混合し、必要に応じて希釈
液（水、エタノール等）で希釈した混合物を基材の表面
にスプレーコーティング法、ディップコーティング法、
フローコーティング法、スピンコーティング法、ロール
コーティング法等の方法で塗布し、焼成する。
【００２２】次に、表面層が光触媒とシリコーンからな
る場合について、光触媒がアナターゼ型酸化チタンの場
合を例にとり説明する。この場合の方法は、未硬化の若
しくは部分的に硬化したシリコーン又はシリコーンの前
駆体からなる塗料とアナターゼ型酸化チタンゾルとを混
合し、シリコーンの前駆体を必要に応じて加水分解させ
た後、混合物を基材の表面にスプレーコーティング法、
ディップコーティング法、フローコーティング法、スピ
ンコーティング法、ロールコーティング法等の方法で塗
布し、加熱等の方法でシリコーンの前駆体の加水分解物
を脱水縮重合に付して、アナターゼ型酸化チタン粒子と
シリコーンからなる表面層を形成する。形成された表面
層は、紫外線を含む光の照射によりアナターゼ型酸化チ
タンが光励起されることにより、シリコーン分子中のケ
イ素原子に結合した有機基の少なくとも一部を水酸基に
置換され、さらにその上に物理吸着水層が形成されて、
高度の親水性を呈する。ここでシリコーンの前駆体に
は、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシ
ラン、メチルトリブトキシシラン、メチルトリプロポキ
シシラン、エチルトリメトキシシラン、エチルトリエト
キシシラン、エチルトリブトキシシラン、エチルトリプ
ロポキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、フェニ
ルトリエトキシシラン、フェニルトリブトキシシラン、
フェニルトリプロポキシシラン、ジメチルジメトキシシ
ラン、ジメチルジエトキシシラン、ジメチルジブトキシ
シラン、ジメチルジプロポキシシラン、ジエチルジメト
キシシラン、ジエチルジエトキシシラン、ジエチルジブ
トキシシラン、ジエチルジプロポキシシラン、フェニル
メチルジメトキシシラン、フェニルメチルジエトキシシ
ラン、フェニルメチルジブトキシシラン、フェニルメチ
ルジプロポキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリ
メトキシシラン、及びそれらの加水分解物、それらの混
合物が好適に利用できる。
【００２３】
【実施例】まず、１０ｃｍ角のＰＭＭＡ板表面に、プラ
イマー塗料（東芝シリコーン、ＰＨ９３をトルエン溶媒
で６倍に希釈した塗料）をスプレーコーティング法にて
塗布後室温で乾燥させて、基板をプライマー樹脂層で被
覆した。次に、シリコーン系ハードコーティング剤（東
芝シリコーン、トスガード）をフローコーティング法に
て塗布し、９０℃で３時間乾燥し、プライマー樹脂層の
上にハードコート層を形成した。さらに、ハードコート
層表面を、コロナ表面処理装置（春日電機）により、電
極にワイヤー電極を用い、電極先端と試料表面とのギャ
ップ２ｍｍ、電圧２６ｋＶ、周波数３９ｋＨｚ、試料送
り速度４．２ｍ／分の条件で、高周波コロナ放電処理し
て＃１試料を得た。一方、アナターゼ型酸化チタンゾル
５６重量部（日産化学、ＴＡ−１５、平均粒径１２ｎ
ｍ）とシリカゾル３３重量部（日本合成ゴム、グラスカ
Ａ液）を混合し、エタノールで希釈後、更にメチルトリ
メトキシシラン１１重量部（日本合成ゴム、グラスカＢ
液）を添加し、酸化チタン含有塗料組成物を調整した。
上記塗料組成物を、＃１試料に、フローコーティング法
にて塗布し、９０℃で３時間熱処理して硬化させ、＃２
試料を得た。この＃２試料を、紫外線光源（三共電気、
ブラックライトブルー（ＢＬＢ）蛍光灯）を用いて試料
の表面に０．６ｍＷ／ｃｍ２の紫外線照度で約４８時間
紫外線を照射し、＃３試料を得た。比較のため、１０ｃ
ｍ角のＰＭＭＡ板試料も準備した。まず、＃３試料とＰ
ＭＭＡ板試料に水滴を滴下し、滴下後の様子の観察及び
水との接触角の測定を行った。ここで水との接触角は接
触角測定器（協和界面科学、ＣＡ−Ｘ１５０）を用い、
滴下後３０秒後の水との接触角で評価した。その結果＃
３試料はマイクロシリンジから試料表面に水滴を滴下さ
れると、水滴が一様に水膜状に試料表面を拡がる様子が
観察された。また３０秒後の水との接触角は約０゜まで
高度に親水化されていた。それに対し、ＰＭＭＡ板試料
ではマイクロシリンジから試料表面に水滴を滴下される
と、水滴は表面にややなじむものの、一様に水膜状にな
るまでには至らなかった。また３０秒後の水との接触角
は６０゜であった。
【００２４】次に、＃３試料及びＰＭＭＡ板試料にラー
ドを塗布し、試料表面を水平姿勢に保持しながら、夫々
の試料を水槽に満たした水の中に浸漬した。その結果、
ＰＭＭＡ板試料では、ラードは付着したままで、こすっ
ても水平に伸びるだけであった。これに対し、＃３試料
では、軽くこする程度で、ラードは試料表面から離脱
し、＃３試料表面は清浄化された。
【００２５】
【発明の効果】本発明では、樹脂製便器のボール面に、
光触媒粒子を含有する表面層を備えるようにすることに
より、樹脂製便器のボール面は、光触媒の光励起に応じ
て高度の親水性を呈し、汚物の水洗性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る樹脂製便器のボール面の表面構
造を示す図。
【図２】 本発明に係る樹脂製便器のボール面の他の表
面構造を示す図。

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 樹脂製便器基材のボール面に、光触媒粒
    子を含有する表面層を備え、前記光触媒の光励起に応じ
    て、前記層の表面は親水性を呈し、以て前記層表面を水
    で洗浄するのが容易になる易清掃性樹脂製便器。
  2. 【請求項２】 前記表面層には、さらにシリカが含有さ
    れていることを特徴とする請求項１に記載の樹脂製便
    器。
  3. 【請求項３】 前記表面層には、さらに固体酸が含有さ
    れていることを特徴とする請求項１に記載の樹脂製便
    器。
  4. 【請求項４】 前記表面層には、さらにシリコーンが含
    有されていることを特徴とする請求項１に記載の樹脂製
    便器。
  5. 【請求項５】 前記表面層の表面は、前記光触媒の光励
    起に応じて、水との接触角に換算して１０゜以下の親水
    性を呈することを特徴とする請求項１〜４に記載の樹脂
    製便器。
  6. 【請求項６】 前記表面層の表面は、前記光触媒の光励
    起に応じて、水との接触角に換算して５゜以下の親水性
    を呈することを特徴とする請求項１〜４に記載の樹脂製
    便器。
  7. 【請求項７】 前記表面層の膜厚は０．４μｍ以下であ
    ることを特徴とする請求項１〜６に記載の樹脂製便器。
  8. 【請求項８】 前記表面層の膜厚は０．２μｍ以下であ
    ることを特徴とする請求項１〜６に記載の樹脂製便器。
  9. 【請求項９】 前記表面層の表面に、さらに親水化可能
    な保護層が設けられていることを特徴とする請求項１〜
    ８に記載の樹脂製便器。
JP8282807A 1995-12-22 1996-09-18 樹脂製便器 Pending JPH09224874A (ja)

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