TWI413706B - The manufacturing method of the water supply equipment for the house and the water supply equipment for the house - Google Patents

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Katsutoshi Obata
Kazuyuki Watanabe
Yuichiro Kida
Sayuri Endo
Masahiro Fukadu
Keijiro Shigeru
Daisaku Maeda
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Cleanup Corp
Sumitomo Osaka Cement Co Ltd
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Description

住宅之用水設備機器的製造方法及住宅之用水設備機器
本發明係關於使用水之住宅設備機器的製造方法及住宅用水設備機器，更詳而言之，係關於住宅之用水設備機器的皮膜形成方法。
使用水的住宅設備機器(以下，有時稱為住宅之用水設備機器)例如有，廚房用流理台之槽、廚房用櫥的頂板、洗臉櫥的盆或鏡、廁所的便座或便器，或者浴室的浴缸、盆、壁面或頂面。該等住宅之用水設備機器為不銹鋼製或樹脂製的，接觸水的時候由於水滴會附著，因此容易變髒。
為了改良上述不良現象，有人揭示例如將由化學式Lia Nab Kc (SiOm )x (ZrOn )y (H2 O)2 構成之物質與聚丙烯酸或丙烯酸單體構成的共聚物塗布在不銹鋼基材上而後於高溫燒成以形成親水性皮膜的方法(專利文獻1、2)。
如果依照該等方法，可輕易地除去附著的油污，且不會附著蒸發的水分造成的水漬，指紋不明顯而且不易受損。
又，有人揭示於基體表面形成含有SiO2 的皮膜，再於該皮膜上塗布含有鋰離子的水溶液後，加熱處理使鋰離子擴散分布於皮膜中及基體表面的方法(專利文獻3)。
依照該方法，尤其是可藉由鋰離子而得到良好的親水性(水合性：對水的透濕性)。
專利文獻1：日本特開2003－310411號公報專利文獻2：日本特開2003－301273號公報專利文獻3：日本特開2002－19007號公報
然而，上述任一習知技術皆不能充份地解決：由於親水性不足而生的水滴所造成的污損問題、由於表面硬度不足而產生的傷痕等問題、於形成有親水性皮膜之狀態置於水蒸氣環境氣氛下則親水性皮膜會變白的問題，及如果使親水性皮膜接觸熱管或熱鍋則被接觸的部分會變白的問題，當欲採用為住宅之用水設備機器，尚需要改良。又，本發明說明書之中，外觀不良的現象總稱為親水性皮膜之「白化」。
本發明有鑑於上述問題而生，提供親水性、表面硬度及外觀良好的住宅之用水設備機器之製造方法及住宅之用水設備機器。
本發明之住宅之用水設備機器之製造方法的特徵為包含：表面處理步驟，將基體之至少與水接觸或與水蒸氣環境氣氛接觸的表面以含矽酸之被覆劑處理而形成表面處理層；及塗布步驟，於該表面處理層上，將含有下列比例的水溶液塗布而形成塗布層：Si以SiO2 換算為1~20質量份、Li以Li2 O換算為0.05~0.3質量份及Na以Na2 O換算為0.5~1質量份。
又，本發明之住宅之用水設備機器的製造方法，其特徵在於包含：表面處理步驟，將基體之至少與水接觸或與水蒸氣環境氣氛接觸的表面以含矽酸之被覆劑處理而形成表面處理層；及塗布步驟，於該表面處理層上，將含有下列比例的鹼水溶液塗布而形成塗布層：Si以SiO2 換算為1~20質量%、Li以Li2 O換算為0.05~0.3質量%及Na以Na2 O換算為0.5~1質量%。。
又，本發明之住宅之用水設備機器的製造方法，尚包含於200℃以上的溫度進行加熱處理的加熱步驟。
又，本發明之住宅之用水設備機器的製造方法，其中，住宅之用水設備機器為廚房用流理台之槽、廚房用櫥的頂板、洗臉櫥的盆或鏡、廁所的便座或便器，或者浴室的浴缸、盆、壁面或頂面。
又，本發明之住宅之用水設備機器，其特徵在於：在基體的表面，具有：含矽酸之皮膜；及在含該矽酸之皮膜上以下列組成所構成之皮膜：Si以SiO2 換算為44~97質量%、Li以Li2 O換算為0.2~17質量%及Na以Na2 O換算為2.4~49質量%。
又，本發明之住宅之用水設備機器，其特徵在於：在基體的表面，具有：表面處理層，係以含矽酸之被覆劑處理而成；及塗布層，在該表面處理層上，將含有下列比例之鹼水溶液塗布而成：Si以SiO2 換算為1~20質量份、Li以Li2 O換算為0.05~0.3質量份及Na以Na2 O換算為0.5~1質量份。
又，本發明之之住宅之用水設備機器，其中，住宅之用水設備機器為廚房用流理台之槽、廚房用櫥的頂板、洗臉櫥的盆或鏡、廁所的便座或便器，或者浴室的浴缸、盆、壁面或頂面。
依照本發明之住宅之用水設備機器之製造方法及住宅之用水設備機器，由於住宅之用水設備機器在基體的表面上，具有含有矽酸之表面處理層或皮膜，及於含有矽酸之表面處理層或皮膜上由Si、Li及Na之三種成分以特定組成構成的塗布層或皮膜，因此親水性、表面硬度及外觀良好。
關於本發明之住宅之用水設備機器之製造方法及住宅之用水設備機器之較佳實施形態，詳細說明如下。
本發明之住宅之用水設備機器之製造方法包含：表面處理步驟，將基體之至少與水接觸或與水蒸氣環境氣氛接觸的表面以含矽酸之被覆劑處理而形成表面處理層；及塗布步驟，於該表面處理層上，將含有下列比例的水溶液塗布而形成塗布層：Si以SiO2 換算為1~20質量份、Li以Li2 O換算為0.05~0.3質量份及Na以Na2 O換算為0.5~1質量份。
在此，水溶液為水性塗料，且由於在作為溶劑的水中包含Si等上述三種成分，故呈鹼性，換言之，為鹼水溶液。
除矽等上述三種成分之外，其餘部分之水的比例只要是於塗布水溶液時不會滴漏或塗布不均者即不特別限定，例如較佳為50~150質量份的範圍，更佳為80~100質量份的範圍。
由上述觀點，本發明住宅之用水設備機器的製造方法更佳為包含：表面處理步驟，將基體之至少與水接觸或與水蒸氣環境氣氛接觸的表面以含矽酸之被覆劑處理而形成表面處理層；及塗布步驟，於該表面處理層上，將含有下列比例的鹼水溶液塗布而形成塗布層：Si以SiO2 換算為1~20質量%、Li以Li2 O換算為0.05~0.3質量%及Na以Na2 O換算為0.5~1質量%；並於基體之表面上形成皮膜。
本發明之住宅之用水設備機器的製造方法中，基材之材料不特別限定，可適當使用不銹鋼等金屬材料或玻璃、琺瑯、合成陶瓷等無機材料或樹脂財料。但是，更佳為具有能耐受加熱處理之耐熱性。基體可成形為住宅之就用水設備機器而言所要求的形狀。
由表面處理層及形成於表面處理層上的塗布層構成的皮膜，可形成於已經成形的基體整個表面，但是只要至少形成與水接觸或與水蒸氣環境氣氛接觸的表面便已足夠。
於表面處理步驟之中，被覆劑中所含的矽酸為廣義的含意，包括原矽酸及其縮合酸及二氧化矽(SiO2 )與其水合物任一者。
包含矽酸之被覆劑，就副成分而言，可含有ZrO2 、TiO2 、Al2 O3 、B2 O3 、CaO、ZnO、MgO、Na2 O、K2 O等無機成分。又，就無機黏結劑而言，可含有公知的膠體二氧化矽或矽酸乙酯。
表面處理為廣義的含意，包含電鍍、塗布、襯裡、琺瑯處理等。因此，如果基體為琺瑯製的則可實質上地省略表面處理步驟。
住宅之用水設備機器可於塗布步驟之後，經過乾燥後的狀態使用，較佳為於200℃以上的溫度進行加熱處理的加熱步驟。加熱處理包含俗稱的培燒，但不限定於該等。
以上述製造方法所得到的住宅之用水設備機器較佳為，形成的皮膜的表面硬度為9H以上。
又，住宅之用水設備機器較佳為使用於接觸水或接觸水蒸氣環境氣氛的場所，廚房用流理台之槽、廚房用櫥的頂板、洗臉櫥的盆或鏡、廁所的便座或便器，或者浴室的浴缸、盆、壁面或頂面。
以含有矽酸之被覆劑進行表面處理之表面處理層，通常具有以Si－O－X表示之化學鍵。在此，X表示原子、原子團或分子、分子團，為與氧原子O化學鍵結者。當X為氫原子H時，成為－Si－OH，由於OH具有容易吸附水的性質，因此呈現親水性。
如果將以含有矽酸之被覆劑進行表面處理之表面處理層利用鹼水溶液處理而形成塗膜，則Si－O－H鑑在O－H的部分被切斷，H被取代為R，生成Si－OR(R為鹼原子)。由於R取代水而生成OH基，故呈親水性。
如果上述鹼水溶液為含有適量之Si的矽酸鹼，則親水性會更高。其原因被認為是：矽酸鹼不僅本身具有鹼的性質，而且本身具有Si－OR鍵，會因為乾燥而緊固於表面處理層，故不會簡單地消失。
又，如果上述鹼水溶液中含有適量的Na，則能發揮切斷Si－O鍵的作用，對於提高親水性或表面硬度有幫助。
又，如果上述鹼水溶液包含適量的Li，則能緩和Na的作用。
本發明如前所述，更佳為就塗膜材料之鹼水溶液而言，使用含有：Si以SiO2 換算為1~20質量%、Li以Li2 O換算為0.05~0.3質量%及Na以Na2 O換算為0.5~1.0質量%者。
如果Si以SiO2 換算超過20質量%，則容易成為不光滑外觀之表面，如果不滿1質量%，則親水性被膜容易消失。如果Li以Li2 O換算超過0.3質量%，則表面硬度下降，如果不滿0.05質量%，則會發生白化。如果Na以Na2 O換算超過1.0質量%，則會發生白化，如果不滿0.5質量%，則有無法得到充分親水性或表面硬度之虞。
其次，本發明之住宅之用水設備機器較佳為使用上述本發明之住宅之用水設備機器所得到者，於基體之表面上，具有：含矽酸之皮膜，及在含該矽酸之皮膜上以下列組成所構成之皮膜：Si以SiO2 換算為44~97質量%、Li以Li2 O換算為0.2~17質量%及Na以Na2 O換算為2.4~49質量%。
又，本發明之之住宅之用水設備機器，在基體的表面，具有：表面處理層，係以含矽酸之被覆劑處理而成；及塗布層，在該表面處理層上，將含有下列比例之鹼水溶液塗布而成：Si以SiO2 換算為1~20質量份、Li以Li2 O換算為0.05~0.3質量份及Na以Na2 O換算為0.5~1質量份。該塗布層係藉由乾燥將所含的水分蒸發之後，由上述組成構成的皮膜形成。
又，本發明之住宅之用水設備機器中，住宅之用水設備機器為廚房用流理台之槽、廚房用櫥的頂板、洗臉櫥的盆或鏡、廁所的便座或便器，或者浴室的浴缸、盆、壁面或頂面。
本發明之住宅之用水設備機器可得到由上述本發明之住宅之用水設備機器之製造方法產生的作用效果。又，於上述本發明之住宅之用水設備機器之製造方法的部分所說明者，皮膜可以形成於已經成形的基體整個表面，但是只要形成於與水接觸或與水蒸氣環境氣氛接觸之表面即可。
(實施例)
舉實施例對本發明進一步說明。又，本發明不限定於以下說明的實施例。
(實施例1)
就住宅之用水設備機器而言，使用琺瑯製流理台槽。由於琺瑯製流理台槽表面已經包含矽酸，故不需要以含矽酸之被覆劑再做表面處理。
調製包含Na以Na2 O換算為0.8質量%、Li以Li2 O換算為0.15質量%、Si以SiO2 換算為4.5質量%之鹼水溶液。該鹼水溶液之組成，換言之，包含Na以Na2 O換算為0.8質量份、Li以Li2 O換算為0.15質量份、Si以SiO2 換算為4.5質量份，其餘部分為水94.55質量份。
將以如上方式調製的鹼水容液，直接地或使用噴霧器吹送在琺瑯製流理台槽之表面。又，Na(以Na2 O換算)、Li(以Li2 O換算)、Si(以SiO2 換算)各成分的測定，皆依照JIS K 0400－52－30(水質－感應偶合電漿發光分光分析)進行。以下其他的實施例也相同。塗布量為單位1m2 的面積為鹼水溶液20g的比例。於塗布後以自然乾燥，之後於25℃進行20分鐘的焙燒，接著冷卻，形成親水性被膜。親水性被膜藉由將溶液的水蒸發，成為具有Na以Na2 O換算為15質量份%、Li以Li2 O換算為3質量%、Si以SiO2 換算為82質量份%之組成。
測定所形成之親水性被膜的接觸角，為10°，與形成親水性被膜之前之槽表面的接觸角20°相比，為較小的，可認為親水性有改善。
(實施例2)
使用不銹鋼製流理台槽作為住宅之用水設備機器之基體。於不銹鋼表面施以脫脂處理等前處理，並乾燥。
就含矽酸之被覆劑而言，使用矽酸乙酯的水解液，將該水解液噴霧塗布於不銹鋼的表面後，於250℃焙燒20分鐘，形成表面處理層。
接著，調製包含Na以Na2 O換算為1.0質量%、Li以Li2 O換算為0.2質量%、Si以SiO2 換算為5.0質量%之鹼水溶液。該鹼水溶液之組成，換言之，包含Na以Na2 O換算為1.0質量份、Li以Li2 O換算為0.2質量份、Si以SiO2 換算為5.0質量份，其餘部分為水93.8質量份。
將以如上方式調製的鹼水溶液以單位1m2 的面積為鹼水溶液20g的比例噴霧塗布於不銹鋼之表面後，於250℃進行20分鐘的焙燒，接著冷卻，形成親水性被膜。親水性被膜藉由將溶液的水蒸發，成為具有Na以Na2 O換算為16質量份%、Li以Li2 O換算為3質量%、Si以SiO2 換算為81質量份%之組成。
測定所形成之親水性被膜的接觸角，為5°，與形成親水性被膜之前之槽表面的接觸角30°相比，大幅縮小，可認為親水性有大幅的改善。
(實施例3)
使用不銹鋼製試驗材作為基體，與實施例2以同樣方式進行前處理及乾燥。
就含矽酸之被覆劑而言，使用將矽酸乙酯與四丁氧化鋯以Si與Zr之質量比為1：1混合的水解液，將該水解液塗布於不銹鋼的表面後，於250℃焙燒20分鐘，形成表面處理層。
接著，依表1所示，調製包含Na以Na2 O換算為0~1.5質量%、Li以Li2 O換算為0~0.5質量%、Si以SiO2 換算為5.0質量%之一定量的鹼水溶液。該鹼水溶液之組成，換言之，包含Na以Na2 O換算為0~1.5質量份、Li以Li2 O換算為0~0.5質量份、Si以SiO2 換算為5.0質量份，其餘部分為水93.0~95.0質量份。
將以如上方式調製的鹼水容液以單位1m2 的面積為鹼水溶液20g的比例噴霧塗布於不銹鋼之表面後，於250℃進行20分鐘的焙燒，接著冷卻，形成親水性被膜。親水性被膜藉由將溶液的水蒸發，成為具有Na以Na2 O換算為0~23質量份%、Li以Li2 O換算為0~9質量%、Si以SiO2 換算為71~100質量份%之組成。
對形成有親水性被膜之試驗材，測定親水性、外觀、表面硬度，結果如表1所示。
在此，親水性係以依照JIS R 3257之接觸角進行評價，接觸角為20°以下者表示為○，超過20°者表示為×。
外觀係分別以目視評價經過加熱處理或濕熱處理後之皮膜表面狀態。加熱處理係將進行焙燒處理前之形成有塗布膜階段的試驗材於250℃焙燒20分鐘者，換言之，係對於製造步驟中經過焙燒處理的試驗材外觀以原狀態加以評價。又，濕熱處理係將經過焙燒處理之試驗材的皮膜表面潑上沸水，並於其上放置充滿沸水的熱鍋20分鐘者，係於較加熱處理為嚴苛的條件進行外觀評價。
於各試驗條件之中，外觀為×者之中，Na2 O為0質量%水準者(表1中最左列)，加熱後之外觀皆為不光滑的，Na2 O為1.5質量%水準者(表1中最右列)，於加熱處理及濕熱處理皆發生白化，於Li2 O為0質量%水準者(表1中最上行及第2行)，加熱處理的情形有良好的，於濕熱處理的情形全部白化。
表面硬度係依照JIS K 5600－5－4進行鉛筆硬度評價，硬度為9H以上者以○表示，低於9H者以×表示。
依照表1可得知，如果所塗布之鹼水溶液之Na2 O之含量不滿0.5%(質量%)，則接觸角超過20°，為不佳的，Na2 O之含量超過1.0%(質量%)的親水性皮膜，會發生外觀異常，為不佳的。又，可得知Li2 O之含量超過0.3%(質量%)的親水性皮膜，硬度不滿鉛筆硬度9H，不符合實用，Li2 O之含量不滿0.05%(質量%)的親水性皮膜，會發生外觀異常，為不佳的。

Claims (6)

  1. 一種住宅之用水設備機器的製造方法，其特徵在於包含：表面處理步驟，將基體之至少與水接觸或與水蒸氣環境氣氛接觸的表面以含矽酸之被覆劑處理而形成表面處理層；及塗布步驟，於該表面處理層上，將含有下列比例的鹼水溶液塗布而形成塗布層：Si以SiO2 換算為1~20質量%、Li以Li2 O換算為0.05~0.3質量%及Na以Na2 O換算為0.5~1質量%。
  2. 如申請專利範圍第1項之住宅之用水設備機器的製造方法，尚包含於200℃以上的溫度進行加熱處理的加熱步驟。
  3. 如申請專利範圍第1項之住宅之用水設備機器的製造方法，其中，住宅之用水設備機器為廚房用流理台之槽、廚房用櫥的頂板、洗臉櫥的盆或鏡、廁所的便座或便器，或者浴室的浴缸、盆、壁面或頂面。
  4. 如申請專利範圍第2項之住宅之用水設備機器的製造方法，其中，住宅之用水設備機器為廚房用流理台之槽、廚房用櫥的頂板、洗臉櫥的盆或鏡、廁所的便座或便器，或者浴室的浴缸、盆、壁面或頂面。
  5. 一種住宅之用水設備機器，其特徵在於：在基體的表面，具有：含矽酸之皮膜；及 在含該矽酸之皮膜上以下列組成所構成之皮膜：Si以SiO2 換算為44~97質量%、Li以Li2 O換算為0.2~17質量%及Na以Na2 O換算為2.4~49質量%。
  6. 如申請專利範圍第5項之住宅之用水設備機器，其中，住宅之用水設備機器為廚房用流理台之槽、廚房用櫥的頂板、洗臉櫥的盆或鏡、廁所的便座或便器，或者浴室的浴缸、盆、壁面或頂面。
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