WO2020031462A1

WO2020031462A1 - 水道用器具

Info

Publication number: WO2020031462A1
Application number: PCT/JP2019/020627
Authority: WO
Inventors: 継志伊藤; 西川　武
Original assignee: 株式会社Ｌｉｘｉｌ
Priority date: 2018-08-10
Filing date: 2019-05-24
Publication date: 2020-02-13
Also published as: CN112601846A; EP3835460A1; JP7190280B2; US20210372100A1; JP2020026555A; EP3835460A4

Abstract

光沢があり、ニッケルの浸出が少ない水道用器具を提供すること。　水道用器具１００は、母材１０１上に施されたニッケルめっき層１０２を備えた水道用器具１００であって、ニッケルめっき層１０２は、硫黄成分を含まず、ニッケルめっき層１０２の浸出液中での腐食電位は、飽和カロメル電極に対して－０．０１以上であり（好ましくは＋０．０４Ｖ以上であり）、ＢＹＫ社製ＷａｖｅＳｃａｎ装置によるニッケルめっき層１０２のＷａ値が５．１以下である。

Description

水道用器具

　本発明は、母材上にニッケルめっきが施された水道用器具に関するニッケル浸出低減技術である。

　従来、キッチン水栓、洗面水栓、浴室水栓等に用いられる水道用器具には耐腐食性、加工性及び切削性等の観点から銅合金等が用いられている。このような水道用器具は、銅合金製の粗形品に対して切削加工、研磨加工を行い、得られた母材の外周面にニッケルめっきを施して製造される。なお、ニッケルめっき上に更にクロムめっきが施される場合もある。

　ニッケルめっきが施された水道用器具の開口部周辺では、図３に示すように、ニッケルめっきが内部にも析出する（つきまわる）場合がある。なお、水道用器具にクロムめっきを施したとしても、クロムめっきは内部に析出しにくい。図３に示す水道用器具１００において、水に接すると母材１０１（耐食性を向上するために意図的にニッケルを添加しているものや、意図しない不純物としてニッケルが含まれていることが多い）からニッケルが浸出することに加え、ニッケルめっき層１０２のつきまわり部からもニッケルが浸出する。

　具体的には、図４に示すように、ニッケルめっきが施された従来の水道用器具の開口部の断面の成分を分析すると、開口部の断面から内側に１５ｍｍを超える部分（水道用器具の内側の部分）では、母材１０１の主成分（銅）の検出比率が高く、ニッケルはほとんど検出されないが、開口部の断面から内側１５ｍｍ未満の部分（水道用器具の開口部付近の部分）では、つきまわり部からのニッケルの検出比率が高くなることが確認できる。

　そこで、ニッケルめっきが施された水道用器具において、ニッケルめっき（特に、つきまわり部）からのニッケルの浸出を少なくする技術が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。特許文献１に記載された技術によれば、ニッケルめっきに硫黄成分を含む有機添加剤を加えることで水道用器具に光沢を与えつつ、抱水クロラールの添加により水道水へのニッケルの浸出を少なくしている。この技術は、硫黄成分含む有機添加剤を加えたニッケルめっきの処理液中に、抱水クロラールを添加することで、ニッケルめっきの電位が貴になり、ニッケルめっきからのニッケルの浸出が少なくなるというものである。

　ところで、水道水が維持しなければならない水質は、水道法に基づく厚生労働省令によって定められている。平成２７年４月１日に施行された「水質基準に関する省令」では、水質基準項目と基準値（５１項目）が定められている。また、同省令では、水道水が維持すべき水質の目標として、水質管理目標設定項目と目標値（２６項目）が定められている。ここで、ニッケルは、水質管理目標設定項目の１つであり、その目標値は、０．０２ｍｇ／Ｌとされている。

　同省令で定められた管理目標値は、今後飲料水が維持しなければならない水質基準となることが想定される。この場合、水道用器具からの飲料水に浸出するニッケルの量（浸出値）が例えば水質管理目標設定項目の値の１０分の１以下となるように、対策が求められる。飲料水以外の水道水にも同様の対策が求められる。

特開２０１５－２１２４１７号公報

　しかし、特許文献１にあるような硫黄成分を含む有機添加剤が加えられたニッケルめっき（以下単に「光沢ニッケルめっき」ともいう）によりニッケルの浸出を少なくすることには限界がある。一方で、硫黄成分を含む有機添加剤が加えられていないニッケルめっき（以下単に「半光沢ニッケルめっき」ともいう）を用いると、ニッケルの浸出が抑えられるものの、十分な光沢を得ることが難しい。

　本発明は、光沢があり、ニッケルの浸出が少ない水道用器具を提供することを目的とする。

　本発明は、母材上に施されたニッケルめっき層を備えた水道用器具であって、前記ニッケルめっき層は、硫黄成分を含まず、前記ニッケルめっき層の浸出液中での腐食電位は、飽和カロメル電極に対して－０．０１Ｖ以上であり、前記ニッケルめっき層の表面のＷａ値が５．１以下である水道用器具に関する。

　また、前記ニッケルめっき層の浸出液中での腐食電位は、飽和カロメル電極に対して＋０．０４Ｖ以上であることが好ましい。

　本発明によれば、光沢があり、ニッケルの浸出が少ない水道用器具を提供することができる。

本実施形態に係る水道用器具の模式図である。本実施形態に係る水道用器具を分解した図である。本実施形態に係る水道用器具の開口部の断面付近の構造を説明するための模式図である。従来の水道用器具の開口部内側の表面における金属の検出比率を示すグラフである。代表的な実施例、比較例のＥＰＭＡ分析結果を示した図である。図５における硫黄のピーク付近を拡大した図である。各実施例、比較例のニッケルめっき層の外観と、表面のＷａ値（ＢＹＫ社製ＷａｖｅＳｃａｎ装置のＷａ値）との関係を示した図である。代表的なめっき層の浸出液中での電位－電流曲線とＮｉ浸出値の測定結果を示した図である。代表的なめっき層の浸出液中での腐食電位とニッケル浸出値の関係を示した図である。

　以下、本発明の好ましい一実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本発明は、以下の実施形態に限定されない。

　先ず、本実施形態に係る水道用器具を組み合わせて製造される水栓の一例について説明する。図１は、本実施形態に係る水栓の模式図である。図２は、本実施形態に係る水栓を分解した図である。図１、図２に示すように、本実施形態に係る水栓１は、吐水口３０から水道水を吐出する一般的な水栓（例えば、キッチン水栓、洗面水栓、浴室水栓等）である。水栓１は、本体１０と、脚２０と、吐水口３０と、ハンドル５０と、を備える。
　なお、本明細書において、水道用器具は、飲料用の水を供給するための蛇口、バルブなどの水栓金具だけでなく、継手、給水管などを包含する意味で用いられる。水道用器具はその位置及び機能により、例えば「末端給水用具」、「給水管」、「配管の途中に設置される給水用具」などに分けられるが、本明細書における水道用器具は、これらの全てを包含する意味で用いられる。構造的には、水道用器具は水を通す内通水路と、水と接しない外面を持つものである。本発明は水栓金具に好ましく提供できる。

　本体１０は、各種の水道用器具と接続可能な水道用器具である。本体１０は、脚２０と接続可能なねじ部１２と、吐水口３０と接続可能なねじ部１３と、スピンドル４０を介してハンドル５０と接続可能なねじ部１４とを備える。

　脚２０は、本体１０と接続可能な水道用器具である。脚２０の一端は、図示しない水道水の供給源と接続される。脚２０の他端にはナット２１が取り付けられる。脚２０のナット２１と、本体１０のねじ部１２とが螺合することにより、脚２０と、本体１０とが接続される。

　吐水口３０は、本体１０と接続可能な水道用器具である。吐水口３０の一端にはナット３１が、他端には先端キャップ３２がそれぞれ取り付けられる。吐水口３０のナット３１と、本体１０のねじ部１３とが螺合することにより、吐水口３０と、本体１０とが接続される。

　ハンドル５０は、吐水量を調節するための部品である。ハンドル５０にはスピンドル４０の一端が取り付けられる。スピンドル４０の他端と、本体１０のねじ部１４とが螺合することにより、スピンドル４０を介して、ハンドル５０と、本体１０とが接続される。

　本体１０と、脚２０と、ナット２１と、吐水口３０と、ナット３１と、先端キャップ３２と、スピンドル４０とは、母材１０１の外周面上に施されたニッケルめっき層１０２を備える。本実施形態においては、本体１０と、脚２０と、ナット２１と、吐水口３０と、ナット３１と、先端キャップ３２とは、ニッケルめっき層１０２上に施されたクロムめっき層１０３を備える。また、本体１０、脚２０、吐水口３０などの部材については、必要に応じて脱鉛処理が施されている。

　続いて、本実施形態に係る水道用器具について説明する。図３は、本実施形態に係る水道用器具、具体的には水道用器具の本体１０の開口部の断面の構造を説明するための模式図である。図４は、従来の水道用器具の開口部内側の表面における金属の検出比率を示すグラフである。

　図３に示すように、本実施形態に係る水道用器具１００は、母材１０１上に施されたニッケルめっき層１０２を備える。水道用器具１００の開口部では、ニッケルめっきが通水部に回り込む（つきまわる）。このような水道用器具１００において、Ｆ１方向に水が流れると、母材１０１からニッケルが浸出することに加え、ニッケルめっき層１０２のつきまわり部からもニッケルが浸出する。

　図４に示すように、従来から母材１０１からのニッケルの浸出量はニッケルめっき層１０２のつきまわり部からのニッケルの浸出量に比べて少ない。そのため、水道用器具１００からのニッケルの浸出を少なくするには、ニッケルめっき層１０２のつきまわり部からのニッケルの浸出を少なくする必要がある。なお、ニッケルめっき層１０２上にクロムめっき層１０３を備えたとしても、クロムめっき層１０３は内側に回り込みにくいこと、クロムめっき層１０３にニッケルが含まれないことから、クロムめっき層１０３の有無はニッケルの浸出に影響が小さい。

　本実施形態において、母材１０１の素材は、例えば、銅合金である。ニッケルめっき層１０２は、母材１０１上に施された層である。母材１０１を、例えば以下に示す組成及び条件のめっき液を用いることで、母材１０１の表面上にニッケルめっき層１０２が施される。また、ニッケルめっき層１０２上にクロムめっき層１０３が施されてもよい。

　ニッケルめっき液の基本組成は、いわゆるワット浴であり、ニッケルイオン、塩化物イオン、硫酸イオン及びホウ酸を、例えば以下の組成５０ｇ／ＬのＮｉＣｌ_２・６Ｈ_２Ｏ、２９０ｇ／ＬのＮｉＳＯ_４・６Ｈ_２Ｏ、４０ｇ／ＬのＨ_３ＢＯ_３である。また、ｐＨは、約４．０で、温度は約５５℃の条件でめっきが施される。
　また、有機添加剤は、硫黄を含まないサリチル酸、ヘキシンジオール、ブチンジオール、プロパルギルアルコール、及び抱水クロラール等を用いることができる。

　上記のめっき液は、硫黄を含む有機添加剤（サッカリン等）を含まないので、本実施形態に係るニッケルめっき層１０２は、硫黄を含まない。これにより、ニッケルめっき層１０２からのニッケルの浸出が少なくなる。なお、本明細書において、「ニッケルめっき層は硫黄を含まない」とは、ニッケルめっき層のＥＭＰＡによる元素分析（例えば後述の方法）により硫黄が検出されないことをいう。

　更に、上記のめっき液を用いて作成したニッケルめっき層の浸出液中での腐食電位が、飽和カロメル電極（ＳＣＥ）に対して＋０．０４Ｖ以上になれば、水道用器具からの水道水に浸出するニッケルの量を水質管理目標設定項目の値の１０分の１以下にすることができる。

　具体的には、めっき液中に０．８ｇ／Ｌ以上（好ましくは０．９ｇ／Ｌ以上）の抱水クロラールを添加することで、ニッケルめっき層１０２の電位が貴になり、ニッケルめっき層１０２からのニッケルの浸出が更に少なくなる。一方で、めっき液中の抱水クロラールが０．８ｇ／Ｌ未満である場合には、単独でニッケルの浸出を少なくすることは難しい。

　また、上記のめっき液を用いると、ニッケルめっき層のＢＹＫ社製ＷａｖｅＳｃａｎ装置のＷａ値が５．１以下になるので、水道用器具１００（ニッケルめっき層１０２）の表面に光沢が備わる。具体的には、めっき液中に０．８～１．７５ｇ／Ｌの抱水クロラールを添加することで、１００の表面に光沢が備わる。一方で、めっき液中の抱水クロラールが１．７５ｇ／Ｌを超える場合には、水道用器具１００の表面にくもりが生じる。なお、本明細書においてＷａ値は、ＢＹＫ社製のＷａｖｅＳｃａｎを用いて測定される。

　このように、例えば、硫黄を含む有機添加剤を含まず、抱水クロラールを０．８～１．７５ｇ／Ｌ含むニッケルめっき処理液で母材１０１をめっきして製造した水道用器具１００の製造方法により、光沢があり、ニッケルの浸出が少ない水道用器具１００を得ることができる。

　本実施形態によれば、以下のような効果が奏される。
　本実施形態に係る水道用器具は、母材１０１上に施されたニッケルめっき層１０２を備えた水道用器具１００であって、ニッケルめっき層１０２は、硫黄を含まず、ニッケルめっき層の浸出液中での腐食電位は、飽和カロメル電極に対して－０．０１Ｖ以上であり、ニッケルめっき層１０２の表面のＷａ値（ＢＹＫ社製ＷａｖｅＳｃａｎ装置のＷａ値）が５．１以下である。これにより、光沢があり、ニッケルの浸出が少ない水道用器具１００を提供することができる。

　また、ニッケルめっき層の浸出液中での腐食電位は、飽和カロメル電極に対して＋０．０４Ｖ以上であることが好ましい。これにより、水道用器具からの水道水に浸出するニッケルの量を水質管理目標設定項目の値の１０分の１以下にすることができる。

　なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれる。

　例えば、本発明の水道用器具は、ニッケルめっき層上にクロムめっき層が施されない水道用器具に適用しても同等の効果が奏される。また、各水道用器具本体に必要に応じて脱鉛処理が施されていてもよい。

＜実施例１～５、比較例１～１０＞
　表１に示すめっき条件１～１５で各実施例、比較例の水道用器具の本体を製造した。

＜ＥＰＭＡ分析＞
　各実施例、比較例の水道用器具の本体に対して、ＥＰＭＡ分析を行った。めっき液にサッカリンが含まれる条件２、７、８、１３、１５の代表的な分析結果を図５（ａ）に、めっき液にサッカリンが含まれない条件１、３、４、５、６、９、１０、１１、１２、１４の代表的な分析結果を図５（ｂ）に示した。また、図６（ａ）には、図５（ａ）の硫黄のピークを拡大した図を、図６（ｂ）には、図５（ｂ）の硫黄のピークを拡大した図をそれぞれ示した。

　図５、図６に示したように、条件２、７、８、１３、１５は、硫黄成分が加えられたいわゆる光沢ニッケルめっきであり、条件１、３、４、５、６、９、１０、１１、１２、１４は、硫黄成分が加えられていないいわゆる半光沢ニッケルめっきである。半光沢ニッケルめっきは、硫黄を含まないため、光沢ニッケルめっきと比較して、ニッケルの浸出が少なくなる。

＜外観観察＞
　条件１～１５の水道用器具の表面を目視で観察した。そして、条件８（光沢ニッケルめっき、比較例５）と同等以上の光沢である場合を「〇」とした。また、条件１２、１４（抱水クロラールを含まない半光沢ニッケルめっき）は光沢がなく、条件９、１０、１１は、くもりが見られたため「×」とした。「〇」と「×」の中間の光沢のものは、「△」とした。更にＢＹＫ社製ＷａｖｅＳｃａｎを用いて水道用器具の表面を測定し、水道用器具の外観と、Ｗａ値との関係を図７に示した。

　図７に示したように、水道用器具本体１０の表面のＷａ値が小さくなるほど、水道用器具の表面の光沢が増すことが確認された。具体的には、水道用器具の表面は、Ｗａ値が５．１以下であれば、製品の外観として問題が無い光沢となり、更に表面のＷａ値が３．６以下であれば、光沢ニッケルめっきにも劣らない優れた光沢となることが確認された。

＜Ｎｉ浸出値、腐食電位＞
　条件１、２、５、６、７、８、１２のＮｉめっきを使って作製した水道用器具についてＪＩＳ　Ｓ　３２００－７水道用器具－浸出性能試験方法に記載された方法に準じて、以下のコンディショニング及び浸出等の操作を行った。

（１）水道用器具を、水道水で１時間洗浄し、次に水で３回洗浄した。
（２）約２３℃の浸出液を用い、水道用器具内部をこの浸出液で満たして密封し、２時間静置した後、この水を捨てる操作を４回繰り返した。
（３）水道用器具を浸出液で満たして密封し、１６時間静置した後、この水を捨てた。
（４）上記（２）及び（３）の操作を３回繰り返した。
（５）上記（２）の操作を行った後に６４時間静置した後、この水を捨てた。
（６）上記（２）、（３）、（４）及び（５）の操作をもう一回繰り返した。
（７）上記（２）、（３）、（４）の操作を３回繰り返し、その後に（２）の操作を行った。
（８）水道用器具を浸出液で満たして密封し、１６時間静置した後、この水を全て採取し、検水とした。
（９）一般的な誘導プラズマ発光分光分析法を用いて検水中におけるＮｉの濃度を求めた。
（１０）水１Ｌを採取したときのＮｉ濃度に換算し浸出値を求めるため、検水のＮｉ濃度及び試験に用いた水道用器具の内容量より、Ｎｉ浸出値の計算を行った。なお、浸出試験に用いる浸出液は、試験を行うために特別に調整したＪＩＳ　Ｓ３２００－７記載の水を用いた。

　以上の操作により条件１、２、５、６、７、８、１２（実施例１、比較例１、実施例４、実施例５、比較例２、比較例３、比較例７）のめっき層のニッケル浸出値を得た。なお、水道用器具は、種類によって内容量が異なる為、所定の換算式を用いて浸出値を計算した。続いて以下の操作を行った。

（１１）水道用器具本体１０の内部のＮｉめっきが析出した部位から試料を切り出し、これに被覆銅線を接着し、Ｎｉめっきだけが露出する様に接着剤で被覆し試料電極にした。
（１２）この試料電極、白金電極（対極）及び参照極に飽和カロメル電極を用い、浸出液中での試料電極の電位－電流曲線をポテンショスタットを用いて測定した。ここで、電流が０．００１ｍＡとなる電位を腐食電位とした。

　以上の操作により条件１、２、５、６、７、８、１２（実施例１、比較例１、実施例４、実施例５、比較例２、比較例３、比較例７）のめっき層の浸出液中での腐食電位を得た。図８に、実施例１、実施例４、実施例５、比較例１、比較例２、比較例３、比較例７のめっき層の浸出液中での電位－電流曲線とＮｉ浸出値の測定結果を示し、図９に、実施例１、実施例４、実施例５、比較例１、比較例２、比較例３、比較例７のめっき層の浸出液中での腐食電位とニッケル浸出値の関係を示した。

　図８に示したように、ニッケルめっき層の腐食電位が高くなるほど、ニッケル浸出値が減少することが確認された。具体的には、腐食電位が－０．０１Ｖ（ｖｓ．ＳＣＥ）以上、好ましくは＋０．０２Ｖ（ｖｓ．ＳＣＥ）以上であれば、抱水クロラールを含まない半光沢ニッケルめっきよりもニッケル浸出値が抑えられ、腐食電位が＋０．０４Ｖ（ｖｓ．ＳＣＥ）以上であれば、水道用器具からの水道水に浸出するニッケルの量を水質管理目標設定項目の値の１０分の１以下にすることができることが確認された。

　１００　水道用器具
　１０１　母材
　１０２　ニッケルめっき層

Claims

　母材上に施されたニッケルめっき層を備えた水道用器具であって、
　前記ニッケルめっき層は、硫黄成分を含まず、
　前記ニッケルめっき層の浸出液中での腐食電位は、飽和カロメル電極に対して－０．０１Ｖ以上であり、
　前記ニッケルめっき層の表面のＷａ値が５．１以下である水道用器具。
　前記ニッケルめっき層の浸出液中での腐食電位は、飽和カロメル電極に対して＋０．０４Ｖ以上である請求項１に記載の水道用器具。