JP2000290089A - 水廻り窯業製品の防汚処理方法 - Google Patents
水廻り窯業製品の防汚処理方法Info
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Abstract
方法を提供する。 【解決手段】水廻り窯業製品の処理面に防汚処理剤から
なる被膜を形成し、処理面に防汚処理を施す。この際、
防汚処理剤として、処理面に存在する水酸基と脱水反応
又は脱水素反応により結合するケイ素含有官能基を有す
るものを採用する。
Description
レ、台所、洗面所等、水を使う箇所で用いられる水廻り
窯業製品、例えば水洗式便器、洗面器等に防汚処理を施
す方法に関する。
時、水の他に屎尿、石鹸液、洗顔液、洗髪液、口紅、毛
染め液等と接触する。このため、かかる窯業製品の内面
等には、屎尿等の汚れを容易に除去できるように、ガラ
ス質をなす釉薬層が形成されている。また、近年、これ
らの汚れに起因するヌメリや尿石の発生を防止すべく、
釉薬層にオリゴジナミー効果をもたせる抗菌処理を施す
こともなされつつある。さらに、屎尿、石鹸液、洗顔
液、洗髪液、毛染め液等は水性であり、これらが使用す
る水とともに内面等に付着し、その後にこれらが乾燥し
て汚れとなると考えられたことから、釉薬面を撥水処理
し、これらが釉薬面に残留しないようにすることもなさ
れつつある。
験結果によれば、かかる水廻り窯業製品の汚れは、単に
屎尿等が乾燥して釉薬面に残留しているものではなく、
釉薬面に存在する水酸基に屎尿等の成分が結合してなる
ことが明らかとなった。そして、その水酸基と屎尿等の
成分との結合は、その水酸基と水中の金属イオンとの脱
水反応又は脱水素反応による結合を介して行なわれてい
る。かかる金属イオンのうち、特に溶性シリカは、網目
構造をなすケイ酸として析出し、汚れを取り込みやすい
と考えられる。
表1〜4に示すように(数値の単位はppm)、一般的
には汚れを有さないと考えられる全国の水道水及び名水
であっても、平均10ppm程度の溶性シリカを含んで
いる。
く含む水を同時に使う水廻り窯業製品にあっては、屎尿
等の汚れがこびり付きやすく、その清掃が困難となって
しまう。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、水廻り窯業製品の汚れ防止効果の高い防汚
処理方法を提供することを解決すべき課題としている。
の防汚処理方法は、水廻り窯業製品の処理面に防汚処理
剤からなる被膜を形成し、該処理面に防汚処理を施す水
廻り窯業製品の防汚処理方法であって、前記防汚処理剤
は、前記処理面に存在する水酸基と脱水反応又は脱水素
反応により結合するケイ素含有官能基を有することを特
徴とする。
素含有官能基(X−Si−O−)を有し、このケイ素含
有官能基が釉薬層等の処理面に存在する水酸基(−O
H)と脱水反応又は脱水素反応により結合してその水酸
基をシールドする。このため、多くの溶性シリカ等の金
属イオンを含む水を使用するとしても、その水酸基はも
はや不能化されてそれら金属イオンと結合せず、屎尿等
の成分を結合しなくなる。特に、金属イオンとして溶性
シリカを含む水を使用しても、網目構造をなすケイ酸と
して析出せず、又は析出しにくく、汚れを取り込みにく
い。こうして、防汚処理剤がこのケイ素含有官能基を有
すれば、溶性シリカ等の金属イオンを多く含む水を同時
に使う水廻り窯業製品にあって、屎尿等の汚れがこびり
付きにくく、その清掃が容易となる。
業製品の釉薬層にあるケイ素と同様に高い耐久性を発揮
する。防汚処理剤として、ケイ素含有官能基同士では結
合していないものを採用することが好ましい。発明者ら
の試験結果によれば、これにより耐水アカ汚れ、耐毛染
め液汚れ、耐摩耗性及び耐アルカリ性に対して効果が高
いからである。防汚処理剤のケイ素含有官能基同士が結
合しておれば、ケイ素が多くなって被膜に網目構造をな
すケイ酸が析出し、そこに汚れが取り込まれやすいと考
えられるからである。
能基と結合した末端のフッ化炭素基を有するものを採用
することが好ましい。発明者らの試験結果によれば、こ
うしてフッ化炭素基を有すれば、フッ化炭素基の小さな
臨界表面張力により、防汚効果が撥水効果としても現
れ、耐水アカ汚れ、耐毛染め液汚れ及び耐アルカリ性に
対して効果が高いからである。
≦12自然数)であることができる。発明者らの試験結
果によれば、これによりフッ素数が多く、フルオロシラ
ンが嵩高くなるため、耐水アカ汚れ、耐毛染め液汚れ、
耐摩耗性及び耐アルカリ性に対して効果が大きい。ま
た、防汚処理剤として、ケイ素含有官能基と結合した末
端のアルキル基を有さないもの採用することも好まし
い。発明者らの試験結果によれば、これにより耐水アカ
汚れ、耐毛染め液汚れ及び耐アルカリ性に対して効果が
大きい。
基と結合した末端のアルキル基を有するものも採用する
ことも好ましい。発明者らの試験結果によれば、こうし
てアルキル基を有すれば、アルキル基の大きな臨界表面
張力により、防汚効果が耐口紅汚れ、耐摩耗性としても
現れるからである。耐摩耗性の観点からは、アルキル基
として、メチル基を採用し得る。他方、耐アルカリの観
点からは、アルキル基として、プロピル基又はヘキシル
基を採用し得る。発明者らの試験結果によれば、アルキ
ル基がプロピル基、ヘキシル基等であれば、アルキル基
が嵩高くなって耐アルカリの点で優れる一方、耐摩耗性
の点で劣る。他方、アルキル基がメチル基であれば、耐
摩耗性の点で優れる一方、耐アルカリの点で劣る。
末端のフッ化炭素基を有するとともに、ケイ素含有官能
基と結合した末端のアルキル基を有する場合、フッ化炭
素基よりアルキル基が多いものを採用することが好まし
い。発明者らの試験結果によれば、これにより防汚処理
剤がパーフルオロアルキルシランだけでなくなり、耐口
紅汚れ及び耐摩耗性に対して効果が高い。
合した末端のフッ化炭素基を有するとともに、ケイ素含
有官能基と結合した末端のアルキル基を有する場合、ア
ルキル基よりフッ化炭素基が多いものを採用することも
好ましい。発明者らの試験結果によれば、これにより防
汚処理剤中のパーフルオロアルキルシランが多くなり、
耐水アカ汚れ、耐毛染め液汚れ、耐摩耗性及び耐アルカ
リ性に対して効果が高い。
ルシロキサン(O−Si(CH3)2)により結合してい
ることが好ましい。発明者らの試験結果によれば、これ
により耐水アカ汚れ、耐毛染め液汚れ、耐摩耗性及び耐
アルカリ性に対して効果が高い。このジメチルシロキサ
ンは、直鎖状にケイ素含有官能基とアルキル基とを結合
しているものの他、環状にケイ素含有官能基とアルキル
基とを結合しているものを採用することが好ましい。発
明者らの試験結果によれば、これにより耐水アカ汚れ、
耐口紅汚れ、耐毛染め液汚れ、耐摩耗性及び耐アルカリ
性に対して安定して高い効果を発揮する。
官能基とアルキル基とを結合しているものの具体例とし
ては、特開平8−209118号公報記載の第1剤と第
2剤とを混合した防汚処理剤を採用することができる。
ここで、第1剤はパーフロロアルキル基含有有機ケイ素
化合物と加水分解性基含有メチルポリシロキサン化合物
との親水性溶媒中での共加水分解物であり、第2剤オル
ガノポリシロキサンと強酸との混合物である。より具体
的には、第1剤は、C8F17CH2CH2Si(OCH3)
3と、Si(CH3O)3CH2CH2−(Si(C
H3)2O)10−Si(CH3)2CH2CH2Si(OC
H3)3とを0.1N塩酸水、t−ブタノール及びヘキサ
ンからなる親水性溶媒中で共加水分解したものであり、
第2剤は、HO−(Si(CH3)2O)30−Si(C
H3)2OHとメタンスルホン酸との混合物がある。
びこれらについての評価に基づいて説明する。 (試験例1)まず、水洗式便器、洗面器等の表面に釉薬
層をもつ水廻り窯業製品を用意し、この窯業製品の内面
等の処理面をエタノールによりで洗浄する。
とを重量比1:1〜5:1の割合で混合したものを用意
する。重量比は第1剤及び第2剤中の成分量によって選
択する。ここで、第1剤は、パーフロロアルキル基含有
有機ケイ素化合物としての C8F17CH2CH2Si(OCH3)3 と、加水分解性基含有メチルポリシロキサン化合物とし
ての Si(CH3O)3CH2CH2−(Si(CH3)2O)10
−Si(CH3)2CH2CH2Si(OCH3)3 とを用意し、これらを0.1N塩酸水、t−ブタノール
及びヘキサンからなる親水性溶媒中で共加水分解したも
のである。これにより、 C8F17CH2CH2Si(OCH3)3 と Si(CH3O)3CH2CH2−(Si(CH3)2O)10
−Si(CH3)2CH2CH2Si(OCH3)3 とはそれぞれシラノール(Si−OH)基を有するもの
になると考えられる。
(HO−(Si(CH3)2O)30−Si(CH3)2O
H)と、強酸としてのメタンスルホン酸との混合物であ
る。これら第1剤と第2剤とを混合すると、共加水分解
物のシラノール基はオルガノポリシロキサン及び強酸と
反応して脱水反応によりシロキサン結合(Si−O−S
i)し、複数の分子が複雑に絡み合った付加化合物にな
ると考えられる。このため、第1剤と第2剤とを混合し
てなる防汚処理剤は、パーフロロアルキル基含有有機ケ
イ素化合物、加水分解性基含有メチルポリシロキサン化
合物、オルガノポリシロキサン等の1分子だけから構成
されているのではなく、図1(A)に示すように、これ
ら複数の分子が複雑に絡み合った付加化合物、一種のポ
リマーとして結合されて構成されていると考えられる。
込ませ、処理面をそのティッシュペーパで約10回擦る
ことにより、その処理面に防汚処理剤を塗布する。約1
0分間、処理面に塗布した防汚処理剤を乾燥させる。こ
れにより、付加化合物のシラノール基と窯業製品の表面
のシラノール基とが脱水反応によりシロキサン結合(S
i−O−Si)し、付加化合物と窯業製品の処理面とが
強固に化学結合されると考えられる。この後、処理面に
残った未反応の防汚処理剤をエタノールで除去する。
製品1の処理面に防汚処理剤2からなる被膜を形成し、
処理面に防汚処理を施す。 (試験例2)図2(A)に示す1液の防汚処理剤2を採
用し、図2(B)に示すように、窯業製品1の処理面に
防汚処理剤2からなる被膜を形成する。なお、防汚処理
剤2のC8F17及びCH3の上方の括弧書きはそれぞれC
8F17基及びCH3基の比率である(以下、同様。)。他
の条件は試験例1と同様である。 (試験例3)図3(A)に示す1液の防汚処理剤2を採
用し、図3(B)に示すように、窯業製品1の処理面に
防汚処理剤2からなる被膜を形成する。他の条件は試験
例1と同様である。 (試験例4)図4(A)に示す1液の防汚処理剤2を採
用し、図4(B)に示すように、窯業製品1の処理面に
防汚処理剤2からなる被膜を形成する。他の条件は試験
例1と同様である。 (試験例5)図5(A)に示す1液の防汚処理剤2を採
用し、図5(B)に示すように、窯業製品1の処理面に
防汚処理剤2からなる被膜を形成する。他の条件は試験
例1と同様である。 (試験例6)図6(A)に示す1液の防汚処理剤2を採
用し、図6(B)に示すように、窯業製品1の処理面に
防汚処理剤2からなる被膜を形成する。他の条件は試験
例1と同様である。 (試験例7)図7(A)に示す1液の防汚処理剤2を採
用し、図7(B)に示すように、窯業製品1の処理面に
防汚処理剤2からなる被膜を形成する。他の条件は試験
例1と同様である。 (試験例8)図8(A)に示す1液の防汚処理剤2を採
用し、図8(B)に示すように、窯業製品1の処理面に
防汚処理剤2からなる被膜を形成する。他の条件は試験
例1と同様である。 (試験例9)図9(A)に示す1液の防汚処理剤2を採
用し、図9(B)に示すように、窯業製品1の処理面に
防汚処理剤2からなる被膜を形成する。他の条件は試験
例1と同様である。 (試験例10)図10(A)に示す2液からなる防汚処
理剤2を採用し、図10(B)に示すように、窯業製品
1の処理面に防汚処理剤2からなる被膜を形成する。他
の条件は試験例1と同様である。 (試験例11)図11(A)に示す1液の防汚処理剤2
を採用し、図11(B)に示すように、窯業製品1の処
理面に防汚処理剤2からなる被膜を形成する。他の条件
は試験例1と同様である。 (試験例12)図12(A)に示す1液の防汚処理剤2
を採用し、図12(B)に示すように、窯業製品1の処
理面に防汚処理剤2からなる被膜を形成する。他の条件
は試験例1と同様である。 (試験例13)図13(A)に示す1液の防汚処理剤2
を採用し、図13(B)に示すように、窯業製品1の処
理面に防汚処理剤2からなる被膜を形成する。他の条件
は試験例1と同様である。 (試験例14)図14(A)に示す1液の防汚処理剤2
を採用し、図14(B)に示すように、窯業製品1の処
理面に防汚処理剤2からなる被膜を形成する。他の条件
は試験例1と同様である。 (試験例15)図15(A)に示す1液の防汚処理剤2
を採用し、図15(B)に示すように、窯業製品1の処
理面に防汚処理剤2からなる被膜を形成する。他の条件
は試験例1と同様である。 (評価)未処理の窯業製品及び上記試験例1〜15で得
られた窯業製品に対し、以下の耐水アカ汚れ試験、耐口
紅汚れ試験、耐毛染め液汚れ試験、耐摩耗性試験及び耐
アルカリ性試験を行った。
ナトリウムを含む水溶液を用意し、70°Cのこの水溶
液に約3時間各窯業製品の釉薬層を浸漬する。この後、
各窯業製品の喫水部の境界である喫水面に析出したケイ
酸を着色する。そして、目視により、最もよいものを
○、ややよいものを△、悪いものを×として評価した。 耐口紅汚れ試験:市販の油性の口紅を各窯業製品の釉薬
層に塗り付け、48時間放置した後でふき取る。そし
て、目視により、最もよいものを○、ややよいものを
△、悪いものを×として評価した。
窯業製品の釉薬層に塗り付け、48時間放置した後でふ
き取る。そして、目視により、最もよいものを○、やや
よいものを△、悪いものを×として評価した。 耐摩耗性試験:ガーゼを約17g/cm2の荷重で各窯
業製品の釉薬層に押し付けつつ、12往復/分の速さで
2000回摩耗する。そして、水接触角の変化を調べ
た。
OH水溶液を用意し、この水溶液に24時間各窯業製品
の釉薬層を浸漬する。そして、水接触角の変化を調べ
た。結果を表5に示す。
がケイ素含有官能基を有し、このケイ素含有官能基が釉
薬層である処理面に存在する水酸基と脱水反応によりシ
ロキサン結合してその水酸基をシールドすると考えら
れ、多くの溶性シリカを含む水を使用しても、その水酸
基はもはや不能化されてそれら溶性シリカと結合しない
と考えられる。このため、網目構造をなすケイ酸が析出
せず、又は析出しにくく、汚れを取り込みにくい。こう
して、防汚処理剤2がこのケイ素含有官能基を有すれ
ば、溶性シリカを多く含む水を同時に使う水廻り窯業製
品にあって、屎尿等の汚れがこびり付きにくく、その清
掃が容易となることがわかる。また、防汚処理剤2のケ
イ素含有官能基は窯業製品の釉薬層にあるケイ素と同様
に高い耐久性を発揮する。
官能基同士が結合していた防汚処理剤2を用いれば、ケ
イ素が多くなって被膜に網目構造をなすケイ酸が析出
し、そこに汚れが取り込まれやすいと考えられる。これ
に対し、他の試験例1〜10、14、15より、ケイ素
含有官能基同士では結合していない防汚処理剤2を用い
れば、耐水アカ汚れ、耐毛染め液汚れ、耐摩耗性及び耐
アルカリ性に対して効果が高く、好ましいことがわか
る。
ケイ素含有官能基と結合した末端のフッ化炭素基を有す
る防汚処理剤2を用いれば、フッ化炭素基の小さな臨界
表面張力により、防汚効果が撥水効果として現れ、耐水
アカ汚れ、耐毛染め液汚れ及び耐アルカリ性に対して好
ましいことがわかる。特に、フッ化炭素基が−CnF2
n+1(nは1≦n≦12自然数)であれば、フッ素数が
多く、フルオロシランが嵩高くなるため、耐水アカ汚
れ、耐毛染め液汚れ、耐摩耗性及び耐アルカリ性に対し
て効果が大きい。特に、n=8の−C8F17がコスト的
に好ましい。
官能基と結合した末端のアルキル基を有さない防汚処理
剤2を用いれば、耐水アカ汚れ、耐毛染め液汚れ及び耐
アルカリ性に対して効果が大きく、好ましいことがわか
る。他方、他の試験例1〜13より、ケイ素含有官能基
と結合した末端のアルキル基を有する防汚処理剤2を用
いれば、アルキル基の大きな臨界表面張力により、防汚
効果が耐口紅汚れ、耐摩耗性として現れて好ましいこと
がわかる。特に、試験例1〜3、6、10より、耐摩耗
性の観点からは、アルキル基として、メチル基を採用し
得る。他方、試験例2、3、4〜6より、耐アルカリの
観点からは、アルキル基として、プロピル基又はヘキシ
ル基を採用し得る。アルキル基がプロピル基、ヘキシル
基等であれば、アルキル基が嵩高くなって耐アルカリの
点で優れる一方、耐摩耗性の点で劣り、アルキル基がメ
チル基であれば、耐摩耗性の点で優れる一方、耐アルカ
リの点で劣るからである。
素含有官能基と結合した末端のフッ化炭素基を有すると
ともに、ケイ素含有官能基と結合した末端のアルキル基
を有する場合、フッ化炭素基よりアルキル基が多いもの
を採用すれば、防汚処理剤2がパーフルオロアルキルシ
ランだけでなくなり、耐口紅汚れ及び耐摩耗性に対して
効果が高いことがわかる。
ケイ素含有官能基と結合した末端のフッ化炭素基を有す
るとともに、ケイ素含有官能基と結合した末端のアルキ
ル基を有する場合、アルキル基よりフッ化炭素基が多い
ものを採用すれば、防汚処理剤2中のパーフルオロアル
キルシランが多くなり、耐水アカ汚れ、耐毛染め液汚
れ、耐摩耗性及び耐アルカリ性に対して効果が高いこと
がわかる。
能基とアルキル基とがジメチルシロキサンにより結合し
ておれば、耐水アカ汚れ、耐毛染め液汚れ、耐摩耗性及
び耐アルカリ性に対して効果が高いことがわかる。特
に、試験例1ではジメチルシロキサンが直鎖状にケイ素
含有官能基とアルキル基とを結合している一方、試験例
10ではジメチルシロキサンが環状にケイ素含有官能基
とアルキル基とを結合しており、これらは耐水アカ汚
れ、耐口紅汚れ、耐毛染め液汚れ、耐摩耗性及び耐アル
カリ性に対して安定して高い効果を発揮できることがわ
かる。
であり、(B)はその防汚処理剤からなる被膜の模式構
造図である。
であり、(B)はその防汚処理剤からなる被膜の模式構
造図である。
であり、(B)はその防汚処理剤からなる被膜の模式構
造図である。
であり、(B)はその防汚処理剤からなる被膜の模式構
造図である。
であり、(B)はその防汚処理剤からなる被膜の模式構
造図である。
であり、(B)はその防汚処理剤からなる被膜の模式構
造図である。
であり、(B)はその防汚処理剤からなる被膜の模式構
造図である。
であり、(B)はその防汚処理剤からなる被膜の模式構
造図である。
であり、(B)はその防汚処理剤からなる被膜の模式構
造図である。
学式であり、(B)はその防汚処理剤からなる被膜の模
式構造図である。
学式であり、(B)はその防汚処理剤からなる被膜の模
式構造図である。
学式であり、(B)はその防汚処理剤からなる被膜の模
式構造図である。
学式であり、(B)はその防汚処理剤からなる被膜の模
式構造図である。
学式であり、(B)はその防汚処理剤からなる被膜の模
式構造図である。
学式であり、(B)はその防汚処理剤からなる被膜の模
式構造図である。
Claims (14)
- 【請求項1】水廻り窯業製品の処理面に防汚処理剤から
なる被膜を形成し、該処理面に防汚処理を施す水廻り窯
業製品の防汚処理方法であって、 前記防汚処理剤は、前記処理面に存在する水酸基と脱水
反応又は脱水素反応により結合するケイ素含有官能基を
有することを特徴とする水廻り窯業製品の防汚処理方
法。 - 【請求項2】ケイ素含有官能基同士では結合していない
ことを特徴とする請求項1記載の水廻り窯業製品の防汚
処理方法。 - 【請求項3】防汚処理剤は、ケイ素含有官能基と結合し
た末端のフッ化炭素基を有することを特徴とする請求項
1又は2記載の水廻り窯業製品の防汚処理方法。 - 【請求項4】フッ化炭素基は−CnF2n+1(nは1≦n
≦12の自然数)であることを特徴とする請求項3記載
の水廻り窯業製品の防汚処理方法。 - 【請求項5】防汚処理剤は、ケイ素含有官能基と結合し
た末端のアルキル基を有さないことを特徴とする請求項
1、2、3又は4記載の水廻り窯業製品の防汚処理方
法。 - 【請求項6】防汚処理剤は、ケイ素含有官能基と結合し
た末端のアルキル基を有することを特徴とする請求項
1、2、3又は4記載の水廻り窯業製品の防汚処理方
法。 - 【請求項7】アルキル基はメチル基であることを特徴と
する請求項6記載の水廻り窯業製品の防汚処理方法。 - 【請求項8】アルキル基はプロピル基又はヘキシル基で
あることを特徴とする請求項6記載の水廻り窯業製品の
防汚処理方法。 - 【請求項9】防汚処理剤は、ケイ素含有官能基と結合し
た末端のフッ化炭素基を有するとともに、該ケイ素含有
官能基と結合した末端のアルキル基を有し、該フッ化炭
素基より該アルキル基が多いことを特徴とする請求項1
又は2記載の水廻り窯業製品の防汚処理方法。 - 【請求項10】防汚処理剤は、ケイ素含有官能基と結合
した末端のフッ化炭素基を有するとともに、該ケイ素含
有官能基と結合した末端のアルキル基を有し、該アルキ
ル基より該フッ化炭素基が多いことを特徴とする請求項
1又は2記載の水廻り窯業製品の防汚処理方法。 - 【請求項11】ケイ素含有官能基とアルキル基とはジメ
チルシロキサンにより結合していることを特徴とする請
求項6記載の水廻り窯業製品の防汚処理方法。 - 【請求項12】ジメチルシロキサンは直鎖状にケイ素含
有官能基とアルキル基とを結合していることを特徴とす
る請求項11記載の水廻り窯業製品の防汚処理方法。 - 【請求項13】ジメチルシロキサンは環状にケイ素含有
官能基とアルキル基とを結合していることを特徴とする
請求項11記載の水廻り窯業製品の防汚処理方法。 - 【請求項14】防汚処理剤は第1剤と第2剤とを混合し
たものであり、該第1剤はパーフロロアルキル基含有有
機ケイ素化合物と加水分解性基含有メチルポリシロキサ
ン化合物との親水性溶媒中での共加水分解物であり、該
第2剤オルガノポリシロキサンと強酸との混合物である
ことを特徴とする請求項11又は12記載の水廻り窯業
製品の防汚処理方法。
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