JP7724122B2 - 衛生設備用部材及びその製造方法 - Google Patents

Description

本明細書が開示する技術は、衛生設備用部材及びその製造方法に関する。

特許文献１には、衛生設備用部材の一例である洋風便器が開示されている。

特開２０１４－６５６４０号公報

衛生設備用部材は、例えば、材料部材を焼成することによって形成される。本明細書では、焼成によって形成される衛生設備用部材の新規な製造方法と、焼成物である新規な衛生設備用部材と、を提供する。

本明細書によって開示される衛生設備用部材の製造方法は、第１の部材に形成された凹部に接着材を収容すること、前記第１の部材に対して、前記凹部を覆うように第２の部材を配置すること、及び、前記第１の部材と前記第１の部材に対して配置された前記第２の部材とを焼成することによって、前記第１の部材から第１の焼成体を形成し、且つ、前記第２の部材から、前記接着材によって前記第１の焼成体に接着された第２の焼成体を形成すること、を備えてもよい。

本明細書によって開示される衛生設備用部材は、第１の焼成体と、接着材によって前記第１の焼成体に接着された第２の焼成体と、を備えてもよく、前記第１の焼成体には、前記第２の焼成体に向かって開口する凹部が形成され、前記凹部の内部の少なくとも一部には、前記接着材が存在してもよい。

本明細書によって開示される衛生設備用部材は、第１の焼成体と、接着材によって前記第１の焼成体に接着された第２の焼成体と、を備えてもよく、前記第１の焼成体と前記第２の焼成体との間の境界の端部に上塗材が塗布されていてもよい。

衛生設備用部材の外観を示す斜視図。 図１のA-A線で切断した端面におけるII部の拡大図。 衛生設備用部材を製造する手順を示すフロー図。 第２実施形態の衛生設備用部材の端面図を示す。 第３実施形態の衛生設備用部材の端面図を示す。 第４実施形態の衛生設備用部材の端面図を示す。 第５実施形態の衛生設備用部材の端面図を示す。 第６実施形態の衛生設備用部材の端面図を示す。 第７実施形態の衛生設備用部材の端面図を示す。 第８実施形態の衛生設備用部材の端面図を示す。 第９実施形態の衛生設備用部材の端面図を示す。

（第１実施形態）
（衛生設備用部材１０の構成：図１及び図２）
図１及び図２を参照して、衛生設備用部材１０の構成を説明する。本実施形態では、衛生設備用部材１０は、衛生陶器であり、より具体的には洋風の大便器である。別の実施形態では、衛生設備用部材１０は、小便器、洗面台、洗面器、浴槽、キッチンシンク等であってもよい。

図１に示すように、衛生設備用部材１０は、第１の焼成体１２と第２の焼成体１４とを備える。第１の焼成体１２は、第１のセラミック部材を焼成することによって形成される。本実施形態では、第１のセラミック部材は、ＶＣ（Vitreous Chinaの略）である。第１のセラミック部材のセラミック材料は、例えば、陶磁器質材料、アルミナ、ジルコニア、炭化ケイ素、窒化ケイ素等を含む。第１のセラミック部材を構成する各材料の配合比は、第１の焼成体１２に求められる吸水率に応じて適宜選択される。具体的には、第１の焼成体１２は吸水率が比較的に小さくなるように調製されている。第１のセラミック部材は、主に、二酸化ケイ素を５５～７５質量部と、アルミナを２０～４０質量部とを含む。

第２の焼成体１４は、第１の焼成体１２上に位置する。本実施形態では、理解を容易にするために、各焼成体１２，１４の構造が簡略化されている。即ち、第１の焼成体１２の最上面の形状と、第２の焼成体１４の最下面の形状と、がほぼ同じであり、第２の焼成体１４が第１の焼成体１２上に単に載置されている構成を採用している。しかしながら、各焼成体１２，１４の構造はより複雑であってもよい。例えば、第１の焼成体１２の外側面が外部から見えないように、第２の焼成体１４が第１の焼成体１２の外側面を覆う構成が採用されてもよい。

第２の焼成体１４は、第２のセラミック部材を焼成することによって形成される。本実施形態では、第２のセラミック部材は、ＦＣ（Fire Clayの略）又はＦＦＣ（Fine Fire Clayの略）である。第２のセラミック部材のセラミック材料は、例えば、陶磁器質材料、アルミナ、ジルコニア、炭化ケイ素、窒化ケイ素等を含む。第２のセラミック部材を構成する各材料の配合比は、第１のセラミック部材を構成する各材料の配合比とは異なる。具体的には、第２の焼成体１４の吸水率が第１の焼成体１２の吸水率よりも大きくなるように配合比が調製されている。第２のセラミック部材は、主に、二酸化ケイ素を２５～５５質量部と、アルミナを４０～７０質量部とを含む。

第１の焼成体１２は、便器内を洗浄するための洗浄水が流れる面である水受け面１０ａを備える。第２の焼成体１４は、衛生設備用部材１０の意匠面１０ｂを備える。「意匠面」は、衛生設備用部材１０の外観を構成する面、換言すると、衛生設備用部材１０のユーザが視認可能な面である。従って、本実施形態では、第１の焼成体１２の外側面も意匠面である。各焼成体１２，１４の構造としてより複雑なものを採用する場合には、第１の焼成体１２の外側面が第２の焼成体１４によって覆われており、第１の焼成体１２の外側面が意匠面でなくてもよい。

図２に示すように、第１の焼成体１２には、第１の凹部１２ｒが形成されている。第１の凹部１２ｒは、第２の焼成体１４に向かって開口している。第１の凹部１２ｒは、第１の焼成体１２の周方向に沿って１周するように構成されている。変形例では、第１の凹部１２ｒが、第１の焼成体１２の周方向に沿って部分的に形成されていてもよい。第１の凹部１２ｒの内部の全体に第１の接着材１６が存在する。即ち、第１の凹部１２ｒ内には第１の接着材１６が充填されている。変形例では、第１の凹部１２ｒの内部の一部のみに第１の接着材１６が存在してもよい。本実施形態では、第１の接着材１６は、釉薬である。第１の接着材１６は、主に、二酸化ケイ素を５０～７０質量部と、アルミナを５～２０質量部と、酸化カルシウム０～２０質量部とを含む。変形例では、第１の接着材１６は、熱で溶融する性質を有する他の接着材であってもよい。当該他の接着材は、例えば、陶磁器質材料、ガラス材料、低融点フリット、金属ろう材等である。

第１の焼成体１２と第２の焼成体１４との間には、第２の接着材１８が存在する。本実施形態では、第２の接着材１８は、第１の接着材１６と同じ材料、即ち、釉薬である。変形例では、第２の接着材１８は、第１の接着材１６と同じ材料でなくてもよく、熱で溶融する性質を有する上記の他の接着材であってもよい。

第２の焼成体１４には、第２の凹部１４ｒが形成されている。第２の凹部１４ｒは、第１の焼成体１２に向かって開口している。第２の凹部１４ｒは、第２の焼成体１４の周方向に沿って１周するように構成されている。変形例では、第２の凹部１４ｒが、第２の焼成体１４の周方向に沿って部分的に形成されていてもよい。第２の凹部１４ｒの内部の全体に第３の接着材２０が存在する。即ち、第２の凹部１４ｒ内には第３の接着材２０が充填されている。本実施形態では、第３の接着材２０は、第１及び第２の接着材１６，１８と同じ材料、即ち、釉薬である。変形例では、第３の接着材２０は、第１及び第２の接着材１６，１８と同じ材料でなくてもよく、熱で溶融する性質を有する上記の他の接着材であってもよい。

第２の凹部１４ｒは、第１の凹部１２ｒに対向する位置に存在する。従って、各焼成体１２，１４の縦断面において、第１の接着材１６と第２の接着材１８と第３の接着材２０とが十字形状を形成している。これにより、第１の焼成体１２と第２の焼成体１４との間の接着強度が高められ得る。変形例では、第２の凹部１４ｒは、第１の凹部１２ｒに対向しなくてもよい。

上記の各接着材１６，１８，２０は、各焼成体１２，１４を形成するために各セラミック部材を同時に焼成する際に、各セラミック部材（即ち各焼成体１２，１４）を接着する。変形例では、第２の接着材１８が省略されてもよい。上述したように、本実施形態では、各接着材１６，１８，２０が同じ材料である。このために、第１の焼成体１２と第２の焼成体１４との間の接着強度が高められ得る。

第１の焼成体１２と第２の焼成体１４との間の境界の両側の端部（即ち衛生設備用部材１０の内側面と外側面）には、上塗材２２が塗布されている。本実施形態では、上塗材２２は、釉薬である。これにより、各焼成体１２，１４の間に隙間が生じたとしても、上塗材２２によって覆われるために、衛生設備用部材１０の見栄えがいい。特に、衛生設備用部材１０の内側面（即ち水受け面１０ａ）に上塗材２２が塗布されるので、各焼成体１２，１４の間の隙間に排泄物、洗浄水等が入り込むことを抑制することができる。

第１の焼成体１２を形成するための第１のセラミック部材（即ちＶＣ）は、焼成時に比較的大きく収縮する（即ち第２のセラミック部材よりも大きく収縮する）。このために、第１の焼成体１２を構成する粒子同士が密になっており、この結果、第１の焼成体１２の吸水率は極めて低い。そのため、第１の焼成体１２は、水を受ける用途に適している。第２の焼成体１４を形成するための第２のセラミック部材（即ちＦＣ又はＦＦＣ）は、焼成時にあまり収縮しない（即ち第１のセラミック部材よりも小さく収縮する）。従って、例えば、シャープな形状を有する第２のセラミック部材を準備すれば、その形状をある程度維持しながら第２の焼成体１４を形成することができる。このために、意匠性に優れている第２の焼成体１４を形成することができる。変形例では、第１の焼成体１２がＦＣ又はＦＦＣであり、第２の焼成体１４がＶＣであってもよい。

各焼成体１２，１４の吸水率について説明する。第１の焼成体１２の吸水率は、約０％以上、且つ約１％以下の範囲である。このような吸水率の範囲であれば、水を受ける用途に適している。第２の焼成体１４の吸水率は、約５％以上、且つ約２０％以下の範囲である。このような吸水率の範囲であれば、焼成の前後で形状が変化しにくく、意匠性を出す用途に適している。第２の焼成体１４の吸水率は、約５％以上、且つ約１５％以下の範囲であると好ましく、約１０％以上、且つ約１５％以下の範囲であるとより好ましい。

吸水率は、次のように測定できる。焼成後の試験片を１００℃にて２４時間以上乾燥後に質量（即ち乾燥質量）を測定する。その後、試験片を常温水中に２４時間浸した後、質量（即ち吸水質量）を測定する。そして、式「吸水率（％）＝｛（吸水質量－乾燥質量）／乾燥質量｝×１００」によって吸水率を求める。３つの試験片について測定し、その平均値を測定値とする。

（衛生設備用部材１０の製造方法：図３）
図３を参照して、衛生設備用部材１０の製造方法について説明する。まず、Ｓ１２において、第１のセラミック部材及び第２のセラミック部材が成形される。各セラミック部材のセラミック材料は上述した通りである。各セラミック部材を作製する原料としては、長石、陶石、カオリン、粘土、アルミナ、珪石等が挙げられる。各原料が第１の所定割合で配合されたものに対して所定量の水が加えられ、その後、ボールミル等で粉砕されることによって、第１のセラミック部材用の素地スラリーが調製される。各原料が第１の所定割合とは異なる第２の所定割合で配合されたものに対して所定量の水が加えられ、その後、ボールミル等で粉砕されることによって、第２のセラミック部材用の素地スラリーが調製される。第１のセラミック部材用の素地スラリーが、第１の凹部を形成するための凸部を有する第１の型に封入され、第１の凹部が形成された第１のセラミック部材が成形される。第２のセラミック部材用の素地スラリーが、第２の凹部を形成するための凸部を有する第２の型に封入され、第２の凹部が形成された第２のセラミック部材が成形される。そして、各セラミック部材が４５～５０℃で乾燥される。各凹部の形成は上記に限定されない。例えば、凹部を有さない各セラミック部材が成形された後に、切削等の加工によって凹部が形成されてもよい。

本実施形態では、第１のセラミック部材の第１の凹部の体積は、第１のセラミック部材と第２のセラミック部材との間の空隙の体積の約１００％以上、且つ約２００％以下である。このために、第１の凹部は、少なすぎず多すぎない適切な量の第１の接着材１６を収容することができる。同様に、第２のセラミック部材の第２の凹部の体積は、第１のセラミック部材と第２のセラミック部材との空隙の体積の約１００～２００％の大きさである。このために、第２の凹部は、適切な量の第３の接着材２０を収容することができる。変形例では、上記の各凹部の体積は、上記の空隙の体積の１００％未満であってもよいし２００％よりも大きくてもよい。

Ｓ１４において、第１のセラミック部材及び第２のセラミック部材のそれぞれに接着材１６，１８，２０が塗布される。具体的には、第１のセラミック部材の第１の凹部内に第１の接着材１６が塗布され（即ち充填され）、第２のセラミック部材の第２の凹部に第３の接着材２０が塗布される（即ち充填される）。第１のセラミック部材の第２のセラミック部材に対向する面と、第２のセラミック部材の第１のセラミック部材に対向する面と、に第２の接着材１８が塗布される。各接着材１６，１８，２０は、珪砂、長石、石灰、粘土、亜鉛華等の釉薬原料が配合されたものである。そして、配合された材料に所定量の水が加えられ、その後、ボールミル等で粉砕されることによって、各接着材１６，１８，２０が調整される。

Ｓ１６において、第１のセラミック部材上に第２のセラミック部材が配置される。これにより、第２のセラミック部材が第１のセラミック部材の第１の凹部を覆うと共に、第１のセラミック部材が第２のセラミック部材の第２の凹部を覆う。

Ｓ１８において、第１のセラミック部材と第２のセラミック部材との間の境界の両側の端部に上塗材２２が塗布される。具体的には、スラリー状の上塗材２２がスプレー等によって塗布される。上塗材２２は、接着材１６，１８，２０と同様に調整されてもよい。

Ｓ２０において、第１のセラミック部材及び第２のセラミック部材が同時に焼成される。本実施形態では、焼成温度は、約１２００～１３００℃である。これにより、第１のセラミック部材から第１の焼成体１２が形成され、第２のセラミック部材から第２の焼成体１４が形成される。

第１のセラミック部材の焼成時に、第１のセラミック部材が収縮し、第１の接着材１６が熔融することによって、第１の凹部に収容されている第１の接着材１６の少なくとも一部は、第１の凹部の外部に移動する。特に、第１のセラミック部材の収縮率が大きいので、多くの第１の接着材１６が第１の凹部の外部に移動する。これにより、第１の接着材１６が第１のセラミック部材と第２のセラミック部材との間に十分に供給される。収縮率が小さいが、第２のセラミック部材も収縮する。この際に、第２の凹部に収容されている第３の接着材２０の少なくとも一部は、第２の凹部の外部に移動する。これにより、第３の接着材２０が第１のセラミック部材と第２のセラミック部材との間に供給される。第１のセラミック部材と第２のセラミック部材との間には第２の接着材１８が存在する。このために、各接着材１６，１８，２０によって各セラミック部材（即ち各焼成体）が接着される。以上により、衛生設備用部材１０が形成される。各接着材１６，１８，２０は、各焼成体１２，１４の境界の端部からはみ出て移動することによって、各焼成体１２，１４の間の隙間を埋めてもよい。この場合、Ｓ１８の上塗材２２を塗布する工程は、省略されてもよい。

第１及び第２のセラミック部材に凹部が形成されない（即ち第１及び第３の接着材１６，２０が存在しない）比較例を想定する。特に、第１及び第２のセラミック部材が別々に焼成される第１の比較例と、第１及び第２のセラミック部材が同時に焼成される第２の比較例と、を想定する。第１の比較例では、第１及び第２のセラミック部材が別々に焼成された後に、各焼成体の間に接着材が塗布されて、各焼成体が接着される。第１の比較例では、各焼成体を形成するために２回の焼成が必要である。第２の比較例では、第１及び第２のセラミック部材の間に接着材が塗布された状態において、第１及び第２のセラミック部材が同時に焼成される。この場合、各焼成体を形成するために１回の焼成で済む。しかしながら、焼成時における各セラミック部材の収縮差があるので、各セラミック部材の接合面に歪み及びキレが生じ、接着強度が低くなる。

本実施形態では、各セラミック部材が同時に焼成されるので、各焼成体を形成するために１回の焼成で済む。そして、各セラミック部材の焼成時に、各凹部に収容された第１及び第３の接着材１６，２０が各セラミック部材の間に供給される。このために、各セラミック部材の間の接合面に歪み及びキレが生じても、それを埋めるために第１及び第３の接着材１６，２０が供給されるので、接着強度が低くなるのを抑制することができる。

（第２実施形態）
図４に示されるように、本実施形態では、衛生設備用部材１０の内側面及び外側面のいずれにも上塗材２２（図２参照）が塗布されない。本実施形態によると、図３のＳ１８の工程を省略可能である。

（第３実施形態）
図５に示されるように、本実施形態では、各凹部１２ｒ，１４ｒの断面形状は、半円形状である。変形例では、各凹部１２ｒ，１４ｒの断面形状は、三角形状であってもよい。

（第４実施形態）
図６に示されるように、本実施形態では、第１の凹部１２ｒは、第２の凹部１４ｒよりも小さい。変形例では、第１の凹部１２ｒは、第２の凹部１４ｒよりも大きくてもよい。

（第５実施形態）
図７に示されるように、本実施形態では、第２の接着材１８は、第１の凹部１２ｒ及び第２の凹部１４ｒの周囲に存在しない。

（第６実施形態）
図８に示されるように、本実施形態では、第１の凹部１２ｒは、第２の凹部１４ｒに向かって斜め上方に延びる。第２の凹部１４ｒは、第１の凹部１２ｒに向かって斜め下方に延びる。本実施形態でも、第２の凹部１４ｒが第１の凹部１２ｒに対向する位置に存在すると言える。

（第７実施形態）
図９に示されるように、本実施形態では、第１の焼成体１２には３つの第１の凹部１２ｒが形成されている。第２の焼成体１４には、第１の凹部１２ｒの数に一致する３つの第２の凹部１４ｒが形成されている。各第２の凹部１４ｒは、各第１の凹部１２ｒに対向する位置に存在する。この構成によると、１つの第１の凹部１２ｒと１つの第２の凹部１４ｒとが形成されている構成と比較して、第１の焼成体１２及び第２の焼成体１４の接着強度が高められ得る。

（第８実施形態）
図１０に示されるように、本実施形態では、第２の焼成体１４には第２の凹部１４ｒが形成されていない。即ち、第３の接着材２０が存在しない。

（第９実施形態）
図１１に示されるように、本実施形態では、第１の焼成体１２には第１の凹部１２ｒが形成されておらず、第２の焼成体１４には第２の凹部１４ｒが形成されていない。即ち、第１の接着材１６及び第３の接着材２０が存在しない。本実施形態によると、図３のＳ１２の工程において凹部を形成せずに済み、Ｓ１４の工程を省略可能である。

以上、本明細書が開示する技術の具体例を詳細に説明した。これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。

本明細書、及び図面に説明した技術要素は、単独で、あるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時の請求項に記載の組合せに限定されるものではない。本明細書及び図面に例示した技術は、複数の目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

１０：衛生設備用部材、１２：第１の焼成体、１２ｒ：第１の凹部、１４：第２の焼成体、１４ｒ：第２の凹部、１６：第１の接着材、１８：第２の接着材、２０：第３の接着材、２２：上塗材

Claims (14)

1. 第１の部材に形成された凹部に接着材を収容すること、
   前記第１の部材に対して、前記凹部を覆うように第２の部材を配置すること、及び、
   前記第１の部材と前記第１の部材に対して配置された前記第２の部材とを同時に焼成することによって、前記第１の部材から第１の焼成体を形成し、且つ、前記第２の部材から、前記接着材によって前記第１の焼成体に接着された第２の焼成体を形成すること、
   を備える衛生設備用部材の製造方法。
2. 前記第１の部材と前記第２の部材との焼成時に、前記接着材が熔融することによって、前記凹部に収容されている前記接着材の少なくとも一部は、前記凹部の外部に移動する、請求項１に記載の衛生設備用部材の製造方法。
3. 前記第１の部材と前記第２の部材との焼成時に、前記第１の部材が収縮することによって、前記凹部に収容されている前記接着材の少なくとも一部は、前記凹部の外部に移動する、請求項１に記載の衛生設備用部材の製造方法。
4. 前記接着材は、釉薬、陶磁器質材料、ガラス材料、低融点フリット、及び、金属ろう材の何れかである、請求項１～３のいずれか一項に記載の衛生設備用部材の製造方法。
5. 前記接着材は、第１の接着材であり
   さらに、前記第１の部材と前記第２の部材との間に第２の接着材を配置することを備え、
   前記第１の部材と前記第２の部材との焼成時に、前記第２の接着材によって前記第１の焼成体と前記第２の焼成体とが接着される、
   請求項１～４のいずれか一項に記載の衛生設備用部材の製造方法。
6. 前記第１の接着材と前記第２の接着材とは同一の材料である、請求項５に記載の衛生設備用部材の製造方法。
7. 前記第１の部材と前記第２の部材との焼成時において、前記第１の部材の収縮率は、前記第２の部材の収縮率よりも大きい、請求項１～６のいずれか一項に記載の衛生設備用部材の製造方法。
8. 前記凹部の体積は、前記第１の部材と前記第２の部材との間の空隙の体積の１００％以上、且つ２００％以下である、請求項１～７のいずれか一項に記載の衛生設備用部材の製造方法。
9. 前記凹部は、第１の凹部であり、
   前記接着材は、第１の接着材であり、
   さらに、前記第２の部材に形成された第２の凹部に第３の接着材を収容することを備え、
   前記第１の部材と前記第２の部材との焼成時に、前記第３の接着材によって前記第１の焼成体と前記第２の焼成体とが接着される、請求項１～８のいずれか一項に記載の衛生設備用部材の製造方法。
10. 前記第２の凹部は、前記第１の凹部に対向する位置に存在する、請求項９に記載の衛生設備用部材の製造方法。
11. さらに、前記第１の部材と前記第２の部材との間の境界の端部に上塗材を塗布することを備える、請求項１～１０のいずれか一項に記載の衛生設備用部材の製造方法。
12. 第１の焼成体と、
    接着材によって前記第１の焼成体に接着された第２の焼成体と、
    を備え、
    前記第１の焼成体には、前記第２の焼成体に向かって開口する凹部が形成され、
    前記凹部の内部の少なくとも一部には、前記接着材が存在する、
    衛生設備用部材。
13. 前記第１の焼成体と前記第２の焼成体との間の境界の端部に上塗材が塗布されている、請求項１２に記載の衛生設備用部材。
14. 前記第１の焼成体は、水を受けるための水受け面を備え、
    前記第２の焼成体は、前記衛生設備用部材の外観を構成する意匠面を備える、請求項１２又は１３に記載の衛生設備用部材。