Deprecated: The each() function is deprecated. This message will be suppressed on further calls in /home/zhenxiangba/zhenxiangba.com/public_html/phproxy-improved-master/index.php on line 456
JP7358886B2 - sanitary equipment parts - Google Patents
[go: Go Back, main page]

JP7358886B2 - sanitary equipment parts - Google Patents

sanitary equipment parts Download PDF

Info

Publication number
JP7358886B2
JP7358886B2 JP2019177400A JP2019177400A JP7358886B2 JP 7358886 B2 JP7358886 B2 JP 7358886B2 JP 2019177400 A JP2019177400 A JP 2019177400A JP 2019177400 A JP2019177400 A JP 2019177400A JP 7358886 B2 JP7358886 B2 JP 7358886B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
sanitary equipment
organic layer
equipment member
group
water
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2019177400A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2021055132A (en
Inventor
沙織 浮貝
亮二郎 土方
遼 古賀
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toto Ltd
Original Assignee
Toto Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toto Ltd filed Critical Toto Ltd
Priority to JP2019177400A priority Critical patent/JP7358886B2/en
Publication of JP2021055132A publication Critical patent/JP2021055132A/en
Priority to JP2023162448A priority patent/JP7521667B2/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7358886B2 publication Critical patent/JP7358886B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Domestic Plumbing Installations (AREA)
  • Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
  • Other Investigation Or Analysis Of Materials By Electrical Means (AREA)
  • Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
  • Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)
  • Agricultural Chemicals And Associated Chemicals (AREA)

Description

本発明は、少なくともその表面に金属元素を含む基材を備えてなる衛生設備部材に関し、好適には、室内または水がかかり得る環境で、使用される衛生設備部材に関する。 The present invention relates to a sanitary equipment member comprising a base material containing a metal element on at least the surface thereof, and preferably relates to a sanitary equipment member used indoors or in an environment where it may be splashed with water.

室内において、金属部材は、取っ手やレバーなど、手で触れる頻度の高い部分に使用される。そのため、指紋等の皮脂汚れなどが付着し、外観が損なわれる。これらの汚れは、拭取り清掃されるが、粘性が高く、拭取りにより引き伸ばされるなど、除去のために何度も擦る必要があり、清掃が大きな負担となっていた。そのため、簡単な清掃で皮脂汚れを除去できることが求められている。 Indoors, metal members are used for parts that are frequently touched by hands, such as handles and levers. As a result, fingerprints and other sebum stains adhere to the surface, impairing its appearance. These stains can be cleaned by wiping, but they are highly viscous and are stretched by wiping, requiring repeated scrubbing to remove them, making cleaning a major burden. Therefore, there is a need to be able to remove sebum stains with simple cleaning.

また、水まわりで用いられる部材(水まわり部材とも言う。)は、水が存在する環境下で用いられる。よって、水まわり部材の表面には水が付着しやすい。この表面に付着した水が乾燥することで、水まわり部材の表面に、水道水に含まれる成分であるシリカやカルシウムを含んだ水垢が形成されてしまうという問題が知られている。また、水まわり部材の表面に、タンパク質や皮脂、カビ、微生物、石鹸などの汚れが付着してしまうという問題も知られている。 Furthermore, members used around water (also referred to as water-related members) are used in an environment where water is present. Therefore, water tends to adhere to the surface of the water-related member. It is a known problem that when the water adhering to the surface dries, limescale containing silica and calcium, which are components contained in tap water, is formed on the surface of the plumbing member. It is also known that stains such as proteins, sebum, mold, microorganisms, soap, etc. adhere to the surfaces of plumbing components.

水まわり部材の表面にこれらの汚れを付着させないことは困難であるため、清掃によって表面の汚れを落とし原状を回復させることが通例行われている。具体的には、洗剤や水道水を利用して布やスポンジなどで水まわり部材の表面をこするなどの作業によりこれらの汚れを落とす。そのため、水まわり部材に対して、汚れの取れやすさ、つまり易除去性が求められている。 Since it is difficult to prevent these stains from adhering to the surfaces of plumbing components, it is customary to remove the stains from the surfaces by cleaning to restore the original condition. Specifically, these stains are removed by using detergent and tap water and rubbing the surface of the plumbing parts with a cloth or sponge. Therefore, plumbing parts are required to be easy to remove dirt, that is, easy to remove.

また、水まわり部材は、高い意匠性も求められる。特に、表面に金属元素を含む金属部材は、美しい外観のために水まわり部材の表面に好ましく使用される。従って、金属部材の意匠を損なうことなく、易除去性を付与することが求められる。 Plumbing components are also required to have a high level of design. In particular, a metal member containing a metal element on its surface is preferably used for the surface of a plumbing member due to its beautiful appearance. Therefore, it is required to provide metal members with easy removability without impairing their design.

これに関して、撥水性防汚層を用いた水垢除去技術が知られている。特開2000-265526号公報には、陶器表面の水酸基をシールドする防汚層を設けることで、珪酸スケール汚れの固着を抑制することが記載されている。この防汚層は、陶器表面の水酸基とフッ化アルキル基含有有機珪素化合物、加水分解性基含有メチルポリシロキサン化合物、およびオルガノポリシロキサン化合物を混合したものを塗布・乾燥した防汚層を開示している。 In this regard, a limescale removal technique using a water-repellent antifouling layer is known. JP-A No. 2000-265526 describes that the fixation of silicic acid scale stains can be suppressed by providing an antifouling layer that shields hydroxyl groups on the surface of pottery. This antifouling layer is obtained by coating and drying a mixture of hydroxyl groups on the surface of the pottery, an organosilicon compound containing a fluorinated alkyl group, a methylpolysiloxane compound containing a hydrolyzable group, and an organopolysiloxane compound. ing.

また、特開2004-217950号公報には、水栓などのめっき処理が施された面に対して、フッ素含有基及び錯形成能を有する基を含むフッ素含有化合物を含むめっき皮膜用表面処理剤で処理することによって、水垢易除去性が得られることが記載されている。 Furthermore, JP-A No. 2004-217950 discloses a surface treatment agent for plating film containing a fluorine-containing compound containing a fluorine-containing group and a group having complex-forming ability for a plated surface such as a water faucet. It is stated that easy removal of limescale can be obtained by treating with .

特開2000-265526号公報Japanese Patent Application Publication No. 2000-265526 特開2004-217950号公報Japanese Patent Application Publication No. 2004-217950

特開2000-265526号公報に記載の防汚層も特開2004-217950号公報に記載の表面処理も、汚れの易除去性およびその持続性において十分な性能は得られていなかった。そこで、本発明は、汚れの易除去性およびその持続性に優れた衛生設備部材を提供することを目的とする。 Neither the antifouling layer described in JP-A No. 2000-265526 nor the surface treatment described in JP-A No. 2004-217950 had sufficient performance in terms of easy removal of dirt and its sustainability. SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, an object of the present invention is to provide a sanitary equipment member that is easy to remove dirt and has excellent durability.

本発明者らは、少なくともその表面が金属元素を含む基材上に設けられる有機層として、一般式R‐X(Rは炭化水素基または炭化水素基内の1ないし2個所に炭素以外の原子を有する基であり、Xはホスホン酸基、リン酸基、及びホスフィン酸基から選ばれる少なくとも1種である。)で表される化合物を用いて形成される有機層を用い、かつ基材上に形成された金属酸化物層を介して有機層を形成することで、汚れの易除去性およびその持続性を得ることができることを見出した。本発明者らは、この知見に基づいて本発明を完成させた。すなわち、本発明は、
その表面が金属元素を含む基材と、
前記基材上に形成された金属酸化物層と、
前記金属酸化物層上に設けられた有機層と
を含む衛生設備部材であって、
前記金属元素は、Cr、Zr、及びTiからなる群より選ばれる少なくとも1種であり、
前記有機層は前記衛生設備部材の表面に存在するものであり、
前記衛生設備部材は、その表面を、
X線光電分光法(XPS)によって、条件1に従ってワイドスキャン分析を用いて測定したときに、前記金属元素(M)と、リン原子(P)と、酸素原子(O)と、炭素原子(C)が検出され、かつ、
飛行時間型二次イオン質量分析法(TOF-SIMS)によって、条件Aに従って測定したときに、一般式R‐X(Rは炭化水素基または炭化水素基内の1ないし2個所に炭素以外の原子を有する基であり、Xはホスホン酸基、リン酸基、及びホスフィン酸基から選ばれる少なくとも1種である。)で表されるフラグメントが検出され、
前記衛生設備部材は、以下の試験方法で行われた試験において水垢が除去されるものであることを特徴とする、衛生設備部材を提供する。
(条件1)
X線条件:単色化AlKα線(出力25W)
光電子取出角:45°
分析領域:100μmφ
操作範囲:15.5-1100eV
(条件A)
照射する1次イオン:209Bi ++
1次イオン加速電圧:25kV
パルス幅:10.5or7.8ns
バンチング:あり
帯電中和:なし
後段加速:9.5kV
測定範囲(面積):約500×500μm
検出する2次イオン:PositiveおよびNegative
Cycle Time:110μs
スキャン数:16
(試験方法)
以下の1)~4)をその順序で行う。
1)衛生設備部材を70℃の温水に2時間浸漬させた後、表面を流水で洗い流し、次いで、表面の水を除去する。
2)衛生設備部材の表面に、水道水を20μl滴下し、室内で24時間放置することにより、前記衛生設備部材の表面に水垢を形成させる。
3)水垢が形成された表面に、乾いた布を100gf/cmの荷重をかけながら10回往復摺動する。
4)摺動後の表面における水垢の除去の有無を目視で判断する。
The present inventors proposed an organic layer provided on a base material at least whose surface contains a metal element by the general formula R-X (R is a hydrocarbon group or an atom other than carbon at one or two positions within the hydrocarbon group). and X is at least one selected from a phosphonic acid group, a phosphoric acid group, and a phosphinic acid group. It has been found that by forming an organic layer through a metal oxide layer formed in the above method, it is possible to easily remove stains and to make the stains last longer. The present inventors completed the present invention based on this knowledge. That is, the present invention
a base material whose surface contains a metal element;
a metal oxide layer formed on the base material;
A sanitary equipment member comprising an organic layer provided on the metal oxide layer,
The metal element is at least one selected from the group consisting of Cr, Zr, and Ti,
The organic layer is present on the surface of the sanitary equipment member,
The sanitary equipment member has a surface that is
When measured by X-ray photoelectric spectroscopy (XPS) using wide scan analysis according to condition 1, the metal element (M), phosphorus atom (P), oxygen atom (O), and carbon atom (C ) is detected, and
When measured according to condition A by time-of-flight secondary ion mass spectrometry (TOF-SIMS), the general formula RX (R is a hydrocarbon group or an atom other than carbon at one or two positions in the hydrocarbon group) and X is at least one selected from phosphonic acid group, phosphoric acid group, and phosphinic acid group) is detected,
The sanitary equipment member is characterized in that limescale is removed in a test conducted using the following test method.
(Condition 1)
X-ray conditions: Monochromatic AlKα rays (output 25W)
Photoelectron extraction angle: 45°
Analysis area: 100μmφ
Operation range: 15.5-1100eV
(Condition A)
Primary ions to be irradiated: 209 Bi 3 ++
Primary ion acceleration voltage: 25kV
Pulse width: 10.5or7.8ns
Bunching: Yes Charge neutralization: None Post-stage acceleration: 9.5kV
Measurement range (area): Approximately 500 x 500 μm 2
Secondary ions to detect: Positive and Negative
Cycle time: 110μs
Number of scans: 16
(Test method)
Perform the following steps 1) to 4) in that order.
1) After immersing the sanitary equipment member in hot water at 70°C for 2 hours, the surface is rinsed with running water, and then the water on the surface is removed.
2) Drop 20 μl of tap water onto the surface of the sanitary equipment member and leave it indoors for 24 hours to form limescale on the surface of the sanitary equipment member.
3) Slide a dry cloth back and forth 10 times on the surface where limescale has been formed while applying a load of 100 gf/cm 2 .
4) Visually judge whether water scale has been removed from the surface after sliding.

本発明によれば、汚れの易除去性およびその持続性に優れた衛生設備部材を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a sanitary equipment member that is easy to remove dirt and has excellent durability.

基材上に有機層を形成した本発明の衛生設備部材の構成を表す概略図である。1 is a schematic diagram showing the structure of a sanitary equipment member of the present invention in which an organic layer is formed on a base material. 本発明の衛生設備部材において基材上に形成した有機層を分子レベルで表した概略図である。FIG. 2 is a schematic diagram showing, at a molecular level, an organic layer formed on a base material in the sanitary equipment member of the present invention. 従来技術の金属部材において基材上に形成した有機層を分子レベルで表した概略図である。FIG. 2 is a schematic diagram showing, at a molecular level, an organic layer formed on a base material in a conventional metal member. 試料3のXPS分析により得られたC1sスペクトルを示す。The C1s spectrum obtained by XPS analysis of sample 3 is shown. 試料3のXPS分析により得られたP2pスペクトルを示す。The P2p spectrum obtained by XPS analysis of sample 3 is shown. 試料3のアルゴンイオンスパッタを用いたXPS分析により得られた炭素原子濃度のデプスプロファイルを示す。The depth profile of carbon atom concentration obtained by XPS analysis using argon ion sputtering of sample 3 is shown. 試料3のアルゴンガスクラスターイオンビーム(Ar-GCIB)を用いたXPS分析により得られた炭素原子濃度のデプスプロファイルを示す。The depth profile of carbon atom concentration obtained by XPS analysis using an argon gas cluster ion beam (Ar-GCIB) of Sample 3 is shown. 試料3のQ-TOF-MS/MS分析により得られたマススペクトル((a)ポジティブ、(b)ネガティブ)を示す。The mass spectra ((a) positive, (b) negative) obtained by Q-TOF-MS/MS analysis of sample 3 are shown. 試料3のTOF‐SIMS分析により得られた二次イオンマススペクトル(ネガティブ)を示す。A secondary ion mass spectrum (negative) obtained by TOF-SIMS analysis of sample 3 is shown. 試料3のSERSラマン分析により得られたラマンスペクトル((a)180-4000cm-1、(b)280-1190cm-1)を示す。The Raman spectra ((a) 180-4000 cm −1 , (b) 280-1190 cm −1 ) obtained by SERS Raman analysis of Sample 3 are shown.

本発明の衛生設備部材は、少なくともその表面が金属元素を含む基材と、前記基材の前記表面上に形成された金属酸化物層と、前記金属酸化物層上に設けられ、かつ前記衛生設備部材の表面に設けられた有機層とを含む衛生設備部材であって、前記金属元素は、Cr、Zr、及びTiからなる群より選ばれる少なくとも1種であり、前記衛生設備部材は、その表面を、X線光電分光法(XPS)によるワイドスキャン分析を用いて測定したときに、前記金属元素(M)と、リン原子(P)と、酸素原子(O)と、炭素原子(C)が検出され、飛行時間型二次イオン質量分析法(TOF-SIMS)によって測定したときに、一般式R‐X(Rは炭化水素基または炭化水素基内の1ないし2個所に炭素以外の原子を有する基であり、Xはホスホン酸基、リン酸基、及びホスフィン酸基から選ばれる少なくとも1種である。)で表されるフラグメントが検出されるとともに、前記衛生設備部材を70℃の温水に2時間浸漬した後、水垢汚れの除去性試験において水垢が除去されるものである。 The sanitary equipment member of the present invention comprises a base material at least whose surface contains a metal element, a metal oxide layer formed on the surface of the base material, and a sanitary equipment member provided on the metal oxide layer, and A sanitary equipment member comprising an organic layer provided on a surface of the equipment member, wherein the metal element is at least one selected from the group consisting of Cr, Zr, and Ti; When the surface was measured using wide scan analysis using X-ray photoelectric spectroscopy (XPS), it was found that the metal element (M), phosphorus atom (P), oxygen atom (O), and carbon atom (C) was detected and measured by time-of-flight secondary ion mass spectrometry (TOF-SIMS). and X is at least one selected from a phosphonic acid group, a phosphoric acid group, and a phosphinic acid group. After being immersed in water for 2 hours, water scale was removed in a water scale stain removability test.

前記のR-Xで表される化合物が衛生設備部材の表面に結合されるためには、金属酸化物層が必要である。金属酸化物層の表面は、親水性であるが、当該表面に有機層を形成することにより撥水性となり、水垢付着防止性能が発現する。そのため、有機層は特開2004-217950号公報に記載されたようなフッ素含有化合物を用いて形成することが、高い撥水性の表面が得られるため、良いと考えられていた。しかしながら、フッ素含有化合物を用いて形成される有機層の表面にあっては、水垢付着防止性能が低くなってしまうことを発明者らは見出した。これは、フルオロアルキル基の撥水性が非常に高いために水に対して斥力が働くことと、親水性を呈する金属酸化物層は水に対して誘引力が働くこととの複合作用により、水が有機層の内部に浸入して水に溶解している無機成分(ケイ酸塩など)と金属酸化物との結合が促進され、水垢の固着が助長されるためであると推察される。 A metal oxide layer is required in order for the compound represented by RX to be bonded to the surface of the sanitary equipment member. The surface of the metal oxide layer is hydrophilic, but by forming an organic layer on the surface, it becomes water repellent and exhibits limescale adhesion prevention performance. Therefore, it was thought that it would be better to form the organic layer using a fluorine-containing compound as described in JP-A-2004-217950 because a highly water-repellent surface can be obtained. However, the inventors have found that the surface of an organic layer formed using a fluorine-containing compound has low limescale adhesion prevention performance. This is due to the combined effect of the extremely high water repellency of the fluoroalkyl group, which acts as a repulsive force against water, and the hydrophilic metal oxide layer, which acts as an attractive force towards water. It is presumed that this is because the water penetrates into the organic layer and promotes the bonding between inorganic components (silicates, etc.) dissolved in water and metal oxides, thereby promoting the adhesion of limescale.

これに対し、例えば直鎖の炭化水素基を備えたアルキルホスホン酸のように、フッ素を含有しない化合物を用いて有機層を形成した場合、水垢付着防止性能は高く、汚れの易除去性が得られることを、発明者らは見出した(第1の効果)。これは、フッ素を含有しない化合物を用いて形成された有機層はフッ素含有化合物を用いて形成された有機層に比べて撥水性が低いため、水が金属酸化物層の側に浸入する作用が弱いためであると推察される。 On the other hand, when an organic layer is formed using a compound that does not contain fluorine, such as an alkylphosphonic acid with a straight-chain hydrocarbon group, the ability to prevent limescale adhesion is high and stains can be easily removed. The inventors have found that (first effect). This is because an organic layer formed using a compound that does not contain fluorine has lower water repellency than an organic layer formed using a fluorine-containing compound, so water tends to penetrate into the metal oxide layer side. It is assumed that this is because it is weak.

また、有機層への水の浸入を防止できることは、有機層の耐久性を高める上でも有利に働くと考えられる。R-Xと金属酸化物との結合は、水の存在によって、加水分解され得る。そのため、フッ素含有化合物等を用いて形成される水が浸入しやすい有機層の場合、水が存在する環境で使用すると、R-Xが金属酸化物から脱離してしまい、汚れの易除去性を持続させることができないことも発明者らは見出した。 Furthermore, being able to prevent water from entering the organic layer is considered to be advantageous in increasing the durability of the organic layer. The bond between RX and the metal oxide can be hydrolyzed by the presence of water. Therefore, in the case of an organic layer formed using a fluorine-containing compound etc. that is easily penetrated by water, if used in an environment where water is present, R-X will desorb from the metal oxide, reducing the ease of stain removal. The inventors also found that it could not be sustained.

これに対し、水の浸入を防止することができる直鎖の炭化水素基を備えたアルキルホスホン酸等を用いることで、R-Xと金属酸化物との結合の加水分解を起こりにくくして、汚れの易除去性を持続させることができる。さらに、金属酸化物層がCr、Zr、及びTiからなる群より選ばれる少なくとも1種の金属元素(M)を含むことで、金属酸化物層とR-Xとの間に安定な結合(M-O-P結合)を形成することができる。そのため、わずかに有機層に水が浸入した場合にも、R-Xと金属酸化物との結合が加水分解されることによるR-Xの脱離を抑制することができる。このような安定なM-O-P結合は、水が存在する環境下で使用した場合や、清掃のために摺動した場合における耐久性を有機層に与える(第2の効果)。 On the other hand, by using an alkylphosphonic acid or the like having a straight-chain hydrocarbon group that can prevent water from entering, the bond between R-X and the metal oxide is made less likely to be hydrolyzed. Easily removable stains can be maintained. Furthermore, since the metal oxide layer contains at least one metal element (M) selected from the group consisting of Cr, Zr, and Ti, a stable bond (M -OP bond) can be formed. Therefore, even if a small amount of water enters the organic layer, it is possible to suppress the detachment of RX due to hydrolysis of the bond between RX and the metal oxide. Such stable M--O--P bonds provide the organic layer with durability when used in an environment where water is present or when rubbed for cleaning (second effect).

以上のことから、本発明の衛生設備部材は、汚れの易除去性(第1の効果)と、有機層の耐久性(第2の効果)とをともに備えることで、十分な持続性を確保できるものである。 From the above, the sanitary equipment member of the present invention has both easy removal of dirt (first effect) and durability of the organic layer (second effect), thereby ensuring sufficient sustainability. It is possible.

以下、本発明の詳細な実施形態について説明する。 Detailed embodiments of the present invention will be described below.

本発明の衛生設備部材は、図1に示すように、少なくともその表面が金属元素を含む基材70と、金属元素を含む金属酸化物層20と、金属酸化物層20の上に設けられた有機層10とを含む、衛生設備部材100である。基材70から有機層10に向かう方向をZ方向とする。基材70、金属酸化物層20、および有機層10は、Z方向にこの順に配置される。 As shown in FIG. 1, the sanitary equipment member of the present invention includes a base material 70 whose surface at least contains a metal element, a metal oxide layer 20 containing the metal element, and a metal oxide layer 20 provided on the metal oxide layer 20. A sanitary equipment member 100 including an organic layer 10. The direction from the base material 70 toward the organic layer 10 is defined as the Z direction. The base material 70, the metal oxide layer 20, and the organic layer 10 are arranged in this order in the Z direction.

本発明において、有機層10は、後述するR-Xを用いて形成される層であり、単分子層であることが好ましく、自己組織化単分子層(self assembled monolayers、SAM)であることがより好ましい。自己組織化単分子層は、分子が緻密に集合した層となるため、金属酸化物層の表面に存在する水酸基の大部分をシールドすることができる。自己組織化し得る分子は、界面活性剤の構造であり、金属酸化物層と高い親和性を持つ官能基(ヘッド基)と、金属酸化物層と低い親和性を持つ部位を持つ。ホスホン酸基、リン酸基、ホスフィン酸基をヘッド基に持つ界面活性剤分子は、金属酸化物層の表面にSAMを形成する能力を有する。SAMの厚さは、構成分子1分子の長さと同程度となる。ここで、「厚さ」とは、SAMのZ方向の長さを指し、必ずしもR-X自身の長さではないことを意味する。SAMの厚さは10nm以下、好ましくは5nm以下、より好ましくは3nm以下である。また、SAMの厚さは、0.5nm以上、好ましくは1nm以上である。SAMの厚さがこのような範囲になるような構成分子を用いることで、金属酸化物層を効率的に被覆することができ、汚染物質の易除去性に優れた衛生設備部材を得ることができる。 In the present invention, the organic layer 10 is a layer formed using RX, which will be described later, and is preferably a monolayer, and preferably a self-assembled monolayer (SAM). More preferred. Since the self-assembled monolayer is a layer in which molecules are densely assembled, most of the hydroxyl groups present on the surface of the metal oxide layer can be shielded. Molecules capable of self-assembly have a surfactant structure, and have a functional group (head group) that has a high affinity with the metal oxide layer and a site that has a low affinity with the metal oxide layer. Surfactant molecules having a phosphonic acid group, a phosphoric acid group, or a phosphinic acid group as a head group have the ability to form a SAM on the surface of a metal oxide layer. The thickness of the SAM is approximately the same as the length of one constituent molecule. Here, "thickness" refers to the length of the SAM in the Z direction, and does not necessarily mean the length of RX itself. The thickness of the SAM is 10 nm or less, preferably 5 nm or less, more preferably 3 nm or less. Further, the thickness of the SAM is 0.5 nm or more, preferably 1 nm or more. By using constituent molecules that allow the SAM thickness to fall within this range, it is possible to efficiently coat the metal oxide layer and obtain sanitary equipment members with excellent contaminant removability. can.

本発明において、SAMは、有機分子が固体表面に吸着する過程で基材の表面上に形成される分子の集合体であり、分子同士の相互作用によって集合体を構成する分子が密に集合し得る。本発明において、SAMは炭化水素基を含む。これによって、分子同士に疎水性相互作用が働き、分子が密に集合することができるため、汚れの易除去性に優れた衛生設備部材を得ることができる。 In the present invention, SAM is an aggregate of molecules formed on the surface of a base material during the process of adsorption of organic molecules to a solid surface, and the molecules forming the aggregate are densely assembled due to interactions between molecules. obtain. In the present invention, SAM contains hydrocarbon groups. As a result, hydrophobic interaction occurs between the molecules and the molecules can be densely aggregated, so that it is possible to obtain a sanitary equipment member with excellent stain removability.

本発明において、SAMは、一般式R‐X(Rは炭化水素基または炭化水素基内の1ないし2個所に炭素以外の原子を有する基であり、Xはホスホン酸基、リン酸基、及びホスフィン酸基から選ばれる少なくとも1種である。)で表される化合物を用いて形成される層である。 In the present invention, SAM has the general formula RX (R is a hydrocarbon group or a group having atoms other than carbon at 1 or 2 positions in the hydrocarbon group, and X is a phosphonic acid group, a phosphoric acid group, and This layer is formed using a compound represented by at least one type selected from phosphinic acid groups.

本発明において、有機層10はR-Xを用いて形成される層である。Rは、CとHとからなる炭化水素基である。また、Rは、炭化水素基内の1ないし2個所で炭素以外の原子を有しても良い。Rの炭素数は、好ましくは6以上25以下であり、より好ましくは10以上18以下である。置換される原子は、酸素、窒素、硫黄が挙げられる。好ましくは、Rの片末端(Xとの結合端ではない側の端部)は、CとHとからなり、例えばメチル基である。これによって、衛生設備部材の表面が撥水性となり、汚れの易除去性を高めることができる。 In the present invention, the organic layer 10 is a layer formed using RX. R is a hydrocarbon group consisting of C and H. Further, R may have atoms other than carbon at one or two positions within the hydrocarbon group. The carbon number of R is preferably 6 or more and 25 or less, more preferably 10 or more and 18 or less. Examples of substituted atoms include oxygen, nitrogen, and sulfur. Preferably, one end of R (the end that is not bonded to X) consists of C and H, and is, for example, a methyl group. This makes the surface of the sanitary equipment member water-repellent, making it easier to remove dirt.

Rは、CとHとからなる炭化水素基であることが、より好ましい。炭化水素基は、飽和炭化水素基でもよいし、不飽和炭化水素基でもよい。また、鎖式炭化水素でもよいし、芳香環などの環式炭化水素を含んでもよい。Rは、好ましくは鎖式飽和炭化水素基であり、より好ましくは直鎖式の飽和炭化水素基である。鎖式飽和炭化水素基は、柔軟な分子鎖であるため、金属酸化物層の表面を隙間なく覆うことができ、耐水性を高めることができる。Rが鎖式炭化水素基の場合は、好ましくは炭素数が6以上25以下のアルキル基である。Rは、より好ましくは炭素数が10以上18以下のアルキル基である。炭素数が多い場合には、分子同士の相互作用が大きく、アルキル基の分子間隔dを狭くすることができ、耐水性をさらに高めることができる。一方、炭素数が大きすぎる場合には、単分子層の形成速度が遅く、生産効率が悪くなる。 More preferably, R is a hydrocarbon group consisting of C and H. The hydrocarbon group may be a saturated hydrocarbon group or an unsaturated hydrocarbon group. Further, it may be a chain hydrocarbon or may contain a cyclic hydrocarbon such as an aromatic ring. R is preferably a chain saturated hydrocarbon group, more preferably a straight chain saturated hydrocarbon group. Since the chain-type saturated hydrocarbon group is a flexible molecular chain, it can cover the surface of the metal oxide layer without gaps, and can improve water resistance. When R is a chain hydrocarbon group, it is preferably an alkyl group having 6 or more and 25 or less carbon atoms. R is more preferably an alkyl group having 10 or more and 18 or less carbon atoms. When the number of carbon atoms is large, the interaction between molecules is large, and the intermolecular spacing d between the alkyl groups can be narrowed, and water resistance can be further improved. On the other hand, if the number of carbon atoms is too large, the rate of formation of a monomolecular layer is slow, resulting in poor production efficiency.

本発明において、Rはハロゲン原子、特にフッ素原子を含有しないことが好ましい。Rは高極性の官能基(スルホン酸基、水酸基、カルボン酸基、アミノ基、または、アンモニウム基)、複素環骨格を、片末端側に含まないことが好ましい。ハロゲン原子やこれらの官能基を含有しない化合物を用いて形成される層は、汚れの易除去性およびその耐久性が高くなる。 In the present invention, R preferably does not contain a halogen atom, particularly a fluorine atom. R preferably does not contain a highly polar functional group (sulfonic acid group, hydroxyl group, carboxylic acid group, amino group, or ammonium group) or a heterocyclic skeleton at one end. A layer formed using a compound that does not contain halogen atoms or these functional groups has high stain removability and high durability.

Xは、リン原子を含む官能基のうち、ホスホン酸基、リン酸基、ホスフィン酸基から選ばれる少なくとも1種であり、好ましくはホスホン酸基である。これにより、耐水性が高く、かつ汚染物質の易除去性に優れた衛生設備部材を効率的に得ることができる。 Among functional groups containing a phosphorus atom, X is at least one selected from a phosphonic acid group, a phosphoric acid group, and a phosphinic acid group, and preferably a phosphonic acid group. Thereby, it is possible to efficiently obtain a sanitary equipment member that has high water resistance and excellent ease of removing contaminants.

一般式R‐Xで表される有機ホスホン酸化合物は、好ましくはオクタデシルホスホン酸、ヘキサデシルホスホン酸、ドデシルホスホン酸、デシルホスホン酸、オクチルホスホン酸、ヘキシルホスホン酸、デシロキシメチルホスホン酸であり、より好ましくはオクタデシルホスホン酸、ヘキサデシルホスホン酸、ドデシルホスホン酸、デシルホスホン酸である。さらに、より好ましくは、オクタデシルホスホン酸である。 The organic phosphonic acid compound represented by the general formula R-X is preferably octadecylphosphonic acid, hexadecylphosphonic acid, dodecylphosphonic acid, decylphosphonic acid, octylphosphonic acid, hexylphosphonic acid, desiloxymethylphosphonic acid, and more preferably Preferred are octadecylphosphonic acid, hexadecylphosphonic acid, dodecylphosphonic acid, and decylphosphonic acid. Even more preferred is octadecylphosphonic acid.

本発明において、有機層は、二種類以上のR‐Xを用いて形成されていてもよい。二種類以上のR‐Xから形成された有機層とは、上述した化合物が複数種類混合されてなる有機層を意味する。また、本発明において、有機層は、水垢易除去性を損なわない範囲において、R‐X以外の有機分子を微量に含んでいてもよい。 In the present invention, the organic layer may be formed using two or more types of RX. The organic layer formed from two or more types of RX means an organic layer formed by mixing multiple types of the above-mentioned compounds. Further, in the present invention, the organic layer may contain a trace amount of organic molecules other than RX, as long as the easy removal of limescale is not impaired.

本発明において、汚れの易除去性およびその持続性が向上するメカニズムとしては、上述したとおりであるが、それに加えて、次のようなことが推察される。すなわち、図2(a)に示すように、R‐Xを用いた場合には、衛生設備部材100の表面の、有機層10を構成するR同士の間隔dが狭くなり、水垢が金属酸化物層の水酸基と結合するのが抑制されるために、易除去性が向上したものと推察される。ここで「間隔d」とは、R間の間隔である。さらに、柔軟なRが折れ曲がるようにして基材を覆うため、基材と有機層を形成する化合物との結合部分に水分子が浸入しにくくなる。これにより、有機層を形成する化合物と金属酸化物との結合は加水分解が起こりにくくなるため、耐水性が向上したものと推察される。 In the present invention, the mechanism for improving the ease of stain removal and its persistence is as described above, but in addition to that, the following is also inferred. That is, as shown in FIG. 2(a), when R-X is used, the distance d between the R's constituting the organic layer 10 on the surface of the sanitary equipment member 100 becomes narrower, and the water scale becomes a metal oxide. It is presumed that easy removability is improved because bonding with hydroxyl groups in the layer is suppressed. Here, the "interval d" is the interval between R. Furthermore, since the flexible R bends to cover the base material, it becomes difficult for water molecules to penetrate into the joint between the base material and the compound forming the organic layer. It is presumed that this makes it difficult for the bond between the compound forming the organic layer and the metal oxide to undergo hydrolysis, thereby improving water resistance.

一方、特開2000-265526号公報、および特開2004-217950号公報に開示された技術においては、フッ素原子を含む炭化水素基を用いている。この場合、(i)分子サイズが大きく、分子自体の立体障害で分子が緻密に並ぶことができない、(ii)分子同士の相互作用が弱いため、図3に示すように、部材200においては、有機層10を構成するフッ素を含む炭化水素基間の間隔dが広くなる。したがって、金属酸化物層表面にシールドされていない水酸基が残存してしまい、水垢Sと化学結合を形成するため、十分な水垢易除去性を得ることができなかったと推測される。また、フッ素を含む炭化水素基は、剛直で曲がりにくい分子のため、分子間の隙間をさらに覆うことができない。このため、基材と有機層との結合部分に水分子が浸入しやすくなり、耐水性が低くなると推察される。 On the other hand, in the techniques disclosed in JP-A-2000-265526 and JP-A-2004-217950, a hydrocarbon group containing a fluorine atom is used. In this case, (i) the molecules are large and cannot be arranged closely due to steric hindrance of the molecules themselves, and (ii) the interaction between molecules is weak, so in the member 200, as shown in FIG. The distance d between the fluorine-containing hydrocarbon groups constituting the organic layer 10 becomes wider. Therefore, it is presumed that unshielded hydroxyl groups remained on the surface of the metal oxide layer and formed chemical bonds with limescale S, making it impossible to obtain sufficient scale removability. Furthermore, since hydrocarbon groups containing fluorine are rigid molecules that do not bend easily, they cannot further cover the gaps between molecules. For this reason, it is presumed that water molecules tend to penetrate into the joint between the base material and the organic layer, resulting in a decrease in water resistance.

有機層の厚さは、上限値が、好ましくは50nm以下、より好ましくは20nm以下、さらに好ましくは10nm以下である。有機層の厚さは、下限値が、好ましくは0.5nm以上、より好ましくは1nm以上である。好適な範囲はこれらの上限値と下限値とを適宜組み合わせることができる。ここで、「厚さ」とは、有機層のZ方向の長さを指す。 The upper limit of the thickness of the organic layer is preferably 50 nm or less, more preferably 20 nm or less, still more preferably 10 nm or less. The lower limit of the thickness of the organic layer is preferably 0.5 nm or more, more preferably 1 nm or more. A suitable range can be determined by appropriately combining these upper and lower limits. Here, "thickness" refers to the length of the organic layer in the Z direction.

有機層の厚さを測定する方法として、X線光電子分光法(XPS)、X線反射率法(XRR)、エリプソメトリー法、および表面増強ラマン分光法のいずれかを用いることができるが、本発明においては、有機層の厚さをXPSで測定する。有機層が二種類以上のR‐Xから形成されている場合にも、XPSで測定される厚さをその有機層の平均厚さと見なし、以下に示す測定で得られる厚さを有機層の厚さとする。その場合、有機層の厚さは、アルゴンイオンスパッタまたはアルゴンガスクラスターイオンビーム(Ar-GCIB)によるスパッタとXPS測定とを併用することにより、試料内部を露出させつつ順次表面組成分析を行う、いわゆるXPSデプスプロファイル測定により測定できる(後述の図6および図7参照)。このようなXPSデプスプロファイル測定により得られる分布曲線は、縦軸を各原子濃度(単位:at%)とし、横軸をスパッタ時間として作成することができる。横軸をスパッタ時間とする分布曲線においては、スパッタ時間は深さ方向における表面からの距離に概ね相関する。Z方向における衛生設備部材(または有機層)の表面からの距離として、XPSデプスプロファイル測定の際に採用したスパッタ速度とスパッタ時間との関係から、衛生設備部材(または有機層)の表面からの距離を算出することができる。 As a method for measuring the thickness of the organic layer, any of X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), X-ray reflectance spectroscopy (XRR), ellipsometry, and surface-enhanced Raman spectroscopy can be used; In the invention, the thickness of the organic layer is measured by XPS. Even when an organic layer is formed from two or more types of R-X, the thickness measured by XPS is considered the average thickness of the organic layer, and the thickness obtained by the measurements shown below is the thickness of the organic layer. Satoru. In that case, the thickness of the organic layer can be determined by sequential surface composition analysis while exposing the inside of the sample by using a combination of argon ion sputtering or argon gas cluster ion beam (Ar-GCIB) sputtering and XPS measurement. It can be measured by XPS depth profile measurement (see FIGS. 6 and 7 described later). A distribution curve obtained by such XPS depth profile measurement can be created with the vertical axis representing each atomic concentration (unit: at%) and the horizontal axis representing sputtering time. In a distribution curve with sputtering time as the horizontal axis, sputtering time generally correlates with the distance from the surface in the depth direction. As the distance from the surface of the sanitary equipment member (or organic layer) in the Z direction, the distance from the surface of the sanitary equipment member (or organic layer) is determined from the relationship between the sputtering speed and sputtering time adopted during XPS depth profile measurement. can be calculated.

アルゴンイオンスパッタの場合はスパッタ時間0分の測定点を、表面(0nm)とし、表面から深さ20nmの距離になるまで測定を行う。表面から深さ20nm付近の炭素濃度を基材中の炭素原子濃度とする。表面から深さ方向に炭素原子濃度を測定し、基材の炭素原子濃度よりも1at%以上高い炭素原子濃度となる最大深さを、有機層の厚さとして評価する。 In the case of argon ion sputtering, the measurement point at 0 minutes of sputtering time is taken as the surface (0 nm), and measurement is performed until the distance from the surface to a depth of 20 nm is reached. The carbon concentration in the vicinity of a depth of 20 nm from the surface is defined as the carbon atom concentration in the base material. The carbon atom concentration is measured in the depth direction from the surface, and the maximum depth at which the carbon atom concentration is 1 at% or more higher than the carbon atom concentration of the base material is evaluated as the thickness of the organic layer.

また、Ar-GCIBの場合は以下の通りに有機層の厚さを評価する。最初に、膜厚基準試料としてシリコンウェハ上にオクタデシルトリメトキシシランを用いて形成される有機層を成膜した標準試料を作成し、X線反射率測定(XRR)(パナリティカル社製X‘pert pro)を実施し、反射率プロファイルを得る。得られた反射率プロファイルは、解析ソフトウェア(X‘pert Reflectivity)を用いてParrattの多層膜モデル、Nevot-Croseのラフネスの式へのフィッティングにより標準試料の膜厚を得る。次に、標準試料についてAr-GCIB測定を実施し、SAMのスパッタ速度(nm/min)を得る。衛生設備部材の表面に有する有機層の膜厚は、得られたスパッタ速度を用いてスパッタ時間をZ方向の衛生設備部材の表面からの距離に換算する。XRRの測定、解析条件及びAr-GCIBの測定条件はそれぞれ以下の通りである。 Furthermore, in the case of Ar-GCIB, the thickness of the organic layer is evaluated as follows. First, a standard sample of an organic layer formed using octadecyltrimethoxysilane was prepared on a silicon wafer as a film thickness reference sample, and X-ray reflectance measurement (XRR) (X'pert manufactured by Panalytical Co., Ltd.) was performed. pro) to obtain a reflectance profile. The obtained reflectance profile is fitted to Parratt's multilayer film model and Nevot-Crose's roughness equation using analysis software (X'pert Reflectivity) to obtain the film thickness of the standard sample. Next, Ar-GCIB measurement is performed on the standard sample to obtain the sputtering rate (nm/min) of the SAM. The thickness of the organic layer on the surface of the sanitary equipment member is determined by converting the sputtering time into the distance from the surface of the sanitary equipment member in the Z direction using the obtained sputtering speed. The XRR measurement and analysis conditions and the Ar-GCIB measurement conditions are as follows.

(XRR測定条件)
装置:X‘pert pro(パナリティカル)
X線源:CuKα
管電圧:45kV
管電流:40mA
Incident Beam Optics
発散スリット:1/4°
マスク:10mm
ソーラースリット:0.04rad
散乱防止スリット:1°
Diffracted Beam Optics
散乱防止スリット:5.5mm
ソーラースリット:0.04rad
X線検出器:X‘Celerator

Pre Fix Module:Parallel plate Collimator0.27
Incident Beam Optics:Beam Attenuator Type Non
Scan mode:Omega
Incident angle:0.105-2.935

(XRR解析条件)
以下の初期条件を設定する。
Layer sub:Diamond Si(2.4623g/cm3)
Layer 1:Density Only SiO2(2.7633g/cm3)
Layer 2 Density Only C(1.6941g/cm3)

(Ar-GCIB測定条件)
装置:PHI Quantera II(アルバック・ファイ製)
X線条件:単色化AlKα線、25W、15kv
分析領域:100mφ
中和銃条件:20μA
イオ銃条件:7.00mA
光電子取出角:45°
Time per step:50ms
Sweep:10回
Pass energy:112eV
測定インターバル:10min
スパッタ―セッティング:2.5kV
結合エネルギー:測定元素による
(XRR measurement conditions)
Equipment: X'pert pro (Panalytical)
X-ray source: CuKα
Tube voltage: 45kV
Tube current: 40mA
Incident Beam Optics
Divergence slit: 1/4°
Mask: 10mm
Solar slit: 0.04rad
Anti-scatter slit: 1°
Diffracted Beam Optics
Anti-scatter slit: 5.5mm
Solar slit: 0.04rad
X-ray detector: X'Celerator

Pre Fix Module: Parallel plate Collimator0.27
Incident Beam Optics: Beam Attenuator Type Non
Scan mode: Omega
Incident angle: 0.105-2.935

(XRR analysis conditions)
Set the following initial conditions.
Layer sub: Diamond Si (2.4623g/cm3)
Layer 1: Density Only SiO2 (2.7633g/cm3)
Layer 2 Density Only C (1.6941g/cm3)

(Ar-GCIB measurement conditions)
Equipment: PHI Quantera II (manufactured by ULVAC-PHI)
X-ray conditions: monochromatic AlKα ray, 25W, 15kv
Analysis area: 100mφ
Neutralization gun conditions: 20μA
Io gun condition: 7.00mA
Photoelectron extraction angle: 45°
Time per step: 50ms
Sweep: 10 times Pass energy: 112eV
Measurement interval: 10min
Sputter setting: 2.5kV
Bond energy: Depends on the measured element

測定試料について、スパッタ時間0分の測定点を表面(0nm)とし、スパッタ時間100分まで測定する。なお、有機層の厚さの測定においては、おおよその値を半定量的に求める場合にはアルゴンイオンスパッタを採用し、厚さを定量的に求める場合には、深さ分解能が高いAr-GCIBを用いる。 Regarding the measurement sample, the measurement point at the sputtering time of 0 minutes is defined as the surface (0 nm), and measurements are made up to the sputtering time of 100 minutes. When measuring the thickness of the organic layer, argon ion sputtering is used to obtain an approximate value semi-quantitatively, and Ar-GCIB, which has high depth resolution, is used to determine the thickness quantitatively. Use.

本発明において、表面の有機層の厚さを測定する場合、測定前に衛生設備部材の表面を洗浄し、表面に付着した汚れを十分に除去する。例えば、エタノールによる拭取り洗浄、および中性洗剤によるスポンジ摺動洗浄の後、超純水にて十分にすすぎ洗いを行う。また、表面にヘアライン加工やショットブラスト加工などが施された、表面粗さが大きな衛生設備部材の場合は、できるだけ平滑性の高い部分を選んで測定する。 In the present invention, when measuring the thickness of the organic layer on the surface, the surface of the sanitary equipment member is cleaned before measurement to sufficiently remove dirt adhering to the surface. For example, after wiping cleaning with ethanol and sliding cleaning with a sponge using a neutral detergent, thorough rinsing is performed with ultrapure water. In addition, in the case of sanitary equipment parts with large surface roughness, such as those that have been subjected to hairline processing or shot blasting, select the part with the highest possible smoothness for measurement.

本発明において、以下に示す方法で有機層がR-Xを用いて形成される層であることを詳細に確認する前に、有機層がRを有する化合物を用いて形成されていることを、C-C結合およびC-H結合の測定により簡易的に確認してもよい。C-C結合およびC-H結合は、X線光電子分光法(XPS)、表面増強ラマン分光法、高感度赤外反射吸収(Infrared Reflection Absorption Spectroscopy:IRRAS)法によって確認することができる。XPSを用いる場合、C1sピークが現れる範囲(278-298eV)のスペクトルを得て、C-C結合およびC-H結合に由来する284.5eV付近のピークを確認する。C-C結合およびC-H結合を測定する場合には、測定前に衛生設備部材の表面を洗浄し、表面に付着した汚れを十分に除去する。 In the present invention, before confirming in detail that the organic layer is a layer formed using R-X by the method shown below, it is necessary to confirm that the organic layer is formed using a compound having R. It may be confirmed simply by measuring C--C bonds and C--H bonds. C—C bonds and C—H bonds can be confirmed by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), surface-enhanced Raman spectroscopy, and high-sensitivity infrared reflection absorption spectroscopy (IRRAS). When using XPS, a spectrum in the range where the C1s peak appears (278-298 eV) is obtained, and a peak around 284.5 eV derived from the C--C bond and the C--H bond is confirmed. When measuring C--C bonds and C--H bonds, the surface of the sanitary equipment member is cleaned before measurement to sufficiently remove dirt adhering to the surface.

本発明において、以下に示す方法で有機層がR-Xを用いて形成される層であることを詳細に確認する前に、有機層がXを有する化合物を用いて形成されていることを、リン原子(P)または、リン原子(P)と酸素原子(O)との結合(P-O結合)の測定により簡易的に確認してもよい。リン原子は、X線光電子分光法(XPS)によりリン原子濃度を求めることで確認できる。P-O結合は、例えば、表面増強ラマン分光法、高感度赤外反射吸収法、X線光電子分光法(XPS)により確認することができる。XPSを用いる場合、P2pピークが現れる範囲(122‐142eV)のスペクトルを得て、P-O結合に由来する133eV付近のピークを確認する。 In the present invention, before confirming in detail that the organic layer is a layer formed using RX by the method shown below, it is necessary to confirm that the organic layer is formed using a compound having X. It may be confirmed simply by measuring the bond between a phosphorus atom (P) or a bond between a phosphorus atom (P) and an oxygen atom (O) (PO bond). Phosphorus atoms can be confirmed by determining the phosphorus atom concentration using X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). The PO bond can be confirmed by, for example, surface-enhanced Raman spectroscopy, high-sensitivity infrared reflection and absorption spectroscopy, or X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). When using XPS, a spectrum in the range where the P2p peak appears (122-142 eV) is obtained, and a peak around 133 eV derived from the PO bond is confirmed.

本発明において、有機層がR-Xを用いて形成される層であることは、以下の手順で詳細に確認する。先ず、XPS分析にて表面元素分析を行い、C、P、Oが検出されることを確認する。次に、質量分析にて表面に存在する成分の分子に由来する質量電荷比(m/z)から分子構造を特定する。質量分析は、飛行時間型二次イオン質量分析法(TOF‐SIMS)または高分解能質量分析法(HR-MS)を用いることができる。ここで高分解能質量分析法とは、質量分解能が0.0001u(u:Unified atomic mass units)又は0.0001Da未満の精度で測定可能で精密質量から元素組成が推定できるものを指す。HR-MSとしては、二重収束型質量分析法、飛行時間型タンデム質量分析法(Q-TOF-MS)、フーリエ変換型イオンサイクロトロン共鳴質量分析法(FT-ICR-MS)、オービトラップ質量分析法などが挙げられ、本発明においては飛行時間型タンデム質量分析法(Q-TOF-MS)を用いる。質量分析は、部材から十分な量のR-Xを回収できる場合は、HR-MSを用いることが望ましい。一方、部材のサイズが小さいこと等の理由で、部材から十分な量のR‐Xが回収できない場合は、TOF‐SIMSを用いることが望ましい。質量分析を用いる場合、イオン化したR-Xに相当するm/zのイオン強度が検出されることで、R-Xの存在を確認できる。ここでイオン強度は、測定範囲においてイオン強度が算出されている範囲の中で最も値が低いm/zを中心に前後50Daの平均値の信号の3倍以上を有することで検出されているとみなす。 In the present invention, the fact that the organic layer is a layer formed using RX will be confirmed in detail by the following procedure. First, surface elemental analysis is performed using XPS analysis, and it is confirmed that C, P, and O are detected. Next, the molecular structure is identified by mass spectrometry based on the mass-to-charge ratio (m/z) derived from the molecules of the components present on the surface. For mass spectrometry, time-of-flight secondary ion mass spectrometry (TOF-SIMS) or high-resolution mass spectrometry (HR-MS) can be used. Here, high-resolution mass spectrometry refers to a method that can measure with a mass resolution of 0.0001 u (unified atomic mass units) or less than 0.0001 Da, and can estimate elemental composition from accurate mass. HR-MS includes double convergence mass spectrometry, time-of-flight tandem mass spectrometry (Q-TOF-MS), Fourier transform ion cyclotron resonance mass spectrometry (FT-ICR-MS), and orbitrap mass spectrometry. In the present invention, time-of-flight tandem mass spectrometry (Q-TOF-MS) is used. For mass spectrometry, HR-MS is preferably used if a sufficient amount of RX can be recovered from the member. On the other hand, if a sufficient amount of RX cannot be recovered from a member due to the small size of the member, it is desirable to use TOF-SIMS. When using mass spectrometry, the presence of RX can be confirmed by detecting the ion intensity of m/z corresponding to ionized RX. Here, the ion intensity is detected by having a signal that is more than three times the average value of 50 Da around the m/z that has the lowest value in the range in which the ion intensity is calculated in the measurement range. I reckon.

飛行時間型2次イオン質量分析法(TOF-SIMS)装置には、例えば、TOF-SIMS5(ION-TOF社製)を用いる。測定条件は、照射する1次イオン:209Bi ++、1次イオン加速電圧25kV、パルス幅10.5or7.8ns、バンチングあり、帯電中和なし、後段加速9.5kV、測定範囲(面積):約500×500μm、検出する2次イオン:Positive、Negative、Cycle Time:110μs、スキャン数16とする。測定結果として、R-Xに由来する2次イオンマススペクトル(m/z)を得る。2次イオンマススペクトルは、横軸は質量電荷比(m/z)、縦軸は検出されたイオンの強度(カウント)として表される。 For example, TOF-SIMS5 (manufactured by ION-TOF) is used as a time-of-flight secondary ion mass spectrometry (TOF-SIMS) device. The measurement conditions were: primary ion irradiation: 209 Bi 3 ++ , primary ion acceleration voltage 25 kV, pulse width 10.5 or 7.8 ns, bunching, no charge neutralization, post-acceleration 9.5 kV, measurement range (area): Approximately 500×500 μm 2 , secondary ions to be detected: Positive, Negative, Cycle Time: 110 μs, and number of scans is 16. As a measurement result, a secondary ion mass spectrum (m/z) derived from RX is obtained. The secondary ion mass spectrum is expressed as the mass-to-charge ratio (m/z) on the horizontal axis and the intensity (count) of detected ions on the vertical axis.

高分解能質量分析装置として飛行時間型タンデム質量分析装置(Q-TOF-MS)、例えば、Triple TOF 4600(SCIEX社製)を用いる。測定には、例えば、切り出した基材をエタノールに浸漬させ、有機層を形成するために用いた成分(R-X)を抽出し、不要成分をフィルターろ過後、バイアル瓶(1mL程度)に移した後に測定する。測定条件は、例えば、イオン原:ESI/Duo Spray Ion Source、イオンモード(Positive/Negative)、IS電圧(-4500V)、ソース温度(600℃)、DP(100V)、CE(40V)でのMS/MS測定を行う。測定結果として、MS/MSスペクトルを得る。MS/MSスペクトルは、横軸は質量電荷比(m/z)、縦軸は検出されたイオンの強度(カウント)として表される。 A time-of-flight tandem mass spectrometer (Q-TOF-MS), for example, Triple TOF 4600 (manufactured by SCIEX), is used as a high-resolution mass spectrometer. For the measurement, for example, the cut out base material is immersed in ethanol, the component (R-X) used to form the organic layer is extracted, unnecessary components are filtered, and then transferred to a vial (about 1 mL). Then measure. The measurement conditions are, for example, ion source: ESI/Duo Spray Ion Source, ion mode (Positive/Negative), IS voltage (-4500V), source temperature (600°C), DP (100V), MS at CE (40V). /Perform MS measurement. An MS/MS spectrum is obtained as a measurement result. The MS/MS spectrum is expressed as the mass-to-charge ratio (m/z) on the horizontal axis and the intensity (count) of detected ions on the vertical axis.

Rの片末端がCおよびHからなること及びRがCとHとかるなる炭化水素であることの確認は表面増強ラマン分光を用いて確認する。 Confirmation that one end of R consists of C and H and that R is a hydrocarbon consisting of C and H is confirmed using surface-enhanced Raman spectroscopy.

表面増強ラマン分光を用いる場合は、Rの片末端がCおよびHからなること及びRがCとHとかるなる炭化水素に由来するラマンシフト(cm-1)を確認することで行う。表面増強ラマン分光分析装置は、透過型表面増強センサおよび共焦点顕微ラマン分光装置からなる。透過型表面増強センサは、例えば、特許第6179905号に記載されるものを用いる。共焦点顕微ラマン分光装置は、例えば、NanoFinder30(東京インスツルメンツ)を用いる。測定には、切り出した衛生設備部材の表面に透過型表面増強ラマンセンサを配置した状態で測定する。測定条件は、Nd:YAGレーザー(532nm、1.2mW)、スキャン時間(10秒)、グレーチング(800 Grooves/mm)、ピンホールサイズ(100μm)で行う。測定結果としてラマンスペクトルを得る。ラマンスペクトルは、横軸はラマンシフト(cm-1)、縦軸は信号強度である。Rの片末端がメチル基の場合はメチル基に由来するラマンシフト(2930cm-1付近)を確認する。Rの末端が他の炭化水素である場合は相当するラマンシフトを確認する。また、RがCとHとかるなる炭化水素がアルキル基(-(CH-)の場合は、ラマンシフト2850cm-1付近、2920cm-1付近が検出されることで確認する。また、他の炭化水素基の場合は、相当するラマンシフトを確認する。ラマンシフトの信号は、測定範囲で最も信号強度が低い範囲の100cm-1の信号強度の平均値の3倍以上あることで検出されているとみなす。 When surface-enhanced Raman spectroscopy is used, it is performed by confirming that one end of R consists of C and H and the Raman shift (cm -1 ) derived from the hydrocarbon in which R consists of C and H. The surface-enhanced Raman spectrometer consists of a transmission type surface-enhanced sensor and a confocal micro-Raman spectrometer. As the transmission type surface enhancement sensor, for example, one described in Japanese Patent No. 6179905 is used. For example, NanoFinder 30 (Tokyo Instruments) is used as a confocal micro-Raman spectrometer. The measurement is performed with a transmission type surface-enhanced Raman sensor placed on the surface of the cut-out sanitary equipment member. The measurement conditions are: Nd:YAG laser (532 nm, 1.2 mW), scan time (10 seconds), grating (800 Grooves/mm), and pinhole size (100 μm). Obtain a Raman spectrum as the measurement result. In the Raman spectrum, the horizontal axis is Raman shift (cm −1 ), and the vertical axis is signal intensity. If one end of R is a methyl group, check the Raman shift (around 2930 cm -1 ) derived from the methyl group. If the terminal of R is another hydrocarbon, confirm the corresponding Raman shift. Furthermore, when the hydrocarbon consisting of R and H is an alkyl group (-(CH 2 ) n -), confirmation is made by detecting Raman shifts around 2850 cm -1 and around 2920 cm -1 . In addition, in the case of other hydrocarbon groups, confirm the corresponding Raman shift. A Raman shift signal is considered to have been detected if it is three times or more the average value of the signal intensity at 100 cm −1 in the lowest signal intensity range in the measurement range.

RがCとHとかるなる炭化水素であることの確認はTOF-SIMSを用いることができる。TOF-SIMS分析を用いる場合は、R-Xの確認と同じ分析条件で得られる2次イオンマススペクトルの中でm/z=14ごとに検出されるピークがアルキル基(-(CH-)に由来することをもって確認する。 TOF-SIMS can be used to confirm that R is a hydrocarbon consisting of C and H. When using TOF-SIMS analysis, the peaks detected at every m/z = 14 in the secondary ion mass spectrum obtained under the same analysis conditions as for R-X confirmation are alkyl groups (-(CH 2 ) n -) to confirm that it originates from

有機層が単分子層であることの確認は、上述の方法で得られた有機層の厚さと上述の方法で同定された一般式R‐Xで表される化合物の分子構造に基づいて行うことができる。まず、同定された分子構造に基づき、一般式R‐Xで表される化合物の分子長を推定する。そして、得られた有機層の厚さが推定された化合物の分子長の2倍未満であれば単分子層とみなす。なお、有機層の厚さは、異なる3点を測定して得られた厚さの平均値とする。また、有機層が2種類以上の一般式R‐Xで表される化合物から形成されている場合には、得られた有機層の厚さが推定された化合物の最も長い分子長の2倍未満であれば単分子層とみなす。 Confirmation that the organic layer is a monomolecular layer should be performed based on the thickness of the organic layer obtained by the above method and the molecular structure of the compound represented by the general formula RX identified by the above method. I can do it. First, the molecular length of the compound represented by the general formula RX is estimated based on the identified molecular structure. If the thickness of the obtained organic layer is less than twice the estimated molecular length of the compound, it is considered to be a monomolecular layer. Note that the thickness of the organic layer is the average value of the thicknesses obtained by measuring at three different points. In addition, when the organic layer is formed from two or more types of compounds represented by the general formula RX, the thickness of the obtained organic layer is less than twice the longest molecular length of the estimated compound. If so, it is considered a monolayer.

有機層がSAMであることの確認は、上述の有機層が単分子層であることの確認に加えて、有機層が緻密な層を形成していることを確認することによって行うことができる。有機層が緻密な層を形成していることの確認は、上述の表面のリン原子濃度により行うことができる。すなわち、リン原子濃度が1.0at%以上であれば、有機層は緻密な層を形成していると言える。 Confirmation that the organic layer is a SAM can be performed by confirming that the organic layer forms a dense layer in addition to confirming that the organic layer is a monomolecular layer as described above. Confirmation that the organic layer forms a dense layer can be made by checking the phosphorus atom concentration on the surface described above. That is, if the phosphorus atom concentration is 1.0 at% or more, it can be said that the organic layer forms a dense layer.

有機層と金属酸化物層とは、図2(b)に示されるように、金属酸化物層由来の金属原子(M)及び化合物R-X由来のリン原子(P)が酸素原子(O)を介して結合(M-O-P結合)している状態であると考えられる。M-O-P結合は、例えば、飛行時間型二次イオン質量分析法(TOF-SIMS)や表面増強ラマン分光法、赤外反射吸収法、赤外吸収法、X線光電子分光法(XPS)により確認することができるが、本発明においては、飛行時間型二次イオン質量分析法(TOF-SIMS)および表面増強ラマン分光法の2つを併用することにより確認する。Xがホスホン酸基の場合、1つのXにつき最大で3つのM-O-P結合を形成することができる。1つのXが複数のM-O-P結合で金属酸化物に固定されることにより、有機層の耐水性および耐摩耗性が向上する。 In the organic layer and the metal oxide layer, as shown in FIG. 2(b), the metal atom (M) derived from the metal oxide layer and the phosphorus atom (P) derived from the compound RX are oxygen atoms (O). It is thought that they are bonded through (M-O-P bond). The M-O-P bond can be used, for example, in time-of-flight secondary ion mass spectrometry (TOF-SIMS), surface-enhanced Raman spectroscopy, infrared reflection and absorption spectroscopy, infrared absorption spectroscopy, and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). However, in the present invention, confirmation is performed by using both time-of-flight secondary ion mass spectrometry (TOF-SIMS) and surface-enhanced Raman spectroscopy. When X is a phosphonic acid group, a maximum of three M--O--P bonds can be formed per X. By fixing one X to the metal oxide with multiple M--O--P bonds, the water resistance and abrasion resistance of the organic layer are improved.

本発明において、M-O-P結合は以下の手順で確認する。まずXPS分析にて表面元素分析を行い、C、P、Oが検出されることを確認する。次に、飛行時間型二次イオン質量分装置(TOF-SIMS)、例えば、TOF-SIMS5(ION-TOF社製)を用いる。測定条件は、照射する1次イオン:209Bi ++、1次イオン加速電圧25kV、パルス幅10.5or7.8ns、バンチングあり、帯電中和なし、後段加速9.5kV、測定範囲(面積):約500×500μm、検出する2次イオン:Positive、Negative、Cycle Time:110μs、スキャン数16とする。測定結果として、R-Xと金属酸化物元素Mの結合体(R-X-M)に由来する二次イオンマススペクトル及びM-O-Pに由来する2次イオンマススペクトル(m/z)をそれぞれ得ることで確認する。2次イオンマススペクトルは、横軸は質量電荷比(m/z)、縦軸は検出されたイオンの強度(カウント)として表される。 In the present invention, the M--O--P bond is confirmed by the following procedure. First, surface elemental analysis is performed using XPS analysis, and it is confirmed that C, P, and O are detected. Next, a time-of-flight secondary ion mass spectrometer (TOF-SIMS), for example, TOF-SIMS5 (manufactured by ION-TOF) is used. The measurement conditions were: primary ion irradiation: 209 Bi 3 ++ , primary ion acceleration voltage 25 kV, pulse width 10.5 or 7.8 ns, bunching, no charge neutralization, post-acceleration 9.5 kV, measurement range (area): Approximately 500×500 μm 2 , secondary ions to be detected: Positive, Negative, Cycle Time: 110 μs, and number of scans is 16. As the measurement results, a secondary ion mass spectrum derived from the combination of R-X and metal oxide element M (R-X-M) and a secondary ion mass spectrum (m/z) derived from M-O-P. Confirm by obtaining each. The secondary ion mass spectrum is expressed as the mass-to-charge ratio (m/z) on the horizontal axis and the intensity (count) of detected ions on the vertical axis.

次に、表面増強ラマン分光分析によってM-O-P結合に由来するラマンシフト(cm-1)を確認する。表面増強ラマン分光分析装置は、透過型表面増強センサおよび共焦点顕微ラマン分光装置からなる。透過型表面増強センサは、例えば、特許第6179905号に記載されるものを用いる。共焦点顕微ラマン分光装置は、例えば、NanoFinder30(東京インスツルメンツ)を用いる。測定には、切り出した衛生設備部材の表面に透過型表面増強ラマンセンサを配置した状態で測定する。測定条件は、Nd:YAGレーザー(532nm、1.2mW)、スキャン時間(10秒)、グレーチング(800 Grooves/mm)、ピンホールサイズ(100μm)で行う。測定結果としてラマンスペクトルを得る。ラマンスペクトルは、横軸はラマンシフト(cm-1)、縦軸は信号強度である。M-O-Pの結合由来の信号は、M-O-P結合の結合状態を第一原理計算ソフトパッケージ:Material Studioを用いて推定したラマンスペクトルから帰属を行うことができる。第一原理計算の計算条件として、構造最適化については、例えば、使用ソフト(CASTEP)、汎関数(LDA/CA―PZ)、カットオフ(830eV)、K点(2*2*2)、擬ポテンシャル(Norn―conserving)、Dedensity mixing(0.05)、スピン(ON)、Metal(OFF)で行う。また、ラマンスペクトル計算は、例えば、使用ソフト(CASTEP)、汎関数(LDA/CA―PZ)、カットオフ(830eV)、K点(1*1*1)、擬ポテンシャル(Norn―conserving)、Dedensity mixing(All Bands/EDFT)、スピン(OFF)、Metal(OFF)で行う。M-O-Pの結合状態として、例えば、ホスホン酸基の場合、1つのホスホン酸基あたりのM-O-P結合が1つの状態、1つのホスホン酸基あたりのM-O-P結合が2つの状態、1つのホスホン酸基あたりのM-O-P結合が3つの状態が考えられる。本発明の衛生設備部材では、少なくともいずれか一つの結合状態を含んでいることを確認する。表面増強ラマン分光分析から得られたラマンスペクトルを第一原理計算で得られたラマンスペクトルで帰属する際には、M-O-Pの結合状態ごとに特徴的なラマンシフトが二か所以上一致していることをもって確認する。ここで、ラマンシフトが一致しているとは、比較するM-O-P結合に由来すると考えられるラマンシフトの値の±2.5cm-1(5cm-1)の範囲において、第一原理計算、表面増強ラマン分光分析の両方で信号が検出されていることを意味する。 Next, the Raman shift (cm -1 ) derived from the M--O--P bond is confirmed by surface-enhanced Raman spectroscopy. The surface-enhanced Raman spectrometer consists of a transmission type surface-enhanced sensor and a confocal micro-Raman spectrometer. As the transmission type surface enhancement sensor, for example, one described in Japanese Patent No. 6179905 is used. For example, NanoFinder 30 (Tokyo Instruments) is used as a confocal micro-Raman spectrometer. The measurement is performed with a transmission type surface-enhanced Raman sensor placed on the surface of the cut-out sanitary equipment member. The measurement conditions are: Nd:YAG laser (532 nm, 1.2 mW), scan time (10 seconds), grating (800 Grooves/mm), and pinhole size (100 μm). Obtain a Raman spectrum as the measurement result. In the Raman spectrum, the horizontal axis is Raman shift (cm −1 ), and the vertical axis is signal intensity. The signal derived from the M--O--P bond can be assigned from the Raman spectrum in which the bonding state of the M--O--P bond is estimated using a first-principles calculation software package: Material Studio. Regarding structural optimization, the calculation conditions for first-principles calculations include, for example, the software used (CASTEP), functional (LDA/CA-PZ), cutoff (830eV), K point (2 * 2 * 2), This is performed using potential (Norn-conserving), Density mixing (0.05), spin (ON), and Metal (OFF). In addition, for Raman spectrum calculation, for example, the software used (CASTEP), functional (LDA/CA-PZ), cutoff (830eV), K point (1 * 1 * 1), pseudopotential (Norn-conserving), Density Performed by mixing (All Bands/EDFT), spin (OFF), and Metal (OFF). For example, in the case of a phosphonic acid group, the bonding state of M-O-P is one M-O-P bond per phosphonic acid group, and one M-O-P bond per phosphonic acid group. Two states, three M-O-P bonds per phosphonic acid group, are possible. It is confirmed that the sanitary equipment member of the present invention includes at least one of the bonded states. When assigning a Raman spectrum obtained from surface-enhanced Raman spectroscopy to a Raman spectrum obtained by first-principles calculation, it is necessary to identify two or more characteristic Raman shifts for each M-O-P bond state. Confirm that it is being followed. Here, the Raman shifts are said to match based on first-principles calculations in the range of ±2.5 cm -1 (5 cm -1 ) of the Raman shift value considered to originate from the M-O-P bond to be compared. , meaning that signals are detected in both surface-enhanced Raman spectroscopy.

本発明の衛生設備部材において、表面のリン原子濃度は、好ましくは1.0at%以上10at%未満である。リン原子濃度をこの範囲とすることで、有機層は緻密であることを示している。これによって、十分な耐水性を有し、水垢易除去性に優れた衛生設備部材を得ることができる。より好ましくは、リン原子濃度は1.5at%以上10at%未満である。これによって、さらに耐水性、および水垢易除去性を高めることができる。 In the sanitary equipment member of the present invention, the phosphorus atom concentration on the surface is preferably 1.0 at% or more and less than 10 at%. By setting the phosphorus atom concentration within this range, it is shown that the organic layer is dense. This makes it possible to obtain a sanitary equipment member that has sufficient water resistance and is easily removable. More preferably, the phosphorus atom concentration is 1.5 at% or more and less than 10 at%. This can further improve water resistance and ease of removing limescale.

本発明の衛生設備部材の表面のリン原子濃度は、X線光電子分光法(XPS)によって、求めることができる。測定条件は、条件1を用い、ワイドスキャン分析(サーベイ分析ともいう)を行う。

(条件1)
X線条件:単色化AlKα線(出力25W)
光電子取出角:45°
分析領域:100μmφ
操作範囲:15.5-1100eV
The phosphorus atom concentration on the surface of the sanitary equipment member of the present invention can be determined by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). As the measurement conditions, wide scan analysis (also referred to as survey analysis) is performed using Condition 1.

(Condition 1)
X-ray conditions: Monochromatic AlKα rays (output 25W)
Photoelectron extraction angle: 45°
Analysis area: 100μmφ
Operation range: 15.5-1100eV

XPS装置には、PHI Quantera II(アルバック・ファイ製)を用いることができる。X線条件(単色化AlKα線、25W、15kv)、分析領域:100μmφ、中和銃条件(Emission:20μA)、イオン銃条件(Emission:7.00mA)、光電子取出角(45°)、Time per step(50ms)、Sweep(10回)、Pass energy(280eV)、走査範囲(15.5~1100eV)の条件でワイドスキャン分析することによりスペクトルを得る。スペクトルは、有機層から検出される炭素原子、リン原子など、および基材から検出される原子、例えば、Crめっき基材であれば、クロム原子、酸素原子のそれぞれを含む形で測定される。検出された原子の濃度は、得られたスペクトルから、例えばデータ解析ソフトウェアPHI MultiPuk(アルバック・ファイ製)を用いて算出することができる。得られたスペクトルは、C1sピークを284.5eVとしてチャージ補正した後に、測定された各原子の電子軌道に基づくピークに対してShirely法でバックグラウンドを除去した後にピーク面積強度を算出し、データ解析ソフトウェアに予め設定されている装置固有の感度係数で除算する解析処理を行い、リン原子濃度(以下、C)を算出することができる。また、同様にして、炭素原子濃度(以下、C)、酸素原子濃度(以下、C)、金属原子濃度(以下、C)を得ることができる。濃度算出には、リンはP2pピーク、炭素はC1sピーク、酸素はO1sピーク、クロムはCr2p3ピーク、チタンはTi2pピーク、ジルコニウムはZr3dピーク、のピーク面積を用いる。 PHI Quantera II (manufactured by ULVAC-PHI) can be used as the XPS device. X-ray conditions (monochromatic AlKα ray, 25W, 15kv), analysis area: 100μmφ, neutralization gun conditions (Emission: 20μA), ion gun conditions (Emission: 7.00mA), photoelectron extraction angle (45°), Time per A spectrum is obtained by wide scan analysis under the following conditions: step (50 ms), sweep (10 times), pass energy (280 eV), and scan range (15.5 to 1100 eV). The spectrum is measured in a form that includes carbon atoms, phosphorus atoms, etc. detected from the organic layer, and atoms detected from the base material, such as chromium atoms and oxygen atoms in the case of a Cr plating base material. The concentration of the detected atoms can be calculated from the obtained spectrum using, for example, data analysis software PHI MultiPuk (manufactured by ULVAC-PHI). The obtained spectrum was charge-corrected by setting the C1s peak at 284.5 eV, and then the background was removed using the Shirely method for peaks based on the measured electron orbits of each atom, and then the peak area intensity was calculated and data analysis was performed. The phosphorus atom concentration (hereinafter referred to as C P ) can be calculated by performing an analysis process of dividing by a sensitivity coefficient specific to the device that is preset in the software. In addition, the carbon atom concentration (hereinafter referred to as C C ), the oxygen atom concentration (hereinafter referred to as C O ), and the metal atom concentration (hereinafter referred to as C M ) can be similarly obtained. The concentration calculation uses the peak areas of the P2p peak for phosphorus, the C1s peak for carbon, the O1s peak for oxygen, the Cr2p3 peak for chromium, the Ti2p peak for titanium, and the Zr3d peak for zirconium.

本発明において、表面の分析をする場合、衛生設備部材の中で曲率半径が比較的大きい部分を選択して、分析可能なサイズに切断したものを測定試料とする。切断時には、分析・評価する部分をフィルム等で覆うことで、表面の損傷がないようにする。測定前に衛生設備部材の表面を洗浄し、表面に付着した汚れを十分に除去する。例えば、中性洗剤によるスポンジ摺動洗浄の後、超純水にて十分にすすぎ洗いを行う。本発明において、XPS分析で検出される元素は、炭素、酸素、リン、ならびに、基材および金属酸化物層に由来する原子である。基材および金属酸化物層に由来する原子は、基材および金属酸化物層を構成する金属原子の他に、窒素などを含むこともある。基材がクロムめっきを含む場合は、炭素、酸素、リン、クロムが検出される。これ以外の元素が検出される場合は、金属酸化物層の表面に付着した汚染物質と考えられる。汚染物質由来の原子濃度が高く検出される場合(汚染物質由来の原子濃度が3at%を超える場合)は、異常値と見なす。異常値が得られた場合、異常値を除いて原子濃度を算出する。異常値が多い場合は、衛生設備部材の表面を再度洗浄して測定をやり直す。また、衛生設備部材が、その表面にヘアライン加工などが施された、表面粗さが大きな金属部材の場合は、できるだけ平滑性の高い部分を選んで測定する。 In the present invention, when performing a surface analysis, a portion of a sanitary equipment member with a relatively large radius of curvature is selected and cut into a size that can be analyzed, and the sample is used as a measurement sample. When cutting, cover the area to be analyzed and evaluated with a film to prevent surface damage. Before measurement, clean the surface of the sanitary equipment member and thoroughly remove dirt adhering to the surface. For example, after sponge sliding cleaning using a neutral detergent, rinsing is thoroughly performed using ultrapure water. In the present invention, elements detected by XPS analysis are carbon, oxygen, phosphorus, and atoms originating from the base material and metal oxide layer. Atoms derived from the base material and the metal oxide layer may include nitrogen and the like in addition to the metal atoms forming the base material and the metal oxide layer. If the base material includes chromium plating, carbon, oxygen, phosphorus, and chromium are detected. If any other element is detected, it is considered to be a contaminant attached to the surface of the metal oxide layer. When a high concentration of atoms derived from a pollutant is detected (when the concentration of atoms derived from a pollutant exceeds 3 at%), it is regarded as an abnormal value. If an abnormal value is obtained, the atomic concentration is calculated by excluding the abnormal value. If there are many abnormal values, clean the surface of the sanitary equipment member again and repeat the measurement. In addition, if the sanitary equipment member is a metal member with a large surface roughness, such as a hairline finish on the surface, select a part with the highest possible smoothness for measurement.

本発明の衛生設備部材において、その表面の炭素原子濃度は、好ましくは35at%以上であり、より好ましくは40at%以上であり、さらに好ましくは43at%以上であり、最も好ましくは45at%以上である。また、炭素原子濃度は、好ましくは70at%未満であり、より好ましくは65at%以下であり、さらに好ましくは60at%以下である。炭素原子濃度の好適な範囲はこれらの上限値と下限値とを適宜組み合わせることができる。炭素原子濃度をこのような範囲とすることにより、水垢易除去性を高めることができる。 In the sanitary equipment member of the present invention, the carbon atom concentration on the surface is preferably 35 at% or more, more preferably 40 at% or more, still more preferably 43 at% or more, and most preferably 45 at% or more. . Further, the carbon atom concentration is preferably less than 70 at%, more preferably 65 at% or less, and still more preferably 60 at% or less. A suitable range for the carbon atom concentration can be determined by appropriately combining these upper and lower limits. By setting the carbon atom concentration within such a range, easy removal of scale can be improved.

本発明の衛生設備部材の表面の炭素原子濃度(以下、C)は、リン原子濃度の測定と同様に、X線光電子分光法(XPS)によって求めることができる。測定条件は、上述の条件1を用い、ワイドスキャン分析を行う。 The carbon atom concentration (hereinafter referred to as C C ) on the surface of the sanitary equipment member of the present invention can be determined by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) similarly to the measurement of the phosphorus atom concentration. As the measurement conditions, the above-mentioned Condition 1 is used to perform wide scan analysis.

本発明の衛生設備部材は、少なくともその表面が金属元素を含む基材70と、基材70上に形成された金属酸化物層20を含む。金属酸化物層20は、少なくとも前記金属元素と酸素元素を含む層である。金属酸化物層20には、酸化状態の前記金属元素が含まれる。基材70と金属酸化物層20との間には、明確な境界はなくてもよい。前記金属元素は、当該元素を含む純金属または合金が不動態皮膜を形成し得るものであり、本発明においては、Cr、Zr、及びTiからなる群より選ばれる少なくとも1種である。前記金属元素をこのような範囲とすることで、基材表面に安定な不動態層を形成することができる。ここで安定な不働態層とは、金属酸化物を含み、かつ十分な耐水性を持つ層を指す。より好ましくは、前記金属元素は、CrまたはZrである。前記金属元素をこのような範囲とすることで、基材表面の金属酸化物層がより安定な不動態層となり、更に耐水性を高めることができる。前記金属元素は、X線光電子分光法(XPS)によって求めることができる。 The sanitary equipment member of the present invention includes a base material 70 at least whose surface contains a metal element, and a metal oxide layer 20 formed on the base material 70. The metal oxide layer 20 is a layer containing at least the metal element and oxygen element. The metal oxide layer 20 contains the metal element in an oxidized state. There may not be a clear boundary between the base material 70 and the metal oxide layer 20. The metal element is one in which a pure metal or an alloy containing the element can form a passive film, and in the present invention, it is at least one selected from the group consisting of Cr, Zr, and Ti. By setting the metal element within such a range, a stable passive layer can be formed on the surface of the base material. The stable passive layer herein refers to a layer containing a metal oxide and having sufficient water resistance. More preferably, the metal element is Cr or Zr. By setting the metal element within such a range, the metal oxide layer on the surface of the base material becomes a more stable passive layer, and water resistance can be further improved. The metal element can be determined by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS).

なお、不動態皮膜を形成し得る金属元素としては、上述の元素の他に、NiやAlも知られている。しかしながら、NiまたはAlと酸素元素とからなる金属酸化物層の衛生設備部材への適用は、水垢除去性が低下し、さらに広範囲に分布する斑点の発生による外観不良を呈する傾向にあることがわかった。このため特に使用者にとっての美観が重要となる衛生設備部材への適用は、好ましくない。水垢除去性の低下や外観不良の発生は、衛生設備部材の長期的な使用によって有機層に水が浸入し、金属酸化物層が劣化するためであると考えられる。 In addition to the above-mentioned elements, Ni and Al are also known as metal elements that can form a passive film. However, it has been found that when a metal oxide layer consisting of Ni or Al and an oxygen element is applied to sanitary equipment components, there is a tendency for the ability to remove limescale to deteriorate and for the appearance to deteriorate due to the occurrence of widely distributed spots. Ta. For this reason, it is not preferable to apply it to sanitary equipment members where aesthetic appearance is particularly important to the user. The decrease in scale removal performance and the occurrence of poor appearance are thought to be due to water entering the organic layer and deterioration of the metal oxide layer due to long-term use of sanitary equipment members.

金属酸化物層20は、基材70の表面に形成された不動態層、または、基材70の表面に人工的に形成された層であるが、耐水性や耐摩耗性などの耐久性に優れた有機層を得られる点で、不動態層であることが好ましい。人工的に形成する手段としては、例えば、ゾルゲル法、化学蒸着法(CVD)、物理蒸着法(PVD)のいずれかが挙げられる。 The metal oxide layer 20 is a passive layer formed on the surface of the base material 70 or a layer artificially formed on the surface of the base material 70, but it has durability such as water resistance and abrasion resistance. A passive layer is preferable since an excellent organic layer can be obtained. Examples of the means for artificially forming it include a sol-gel method, a chemical vapor deposition method (CVD), and a physical vapor deposition method (PVD).

また、基材70には、領域70bが設けられていてもよい。領域70bは、例えば、金属めっきや物理蒸着法(PVD)にて形成された金属を含む層である。領域70bは、金属元素のみから構成されていてもよいし、金属窒化物(例えば、TiN、TiAlNなど)、金属炭化物(例えば、CrCなど)、金属炭窒化物(例えば、TiCN、CrCN、ZrCN、ZrGaCNなど)の形態で含んでもよい。基材70は、支持材70cを含む。支持材70cの材質は、金属でもよいし、樹脂やセラミック、陶器、ガラスであってもよい。領域70bは支持体70cの上に直接形成されていてもよいし、領域70bと支持体70cの間に異なる層を含んでいてもよい。領域70bが設けられる基材70としては、例えば、黄銅や樹脂で形成された支持材70cに金属めっき処理により領域70bを設けた金属めっき製品が挙げられる。一方、領域70bが設けられない基材70としては、例えば、ステンレス鋼(SUS)のような金属成型品が挙げられる。基材70の表面性状は、特に限定されるものではなく、光沢を有する鏡面、梨地、ヘアラインなどの艶消し面に適用することができる。 Further, the base material 70 may be provided with a region 70b. The region 70b is, for example, a layer containing metal formed by metal plating or physical vapor deposition (PVD). The region 70b may be composed only of a metal element, or may be made of a metal nitride (for example, TiN, TiAlN, etc.), a metal carbide (for example, CrC, etc.), a metal carbonitride (for example, TiCN, CrCN, ZrCN, etc.). ZrGaCN, etc.). The base material 70 includes a support material 70c. The material of the support member 70c may be metal, resin, ceramic, earthenware, or glass. Region 70b may be formed directly on support 70c, or may include different layers between region 70b and support 70c. Examples of the base material 70 on which the region 70b is provided include a metal-plated product in which the region 70b is provided on a support material 70c made of brass or resin by metal plating. On the other hand, examples of the base material 70 in which the region 70b is not provided include a metal molded product such as stainless steel (SUS). The surface properties of the base material 70 are not particularly limited, and the base material 70 can be applied to a glossy mirror surface, a matte surface such as a satin surface, a hairline surface, and the like.

本発明の衛生設備部材において、その表面の酸素原子/金属原子濃度比(O/M比)は1.7よりも大であることが好ましく、より好ましくは1.8以上である。O/M比をこのような範囲とすることで、本発明の衛生設備部材は、比較的酸化度の高い金属酸化物層に緻密な有機層を強く結合させる事が可能となることから、さらに耐水性および耐摩耗性を高めることができる。 In the sanitary equipment member of the present invention, the oxygen atom/metal atom concentration ratio (O/M ratio) on the surface is preferably greater than 1.7, more preferably 1.8 or more. By setting the O/M ratio in such a range, the sanitary equipment member of the present invention can strongly bond a dense organic layer to a metal oxide layer with a relatively high degree of oxidation. Water resistance and abrasion resistance can be increased.

O/M比(RO/M)は、XPS分析で得られた上記のCおよびCを用いて、式(A)によって算出することができる。

O/M=C/C ・・・ 式(A)
The O/M ratio (R O/M ) can be calculated by formula (A) using the above C O and C M obtained by XPS analysis.

R O/M = C O /C M ... Formula (A)

なお、Rがエーテル基、カルボニル基を含む場合のRO/Mを算出する場合、CoがR-Xに由来する酸素原子濃度CO´と金属基材に由来する酸素原子濃度との合計となることに留意し、式(B)に基づいて算出することができる。

O´の求め方:TOF-SIMSまたはHR-MSで特定した分子構造から、Rに含まれる炭素原子に対する酸素原子の比率から、Cとの相対比較によりRに含まれる酸素原子濃度CO´を概算する。

O/M=(C-CO´)/C ・・・ 式(B)
Note that when calculating R O/M when R contains an ether group or a carbonyl group, Co is the sum of the oxygen atom concentration C O' originating from RX and the oxygen atom concentration originating from the metal base material. It can be calculated based on equation (B), keeping in mind that

How to determine C O' : From the molecular structure specified by TOF-SIMS or HR-MS, from the ratio of oxygen atoms to carbon atoms contained in R, and by relative comparison with C C , the concentration of oxygen atoms contained in R C O Estimate ´ .

R O/M = (C O - C O' )/C M ... Formula (B)

本発明の衛生設備部材において、金属酸化物層の金属元素の酸化状態については、XPSによって確認することができる。測定条件は、条件2を用い、ナロースキャン分析を行う。

(条件2)
X線条件:単色化AlKα線(出力25W)
光電子取出角:45°
分析領域:100μmφ
操作範囲:元素毎に異なる(次の段落を参照)
In the sanitary equipment member of the present invention, the oxidation state of the metal element in the metal oxide layer can be confirmed by XPS. Narrow scan analysis is performed using condition 2 as the measurement condition.

(Condition 2)
X-ray conditions: Monochromatic AlKα rays (output 25W)
Photoelectron extraction angle: 45°
Analysis area: 100μmφ
Operating range: varies by element (see next paragraph)

XPS装置には、PHI Quantera II(アルバック・ファイ製)を用いることができる。X線条件(単色化AlKα線、25W、15kv)、分析領域:100μmφ、中和銃条件(Emission:20μA)、イオン銃条件(Emission:7.00mA)、光電子取出角(45°)、Time per step(50ms)、Sweep(10回)、Pass energy(112eV)の条件でナロースキャン分析することにより、各金属元素ピークのスペクトルを得る。例えば金属酸化物層に含まれる金属元素がCrの場合、570-590eVの範囲をナロースキャン分析することにより、Cr2p3ピークのスペクトルを得る。酸化状態のクロム(Cr)は、577eV付近のピークの存在により確認できる。酸化状態のチタン(Ti)は、Ti2pピークのスペクトルのうち、469eV付近のピークの存在により確認できる。酸化状態のジルコニウム(Zr)は、Zr3dピークのうち、182eV付近のピークの存在により確認できる。 PHI Quantera II (manufactured by ULVAC-PHI) can be used as the XPS device. X-ray conditions (monochromatic AlKα ray, 25W, 15kv), analysis area: 100μmφ, neutralization gun conditions (Emission: 20μA), ion gun conditions (Emission: 7.00mA), photoelectron extraction angle (45°), Time per A spectrum of each metal element peak is obtained by performing narrow scan analysis under the conditions of step (50 ms), sweep (10 times), and pass energy (112 eV). For example, when the metal element contained in the metal oxide layer is Cr, a spectrum of the Cr2p3 peak is obtained by narrow scan analysis in the range of 570 to 590 eV. Chromium (Cr) in an oxidized state can be confirmed by the presence of a peak around 577 eV. Titanium (Ti) in an oxidized state can be confirmed by the presence of a peak around 469 eV in the Ti2p peak spectrum. Zirconium (Zr) in an oxidized state can be confirmed by the presence of a peak around 182 eV among the Zr3d peaks.

本発明の衛生設備部材は、その表面における水滴接触角が、好ましくは90°以上であり、より好ましくは100°以上である。水滴接触角は、静的接触角を意味し、基材に2μlの水滴を滴下し、1秒後の水滴を基材側面から撮影することによって求められる。測定装置としては、例えば接触角計(型番:SDMs-401、協和界面科学株式会社製)を用いることができる。 The sanitary equipment member of the present invention preferably has a water droplet contact angle on its surface of 90° or more, more preferably 100° or more. The water droplet contact angle means a static contact angle, and is determined by dropping a 2 μl water droplet onto a substrate and photographing the water droplet from the side of the substrate 1 second later. As the measuring device, for example, a contact angle meter (model number: SDMs-401, manufactured by Kyowa Interface Science Co., Ltd.) can be used.

本発明において、「衛生設備」とは、建物の給排水設備または室内用の備品であり、好ましくは、室内用の備品である。また、好ましくは、水がかかり得る環境で用いられるものである。 In the present invention, "sanitary equipment" refers to water supply and drainage equipment of a building or indoor fixtures, preferably indoor fixtures. Preferably, it is used in an environment where it may be exposed to water.

本発明において、水がかかり得る環境としては、水を用いる場所であれば良く、住宅や、公園、商業施設、オフィスなどの公共施設などの水を用いる場所が挙げられ、そのような場所としては、好ましくは、バスルーム、トイレ空間、化粧室、洗面所、台所などが挙げられる。 In the present invention, an environment that can be exposed to water may be any place that uses water, and includes places that use water such as residences, parks, commercial facilities, offices, and other public facilities. Preferably, a bathroom, a toilet space, a restroom, a washroom, a kitchen, etc. can be mentioned.

本発明において、室内用の備品としては、住宅や商業施設などの公共施設で用いられ、かつ人が触れるものであり、好ましくは、バスルーム、トイレ空間、化粧室、洗面所、または台所などで用いられる備品である。本発明の、室内用の備品として使用される衛生設備部材としては、めっきやPVDコートしたものを含む製品が挙げられる。具体的には、水栓、排水金具、止水金具、洗面器、扉、シャワーヘッド、シャワーバー、シャワーフック、シャワーホース、手すり、タオルハンガー、キッチンカウンター、キッチンシンク、排水カゴ、キッチンフード、換気扇、排水口、大便器、小便器、温水洗浄便座、温水洗浄便座の便蓋、温水洗浄便座のノズル、操作盤、操作スイッチ、操作レバー、取っ手、ドアノブなどが挙げられる。本発明の衛生設備部材は、水栓、水栓金具、排水金具、止水金具、洗面器、シャワーヘッド、シャワーバー、シャワーフック、シャワーホース、手すり、タオルハンガー、キッチンカウンター、キッチンシンク、排水カゴであることが好ましい。特に、本発明の衛生設備部材は、水栓として、あるいは湯を吐水する水栓として好適に使用できる。 In the present invention, indoor fixtures are those that are used in public facilities such as residences and commercial facilities and are touched by people, preferably in bathrooms, toilet spaces, restrooms, washrooms, or kitchens. This is the equipment used. Examples of sanitary equipment members used as indoor fixtures of the present invention include products that are plated or PVD coated. Specifically, faucets, drain fittings, water stop fittings, basins, doors, shower heads, shower bars, shower hooks, shower hoses, handrails, towel hangers, kitchen counters, kitchen sinks, drain baskets, kitchen hoods, and ventilation fans. Examples include drains, toilet bowls, urinals, warm water flush toilet seats, warm water flush toilet seats, toilet lids, warm water flush toilet seat nozzles, operation panels, operation switches, operation levers, handles, doorknobs, etc. The sanitary equipment components of the present invention include faucets, faucet fittings, drain fittings, water stop fittings, wash basins, shower heads, shower bars, shower hooks, shower hoses, handrails, towel hangers, kitchen counters, kitchen sinks, and drainage baskets. It is preferable that In particular, the sanitary equipment member of the present invention can be suitably used as a faucet or a faucet that spouts hot water.

有機層が緻密に形成された衛生設備部材、すなわち、その表面のリン原子濃度が1.0at%以上である衛生設備部材や、有機層がSAMである衛生設備部材は、温水に曝された状態にあっても、有機層の耐久性に優れているため、湯を吐水する水栓として好適に使用できる。 Sanitary equipment members with a densely formed organic layer, that is, sanitary equipment members whose surface has a phosphorus atom concentration of 1.0 at% or more, and sanitary equipment members whose organic layer is SAM, are exposed to hot water. However, since the organic layer has excellent durability, it can be suitably used as a faucet for discharging hot water.

本発明の衛生設備部材は、好ましくは、基材を準備する工程、基材表面の酸化度を高める工程、および一般式R‐X(Rは炭化水素基であり、Xはホスホン酸基、リン酸基、及びホスフィン酸基から選ばれる少なくとも1種である。)で表される化合物を適用する工程を含む方法により製造することができる。その具体例を以下に示す。 The sanitary equipment member of the present invention preferably includes a step of preparing a base material, a step of increasing the degree of oxidation on the surface of the base material, and a general formula R-X (R is a hydrocarbon group, X is a phosphonic acid group, It can be produced by a method including a step of applying a compound represented by at least one selected from acid groups and phosphinic acid groups. A specific example is shown below.

本発明においては、表面に金属元素を含む基材を洗浄した後、一般式R-Xで表される化合物を含む溶液を基材に接触させることによって有機層を形成する。基材は予めその表面の酸化度を高める、好ましくは不動態化処理を行って、金属酸化物層を十分に形成しておくことが好ましい。不動態化処理は、公知の手法の他に、紫外線照射、オゾン曝露、湿式処理、およびそれらの組み合わせが好適に利用できる。溶液を基材に接触させる方法は、特に限定されないが、例えば、基材を溶液に浸漬する浸漬法、スプレーやワイピングによる塗布法、基材を溶液のミストへ接触させるミスト法などの方法が挙げられる。好ましくは、基材を溶液に浸漬する浸漬法によって有機層を形成する。基材を溶液に浸漬する際の温度及び浸漬時間は、基材や有機ホスホン酸化合物の種類によって異なるが、一般的には0℃以上60℃以下、1分以上48時間以下である。緻密な有機層を形成するためには、浸漬時間を長くすることが好ましい。基材に有機層を形成させた後に、基材を加熱することが好ましい。具体的には、基材温度が40℃以上250℃以下、好ましくは60℃以上200℃以下となるように加熱する。これによって、有機層を構成する成分と基材との結合が促進され、1つのホスホン酸基あたりのM-O-P結合の数を増やすことができ、有機層の耐水性および耐摩耗性が向上する。 In the present invention, after cleaning a base material containing a metal element on the surface, an organic layer is formed by contacting the base material with a solution containing a compound represented by the general formula RX. It is preferable that the base material is previously subjected to a treatment to increase the degree of oxidation of its surface, preferably passivation treatment, to form a sufficient metal oxide layer. For the passivation treatment, in addition to known methods, ultraviolet irradiation, ozone exposure, wet treatment, and combinations thereof can be suitably used. The method of bringing the solution into contact with the base material is not particularly limited, but examples include methods such as a dipping method in which the base material is immersed in the solution, a coating method by spraying or wiping, and a misting method in which the base material is brought into contact with a mist of the solution. It will be done. Preferably, the organic layer is formed by a dipping method in which the substrate is immersed in a solution. The temperature and immersion time when immersing the substrate in the solution vary depending on the type of substrate and organic phosphonic acid compound, but are generally 0° C. or higher and 60° C. or lower, and 1 minute or more and 48 hours or less. In order to form a dense organic layer, it is preferable to lengthen the immersion time. It is preferable to heat the base material after forming the organic layer on the base material. Specifically, the substrate is heated to a temperature of 40° C. or higher and 250° C. or lower, preferably 60° C. or higher and 200° C. or lower. This promotes the bonding between the components constituting the organic layer and the base material, increases the number of M-O-P bonds per phosphonic acid group, and improves the water resistance and abrasion resistance of the organic layer. improves.

以下の実施例によって本発明をさらに詳細に説明する。なお、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。 The invention will be explained in further detail by the following examples. Note that the present invention is not limited to these examples.

1.試料作製
1-1.基材
基材として、黄銅にニッケルクロムメッキした板(試料1~7、12~14、16~18、および20)、黄銅にニッケルクロムメッキした板に物理蒸着法(PVD)によって金属を含む表面を形成した板(試料8~10および15)、ステンレス鋼板(SUS304)(試料11)、黄銅板(試料19)、およびアルミニウム板(試料21)を使用した。基材表面の汚れを除去する為に、中性洗剤入りの水溶液で超音波洗浄し、洗浄後流水で十分に基材を洗い流した。さらに、基材の中性洗剤を除去する為、イオン交換水で超音波洗浄し、その後、エアーダスターで水分を除去した。
1. Sample preparation 1-1. Base material As a base material, a plate of brass plated with nickel chrome (samples 1 to 7, 12 to 14, 16 to 18, and 20), a plate of plate of nickel chrome plated to brass, and a surface containing metal by physical vapor deposition (PVD). A stainless steel plate (SUS304) (sample 11), a brass plate (sample 19), and an aluminum plate (sample 21) were used. In order to remove dirt from the surface of the substrate, ultrasonic cleaning was performed using an aqueous solution containing a neutral detergent, and after cleaning, the substrate was thoroughly rinsed with running water. Furthermore, in order to remove the neutral detergent from the base material, it was subjected to ultrasonic cleaning using ion-exchanged water, and then water was removed using an air duster.

さらに、黄銅にニッケルクロムメッキした水栓金具(品番:TENA40A、TOTO(株)製;試料22)を使用した。基材表面の汚れの除去を上記同様に行った。試料1~18、20、および22は、基材の表面に不動態層からなる金属酸化物層を備えたものである。試料20は金属酸化物層が存在しない。 Furthermore, a faucet fitting made of brass plated with nickel chrome (product number: TENA40A, manufactured by TOTO Corporation; sample 22) was used. Dirt on the surface of the substrate was removed in the same manner as above. Samples 1 to 18, 20, and 22 have a metal oxide layer consisting of a passive layer on the surface of the base material. Sample 20 has no metal oxide layer.

1-2.前処理
(試料1、5~12、17、19、および21)
基材を光表面処理装置(PL21-200(S)、センエンジニアリング製)の中に導入し、所定の時間UVオゾン処理を行った。
(試料2)
基材をプラズマCVD装置(PBII-C600、栗田工業製)の中に導入し、真空度約1Paの条件にて、所定の時間アルゴンスパッタ処理した。続けて装置内に酸素を導入して酸素プラズマ処理を行った。
(試料3、および試料22)
基材を水酸化ナトリウム水溶液に所定時間浸漬したのち、イオン交換水にて十分にすすぎ洗いを行った。
(試料4)
基材を希硫酸に所定時間浸漬したのち、イオン交換水にて十分にすすぎ洗いを行った。
(試料13)
基材を酸化セリウムからなる研磨剤で擦り洗いしたのち、イオン交換水にて十分にすすぎ洗いを行った。
(試料14)
基材を弱アルカリ性研磨剤(製品名:きらりあ、TOTO製)で擦り洗いしたのち、イオン交換水にて十分にすすぎ洗いを行った。
(試料18)
基材をダイヤモンドペースト研磨剤(粒度1μm)で研磨したのち、イオン交換水にて十分にすすぎ洗いを行った。
(試料15、16および20)
基材の前処理は実施しなかった。
1-2. Pretreatment (Samples 1, 5-12, 17, 19, and 21)
The base material was introduced into a photosurface treatment device (PL21-200 (S), manufactured by Sen Engineering) and subjected to UV ozone treatment for a predetermined period of time.
(Sample 2)
The base material was introduced into a plasma CVD apparatus (PBII-C600, manufactured by Kurita Industries) and subjected to argon sputtering treatment for a predetermined time under a vacuum condition of about 1 Pa. Subsequently, oxygen was introduced into the apparatus to perform oxygen plasma treatment.
(Sample 3 and Sample 22)
After the base material was immersed in an aqueous sodium hydroxide solution for a predetermined time, it was thoroughly rinsed with ion-exchanged water.
(Sample 4)
After the base material was immersed in dilute sulfuric acid for a predetermined time, it was thoroughly rinsed with ion-exchanged water.
(Sample 13)
After scrubbing the base material with an abrasive made of cerium oxide, it was thoroughly rinsed with ion-exchanged water.
(Sample 14)
After scrubbing the base material with a weak alkaline abrasive (product name: Kiraria, manufactured by TOTO), it was thoroughly rinsed with ion-exchanged water.
(Sample 18)
After polishing the base material with a diamond paste abrasive (particle size: 1 μm), it was thoroughly rinsed with ion-exchanged water.
(Samples 15, 16 and 20)
No pretreatment of the substrate was performed.

1-3.有機層の形成
(試料1~5および8~16、18、19、21、および22)
有機層を形成するための処理剤として、オクタデシルホスホン酸(東京化成工業製、製品コードO0371)をエタノール(富士フイルム和光純薬製、和光一級)に溶解させた溶液を用いた。基材を処理剤の中に所定時間浸漬し、エタノールにて掛け洗い洗浄した。浸漬時間は、試料1~5および8~16、19、21および22では1分以上、試料18では10秒以下とした。その後、乾燥機にて120℃で10分間乾燥させ、基材表面に有機層を形成させた。
(試料6)
有機層を形成するための処理剤として、ドデシルホスホン酸(東京化成工業製、製品コードD4809)をエタノールに溶解させた溶液を用いた。浸漬時間は1分以上とした。その後、乾燥機にて120℃で10分間乾燥させ、基材表面に有機層を形成させた。
(試料7)
有機層を形成するための処理剤として、オクタデシルホスホン酸とフェニルホスホン酸(東京化成工業製、製品コードP0204)を重量比が1:1になるように、エタノールに溶解させた溶液を用いた。浸漬時間は1分以上とした。その後、乾燥機にて120℃で10分間乾燥させ、基材表面に有機層を形成させた。
(試料17)
フッ素原子を含む炭化水素基による有機層を形成するための処理剤として、(1H,1H,2H,2H-ヘプタデカフルオロデシル)ホスホン酸(東京化成工業製、製品コードH1459)をエタノールに溶解させた溶液を用いた。浸漬時間は1分以上とした。その後、乾燥機にて120℃で10分間乾燥させ、基材表面にフッ素原子を含む有機層を形成させた。
(試料20)
有機層は形成させなかった。
1-3. Formation of organic layer (samples 1-5 and 8-16, 18, 19, 21, and 22)
As a treatment agent for forming the organic layer, a solution in which octadecylphosphonic acid (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd., product code O0371) was dissolved in ethanol (manufactured by Fuji Film Wako Pure Chemical Industries, Ltd., Wako 1st grade) was used. The base material was immersed in the treatment agent for a predetermined time and washed by washing with ethanol. The immersion time was 1 minute or more for Samples 1 to 5, 8 to 16, 19, 21, and 22, and 10 seconds or less for Sample 18. Thereafter, it was dried in a dryer at 120° C. for 10 minutes to form an organic layer on the surface of the base material.
(Sample 6)
As a processing agent for forming the organic layer, a solution in which dodecylphosphonic acid (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd., product code D4809) was dissolved in ethanol was used. The immersion time was 1 minute or more. Thereafter, it was dried in a dryer at 120° C. for 10 minutes to form an organic layer on the surface of the base material.
(Sample 7)
As a treatment agent for forming the organic layer, a solution in which octadecylphosphonic acid and phenylphosphonic acid (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd., product code P0204) were dissolved in ethanol at a weight ratio of 1:1 was used. The immersion time was 1 minute or more. Thereafter, it was dried in a dryer at 120° C. for 10 minutes to form an organic layer on the surface of the base material.
(Sample 17)
As a treatment agent for forming an organic layer with a hydrocarbon group containing a fluorine atom, (1H,1H,2H,2H-heptadecafluorodecyl)phosphonic acid (manufactured by Tokyo Kasei Kogyo, product code H1459) was dissolved in ethanol. A solution was used. The immersion time was 1 minute or more. Thereafter, it was dried in a dryer at 120° C. for 10 minutes to form an organic layer containing fluorine atoms on the surface of the base material.
(Sample 20)
No organic layer was allowed to form.

作製した試料の概要を表1に示す。 Table 1 shows an overview of the prepared samples.

2.分析・評価方法
上記にて作成した各試料について、以下の分析・評価を実施した。試料22については、約10mm×約10mmのサイズに切断したものを測定試料とした。測定試料は、曲率半径が比較的大きい部分である、スパウトの側面から切り出した。切断時には、分析・評価する部分をフィルムで覆うことで、表面の損傷がないようにした。
2. Analysis/Evaluation Method The following analyzes and evaluations were conducted for each sample prepared above. Regarding sample 22, a sample cut into a size of about 10 mm x about 10 mm was used as a measurement sample. The measurement sample was cut out from the side of the spout, which is a portion with a relatively large radius of curvature. During cutting, the area to be analyzed and evaluated was covered with a film to prevent surface damage.

2-1.水滴接触角測定
測定前に中性洗剤を用いて各試料をウレタンスポンジで擦り洗いし、超純水で十分にすすぎを行った。各試料の水滴接触角測定には、接触角計(型番:SDMs-401、協和界面科学株式会社製)を用いた。測定用の水は超純水を用い、滴下する水滴サイズは2μlとした。接触角は、いわゆる静的接触角であり、水を滴下してから1秒後の値とし、異なる5か所を測定した平均値を求めた。ただし、5カ所の中に異常値が現れた場合は、異常値を除いて平均値を算出した。測定結果を、水接触角・初期、として、表2に示す。
2-1. Water droplet contact angle measurement Before measurement, each sample was scrubbed with a urethane sponge using a neutral detergent and thoroughly rinsed with ultrapure water. A contact angle meter (model number: SDMs-401, manufactured by Kyowa Interface Science Co., Ltd.) was used to measure the water droplet contact angle of each sample. Ultrapure water was used for measurement, and the size of the dropped water droplet was 2 μl. The contact angle is a so-called static contact angle, and the value was taken 1 second after dropping water, and the average value of measurements taken at five different locations was calculated. However, if an abnormal value appeared among the five locations, the average value was calculated by excluding the abnormal value. The measurement results are shown in Table 2 as water contact angle/initial.

2-2.水垢汚れの除去性
各試料の表面に、水道水を20μl滴下し、24時間放置することにより、試料表面に水垢を形成した。水垢を形成した試料を以下の手順で評価した。
(i)乾いた布を用いて、試料の表面に対して軽い荷重(50gf/cm)を掛けながら、10回往復摺動させた。
(ii)乾いた布を用いて、試料の表面に対して重い荷重(100gf/cm)を掛けながら、10回往復摺動させた。
(i)の工程で除去できたものを『◎』、(ii)の工程で除去できたものを『〇』とし、除去できなかったものを『×』として、表1にまとめた。
なお、水垢除去の可否は、試料の表面を流水で洗い流し、エアーダスターで水分を除去した後、試料の表面に水垢が残存しているかを目視で判断した。評価結果を、水垢除去性・初期として、表2に示す。
2-2. Removal of water scale stains Water scale was formed on the surface of each sample by dropping 20 μl of tap water onto the surface of each sample and leaving it for 24 hours. Samples with limescale formed were evaluated according to the following procedure.
(i) Using a dry cloth, the surface of the sample was slid back and forth 10 times while applying a light load (50 gf/cm 2 ).
(ii) Using a dry cloth, the surface of the sample was slid back and forth 10 times while applying a heavy load (100 gf/cm 2 ).
Those that could be removed in step (i) are marked as "◎", those that could be removed in step (ii) as "○", and those that could not be removed as "×", and are summarized in Table 1.
Note that whether or not scale could be removed was determined by rinsing the surface of the sample with running water, removing water with an air duster, and then visually determining whether scale remained on the surface of the sample. The evaluation results are shown in Table 2 as scale removal performance/initial stage.

2-3.耐水試験
各試料の表面を、70℃温水に所定時間浸漬させた後、試料の表面を流水で洗い流し、エアーダスターで水分を除去した。耐水試験後の各試料について、水垢汚れの除去性を評価した。浸漬時間2時間後に2-2の(ii)の方法で除去できたものを『〇』とし、除去できなかったものを『×』とした。さらに、浸漬時間48時間後に2-2の(ii)の方法で除去できたものを『〇~◎』とし、浸漬時間120時間後に(ii)の方法で除去できたものを『◎』とした。評価結果を、水垢除去性・耐水試験後、として、表2に示す。
2-3. Water Resistance Test After the surface of each sample was immersed in 70° C. warm water for a predetermined time, the surface of the sample was rinsed with running water, and moisture was removed using an air duster. After the water resistance test, each sample was evaluated for its ability to remove limescale stains. Those that could be removed by method 2-2 (ii) after 2 hours of immersion were marked as "○", and those that could not be removed were marked as "x". Furthermore, those that could be removed by method 2-2 (ii) after 48 hours of immersion were marked as "○~◎", and those that could be removed by method (ii) after 120 hours of immersion were marked as "◎". . The evaluation results are shown in Table 2 after the scale removal and water resistance tests.

2-4.皮脂汚れの除去性
表3に記載された皮脂汚れ溶液を、ウエスにてガラス表面に薄く塗布した。1cmに切断したウレタンスポンジ(3M製)に、ガラス上の皮脂汚れ溶液を写し取り、試料表面にスタンプすることで、皮脂汚れを付着させた。
(i)湿らせた布を用いて、試料の表面に対して軽い荷重(50gf/cm)を掛けながら、5回往復摺動させた。
(i)の工程で除去できたものを『〇』とし、(i)の工程で除去できなかったものを『×』とした。なお、皮脂汚れ除去の可否は、目視で判断した。評価結果を、皮脂汚れ除去性・初期、として、表2に示す。
2-4. Removal of sebum stains The sebum stain solutions listed in Table 3 were applied thinly to the glass surface using a rag. The sebum stain solution on the glass was transferred onto a urethane sponge (manufactured by 3M) cut into 1 cm 3 pieces and stamped on the surface of the sample to attach the sebum stain.
(i) Using a damp cloth, the surface of the sample was slid back and forth 5 times while applying a light load (50 gf/cm 2 ).
Items that could be removed in step (i) were marked as "○", and items that could not be removed in step (i) were marked as "x". Note that whether or not sebum stains could be removed was determined visually. The evaluation results are shown in Table 2 as sebum stain removability/initial stage.

2-5.耐摩耗試験
各試料表面を、メラミンスポンジを用いて、メラミンスポンジに水を含ませた状態で、試料面に対して荷重(200gf/cm)をかけながら、3000往復摺動させた。摺動後、試料表面を流水で洗い流し、エアーダスターで水分を除去した。摩耗試験後の各試料について、水滴接触角測定、および皮脂汚れの除去性を評価した。評価結果を、水接触角・耐摩耗試験後、および皮脂汚れ除去性・耐摩耗試験後、として、表2に示す。
2-5. Abrasion Resistance Test The surface of each sample was slid 3000 times using a melamine sponge while applying a load (200 gf/cm 2 ) to the sample surface with the melamine sponge soaked in water. After sliding, the sample surface was rinsed with running water and moisture was removed with an air duster. After the abrasion test, each sample was evaluated for water droplet contact angle measurement and sebum stain removability. The evaluation results are shown in Table 2 after the water contact angle/abrasion resistance test and after the sebum stain removability/abrasion resistance test.

2-6.各原子濃度の測定
各試料の表面の各原子濃度は、X線光電子分光法(XPS)により求めた。測定前に、中性洗剤を用いてウレタンスポンジで擦り洗いをした後、超純水にて十分にすすぎ洗いを行った。XPS装置には、PHI Quantera II(アルバック・ファイ製)を用いた。X線条件(単色化AlKα線、25W、15kv)、分析領域:100μmφ、中和銃条件(Emission:20μA)、イオン銃条件(Emission:7.00mA)、光電子取出角(45°)、Time per step(50ms)、Sweep(10回)、Pass energy(280eV)、走査範囲(15.5~1100eV)の条件でワイドスキャン分析することによりスペクトルを得た。検出された原子の濃度は、得られたスペクトルから、データ解析ソフトウェアPHI MultiPuk(アルバック・ファイ製)を用いて算出した。得られたスペクトルは、C1sピークを284.5eVとしてチャージ補正した後に、測定された各原子の電子軌道に基づくピークに対してShirely法でバックグラウンドを除去した後にピーク面積強度を算出し、データ解析ソフトウェアに予め設定されている装置固有の感度係数で除算する解析処理を行い、リン原子濃度(以下、C)、酸素原子濃度(以下、C)、金属原子濃度(以下、C)、および炭素原子濃度(以下、C)を算出した。濃度算出には、リンはP2pピーク、炭素はC1sピーク、酸素はO1sピーク、クロムはCr2p3ピーク、チタンはTi2pピーク、ジルコニウムはZr3dピーク、のピーク面積を用いた。各濃度の値は、異なる3か所を測定した平均の値とした。ただし、3カ所の中に異常値が現れた場合は、異常値を除いて平均値を算出した。得られたリン原子、酸素原子、金属原子、および炭素原子の濃度を表2に示す。
2-6. Measurement of each atomic concentration Each atomic concentration on the surface of each sample was determined by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). Before measurement, the sample was scrubbed with a urethane sponge using a neutral detergent, and then thoroughly rinsed with ultrapure water. PHI Quantera II (manufactured by ULVAC-PHI) was used as the XPS device. X-ray conditions (monochromatic AlKα ray, 25W, 15kv), analysis area: 100μmφ, neutralization gun conditions (Emission: 20μA), ion gun conditions (Emission: 7.00mA), photoelectron extraction angle (45°), Time per A spectrum was obtained by wide scan analysis under the following conditions: step (50 ms), sweep (10 times), pass energy (280 eV), and scan range (15.5 to 1100 eV). The concentration of the detected atoms was calculated from the obtained spectrum using data analysis software PHI MultiPuk (manufactured by ULVAC-PHI). The obtained spectrum was charge-corrected by setting the C1s peak at 284.5 eV, and then the background was removed using the Shirely method for peaks based on the measured electron orbits of each atom, and then the peak area intensity was calculated and data analysis was performed. An analysis process is performed to divide by the device-specific sensitivity coefficient preset in the software, and the phosphorus atomic concentration (hereinafter, CP ), oxygen atomic concentration (hereinafter, CO ), metal atomic concentration (hereinafter, CM ), and the carbon atom concentration (hereinafter referred to as C C ). For concentration calculation, the peak areas of the P2p peak for phosphorus, the C1s peak for carbon, the O1s peak for oxygen, the Cr2p3 peak for chromium, the Ti2p peak for titanium, and the Zr3d peak for zirconium were used. The value of each concentration was the average value of measurements taken at three different locations. However, if an abnormal value appeared among the three locations, the average value was calculated by excluding the abnormal value. Table 2 shows the concentrations of phosphorus atoms, oxygen atoms, metal atoms, and carbon atoms obtained.

2-7.RO/Mの算出
XPS分析で得られたCおよびCを用いて、式(A)によって、RO/Mを算出した。得られたRO/Mの値を表2に示す。

O/M=C/C ・・・ 式(A)
2-7. Calculation of R O/M Using C O and C M obtained by XPS analysis, R O/M was calculated according to formula (A). The obtained R O/M values are shown in Table 2.

R O/M = C O /C M ... Formula (A)

2-9.C1sスペクトル
測定前に、中性洗剤でスポンジ摺動洗浄後、超純水にて十分にすすぎ洗いを行った。XPS装置には、PHI Quantera II(アルバック・ファイ製)を用いた。X線条件(単色化AlKα線、25W、15kv)、分析領域:100μmφ、中和銃条件(Emission:20μA)、イオン銃条件(Emission:7.00mA)、光電子取出角(45°)、Time per step(50ms)、Sweep(10回)、Pass energy(112eV)、走査範囲(278~298eV)の条件で測定することにより、C1sスペクトルを得た。試料3のC1sスペクトルを図4に示す。
2-9. C1s spectrum Before measurement, the sponge was rubbed with a neutral detergent and rinsed thoroughly with ultrapure water. PHI Quantera II (manufactured by ULVAC-PHI) was used as the XPS device. X-ray conditions (monochromatic AlKα ray, 25W, 15kv), analysis area: 100μmφ, neutralization gun conditions (Emission: 20μA), ion gun conditions (Emission: 7.00mA), photoelectron extraction angle (45°), Time per A C1s spectrum was obtained by measuring under the following conditions: step (50 ms), sweep (10 times), pass energy (112 eV), and scan range (278 to 298 eV). The C1s spectrum of sample 3 is shown in FIG.

2-10.P2pスペクトル
測定前に、中性洗剤でスポンジ摺動洗浄後、超純水にて十分にすすぎ洗いを行った。XPS装置には、PHI Quantera II(アルバック・ファイ製)を用いた。X線条件(単色化AlKα線、25W、15kv)、分析領域:100μmφ、中和銃条件(Emission:20μA)、イオン銃条件(Emission:7.00mA)、光電子取出角(45°)、Time per step(50ms)、Sweep(10回)、Pass energy(112eV)、走査範囲(122~142eV)の条件で測定することにより、P2pスペクトルを得た。試料3のP2pスペクトルを図5に示す。
2-10. P2p spectrum Before measurement, the sponge was rubbed with a neutral detergent and rinsed thoroughly with ultrapure water. PHI Quantera II (manufactured by ULVAC-PHI) was used as the XPS device. X-ray conditions (monochromatic AlKα ray, 25W, 15kv), analysis area: 100μmφ, neutralization gun conditions (Emission: 20μA), ion gun conditions (Emission: 7.00mA), photoelectron extraction angle (45°), Time per A P2p spectrum was obtained by measuring under the following conditions: step (50 ms), sweep (10 times), pass energy (112 eV), and scan range (122 to 142 eV). The P2p spectrum of sample 3 is shown in FIG.

2-11.酸化物層の金属元素確認
試料1~18、および22について、金属元素が酸化物状態であることを、X線光電子分光法(XPS)で確認した。測定前に、中性洗剤でスポンジ摺動洗浄後、超純水にて十分にすすぎ洗いを行った。XPS装置には、PHI Quantera II(アルバック・ファイ製)を用いることができる。X線条件(単色化AlKα線、25W、15kv)、分析領域:100μmφ、中和銃条件(Emission:20μA)、イオン銃条件(Emission:7.00mA)、光電子取出角(45°)、Time per step(50ms)、Sweep(10回)、Pass energy(112eV)の条件でナロースキャン分析することにより、各金属元素ピークのスペクトルを得た。ナロースキャン分析の範囲は、試料1~7、11~14、16~18、および22についてはCr2p3ピークの範囲、試料8、9、および15についてはTi2pピークの範囲、試料10についてはZr3dピークの範囲、得られたピークは、Shirely法でバックグラウンドを除去しいずれの試料においても、酸化状態の金属元素を含むことが確認された。
2-11. Confirmation of Metal Elements in Oxide Layer For Samples 1 to 18 and 22, it was confirmed by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) that the metal elements were in an oxide state. Before measurement, the sponge was rubbed with a neutral detergent and rinsed thoroughly with ultrapure water. PHI Quantera II (manufactured by ULVAC-PHI) can be used as the XPS device. X-ray conditions (monochromatic AlKα ray, 25W, 15kv), analysis area: 100μmφ, neutralization gun conditions (Emission: 20μA), ion gun conditions (Emission: 7.00mA), photoelectron extraction angle (45°), Time per A spectrum of each metal element peak was obtained by narrow scan analysis under the conditions of step (50 ms), sweep (10 times), and pass energy (112 eV). The range of narrow scan analysis is the range of Cr2p3 peak for samples 1-7, 11-14, 16-18, and 22, the range of Ti2p peak for samples 8, 9, and 15, and the range of Zr3d peak for sample 10. The background of the obtained peaks was removed using the Shirely method, and it was confirmed that all samples contained metal elements in an oxidized state.

2-12.有機層の厚さ評価1
有機層の厚さは、XPSデプスプロファイル測定により評価した。XPS測定は、2-9と同様の条件で行った。アルゴンイオンスパッタ条件は、スパッタ速度を1nm/minとなる条件とした。このスパッタ速度を用いて、スパッタ時間を、Z方向の試料表面からの距離に換算した。スパッタ時間0分の測定点を、表面(0nm)とし、表面から深さ20nmの距離になるまで測定した。表面から深さ20nm付近の炭素濃度を基材中の炭素原子濃度とした。試料表面から深さ方向に炭素原子濃度を測定し、基材の炭素原子濃度よりも1at%以上高い炭素原子濃度となる最大深さを、有機層の厚さとして評価した。いずれの試料も、有機層の厚さは5nm以下であった。測定例として、試料3のXPSデプスプロファイルを図6に示す。
2-12. Organic layer thickness evaluation 1
The thickness of the organic layer was evaluated by XPS depth profile measurement. XPS measurement was performed under the same conditions as 2-9. The argon ion sputtering conditions were such that the sputtering rate was 1 nm/min. Using this sputtering speed, the sputtering time was converted into the distance from the sample surface in the Z direction. The measurement point at the sputtering time of 0 minutes was taken as the surface (0 nm), and measurements were made to a distance of 20 nm from the surface. The carbon concentration in the vicinity of a depth of 20 nm from the surface was defined as the carbon atom concentration in the base material. The carbon atom concentration was measured in the depth direction from the sample surface, and the maximum depth at which the carbon atom concentration was 1 at% or more higher than the carbon atom concentration of the base material was evaluated as the thickness of the organic layer. In all samples, the thickness of the organic layer was 5 nm or less. As a measurement example, the XPS depth profile of Sample 3 is shown in FIG.

2-13.有機層の厚さ評価2
有機層の厚さは、アルゴンガスクラスターイオンビーム(Ar-GCIB)を用いたXPSデプスプロファイル測定により評価した。XPS測定は、2-9と同様の条件で行った。アルコンスパッタ条件は、イオン源:Ar2500+、加速電圧:2.5kV、試料電圧:100nA、スパッタ領域:2mm×2mm、帯電中和条件1.1V、イオン銃:7Vで行った。スパッタ速度は、標準試料として予めX線反射率法(XRR)で膜厚を測定したシリコンウェハ上に成膜したオクタデシルトリメトキシシラン(1.6nm)に対してAr-GCIB測定することによって求めた値(0.032nm/min)を用いた。
2-13. Organic layer thickness evaluation 2
The thickness of the organic layer was evaluated by XPS depth profile measurement using an argon gas cluster ion beam (Ar-GCIB). XPS measurement was performed under the same conditions as 2-9. The Arcon sputtering conditions were as follows: ion source: Ar2500+, acceleration voltage: 2.5 kV, sample voltage: 100 nA, sputter area: 2 mm x 2 mm, charge neutralization condition: 1.1 V, and ion gun: 7 V. The sputtering rate was determined by Ar-GCIB measurement of octadecyltrimethoxysilane (1.6 nm), which was formed as a standard sample on a silicon wafer whose film thickness was previously measured by X-ray reflectance method (XRR). The value (0.032 nm/min) was used.

標準試料の膜厚はX線反射率測定(XRR)(パナリティカル社製X‘pert pro)を実施し、反射率プロファイルを得る。得られた反射率プロファイルは、解析ソフトウェア(X‘pert Reflectivity)を用いてParrattの多層膜モデル、Nevot-Croseのラフネスの式へのフィッティングにより標準試料の膜厚を得た。次に、標準試料についてAr-GCIB測定を実施し、有機層のスパッタ速度(0.029nm/min)を得た。試料(有機層)上の有機層の膜厚は得られたスパッタ速度を用いてスパッタ時間をZ方向の試料表面からの距離に換算した。XRRの測定、解析条件及びAr-GCIBの測定条件はそれぞれ以下の通りである。 The film thickness of the standard sample is measured by X-ray reflectance measurement (XRR) (X'pert pro manufactured by Panalytical) to obtain a reflectance profile. The obtained reflectance profile was fitted to Parratt's multilayer film model and Nevot-Crose's roughness equation using analysis software (X'pert Reflectivity) to obtain the film thickness of the standard sample. Next, Ar-GCIB measurement was performed on the standard sample, and the sputtering rate (0.029 nm/min) of the organic layer was obtained. The thickness of the organic layer on the sample (organic layer) was determined by converting the sputtering time into the distance from the sample surface in the Z direction using the obtained sputtering speed. The XRR measurement and analysis conditions and the Ar-GCIB measurement conditions are as follows.

(XRR測定条件)
装置:X‘pert pro(パナリティカル)
X線源:CuKα
管電圧:45kV
管電流:40mA
Incident Beam Optics
発散スリット:1/4°
マスク:10mm
ソーラースリット:0.04rad
散乱防止スリット:1°
Diffracted Beam Optics
散乱防止スリット:5.5mm
ソーラースリット:0.04rad
X線検出器:X‘Celerator

Pre Fix Module:Parallel plate Collimator0.27
Incident Beam Optics:Beam Attenuator Type Non
Scan mode:Omega
Incident angle:0.105-2.935

(XRR解析条件)
以下の初期条件を設定する。
Layer sub:Diamond Si(2.4623g/cm
Layer 1:Density Only SiO(2.7633g/cm
Layer 2 Density Only C(1.6941g/cm

(Ar-GCIB測定条件)
装置:PHI Quantera II(アルバック・ファイ製)
X線条件:単色化AlKα線、25W、15kv
分析領域:100mφ
中和銃条件:20μA
イオ銃条件:7.00mA
光電子取出角:45°
Time per step:50ms
Sweep:10回
Pass energy:112eV
測定インターバル:10min
スパッタ―セッティング:2.5kV
結合エネルギー: C1s(278~298eV)
(XRR measurement conditions)
Equipment: X'pert pro (Panalytical)
X-ray source: CuKα
Tube voltage: 45kV
Tube current: 40mA
Incident Beam Optics
Divergence slit: 1/4°
Mask: 10mm
Solar slit: 0.04rad
Anti-scatter slit: 1°
Diffracted Beam Optics
Anti-scatter slit: 5.5mm
Solar slit: 0.04rad
X-ray detector: X'Celerator

Pre Fix Module: Parallel plate Collimator0.27
Incident Beam Optics: Beam Attenuator Type Non
Scan mode: Omega
Incident angle: 0.105-2.935

(XRR analysis conditions)
Set the following initial conditions.
Layer sub: Diamond Si (2.4623g/cm 3 )
Layer 1: Density Only SiO 2 (2.7633g/cm 3 )
Layer 2 Density Only C (1.6941g/cm 3 )

(Ar-GCIB measurement conditions)
Equipment: PHI Quantera II (manufactured by ULVAC-PHI)
X-ray conditions: monochromatic AlKα ray, 25W, 15kv
Analysis area: 100mφ
Neutralization gun conditions: 20μA
Io gun condition: 7.00mA
Photoelectron extraction angle: 45°
Time per step: 50ms
Sweep: 10 times Pass energy: 112eV
Measurement interval: 10min
Sputter setting: 2.5kV
Binding energy: C1s (278-298eV)

このスパッタ速度を用いて、スパッタ時間を、Z方向の試料表面からの距離に換算した。スパッタ時間0分の測定点を、表面(0nm)とし、スパッタ時間100分まで測定することで、試料の表面から深さ方向に炭素原子濃度を測定した。横軸をスパッタ速度から換算した深さ(nm)、縦軸を表面の炭素(C1s)濃度を100%として深さごとにプロットしたデプスプロファイルを描画し、デプスプロファイル曲線の変曲点の横軸から有機層の膜厚を算出した。膜厚は、異なる3か所を測定した平均の値とした。ただし、3カ所の中に異常値が現れた場合は、異常値を除いて平均値を算出した。結果を表2に示す。測定例として、試料3のXPSのAR-GCIBデプスプロファイルを図7に示す。デプスプロファイルの変曲点から得られた膜厚は2.0nmであった。 Using this sputtering speed, the sputtering time was converted into the distance from the sample surface in the Z direction. The carbon atom concentration was measured in the depth direction from the surface of the sample by setting the measurement point at the sputtering time of 0 minutes as the surface (0 nm) and measuring until the sputtering time of 100 minutes. A depth profile is plotted for each depth, with the horizontal axis representing the depth converted from the sputtering speed (nm) and the vertical axis representing the surface carbon (C1s) concentration as 100%, and the horizontal axis representing the inflection point of the depth profile curve. The thickness of the organic layer was calculated from The film thickness was the average value measured at three different locations. However, if an abnormal value appeared among the three locations, the average value was calculated by excluding the abnormal value. The results are shown in Table 2. As a measurement example, the XPS AR-GCIB depth profile of Sample 3 is shown in FIG. The film thickness obtained from the inflection point of the depth profile was 2.0 nm.

2-14.耐水試験2_外観の評価
試料1~22を90℃の温水に1時間浸漬させた後、試料を取り出し、直ちにエアーダスターで試料に付着している温水を除去した。温水を除去した試料を室内に放置して室温まで冷却した後、試料の表面を目視で観察した。温水に浸漬した後で異常が認められたものを「×」とした。また、温水に浸漬した後で異常が認められなかったものを「○」とした。結果を表2に示す。
2-14. Water Resistance Test 2_Evaluation of Appearance After immersing samples 1 to 22 in warm water at 90° C. for 1 hour, the samples were taken out and the hot water adhering to the samples was immediately removed with an air duster. After removing the hot water, the sample was left indoors and cooled to room temperature, and then the surface of the sample was visually observed. Items in which abnormalities were observed after being immersed in hot water were rated "×". Moreover, those in which no abnormality was observed after being immersed in warm water were rated "○". The results are shown in Table 2.

(R-Xの確認)
R-Xの確認はTOF-SIMS、ESI-TOF-MS/MSを用いた。
(R-X confirmation)
RX was confirmed using TOF-SIMS and ESI-TOF-MS/MS.

(TOF-SIMSによるR-Xの確認)
TOF-SIMSの測定条件は、照射する1次イオン:209Bi ++、1次イオン加速電圧25kV、パルス幅10.5or7.8ns、バンチングあり、帯電中和なし、後段加速9.5kV、測定範囲(面積):約500×500μm、検出する2次イオン:Positive、Negative、Cycle Time:110μs、スキャン数16とした。
(R-X confirmation by TOF-SIMS)
TOF-SIMS measurement conditions are: primary ion irradiation: 209 Bi 3 ++ , primary ion acceleration voltage 25 kV, pulse width 10.5 or 7.8 ns, with bunching, no charge neutralization, post-acceleration 9.5 kV, measurement range (Area): approximately 500×500 μm 2 , Secondary ions to be detected: Positive, Negative, Cycle Time: 110 μs, Number of scans was 16.

処理剤としてオクタデシルホスホン酸(C1839P)を用いた試料1~5、7~16、18、19、21、および22については、ポジティブモードにおいて、m/z=335(C1840)、ネガティブモードにおいてm/z=333(C1838)のピークがそれぞれ検出されることを確認した。 For samples 1-5, 7-16, 18, 19, 21, and 22 using octadecylphosphonic acid (C 18 H 39 O 3 P) as the treatment agent, m/z = 335 (C 18 It was confirmed that a peak at m/ z =333 (C 18 H 38 O 3 P ) was detected in the negative mode.

処理剤としてドデシルホスホン酸(C1227P)を用いた試料6については、ポジティブモードにおいて、m/z=251(C1228)、ネガティブモードにおいてm/z=249(C1226)のピークがそれぞれ検出されることを確認した。 For sample 6 using dodecylphosphonic acid (C 12 H 27 O 3 P) as a processing agent, m/z = 251 (C 12 H 28 O 3 P + ) in the positive mode, and m/z = 251 (C 12 H 28 O 3 P + ) in the negative mode. It was confirmed that the peaks of 249 (C 12 H 26 O 3 P ) were detected.

処理剤として、オクタデシルホスホン酸(C1839P)とフェニルホスホン酸(CP)を重量比が1:1となるように用いた試料7について、オクタデシルホスホン酸に関しては試料1と同じピークが検出されることを確認した。フェニルホスホン酸に関しては、ポジティブモードにおいて、m/z=159(C)、ネガティブモードにおいてm/z=157(C)のピークがそれぞれ検出されることを確認した。 Regarding sample 7, in which octadecylphosphonic acid (C 18 H 39 O 3 P) and phenylphosphonic acid (C 6 H 7 O 3 P) were used as a treatment agent at a weight ratio of 1:1, regarding octadecylphosphonic acid It was confirmed that the same peak as Sample 1 was detected. Regarding phenylphosphonic acid, a peak of m/z = 159 (C 6 H 83 P + ) was detected in the positive mode, and a peak of m/z = 157 (C 6 H 63 P ) was detected in the negative mode. I was sure that.

(ESI-TOF-MS/MS)
ESI-TOF-MS/MS測定には、Triple TOF 4600(SCIEX社製)を用いた。測定には、切り出した基材をエタノールに浸漬させ、有機層を形成するために用いた各処理剤を抽出し、不要成分をフィルターろ過後、バイアル瓶(1mL程度)に移した後に測定する。測定条件は、イオン原:ESI/Duo Spray Ion Source、イオンモード(Positive/Negative)、IS電圧(4500/-4500V)、ソース温度(600℃)、DP(100V)、CE(40V/-40V)でのMS/MS測定を行った。
(ESI-TOF-MS/MS)
Triple TOF 4600 (manufactured by SCIEX) was used for ESI-TOF-MS/MS measurement. For measurement, the cut out base material is immersed in ethanol, each treatment agent used to form the organic layer is extracted, unnecessary components are filtered, and the sample is transferred to a vial (approximately 1 mL) before measurement. The measurement conditions are: ion source: ESI/Duo Spray Ion Source, ion mode (Positive/Negative), IS voltage (4500/-4500V), source temperature (600°C), DP (100V), CE (40V/-40V) MS/MS measurements were performed.

処理剤としてオクタデシルホスホン酸(C1839P)を用いた試料1~5、7~16、18、19、21、および22については、MS/MS分析のポジティブモードにおいてm/z=335.317(C1840)、ネガティブモードにおいてm/z=333.214(C1838)、m/z=78.952(C1838のフラグメントイオンPO )のピークがそれぞれ検出されることを確認した。図8に、試料3のQ-TOF-MS/MS分析により得られたスペクトルを示す。 For samples 1-5, 7-16, 18, 19, 21, and 22 using octadecylphosphonic acid (C 18 H 39 O 3 P) as the treatment agent, m/z = 335.317 (C 18 H 40 O 3 P + ), m/z = 333.214 (C 18 H 38 O 3 P ), m/z = 78.952 (C 18 H 38 O 3 P in negative mode). It was confirmed that the peaks of - fragment ions PO 3 - ) were detected. FIG. 8 shows the spectrum obtained by Q-TOF-MS/MS analysis of Sample 3.

処理剤としてドデシルホスホン酸(C1227P)を用いた試料6については、MS/MS分析のポジティブモードにおいてm/z=251.210(C1227)、ネガティブモードにおいてm/z=249.138(C1226)、m/z=78.954(C1227のフラグメントイオンPO )のピークがそれぞれ検出されることを確認した。 For sample 6 using dodecylphosphonic acid (C 12 H 27 O 3 P) as a processing agent, m/z = 251.210 (C 12 H 27 O 3 P + ) in the positive mode of MS/MS analysis, negative In the mode, the peaks of m/z=249.138 (C 12 H 26 O 3 P ) and m/z=78.954 (fragment ion PO 3 of C 12 H 27 O 3 P ) are detected, respectively. It was confirmed.

処理剤として、オクタデシルホスホン酸(C1839P)とフェニルホスホン酸(CP)を重量比が1:1となるように用いた試料7について、オクタデシルホスホン酸に関しては試料1と同じピークが検出されることを確認した。フェニルホスホン酸に関しては、MS/MS分析のポジティブモードにおいてm/z=159.036(C)、ネガティブモードにおいてm/z=156.985(C)のピークがそれぞれ検出されること、さらにMS/MS分析のポジティブモードにおいてm/z=79.061(C 3+のフラグメントイオン)のピークがそれぞれ検出されることを確認した。 Regarding sample 7, in which octadecylphosphonic acid (C 18 H 39 O 3 P) and phenylphosphonic acid (C 6 H 7 O 3 P) were used as a treatment agent at a weight ratio of 1:1, regarding octadecylphosphonic acid It was confirmed that the same peak as Sample 1 was detected. For phenylphosphonic acid, m/z = 159.036 (C 6 H 8 O 3 P + ) in the positive mode of MS/MS analysis, m/z = 156.985 (C 6 H 63 P + ) in the negative mode. It was confirmed that the peaks at m/z=79.061 (fragment ion of C 6 H 6 3+ ) were detected in the positive mode of MS/MS analysis.

(Rの片末端(Xとの結合端ではない側の端部)がCおよびHからなることの確認)
Rの片末端がCおよびHからなること及びRがCとHとかるなる炭化水素であることの確認は表面増強ラマン分光を用いた。
(Confirmation that one end of R (the end that is not bonded to X) consists of C and H)
Surface-enhanced Raman spectroscopy was used to confirm that one end of R consists of C and H and that R is a hydrocarbon consisting of C and H.

(表面増強ラマンによる確認)
表面増強ラマン分光分析装置としては、表面増強ラマンセンサとして、特許第6179905号に記載される透過型表面増強センサ及び共焦点顕微ラマン分光装置としてNanoFinder30(東京インスツルメンツ)を用いた。測定には、切り出した基材表面に透過型表面増強ラマンセンサを配置した状態で測定した。測定条件は、Nd:YAGレーザー(532nm、1.2mW)、スキャン時間(10秒)、グレーチング(800 Grooves/mm)、ピンホールサイズ(100μm)で行った。
(Confirmed by surface-enhanced Raman)
As the surface-enhanced Raman spectrometer, a transmission-type surface-enhanced sensor described in Patent No. 6179905 was used as a surface-enhanced Raman sensor, and NanoFinder 30 (Tokyo Instruments) was used as a confocal micro-Raman spectrometer. The measurement was performed with a transmission type surface-enhanced Raman sensor placed on the surface of the cut out base material. The measurement conditions were: Nd:YAG laser (532 nm, 1.2 mW), scan time (10 seconds), grating (800 Grooves/mm), and pinhole size (100 μm).

処理剤としてオクタデシルホスホン酸(C1839P)を用いた試料1~5、8~16、18、19、21、および22、ならびに、処理剤としてドデシルホスホン酸(C1227P)を用いた試料6については、ラマンシフト2930cm-1が検出されることでRの片末端がメチル基であることを確認した。 Samples 1 to 5, 8 to 16, 18, 19, 21, and 22 using octadecylphosphonic acid (C 18 H 39 O 3 P) as a processing agent, and samples 1 to 5 using octadecylphosphonic acid (C 12 H 27 O Regarding sample 6 using 3P ), it was confirmed that one end of R was a methyl group by detecting a Raman shift of 2930 cm -1 .

また、ラマンシフト2850、2920cm-1が検出されることでRがCとHとかるなる炭化水素であることを確認した。 Further, by detecting Raman shifts of 2850 and 2920 cm -1 , it was confirmed that R was a hydrocarbon consisting of C and H.

(M-O-P結合の確認)
M-O-P結合の確認は、TOF-SIMS、表面増強ラマン分光を用いた。
(Confirmation of M-O-P bond)
The M-O-P bond was confirmed using TOF-SIMS and surface-enhanced Raman spectroscopy.

(TOF-SIMSによるM-O-Pの確認)
TOF-SIMSの測定条件は、照射する1次イオン:209Bi ++、1次イオン加速電圧25kV、パルス幅10.5or7.8ns、バンチングあり、帯電中和なし、後段加速9.5kV、測定範囲(面積):約500×500μm、検出する2次イオン:Positive、Negative、Cycle Time:110μs、スキャン数16とした。測定結果として、R-Xと金属酸化物元素Mの結合体(R-X-M)に由来する二次イオンマススペクトル及びM-O-Pに由来する2次イオンマススペクトル(m/z)をそれぞれ得ることで確認した。図9に試料3のTOF-SIMS分析により得られたネガティブードでの二次イオンマススペクトルを示す。
(Confirmation of M-O-P by TOF-SIMS)
TOF-SIMS measurement conditions are: primary ion irradiation: 209 Bi 3 ++ , primary ion acceleration voltage 25 kV, pulse width 10.5 or 7.8 ns, with bunching, no charge neutralization, post-acceleration 9.5 kV, measurement range (Area): approximately 500×500 μm 2 , Secondary ions to be detected: Positive, Negative, Cycle Time: 110 μs, Number of scans was 16. As the measurement results, a secondary ion mass spectrum derived from the combination of R-X and metal oxide element M (R-X-M) and a secondary ion mass spectrum (m/z) derived from M-O-P. This was confirmed by obtaining each. FIG. 9 shows a secondary ion mass spectrum in the negative electrode obtained by TOF-SIMS analysis of sample 3.

金属酸化物層にCrを含み、処理剤としてオクタデシルホスホン酸(C1839P)を用いた試料1~5、11~14、および16、22については、ネガティブモードにおいて、m/z=417(C1838POCr)、m/z=447、(C1837Cr)(R-X-M)のいずれかのイオン、146(POCr)(O-M-O-P)のイオンが検出されることを確認した。 For samples 1 to 5, 11 to 14, and 16 and 22 containing Cr in the metal oxide layer and using octadecylphosphonic acid (C 18 H 39 O 3 P) as a processing agent, in the negative mode, m/z =417 (C 18 H 38 PO 5 Cr - ), m/z = 447, any ion of (C 18 H 37 P 2 O 5 Cr - ) (R-X-M), 146 (PO 4 Cr - ) (O-M-O-P) ion was confirmed to be detected.

金属酸化物層にTiを含み、処理剤としてオクタデシルホスホン酸(C1839P)を用いた試料8、9、および15については、ネガティブモードにおいて、m/z=413(C1838POTi)、m/z=443、(C1837Ti)(R-X-M)のいずれかのイオン、m/z=142(POTi)(O-M-O-P)のイオンが検出されることを確認した。 For samples 8, 9, and 15 containing Ti in the metal oxide layer and using octadecylphosphonic acid (C 18 H 39 O 3 P) as a treatment agent, m/z = 413 (C 18 H 39 38 PO 5 Ti ), m/z=443, any ion of (C 18 H 37 P 2 O 5 Ti )(R−X−M), m/z=142(PO 4 Ti )( It was confirmed that ions of O-M-O-P) were detected.

金属酸化物層にZrを含み、処理剤としてオクタデシルホスホン酸(C1839P)を用いた試料10については、ネガティブモードにおいて、m/z=456(C1838POZr)、m/z=486(C1837Zr)(R-X-M)のいずれかのイオン、m/z=186(POZr)(O-M-O-P)のイオンが検出されることを確認した。 For sample 10 containing Zr in the metal oxide layer and using octadecylphosphonic acid (C 18 H 39 O 3 P) as a treatment agent, m/z = 456 (C 18 H 38 PO 5 Zr - ), m/z = 486 (C 18 H 37 P 2 O 5 Zr - ) (R-X-M), m/z = 186 (PO 4 Zr - ) (O-M-O- It was confirmed that ions of P) were detected.

試料19については、R-X-Mに由来する二次イオンマススペクトル及びM-O-Pに由来する2次イオンマススペクトル(m/z)の検出は確認されなかった。 Regarding sample 19, detection of the secondary ion mass spectrum derived from RXM and the secondary ion mass spectrum (m/z) derived from MOP was not confirmed.

処理剤としてドデシルホスホン酸(C1227P)を用いた試料6については、ネガティブモードにおいて、m/z=332(C1225POCr)(R-X-M)、146(POCr)(O-M-O-P)のイオンが検出されることを確認した。 For sample 6 using dodecylphosphonic acid (C 12 H 27 O 3 P) as a treatment agent, in the negative mode, m/z = 332 (C 12 H 25 PO 5 Cr - ) (R-X-M), It was confirmed that the ion 146(PO 4 Cr - ) (O-M-O-P) was detected.

処理剤として、オクタデシルホスホン酸(C1839P)とフェニルホスホン酸(CP)を重量比が1:1となるように用いた試料7について、オクタデシルホスホン酸に関しては試料1と同じピークが検出されることを確認した。フェニルホスホン酸に関しては、ポジティブモードにおいて、m/z=159(CPCr)(R-X-M)、ネガティブモードにおいてm/z=146(POCr)(O-M-O-P)のイオンが検出されることを確認した。 Regarding sample 7, in which octadecylphosphonic acid (C 18 H 39 O 3 P) and phenylphosphonic acid (C 6 H 7 O 3 P) were used as a treatment agent at a weight ratio of 1:1, regarding octadecylphosphonic acid It was confirmed that the same peak as Sample 1 was detected. For phenylphosphonic acid, m/z = 159 (C 6 H 8 O 3 PCr + ) (R−X−M) in positive mode, m/z = 146 (PO 4 Cr ) (O− It was confirmed that ions of M-O-P) were detected.

(表面増強ラマンによるM-O-Pの確認)
表面増強ラマン分光分析装置としては、表面増強ラマンセンサとして、特許第6179905号に記載される透過型表面増強センサ及び共焦点顕微ラマン分光装置としてNanoFinder30(東京インスツルメンツ)を用いた。測定には、切り出した基材表面に透過型表面増強ラマンセンサを配置した状態で測定した。測定条件は、Nd:YAGレーザー(532nm、1.2mW)、スキャン時間(10秒)、グレーチング(800 Grooves/mm)、ピンホールサイズ(100μm)で行った。
(Confirmation of M-O-P by surface-enhanced Raman)
As the surface-enhanced Raman spectrometer, a transmission-type surface-enhanced sensor described in Patent No. 6179905 was used as a surface-enhanced Raman sensor, and NanoFinder 30 (Tokyo Instruments) was used as a confocal micro-Raman spectrometer. The measurement was performed with a transmission type surface-enhanced Raman sensor placed on the surface of the cut out base material. The measurement conditions were: Nd:YAG laser (532 nm, 1.2 mW), scan time (10 seconds), grating (800 Grooves/mm), and pinhole size (100 μm).

M-O-P結合に由来する信号は、酸化物層上で固定化されるM-O-P結合の結合状態を事前に第一原理計算ソフトパッケージとしてMaterial Studioを用いて推定したラマン信号から帰属を行った。第一原理計算の計算条件として、構造最適化については、使用ソフト(CASTEP)、汎関数(LDA/CA―PZ)、カットオフ(830eV)、K点(2*2*2)、擬ポテンシャル(Norn―conserving)、Dedensity mixing(0.05)、スピン(ON)、Metal(OFF)で行った。また、ラマンスペクトル計算は、使用ソフト(CASTEP)、汎関数(LDA/CA―PZ)、カットオフ(830eV)、K点(1*1*1)、擬ポテンシャル(Norn―conserving)、Dedensity mixing(All Bands/EDFT)、スピン(OFF)、Metal(OFF)で行った。 The signal originating from the M-O-P bond is derived from a Raman signal that estimates the bonding state of the M-O-P bond immobilized on the oxide layer in advance using Material Studio as a first-principles calculation software package. Attribution was made. Regarding structural optimization, the calculation conditions for first-principles calculations include software used (CASTEP), functional (LDA/CA-PZ), cutoff (830eV), K point (2*2*2), pseudopotential ( Norn-conserving), Density mixing (0.05), Spin (ON), and Metal (OFF). In addition, the Raman spectrum calculation was performed using the following software (CASTEP), functional (LDA/CA-PZ), cutoff (830eV), K point (1*1*1), pseudopotential (Norn-conserving), and density mixing ( All Bands/EDFT), Spin (OFF), and Metal (OFF).

基材の金属元素にクロムを含む試料1~7、11~14、16、および22について、M-O-Pの各結合状態に由来する信号が検出されることを以下のように確認した。 For samples 1 to 7, 11 to 14, 16, and 22 containing chromium as the metal element of the base material, it was confirmed as follows that signals derived from each bonding state of M--O--P were detected.

ラマンシフト377cm-1、684cm-1、772cm-1、1014cm-1のうち2つ以上の信号を検出することで、第一原理計算で得られたホスホン酸にクロム原子が1つ結合した状態(1つのホスホン酸基あたりのM-O-P結合が1つの状態:「結合1」)を含んでいることを確認した。 By detecting two or more signals among Raman shifts 377 cm -1 , 684 cm -1 , 772 cm -1 , and 1014 cm -1 , a state in which one chromium atom is bound to phosphonic acid obtained by first-principles calculation ( It was confirmed that the M-O-P bond per phosphonic acid group contained one state: "bond 1").

ラマンシフト372cm-1、433cm-1、567cm-1、766cm-1、982cm-1のうち2つ以上の信号を検出することで、第一原理計算で得られたホスホン酸にクロム原子が2つ結合した状態(1つのホスホン酸基あたりのM-O-P結合が2つの状態:「結合2」)を含んでいることを確認した。 By detecting two or more signals among the Raman shifts of 372 cm -1 , 433 cm -1 , 567 cm -1 , 766 cm -1 , and 982 cm -1 , it was determined that there were two chromium atoms in the phosphonic acid obtained by first-principles calculation. It was confirmed that the bonded state (two M--O--P bonds per phosphonic acid group: "bond 2") was included.

ラマンシフト438cm-1、552cm-1、932cm-1、1149cm-1のうち2つ以上の信号を検出することで、第一原理計算で得られたホスホン酸にクロム原子が3つ結合した状態(1つのホスホン酸基あたりのM-O-P結合が3つの状態:「結合3」)を含んでいることを確認した。 By detecting two or more signals among Raman shifts of 438 cm -1 , 552 cm -1 , 932 cm -1 , and 1149 cm -1 , a state in which three chromium atoms are bonded to phosphonic acid obtained by first-principles calculation ( It was confirmed that the M-O-P bond per phosphonic acid group contains three states: "bond 3").

図10に試料3の透過型表面増強ラマンスペクトルを示す。試料3はラマンシフト377cm-1、684cm-1、772cm-1、1014cm-1、372cm-1、433cm-1、567cm-1、766cm-1、982cm-1、438cm-1、552cm-1、932cm-1、1149cm-1の信号が検出されていることから、ホスホン酸にクロム原子が、結合1、結合2、および結合3の全ての結合を含んでいることを確認した。 FIG. 10 shows the transmission type surface-enhanced Raman spectrum of Sample 3. Sample 3 has Raman shifts of 377cm -1 , 684cm -1 , 772cm -1 , 1014cm -1 , 372cm -1 , 433cm -1 , 567cm -1 , 766cm -1 , 982cm -1 , 438cm -1 , 552cm -1 , 932c m Since signals of −1 and 1149 cm −1 were detected, it was confirmed that the chromium atom in the phosphonic acid contained all bonds 1, 2, and 3.

基材の金属元素にジルコニウムを含む試料10について、M-O-Pの各結合状態に由来する信号が検出されることを以下のように確認した。 Regarding Sample 10 containing zirconium as the metal element of the base material, it was confirmed as follows that signals derived from each bonding state of M--O--P were detected.

ラマンシフト684cm-1、770cm-1、891cm-1、901cm-1のうち2つ以上の信号を検出することで、第一原理計算で得られたホスホン酸にジルコニウム原子が1つ結合した状態(1つのホスホン酸基あたりのM-O-P結合が1つの状態:「結合1」)を含んでいることを確認した。 By detecting two or more signals among Raman shifts 684 cm -1 , 770 cm -1 , 891 cm -1 , and 901 cm -1 , a state in which one zirconium atom is bonded to phosphonic acid obtained by first-principles calculation ( It was confirmed that the M-O-P bond per phosphonic acid group contained one state: "bond 1").

ラマンシフト694cm-1、716cm-1、1272cm-1、1305cm-1、1420cm-1のうち2つ以上の信号を検出することで、第一原理計算で得られたホスホン酸にジルコニウム原子が2つ結合した状態(1つのホスホン酸基あたりのM-O-P結合が2つの状態:「結合2」)を含んでいることを確認した。 By detecting two or more signals among Raman shifts of 694 cm -1 , 716 cm -1 , 1272 cm -1 , 1305 cm -1 , and 1420 cm -1 , it was determined that two zirconium atoms were present in the phosphonic acid obtained by first-principles calculation. It was confirmed that the bonded state (two M--O--P bonds per phosphonic acid group: "bond 2") was included.

ラマンシフト559cm-1、943cm-1、1006cm-1、1110cm-1のうち2つ以上の信号を検出することで、第一原理計算で得られたホスホン酸にジルコニウム原子が3つ結合した状態(1つのホスホン酸基あたりのM-O-P結合が3つの状態:「結合3」)を含んでいることを確認した。 By detecting two or more signals among Raman shifts of 559 cm -1 , 943 cm -1 , 1006 cm -1 , and 1110 cm -1 , a state in which three zirconium atoms are bonded to phosphonic acid obtained by first-principles calculations ( It was confirmed that the M-O-P bond per phosphonic acid group contains three states: "bond 3").

試料10はラマンシフトの信号が検出されていることから、ホスホン酸にジルコニウム原子が、結合1、結合2、および結合3の全ての結合を含んでいることを確認した。 Since a Raman shift signal was detected in sample 10, it was confirmed that the zirconium atom in the phosphonic acid contained all bonds 1, 2, and 3.

Claims (14)

その表面が金属元素を含む基材と、
前記基材上に形成された金属酸化物層と、
前記金属酸化物層上に設けられた有機層と
を含む衛生設備部材であって、
前記金属元素は、Cr、Zr、及びTiからなる群より選ばれる少なくとも1種であり、
前記金属酸化物層は、Cr、Zr、及びTiからなる群より選ばれる少なくとも1種の金属元素と酸素元素を含み、
前記有機層は前記衛生設備部材の表面に存在するものであり、
前記衛生設備部材は、その表面を、
X線光電分光法(XPS)によって、条件1に従ってワイドスキャン分析を用いて測定したときに、前記金属元素(M)と、リン原子(P)と、酸素原子(O)と、炭素原子(C)が検出され、かつ、
飛行時間型二次イオン質量分析法(TOF-SIMS)によって、条件Aに従って測定したときに、一般式R‐X(Rは炭化水素基または炭化水素基内の1ないし2個所に炭素以外の原子を有し、ハロゲン原子、スルホン酸基、水酸基、カルボン酸基、アミノ基、および、アンモニウム基からなる群から選ばれる少なくとも1種の原子または官能基を含有しない基であり、Xはホスホン酸基、リン酸基、及びホスフィン酸基から選ばれる少なくとも1種である。)で表されるフラグメントが検出され、
前記衛生設備部材は、バスルーム、トイレ空間、化粧室、洗面所、または台所で用いられるものであり、以下の試験方法で行われた試験において水垢が除去されるものであることを特徴とする、衛生設備部材。
(条件1)
X線条件:単色化AlKα線(出力25W)
光電子取出角:45°
分析領域:100μmφ
操作範囲:15.5-1100eV
(条件A)
照射する1次イオン:209Bi3++
1次イオン加速電圧:25kV
パルス幅:10.5or7.8ns
バンチング:あり
帯電中和:なし
後段加速:9.5kV
測定範囲(面積):約500×500μm
検出する2次イオン:PositiveおよびNegative
Cycle Time:110μs
スキャン数:16
(試験方法)
以下の1)~4)をその順序で行う。
1)衛生設備部材を70℃の温水に2時間浸漬させた後、表面を流水で洗い流し、次いで、表面の水を除去する。
2)衛生設備部材の表面に、水道水を20μl滴下し、室内で24時間放置することにより、前記衛生設備部材の表面に水垢を形成させる。
3)水垢が形成された表面に、乾いた布を100gf/cmの荷重をかけながら10回往復摺動する。
4)摺動後の表面における水垢の除去の有無を目視で判断する。
a base material whose surface contains a metal element;
a metal oxide layer formed on the base material;
A sanitary equipment member comprising an organic layer provided on the metal oxide layer,
The metal element is at least one selected from the group consisting of Cr, Zr, and Ti,
The metal oxide layer contains at least one metal element selected from the group consisting of Cr, Zr, and Ti and an oxygen element,
The organic layer is present on the surface of the sanitary equipment member,
The sanitary equipment member has a surface that is
When measured by X-ray photoelectric spectroscopy (XPS) using wide scan analysis according to condition 1, the metal element (M), phosphorus atom (P), oxygen atom (O), and carbon atom (C ) is detected, and
When measured according to condition A by time-of-flight secondary ion mass spectrometry (TOF-SIMS), the general formula RX (R is a hydrocarbon group or an atom other than carbon at one or two positions within the hydrocarbon group) is a group that does not contain at least one atom or functional group selected from the group consisting of a halogen atom, a sulfonic acid group, a hydroxyl group, a carboxylic acid group, an amino group, and an ammonium group, and X is a phosphonic acid group , phosphoric acid group, and phosphinic acid group) is detected,
The sanitary equipment component is used in a bathroom, toilet space, restroom, washroom, or kitchen, and is characterized in that limescale is removed in a test conducted using the following test method. , sanitary equipment components.
(Condition 1)
X-ray conditions: Monochromatic AlKα rays (output 25W)
Photoelectron extraction angle: 45°
Analysis area: 100μmφ
Operation range: 15.5-1100eV
(Condition A)
Primary ions to be irradiated: 209 Bi 3++
Primary ion acceleration voltage: 25kV
Pulse width: 10.5or7.8ns
Bunching: Yes Charge neutralization: None Post-stage acceleration: 9.5kV
Measurement range (area): Approximately 500 x 500 μm 2
Secondary ions to detect: Positive and Negative
Cycle time: 110μs
Number of scans: 16
(Test method)
Perform the following steps 1) to 4) in that order.
1) After immersing the sanitary equipment member in 70° C. hot water for 2 hours, the surface is rinsed with running water, and then the water on the surface is removed.
2) Drop 20 μl of tap water onto the surface of the sanitary equipment member and leave it indoors for 24 hours to form limescale on the surface of the sanitary equipment member.
3) Slide a dry cloth back and forth 10 times on the surface where limescale has been formed while applying a load of 100 gf/cm 2 .
4) Visually judge whether water scale has been removed from the surface after sliding.
前記有機層は、Rの片末端(Xとの結合端ではない側の端部)がCおよびHからなる、請求項1に記載の衛生設備部材。 The sanitary equipment member according to claim 1, wherein in the organic layer, one end of R (the end on the side that is not bonded to X) is made of C and H. 前記Rは、CとHとからなる炭化水素基である、請求項2に記載の衛生設備部材。 The sanitary equipment member according to claim 2, wherein the R is a hydrocarbon group consisting of C and H. 前記有機層は、Xがホスホン酸からなる、請求項1~3のいずれか1項に記載の衛生設備部材。 The sanitary equipment member according to any one of claims 1 to 3, wherein in the organic layer, X is phosphonic acid. 前記有機層は単分子層である、請求項1~4のいずれか1項に記載の衛生設備部材。 The sanitary equipment member according to any one of claims 1 to 4, wherein the organic layer is a monomolecular layer. 前記有機層は自己組織化単分子層である、請求項5に記載の衛生設備部材。 A sanitary equipment component according to claim 5, wherein the organic layer is a self-assembled monolayer. 前記XPSによって、前記条件1に従って測定されるP2pスペクトルのピーク面積から算出されるリン原子濃度が、1.0at%以上10at%以下である、請求項1~6のいずれか1項に記載の衛生設備部材。 The hygiene according to any one of claims 1 to 6, wherein the phosphorus atom concentration calculated from the peak area of the P2p spectrum measured according to the condition 1 by the XPS is 1.0 at% or more and 10 at% or less. Equipment parts. 前記リン原子濃度が、1.5at%以上である、請求項7に記載の衛生設備部材。 The sanitary equipment member according to claim 7, wherein the phosphorus atom concentration is 1.5 at% or more. X線光電子分光法(XPS)によって、前記条件1に従って測定されるO1sスペクトル及び金属スペクトルのピーク面積から算出される、前記衛生設備部材の表面の酸素原子/金属原子濃度比(O/M比)が1.7よりも大である、請求項7または8に記載の衛生設備部材。 Oxygen atom/metal atom concentration ratio (O/M ratio) on the surface of the sanitary equipment member, calculated from the peak areas of the O1s spectrum and metal spectrum measured according to Condition 1 by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). A sanitary equipment component according to claim 7 or 8, wherein: is greater than 1.7. 前記O/M比が1.8以上である、請求項9に記載の衛生設備部材。 The sanitary equipment member according to claim 9, wherein the O/M ratio is 1.8 or more. 前記XPSによって、前記条件1に従って測定されるC1sスペクトルのピーク面積に基づいて算出される、前記衛生設備部材の表面の炭素原子濃度が43at%以上である、請求項1~10のいずれか1項に記載の衛生設備部材。 Any one of claims 1 to 10, wherein the carbon atom concentration on the surface of the sanitary equipment member is 43 at% or more, calculated based on the peak area of the C1s spectrum measured according to the condition 1 by the XPS. Sanitary equipment components described in. 前記衛生設備部材は水栓である、請求項1~11のいずれか1項に記載の衛生設備部材。 The sanitary equipment member according to any one of claims 1 to 11, wherein the sanitary equipment member is a water faucet. 前記衛生設備部材はを吐水する水栓である、請求項12に記載の衛生設備部材。 The sanitary equipment member according to claim 12, wherein the sanitary equipment member is a faucet that spouts hot water . 請求項1~13に記載の衛生設備部材を製造する方法であって、
基材を準備する工程、
基材表面の酸化度を高める工程、
一般式R‐X(Rは炭化水素基であり、Xはホスホン酸基、リン酸基、及びホスフィン酸基から選ばれる少なくとも1種である。)で表される化合物を適用する工程、
を含む、方法。
A method for manufacturing a sanitary equipment member according to claims 1 to 13,
a step of preparing a base material;
A process of increasing the degree of oxidation on the surface of the base material,
A step of applying a compound represented by the general formula RX (R is a hydrocarbon group, and X is at least one selected from a phosphonic acid group, a phosphoric acid group, and a phosphinic acid group);
including methods.
JP2019177400A 2019-09-27 2019-09-27 sanitary equipment parts Active JP7358886B2 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019177400A JP7358886B2 (en) 2019-09-27 2019-09-27 sanitary equipment parts
JP2023162448A JP7521667B2 (en) 2019-09-27 2023-09-26 Sanitary equipment parts

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019177400A JP7358886B2 (en) 2019-09-27 2019-09-27 sanitary equipment parts

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2023162448A Division JP7521667B2 (en) 2019-09-27 2023-09-26 Sanitary equipment parts

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2021055132A JP2021055132A (en) 2021-04-08
JP7358886B2 true JP7358886B2 (en) 2023-10-11

Family

ID=75269960

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2019177400A Active JP7358886B2 (en) 2019-09-27 2019-09-27 sanitary equipment parts
JP2023162448A Active JP7521667B2 (en) 2019-09-27 2023-09-26 Sanitary equipment parts

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2023162448A Active JP7521667B2 (en) 2019-09-27 2023-09-26 Sanitary equipment parts

Country Status (1)

Country Link
JP (2) JP7358886B2 (en)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004217950A (en) 2003-01-09 2004-08-05 Daikin Ind Ltd Surface treatment agent for plating film
JP2007521132A (en) 2003-06-23 2007-08-02 プリンストン ユニバーシティ Carrier coating layer
JP2012508821A (en) 2008-11-14 2012-04-12 エントン インコーポレイテッド Post-treatment method of metal layer
JP2017200602A (en) 2009-02-25 2017-11-09 オーソボンド コーポレーション Anti-infective functional group surface and production method thereof
US20180244978A1 (en) 2017-02-24 2018-08-30 Electrolab, Inc. Methods of applying hybrid sol-gel sam layers to equipment and products and apparatus comprising such hybrid layers
JP2019513851A (en) 2016-03-18 2019-05-30 スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー Zwitterionic polymer-containing composition for coating metal surfaces, method and article

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63248437A (en) * 1986-12-29 1988-10-14 アルミナム カンパニー オブ アメリカ Active substances useful as adsorbents and methods for their production
US5126210A (en) * 1989-08-23 1992-06-30 Aluminum Company Of America Anodic phosphonic/phosphinic acid duplex coating on valve metal surface
US8465808B2 (en) * 2005-10-05 2013-06-18 Duquesne University Of The Holy Spirit Process for depositing an organic acid on the surface of a metal composition
KR101546084B1 (en) * 2013-08-06 2015-08-20 경기대학교 산학협력단 Surface Structure Layer having Antifouling Property

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004217950A (en) 2003-01-09 2004-08-05 Daikin Ind Ltd Surface treatment agent for plating film
JP2007521132A (en) 2003-06-23 2007-08-02 プリンストン ユニバーシティ Carrier coating layer
JP2012508821A (en) 2008-11-14 2012-04-12 エントン インコーポレイテッド Post-treatment method of metal layer
JP2017200602A (en) 2009-02-25 2017-11-09 オーソボンド コーポレーション Anti-infective functional group surface and production method thereof
JP2019513851A (en) 2016-03-18 2019-05-30 スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー Zwitterionic polymer-containing composition for coating metal surfaces, method and article
US20180244978A1 (en) 2017-02-24 2018-08-30 Electrolab, Inc. Methods of applying hybrid sol-gel sam layers to equipment and products and apparatus comprising such hybrid layers

Also Published As

Publication number Publication date
JP2021055132A (en) 2021-04-08
JP7521667B2 (en) 2024-07-24
JP2024012283A (en) 2024-01-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6763463B1 (en) Faucet fitting
US20250075332A1 (en) Sanitary equipment part and method of producing the same
US20250059739A1 (en) Sanitary equipment part
JP7358886B2 (en) sanitary equipment parts
JP7331592B2 (en) Method for manufacturing sanitary equipment member having organic layer formed on surface
JP7327051B2 (en) sanitary equipment
JP7456240B2 (en) Water equipment
JP7498428B2 (en) Water-related equipment
JP7124908B2 (en) Sanitary equipment parts
JP7180762B2 (en) Sanitary equipment parts
JP7809259B2 (en) Faucet
JP7127737B2 (en) Sanitary equipment parts
JP2025012929A (en) Water-related materials

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20220725

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20230418

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20230425

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20230621

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20230829

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20230911

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7358886

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150