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JP7809259B2 - Faucet - Google Patents
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JP7809259B2 - Faucet - Google Patents

Faucet

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JP7809259B2 JP2024165842A JP2024165842A JP7809259B2 JP 7809259 B2 JP7809259 B2 JP 7809259B2 JP 2024165842 A JP2024165842 A JP 2024165842A JP 2024165842 A JP2024165842 A JP 2024165842A JP 7809259 B2 JP7809259 B2 JP 7809259B2
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Description

本発明は、表面に撥水層を備える水栓に関し、詳細には、撥水層が長時間水と接する部位に適用された水栓に関する。 The present invention relates to a faucet with a water-repellent layer on its surface, and more specifically to a faucet in which the water-repellent layer is applied to a portion that will be in contact with water for an extended period of time.

水道水を含む生活用水は、ケイ素、カルシウムを含み、これらの物質は水垢の要因となっている。生活用水に接する水まわり部材では、水垢の付着を抑制し、あるいは付着した水垢を容易に除去することが求められる。水まわり部材表面への水垢等の汚れの付着を防止し、あるいは汚れの除去性を高めるために、保護層で被覆するなどして部材表面を改質する技術が知られている。 Domestic water, including tap water, contains silicon and calcium, which are the causes of limescale. For wet area components that come into contact with domestic water, there is a need to prevent limescale buildup or to make it easy to remove any limescale that does buildup. To prevent limescale and other contaminants from adhering to the surface of wet area components or to improve the removability of such contaminants, there are known techniques for modifying the surface of the components, such as by coating them with a protective layer.

しかしながら、保護層を設けることで着色が見られたり、保護層の傷つき・剥離などにより部材外観を損なわれたりすることが観察された。一方、水まわり部材の表面に汚れを付着させないことは困難であるため、清掃によって汚れを除去することが行われている。水垢等の落しにくい汚れを清掃する場合、特殊な洗剤を使って研磨するなどの方法が行われており、日常的に行うには負担の大きな作業である。そこで、簡単な清掃で汚れを除去できることが求められている。 However, it has been observed that the application of a protective layer can result in discoloration, and damage or peeling of the protective layer can mar the appearance of the component. Meanwhile, since it is difficult to prevent dirt from adhering to the surface of wet-area components, the dirt is removed by cleaning. When cleaning hard-to-remove dirt such as limescale, methods such as polishing with special detergents are used, which is a burdensome task to perform on a daily basis. Therefore, there is a demand for a method that can remove dirt with simple cleaning.

保護層として、基材と直接化学結合させる単分子膜を用いた防汚技術が知られている。例えば、特開2004-217950号公報(特許文献1)には、水栓金具表面をフッ素アルキルホスホン酸で被覆することで、水垢易除去性が得られることが記載されている。単分子膜は、視認できない薄い層であり、単分子膜を設けること自体により部材の外観が損なわれる可能性は低く、単分子膜の機能を付与することができる。また、単分子層の結合を、ホスホン酸により結合単分子膜を緻密に形成することによって、基材表面の水酸基の大部分をシールドすることで、基材表面への汚れ固着を防止し、汚れを容易に除去することができる。例えば、特開2000-265526号公報(特許文献2)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。 Anti-fouling technology using a monomolecular film that is directly chemically bonded to the substrate as a protective layer is known. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-217950 (Patent Document 1) describes how coating the surface of a faucet with a fluoroalkylphosphonic acid can facilitate the removal of limescale. The monomolecular film is an invisible thin layer, and its application is unlikely to impair the appearance of the component while still providing the functionality of a monomolecular film. Furthermore, by forming a dense monomolecular film using phosphonic acid, the majority of the hydroxyl groups on the substrate surface are shielded, preventing the adhesion of dirt to the substrate surface and making it easy to remove. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-265526 (Patent Document 2) describes how applying an anti-fouling layer that shields hydroxyl groups on the surface of ceramics can inhibit the adhesion of silica scale dirt. This stain-resistant layer is disclosed as being made by coating and drying a mixture of hydroxyl groups on the ceramic surface, an organosilicon compound containing a fluoroalkyl group, a methylpolysiloxane compound containing a hydrolyzable group, and an organopolysiloxane compound.

一方、衛生設備部材の表面性状に関し、特開2018-165394号公報(特許文献3)には、ステンレス表面を平滑(算術平均粗さRaが0.05μm以下、最大谷深さPvが2.0μm以下)にすることで油汚れの拭き取り性を高めることが記載され、US2015/0239023号公報(特許文献4)には、材料表面に表面粗さSaが1nm以上1mm以下の微細な凹凸構造を有する表面防汚層を設けることで、毛管作用により指紋を拡散させ、視認性を低下させることが記載されている。 Regarding the surface properties of sanitary equipment components, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2018-165394 (Patent Document 3) describes how smoothing the stainless steel surface (arithmetic mean roughness Ra of 0.05 μm or less, maximum valley depth Pv of 2.0 μm or less) improves the ease of wiping off oil stains, and US Patent Application Laid-Open No. 2015/0239023 (Patent Document 4) describes how providing a surface anti-fouling layer with a fine uneven structure with a surface roughness Sa of 1 nm or more and 1 mm or less on the material surface diffuses fingerprints through capillary action and reduces their visibility.

特開2004-217950号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-217950 特開2000-265526号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-265526 特開2018-165394号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2018-165394 US2015/0239023号公報US2015/0239023 publication

水垢等の汚れは日常の製品使用により汚れの付着および乾燥を繰り返すことで堆積し、汚れの除去に必要な拭き取る力が強くなったり、拭き取り回数が多くなったりするという課題があった。特に、日常の使用において、長時間水と接する部分、例えば、水栓の吐水口の周縁や台付水栓の基部などは汚れが堆積しやすく、表面層(例えば、単分子層)を形成したとしても、汚れが落としにくいという課題があった。 Dirt such as limescale accumulates as the dirt adheres and dries repeatedly during daily use, posing the problem of requiring stronger wiping force or more frequent wiping to remove the dirt. Dirt tends to accumulate particularly easily on areas that come into contact with water for extended periods during daily use, such as the periphery of a faucet spout or the base of a countertop faucet, making it difficult to remove even when a surface layer (e.g., a monolayer) is formed.

本発明者らは、水栓の表面にマイクロメートルオーダーの凹凸構造を有する撥水性の表面層を設けることで、平滑な表面層を設ける場合と比べて、堆積した水垢等の汚れを少ない力または少ない拭き取り回数で除去できることを見出した。本発明は、このような知見に基づくものである。 The inventors have discovered that by providing a water-repellent surface layer with a micrometer-order uneven structure on the surface of a faucet, accumulated stains such as limescale can be removed with less force or fewer wipes than when a smooth surface layer is provided. The present invention is based on this finding.

本発明による水栓は、
基材と、当該基材上にある表面層とを含んでなり、
前記表面層を備えた部分の表面は、JIS B 0681-2(2018)で定められる
二乗平均平方根高さ(Sq)が0.04μm以上1μm以下であり、
輪郭曲面のわい度(Ssk)が-1以上5以下であり、かつ
自己相関長さ(Sal)が10μm以上50μm以下である
ことを特徴とする凹凸構造を有し、
前記表面層は、撥水性であり、かつ、XPS深さ方向分析で得られるプロファイルにおいて、ある測定点における炭素原子濃度と、その1点前の測定点における炭素原子濃度との差の絶対値が1.0at%以下となった点を表面層の終点とし、スパッタの開始から前記終点までのスパッタ時間が5分以内である、ことを特徴とする。
The faucet according to the present invention comprises:
a substrate and a surface layer on the substrate,
The surface of the portion having the surface layer has a root mean square height (Sq) defined in JIS B 0681-2 (2018) of 0.04 μm or more and 1 μm or less,
The uneven structure has a contour curved surface distortion (Ssk) of -1 or more and 5 or less, and an autocorrelation length (Sal) of 10 μm or more and 50 μm or less,
The surface layer is water-repellent, and is characterized in that the end point of the surface layer is a point at which, in a profile obtained by XPS depth direction analysis, the absolute value of the difference between the carbon atom concentration at a certain measurement point and the carbon atom concentration at the immediately preceding measurement point becomes 1.0 at% or less, and the sputtering time from the start of sputtering to the end point is 5 minutes or less.

本発明によれば、堆積した水垢等の汚れを少ない力または少ない拭き取り回数で除去できる水栓が提供される。 The present invention provides a faucet that can remove accumulated dirt such as limescale with less force or fewer wipes.

本発明による部材の基本構成を示す模式図である。1 is a schematic diagram showing the basic configuration of a member according to the present invention. 本発明による部材が適用される物品の一例である水栓の斜視図であり、本発明による部材の表面が好ましく適用される当該水栓の部位(下面および背面)を示す。1 is a perspective view of a faucet, which is an example of an article to which a member according to the present invention is applied, showing the areas (bottom and back) of the faucet to which the surface of a member according to the present invention is preferably applied.

本発明による部材
本発明による水栓1は、図1に示すように、基材10と、基材10上にある表面層40とを備えてなる。部材1は、基材10と表面層40との間に、中間層30および/または着色層20をさらに含んでいてもよい。
Component according to the present invention As shown in Figure 1, the faucet 1 according to the present invention comprises a substrate 10 and a surface layer 40 on the substrate 10. The component 1 may further include an intermediate layer 30 and/or a colored layer 20 between the substrate 10 and the surface layer 40.

部材の表面の形状
水栓1の表面、代表的には表面層40の表面は、JIS B 0681-2(2018)で定められる、
二乗平均平方根高さ(Sq)が0.04μm以上1μm以下であり、
輪郭曲面のわい度(Ssk)が-1以上5以下であり、かつ
自己相関長さ(Sal)が10μm以上50μm以下である
ことを特徴とする凹凸構造を有する。
The surface of the faucet 1, typically the surface of the surface layer 40, is shaped as specified in JIS B 0681-2 (2018).
The root mean square height (Sq) is 0.04 μm or more and 1 μm or less,
The uneven structure is characterized in that the distortion (Ssk) of the contour curved surface is -1 or more and 5 or less, and the autocorrelation length (Sal) is 10 μm or more and 50 μm or less.

このようなマイクロメートルオーダーの凹凸構造を有する撥水性の表面の形状を有することにより、平滑な表面の形状を有する場合と比べて、堆積した水垢等の汚れを少ない力または少ない拭き取り回数で除去することができる。上記凹凸構造を有する撥水性の表面層がこのような良好な水垢除去性を有する理由について、後記する作用機序を通して説明する。部材の表面の形状は表面層40の形状を測定することで取得できる。
前記凹凸構造は、好ましくは、以下のとおりである:
二乗平均平方根高さ(Sq)が0.10μm以上1μm以下であり、
輪郭曲面のわい度(Ssk)が-1以上0以下であり、かつ
自己相関長さ(Sal)が20μm以上50μm以下である。
なお、表面層40の材料や性質(撥水性)については後述する。
By having a water-repellent surface shape with such a micrometer-order uneven structure, accumulated dirt such as limescale can be removed with less force or fewer wiping operations than when a surface has a smooth shape. The reason why the water-repellent surface layer with the above-mentioned uneven structure has such good limescale removal properties will be explained below through the mechanism of action. The surface shape of the component can be obtained by measuring the shape of the surface layer 40.
The relief structure is preferably as follows:
The root mean square height (Sq) is 0.10 μm or more and 1 μm or less,
The distortion (Ssk) of the contour curved surface is -1 or more and 0 or less, and the autocorrelation length (Sal) is 20 μm or more and 50 μm or less.
The material and properties (water repellency) of the surface layer 40 will be described later.

水垢除去の作用機序
部材の表面から水垢が除去される作用機序について、部材の性質、表面形状の違いに基づいて説明する。ただし、以下の説明は仮説であり、この説明により本発明は何らの制限されるものではない。
撥水材表面の水垢は濡れ広がらないため、小さく厚みのある水垢を形成する。拭き取りによる除去時には、この水垢は撥水材表面と化学結合していない場合は撥水表面と界面の剥離が発生し、摩耗により除去される親水材表面の水垢よりも容易に除去することが出来る。そのため撥水材の方が親水材よりも水垢が取れやすい。
また、親水材においては、形成される水垢は一個であっても濡れ広がった形状を取り撥水材に形成した水垢と比べて硬く、基材と強固に結合する。そのため、基材が平滑でもうねっていても拭き取り時には摩耗により除去される。
撥水材に水垢を複数回堆積させていったとき、撥水材表面で水垢は厚みを大きく増す。この時、撥水表面が平滑であった場合には、水垢の拭き取り時に剥離が発生しなくなり、摩耗により除去されるため拭き取りの負荷が大きくなる。
一方で、撥水材表面が適切なうねりを持っている場合には拭き取りにかかる負荷は大きく減少する。これは、うねり表面ではCassie-Baxterモードにより水滴の接触角が向上するとともにピン止め効果も弱まり、堆積された水垢は平滑材よりも面積が小さくなるために、基材との結合強度が小さく剥離によって容易に除去できるからである。
ただし、撥水材表面が平滑でない場合でもSskおよびSalが低い値のときには堆積した水垢が除去しにくい。そのような表面では谷部が多くかつ急峻であるため、水垢が谷の内部に形成されアンカー効果が生じることで水垢が基材と強固に結合する。
The mechanism by which limescale is removed from the surface of a component will be explained based on the properties and surface shape of the component. However, the following explanation is hypothetical and is not intended to limit the present invention in any way.
Since water stains on the surface of water-repellent materials do not spread by wetting, they form small, thick scales. When wiping to remove this scale, if it is not chemically bonded to the water-repellent surface, peeling occurs at the interface with the water-repellent surface, making it easier to remove than scale on hydrophilic surfaces, which is removed by abrasion. For this reason, water-repellent materials are easier to remove scale from than hydrophilic materials.
Furthermore, even if a single scale is formed on a hydrophilic material, it takes on a wet, spread shape and is harder than scale formed on a water-repellent material, and is strongly bonded to the substrate. Therefore, whether the substrate is smooth or wavy, it is removed by abrasion when wiping.
When water stains are deposited on a water-repellent material multiple times, the thickness of the stains increases significantly on the surface of the material. If the water-repellent surface is smooth, the stains will not peel off when wiped off, but will be removed by abrasion, which increases the burden of wiping.
On the other hand, if the surface of a water-repellent material has an appropriate undulation, the load on the wiper is significantly reduced. This is because on a undulating surface, the Cassie-Baxter mode increases the contact angle of the water droplets and weakens the pinning effect, so the area of the accumulated water stains is smaller than on a smooth surface, and the bonding strength with the substrate is weaker, making it easier to remove by peeling.
However, even if the surface of the water-repellent material is not smooth, it is difficult to remove accumulated scale when Ssk and Sal are low. Such a surface has many steep valleys, and scale forms inside the valleys, creating an anchor effect that firmly bonds the scale to the substrate.

表面形状の測定
部材の表面形状の測定は、例えば以下のように行われる。
測定前に、アルカリ性洗剤を用いて部材をウレタンスポンジで軽く擦り洗いをした後、超純水にて十分にすすぎ洗いを行った。部材の表面粗さをレーザー顕微鏡OLS4500(オリンパス製)により求める。測定領域は645μm角とし、測定時には、試料表面に焦点を合わせ、高精度モードで高さ情報を取得する。測定高さの範囲は、焦点が合わなくなり画面が暗転するまでの高さを上限および下限と設定する。
表面形状の測定に使用可能なレーザー顕微鏡の構成は例えば以下のとおりである。
装置:OLS4500
製品バージョン:1.1.8
アプリケーションバージョン:1.1.8.3
光源:405nm半導体レーザー
検出系:フォトマルチプライヤー
対物レンズ:OLYMPUS MPlan APO N 20X/0.60 LEXT
測定範囲:645μm×645μm
Measurement of Surface Profile Measurement of the surface profile of a member is performed, for example, as follows.
Before measurement, the components were lightly scrubbed with a urethane sponge using alkaline detergent, and then thoroughly rinsed with ultrapure water. The surface roughness of the components was measured using a laser microscope OLS4500 (Olympus). The measurement area was 645 μm square, and during measurement, the focus was adjusted to the sample surface and height information was acquired in high-precision mode. The upper and lower limits of the measurement height range were set to the height at which the focus was lost and the screen went dark.
The configuration of a laser microscope that can be used to measure the surface shape is, for example, as follows.
Equipment: OLS4500
Product version: 1.1.8
Application version: 1.1.8.3
Light source: 405 nm semiconductor laser Detection system: photomultiplier Objective lens: OLYMPUS MPlan APO N 20X/0.60 LEXT
Measurement range: 645 μm x 645 μm

表面形状パラメータの算出
表面形状パラメータの算出
測定した画像を、傾き補正した後にフィルタ処理を行う。傾き補正には、解析ソフトウェアの曲面補正(自動)を用いる。フィルタ処理は、表面から小さな横方向の成分を除去し、一次表面をもたらすS-フィルタを使用する。S-フィルタのカットオフ値は5μmを用いる。
表面形状パラメータの算出に使用可能な解析ソフトウェアの詳細は以下のとおりである。
OLS4500アプリケーション(バージョン:1.1.8.3)
画像処理:ソフトウェア上で画像補正、表面補正、曲面補正(自動)を行い、基材の大きな形状に由来する傾きなどを除く(プロファイル断面積:0、処理方向:XY方向)。その後、ガウシアンフィルタ(S-フィルタ:カットオフ値5μm)を用いる。
部材の表面(3次元)性状を、JIS B 0681-2(2018)で定められる二乗平均平方根高さ:Sq、輪郭曲面のわい(歪)度:Ssk、自己相関長さ:Salを指標として求める。
Calculation of Surface Shape Parameters The measured image is subjected to filtering after tilt correction. For tilt correction, the curved surface correction (automatic) of the analysis software is used. For filtering, an S-filter is used, which removes small lateral components from the surface and results in a first-order surface. The cutoff value of the S-filter is 5 μm.
Details of the analysis software that can be used to calculate the surface shape parameters are as follows:
OLS4500 application (version: 1.1.8.3)
Image processing: Image correction, surface correction, and curved surface correction (automatic) are performed on the software to remove inclinations and other imperfections resulting from the large shape of the substrate (profile cross-sectional area: 0, processing direction: XY directions). Then, a Gaussian filter (S-filter: cutoff value 5 μm) is used.
The surface (three-dimensional) properties of the member are determined using the root mean square height: Sq, the distortion (skewness) of the contour curved surface: Ssk, and the autocorrelation length: Sal as indicators defined in JIS B 0681-2 (2018).

表面層
本発明における表面層40は、有機分子を含む撥水性の層であり、表面層40より下の基材の色味を損なわない程度に透明かつ薄い。表面層が撥水層であることで、ケイ素、カルシウム(水垢の原因物質)を含む水道水に接する水栓において、水垢の付着が抑制され、また付着した水垢を容易に除去することができる。
Surface Layer The surface layer 40 of the present invention is a water-repellent layer containing organic molecules, and is transparent and thin enough not to impair the color of the substrate below the surface layer 40. Because the surface layer is a water-repellent layer, the adhesion of limescale is suppressed in faucets that come into contact with tap water containing silicon and calcium (substances that cause limescale), and any limescale that does adhere can be easily removed.

表面層の材質
本発明において、表面層40は、高分子層、低分子層または単分子層であってよい。
Surface Layer Material In the present invention, the surface layer 40 may be a polymer layer, a low molecular weight layer, or a monolayer.

単分子層
本発明において、表面層40は、疎水基Rおよび金属元素に対し配位性を有する官能基Xを含む層であり、表面層40が単層で形成された単分子層であることが好ましく、R-Xからなる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、撥水性に優れる。
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方向に沿う長さを指す。ここで、図1において、基材10から表面層40に向かう方向をZ方向とする。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、基材を効率的に被覆することができ、水垢等の汚染物質の易除去性に優れた水栓を得ることができる。
Monolayer In the present invention, the surface layer 40 is a layer containing a hydrophobic group R and a functional group X that has a coordinating property with a metal element, and the surface layer 40 is preferably a monolayer formed of a single layer, and more preferably a self-assembled monolayer (SAM) consisting of R-X. A self-assembled monolayer is a layer in which molecules are densely assembled, and therefore has excellent water repellency.
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 along the Z direction. Here, in FIG. 1, the direction from the substrate 10 toward the surface layer 40 is the Z direction. The thickness of the SAM is 10 nm or less, preferably 5 nm or less, and more preferably 3 nm or less. The thickness of the SAM is 0.5 nm or more, preferably 1 nm or more. By using constituent molecules that result in a SAM thickness within this range, the substrate can be efficiently coated, and a faucet with excellent ease of removal of contaminants such as limescale can be obtained.

本発明の好適な態様において、SAMは、有機分子が固体表面に吸着する過程で、当該固体表面上に形成される分子集合体であり、分子同士の相互作用によって集合体構成分子が密に集合する。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水栓を得ることができる。 In a preferred embodiment of the present invention, a SAM is a molecular aggregate formed on a solid surface during the process of organic molecules adsorbing to the solid surface, and the constituent molecules of the aggregate are densely assembled due to interactions between the molecules. The SAM contains hydrocarbon groups. This allows hydrophobic interactions between the molecules, allowing the molecules to densely aggregate, resulting in a faucet with excellent stain removal properties.

本発明において、非高分子の有機配位子R-Xは、疎水基Rと、金属元素に対し配位性を有する官能基Xとを備える。非高分子の有機配位子R-Xは、官能基Xを介して下地の表面と結合する。ここで、「非高分子」とは、国際純正応用化学連合(IUPAC)高分子命名法委員会による高分子科学の基本的術語の用語集(日本語訳)の定義1.1(すなわち、相対分子質量の大きい分子で、相対分子質量の小さい分子から実質的または概念的に得られる単位の多数回の繰返しで構成された構造をもつもの。http://main.spsj.or.jp/c19/iupac/Recommendations/glossary36.htmlを参照)に該当しない化合物を意味する。SAMは、このような非高分子の有機配位子R‐Xを用いて形成される層である。 In the present invention, the non-polymeric organic ligand R-X comprises a hydrophobic group R and a functional group X that has coordination properties for a metal element. The non-polymeric organic ligand R-X bonds to the underlying surface via the functional group X. Here, "non-polymeric" refers to a compound that does not fall under definition 1.1 in the Glossary of Fundamental Terms in Polymer Science (Japanese translation) by the International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC) Commission on Macromolecular Nomenclature (i.e., a molecule with a large relative molecular mass that has a structure composed of multiple repeats of units derived, substantially or conceptually, from molecules with a small relative molecular mass. See http://main.spsj.or.jp/c19/iupac/Recommendations/glossary36.html). A SAM is a layer formed using such a non-polymeric organic ligand R-X.

非高分子の有機配位子R-X
本発明の好ましい態様において、表面層40は非高分子の有機配位子R-Xを用いて形成される層である。疎水基Rは、CとHとからなる炭化水素基であることが好ましい。Rの炭化水素基の骨格内に1ないし2個所で炭素以外の原子が置換されていても良い。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)はメチル基である。これによって、水栓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。
Non-polymeric organic ligand R-X
In a preferred embodiment of the present invention, the surface layer 40 is a layer formed using a non-polymeric organic ligand R-X. The hydrophobic group R is preferably a hydrocarbon group consisting of C and H. Atoms other than carbon may be substituted at one or two positions within the skeleton of the hydrocarbon group of R. Examples of substituted atoms include oxygen, nitrogen, and sulfur. Preferably, one end of R (the end not bonded to X) is a methyl group. This makes the surface of the faucet water-repellent, making it easier to remove dirt.

Rの具体例(アルキル)
本発明において、疎水基RはCとHとからなる炭化水素基であることが好ましい。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、中間層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、SAMの分子間隔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。
Specific examples of R (alkyl)
In the present invention, the hydrophobic group R is preferably a hydrocarbon group consisting of C and H. The hydrocarbon group may be a saturated hydrocarbon group or an unsaturated hydrocarbon group. Furthermore, 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, and more preferably a straight-chain saturated hydrocarbon group. Since a chain saturated hydrocarbon group has a flexible molecular chain, it can cover the intermediate layer without gaps and improve water resistance. When R is a chain hydrocarbon group, it is preferably an alkyl group having 6 to 25 carbon atoms. R is more preferably an alkyl group having 10 to 18 carbon atoms. When the number of carbon atoms is large, the interaction between molecules is strong, the molecular spacing of the SAM can be narrowed, and water resistance can be further improved.

Rの具体例(フッ素)
本発明において、疎水基Rはハロゲン原子、例えばフッ素原子を含有してよい。フッ素含有化合物を用いることで、高い撥水性の表面が得られる。ただし、高い水垢除去性を得るためにはハロゲン原子を含まない表面層のほうが好ましい。
Specific examples of R (fluorine)
In the present invention, the hydrophobic group R may contain a halogen atom, such as a fluorine atom. By using a fluorine-containing compound, a highly water-repellent surface can be obtained. However, in order to obtain high water stain removal properties, a surface layer that does not contain halogen atoms is preferred.

Xの具体例
本発明において、官能基Xは、ホスホン酸基、リン酸基、ホスフィン酸基、カルボキシル基、シラノール基(あるいは、アルコキシシリル基などのシラノールの前駆体)、βジオール基、アミノ基、水酸基、ヒドロキシアミド基、αまたはβ-ヒドロキシカルボン酸基から選ばれる少なくとも1種であることが好ましい。
Specific Examples of X In the present invention, the functional group X is preferably at least one selected from a phosphonic acid group, a phosphoric acid group, a phosphinic acid group, a carboxyl group, a silanol group (or a silanol precursor such as an alkoxysilyl group), a β-diol group, an amino group, a hydroxyl group, a hydroxyamide group, and an α- or β-hydroxycarboxylic acid group.

カルボキシル基、βジオール基、アミノ基、水酸基、ヒドロキシアミド基、αまたはβ-ヒドロキシカルボン酸基は、官能基同士で重合することなく、中間層に含まれる金属元素に配位(吸着)するため、緻密な表面層が形成される。 Carboxyl groups, β-diol groups, amino groups, hydroxyl groups, hydroxyamide groups, and α- or β-hydroxycarboxylic acid groups do not polymerize with each other, but rather coordinate (adsorb) to the metal elements contained in the intermediate layer, forming a dense surface layer.

本発明の好ましい態様によれば、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、よ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部材を効率的に得ることができる。 In a preferred embodiment of the present invention, X is at least one phosphorus-atom-containing functional group selected from the group consisting of a phosphonic acid group, a phosphoric acid group, and a phosphinic acid group, and is more preferably a phosphonic acid group. This makes it possible to efficiently obtain a component that has high water resistance and excellent ease of removing contaminants.

単分子層のR-Xの具体例
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。
Specific Examples of R-X in Monolayer The organic phosphonic acid compound represented by the general formula R-X is preferably octadecylphosphonic acid, hexadecylphosphonic acid, dodecylphosphonic acid, decylphosphonic acid, octylphosphonic acid, or hexylphosphonic acid, more preferably octadecylphosphonic acid, hexadecylphosphonic acid, dodecylphosphonic acid, or decylphosphonic acid, and even more preferably octadecylphosphonic acid.

R-Xにおいて、ホスホン酸基を有する分子としてホスホン酸、リン酸基を有する分子として(有機)リン酸、ホスフィン酸基を有する分子としてホスフィン酸、カルボキシル基を有する分子としてカルボン酸、βジオール基を有する分子としてプロトカテク酸、没食子酸、ドーパ、カテコール(オルトヒドロキシフェニル)基、アミノ基を有する分子としてアミノ酸、水酸基を有する分子としてアルコール、ヒドロキシアミド基を有する分子としてヒドロキサム酸、αまたはβ-ヒドロキシカルボン酸基を有する分子としてサリチル酸、キナ酸を用いてもよい。 In R-X, phosphonic acid may be used as a molecule having a phosphonic acid group; (organic) phosphoric acid as a molecule having a phosphoric acid group; phosphinic acid as a molecule having a phosphinic acid group; carboxylic acid as a molecule having a carboxyl group; protocatechuic acid, gallic acid, dopa, or a catechol (orthohydroxyphenyl) group as a molecule having a β-diol group; amino acid as a molecule having an amino group; alcohol as a molecule having a hydroxyl group; hydroxamic acid as a molecule having a hydroxyamide group; and salicylic acid and quinic acid as molecules having an α- or β-hydroxycarboxylic acid group.

本発明において、表面層40は、二種類以上のR‐Xから形成されていてもよい。二種類以上のR‐Xから形成された表面層とは、上述した化合物が複数種類混合されてなる表面層を意味する。また、本発明において、表面層40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 surface layer 40 may be formed from two or more types of R-X. A surface layer formed from two or more types of R-X means a surface layer formed from a mixture of multiple types of the above-mentioned compounds. Also, in the present invention, the surface layer 40 may contain trace amounts of organic molecules other than R-X, as long as the ease of removing limescale is not impaired.

中間層
本発明の好ましい態様によれば、表面層40と基材10との間に、または表面層40と着色層20との間に、中間層30を設けてもよい。中間層30は表面層40および基材10と良好な密着性を得ることができる。中間層30の好ましい例としては、金属原子と酸素原子とを含む層が挙げられる。中間層30において、前記金属原子は酸素原子と結合している。つまり、中間層30には、酸化状態の前記金属元素が含まれる。本発明においては、Cr、Zr、Siからなる群より選ばれる少なくとも1種であることが好ましい。また、中間層30は、下地の色味を損なわないため、表面層40と同じ程度のまたはそれ未満の厚みが好ましい。
Intermediate Layer According to a preferred embodiment of the present invention, an intermediate layer 30 may be provided between the surface layer 40 and the substrate 10, or between the surface layer 40 and the colored layer 20. The intermediate layer 30 can provide good adhesion between the surface layer 40 and the substrate 10. A preferred example of the intermediate layer 30 is a layer containing metal atoms and oxygen atoms. In the intermediate layer 30, the metal atoms are bonded to oxygen atoms. In other words, the intermediate layer 30 contains the metal element in an oxidized state. In the present invention, the intermediate layer 30 is preferably at least one selected from the group consisting of Cr, Zr, and Si. Furthermore, the intermediate layer 30 is preferably of a thickness similar to or less than that of the surface layer 40 so as not to impair the color of the base.

着色層
本発明において、着色層は、着色層を有しない部材表面を対照として、着色層を有する部材表面のΔL*、Δa*およびΔb*の少なくとも1つの絶対値が0を超える色を呈する層である。本発明において、着色層は、ZrまたはCを含んでなる層であることが好ましい。本発明において、着色層は、ZrまたはCを含んでなる無機質の層であることが、部材の耐久性に優れる点で、より好ましい。
Colored Layer In the present invention, the colored layer is a layer that exhibits a color such that the absolute value of at least one of ΔL*, Δa*, and Δb* of the surface of a member having the colored layer exceeds 0, as compared to the surface of a member not having the colored layer. In the present invention, the colored layer is preferably a layer containing Zr or C. In the present invention, it is more preferable that the colored layer is an inorganic layer containing Zr or C, in terms of excellent durability of the member.

基材
本発明において、基材の材質は特に制限されず、例えば水栓の基材として一般的に使用されているもの使用することができる。
Substrate In the present invention, the material of the substrate is not particularly limited, and for example, a material that is generally used as a substrate for a faucet can be used.

基材10の領域10a
基材10は、支持材10aを含む。支持材10a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。
Region 10a of substrate 10
The substrate 10 includes a support material 10a. The material of the support material 10a may be metal, resin, ceramic, earthenware, or glass.

基材10の領域10b
また、基材10には領域10bが設けられていてもよい。領域10bは、例えば、金属めっきや物理蒸着法(PVD)にて形成された、金属を含む層または炭素を主として含む無機化合物からなる層である。領域10b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)等の形態で含まれていてもよい。領域10bは支持材10aの上に直接形成されていてもよいし、領域10bと支持材10aの間に異なる層を含んでいてもよい。領域10bが設けられる基材10としては、例えば、黄銅や樹脂で形成された支持材10aに金属めっき処理により領域10bを設けた金属めっき製品が挙げられる。一方、領域10bが設けられない基材10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10の表面性状は、特に限定されるものではないが、立体形状であることが好ましい。
Region 10b of substrate 10
The substrate 10 may also be provided with a region 10b. The region 10b may be, for example, a metal-containing layer or a layer of an inorganic compound primarily containing carbon, formed by metal plating or physical vapor deposition (PVD). The region 10b may be composed solely of metal elements, or may be contained in the form of a metal nitride (e.g., TiN, TiAlN, etc.), a metal carbide (e.g., CrC, etc.), a metal carbonitride (e.g., TiCN, CrCN, ZrCN, ZrGaCN, etc.), or the like. The region 10b may be formed directly on the support material 10a, or a different layer may be included between the region 10b and the support material 10a. Examples of substrates 10 provided with the region 10b include metal-plated products in which the region 10b is provided by metal plating on a support material 10a made of brass or resin. On the other hand, examples of substrates 10 not provided with the region 10b include metal molded products such as stainless steel (SUS). The surface texture of the substrate 10 is not particularly limited, but preferably has a three-dimensional shape.

表面層が有機ホスホン酸化合物からなる場合、領域10bは、Ti、Zr、CrおよびAlより選択される一以上の金属原子と酸素原子とを含む層を含んでいることが好ましい。 When the surface layer is made of an organic phosphonic acid compound, region 10b preferably includes a layer containing oxygen atoms and one or more metal atoms selected from Ti, Zr, Cr, and Al.

表面層が有機ホスホン酸化合物からなる場合、領域10bは、Ti、Zr、CrおよびAlより選択される一以上の金属原子と酸素原子とを含む層を含んでいることが好ましい。 When the surface layer is made of an organic phosphonic acid compound, region 10b preferably includes a layer containing oxygen atoms and one or more metal atoms selected from Ti, Zr, Cr, and Al.

部材構成の特定
本発明における部材構成の特定については、先ず、表面層40を構成する元素をXPS測定により特定し、疎水基Rおよび官能基Xが存在することは質量分析により確認する。また、表面層40および中間層30の厚みはXPS測定で元素の存在比を測定しながらスパッタリングすることで確認する。次に、着色層20および基材10の特定については、断面をSEM観察することでその存在および境界を識別する。上記の測定の前には表面に付着した汚れを除去するために前処理を行う。
Identification of Component Structure In the present invention, the component structure is identified by first identifying the elements constituting the surface layer 40 using XPS measurement, and confirming the presence of the hydrophobic group R and the functional group X using mass spectrometry. The thicknesses of the surface layer 40 and the intermediate layer 30 are confirmed by sputtering while measuring the abundance ratio of the elements using XPS measurement. Next, the colored layer 20 and the substrate 10 are identified by observing the cross section using an SEM to identify their presence and boundaries. Prior to the above measurements, a pretreatment is performed to remove any dirt adhering to the surface.

前処理
本発明において、測定前に水栓の表面を洗浄し、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、表面粗さが大きな水栓の場合は、測定する部位には、できるだけ平滑性の高い平面の部分を選んで測定する。平滑性の高い部分とは、粗い部分に比べて光を拡散するため、色差測定した場合に正反射成分を含まないSCE方式によるL*が5未満の点のことを指す。
Pretreatment: In the present invention, the surface of the faucet is cleaned before measurement to thoroughly remove any dirt adhering to the surface. For example, after wiping with ethanol and cleaning with a sponge using a neutral detergent, the surface is thoroughly rinsed with ultrapure water. Furthermore, for faucets with high surface roughness, such as those with hairline or shot blasting treatments, the measurement site should be selected to be as smooth as possible. A highly smooth area is one where the light is diffused more than a rough area, and thus where the L* value measured by the SCE method is less than 5, and does not include the specular reflection component when measuring color difference.

表面層の特定
表面層のRおよびXの認定
Identification of surface layer Identification of R and X of surface layer

本発明において、表面層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、表面層に含まれる元素を確認する。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および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および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およびXに相当するm/zのイオン強度が検出されることで、Rおよび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 surface layer is examined in detail using the following procedure. First, surface elemental analysis is performed using XPS analysis to identify the elements contained in the surface layer. Next, mass spectrometry is used to identify the molecular structure from the mass-to-charge ratio (m/z) derived from the molecules of the components present on the surface. Mass spectrometry can be performed using time-of-flight secondary ion mass spectrometry (TOF-SIMS) or high-resolution mass spectrometry (HR-MS). Here, high-resolution mass spectrometry refers to a method that can measure mass resolution with an accuracy of 0.0001 u (u: unified atomic mass units) or less than 0.0001 Da, and can estimate elemental composition from the exact mass. Examples of HR-MS include double-focusing 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 sufficient amounts of R and X can be recovered from the component. On the other hand, if sufficient amounts of R and X cannot be recovered from the component due to reasons such as the component's small size, TOF-SIMS is preferably used. When using mass spectrometry, the presence of R and X can be confirmed by detecting the ion intensity of the m/z corresponding to the ionized R and X. Here, the ion intensity is considered to have been detected when the signal is at least three times the average value of the signal in the range 50 Da around the lowest m/z value within the range for which ion intensity is calculated within the measurement range.

表面層のRおよびX認定時のTOF-SIMS測定条件
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: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500×500μm2、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および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。
TOF-SIMS Measurement Conditions for Identifying R and X in the Surface Layer A time-of-flight secondary ion mass spectrometry (TOF-SIMS) device, such as a TOF-SIMS5 (manufactured by ION-TOF, Inc.), is used. The measurement conditions are as follows: irradiated primary ions: 209Bi3++, primary ion acceleration voltage: 25 kV, pulse width: 10.5 or 7.8 ns, bunching present, no charge neutralization, post-acceleration: 9.5 kV, measurement range (area): approximately 500 x 500 μm2, detected secondary ions: positive, negative, cycle time: 110 μs, number of scans: 16. As a measurement result, a secondary ion mass spectrum (m/z) derived from R and X 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 the detected ions on the vertical axis.

表面層のRおよびX認定時のHR/MS測定条件
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、表面層を形成するために用いた成分(Rおよび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。
HR/MS Measurement Conditions for Identifying R and X in the Surface Layer A time-of-flight tandem mass spectrometer (Q-TOF-MS), for example, a Triple TOF 4600 (manufactured by SCIEX) is used as the high-resolution mass spectrometer. For example, the cut-out substrate is immersed in ethanol, the components (R and X) used to form the surface layer are extracted, and the unnecessary components are filtered and then transferred to a vial (approximately 1 mL) before measurement. The measurement conditions are, for example, ion source: ESI/Duo Spray Ion Source, ion mode (positive/negative), IS voltage (-4500 V), source temperature (600 ° C), DP (100 V), CE (40 V), and MS/MS measurement is performed. As a measurement result, an MS/MS spectrum is obtained. 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.

各原子濃度の測定
各試料の表面層の組成は、X線光電子分光法(XPS)により求める。測定前に、中性洗剤でスポンジ摺動後、超純水にて十分にすすぎ洗いを行う。XPS装置には、PHI QanteraII(アルバック・ファイ製)を用いることが好ましい。各元素を、下記の「XPSによる元素分率の測定条件」および「XPSスパッタ分析時の条件1」で測定することによりスペクトルを得る。
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)を用いて算出する。得られたスペクトルは、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ことで補正処理を行う。測定した元素種全ての補正後のピーク面積強度の合計に対する、ある元素の補正後のピーク面積の割合を対象の原子濃度と定義し、at.%単位で算出する。
Measurement of each atomic concentration The composition of the surface layer of each sample is determined by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). Before measurement, the sample is scrubbed with a sponge using a neutral detergent and then thoroughly rinsed with ultrapure water. A PHI Qantera II (manufactured by ULVAC-PHI) is preferably used as the XPS device. A spectrum is obtained by measuring each element under the following "XPS element fraction measurement conditions" and "XPS sputter analysis condition 1."
The concentration of the detected atoms is calculated from the obtained spectrum using data analysis software PHI MultiPuk (manufactured by ULVAC-PHI). The obtained spectrum is subjected to background removal using the Shirely method for peaks based on the electron orbitals of each measured atom, and then the peak area intensity is calculated and corrected by dividing it by a sensitivity coefficient specific to the device that is preset in the data analysis software. The ratio of the corrected peak area of a given element to the total corrected peak area intensity of all measured element species is defined as the atomic concentration of the target, and is calculated in at.%.

XPSによる元素分率の測定条件
X線条件:単色化AlKα線、25W、15kV
分析領域:100μmφ
中和銃条件:1.0V、10μA
光電子取り出し角:45°
Time Per Step:50ms
Sweep:5回
Pass energy:112eV
分析元素(エネルギー範囲):Zr3d(177-187eV)、C1s(281-296eV)、N1s(394-406eV)、O1s(524-540eV)、Cr2p3(572-582eV)、Ti2p(452-463eV)、Si2p(98―108eV)
Conditions for measuring element fraction by XPS X-ray conditions: monochromatic AlKα ray, 25 W, 15 kV
Analysis area: 100μmφ
Neutralization gun conditions: 1.0 V, 10 μA
Photoelectron take-off angle: 45°
Time Per Step: 50ms
Sweep: 5 times Pass energy: 112eV
Analyzed elements (energy range): Zr3d (177-187 eV), C1s (281-296 eV), N1s (394-406 eV), O1s (524-540 eV), Cr2p3 (572-582 eV), Ti2p (452-463 eV), Si2p (98-108 eV)

XPSスパッタ分析時の条件1(以下、「スパッタ条件1」という)
不活性ガス種:Ar
スパッタ電圧:500V
スパッタ範囲:2mm×2mm
スパッタ間隔:10秒
なお、スパッタ電圧とはArイオン銃に印加する電圧、スパッタ範囲とはスパッタリングにより削る表面の範囲を指す。また、スパッタサイクルとは深さ方向の一測定ごとにArガスを連続して照射した時間を指し、スパッタサイクルの総和をスパッタ時間とする。
Condition 1 for XPS sputtering analysis (hereinafter referred to as "sputtering condition 1")
Inert gas species: Ar
Sputtering voltage: 500 V
Sputtering area: 2 mm x 2 mm
Sputtering interval: 10 seconds. The sputtering voltage refers to the voltage applied to the Ar ion gun, the sputtering range refers to the surface area removed by sputtering, and the sputtering cycle refers to the time during which Ar gas is continuously irradiated for each measurement in the depth direction, and the total sputtering cycle is the sputtering time.

表面層の厚さの特定
前記表面層は、スパッタ条件1のXPS測定において、ある測定点における炭素原子濃度と、その1点前の測定点における炭素原子濃度との差の絶対値が1.0at%以下となった点を表面層の終点とし、スパッタの開始から終点までのスパッタ時間が5分以内、好適には3分以内であることを特徴とする。この時間が表面層の厚さの指標となる。
The surface layer is characterized in that the end point of the surface layer is the point where the absolute value of the difference between the carbon atom concentration at a certain measurement point and the carbon atom concentration at the previous measurement point becomes 1.0 at% or less in XPS measurement under sputtering condition 1, and the sputtering time from the start to the end point is 5 minutes or less, preferably 3 minutes or less. This time is an index of the thickness of the surface layer.

好ましい表面層40の炭素原子濃度
本発明において、表面層40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。
Preferred Carbon Atom Concentration of Surface Layer 40 In the present invention, the carbon atom concentration of the surface layer 40 is preferably 35 at% or more, more preferably 40 at% or more, even more preferably 43 at% or more, and most preferably 45 at% or more. Furthermore, the carbon atom concentration is preferably less than 70 at%, more preferably 65 at% or less, and even more preferably 60 at% or less. A suitable range of the carbon atom concentration can be achieved by appropriately combining these upper and lower limit values. By setting the carbon atom concentration within this range, the ease of removing scale can be improved.

好ましい表面層40のリン原子濃度
本発明において、表面層40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、表面層40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水栓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。
Preferred Phosphorus Atom Concentration of Surface Layer 40 In the present invention, the phosphorus atom concentration of the surface layer 40 is preferably 1.0 at% or more and less than 10 at%. By setting the phosphorus atom concentration in this range, the surface layer 40 is shown to be dense. This makes it possible to obtain a faucet that has sufficient water resistance and excellent limescale removability. More preferably, the phosphorus atom concentration is 1.5 at% or more and less than 10 at%. This further improves water resistance and limescale removability.

撥水性 water repellency

本発明の水栓は、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°以上であることを指す。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 faucet of the present invention preferably has a water droplet contact angle on its surface of 90° or more, and more preferably 100° or more. The water droplet contact angle refers to a static contact angle, and is determined by dropping a 2 μl water droplet onto a substrate and photographing the droplet from the side of the substrate after 1 second. A contact angle meter (model number: SDMs-401, manufactured by Kyowa Interface Science Co., Ltd.), for example, can be used as a measuring device.

中間層の認定
本発明において、中間層の存在は、XPS深さ方向分析により認定できる。先ず(スパッタ条件1)で10分間XPS測定を行い、炭素原子の検出が1点前の測定点との差が1.0at%以下となった点において、10at%以上検出される金属元素を確認する。当該元素の濃度が10分スパッタ時に3.0at%以下になった場合、当該元素の存在範囲を中間層と認定できる。当該元素の濃度が5分スパッタ時に3.0at%以下に下がらなかった場合、部材が中間層を設けていないとする。
Identifying an Intermediate Layer In the present invention, the presence of an intermediate layer can be confirmed by XPS depth profile analysis. First, XPS measurement is performed for 10 minutes under (sputtering condition 1), and at the point where the difference in carbon atom detection from the previous measurement point is 1.0 at% or less, metal elements detected at 10 at% or more are confirmed. If the concentration of the element is 3.0 at% or less after 10 minutes of sputtering, the range in which the element exists can be confirmed as an intermediate layer. If the concentration of the element does not decrease to 3.0 at% or less after 5 minutes of sputtering, the component is deemed not to have an intermediate layer.

着色層および基材の認定
着色層を含んでも良い基材を断面方向に切断し、イオンミリング装置を用いて断面ミリングを行い、平滑な断面を得る。この断面に対して、走査型電子顕微鏡/エネルギー分散型X線分光法(SEM/EDX)を用いて観察を行うことで、着色層および基材の識別ができる。観察領域は、着色層と基材が収まるようにSEM画像を取得する。そのSEM画像に対して、EDXによるマッピング分析を行うことで、着色層および基材の元素分布を視覚的に確認することができる。この元素分布の異なる境界面を、着色層および基材の境界面と識別する。
Identification of Colored Layer and Substrate: The substrate, which may include a colored layer, is cut in the cross-sectional direction and cross-sectional milled using an ion milling device to obtain a smooth cross-section. The cross-section is observed using a scanning electron microscope/energy dispersive X-ray spectroscopy (SEM/EDX) to identify the colored layer and the substrate. An SEM image is taken of the observation area so that the colored layer and the substrate are included. EDX mapping analysis of the SEM image allows visual confirmation of the elemental distribution of the colored layer and the substrate. The boundary surface where the elemental distribution differs is identified as the boundary surface between the colored layer and the substrate.

水栓の製造方法
本発明の水栓は以下の工程:
(a)その表面に、JIS B 0681-2(2018)で定められる
二乗平均平方根高さ(Sq)が0.04μm以上1μm以下であり、
輪郭曲面のわい度(Ssk)が-1以上5以下であり、かつ
自己相関長さ(Sal)が10μm以上50μm以下である
ことを特徴とする凹凸構造を有する基材、または当該凹凸構造を有する着色層を備えた基材を用意する工程と、
(b)前記凹凸構造を有する基材または前記凹凸構造を有する着色層の表面に、表面層を形成する工程と
を含んでなる方法により製造されることが好ましい。
基材表面の上記凹凸構造はマイクロメートルのオーダーであり、表面層の厚みはナノメートルのオーダーであるため、上記のような製法であることが、撥水性を損ねずに表面層を形成できる。
The faucet of the present invention is manufactured by the following steps:
(a) The surface has a root mean square height (Sq) of 0.04 μm or more and 1 μm or less as defined in JIS B 0681-2 (2018),
a step of preparing a substrate having a concave-convex structure characterized in that the distortion (Ssk) of the contour curved surface is -1 or more and 5 or less, and the autocorrelation length (Sal) is 10 μm or more and 50 μm or less, or a substrate provided with a colored layer having the concave-convex structure;
(b) forming a surface layer on the surface of the substrate having a concave-convex structure or the colored layer having a concave-convex structure.
The uneven structure on the substrate surface is on the order of micrometers, and the thickness of the surface layer is on the order of nanometers, so the above-described manufacturing method makes it possible to form the surface layer without impairing the water repellency.

前記工程(a)と前記工程(b)の間に、前記凹凸構造を有する基材の表面にめっきを施す工程をさらに含むことができる。 The method may further include a step of plating the surface of the substrate having the uneven structure between steps (a) and (b).

本発明において、好ましくは、前記工程(a)は、
(a1)支持材を用意する工程と、
(a2)前記支持材の表面に、JIS B 0681-2(2018)で定められる
二乗平均平方根高さ(Sq)が0.04μm以上1μm以下であり、
輪郭曲面のわい度(Ssk)が-1以上5以下であり、かつ
自己相関長さ(Sal)が10μm以上である
ことを特徴とする凹凸構造を形成し、前記基材を作製する工程と
を含む。
In the present invention, preferably, the step (a) comprises:
(a1) providing a support material;
(a2) the surface of the support material has a root mean square height (Sq) of 0.04 μm or more and 1 μm or less as defined in JIS B 0681-2 (2018);
and forming a concave-convex structure having a contour curved surface distortion (Ssk) of -1 or more and 5 or less and an autocorrelation length (Sal) of 10 μm or more, thereby producing the substrate.

本発明において、好ましくは、前記工程(a1)と前記工程(a2)の間に、前記支持材の表面にめっきを施し、表面にめっき層を備えた支持材を作製する工程をさらに含む。 In the present invention, preferably, a step of plating the surface of the support material to produce a support material having a plated layer on its surface is further included between steps (a1) and (a2).

水栓の使用環境
本発明の水栓は、その表面に、水(例えば、生活用水または工業用水)がかかる環境で用いられるものである。
Use Environment of Faucet The faucet of the present invention is used in an environment where water (for example, domestic water or industrial water) splashes on its surface.

本発明において、水がかかる環境としては、水を用いる場所であって、例えば、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, environments subject to water splashes are places where water is used, such as homes and public facilities such as parks, commercial facilities, and offices. Such places preferably include bathrooms, toilet spaces, restrooms, washrooms, and kitchens.

本発明の水栓は、水と接する時間が当該水栓の中で比較的長時間である部位に、表面層が形成されていることが好ましい。このような部位は、水栓の表面と水と空気との界面で水垢の形成が助長される。そのため、本発明の表面が当該部位に適用されることで、本発明の効果が最も生かされ、堆積した水垢等の汚れを少ない力または少ない拭き取り回数で除去できる。 The faucet of the present invention preferably has a surface layer formed in areas of the faucet that are in contact with water for a relatively long period of time. In such areas, the formation of limescale is promoted at the interface between the surface of the faucet, water, and air. Therefore, by applying the surface of the present invention to such areas, the effects of the present invention are maximized, and accumulated limescale and other dirt can be removed with less force or fewer wipes.

本発明の効果が大きい部分として、例えば、図2の矢印部に示すような吐水口の周縁や、台付水栓の基部(例えば、洗面器と接する部位または部材)などが含まれる。このような部位は水栓の正面または上面に比べて清掃時に手が届きにくく、また力もかけにくいことから水垢が堆積して目立つ汚れになりやすい。このような部位に本発明で示す凹凸形状を設けることで、少ない拭き取り回数で水垢を除去することができ、部材の外観を保つことができる。 Areas where the present invention is particularly effective include, for example, the periphery of the spout, as indicated by the arrow in Figure 2, and the base of a countertop faucet (for example, the part or component that comes into contact with the washbasin). These areas are harder to reach and harder to apply force to when cleaning than the front or top surface of the faucet, so limescale tends to accumulate and become noticeable. By providing these areas with the textured shape shown in the present invention, limescale can be removed with fewer wipes, preserving the appearance of the component.

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 present invention will be described in more detail with reference to the following examples. However, the present invention is not limited to these examples.

部材の作製
(実施例1)
黄銅板にニッケルめっきを施した後に、ドライブラスト装置(製品名:ニューマブラスターSGF-4(B)、不二製作所製)を用いて表面に凹凸形状を形成し、その後クロムめっきして、基材を作製した。
ブラストの条件は次のとおりとした。すなわち、ブラストガンは直径12mmの丸ガンを使用し、エア圧を0.20MPa、投射距離を200mm、加工時間を1s/cm2とし、研磨剤はFZB120(不二製作所製)を使用した。
次いで、炭化水素基を備えてなる表面層を以下の手順により形成した。
先ず、基材の表面に存在する汚れを除去するために、アルカリ性洗剤入りの水溶液で超音波洗浄し、その後、基材表面を流水に当てて洗剤を除去した。さらに、イオン交換水に浸漬し、超音波洗浄によるすすぎ洗いをした後、エアーダスターで水分を除去した。
次に、基材を2.5M水酸化ナトリウム水溶液に50℃・5分間浸漬したのち、イオン交換水にて十分にすすぎ洗いを行った。
表面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(ODPA)(製品コード:O0371、東京化成工業製)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1分以上浸漬し、エタノールにて掛け洗い洗浄した。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。こうして、実施例1の部材を作製した。
Fabrication of Members (Example 1)
After nickel plating the brass plate, a roughened surface was formed on the surface using a dry blasting machine (product name: Pneumatic Blaster SGF-4(B), manufactured by Fuji Manufacturing Co., Ltd.), and then chrome plating was performed to prepare a substrate.
The blasting conditions were as follows: a round blast gun with a diameter of 12 mm was used, the air pressure was 0.20 MPa, the projection distance was 200 mm, the processing time was 1 s/cm2, and the abrasive used was FZB120 (manufactured by Fuji Manufacturing Co., Ltd.).
Next, a surface layer having hydrocarbon groups was formed by the following procedure.
First, to remove dirt from the surface of the substrate, the substrate was subjected to ultrasonic cleaning with an aqueous solution containing alkaline detergent, and then the surface of the substrate was subjected to running water to remove the detergent.Furthermore, the substrate was immersed in ion-exchanged water, rinsed with ultrasonic cleaning, and then the water was removed with an air duster.
Next, the substrate was immersed in a 2.5 M aqueous solution of sodium hydroxide at 50° C. for 5 minutes, and then thoroughly rinsed with ion-exchanged water.
The treatment agent used to form the surface layer was a solution of octadecylphosphonic acid (ODPA) (product code: O0371, manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) dissolved in ethanol (Wako Pure Chemical Industries, Ltd., Fujifilm). The substrate was immersed in the treatment agent for at least one minute and then washed with ethanol. The substrate was then dried in a dryer at 120°C for 10 minutes to form an organic layer on the surface of the substrate. In this way, the member of Example 1 was produced.

(実施例2)
黄銅板をサンドペーパー(製品名:FRCC-SDS180番、日本研紙製)により一方向のみに20回程度こすり、表面に筋状の凹凸形状を形成し、その後にニッケルクロムメッキして、基材を作製した。
次いで、この基材の表面に実施例1と同様の手順で有機層を形成させた。こうして、実施例2の部材を作製した。
Example 2
A brass plate was rubbed in one direction with sandpaper (product name: FRCC-SDS180, manufactured by Nihon Kenshi) about 20 times to form streaky irregularities on the surface, and then nickel-chrome plated to prepare a substrate.
Next, an organic layer was formed on the surface of this substrate in the same manner as in Example 1. In this way, a member of Example 2 was produced.

比較
サンドペーパーを別のもの(製品名:FRCC-SDS600番、日本研紙製)に変えた以外は実施例2と同様にして比較の部材を作製した。
( Comparative Example 7 )
A member of Comparative Example 7 was produced in the same manner as in Example 2, except that the sandpaper used was changed to a different one (product name: FRCC-SDS600, manufactured by Nihon Kenshi).

(実施例4)
黄銅板をサンドペーパー(製品名:FRCC-SDS180番、日本研紙製)により一方向のみに20回程度こすり、表面に筋状の凹凸形状を形成し、その後にニッケルクロムメッキして、基材を作製した。
次いで、フッ化炭素基を備えてなる表面層を以下の手順により形成した。
先ず、基材の表面に存在する汚れを除去するために、アルカリ性洗剤入りの水溶液で超音波洗浄し、その後、基材表面を流水に当てて洗剤を除去した。さらに、イオン交換水に浸漬し、超音波洗浄によるすすぎ洗いをした後、エアーダスターで水分を除去した。
次に、基材へ紫外光(波長:254nm、照射強度:15mW/cm2程度)を10分間照射した。
その後、シリコーン系プライマー(製品名:KBM403、信越化学製)をイソプロピルアルコール(富士フイルム和光純薬製)に溶解させた溶液を、不織布(製品名:ベンコットM3-II、旭化成製)に浸み込ませ、基材全体に塗り広げたのち、10分間自然乾燥させて中間層を形成した。
表面層を形成するための処理剤として、フッ化アルキル基を含有するコーティング剤(製品名:SURECO2101S、AGC製)を用いた。この処理剤を不織布(製品名:ベンコットM3-II、旭化成製)に浸み込ませ、基材全体に塗り広げたのち、乾燥機にて120℃で30分間乾燥させた。
こうして、実施例4の部材を作製した。
Example 4
A brass plate was rubbed in one direction with sandpaper (product name: FRCC-SDS180, manufactured by Nihon Kenshi) about 20 times to form streaky irregularities on the surface, and then nickel-chrome plated to prepare a substrate.
Next, a surface layer having fluorocarbon groups was formed by the following procedure.
First, to remove dirt from the surface of the substrate, the substrate was subjected to ultrasonic cleaning with an aqueous solution containing alkaline detergent, and then the surface of the substrate was subjected to running water to remove the detergent.Furthermore, the substrate was immersed in ion-exchanged water, rinsed with ultrasonic cleaning, and then the water was removed with an air duster.
Next, the substrate was irradiated with ultraviolet light (wavelength: 254 nm, irradiation intensity: approximately 15 mW/cm 2 ) for 10 minutes.
Thereafter, a solution of a silicone primer (product name: KBM403, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) dissolved in isopropyl alcohol (manufactured by Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was impregnated into a nonwoven fabric (product name: Bemcot M3-II, manufactured by Asahi Kasei Co., Ltd.), spread over the entire substrate, and then allowed to air dry for 10 minutes to form an intermediate layer.
A coating agent containing a fluorinated alkyl group (product name: SURECO2101S, manufactured by AGC) was used as the treatment agent for forming the surface layer. This treatment agent was impregnated into a nonwoven fabric (product name: BEMCOT M3-II, manufactured by Asahi Kasei), spread over the entire substrate, and then dried in a dryer at 120°C for 30 minutes.
In this way, the member of Example 4 was produced.

比較
サンドペーパーを別のもの(製品名:FRCC-SDS600番、日本研紙製)に変えた以外は実施例4と同様の手順で比較の部材を作製した。
( Comparative Example 8 )
A member of Comparative Example 8 was produced in the same manner as in Example 4, except that the sandpaper used was changed to a different one (product name: FRCC-SDS600, manufactured by Nihon Kenshi).

(実施例6)
図2の壁付シングルレバー水栓(品番:TKS05315J、TOTO製)の面に実施例2と同様の手順で表面凹凸および有機層を形成し、実施例6の部材を作製した。
Example 6
A surface irregularity and an organic layer were formed on the underside of the wall-mounted single-lever faucet (product number: TKS05315J, manufactured by TOTO) shown in FIG. 2 in the same manner as in Example 2, to produce a member of Example 6.

(比較例1)
黄銅板にニッケルクロムメッキを施した後に、自動研磨機(ビューラー製)により表面をバフ研摩し、基材を作製した。研摩粒子には、平均粒径が0.05μmのアルミナ粒を用いた。
次いで、この基材の表面に実施例1と同様の手順で表面層を形成し、比較例1の部材を作製した。
(Comparative Example 1)
The brass plate was nickel-chrome plated and then the surface was buffed using an automatic polishing machine (manufactured by Buhler Co., Ltd.) to prepare a substrate. Alumina particles with an average particle size of 0.05 μm were used as abrasive particles.
Next, a surface layer was formed on the surface of this substrate in the same manner as in Example 1, to prepare a member of Comparative Example 1.

(比較例2)
比較例1に用いた基材を使用し、この基材の表面に実施例4と同様の手順で表面層を形成し、比較例2の部材を作製した。
(Comparative Example 2)
The substrate used in Comparative Example 1 was used, and a surface layer was formed on the surface of this substrate in the same manner as in Example 4 to prepare a member of Comparative Example 2.

(比較例3)
黄銅板にニッケルめっきを施した後に、表面をヘアライン加工し、その後クロムめっきして、基材を作製した。
次いで、この基材の表面に実施例1と同様の手順で表面層を形成し、比較例3の部材を作製した。
(Comparative Example 3)
A brass plate was nickel-plated, the surface was hairline-finished, and then chrome-plated to prepare a substrate.
Next, a surface layer was formed on the surface of this substrate in the same manner as in Example 1, to prepare a member of Comparative Example 3.

(比較例4)
比較例1に用いた基材を使用し、この基材の表面に実施例4と同様の手順で表面層を形成し、比較例4の部材を作製した。
(Comparative Example 4)
The substrate used in Comparative Example 1 was used, and a surface layer was formed on the surface of this substrate in the same manner as in Example 4, to prepare a member of Comparative Example 4.

(比較例5)
ドライブラスト装置のエア圧を0.25MPaにした以外は実施例1と同じ処理を施し、比較例5の部材を作成した。
(Comparative Example 5)
A member of Comparative Example 5 was produced by carrying out the same treatment as in Example 1, except that the air pressure of the dry blasting device was set to 0.25 MPa.

(比較例6)
ドライブラスト装置のエア圧を0.30MPaにした以外は実施例1と同じ処理を施し、比較例6の部材を作成した。
(Comparative Example 6)
A member of Comparative Example 6 was produced by carrying out the same treatment as in Example 1, except that the air pressure of the dry blasting device was set to 0.30 MPa.

性能試験
上記のとおり作製した各部材を試料に供して、以下の試験を行った。
Performance Tests The members prepared as described above were used as samples to carry out the following tests.

水垢の除去性試験
乾燥炉中で50℃に加熱した各試料の表面に、水道水を200μl滴下し、液体が乾燥するまで放置した。この操作を1サイクルとした。同一の操作を再び行い、すなわち1サイクル後に形成された水垢の上にさらに水道水を滴下し、乾燥させ、2サイクル分の水垢を形成した。さらに同一の操作を繰り返し行い3サイクル、5サイクル分の水垢を作製した。水垢が形成された試料を以下の手順で評価した。
Limescale Removal Test 200 μl of tap water was dropped onto the surface of each sample heated to 50°C in a drying oven, and the sample was left to stand until the liquid dried. This operation constituted one cycle. The same operation was repeated, i.e., tap water was further dropped onto the limescale formed after one cycle, and the sample was allowed to dry, forming limescale for two cycles. The same operation was then repeated to create limescale for three and five cycles. The samples on which limescale had formed were evaluated according to the following procedure.

(i)乾いた布を用いて、試料の表面に対して軽い荷重(80gf/cm2)を掛けながら、5回往復摺動させた。
(ii)水垢の除去を確認出来れば試験を終了する。水垢の残りが存在する場合は(i)を繰り返した。
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。
(i) A dry cloth was used to apply a light load (80 gf/cm 2 ) to the surface of the sample, and the cloth was then slid back and forth five times.
(ii) If the removal of the scale was confirmed, the test was terminated. If the scale remained, (i) was repeated.
The removal of water stains was determined by rinsing the surface of the sample with running water, removing the water with an air duster, and then visually checking whether water stains remained on the surface of the sample.

(i)、(ii)の手順により水垢の除去に要した摺動回数に基づき、水垢除去性能を以下のとおり評価した。
5回で除去できたとき 3点
10回で除去できたとき 2点
15回で除去できたとき 1点
15回で除去できなかったとき 0点
評価結果を表1に記載した。
Based on the number of sliding movements required to remove the scale by steps (i) and (ii), the scale removal performance was evaluated as follows.
When it was possible to remove it after 5 tries, it received 3 points. When it was possible to remove it after 10 tries, it received 2 points. When it was possible to remove it after 15 tries, it received 1 point. When it was not possible to remove it after 15 tries, it received 0 points. The evaluation results are shown in Table 1.

特性の測定
上記のとおり作製した各部材を試料に供して、以下の測定を行った。
Measurement of Properties Each of the members prepared as described above was used as a sample to carry out the following measurements.

表面形状の測定
測定前に、アルカリ性洗剤を用いて各試料をウレタンスポンジで軽く擦り洗いをした後、超純水にて十分にすすぎ洗いを行った。各試料の表面粗さをレーザー顕微鏡OLS4500(オリンパス製)により求めた。測定領域は645μm角とした。測定時には、試料表面に焦点を合わせ、高精度モードで高さ情報を取得した。測定高さの範囲は、焦点が合わなくなり画面が暗転するまでの高さを上限および下限と設定した。
なお、使用したレーザー顕微鏡の構成は以下のとおりである。
装置:OLS4500
製品バージョン:1.1.8
アプリケーションバージョン:1.1.8.3
光源:405nm半導体レーザー
検出系:フォトマルチプライヤー
対物レンズ:OLYMPUS MPlan APO N 20X/0.60 LEXT
測定範囲:645μm×645μm
Measurement of Surface Profile Before measurement, each sample was lightly scrubbed with a urethane sponge using alkaline detergent, and then thoroughly rinsed with ultrapure water. The surface roughness of each sample was measured using a laser microscope OLS4500 (Olympus). The measurement area was 645 μm square. During measurement, the focus was adjusted to the sample surface, and height information was acquired in high-precision mode. The upper and lower limits of the measurement height range were set to the height at which the image became out of focus and went dark.
The laser microscope used had the following configuration:
Equipment: OLS4500
Product version: 1.1.8
Application version: 1.1.8.3
Light source: 405 nm semiconductor laser Detection system: photomultiplier Objective lens: OLYMPUS MPlan APO N 20X/0.60 LEXT
Measurement range: 645 μm x 645 μm

表面形状パラメータの算出
測定した画像は、傾き補正した後にフィルタ処理を行った。傾き補正には、解析ソフトウェアの曲面補正(自動)を用いた。フィルタ処理は、表面から小さな横方向の成分を除去し、一次表面をもたらすS-フィルタを使用した。S-フィルタのカットオフ値は5μmを用いた。
なお、使用した解析ソフトウェアの詳細は以下のとおりである。
OLS4500アプリケーション(バージョン:1.1.8.3)
画像処理:ソフトウェア上で画像補正、表面補正、曲面補正(自動)を行い、基材の大きな形状に由来する傾きなどを除いた(プロファイル断面積:0、処理方向:XY方向)。その後、ガウシアンフィルタ(S-フィルタ:カットオフ値5μm)を用いた。
各試料の表面(3次元)性状を、JIS B 0681-2(2018)で定められる二乗平均平方根高さ:Sq、輪郭曲面のわい(歪)度:Ssk、自己相関長さ:Salを指標として求めた。Sq、Ssk、Salの測定値を表1に記載した。
Calculation of surface shape parameters The measured images were subjected to filtering after tilt correction. For tilt correction, the curved surface correction (automatic) function of the analysis software was used. For filtering, an S-filter was used to remove small lateral components from the surface and obtain a first-order surface. The cutoff value of the S-filter was 5 μm.
Details of the analysis software used are as follows:
OLS4500 application (version: 1.1.8.3)
Image processing: Image correction, surface correction, and curved surface correction (automatic) were performed on the software to remove inclinations and other imperfections resulting from the large shape of the substrate (profile cross-sectional area: 0, processing direction: XY directions). Then, a Gaussian filter (S-filter: cutoff value 5 μm) was used.
The surface (three-dimensional) properties of each sample were determined using the root mean square height (Sq), contour curve distortion (Ssk), and autocorrelation length (Sal) as indices defined in JIS B 0681-2 (2018). The measured values of Sq, Ssk, and Sal are listed in Table 1.

各原子濃度の測定
前記(スパッタ条件1)でのXPS測定において、炭素原子の検出が1点前の測定点との差が1.0at%以下となった点を表面層の終点とし、その1点前までのスパッタ時間を表1に記載した。
Measurement of each atomic concentration In the XPS measurement under the above (sputtering condition 1), the point at which the difference in the detected carbon atoms from the previous measurement point became 1.0 at % or less was defined as the end point of the surface layer, and the sputtering time up to that point was shown in Table 1.


10 基材、10a 基材10の一領域、10b 基材10の他の一領域、20 着色層、30 中間層、40 表面層 10: Substrate; 10a: One region of the substrate; 10b: Another region of the substrate; 20: Colored layer; 30: Intermediate layer; 40: Surface layer

Claims (4)

基材と、当該基材上にある表面層とを含んでなる水栓であって
前記基材は金属を含み、
前記水栓の、前記表面層を備えた部分の表面は、JIS B 0681-2(2018)で定められる
二乗平均平方根高さ(Sq)が0.10μm以上1μm以下であり、
輪郭曲面のわい度(Ssk)が-1以上以下であり、かつ
自己相関長さ(Sal)が0μm以上50μm以下である
ことを特徴とする凹凸構造を有し、
前記表面層は、撥水性の、高分子層、低分子層または単分子層であり、かつ、下記「XPSによる元素分率の測定条件」および「スパッタ条件1」の各条件で測定されたXPS深さ方向分析で得られるプロファイルにおいて、ある測定点における炭素原子濃度と、その1点前の測定点における炭素原子濃度との差の絶対値が1.0at%以下となった点を表面層の終点とし、スパッタの開始から前記終点までのスパッタ時間が5分以内である、水栓。

XPSによる元素分率の測定条件
X線条件:単色化AlKα線、25W、15kV
分析領域:100μmφ
中和銃条件:1.0V、10μA
光電子取り出し角:45°
Time Per Step:50ms
Sweep:5回
Pass energy:112eV
分析元素(エネルギー範囲):Zr3d(177-187eV)、C1s(281-296eV)、N1s(394-406eV)、O1s(524-540eV)、Cr2p3(572-582eV)、Ti2p(452-463eV)、Si2p(98―108eV)

スパッタ条件1
不活性ガス種:Ar
スパッタ電圧:500V
スパッタ範囲:2mm×2mm
スパッタ間隔:10秒
A faucet comprising a substrate and a surface layer on the substrate,
the substrate comprises a metal;
The surface of the portion of the faucet that has the surface layer has a root mean square height (Sq) defined in JIS B 0681-2 (2018) of 0.10 μm or more and 1 μm or less,
The uneven structure has a contour curved surface distortion (Ssk) of -1 or more and 0 or less, and an autocorrelation length (Sal) of 20 μm or more and 50 μm or less,
The surface layer is a water-repellent polymer layer, a low-molecular-weight layer, or a monomolecular-weight layer , and in a profile obtained by XPS depth direction analysis measured under the conditions described below in "Conditions for measuring element fraction by XPS" and "Sputtering condition 1," the endpoint of the surface layer is the point where the absolute value of the difference between the carbon atom concentration at a certain measurement point and the carbon atom concentration at the measurement point immediately preceding that point becomes 1.0 at% or less, and the sputtering time from the start of sputtering to the endpoint is 5 minutes or less.

XPS element fraction measurement conditions
X-ray conditions: monochromatic AlKα radiation, 25 W, 15 kV
Analysis area: 100μmφ
Neutralization gun conditions: 1.0 V, 10 μA
Photoelectron take-off angle: 45°
Time Per Step: 50ms
Sweep: 5 times
Pass energy: 112eV
Analyzed elements (energy range): Zr3d (177-187 eV), C1s (281-296 eV), N1s (394-406 eV), O1s (524-540 eV), Cr2p3 (572-582 eV), Ti2p (452-463 eV), Si2p (98-108 eV)

Sputtering condition 1
Inert gas species: Ar
Sputtering voltage: 500 V
Sputtering area: 2 mm x 2 mm
Sputtering interval: 10 seconds
前記表面層の、前記XPS深さ方向分析で得られるプロファイルにおいて、ある測定点における炭素原子濃度と、その1点前の測定点における炭素原子濃度との差の絶対値が1.0at%以下となった点を表面層の終点とし、スパッタの開始から前記終点までのスパッタ時間が3分以内である、請求項に記載の水栓 The faucet of claim 1, wherein the end point of the surface layer is determined as the point where the absolute value of the difference between the carbon atom concentration at a certain measurement point and the carbon atom concentration at the previous measurement point in the profile obtained by the XPS depth direction analysis of the surface layer is 1.0 at% or less, and the sputtering time from the start of sputtering to the end point is 3 minutes or less. 前記表面層と前記基材との間に中間層を備えてなる、請求項1または2に記載の水栓。The faucet according to claim 1 or 2, further comprising an intermediate layer between the surface layer and the base material. 水栓の下面または背面として、その表面が適用される、請求項1~3のいずれか一項に記載の水栓 A tap according to any one of claims 1 to 3, the surface of which is applied as the underside or backside of the tap .
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