发明内容
本发明为解决上述课题,采用了以下手段:
(1)一种树脂制的浴室用地板构成部件,其特征在于:具有排水口和沐浴区,所述沐浴区具有从端部起向排水口方向的排水倾斜,沐浴区表面具有用于防止水的凝集现象、形成水浸湿扩展的微细凹凸。
(2)根据上述(1)所述的浴室用地板构成部件,其特征在于:在所述沐浴区表面,设有凸部和在该凸部周围连续的沟部,凸部与沟部具有所述微细凹凸。
(3)根据上述(2)所述的浴室用地板构成部件,其特征在于:所述排水口周围设有平坦部,所述平坦部具有所述微细凹凸。
(4)根据上述(3)所述的浴室用地板构成部件,其特征在于:所述沟部的深度与宽度的比在0.5以上。
(5)根据上述(2)~(4)所述的浴室用地板构成部件,其特征在于:所述沟部的交叉部向排水倾斜的下游方向开放。
(6)根据上述(1)~(5)所述的浴室用地板构成部件,其特征在于:所述微细凹凸,在以切断值λc为0.08mm进行触针式表面粗糙度测定时,微细凹凸的算术平均粗糙度Ra被调整为在0.8μm以上。
(7)根据上述(2)~(6)所述的浴室用地板构成部件,其特征在于:所述微细凹凸,在以切断值λc为0.08mm进行触针式表面粗糙度测定时,微细凹凸的算术平均粗糙度Ra被调整为凸部的Ra大于沟部的Ra。
在本发明的浴室用地板构成部件中,沐浴区表面具有防止水的凝集现象、用于形成水浸湿扩展的水膜的微细凹凸,因此,在使用浴室后,地板表面上的残余水分会很快干燥。另外,凸部及其周围设有连续的沟部,凸部与沟部具有所述的微细凹凸,所以干燥性能更加可靠。而且,排水口周围设置了没有沟部的平坦部,因此可以提高容易积存污垢的位置的易清洁性。另外,关于沟部的尺寸,深度与宽度的比(纵横比)为0.5以上,因而即使因皮脂等的不沾水成分堆积导致亲水效果下降,也会因吸引及导水作用而保持干燥性能。
沟部的交叉点向排水倾斜的下流方向开放,所以不会产生交叉点的相互阻挡,从而可以使污物容易排出,提高难污染度及污物的易清洁度。
在以切断值λc为0.08mm对微细凹凸进行触针式表面粗糙度测定时,微细凹凸的算术平均粗糙度Ra被调整为在1μm以上。这样就不仅仅是破坏水珠表面张力的凹凸,还是可以防止水的凝集现象、具有形成水浸湿扩展的水膜的功能的微细凹凸。
另外,在以切断值λc为0.08mm对微细凹凸进行触针式表面粗糙度测定时,微细凹凸的算术平均粗糙度Ra被调整为凸部的Ra大于沟部的Ra。通过将脚掌直接接触的凸部的粗糙度变大,可以成为脚掌的摩擦阻抗,提高防滑效果。另外,由于将难于清洁的沟部的粗糙度变小,从而可以提高污物的易清洁度。
具体实施方式
下面参照附图对本发明进行具体的说明。
图1是表示本发明实施方式一的地板构成部件的平面图。在浴室中,地板构成部件1与浴缸2相邻接,沐浴区3几乎位于地板构成部件1的中央部,排水口4配置在地板构成部件1的一部分。沐浴区3的表面设有从端部起向排水口4方向的排水倾斜。另外,在地板构成部件1与浴缸2的邻接部侧,设有比沐浴区3更向上部方向延伸设置的水堤部5,还可以设置用于辅助向排水口4排水的排水沟6。如果不需要设置辅助排水,也可以不设置。
地板构成部件1可能与浴缸2形成为一体、以及与被称为浴缸防水面板的浴缸设置台形成为一体、或与浴缸设置台形成为分体。另外,在本图中,排水口4的位置是位于浴缸2与地板构成部件1邻接侧的中心,而实际上排水口4可以位于任意位置。
考虑到地板构成部件1的材料的量产性,最好是使用成形模具制造的成形品。特别是适宜使用了不饱和聚脂树脂的玻璃纤维强化塑料(FRP)制品,但也可以使用通过射出成形及注入成形等制造的其它树脂材料。
沐浴区3的表面具有防止水的凝集现象、用于形成水浸湿扩展的水膜的微细凹凸。在这里,形成水浸湿扩展的水膜的状态是表现所谓的亲水性。
水的蒸发速度w以式(1)表示。在这里,Δe表示在该环境(温度、相对湿度)的水蒸气压与在该环境的饱和水蒸气压的差,Δz表示水的厚度、K表示由温度与大气压决定的常数。
通过该式可知,在相同的环境下,水的厚度越薄,蒸发的就越快。因此,形成亲水的薄的水膜,可以提高干燥性能。
亲水性与防水性等固体表面的润湿性,在平滑的表面以接触角θ进行评估。接触角θ是指在固体与液体相接的点的液体表面的接线与固体表面形成的角,液体为水时,该角度在90°以下时为亲水性、超过90°时则为防水性。另外,接触角θ可以基于Young的公式以式(2)表示。在这里,γSV表示固体-液体-气体形成的着液线(三重线)的固体-气体间的表面张力或界面自由能,γLV表示着液线(三重线)的液体-气体间的表面张力或界面自由能,γSL表示着液线(三重线)的固体-液体间的表面张力或界面自由能。
γSV=γLVCOSθ+γSL…………(2)
通过该式可知,当液体为水、气体为空气时,接触角θ由γSV、γSL决定。即,固体的表面能大时,接触角θ变小,固体的表面能小时,接触角θ变大。一般情况下,无机材料的表面能较大,因而较易发现亲水性,而高分子材料的表面能较小,因而较难发现亲水性。
在本发明中,在将比较大量的水淋至表面时,例如将3秒后水仍没有凝集而维持膜状的状态作为有“亲水性”处理。另外,本发明中的亲水性,在将数μ升的液滴在表面滴下时,液滴端部与表面形成的接触角θ的大小不一定需要表示。
关于表面的微细凹凸与润湿,我们已知Wenzel公式。该式适用于在凹凸结构上存在的液体与其表面完全接触的情况。这表示,由于表面的凹凸,如果实际表面积比外观的表面积大,润湿则被增强。
表面张力是指平均单位表面积的过量的表面自由能,因此,如果表面积因微细凹凸而变大R倍,则需要用上述式(2)中的固体表面张力、固体-液体表面张力或界面自由能乘以R,这时的接触角θR以式(3)表示:
在该试中,由于R通常是大于1的正数,由于表面的凹凸,外观的表面积越大,亲水性的表面更具亲水性,防水性的表面也更具防水性。由于FRP的接触角在90°以下,通过适当的凹凸结构的设置可提高亲水性。
在实际的洗浴动作中,由于沐浴等需要喷淋大量的水,表面附着的水受其自重的影响,凹凸间的空气几乎都被赶出。因此,本发明的亲水性的发现,是基于这样的Wenzel的理论。
在地板构成部件中,大部分正在使用的水,都因倾斜而流向排水口或排水沟并被排出。这时残余的水,例如在以往的平滑的表面或类似岩石表面上,由于水的凝集现象,接触角70~80°的水珠大多会凝集积存。这时水珠的厚度变大,不经过8小时左右的自然干燥会一直留存。对此,使用本发明的具有亲水性的表面,在大部分正在使用的流向排水口或排水沟并被排出后,残余的水会薄薄的浸润扩展,通过蒸发可以很容易干燥。
另外,在沐浴区3的表面上,设置有凸部7及在凸部7周围连续的沟部8,凸部7与沟部8可以是设有所述微细凹凸的结构。关于凸部7与在凸部7周围设置沟部8的结构,对其形状及排列没有特别的限定。通过该结构与亲水性的组合,可以使干燥性能更加可靠。
吸引及导水作用具有依存于在沟部8临时聚集的水的量的倾向。即,由于尺寸上的限制,当凸部7的大小较大时,沟的容量越大,作用就越容易发挥,而且,沟尺寸的纵横比越大,作用也越容易发挥。反之,当凸部7明显大于沟部8时、以及纵横比较小(沟部较浅)时,则不能发挥作用。另外,即使在发挥了作用的情况下,如果沟的容易过大、或沟过深等,沟内的余水增多,也会影响干燥性能。由于上述原因,作为地板构成部件1的凸部7与沟部8的尺寸,大约应为下述尺寸,但并没有特别的限定。
凸部7的形状最大长度(例如方形则为对角线距离),最好为6mm以上30mm以内。如果为6mm以下,后述的沟部8的尺寸则变小,无法制造。如果为30mm以上,后述的沟部8则变深,不仅干燥性能降低,同时易清洁性也会降低。沟部8的尺寸,其深度与宽度的比(纵横比)最好在0.5以上3以下。如果在0.5以下,吸引及导水作用则无法发挥,如果在3以上,则沟部8变深,不仅干燥性能降低,同时易清洁性也会降低。
沟部8可以连续设置至排水口4或排水沟6,但最好不连续设置至排水口4的周围,而是将没有沟部8的平坦部9设置在排水口4周围或排小沟6周围。排水口4周围是污水集中的位置,如果存在沟部8,则会降低易清洁性,因此最好设置平坦部9。
另外,由于沟部8是连续设置的,因此无论凸部7是什么形状,都会产生交叉部10。该交叉部10需要向排水倾斜的下游侧开放。排水倾斜是从沐浴区3的端部起向排水口4设置,被设定为1/30~1/100。如本图所示,在将排水口4的位置设置在浴缸2与地板构成部件1相邻接的中心时,从地板构成部件1其余的三条边起向排水口形成倾斜。这样,三个倾斜的边界为棱线。
沟部8的交叉部向下游开放,是指交叉部10的靠近排水口4侧为开放、在沟部8内部没有设置沟内流水的障碍物。这样,流入沟部8的污物就可以顺利地流向排水口4并被排出。另外,即使沟部8内残留有污物,在清洁时用海绵等清洁用具擦拭即可很容易地清除。
关于表现亲水性的微细凹凸,对其形状、尺寸、排列没有特别限定,但考虑到地板构成部件1主要由FRP制造,因而最好以表面粗糙度来表示。
关于微细凹凸的制造方法,可以使用预先在成形模具上形成凹凸、在成形时从模具向成形品转印的方法,以及将成形品自身进行研磨、实施喷砂清理的直接加工等。
本发明的微细凹凸的表面粗糙度,可以使用JIS B 06012001年版规定的算术平均粗糙度Ra、最大高度粗糙度Rz、最大断面高度Rt,其测定可以使用触针式表面粗糙度计。由此获得的断面曲线,是粗糙度曲线与波纹曲线合并的曲线,根据切断值λc分为粗糙度成分及波纹成分。在一般的粗糙度测定中,设定λc=0.8,波长在0.8mm以上的成分为波纹成分,波长在0.8mm以下的成分为粗糙度成分,从而测定粗糙度。
另外,表现亲水性的微细凹凸,极细小的凹凸较为有效。极细小的凹凸,可以将切断值λc设定为较小,通过测定粗糙度进行评价。将切断值λc设定为较小,是指将大部分断面曲线作为波纹成分,将λc以下的波长成分作为粗糙度成分进行粗糙度测定。在一般的触针式表面粗糙度计中,触针尖端形状为半径2μm的球形,λc可以选择0.8mm、0.25mm、0.08mm,因此最好使用最小的0.08mm。
这样,当基材为FRP时,最好将微细凹凸调整为Ra在0.8μm以上。如果在0.5μm以下则无法表现亲水性。在0.5~0.8μm之间有时可以表现亲水性,有时无法表现。另外,Ra最好在5μm以下。如果在5μm以上则难于进行自身制造,同时也难于除去污物。这样,将λc设定为0.08mm对Ra进行测定,根据其粗糙度的值,就可以对亲水性的好坏进行评价。另外,除Ra外,也可以用Rz及Rt的大小进行评价,但为了将不同测定物的差平均化进行评价,最好优先选择Ra。
本发明的地板构成部件,表面使用被进行上述调整的微细凹凸,但在设置了凸部与沟部时,特别是凸部,由于与脚掌直接接触,将其表面粗糙度变大,可以成为脚掌的磨擦阻抗,提高防滑效果。因此,在调整表现亲水性的微细凹凸的同时,最好将凸部的粗糙度调整为大于沟部的粗糙度。对于具有防滑效果的微细凹凸的评价,在粗糙度测定中,使用一般的切断值λc=0.8mm即可。这时,仅表现亲水性的程度极细小的凹凸的Ra值较小,无法发挥防滑效果,所以最好将凸部的Ra变大。另外,除Ra外,也可以使用Rz及Rt的大小进行评价,但为了将不同测定物的差平均化进行评价,最好优先选择Ra。
这样,表现亲水性的微细凹凸与具有防滑效果的微细凹凸虽然不同,但可以进行调整以发现两者的功能。
<试验板评价>
首先,制作大小为150mm×150mm、具有表面纹理的试验板,使用该试验板,对干燥性能、防滑性、除去污物的容易度进行评价。试验板的评价结果,自然可以与实际的地板构成部件等价。另外,对于试验板评价结果良好的表面纹理,制作图1所示的地板构成部件,评价干燥性能。
具有表面纹理的试验板,材质为FRP,通过使用了模具的片状模制化合物(SMC)成形进行制作。模具的表面实施一定的蚀刻及喷砂,再进行全面的硬质镀铬,调整为所需的凸部尺寸、沟尺寸及表面粗度。另外,硬质镀铬的目的在于提高模具的而磨损性及树脂离模性,是在SMC成形中通常实施的手法。但为了不损坏已调整好的表面粗度,应优化电流密度、膜厚设定、镀液温度及浓度等的电镀条件。随后,使用该模具,投入材料并在热间进行加压成形,获得被模具形状转印的成形品,对表面进行适当清洗,作为试验板。
对于干燥性能,将试验板设置1/50的倾斜,使用淋浴器在试验板整体上放水,使水流下后,放置在室温15℃、相对湿度60%的环境下,测定至试验板整体干燥的时间(以上简称为“方法1”)。另外,由于实际的地板构成部件会附着污物,因而实施了考虑到该状态的评价。其条件是,作为污物,将每1升水中溶入8g护发素((株)资生堂制、商品名:山茶护发素)的溶液淋在试验板上,在将溶液强制干燥的状态下进行方法1(以上简称“方法2”)。
对于防滑性,将液状香皂(花王(株)制、商品名:Bjore)的5%水溶液撒在试验板上,在上面赤足行走,进行官能评价。官能评价分为“不易滑”、“一般”、“滑”3个等级。
对于污物去除容易度,基于JIS A 4419规定的使用碳精的污染试验,对污染恢复率进行评价。材料色为白色。
实施方式一
制作整体具有微细凹凸的试验板。将微细凹凸调整为,当λc=0.08mm时,Ra=1.454μm(Rz=6.573μm、Rt=15.267μm),当λc=0.8mm时,Ra=7.307μm(Rz=35.511μm、Rt=48.783μm)。
使用淋浴在试验板整体上淋水,表现了亲水性,残余水形成了薄的水膜。关于干燥性能,在方法1中,全部水分在约4小时以内干燥。在方法2中,由于护发素的成分的影响,未能维持亲水性,残余水形成水滴,4小时未干燥。关于防滑性,评价为“不易滑”。污染恢复率为96%。
实施方式二
制作如图2所示的具有表面纹理的试验板。在约3mm四角形的凹部11的周围设置宽约1.5mm的格子状微细凹凸。另外,凹部11是与微细凹凸的凹部相同高度的结构。即,位于比微细凹凸的凸部与凹部更高的位置的结构。将微细凹凸调整为,当λc=0.08mm时,Ra=0.822μm(Rz=3.665μm、Rt=10.938μm),当λc=0.8mm时,Ra=7.644μm(Rz=33.724μm、Rt=51.104μm)。
使用淋浴在试验板整体上淋水,表现了亲水性,残余水形成了薄的水膜。关于干燥性能,在方法1中,全部水分在约4小时以内干燥。在方法2中,由于护发素的成分的影响,未能维持亲水性,残余水形成水滴,4小时未干燥。关于防滑性,评价为“不易滑”。污染恢复率为94%。
实施方式三
制作如图3所示的具有表面纹理的试验板。凸部7是约12mm的四角形,沟部8的深度为0.4mm、宽度为0.4mm,沟部8被连续形成为棋盘格状,交叉部10向4的方向开放。另外,在凸部7和沟部8上实施有微细凹凸,将凸部7调整为,当λc=0.08mm时,Ra=1.338μm(Rz=6.411μm、Rt=14.738μm),当λc=0.8mm时,Ra=6.924μm(Rz=35.389μm、Rt=53.693μm)。将沟部8调整为,当λc=0.08mm时,Ra=1.411μm(Rz=6.234μm、Rt=14.163μm),当λc=0.8mm时,Ra=4.886μm(Rz=29.458μm、Rt=39.017μm)。
使用淋浴在试验板整体上淋水,表现了亲水性,残余水形成了薄的水膜。关于干燥性能,在方法1中,全部水分在约4小时以内干燥。在方法2中,由于护发素的成分的影响,未能维持亲水性,但由于沟部的吸引及导水作用,全部水分在约4小时以内干燥。关于防滑性,评价为“不易滑”。污染恢复率为96%。
比较方式一
制作如图3所示的具有表面纹理的试验板。凸部7是一边为10mm的菱形,沟部8的深度为0.75mm、宽度为1mm,沟部8被连续形成,交叉部10向4的方向开放。凸部7为类似岩石表皮状,凸部7被调整为,当λc=0.08mm时,Ra=0.297μm(Rz=1.402μm、Rt=5.488μm),当λc=0.8mm时,Ra=5.218μm(Rz=21.032μm、Rt=48.092μm)。将沟部8调整为,当λc=0.08mm 时,Ra=0.735μm(Rz=3.184μm、Rt=10.892μm),当λc=0.8mm时,Ra=6.421μm(Rz=28.973μm、Rt=40.092μm)。
使用淋浴在试验板整体上淋水,凸部暂时产生了水珠,但与沟部积存的水接触后,由于吸引及导水作用,水珠消失。关于干燥性能,在方法1、方法2中,全部水分均在约4小时以内干燥。关于防滑性,评价为“一般”。污染恢复率为95%。
比较方式二
制作整体为镜面状的试验板。将表面粗糙度调整为,当λc=0.08mm时,Ra=0.086μm(Rz=0.567μm、Rt=2.842μm),当λc=0.8mm时,Ra=0.139μm(Rz=1.709μm、Rt=4.050μm)。
使用淋浴在试验板整体上淋水,大部分水分流出,但由于残余水的凝集现象,呈水珠状。关于干燥性能,在方法1、方法2中,4小时内均未干燥。关于防滑性,评价为“滑”。污染恢复率为99%。
<地板构成部件的评价>
基于实施方式3的表面纹理,制作图1所示的地板构成部件1。制作顺序及干燥性能的评价方法与试验板相同。
制作后的地板构成部件1具有约1020mm×1440mm的沐浴区3,在与浴缸2的邻接部侧设有排小沟6,其中央部设有排水口4。另外,从端部向排水口4的方向,设有约1/50~1/85的排水倾斜。在这样的沐浴区3上,配置实施方式三的表面纹理。
实施方式四
如图5所示,制作地板构成部件1,其中,沟部8被连续形成至排水口4及排水沟6。关于干燥性能,在方法1、方法2中,表面水分均在4小时以内全部干燥。
实施方式五
如图6所示,制作地板构成部件1,其中,在排水口4周围及排水沟6周围设置约20~55mm的平坦部9,沟部8被形成为不连续至排水口4及排水沟6。关于干燥性能,在方法1、方法2中,表面水分均在4小时以内全部干燥。