(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-10-26
(45)【発行日】2022-11-04
(54)【発明の名称】水改質材の製造方法
(51)【国際特許分類】
C02F 1/68 20060101AFI20221027BHJP
C04B 41/85 20060101ALI20221027BHJP
C01B 5/00 20060101ALI20221027BHJP
C01B 33/20 20060101ALI20221027BHJP
C02F 1/48 20060101ALI20221027BHJP
【FI】
C02F1/68 510A
C04B41/85 C
C01B5/00 Z
C01B33/20
C02F1/68 520N
C02F1/68 520P
C02F1/68 520S
C02F1/68 530B
C02F1/68 520U
C02F1/48 A
C02F1/48 B
(21)【出願番号】P 2019208566
(22)【出願日】2019-11-19
【審査請求日】2021-06-22
(73)【特許権者】
【識別番号】501049719
【氏名又は名称】株式会社エヌエム
(74)【代理人】
【識別番号】100073287
【氏名又は名称】西山 聞一
(72)【発明者】
【氏名】松井 正己
【審査官】▲高▼ 美葉子
(56)【参考文献】
【文献】特開2004-50044(JP,A)
【文献】特開2004-50043(JP,A)
【文献】特開2001-179193(JP,A)
【文献】特開2000-325964(JP,A)
【文献】特開2000-192086(JP,A)
【文献】特開平11-347541(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
C02F1/66-1/68
C02F1/46-1/48
C02F1/20-1/26
C02F1/30-1/38
C01B33/20-39/54
C01B3/00-6/34
C04B41/80-41/91
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
セラミックス製の担体の表面に、トルマリン、溶融材及びペタライト粉末を含有させたセラミックス粉末原料を付着させ、焼成してトルマリン含有被膜を形成する様にしたことを特徴とする水改質材の製造方法。
【請求項2】
ゼオライト、バクハン石を粉砕混合したセラミックス粉末を成形し、焼成して担体を形成する様にしたことを特徴とする
請求項1記載の水改質材の製造方法。
【請求項3】
請求項1又は2記載の製造方法で製造された水改質材に、マグネシアを主成分とする副水改質材を混合
する様にしたことを特徴とする
水改質材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、水噴射だけで自動車、鉄道車輌、船舶等の表面を洗浄すると共に、被洗浄面に被膜形成する洗浄装置に使用される水改質材及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、自動車、鉄道車輌、船舶等の表面は、降雨、埃等の付着で汚濁されるために、定期的な洗浄が必要であった。
特に、自動車等を洗浄する時は、一般的に洗剤を併用して洗車した後に、ワックス掛けを行っていたために、手間、コストが必要であると共に、洗剤等による環境汚染も発生していた。
又、最近では特殊配合ポリマーによる被膜形成も一部で行われる様になって来たが、コスト高の欠点を有していた。
【0003】
そこで、本出願人は、セラミックス担体の表面に、トルマリン粉末、硼砂、珪酸ソーダ粉末を混合したセラミックス粉末原料を付着させ、焼成してトルマリン含有被膜を形成した水改質材を開発した(例えば、特許文献1参照)。
【0004】
この水改質材は、下記(1)~(3)の効果を奏する。
(1)この水改質材充填は永久使用、長期間使用可能で、この水改質材充填のカートリッジ内を流通した洗浄水だけで自動車等の洗浄及びホウ酸シリカ被膜の形成を行うために、手間、コストの大幅な低減を行うことが出来る。
(2)洗浄水が、水改質材間の流通により活性化されているために、自動車等の表面に付着した埃を離脱させて洗浄力を増大させることが出来、洗剤を不要と成して環境汚染を防止することが出来る。
(3)水改質材間を流通した洗浄水に、水改質材の一部成分であるホウ酸シリカが含有されて自動車等の表面に噴射され、トルマリンが発生する電荷による電着作用で強固に着床し、且つ表面の微細な凹凸に付着してホウ酸シリカ被膜を形成することにより、該ホウ酸シリカ被膜はガラス質であるために、撥水性が高く、汚れが付着しにくくなり、ワックス掛けの手間を省くと共に、ホウ酸シリカ被膜形成後の自動車等の洗浄は水だけで、洗剤、薬剤を不要にすることが出来る。
【0005】
しかし、このトルマリン含有被膜では、珪酸ソーダ粉末が使用させていることから、セラミックス担体との焼結固着は十分に発揮されているとはいえ、用途如何ではセラミックス担体からの剥離脱落を否定出来ない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
本発明は、洗浄作業の省力化、低コスト化を図ると共に、洗剤、ワックス等の薬剤類を不要にする洗浄装置に使用される水改質材であって、担体とトルマリン含有被膜の焼結固着を強固にして、トルマリン含有被膜を担体から剥離させない様にした水改質材及びその製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明は、珪酸ソーダ粉末ではトルマリン含有被膜が担体から剥離する可能性を否定出来ない課題に鑑み、セラミックス製の担体の表面にトルマリン、溶融材及びペタライト粉末を含有させたセラミックス粉末原料を付着させ、焼成してトルマリン含有被膜を形成することにより、担体とトルマリン含有トルマリン含有被膜の焼結固着を、ペタライト粉末に含有する珪酸リチウムにより、従来の珪酸ソーダを使用したトルマリン含有被膜と比較して更に強固にして、水改質材を半永久使用、長期間使用可能とする。
又、前記トルマリン含有被膜の形成時に1000℃以下で焼成することによって、トルマリンが結晶の形を変えて、電気的特性を失ってしまうことを防止する。
そして、この水改質材を洗浄装置に使用すれば、トルマリン含有被膜から溶出したホウ酸シリカが源水に含有されると共に、トルマリンの作用で、ホウ酸シリカは帯電し、且つ源水は電気分解、水改質されて活性水となるため、洗浄力が向上すると共に、含有ホウ酸シリカは電着作用で被洗浄物の表面に付着される。
【発明の効果】
【0009】
要するに全体的には、粒状水改質材を充填した水活性タンクを通水させて得られたホウ酸シリカ含有活性水を自動車等の表面に噴出し、表面洗浄すると共にホウ酸シリカ被膜を形成する様にし、前記水改質材は、ゼオライト、バクハン石を混合焼結形成した担体の表面にトルマリン含有被膜を焼結形成したので、水改質材は半永久使用、長期間使用可能で、この水改質材充填のカートリッジ内を流通した洗浄水だけで自動車等の洗浄及びホウ酸シリカ被膜の形成を行うために、手間、コストの大幅な低減を行うことが出来る。
又、水改質材間の流通により、洗浄水が活性化されているために、自動車等の表面に付着した埃を離脱させて洗浄力を増大させることが出来、洗剤を不要と成して環境破壊を防止することが出来る。
更に、水改質材間を流通した洗浄水に、水改質材の一部成分であるホウ酸シリカが含有されて自動車等の表面に噴射され、トルマリンが発生する電荷による電着作用で強固に着床し、且つ表面の微細な凹凸に付着してホウ酸シリカ被膜を形成することにより、該ホウ酸シリカ被膜はガラス質であるために、撥水性が高く、汚れが付着しにくくなり、ワックス掛けの手間を省くと共に、ホウ酸シリカ被膜形成後の自動車等の洗浄は水だけで、洗剤、薬剤を不要にすることが出来る。
【0010】
又、特許請求の範囲に記載したものにあっては、セラミックス製の担体の表面にトルマリン、溶融材及びペタライト粉末を含有させたセラミックス粉末原料を付着させ、焼成してトルマリン含有被膜を形成したので、セラミックスの表面は凹凸があることにより、担体表面へのトルマリン含有被膜の焼結固着を強固にすることが出来る。
そして、トルマリンを水改質材の表層部のみに集中的に偏在させることにより、トルマリンと源水を効率良く接触させて、水活性効率の向上、ホウ酸シリカ溶出の促進を図ることが出来、而も水改質材に必要なトルマリンの含有量を減少させて、製造コストを削減することが出来る。
【0011】
又、トルマリン含有被膜は、溶融剤が焼結温度を低下させ、トルマリンが電気的特性を失ってしまう温度以下でのトルマリン含有被膜の担体への焼結固着を容易にすることが出来、而もペタライトの主要成分である珪酸リチウムによりトルマリン含有被膜の担体からの剥離を確実に阻止することが出来ると共に、トルマリン含有被膜の耐衝撃性の向上を図ることが出来、更に従来の珪酸ソーダと比して珪酸リチウムはホウ酸シリカの溶出量を増量させることが出来る。
【0012】
又、トルマリン含有被膜を焼結形成する前に、前記担体を、ゼオライト、バクハン石を粉砕混合したセラミックス粉末を成形し、焼成して形成したので、ゼオライト、バクハン石は吸着作用を有することにより、担体表面へのトルマリン含有被膜の焼結固着を強固にすることが出来ると共に、トルマリンが電気的特性を失ってしまう温度以上の高温での担体の焼成を可能にし、而もバクハン石の組成中に含まれるミネラル分が溶融剤として作用するため、ゼオライトと混合した場合、担体の焼結を容易にすると共に、担体の強度向上を図ることが出来る。
【0013】
又、請求項1又は2記載の製造方法で製造された水改質材と、マグネシアを主成分とする副水改質材を併用したので、洗浄装置の水活性タンク内を通過する源水にミネラルを溶出することにより、活性洗浄水の水質をアルカリ性にして洗浄力を向上させると共に、トルマリン含有被膜が形成された水改質材と同様の作用でもって、水活性して、洗浄力の向上を図ることが出来る。
【0014】
又、セラミックス製の担体の表面に、トルマリン、溶融材及びペタライト粉末を含有させたセラミックス粉末原料を付着させ、焼成してトルマリン含有被膜を形成する様にし、又ゼオライト、バクハン石を粉砕混合したセラミックス粉末を成形し、焼成して担体を形成する様にしたので、本願の様な新規の製造方法も、単純な工程が主であると共に、窯業の工程を転用できるため、水改質材の製造を安価に行うことが出来、更にこれらの原料の大半は天然鉱石等から大量、安定的に安価に入手出来る等その実用的効果甚だ大である。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【
図1】本発明に係る
水改質材の製造方法で製造された水改質材を充填した洗浄装置の斜視図である。
【
図4】自動車等の表面におけるホウ酸シリカ被膜形成状況を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【0016】
以下本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。
本発明の水改質材の製造方法で製造された水改質材が充填使用される洗浄装置1は、基体ケース2内に水活性タンク3と高圧水の送水装置4が内装されている。
【0017】
水活性タンク3は上部に着脱自在な蓋体5を有し、水活性タンク3内に多数の数mm大の球状(粒状)の水改質材6、6a…が充填されたカートリッジ7を交換自在に装着している。
そして、水活性タンク3の下部に送水圧が付加された水道水の給水パイプ8aが直結される給水口8を設け、水活性タンク3の上部と送水装置4は連結パイプ9で連通させている。
尚、水活性タンク3の供給側及び排水側に夫々設けた給水口8と連結パイプ9の口径は、排水下流側の連結パイプ9のものを小径と成している。
又、送水装置4の高圧水の送出口10に高圧ホース11、ガン12、ノズル13を順次、接続する様にしている。
【0018】
尚、水活性タンク3には外部へ活性水を取出す吐出口14を設け、更に、基体ケース2に車輪15、取手16、脚体17、スイッチ、及び電源プラグ等を付設すると共に、上面に載置部を設けている。
【0019】
次に本発明に係る水改質材を使用した自動車等の洗浄方法について説明する。
多数の粒状の水改質材6、6a…を収納した通水自在なカートリッジ7が装着されている水活性タンク3の給水口8に水道水の給水パイプ8aを接続し、送水装置4の活性洗浄水の送出口10に高圧ホース11、ガン12及びノズル13を順次接続し、送水装置4を作動させる。
【0020】
洗浄装置1の作動開始により、給水口8から送水された源水(水道水)は水活性タンク3の通過時に、水改質材6、6a…のトルマリン含有被膜18から溶出したホウ酸シリカS1、S2…(低温ガラス)が源水に含有されると共に、トルマリンの作用で、ホウ酸シリカS1、S2…は帯電し、且つ源水は電気分解、水改質されて活性水となり、水活性タンク3から連結パイプ9を経由して送水装置4に送水される。
【0021】
送水装置4に流入したホウ酸シリカ含有活性水は高圧ホース11、ガン12等を経由してノズル13から自動車等の表面W(ガラス表面その他の表面も含む)に洗浄高圧水として噴出され、自動車等の表面Wに付着した汚れを活性洗浄水が洗浄すると共に、洗浄水に含有されているホウ酸シリカS1、S2…は、電荷により表面Wに付着し、且つ表面Wの微細な凹凸に入り込み、表面Wにガラス質の薄いホウ酸シリカ被膜M1を形成する。
【0022】
次に、上述の基本的な洗浄方法における詳細な作用を説明する。
先ず、源水が流入する水活性タンク3内に収納した多数の粒状の水改質材6、6a…、20、20a…は2種類のものが収納される。
【0023】
1種類目の水改質材6、6a…の成分はゼオライト、バクハン石及びトルマリンを混合焼結形成したもの、又はゼオライト、バクハン石を混合焼結形成した担体19の表面にトルマリン含有被膜18を焼結形成したものであり、この水改質材6、6a…は低温ガラスであるホウ酸シリカS1、S2…を含有していることにより、水活性タンク3内で流通する源水に微量溶出し、源水に混入する。
【0024】
尚、水改質材6、6a…の表面に固着されトルマリン含有被膜18を形成するトルマリンは、ホウ素を含む珪酸塩鉱物の一種であり、加圧(圧力変化)したり、衝撃を加えること等により、表面に電荷(圧電気、電位等)を生じる性質を有している。
又、トルマリンは、水中において、含有するホウ酸シリカS1、S2…を容易に溶出し、ホウ酸シリカS1、S2…を溶出することによっても電荷を生じる。従って、トルマリンが電荷を発生することにより、源水に混入しているホウ酸シリカS1、S2…の表面に電荷が帯電し、ホウ酸シリカS1、S2…は所謂荷電粒子状態になり、電着作用が具備されるものと思われる。
又、トルマリンが発生する電荷により、水改質材6、6a…の周囲を通過する水の電気分解が発生し、水が改質されて、活性化するものと思われる。
【0025】
又、2種類目の副水改質材20、20a…の成分はマグネシアを焼結形成したものであり、この副水改質材20、20a…は含有するミネラルを溶出することにより、水質をアルカリ性化する作用を有している。
又、トルマリンを主成分とする水改質材6、6a…と同様に水活性作用を有しており、軟磁性体、誘電体であることにより、副水改質材20、20a…の周囲を通過する水との接触作用により、次の様な作用で源水が活性化されると思われる。
例えば、副水改質材20、20a…と水の接触により静電気が発生すると共に電位が変化し、発生した微弱電流により水の電気分解が発生したり、発生した磁力線により水が改質されて、水が活性化するものと思われる。
【0026】
上記2種類の水改質材6、6a…、20、20a…による水改質の作用例としては、磁気水、磁化水、構造変化水と呼ばれるものであり、例えば、磁気作用で水分子のイオン結合、水素結合等の水構造に作用して、クラスター(水分子H2Oの結合体)が小さくなって、水構造が疎となり、活性化するものと思われ、疎 の水構造が自動車等の表面Wに付着した汚れを水構造内に包含し洗浄作用が増大する。
【0027】
又、水活性化は水改質材6、6a…(副水改質材20、20a…を含む、洗浄作用において以下同じ))による作用の他、源水に作用している圧力が水改質材6、6a…を充填した水活性タンク3内に流入して変化したり、水改質材6、6a…前後の給水口8と小径の連結パイプ9の口径差により圧力増加(圧力変化)し、水の粘性率が変化したり、水構造変化が発生したり、圧力変化が発生する。
又、水活性タンク3内に収容された多数の粒状の水改質材6、6a…間の空隙がランダムになるため、水活性タンク3内に水道の圧力がかかった状態で流入する源水の流れが激しく乱れて乱流になることから、水改質材6、6a…の周囲の水圧が局部的に増減したり、水活性タンク3内が激しい乱流により攪拌状態になる。これらの流水作用により、トルマリンでの電荷発生、並びにトルマリンを含有するトルマリン含有被膜18からのホウ酸シリカS1、S2…の溶出が促進される。
【0028】
そして、ホウ酸シリカ含有活性洗浄水が自動車等の表面Wに噴出された時、表面W付着の汚れは送水装置4で高圧噴射された圧力水で除去されたり、活性水で汚れを含有除去する。
又、洗浄作用と同時に、トルマリンの発生する電荷による電着作用で、洗浄水に含有されている帯電ホウ酸シリカS1、S2…が自動車等の表面Wに強固に着床し、且つ自動車等の塗装面又はガラス面等の表面Wには微細無数の凹凸が存在しているため、洗浄水に含有されているホウ酸シリカS1、S2…が凹凸に入り込む様にして、表面Wに付着して薄いホウ酸シリカ被膜M1を形成する。
このホウ酸シリカ被膜M1はガラス質でもあって、表面は撥水性を有しているため、汚れが付着し難くなる。
【0029】
最後に、上述の洗浄方法を使用した好ましい態様を説明する。
初めて本発明の洗浄方法を行う時には、自動車等の汚れを充分に落とさないと、ホウ酸シリカ被膜M1内に汚れが強固に内蔵されるために、初回だけは洗剤を使用して洗浄することが肝要である。
又、1回でも本発明による洗浄を行った時には、水洗いだけでも良いが、本発明の方法による洗浄を複数回行うことにより、ホウ酸シリカ被膜M1の上に次々と新しい被膜M2、M3…が形成され、光沢発揮、撥水効果が向上する。
【0030】
尚、上記の洗浄装置及び洗浄方法によれば、洗浄を複数回行ってホウ酸シリカ被膜M1、M2…を複数層と成すことにより、ホウ酸シリカ被膜M1、M2…は強固となり、その後の自動車等の手入れを容易とする。
又、初回の洗浄に際して洗剤を使用することにより、自動車等の表面Wに汚れが付着していても洗剤併用で汚れを除去してホウ酸シリカ被膜M1、M2…内への汚れ残留を防止する。
又、水活性タンク3内に水改質材6、6a…を充填したカートリッジ7を着脱自在と成すことにより、長期間使用した水改質材6、6a…を交換して、洗浄効果を再生すると共に、水改質材6、6a…の交換を容易に行う。
又、給水口8の口径に比して連結パイプ9の口径を小径と成すことにより、電荷発生(帯電)、ホウ酸シリカ含有及び活性化の3作用が圧力変化で促進され、洗浄水の効能を向上する。
又、水活性タンク3に吐出口14を設けることにより、ホウ酸シリカ含有活性水をバケツ等に別途取り出して、使い勝手を向上する。
【0031】
次に本発明に係る水改質材6、6a…の製造方法の一例について説明する。
基本的には、セラミックス(カオリン、長石等に代表される陶磁器原料、アルミナ、ジルコニア等に代表されるファインセラミックス原料等を含む全ての窯業原料)の粉末を略球状に成形、又は造粒し、焼成して担体19を形成し、次に担体19の表面にトルマリン(電気石)を含有させたセラミックス粉末原料を付着させ、焼成してトルマリン含有被膜18を形成する。
【0032】
具体的には、先ずゼオライト、バクハン石を粉砕混合した後、略球状に成形、又は造粒し、1000~1100℃で焼成して、担体19を形成し、次にトルマリン粉末、硼砂、ペタライト粉末を混合して成るセラミックス粉末原料を前記担体19と共にパン型転動造粒機に投入し、適量の水分を加えながら混合して、担体19表面にトルマリン及びペタライト粉末を含有させたセラミックス粉末原料を付着させ、600~1000℃で焼成して、トルマリン含有被膜18を形成する。
【0033】
尚、担体19は上記の様に焼結形成したものが硬度、強度の点で望ましいが、適宜粒径に粗粉砕されたセラミックス原料を利用した未焼成の担体19であっても良い。
又、トルマリンは、1000℃を超える温度で加熱すると、結晶の形を変え(転移)て電気的特性を失ってしまうため、トルマリン含有被膜18を形成する時は、1000℃以下の温度で焼成しなければならない。
又、トルマリン及びペタライト粉末を含有させたセラミックス粉末原料を強固に焼結すると共に、担体19に固着させて、トルマリン含有被膜18を形成するためには、600℃以上で焼成しなければならないことが確認された。
【0034】
又、トルマリン含有被膜18をトルマリン粉末、硼砂、ペタライト粉末を混合して成す様にした場合に、重量比で、トルマリン粉末を30%以下にした時は、担体19表面に固着するトルマリンが不足して水改質効率が劣り、70%以上にした時は、溶融剤として作用する硼砂及びペタライトが不足して、1000℃以下でトルマリンを担体19表面へ焼結固着させることが困難になり、トルマリン粉末30~70%、硼砂50~20%、ペタライト粉末25~10%とした時に、トルマリン含有被膜18を強固に固着させて形成出来ると共に、実用上充分な水改質効果を得られることが確認された。
【0035】
又、担体19を重量比で、ゼオライト50%、バクハン石50%を粉砕混合して成す様にした場合は、1000~1100℃での焼成で良好な焼結結果が確認されたが、担体19の原料及び焼成温度は、上記に限らず、他のセラミックス原料を適宜混合して使用しても良く、その他のセラミックス原料を使用する場合は、選択したセラミックス原料の特性を考慮し、充分強固に焼結できる様に設定することが望ましい。
【0036】
又、担体19の大きさは、使用する洗浄装置1の大きさ等の都合により適宜調整すれば良いが、その時担体19表面に形成するトルマリン含有被膜18の厚みは、担体19の粒径を考慮し、例えば、担体19の粒径が5mmのときは、0.2mmの厚みのトルマリン含有被膜18を形成し、担体19の粒径が30mmのときは、2mmの厚みのトルマリン含有被膜18を形成すれば良い。
【0037】
尚、上記の水改質材6、6a…の製造方法によれば、担体19を焼結形成した後、トルマリン含有被膜18を形成する様にしているため、トルマリンが結晶の形を変えて電気的特性を失ってしまう温度以下に限定されず、より高い温度での担体19の焼結形成を可能にする。
又、トルマリン粉末、硼砂、ペタライト粉末を混合しているため、溶融剤である硼砂とペタライト粉末がトルマリン含有被膜18の焼結温度を低下させる。
又、担体19を吸着作用を有するゼオライト、バクハン石を粉砕混合したものと成すことにより、吸着性に優れた担体19を得る。
又、バクハン石は、その組成中にミネラル分(酸化金属等)を多く含むことから、ゼオライトと混合した場合、ミネラル分が溶融剤として働き、担体19の焼結温度を低下させる。
【符号の説明】
【0038】
6、6a… 水改質材
18 トルマリン含有被膜
19 担体
20、20a… 副水改質材