水筒の変色！乾くと虹色や茶色になる理由と濡らすと消える不思議な原理

水筒の変色

3月の終わりにステンレス水筒を購入してから、毎日ルイボスティーや韃靼そば茶を入れてデスクにおいて飲んでいます。

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基本は夜手洗いをして水切りに逆さにして置いておき、翌朝乾いたやつをまた使うということを繰り返しています。

中の色が変？！

先日の朝、ふとボトルの中を見ると虹色に輝いていました。
あれっと思ったのですが、一度水でゆすいだらいつも通りのステンレス色に戻りました。

それ以来どうも気になって、朝ボトルの中を覗くようにしています。

この写真を撮った日は、ボトルの中が濃い茶色になっていました。
そして、水道水を注いで軽く振って水を捨てた後・・・

茶色かったのがウソのように綺麗な普通のステンレスボトルの中に見えます。
ゆすいで消えるので茶渋とかではない！
何？！

なぜ乾くと色が付くの？（虹色・茶色に見える理由）

またGoogleAIに聞いてみました。

乾いたときに見える変色の正体は、「酸化被膜（不純物）の厚みの変化」による光の干渉（薄膜干渉）です。

水分のミネラルが残る

水筒を洗って乾かす際、水に含まれているカルシウムやマグネシウムなどのミネラル成分（またはお茶などの成分）が、ステンレスの表面に非常に薄い膜となって残ります。

光が反射して色が付いて見える

この膜の厚みが、光の波長（目に見える色）と同じくらいに薄いため、シャボン玉や水面の油膜と同じように、特定の光の波長だけが強調されて虹色や茶色、あるいは青っぽく見えてしまいます。

ということのようです。

水に濡らすと、なぜ一瞬できれいになるの？

写真のように、水を入れたり濡らしたりすると消える理由は、光の屈折率が変わるからです。

乾いているとき： 「空気 ➔ 薄いミネラル膜 ➔ ステンレス」という境界で光が複雑に反射するため、色が見えます。

濡れているとき： 水を入れると「水 ➔ 薄いミネラル膜 ➔ ステンレス」になります。水とミネラル膜の光の屈折率が非常に近いため、境界での光の乱反射（干渉）が起きなくなり、すりガラスに水を垂らすと透明になるのと同じ原理で、膜が「目に見えなく」なります。

水に濡れてきれいに見えるのは、膜が落ちたわけではなく「一時的に見えなくなっているだけ」 なんだそうです。

対策方法は、水筒に40度前後のぬるま湯とクエン酸をいれてよくかき回して溶かし、1～2時間ほど放置したあと、スポンジでしっかり洗うというものでした。

クエン酸を試してみた

クエン酸はコーヒーメーカーの洗浄などに使うために常備しているので、早速試してみました。
結果は？
よく内部を擦って乾かし、翌朝見てみたら今までと余り変わらない程度に虹色に輝いていました（泣）。

基本のこすり洗い

今まで内部洗浄に使っていたのは、もう何年も前に珈琲を水筒に入れて職場に持っていっていた時に買った長い柄が付いたスポンジなのですが、スポンジが柔らかい！
そして、ゴシゴシ力を入れてボトル内部を擦っていたら、柄が途中からポキっと折れてしまったため、ダイソーで『スミまで洗えるロングボトル洗い』を買ってきました。

少し洗剤を加えてかなり真剣にしっかりこすり洗いをしました。

翌朝乾いたボトルの中を覗いてみると、まだ着色した感じはありますが、色はだいぶ薄くなったような気がします。
クエン酸処理のあとのこすり洗いの時よりむしろ綺麗になった気がします。

それから毎日、結構しっかりこすり洗いをするようにしています。
まだ、朝見た時に綺麗なステンレス色にはなっていません。

ちょっと緑色がかっています。

このあたりでもう一度クエン酸処理をして、しっかりこすり洗いをしたら、買った頃のように乾いても綺麗な状態になるかも知れません。

試してみよう！