JP2005336379A

JP2005336379A - 鋼板印字用ペイント及び鋼板印字方法

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Publication number: JP2005336379A
Application number: JP2004158961A
Authority: JP
Inventors: Yoshitaka Sano; 嘉高佐野
Original assignee: Marktec Corp
Current assignee: Marktec Corp
Priority date: 2004-05-28
Filing date: 2004-05-28
Publication date: 2005-12-08
Anticipated expiration: 2024-05-28
Also published as: JP4586964B2

Abstract

【課題】アトマイズエアー圧力、ペイント圧力及び鋼板までの距離を変化させなくても温度範囲が常温〜300 ℃の鋼板に対してドット径を略同じに保持して印字できるペイントを提供する。
【解決手段】無機着色顔料10〜20重量％と被膜形成樹脂10〜30重量％と該被膜形成樹脂の溶解性が良い沸点80℃未満の高揮発性溶剤10〜20重量％と沸点80〜150 ℃の中揮発性溶剤10〜40重量％と沸点が150 ℃を越え220 ℃以下の溶剤10〜30重量％と沸点が220 ℃を越える溶剤５〜10重量％とから構成されて粘度が50〜70cPのペイント。
【選択図】なし

Description

本発明は、温度範囲が常温〜300 ℃の鋼製板材にアトマイズエアー方式により印字する鋼板印字用ペイント及び鋼板印字方法に関するものである。

周知の通り、鉄鋼材製造工場、自動車製造工場、造船所などにおいては、鉄板などの鋼製板材（鋼板）の表面にドット印字装置を用いて材質や用途を表示する文字を印字しており、当該ドット印字装置として口径0.10〜0.25mmφの吐出ノズルが複数個配置されて該吐出ノズルの開閉を制御することにより粘度20〜30cPに調整されたペイントをドット状に断続して吐出させて鋼板の表面に所要の文字・記号やラインを描いてマーキングを行う形式のドット印字装置が汎用されている。

前記ドット印字装置には、例えば、無機着色顔料５〜10重量％と、エチルセルロース樹脂、アセチルブチルセルロース樹脂、ヒドロキシプロピルセルロース樹脂及び熱可塑性アクリル樹脂等の被膜形成樹脂５〜10重量％と、被膜形成樹脂の溶解性が良い沸点80℃以下の高揮発性有機溶剤５〜15重量％と、単独では被膜形成樹脂の溶解性が悪いか或いは溶解しない沸点80℃を越える中揮発性有機溶剤45〜75重量％と、被膜形成樹脂の溶解性が良い沸点120 ℃以上の低揮発性有機溶剤10〜20重量％とからなるペイントが用いられている（特許文献１参照）。

また、厚板製造ラインではライン構成上、常温から300 ℃付近の温度範囲の鋼板に対して印字する必要があるため、細管よりなる二流体スプレーノズルを用いてペイントを噴霧して印字している（特許文献２参照）。

さらに、厚板製造ライン等の常温から300 ℃付近の温度範囲までを対象とした二流体スプレーノズルによる印字方法では、沸点が50〜80℃の有機溶剤を主溶剤としたペイントを使用して対象物の温度によりペイント圧力とアトマイズエアー圧力とを制御して常温から300 ℃付近の温度範囲の厚板に対して印字する鋼板マーキング方法（特許文献３参照）が提案されている。

特許公報第２９２０３６８号公報。特許公報第２５１２３２１号公報。特開平９−４７７１７号公報。

前記従来のペイントを使用しての二流体スプレーノズルを用いたアトマイズエアー方式による印字方法では、吐出されたペイントがアトマイズエアーにより霧状となって鋼板に付着し、さらに、アトマイズエアーによって押し広げられることにより、ある一定の径のドットが形成されるが、鋼板が高温の場合には鋼板温度とペイントの主溶剤の沸点とに大幅な温度差が生じ、ドット形成の過程で鋼板の界面上でペイントが急速な沸騰現象を起こして飛散し、鋼板上に十分に付着しなくなるので、アトマイズエアー圧力、ペイント圧力及び鋼板までの距離を変化させてペイントの吐出速度、吐出量及び液状態を変えて各温度に対応した印字条件にて印字を行っており、このため、印字装置のほかに温度センサーや制御機構を必要とするという問題点があった。

また、100 ℃以下の鋼板においては、アトマイズエアーを用いない方法により実施されており、該方法においては、乾燥のために沸点50〜80℃の有機溶剤を主溶剤としたペイントが用いられているが、作業環境によって鋼板温度が100 ℃を越えると有機溶剤が蒸発して印字できないという問題点があった。

そこで、本発明者は、アトマイズエアー圧力、ペイント圧力及び鋼板までの距離を変化させなくても温度範囲が常温〜300 ℃の鋼板に対してドット径を同じに保持して印字できるペイント及び該ペイントを使用した印字方法を得ることを技術的課題として、その具現化をはかるべく研究・実験を重ねた結果、ペイントを沸点80℃未満の高揮発性溶剤と沸点80〜150 ℃の中揮発性溶剤と沸点が150 ℃を越え220 ℃以下の溶剤と沸点が220 ℃を越える溶剤とから構成して初期粘度を50〜70cPとすれば、沸点の異なる各溶剤を鋼板温度によって段階的に揮発させて粘度を変化させることにより、ペイントの飛散を可及的に抑制してドット径を略同じに保持して印字できるという刮目すべき知見を得、前記技術的課題を達成したものである。

前記技術的課題は、次の通りの本発明によって解決できる。

即ち、本発明に係るアトマイズエアー方式による鋼板印字用ペイントは、無機着色顔料10〜20重量％と被膜形成樹脂10〜30重量％と該被膜形成樹脂の溶解性が良い沸点80℃未満の高揮発性溶剤10〜20重量％と沸点80〜150 ℃の中揮発性溶剤10〜40重量％と沸点が150 ℃を越え220 ℃以下の溶剤10〜30重量％と沸点が220 ℃を越える溶剤５〜10重量％とからなり、且つ、粘度が50〜70cPとなっているものである。

また、本発明に係るアトマイズエアー方式による鋼板印字方法は、無機着色顔料10〜20重量％と被膜形成樹脂10〜30重量％と該被膜形成樹脂の溶解性が良い沸点80℃未満の高揮発性溶剤10〜20重量％と沸点80〜150 ℃の中揮発性溶剤10〜40重量％と沸点が150 ℃を越え220 ℃以下の溶剤10〜30重量％と沸点が220 ℃を越える溶剤５〜10重量％とからなり、且つ、粘度が50〜70cPである鋼板印字用ペイントを流体スプレーノズルから加熱された鋼板に噴射させ、前記沸点の異なる各溶剤を鋼板温度によって段階的に揮発させて粘度を変化させることにより、前記鋼板印字用ペイントの飛散を可及的に抑制して印字するようにしたものである。

本発明によれば、沸点の異なる各溶剤を鋼板温度によって段階的に揮発させ、粘度を変化させてペイントの飛散を抑制しているから、アトマイズエアー圧力、ペイント圧力及び鋼板までの距離を変化させなくても温度範囲が常温〜300 ℃の鋼板に対してドット径が略同じに保持された付着力の高いマークを印字することができる。

従って、本発明の産業上利用性は非常に高いといえる。

以下、本発明の実施の形態について説明する。

実施の形態１．

本実施の形態に係るアトマイズエアー方式による鋼板印字用ペイントは、粘度が50〜70cPで、且つ、無機着色顔料と被膜形成樹脂と該被膜形成樹脂の溶解性が良い沸点80℃未満の高揮発性溶剤と沸点80〜150 ℃の中揮発性溶剤と沸点が150 ℃を越え220 ℃以下の溶剤と沸点が220 ℃を越える溶剤とから構成されており、溶剤全量はペイント全体量に対して50〜80重量％とするのが好ましく、50重量％未満では固形分が多くなり目的とする粘度が得られず、80重量％を越える量では無機着色顔料と被膜形成樹脂との配合割合が必要量に満たなくなるので好ましくない。また、被膜形成樹脂全量はペイント全体量に対して10重量％以上とするのが好ましく、10重量％未満では粘度が50〜70cPが得られず、付着性が低下するので好ましくない。

前記無機着色顔料の色彩は、特に限定されるものではないが、鋼板の表面に印字した場合の目視性の観点から白色が好ましく、無機白色顔料の内でも、隠蔽力に優れたチタン白が適している。無機着色顔料の配合割合はペイント全体量に対して10〜20重量％の範囲内において十分な目視性が得られるので好ましく、10重量％未満の場合には実用できる目視性が得られ難いので好ましくない。

前記被膜形成樹脂としては、エチルセルロース樹脂、アセチルブチルセルロース樹脂、熱可塑性アクリル樹脂、ロジンエステル樹脂、マレイン酸樹脂及びシリコーン樹脂の単独又は混合物を使用すればよい。被膜形成樹脂の配合割合はペイント全体量に対して10〜30重量％とするのが好ましく、10重量％未満では目的の粘度が得られず、30重量％を越える量ではペイント全体量に対して溶剤の配合割合が満たなくなるので好ましくない。

ペイントに使用する溶剤は、沸点80℃未満の高揮発性溶剤と沸点80〜150 ℃の中揮発性溶剤と沸点が150 ℃を越え220 ℃以下の溶剤と沸点が220 ℃を越える溶剤との四つの沸点範囲を満足する溶剤を選択しなければ、温度範囲が常温〜300 ℃の鋼板に対して沸点の異なる各溶剤を鋼板温度によって段階的に揮発させてペイントの粘度を変化させることができない。

前記被膜形成樹脂の溶解性が良い沸点80℃未満の高揮発性溶剤としては、沸点56.2℃のアセトン、沸点79.6℃のメチルエチルケトン、沸点57.2℃の酢酸メチル、沸点76.7℃の酢酸エチル及び沸点39.8℃のジクロルメタン等を使用することができ、高揮発性溶剤の配合割合はペイント全体量に対して10〜20重量％である。

次に、沸点80〜150 ℃の中揮発性溶剤としては、沸点126.6 ℃の酢酸ブチル、沸点135.6 ℃のエチレングリコールモノエチルエーテル、沸点82℃のエチレングリコールジメチルエーテル及び沸点121.2 ℃のテトラクロルエチレンを使用することができ、中揮発性溶剤の配合割合はペイント全体量に対して10〜40重量％である。

次に、沸点が150 ℃を越え220 ℃以下の溶剤としては、沸点156.3 ℃のエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート及び沸点192 ℃のエチレングリコールモノブチルエーテルアセテートを使用することができ、当該溶剤の配合割合はペイント全体量に対して10〜30重量％である。

次に、沸点が220 ℃を越える溶剤としては、沸点244.7 ℃のエチレングリコールモノフェニルエーテル及び沸点246.8 ℃のジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテートを使用することができ、当該溶剤の配合割合はペイント全体量に対して５〜10重量％である。

ペイントの粘度は50〜70cPとしなければならない。鋼板温度が常温〜100 ℃の場合において、初期粘度が50cP未満ではアトマイズエアーによるエアー圧力によってペイントのドットが不特定方向へ伸びるから、丸い形のドットを得ることができないので、好ましくなく、70cPを越える粘度ではペイントの吐出量が低下すると共に、アトマイズエアーによる押し広げが起こらずドット径が小さくなるので好ましくない。また、鋼板温度が100 ℃より高い場合において、初期粘度が50cP未満では鋼板の表面で起こる粘度上昇が緩慢となり、特に、高温域において蒸気圧によってペイントが飛散して付着量が低下し、ドット径が小さくなるので好ましくなく、70cPを越える粘度ではペイントが十分な霧状とならず、色の濃さにバラツキのあるドットができるので好ましくない。

実施の形態２．

本実施の形態に係るアトマイズエアー方式による鋼板印字方法は、無機着色顔料10〜20重量％と被膜形成樹脂10〜30重量％と該被膜形成樹脂の溶解性が良い沸点80℃未満の高揮発性溶剤10〜20重量％と沸点80〜150 ℃の中揮発性溶剤10〜40重量％と沸点が150 ℃を越え220 ℃以下の溶剤10〜30重量％と沸点が220 ℃を越える溶剤５〜10重量％とからなり、且つ、粘度が50〜70cPである鋼板印字用ペイントを流体スプレーノズルから加熱された鋼板に噴射させ、前記沸点の異なる各溶剤を鋼板温度によって段階的に揮発させて粘度を変化させることにより、ペイントの飛散を可及的に抑制して印字するものである。

前記鋼板印字方法では、鋼板の温度が常温〜100 ℃の場合には、ペイントの初期粘度が50〜70cpであるから、アトマイズエアーにより霧状になったペイントが鋼板の表面に付着して丸い形のドットが形成され、アトマイズエアーと沸点80℃未満の高揮発性溶剤によって乾燥が促進される。

次に、鋼板の温度が100 ℃より高い場合には、アトマイズエアーによって吐出されたペイントの溶剤成分の内、鋼板の温度より低い沸点の溶剤程、鋼板からの輻射熱により揮発が促進され、初期粘度より高い状態で鋼板に到達する。そして、ペイントが鋼板に到達した直後に前記各溶剤が揮発することで急激な粘度上昇が生じ、このとき、鋼板温度より低い沸点を持つ溶剤の沸騰時における蒸気圧に比較して粘度上昇によるペイントの付着力が高くなるので、沸騰現象による飛散を防止することができる。

即ち、前記ペイントによれば、鋼板温度が高い程、付着時のペイント粘度は上昇することとなり、蒸気圧によるペイントの飛散が防止されて付着量が一定となってドット径が不揃いにならなず、ドット径が略同じに保持された均一なドットが形成される。

また、ドット塗膜の乾燥は、アトマイズエアーと、鋼板温度近傍の沸点を持つ溶剤とが乾燥を促進させる働きをする。

市販のドット印字装置（二流体スプレーノズルを用いたアトマイズエアー方式印字装置：ノズル数７個：商品名：マークテック株式会社製）を用いて本発明に係るペイントを使用して厚さ９mmの鉄板（厚さ×幅×長さ：９×400 ×200mm）を使用して温度範囲が常温〜300 ℃について印字した。印字条件は、印字速度60m ／min ，印刷距離（吐出ノズル開口部と被印刷物との距離）15mmとした。

前記ペイントは、無機着色顔料として酸化チタン（チタン白）を使用し、被膜形成樹脂としてアセチルブチルセルロース樹脂（CAB381-05 ：型番：イーストマンコダック社製）と熱可塑性アクリル樹脂（BR106 ：型番：三菱レーヨン社製）とシリコーン樹脂（KR220 ：型番：信越化学社製）とを使用し、沸点80℃未満の高揮発性溶剤としてアセトンとメチルエチルケトンとを使用し、沸点80〜150 ℃の中揮発性溶剤として酢酸ブチルとエチレングリコールモノエチルエーテルとを使用し、沸点が150 ℃を越え220 ℃以下の溶剤としてエチレングリコールモノエチルエーテルアセテートとエチレングリコールモノブチルエーテルアセテートとを使用、沸点が220 ℃を越える溶剤としてエチレングリコールモノフェニルエーテルを使用した構成とした。

表１及び表２に前記印字条件とペイント成分構成による実施例と比較例と示し、各実施例と各比較例による文字品質とドット径（mm）との結果を表３及び表４に示した。なお、表３及び表４において、評価「○」はドット径が略同じに保持され均一で良好、評価「△」はドットの径が不均一で不定形、評価「×」はドットが微細な点々でマークを形成しないことを表している。

実施例１〜５において、ドット径4.5 〜５mmの範囲内に保持され均一で付着力が高く良好なマークが得られた。

本発明に係るペイントを使用すれば、温度範囲が常温〜300 ℃の鋼板に対してペイントのドット径を略同じに保持して印字できるから、温度センサーや各種制御機構を備えない安価なアトマイズエアー方式によるドット印字装置を利用できる。

Claims

無機着色顔料10〜20重量％と被膜形成樹脂10〜30重量％と該被膜形成樹脂の溶解性が良い沸点80℃未満の高揮発性溶剤10〜20重量％と沸点80〜150 ℃の中揮発性溶剤10〜40重量％と沸点が150 ℃を越え220 ℃以下の溶剤10〜30重量％と沸点が220 ℃を越える溶剤５〜10重量％とからなり、且つ、粘度が50〜70cPであるアトマイズエアー方式による鋼板印字用ペイント。
無機着色顔料10〜12重量％と被膜形成樹脂10〜30重量％と該被膜形成樹脂の溶解性が良い沸点80℃未満の高揮発性溶剤10〜20重量％と沸点80〜150 ℃の中揮発性溶剤10〜40重量％と沸点が150 ℃を越え220 ℃以下の溶剤10〜30重量％と沸点が220 ℃を越える溶剤５〜10重量％とからなり、且つ、粘度が50〜70cPである鋼板印字用ペイントを流体スプレーノズルから加熱された鋼板に噴射させ、前記沸点の異なる各溶剤を鋼板温度によって段階的に揮発させて粘度を変化させることにより、前記鋼板印字用ペイントの飛散を可及的に抑制して印字することを特徴とするアトマイズエアー方式による鋼板印字方法。