JP3268340B2 - 水性ガラスエナメル組成物 - Google Patents

水性ガラスエナメル組成物

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JP3268340B2
JP3268340B2 JP02247193A JP2247193A JP3268340B2 JP 3268340 B2 JP3268340 B2 JP 3268340B2 JP 02247193 A JP02247193 A JP 02247193A JP 2247193 A JP2247193 A JP 2247193A JP 3268340 B2 JP3268340 B2 JP 3268340B2
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昌宏 森川
成俊 北村
幸和 森津
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C8/00Enamels; Glazes; Fusion seal compositions being frit compositions having non-frit additions
    • C03C8/14Glass frit mixtures having non-frit additions, e.g. opacifiers, colorants, mill-additions
    • C03C8/16Glass frit mixtures having non-frit additions, e.g. opacifiers, colorants, mill-additions with vehicle or suspending agents, e.g. slip

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  • Glass Compositions (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、例えばガラスボトルの
ラベル形成、ガラスタンブラーの装飾等を始めとして、
自動車ウインドガラスやその他各種の産業用、建築用ガ
ラスにガラスエナメルをスクリーンプリントやスプレー
塗装する際に、之等の作業性をより安全且つ容易なもの
とする新しい改良されたガラスエナメル組成物に関す
る。
【0002】
【従来技術とその課題】従来より、ガラスボトルのラベ
ル形成、タンブラーの装飾、自動車ウインドガラス等に
用いられるガラスエナメルは、非水溶性オイル組成とさ
れて実用されている。即ち、之等のガラスエナメルは、
一般に低融点ガラス粉末に必要に応じて無機顔料その他
の無機フィラーを混合した粉末を、パインオイル、α−
ターピネオール、ブチルカルビトール、ブチルカルビト
ールアセテート等の溶剤にエチルセルロース、アクリル
樹脂、各種ロジン樹脂等を溶解させたオイルで練り上げ
た後、ガラス基材にスクリーンプリントやスプレー塗装
され、次いで焼付け施工されてきている。
【0003】しかるに、上記塗装作業時には、当然にス
クリーンやスプレーその他の器具に残るエナメルの洗い
流し、拭きとりや、作業者の手指、手袋に付着するエナ
メルの拭きとり等が必要となり、またミスプリントやミ
ス塗装等の際にはガラス基材からのエナメルの除去作業
も必要となり、従来之等エナメルの洗い流しや拭きとり
作業等には、アセトン、トリクレン、1,1,1−トリ
クロロエタン等や石油系炭化水素溶剤が使用されてい
る。しかしながら、之等の有機溶剤の利用は、それ自
体、労働安全作業上、消防上、地球環境汚染上等におい
て有害であり、また之等の有機溶媒を大量に使用するこ
とは経済的にも、資源的にもかなりの不利が伴われる欠
点につながる。
【0004】上記欠点は、ガラスエナメルに用いられる
オイル成分を水系とすること、即ち上記パインオイル等
の水不溶性有機溶剤を使用しないことにより解決できる
が、従来のこの種ガラスエナメル組成物における上記水
不溶性有機溶剤の利用は、該組成物自体に要求される諸
特性、例えばその長期安定性、固形物粉体の分散性、ス
クリーンプリント性、乾燥性、スプレー塗装時の乾燥
性、更にはプリントや塗装表面の平滑性、乾燥後の塗膜
強度、焼成時の熱分解揮散性等を考慮して、長年の経
験、熟練、努力の結果、選択されたものであり、該水不
溶性有機溶剤を他の溶剤、殊に水溶性溶剤乃至水に代替
すれば、当然に上記ガラスエナメルに要求される性能が
満足できないものとなると考えられる。
【0005】従って本発明の目的は、従来のガラスエナ
メル組成物の有している諸特性を低下させることなく、
しかも上記ガラスエナメルの塗装乃至プリント作業時の
エナメルの拭きとり作業等に伴われる有機溶剤利用によ
る弊害を回避し得る新しい水性ガラスエナメル組成物を
提供する点にある。
【0006】本発明者らは上記目的より鋭意研究を重ね
た結果、特定の水溶性有機溶剤又はこれと水との混合溶
剤に特定の水溶性樹脂の所定量を溶解させた水溶性オイ
ルを用いる時には、上記目的に合致する水性ガラスエナ
メル組成物が提供されることを見出し、ここに本発明を
完成するに至った。
【0007】
【課題を解決するための手段】即ち、本発明は沸点が1
50℃以上である水溶性有機溶剤又はこれと水との混合
溶剤に500℃以下で炭化することなく熱分解する水溶
性樹脂の1〜20重量%を溶解してなる水溶性オイル
(以下A成分という)と、必要に応じて無機顔料及び/
又はフィラーを混合した低融点ガラス粉末(以下B成分
という)とを、B成分/A成分が0.5〜7の重量比で
混合したことを特徴とする水性ガラスエナメル組成物に
係わる。
【0008】本発明の水性ガラスエナメル組成物は、水
性であることに基づいて、スクリーンプリントや塗装工
程でのエナメルの洗い流し、拭きとり等の作業を水にて
容易且つ充分に行ない得、従って従来の水不溶性有機溶
剤を用いたこの種組成物に見られる労働安全作業上、消
防上、地球環境汚染上等における弊害や経済的、資源的
不利はない。しかも非常に重要なことに、本発明組成物
は、上記水性であるにも係わらず、従来の水不溶性有機
溶剤を用いたこの種組成物に匹敵するかもしくはこれを
も凌ぐ優れたガラスエナメルとしての特性を具備してい
る。即ち、該組成物は長期安定性、固形物粉体の分散
性、スクリーンプリント性、乾燥性、スプレー塗装時の
乾燥性等に優れると共に、これを用いて得られるプリン
トや塗装表面の平滑性、乾燥後の塗膜強度にも優れてお
り、更に焼成時には該塗膜から(A)成分が容易に熱分
解して揮散し、炭化等によってガラスエナメルの特性を
損なう心配も皆無である。
【0009】以下、本発明ガラスエナメル組成物につき
詳述すれば、これは上記特定のA成分とB成分との所定
割合での利用を必須とする。ここでB成分として用いら
れる必要に応じて無機顔料及び/又はフィラーを混合し
た低融点ガラス粉末としては、従来よりこの種組成物に
汎用されている各種の低融点ガラス粉末のいずれをも利
用することができ、これに必要により混合される無機顔
料及びフィラーとしても、従来公知の各種のもののいず
れをも利用することができる。
【0010】上記B成分と共に用いられる特定のA成分
は、沸点が150℃以上である水溶性有機溶剤又はこれ
と水との混合溶剤に500℃以下で炭化することなく熱
分解する水溶性樹脂の1〜20重量%を溶解してなる水
溶性オイルであることが重要である。該A成分を構成す
る沸点が150℃以上である水溶性有機溶剤としては、
例えばジエチレングリコール、トリエチレングリコー
ル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチ
レングリコールモノエチルエーテル、テトラエチレング
リコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコ
ール、ブチレングリコール1,4、ブチレングリコール
2,3、2−メチル−2,4−ペンタゾール、グリセリ
ン、フルフリルアルコール等を例示できる。之等の利用
によれば、いずれもスクリーンプリント時、長時間に亘
ってスクリーン上での乾きがなく、従ってスクリーンの
目詰まりを惹起せず、容易にプリント可能な組成物を提
供できる。また上記有機溶剤は、B成分とする低融点ガ
ラス粉末との混練時、ガラス表面よりアルカリイオンを
溶出させて、ガラスの変質、凝集沈殿、焼成時の発泡、
炭化等の原因となるおそれもない。しかるに、水は単独
で用いる場合、上記有機溶剤とは異なって、上記スクリ
ーンプリント時の乾きが早すぎ、更に低融点ガラス粉末
に悪影響を与えるおそれがあるが、上記特定の有機溶剤
との併用によって塗膜の乾燥性を調節することができ、
特にスプレー塗装等を行なうエナメル組成物の場合には
有効である。但し、この場合、あまりに併用量が多すぎ
るとガラス粉末に悪影響を与えるため、その併用量は通
常混合溶剤の20重量%まで程度とするのが好ましい。
上記特定の有機溶剤の内でも、ジエチレングリコール、
プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、ジエ
チレングリコールモノブチルエーテル等は、得られるガ
ラスエナメルの塗工後焼成の際の予備乾燥性、後述する
樹脂の溶解性等の面より、特に好適である。また、トリ
エチレングリコールやグリセリン等と水との混合溶剤も
好適に利用できる。上記有機溶剤はまた之等の2種以上
を併用することも勿論可能である。
【0011】本発明のA成分は、上記有機溶剤に、50
0℃以下で炭化することなく熱分解する水溶性樹脂の1
〜20重量%を溶解して調整される。ここで利用できる
上記水溶性樹脂としては、例えば水溶性アクリル樹脂、
水溶性ウレタン樹脂、水溶性ナイロン、ポリビニルアル
コール、ポリビニルピロリドン、ヒドロキシプロピルセ
ルロース、カルボキシメチルセルロース等を例示でき
る。之等の内で、ポリビニルピロリドン、ヒドロキシプ
ロピルセルロース等は、プリント性、熱分解性、炭化性
等の面で特に好適である。之等の樹脂は、その1種を単
独で用いることもでき、また2種以上を併用することも
できる。
【0012】上記水溶性樹脂の有機溶剤に対する溶解量
は、上記範囲、特に好ましくは約3〜12重量%の範囲
から選択される。該範囲を下回る場合、即ち1重量%を
下回る場合予備乾燥時の膜強度が弱くなる傾向があり、
またプリント性も悪くなる。逆に上記範囲を上回る場
合、即ち20重量%を越えると、A成分とするオイル自
体が高粘度となり、プリント可能な粘度のガラスペース
トに調製する際に固形分量を少なくしなければならず、
それ故焼成時の膜厚が小さくなりすぎて焼成ガラスエナ
メルの隠蔽性が低下する傾向にある。
【0013】本発明ガラスエナメル組成物は、上記A成
分とB成分とを、B成分/A成分が0.5〜7の重量比
で混合練り上げて調製される。この配合比が上記範囲を
外れ0.5よりあまりに小さくなる場合は、塗膜が薄膜
となり、その焼成後に所期の膜特性、隠蔽性、表面光沢
性、色調等が得られ難くなる傾向がある。逆に7を越え
てあまりに大きくなると水溶性オイル(A成分)と固形
分(B成分)とを混合して所望の均一なペースト状乃至
塗料状混合物を得ることが困難となり好ましくない。
【0014】かくして本発明の所望のガラスエナメル組
成物を調製できる。該組成物は、常法に従いこれを基材
とするガラス表面にスクリーンプリントやスプレー塗装
され、次いで焼付け施工され、例えばガラスボトルのラ
ベル形成、ガラスタンブラーの装飾等を始めとして、自
動車ウインドガラスやその他各種の産業用、建築用ガラ
スに適用される。
【0015】
【発明の効果】本発明ガラスエナメル組成物は、その基
材ガラスへの塗装作業工程におけるスクリーンやスプレ
ーその他の器具、作業者の手指、手袋等の洗浄やミスプ
リント、ミス塗装等の除去作業を、水洗により容易且つ
充分に行ない得、従って、労働安全作業上、消防上、地
球環境汚染上等において安全且つ無害であり、経済的、
資源的不利はなく、しかも、エナメル組成物に要求され
る諸特性、例えば長期安定性、固形物粉体の分散性、ス
クリーンプリント性、乾燥性、スプレー塗装時の乾燥性
を満足し、しかもプリントや塗装表面の平滑性、乾燥後
の塗膜強度、焼成時の熱分解揮散性等も優れたものであ
る。
【0016】
【実施例】以下、本発明を更に詳しく説明するため実施
例を挙げる。
【0017】
【実施例1】SiO2 36重量%、B2 3 3重量%、
PbO43重量%、ZrO2 6重量%、TiO2 2重量
%、Li2 O3重量%及びNa2 O2重量%の組成を有
する低融点ガラス粉末75重量%と、銅・クロム系黒色
無機顔料25重量%とを混合して、固形分粉末(本発明
B成分)を得た。この粉末はガラス基材に対して630
℃以上の温度で焼付く。
【0018】一方、沸点が150℃以上の水溶性有機溶
剤としてプロピレングリコールを、また500℃以下で
炭化することなく熱分解する水溶性樹脂としてヒドロキ
シプロピルセルロース(HPC、日本ソーダ社製、HP
C−L)及びポリビニルピロリドン(PVP、石津製薬
社製、PVPK90)を用い、上記有機溶剤に上記樹脂
のそれぞれ所定量を溶解させて、水溶性オイル(本発明
A成分)を調製した。
【0019】上記B成分粉末の80重量部(固形分)と
上記A成分オイル20重量部とを混練し、ペースト化し
て、本発明のガラスエナメル組成物を調製した。
【0020】尚対照として、本発明水溶性オイル(B成
分)に代えて、パインオイル90重量%、エチルセルロ
ース7重量%、白菊ロジン2重量%及びポリブチルメタ
クリレート1重量%からなる一般的な油性オイルを用い
て同様にして、ペースト状ガラスエナメル組成物を調製
した。
【0021】上記で得られた各ペーストをガラス基材に
スクリーンプリント(但し各ペーストはすべて同一オイ
ルで25℃、250ポイズまで希釈して用いた)、次い
で焼付け、之等の各工程での性能につき、スクリーン
上でのスキージーラバーのすべり、ペーストのスクリ
ーン抜け、スクリーン上での広がり、予備乾燥時の
塗膜強度及び焼成後の膜の隠蔽性を調べた。
【0022】この試験では、同時に実施した対照とする
油性オイルを利用したペーストにおける同一試験結果を
基準(評価:5)として、各ペーストの試験結果を10
段階評価した。従って、供試ペーストが対照とするペー
ストより良好な場合は5を越える評価が与えられ、逆に
悪い場合は5を下回る評価となる。尚、予備乾燥性につ
いては、対照とするペーストの結果を最も良好なものと
して評価:5を与え、これより速乾性の場合は5を越え
る評価とし、遅乾性の場合は5を下回る評価とした。該
評価が5を越える場合はスクリーン上での乾燥により目
詰まりを起こす場合があり、逆に評価が5を下回る場合
は予備乾燥時に余分のエネルギーを必要とする。
【0023】上記試験結果を各ペーストの調製に用いた
水溶性樹脂の種類毎て、下記表1(HPC使用の場合)
及び表2(PVP使用の場合)に示す。
【0024】
【表1】
【0025】
【表2】
【0026】上記各表より、本発明ガラスエナメル組成
物は、水性であり、その洗い流しや除去が水にて容易に
行ない得るものであることは勿論のこと、従来慣用され
ている油性ガラスエナメルの最も優れたもののひとつで
ある対照と比べてなんら遜色のない優れたガラスエナメ
ルとしての諸性能を発揮できるものであることが明らか
である。
【0027】
【実施例2】プロピレングリコールに、HPC2重量%
及びPVP4重量%を溶解させて、水溶性オイル(本発
明A成分)を調製し、これを実施例1で用いたのと同一
のB成分粉末の所定量と混練しペースト化して、本発明
のガラスエナメル組成物を調製した。
【0028】上記で得られたペーストをガラス基材に実
施例1と同様にしてスクリーンプリントし、焼付けし、
之等各工程での性能を同様にして調べた。
【0029】その結果、本発明ガラスエナメル組成物を
用いて調製したペーストの利用によれば、実施例1にお
ける各評価項目ともすべて5のレベルであり、該組成物
がガラスエナメルに優れた性質を付与できることが明ら
かとなった。
【0030】
【実施例3】実施例2で得られた水溶性オイル(本発明
A成分)を用いたガラスエナメル組成物100重量部に
対して、水15重量部を添加して、塗料タイプの本発明
ガラスエナメル組成物を調製した。このものはフォード
カップNo.4で24秒の粘度を有するものであった。
【0031】得られた塗料をスプレー法に従い、板ガラ
スに塗布した結果、タレ、はじき、オレンジピールは認
められず、表面状態の平滑な塗膜が得られた。
【0032】また上記塗膜を水平式強化炉(最高温度6
50℃)にて焼成、強化した結果、焼成後の塗膜は隠蔽
性のある(透過率1%以下)表面平滑な塗膜であった。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平3−285841(JP,A) 特開 平4−89330(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C03C 1/00 - 14/00 C03C 17/00 - 17/44 C09D 1/00 - 10/00 C09D 101/00 - 201/10

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 沸点が150℃以上である水溶性有機溶剤
    又はこれと水との混合溶剤に500℃以下で炭化すること
    なく熱分解する水溶性樹脂の1-20重量%を溶解してなる
    水溶性オイル(A)と、無機顔料及び/又はフィラーを混
    するか又は混合しない低融点ガラス粉末(B)とを、B/A
    が0.5-7の重量比で混合したことを特徴とする水溶性ガ
    ラスエナメル組成物。
JP02247193A 1993-02-10 1993-02-10 水性ガラスエナメル組成物 Expired - Lifetime JP3268340B2 (ja)

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