(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
重量平均分子量が8000〜12000のアルカリ溶解性アクリル樹脂6〜15重量％とアクリル樹脂含有エマルション5〜12重量％とアルカリ性水溶液50重量％以上と顔料とを含有する鉄鋼材用水性塗料。
【請求項２】
アルカリ溶解性アクリル樹脂がカルボキシル基含有のアクリル樹脂である請求項1記載の鉄鋼材用水性塗料。
【請求項３】
前記アクリル樹脂含有エマルションの固形分が30〜70重量％である請求項1又は2記載の鉄鋼材用水性塗料。
【請求項４】
アルカリ溶解性アクリル樹脂とアクリル樹脂含有エマルションが含有するアクリル樹脂のガラス転移温度が共に50〜90℃である請求項1乃至3いずれか記載の鉄鋼材用水性塗料。
【請求項５】
アルカリ性水溶液がアンモニアを0.5〜10重量％含有する水溶液である請求項1乃至4いずれか記載の鉄鋼材用水性塗料。
【請求項６】
顔料の含有量が10〜20重量％である請求項1乃至5いずれか記載の鉄鋼材用水性塗料。
【請求項７】
さらにジプロピレングリコールn-ブチルエーテル、トリプロピレングリコールn-ブチルエーテルから選択される1種以上を含有する請求項1乃至6いずれか記載の鉄鋼材用水性塗料。
【請求項８】
アルカリ性水溶液である請求項1乃至7いずれか記載の鉄鋼材用水性塗料の乾燥塗膜溶解剤。
【請求項９】
アルカリ性水溶液がアンモニアを0.1〜10重量％含有する水溶液である請求項8記載の乾燥塗膜溶解剤。 
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄鋼材のマーキングに好適に使用できる水性塗料及び該水性塗料の乾燥塗膜溶解剤に関する。詳しくは、該水性塗料は、常温〜300℃の広い温度幅の鉄鋼材に強力に付着して変色せず、速乾性があり、鉄鋼材同士の摩擦によっても剥がれ難い塗膜強度を有し、雨水等によって塗膜が溶けないから印字されたマークが消え難く、また、印字装置の細いノズルを使用したマーキングであっても鮮明に印字できると共にノズルが目詰まりし難く、目詰まりした際にはアルカリ性水溶液によって簡単に解消できる水性塗料である。また、該水性塗料及び該水性塗料の乾燥塗膜溶解剤は共に揮発性有機溶剤を含有しないため、人体や環境に与える負荷が少ない水性塗料及び該水性塗料の乾燥塗膜溶解剤である。
【背景技術】
【０００２】
鉄鋼材製造工場などでは、古くから鋼板や鋼材部品等の鉄鋼材の表面に材質や用途等を示す文字や記号、加工位置等を指示するためのラインや文字等がマーキングされる。
【０００３】
作業現場におけるマーキングは常温の鉄鋼材に対して行われるだけではなく、100〜300℃程度の温度の鉄鋼材に対して行われることも多い。
【０００４】
したがって、鉄鋼材に使用するマーキング用塗料には、常温はもちろんのこと300℃程度の温度でも鉄鋼材に鮮明に印字できると共に変色せず、また、強力に付着して鉄鋼材同士の摩擦に対しても剥がれ難く、雨水等によっても塗膜が溶解せずにマークが消え難いといった性質が要求される。
【０００５】
鉄鋼材用のマーキング用の塗料としては、セルロース樹脂やアクリル樹脂等の樹脂を溶解性の高い揮発性有機溶剤に溶解し、顔料を分散して製造されることが多いが、揮発性有機溶剤を使用した塗料は可燃性であって火災の危険性があるため、消防法によって取扱量や貯蔵量が厳密に規定される。
【０００６】
また、揮発性有機溶剤は人体や環境に悪影響を及ぼす場合があるからPRTR(Pollutant Release and Transfer Register)制度の対象で取扱量が制限されたり、また、作業中に引火し易かったりするため、使用に際しても注意が必要になる。
【０００７】
加えて、マーキングは印字装置の細いノズルから塗料を噴射して鉄鋼材の表面に点状の塗料(ドット)を付着させて行うことが多いため、作業効率上、ノズルが目詰まりを起こし難い塗料であることが好ましく、また、目詰まりを起こした場合には容易に目詰まりを解消できる性質も要求される。
【０００８】
しかしながら、前述のような、揮発性有機溶剤を使用する塗料の場合、目詰まりを解消するために用いられる乾燥塗膜溶解剤にも揮発性有機溶剤が使用されるため、塗料と同様に、乾燥塗膜溶解剤に対しても貯蔵者や使用者は注意が必要になる。
【０００９】
そこで、常温〜300℃の広い温度幅の鉄鋼材に鮮明に印字できると共にマークが変色せず、また、強力に付着して鉄鋼材同士の摩擦によっても剥がれない塗膜強度を有すると共に、雨水等によって塗膜が溶けずに印字したマークが消え難く、また、印字装置の細いノズルを使用してマーキングを行ったとしてもノズルが目詰まりし難いが、目詰まりした際には容易に解消でき、しかも、揮発性有機溶剤を含有しない水性塗料の開発及び該水性塗料の乾燥塗膜溶解剤の開発が望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００５−３３６３７９
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
特許文献1には、沸点の異なる揮発性有機溶剤を複数含有して鋼板温度によって段階的に有機溶剤を揮発させて粘度を変化させ、ペイントの飛散を抑制することで常温〜300℃の広い温度幅の鋼板に対するマーキングであってもドット径がほぼ同じに保持され、変色せず、また、強く付着して印字されたマーク等が消え難い鋼板印字用ペイントが記載されている。
【００１２】
しかしながら、揮発性有機溶剤を使用するため、貯蔵時や使用時に注意が必要であったり、PRTR法やその他の規則により取扱量が制限されたりするといった問題がある。
【００１３】
そこで、本発明者らは、前記諸問題点を解決することを技術的課題とし、試行錯誤的な数多くの試作・実験を重ねた結果、分子量が8000〜12000のアルカリ溶解性アクリル樹脂6〜15重量％とオールアクリル型アクリル樹脂含有エマルション5〜12重量％とアルカリ性水溶液50重量％以上と顔料とを含有する水性塗料であれば、常温〜300℃の広い温度幅の鉄鋼材に強力に付着して変色せず、速乾性があり、鉄鋼材同士の摩擦によっても剥がれ難い塗膜強度を有し、雨水等によって塗膜が溶けないから印字されたマーク等が消え難く、また、印字装置の細いノズルを使用してマーキングしたとしてもドットが滲まずに鮮明であると共にノズルが目詰まりし難く、しかし、目詰まりした際にはアルカリ性水溶液によって簡単に解消できる水性塗料になり、しかも、該水性塗料と該水性塗料の乾燥塗膜溶解剤は共に揮発性有機溶剤を使用しないため、人体や環境に与える負荷が少ない水性塗料及び該水性塗料の乾燥塗膜溶解剤になるという刮目すべき知見を得て、本発明を完成させた。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
前記技術的課題は次のとおり、本発明によって解決できる。
【００１５】
本発明は、重量平均分子量（以下「分子量」と言う）が8000〜12000のアルカリ溶解性アクリル樹脂6〜15重量％とアクリル樹脂含有エマルション5〜12重量％とアルカリ性水溶液50重量％以上と顔料とを含有する鉄鋼材用水性塗料である。
なお、本発明におけるアクリル樹脂は（メタ）アクリル成分を構成要素とするオールアクリル型のアクリル樹脂であり、スチレンアクリル等の共重合体アクリル系樹脂は含まない。
【００１７】
また、本発明は、アルカリ溶解性アクリル樹脂がカルボキシル基含有のアクリル樹脂である前記鉄鋼材用水性塗料である。
【００１８】
また、本発明は、前記アクリル樹脂含有エマルションの固形分が30〜70重量％である前記鉄鋼材用水性塗料である。
【００１９】
また、本発明は、アルカリ溶解性アクリル樹脂とアクリル樹脂含有エマルションが含有するアクリル樹脂のガラス転移温度が共に50〜90℃である前記鉄鋼材用水性塗料である。
【００２０】
また、本発明は、アルカリ性水溶液がアンモニアを0.5〜10重量％含有する水溶液である前記鉄鋼材用水性塗料である。
【００２１】
また、本発明は、顔料の含有量が10〜20重量％である前記鉄鋼材用水性塗料である。
【００２２】
また、本発明は、さらにジプロピレングリコールn-ブチルエーテル、トリプロピレングリコールn-ブチルエーテルから選択される1種以上を含有する前記鉄鋼材用水性塗料である。
【００２３】
また、本発明は、アルカリ性水溶液である前記鉄鋼材用水性塗料の乾燥塗膜溶解剤である。 
【００２４】
また、本発明は、アルカリ性水溶液がアンモニアを0.1〜10重量％含有する水溶液である前記記載の乾燥塗膜溶解剤である。
【発明の効果】
【００２５】
本発明に係る水性塗料は、常温〜300℃の広い温度幅の鉄鋼材に強く付着して変色せず、また、細いノズルの印字装置を用いてマーキングしたとしても、ドットが滲まず鮮明に付着する水性塗料である。
【００２６】
また、該水性塗料は速乾性があり、鉄鋼材同士の摩擦によっても剥がれ難い塗膜強度を有し、かつ、該乾燥塗膜は水には溶解しないため、雨水等に曝されたとしても塗膜が溶解しないから、印字されたマーク等が非常に消え難い水性塗料である。
【００２７】
また、該乾燥塗膜は水には溶解しないがアルカリ性水溶液に溶解するため、印字装置の細いノズルに残留した塗料が乾燥し固まって目詰まりを起こした場合であっても、アルカリ性水溶液によって容易に目詰まりを解消することができるため作業効率に優れる。
【００２８】
また、該水性塗料は粘度が高くなり過ぎないため、細いノズルの印字装置にも使用することができる。
【００２９】
また、該水性塗料及び該水性塗料の乾燥塗膜溶解剤は共に揮発性有機溶剤を含有しないから、消防法の制限を受けずに貯蔵でき、また、使用時にも引火の虞がない上、使用者の人体や環境に対する影響が少ない。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】300℃の鉄鋼材にマーキングした際の塗膜の状態を比較した写真である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
本発明に係る水性塗料におけるアルカリ溶解性アクリル樹脂の含有量は6〜15重量％が好ましく、より好ましくは、10〜15重量％である。
【００３２】
アルカリ溶解性アクリル樹脂が6重量％に満たないと、水性塗料の粘度が低くなり過ぎて、印字装置を用いてマーキングした際のドットが不鮮明になり、また、15重量％よりも多ければ、300℃の鉄鋼材に印字した際に変色するためである。
【００３３】
アルカリ溶解性アクリル樹脂は分子量が8000〜12000であることが好ましい。分子量が8000に満たないと塗膜が形成され難く、また、12000より高いとアルカリ性水溶液に溶解した際に粘度が上がり過ぎ、細いノズルの印字装置ではマーキングの途中で目詰まりする虞があるからである。
【００３４】
また、アルカリ溶解性アクリル樹脂の水酸基価は50〜200mgKOH／gであることが好ましい。水酸基価が50mgKOH／gに満たないと粘度が上がり過ぎて、また、200mgKOH／gより高ければ、十分な塗膜強度が得られないためである。
【００３５】
アルカリ溶解性アクリル樹脂はカルボキシル基を含有することが好ましい。耐熱性や耐候性が向上するからである。
【００３６】
本発明に使用できるアルカリ溶解性アクリル樹脂としては、例えば、ARUFON(登録商標)UC-3000(東亞合成株式会社製)を挙げることができる。
【００３７】
本発明に係る水性塗料におけるオールアクリル型アクリル樹脂エマルションの含有量は5〜12重量％が好ましく、さらに好ましくは、5〜10重量％である。
【００３８】
5重量％に満たなければ、300℃の鉄鋼材にマーキングした際に変色し、12重量％より多ければ、常温での造膜性が悪く、十分な塗膜強度が得られないからである。
【００３９】
本発明おけるオールアクリル型アクリル樹脂含有エマルションは特に限定されるものではないが、固形分が30〜70重量％であることが好ましい。固形分が30重量％より低いと塗膜が形成され難く、また、70重量％より多いと、塗料の粘度が上がり過ぎて、細いノズルであるとマーキング途中で目詰まりが生じる虞があるからである。
【００４０】
本発明に使用できるオールアクリル型アクリル樹脂エマルションとしては、例えば、モビニール(登録商標)6800(日本合成化学工業株式会社製)を挙げることができる。
【００４１】
本発明におけるアルカリ溶解性アクリル樹脂及びオールアクリル型アクリル樹脂エマルションが含有するアクリル樹脂のガラス転移温度(Tg) は共に50〜90℃であることが好ましい。
【００４２】
ガラス転移温度が50℃より低いと300℃の鉄鋼材にマーキングすると変色し、90℃より高いと、常温における造膜性が悪くなるためである。
【００４３】
本発明に係る水性塗料におけるアルカリ性水溶液の含有量は50重量%以上である。
【００４４】
50重量％に満たないと、アルカリ溶解性アクリル樹脂が完全に溶解しない虞があり、また、水性塗料の粘度が上がり過ぎて、細いノズルが目詰まりする虞があるからである。
【００４５】
アルカリ性水溶液は、アルカリ溶解性アクリル樹脂が溶解するものであれば特に限定されるものではないが、0.5〜10重量％アンモニア水溶液が好適である。
【００４６】
0.5重量％に満たないアンモニア水では、アルカリ溶解性アクリル樹脂が完全に溶解しない虞があり、また、10重量％より高ければ、劇物に指定されて取扱いに注意が必要になるからである。
【００４７】
本発明に係る水性塗料における顔料の含有量は10〜20重量％であることが好ましい。
【００４８】
10重量％に満たなければ、鉄鋼材の色を完全に遮蔽できない虞があり、また、20重量％より多ければ、粘度が上がり過ぎるからである。
【００４９】
本発明における顔料は特に限定されるものではないが、二酸化チタン、炭酸カルシウム、硫酸バリウム等の白色顔料、カーボンブラック等の黒色顔料や、有機着色顔料、金属粉末を好適に用いることができる。
【００５０】
また、本発明においてはオールアクリル型アクリル樹脂エマルションの造膜助剤を添加することができる。
【００５１】
造膜助剤としては、ジプロピレングリコールn-ブチルエーテル、トリプロピレングリコールn-ブチルエーテルを例示することができる。
【００５２】
造膜助剤はオールアクリル型アクリル樹脂エマルション固形分の5〜15重量％が好ましく、より好ましくは、9〜10重量％である。
【００５３】
5重量％に満たないと、オールアクリル型アクリル樹脂エマルションの造膜性が弱くなる虞があり、15重量％より多く含有すると水溶化せず析出するからである。
【００５４】
本発明における乾燥塗膜溶解剤は、本発明に係る水性塗料が溶解するアルカリ性水溶液であれば特に限定されないが、アンモニア水溶液が好適である。
【００５５】
乾燥塗膜溶解剤におけるアンモニアの含有量は0.1〜10重量％が好ましく、より好ましくは、0.1〜5重量％である。
【００５６】
0.1重量％に満たなければ、乾燥塗膜が十分に溶解せず、ノズルの目詰まりを解消できない虞があり、また、10重量％より多ければ乾燥塗膜は溶解するが、劇物に指定されて取扱いに注意が必要になるからである。
【００５７】
本発明における水性塗料には必要に応じて、安定剤、防錆剤、消泡剤、凍結防止剤、乾燥促進剤としてアルコールを適量含有させることができる。
【００５８】
本発明に係る水性塗料は、アルカリ溶解性アクリル樹脂とオールアクリル型アクリル樹脂エマルションと顔料とをアルカリ性水溶液に投入し攪拌して樹脂を溶解させ、また、エマルションが含有するアクリル樹脂と顔料とを均一に分散させることによって製造することができる。
【実施例】
【００５９】
本発明の実施例及び比較例を以下に示すが、本発明はこれに限定されない。
【００６０】
表1〜2に示すとおりの分量で混合、攪拌して、各実施例及び比較例の水性塗料を製造した。
【００６１】
アルカリ溶解性アクリル樹脂はARUFON  UC-3000、オールアクリル型アクリル樹脂エマルションはモビニール6800、造膜助剤はダワノール(登録商標) DPnB グリコールエーテル、ダワノールTPnB グリコールエーテル（ダウ・ケミカル日本株式会社製）を使用した。
【００６２】
(耐熱性)
各水性塗料は、試験用の中温印字装置(マークテック株式会社製)で常温、100℃、200℃及び300℃に加熱した各鉄鋼材にマークを印字し、目視により観察した。
【００６３】
300℃の鉄鋼板に印字したマークが変色しなかったものを○、変色したものを×として評価した。
【００６４】
(耐水性)
常温、100℃、200℃及び300℃の各鉄鋼板に印字したマークが乾燥した後、水を噴射し、ふき取りを行った後、マークの状態を目視により観察した。
【００６５】
マークが溶解せずに維持されたものを○、水に溶解してふき取られたものを×として評価した。
【００６６】
(結着性)
常温の鉄鋼板上のマークに、カッターで1mm間隔の格子状の切り込みを10本ずつ入れ、セロハンテープを張り付け、消しゴムで上から擦ってよく接着させた後、セロハンテープを剥がし、マークを目視により観察した。
【００６７】
セロハンテープによってマークが引き剥がされなかったものを○、造膜しておらず、引き剥がされたものを×として評価した。
【００６８】
【表１】
0006453815.tif 000002
【００６９】
【表２】
0006453815.tif 000003
【００７０】
実施例3の水性塗料にガラス板を浸漬し、室温にて30分間乾燥させた。前記ガラス板を、表4記載の通りの濃度のトリエタノールアミン、水酸化ナトリウム及びアンモニアの各種水溶液に30秒間浸漬させて塗膜の状態を目視で観察した。
【００７１】
評価方法を表3、各種水溶液の濃度及び評価の配点を表4に示す。
【００７２】
【表３】
0006453815.tif 000004
【００７３】
【表４】
0006453815.tif 000005
【００７４】
実施例1〜3の各水性塗料を試験用の中温印字装置で印字操作を行った後、一晩静置してノズル先端の各水性塗料を乾燥させ、印字操作を行ってもノズルから水性塗料が吐出しない、所謂目詰まりの状態にした。
次に、印字装置配管内の乾燥塗料を表5記載の各乾燥塗膜溶解剤に置換した後、印字操作を行い、ノズルの吐出状態を確認した。
【００７５】
ノズルから水性塗料が吐出し、印字可能な状態になったものを○、ノズルから水性塗料が吐出するが、文字が乱れ、印字品質が悪いものを△、ノズルから水性塗料が吐出しない物を×として評価した。
【００７６】
【表５】
0006453815.tif 000006
【００７７】
表6記載の各種アルカリ溶解性アクリル樹脂固形分15重量％とチタン白10重量％と3重量％アンモニア水を攪拌し、均一に混合して比較例10〜18の各水性塗料を製造した。
【００７８】
比較例10〜18の各水性塗料は実施例と同様の方法にて耐水性、結着性及び耐熱性を評価した。
【００７９】
また、比較例10〜18の各水性塗料にガラス板を浸漬し、室温にて30分間放置して乾燥塗膜を形成させた後、5重量％アンモニア水、5重量％NaOH水溶液及び5重量％トリエタノールアミン水溶液に30秒間浸漬して塗膜の状態を目視により観察した。
【００８０】
ガラス板が透明になり塗膜が溶解したものを○、ガラス板が白く濁った状態で完全には溶解しなかったものを△として評価した。
【００８１】
【表６】
0006453815.tif 000007
【００８２】
表1〜6より、本発明に係る水性塗料であれば常温、100℃、200℃及び300℃の鉄鋼板に鮮明にマークを印字することができ、また、該マークは耐水性があり、摩擦等によっても剥がれ難く、且つ、全く変色が見られないことが証明された。
【００８３】
また、該水性塗料の乾燥塗膜は、アルカリ性水溶液、特にアンモニア水に溶解し、ノズルが目詰まりしても容易に解消できることが証明された。
【産業上の利用可能性】
【００８４】
本発明に係る水性塗料は、常温〜300℃の広い温度幅の鉄鋼材に強力に付着して変色せず、速乾性があり、鉄鋼材同士の摩擦によっても剥がれ難く、また、雨水等によって乾燥塗膜が溶解しないので印字されたマークが消え難く、また、印字装置の細いノズルを使用してマーキングを行ったとしてもドットが滲まずに鮮明に印字できると共にノズルが目詰まりし難く、しかし、目詰まりした際にはアルカリ性水溶液によって簡単に解消できる水性塗料であり、しかも、該水性塗料及び該水性塗料の乾燥塗膜溶解剤は共に揮発性有機溶剤を使用しないため、人体や環境に与える負荷が少ない水性塗料及び該水性塗料の乾燥塗膜溶解剤である。
よって、本発明は産業上の利用可能性の高い発明である。
【図１】
0006453815.tif 000008