JP2002127347A - 二硼化チタンでコーティングされたプレス板の研磨方法 - Google Patents

二硼化チタンでコーティングされたプレス板の研磨方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 積層物プレス板を準備するための方法を提供
する。 【解決手段】 本発明は、積層物プレス板を準備するた
めの方法に関する。方法では最初に、二硼化ハフニウ
ム、二硼化モリブデン、二硼化タンタル、二硼化チタ
ン、二硼化タングステン、二硼化バナジウム、又は二硼
化ジルコニウム、またはこれらの混合物から成るグルー
プから選択された二硼化物を用いて平面のプレス表面を
コーティングする段階を実行する。その後で、コーティ
ングされた平面のプレス表面を研磨する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、積層物プレス板を
処置するための方法に関する。特に、本発明は、二硼化
チタンでコーティングされた積層物プレス板を研磨する
手順に関する。
【0002】
【従来の技術】装飾的な積層物の製造においては、樹脂
を含浸させた紙の層を制御された温度及び圧力のもとで
プレス板でプレスして、樹脂を硬化させて層を一体に接
着する。高い光沢のプレス板は積層物に高い光沢の表面
を与える。模様のついた表面板は積層物に模様のついた
表面を与える。これらの板のプレス表面は極度に均一で
あって、顕微鏡的な不連続さえも最小になっている。高
い光沢の研磨されたプレス板の品質は、その表面の反射
像を見て、反射像の光学的な食違いを精査することによ
って決定できる。
【0003】積層物の表面の粗粉は、装飾的な積層物の
製造に通常使用されるステンレス鋼のプレス板に微細な
ひっかき傷をつける。特に、メラミン樹脂のコーティン
グされた装飾的な積層物は、約110〜155℃の温度
にて約20〜136バール、好ましくは約51〜102
バールの圧力でプレスされる。こうした温度に加熱して
室温へ冷却することは、プレス板と積層物とを実質的に
膨張及び収縮させる。積層物とプレス板との膨張及び収
縮は同じではないだろうから、積層物のプレス表面にあ
る粗粉はプレス板を横切って動くことになる。プレス板
はまた、プレス板を取扱う設備によっても、またプレス
設備や積層物を作るのに使用される材料からの破片によ
っても引っかかれる(Laurenceの米国特許第
5,244,275号)。
【0004】こうした引っかきは、プレス板の微細な仕
上げを破壊して、プレス板によって生産される結果的な
積層物に有害に影響する。従って、最高品質の積層物を
生産することを確保するには、プレス板の表面の滑らか
さを維持することが必要である。
【0005】National Manufacturers Association (NE
MA) Standards PublicationのNo.LD 3には、光
沢仕上げの積層物が70−100+の光沢を有すると開
示されている。高い光沢の模様のついた仕上げの積層物
は21〜40の光沢を有すると開示されている。60度
の角度で測定される94±1の光沢をもった黒色ガラス
が、光沢メーターの60度の角度の光沢測定値を較正す
るためにNEMA規格3.2.2に開示されている。
【0006】高い光沢のプレス板のあらゆる引っかき傷
が、積層物の高い光沢の表面に目に見える表面欠陥を与
えて光沢レベルを低下させる。高い光沢のプレス板で
は、顕微鏡でしか見えないような不連続でさえも、高い
光沢の積層物の表面に目に見える表面欠陥を与える。
【0007】積層物の表面から粗粉を取除くことで、プ
レス板の引っかき傷の問題が減少するであろうけれど
も、積層物の装飾的な表面の粗粉は耐摩耗性を与え、こ
れは積層物の商業的に望ましい特性である。装飾的な積
層物を作る際には、粗粉として一般的にアルミナの粒子
が使用される。アルミナのビッカース硬度は1800か
ら2000である旨が、1992年にCRCプレスから
発行されたLM. Hutchingsによる"Tribology: Friction
and wear of Engineering Materials"には開示されてい
る。粒子サイズの有用な範囲は約10〜約75ミクロン
である。約25〜60ミクロンの粗粉が好ましい。最適
な耐摩耗性は約40〜60ミクロンの範囲の粒子サイズ
で得られる(Laneらの米国特許第3,798,11
1号)。
【0008】最大粒子サイズが9ミクロンのアルミナ
は、光沢のある装飾的な積層物に耐摩耗表面を与えるた
めに有効であると開示されている。耐摩耗性は、積層物
の表面が摺動物の摩耗効果にさらされたときの、光沢の
ある積層物の光沢の損失に対する耐性として定義され
る。
【0009】高い光沢の装飾的な積層物を作るために、
410番のステンレス鋼を窒化させ硬化させて用いるこ
とが開示されている。開示されているように、6ミクロ
ンと15ミクロンの粗粉をもった高い光沢の積層物を1
00枚プレスした後でも、プレスされた積層物の光沢は
良好ないしは非常に良好なままであった。6ミクロンの
粗粉にさらされた窒化されたプレス板は234サイクル
の後に拒絶され、少なくともさらに103サイクルの間
は許容できる品質の積層物を生産した。30ミクロンの
粗粉にさらされた窒化されたプレス板は限られた耐久性
を提示した。窒化するのに使用した410番のステンレ
ス鋼のプレス板は、ロックウェルのスケールCで38〜
50の硬度を有し、窒化された表面はロックウェルのス
ケールCで60〜70の硬度を有した。410番のステ
ンレス鋼の等価なビッカース硬度は、1985年にAS
Mが発行した"Metals Handbook, Mechanical Testing,"
Vol. 8, 9th ed.の変換テーブルによれば、約370〜
440である。窒化された410番のステンレス鋼の等
価なビッカース硬度は、1985年にASMが発行し
た"Metals Handbook, Mechanical Testing," Vol. 8, 9
th ed.の変換テーブルによれば、約500〜1000で
ある(Laurenceの米国特許第5,244,37
5号)。
【0010】平均粒子サイズが35ミクロンのアルミナ
(Mead社から商業的に入手可能なPGA822オー
バーレイ)を表面に有する積層物を、窒化チタンでコー
ティングされた高い光沢のプレス板でプレスした。10
回のプレスの後には、窒化チタンでコーティングされた
プレス板は1平方センチメートル当りに約15箇所のか
すり傷を有した。対照実験用の410番のステンレス鋼
のプレス板は1平方センチメートル当り500箇所のか
すり傷を有した。窒化チタンのビッカース硬度は120
0〜2000であると、1992年にCRCプレスから
発行されたLM.Hutchingsの"Tribology: Friction and w
ear of Engineering Materials"に開示されている。
【0011】対照実験用のプレス板と窒化チタンをコー
ティングしたプレス板とは共に、同一のステンレス鋼の
プレス板から切断した。引っかき傷は40倍の光学顕微
鏡で目に見えた。窒化チタンはマグネトロンスパッタコ
ーティング装置で410番のステンレス鋼の高い光沢の
プレス板にコーティングされた。窒化チタンを付着させ
るためにマグネトロンスパッタコーティング装置を使用
することは、1991年に発行されたSurface and Coat
ing Technology, 49のSproulの"Multi-Cathode U
nbalanced Magnetron Sputtering Systems"に開示され
ている。コーティングすべき表面をクリーニングするた
めにマグネトロンスパッタコーティング装置を使用する
ことは、1976年に発行されたThin Solid Films, 33
のSchillerらの"A New Sputter Cleaning Syst
em For Metallic Substrates"に開示されている。
【0012】さらに、窒化チタンでコーティングされた
プレス板でプレスされた積層物の色は、対照実験用のプ
レス板でプレスされた積層物の色とは異なった。AST
MD 2244の色差が標準と比較して(“0.5)Δ
E未満であることが、許容できる標準との色の合致であ
ると考えられる。標準と窒化チタンでコーティングされ
たプレス板でプレスされた積層物との間でのASTM
D 2244の色差は(0.5)ΔEよりも大きかっ
た。窒化チタンのコーティングされたプレス板とこれを
用いてプレスされた積層物とはブロンズ状の外観を呈し
ていた。対照実験用のプレス板とこれを用いてプレスさ
れた積層物とはブロンズ状の外観を呈してはいなかっ
た。対照実験用のプレス板でプレスされた積層物は、A
STM D 2244の色差が標準と比較して(0.5)
ΔE未満であった。
【0013】鉄をベースにした切断ツールに2〜6ミク
ロンの二硼化チタンをスパッタコーティングした。スパ
ッタリングは、ブロードビームイオン源としての、13
00〜1800ボルトに加速されたアルゴン又はクリプ
トンのイオンビームで実行した。二硼化チタンのターゲ
ットをカソードとして配置した。ツールは約200℃に
加熱した。スパッタリングは約4〜6milli-Torrの真空
のもとで行なった。二硼化チタンは代表的には約360
0の極度に高いビッカース微小硬度値を有し、これは他
の硼化物よりもかなり高いだけでなく、他の炭化物や窒
化物よりも実質的に高い。二硼化チタンはまた、例えば
理論密度の88%というその高い密度や、30マイクロ
オームセンチメートルの低抵抗率、約2,720バール
の高い強度、及び、20〜800℃の温度範囲での約
8.1×10-6の熱膨張係数でも特に顕著である(Mo
skowitzらの米国特許第4,820,392
号)。
【0014】スパッタコーティングのための制御条件
は、1974年7/8月に発行されたJournal of Vacuu
m Science Technology, Volume 11, Number 4のTho
rntonのInfluence of Apparatus Geometry and De
position Conditions on the Structure and Topograph
y of Thick Sputtered Coatings、及び、1982年にA
merican Society of Metals, Metals Park, Ohio, 4407
3により発行されたMetals Handbook, Ninth Edition, V
olume 5, pp 412-416のThorntonらのSputterin
gに開示されている。
【0015】
【発明が解決しようとする課題】プレス板や連続ベルト
及び他のプレス表面であって、ASTM D 2244の
標準と比較して(“.5)ΔE未満の色差を有する色を
積層物に与えるようなものに硬質なコーティングをする
ことへの要求がある。プレス表面に適用することができ
て、プレス表面の仕上げられた外観を変えることのない
ようなコーティングへの要求がある。10ミクロン、好
ましくは25ミクロンより大きいアルミナ粒子でコーテ
ィングされている積層物をプレスするのに使用したとき
に、引っかかれることのないようなプレス表面への要求
がある。積層物の表面が25〜60ミクロンのアルミナ
粒子でコーティングされているときに、ASTM 24
57の60度の角度の光沢が70よりも大きいような高
い光沢の積層物をプレスするのに使用したとき、引っか
かれることのないようなプレス表面に対する特別な要求
がある。また、プレス表面を研磨してこれにより生産さ
れる積層物の光沢を最適にするような方法に対する要求
がある。
【0016】
【課題を解決するための手段】従って、本発明の目的は
積層物プレス板を準備するための方法を提供することに
ある。方法では最初に、二硼化ハフニウム、二硼化モリ
ブデン、二硼化タンタル、二硼化チタン、二硼化タング
ステン、二硼化バナジウム、又は二硼化ジルコニウム、
またはこれらの混合物から成るグループから選択された
二硼化物を用いて平面のプレス表面をコーティングする
段階を実行する。その後で、コーティングされた平面の
プレス表面を研磨する。
【0017】本発明の他の目的は、上述した方法によっ
て製造された積層物プレス板を提供することにある。
【0018】本発明の更なる目的は、上述したやり方で
作製された積層物プレス板を用いて製造されてなる装飾
的な積層物を提供することにある。
【0019】本発明の他の目的及び利点については、本
発明のある種の実施形態を示している以下の詳細な説明
と関連させて添付図面を参照することで明らかになるだ
ろう。
【0020】
【発明の実施の形態】以下に本発明の詳細な実施形態を
開示する。しかしながら、開示される実施形態は単に本
発明の例示であって、本発明は様々な形態で実施できる
ことを理解すべきである。従って、ここで開示した詳細
は制限として解釈すべきではなく、ただ特許請求の範囲
のための基礎として、また発明の製造及び/又は使用の
やり方を当業者に教示するための基礎として解釈される
べきである。
【0021】図1を参照すると、二硼化物のコーティン
グされたステンレス鋼のプレス板を研磨して積層物プレ
ス板を生産するための本発明の手順が開示されている。
簡単に言えば、本発明の好ましい実施形態によれば、ス
テンレス鋼のプレス板を準備するに際し、最初に、二硼
化ハフニウム、二硼化モリブデン、二硼化タンタル、二
硼化チタン、二硼化タングステン、二硼化バナジウム、
又は二硼化ジルコニウム、またはこれらの混合物から成
るグループから選択された二硼化物を用いて平面のプレ
ス表面をコーティングする。コーティングされた平面の
プレス表面は、その後に研磨して、すべてのバリを取除
き、その表面を滑らかにする。
【0022】プレス板は以下のやり方でコーティングす
る。見いだされたことによれば、二硼化ハフニウム、二
硼化モリブデン、二硼化タンタル、二硼化チタン、二硼
化タングステン、二硼化バナジウム、二硼化ジルコニウ
ム、及びこれらの混合物から成るグループから選択され
た二硼化物を用いてコーティングされたプレス表面を用
いて作られてなる積層物の色や光沢及び表面の外観は、
コーティングを付着する前のプレス表面を用いて作られ
てなる積層物の色及び光沢と実質的に同じである。積層
物プレス表面をコーティングするために好ましい二硼化
物は、二硼化チタン又は二硼化ジルコニウムである。積
層物プレス表面をコーティングするために最も好ましい
二硼化物は、二硼化チタンである。二硼化チタンは、本
発明の他の二硼化物の材料に比べ、表面をコーティング
するために商業的により一般的に使用されていると信じ
られており、というのはこれがマグネトロンスパッタリ
ング装置にてより高い堆積速度でスパッタコーティング
できるからである。
【0023】耐摩耗性の装飾的な積層物のプレス表面の
粗粉例えばアルミナ粒子はプレス板を引っかいて、それ
以降にプレス板で作られた積層物の視覚的な品質を低下
させる。本発明のプレス板は、耐摩耗性の高い光沢の装
飾的な積層物を作るために特に有用である。
【0024】ステンレス鋼は好ましくは410番等級の
ステンレス鋼や304番等級のステンレス鋼又はBoh
ler630番のステンレス鋼であるが、本発明の精神
から逸脱することなしに様々な板材料を使用することが
できる。プレス板を製造するための原材料の鋼を最初に
準備して、続いて本発明による研磨を行なう。初期の準
備には、本発明で使用するために購入したステンレス鋼
のシート材を切断したり成形したりサイズを定めたり研
削したり研磨したりすることを含むが、これらに制限さ
れるわけではない。コーティングを適用する前に実行さ
れる初期の研磨は、在来の指向性の研磨であって、様々
なやり方で実行することができて、本発明の精神から逸
脱することがない。
【0025】本発明の好ましい実施形態によれば、積層
物プレス板の製造に適切なサイズの板を購入する。板
は、板に予定されている特定の用途に応じた様々なサイ
ズに一般的に切断される。例えば、現在使用されている
板は、96.5cm、127cm、及び157.5cm
の幅で、213.4cm、243.8cm、304.8
cm、及び365.56cmの長さで、0.216cm
〜0.635cmの厚さである。本発明の好ましい実施
形態について特定の寸法を開示したけれども、ステンレ
ス鋼の板が様々な形態をとっても、本発明の精神を逸脱
することはない。
【0026】上述したように、耐摩耗性の装飾的な積層
物のプレス表面の粗粉例えばアルミナ粒子はプレス板を
引っかいて、それ以降にプレス板で作られた積層物の視
覚的な品質を低下させる。本発明による二硼化物でコー
ティングされたプレス板は、積層物の表面に見い出され
る粗粉による摩損からプレス板のプレス表面を二硼化物
のコーティングが保護するので、耐摩耗性の高い光沢の
装飾的な積層物を作るために特に有用である。
【0027】本発明の二硼化コーティングは少なくとも
2000で好ましくは少なくとも2200のビッカース
硬度をもつものとして積層物プレス板のプレス面に付着
でき、積層物のプレス表面に25〜60ミクロン以上の
アルミナ粒子を有する積層物を引っかき傷を生じさせず
にプレスするのに十分である。積層物のプレス表面にあ
るアルミナ粒子で引っかかれるのに耐えるには、3ミク
ロンのコーティングで十分な硬度を有する。コーティン
グの硬度は平面マグネトロンスパッタコーティング装置
にてかかる装置を使用する当業者が制御できる。
【0028】本発明の二硼化コーティングは、高い圧力
で積層物をプレスするのに使用するために十分な接着強
度でプレス表面にコーティングできることが発見され
た。ダイヤモンドで引っかく接着テストで定められる最
小接着強度が1.6、好ましくは1.8kgfであれば
十分であると信じられる。6ミクロンよりも厚い二硼化
コーティングはコーティング中に生じる応力のためによ
り低い接着強度を有する。
【0029】本発明の二硼化コーティングのプレス板の
プレス表面への結合は、プレス板のプレス表面をマグネ
トロンスパッタコーティング装置に導入する前に、プレ
ス板のプレス表面を徹底的にクリーニングすることによ
って高められる。結合はさらに、二硼化チタンのコーテ
ィングを付着させる前に、マグネトロンスパッタコーテ
ィング装置でプレス板のプレス表面をエッチングするこ
とによって高められる。クリーニングやアノードエッチ
ング、カソードエッチング、及び高周波(RF)による
エッチングは、マグネトロンスパッタコーティング装置
を使用する当業者が知っている方法によって成し遂げる
ことができる。本発明の二硼化コーティングを適用する
前に、チタンの層をプレス板のプレス表面に直接付着さ
せることで二硼化物の結合をさらに高めることが発見さ
れた。クリーニングやエッチング及びコーティングと基
板との間の中間層を用いて結合を改良することは、マグ
ネトロンスパッタコーティング装置を使用する当業者に
公知である。
【0030】本発明によるプレス板のコーティングは静
止モード又はスキャンモードのいずれでも実行できる。
静止モードでは、スパッタリングヘッドとプレス板との
双方を静止させてマグネトロンスパッタリングを実行す
る。しかしながら、静止モードのスパッタリングはわず
かに約1000までのビッカース微小硬度値(HV)を
提供することが見い出された。
【0031】本発明のプレス板をコーティングする好ま
しい方法はコーティング処理をスキャンモードにて実行
することであって、スパッタリングヘッドを静止させつ
つプレス板を動かすか、または、プレス板を静止させつ
つスパッタリングヘッドを動かすかのいずれかである。
スキャン処理の好ましいモードはスパッタリングヘッド
を動かすことである。スキャン処理を用いたときには、
結果としてのコーティングされたプレス板が同一の膜厚
にてはるかに高いHV値(> 2000)をもつことが
本発明者によって見い出された。さらに、スキャン処理
を用いたときには、結果としての膜は1.6kgf以上
のオーダーの増加した付着を有する。
【0032】プレス板が121.9cm×243.8c
mの寸法の大きな生産サイズの真空コーティング装置で
スキャン処理することのひとつの不都合は、たとえ膜の
特性が5.08cm/分の速度の小さい規模のコーティ
ング装置と同様であっても、処理中にプレス板に引き起
こされる(38℃以上のオーダーの)高い熱勾配のため
にプレス板が反りを受けることである。板に引き起こさ
れる熱勾配は、大きさのオーダーによって、またさら
に、スキャン速度を121.9cm×243.8cmの
板においては121.9cm/分から406.4cm/
分、好ましくは127cm/分から254cm/分、最
も好ましくは139.7cm/分から203.2cm/
分の速度に増加させることによって低減できることが見
い出された。本発明の文脈においては、スキャン速度は
スキャン方向に沿った1分あたりの直線cmで与えられ
て、スパッタリングヘッドがプレス板の短い方向を完全
に横切って到達し、生産ラインでは代表的に121.9
cmである。しかしながら、より小さいスパッタリング
ヘッドでは他のスキャン方法も可能である。そのような
スパッタリングヘッドは同様な直線速度で操作されるだ
ろうが、単一の層を提供するために複数回のパスを必要
とするだろう。さらに、コーティングされた板の膜の特
性を意外にも同じに維持しつつも熱勾配の低減を達成で
きる。
【0033】本発明者によるモデル化の研究は、20.
3cm/分での150℃から406.4cm/分での−
10℃にまで熱勾配を減少できることを示した。この熱
勾配の減少は、200.7cm/分と88.9cm/分
とのスキャン速度でコーティングされたプレス板を生産
することで、それぞれ−17.7℃(ないしは無視でき
る値)と約−12.7℃の熱勾配になることが実験的に
確認された。
【0034】この熱勾配を減少できる能力そして板全体
に局在しない熱分布を提供する能力が重要であるのは、
組込まれる応力とプレス板それ自体の制限された天井温
度とが、あらゆる生産規模の処理において考慮しなけれ
ばならない実用的な制限であるためである。本発明の高
いスキャン速度処理における熱勾配は10℃以下で、好
ましくは1.7℃以下、より好ましくは−3.9℃以
下、最も好ましくは−9.4℃以下である。
【0035】(実施例)黒色の高い光沢の高い圧力の積
層物を、二硼化チタンでコーティングされた表1に示す
プレス板を用いてプレスした。これらのプレス板は、二
硼化チタンでコーティングする前において、ASTM
D 2457の60度の角度の光沢で約100を積層物
に与えるように仕上げられている。標準と表1に示して
いる二硼化チタンでコーティングされたプレス板でプレ
スされた積層物との間でのASTMD 2244の色差
は(0.5)ΔEよりも小さかった。表1に示した光沢
と色差とは、10個の積層物についての測定値の平均で
ある。
【0036】
【表1】 [光沢と色差] [プレス板][ASTM 光沢 @60゜][ASTM 色差 ΔE] 3000−1 101 0.20 3000−2 100 0.25 6000−1 101 0.35 6000−2 103 0.40 6000−3 102 0.30 6000−4 102 0.40 6000−5 103 0.45 6000−6 101 0.45 さらに、高い光沢のプレス板3000−2と対照実験用
のプレス板とを使用して、760枚の高い圧力の黒色の
高い光沢の積層物であって35ミクロンの平均粒子サイ
ズのアルミナ粒子をその表面に有するものをプレスし
た。積層物はこれらのプレス板を用いて約68バールで
138℃でプレスした。積層物のプレス表面は35ミク
ロンのアルミナ粗粉を有する商業的に入手可能なオーバ
ーレイシートである(MeadのPGA822)。プレ
ス板3000−2と対照実験用のプレス板とは高い光沢
の410番のステンレス鋼のプレス板から切出されたも
ので、このプレス板はASTM D 2457の60度の
角度の光沢で約100を積層物に与えるように仕上げら
れていた。プレス板3000−2と対照実験用のプレス
板とは一方の辺が約30.48cmで他方の辺が27.
94cmである。プレス板3000−2にはマグネトロ
ンスパッタコーティング装置で約5ミクロンの二硼化チ
タンをコーティングした。二硼化チタンのコーティング
は17回のスキャンで行なわれて、1回のスキャンあた
り約3000オングストロームの二硼化チタンを付着さ
せた。もう一方のものは対照実験用として使用した。
【0037】平均粒子サイズが35ミクロンのアルミナ
粒子をプレス表面に有する黒色で高い光沢の積層物の対
照実験用のプレス板でプレスされた最初のシートは、標
準と比較して約(0.25)ΔEのASTM D 224
4の色差を有していた。黒色で高い光沢の積層物のプレ
ス板3000−2でプレスされた最初のシートは、標準
と比較して約(0.15)ΔEのASTM D 2244
の色差を有していた。
【0038】対照実験用のプレス板でプレスされた黒色
の積層物の最初のシートは、積層物にASTM D 24
57の60度の角度の光沢で約100を有していた。対
照実験用のプレス板でプレスされた積層物の760番目
のシートは、ASTM D 2457の60度の角度の光
沢で70未満であった。対照実験用のプレス板は、約1
60枚をプレスした後で、黒色の積層物に60度の角度
の光沢で90未満を与えた。60度の角度の光沢が90
未満の積層物は商業的には高い光沢の積層物として許容
できないと信じられている。
【0039】これらの760枚の黒色の積層物のうちプ
レス板3000−2でプレスされたものは、ASTM
D 2457の60度の角度の光沢で約100を有し
た。これらの760枚の黒色の積層物をプレスした後
に、プレス板3000−2を顕微鏡で観察したが引っか
き傷はまったく見つからなかった。対照実験用のプレス
板はひどく引っかかれていた。
【0040】表1に示したプレス板と対照実験用のプレ
ス板とではプレスした積層物の表面の外観にまったく違
いが観察されなかった。
【0041】数多くの条件のもとで、マグネトロンスパ
ッタコーティング装置にて高い光沢のプレス板上に二硼
化チタンをコーティングした。少なくとも2000のビ
ッカース硬度を達成するには少なくとも3ミクロンのコ
ーティングが必要であり、また、コーティングの厚さが
6ミクロン以上になると付着力が減少すると信じられ
る。硬度と付着力とは、当業者に知られているように、
プレス板を本発明の二硼化物でコーティングする際の圧
力及び温度と、プレス板を本発明の二硼化物でコーティ
ングするのに使用される電力(アンペア及びボルト)と
によって制御できる。
【0042】二硼化チタンでコーティングされた模様の
ついたプレス板(ここでは“プレス板3000−3”)
と、対照実験用のプレス板とを使用して、高い圧力の黒
色の模様のついた積層物であって平均粒子サイズが35
ミクロンのアルミナ粒子をそのプレス表面に有するもの
を、450枚を越えてプレスした。この積層物は約68
バールと138℃でプレスした。プレス板3000−3
と対照実験用のプレス板とは模様のついた630番のス
テンレス鋼のプレス板から切出されたもので、このプレ
ス板はASTM D 2457の60度の角度の光沢で約
100を積層物に与えるように仕上げられていた。プレ
ス板3000−3と対照実験用のプレス板とは両辺が約
12インチである。プレス板3000−3にはマグネト
ロンスパッタコーティング装置で約6ミクロンの二硼化
チタンをコーティングした。二硼化チタンのコーティン
グは20回のスキャンで行なわれて、1回のスキャンあ
たり約3000オングストロームの二硼化チタンを付着
させた。
【0043】黒色で模様のついた積層物の対照実験用の
プレス板でプレスされた最初のシートは、標準と比較し
て約(0.22)ΔEのASTM D 2244の色差を
有していた。黒色で高い光沢の積層物のプレス板300
0−3でプレスされた最初のシートは、標準と比較して
約(0.08)ΔEのASTM D 2244の色差を有
していた。
【0044】プレス板3000−3と対照実験用のプレ
ス板とではプレスした積層物の表面の外観にまったく違
いが観察されなかった。
【0045】表1のプレス板とプレス板3000−3と
はクリーニングされてから、平面マグネトロンスパッタ
コーティング装置で高周波の条件のもとでエッチングさ
れた。これらのプレス板にはその後で、以下の平均条件
にてマグネトロンスパッタコーティング装置で二硼化チ
タンをコーティングした。
【0046】[クリーニング] 化学的クリーニング エタノール、トリクロロエタン、
及びアセトンで拭く。 物理的クリーニング プレス板の上を窒素ガスで5分間
吹く。 [高周波エッチング条件] ガス媒体: アルゴン スキャン速度(cm/分): 2.54 mTorr: 10 MA/平方cm: 0.54 kV: 0.75 [二硼化チタンのコーティング条件] ガス媒体:アルゴン スキャン速度(cm/分): 2.54 mTorr: 7 MA/平方cm: 13 kV: 0.3
【0047】[コーティングの条件と特性]
【0048】1ミクロン=10,000 units 本発明のこれらの高い光沢のプレス板は4フィート×8
フィートに作られた。これらのプレス板をプレス板3−
1、3−2、及び3−3と称する。これらのプレス板は
平面マグネトロン放電条件のもとで二硼化チタンでスパ
ッタコーティングされた。
【0049】プレス板3−1、3−1、及び3−3はア
ノードエッチングされてから、以下の平均条件にて平面
マグネトロンスパッタコーティング装置でチタン及び二
硼化チタンをコーティングされた。これらのプレス板
は、スパッタコーティング装置に配置される前に、化学
的にクリーニングされた。これらのプレス板の温度はエ
ッチング及びコーティング中に約149℃だった。これ
らのプレス板はこの温度でゆがむことがなかった。
【0050】[クリーニング(プレス板3−1、3−
2、及び3−3)] 化学的クリーニング エタノール、トリクロロエタン、
及びアセトンで拭く。
【0051】 [アノードエッチング(プレス板 3−1 3−2 3−3] ガス媒体: アルゴン アルゴン アルゴン スキャン速度(cm/分): 7.6 7.6 7.6 mTorr: 25 24 10 mA/平方cm: 0.72 0.45 0.45 kV: 0.24 0.23 0.24 スキャンの数: 1 1 5 [チタンのコーティングの条件(プレス板 3−1 3−2 3−3)] ガス媒体: アルゴン アルゴン アルゴン スキャン速度(cm/分): 7.6 7.6 7.6 mTorr: 1.6 1.2 2.7 mA/平方cm: 11 11 11 kV: 0.52 0.52 0.43 Tiスキャンの数: 1 1 1 [二硼化チタンのコーティングの条件(プレス板3−1 3−2 3−3)] ガス媒体: アルゴン アルゴン アルゴン スキャン速度(cm/分): 7.6 7.6 7.6 mTorr: 1.6 1.2 2.7 mA/平方cm: 11 12 11 kV: 0.52 0.60 0.50 TiB2のスキャンの数: 8 12 18 堆積速度(/スキャン): 4125 5500 3000 [TiB2/Tiのコーティングの特性(プレス板 3−1 3−2 3−3)] 厚さ(ミクロン): 3.3 6.6 5.4 付着力(kgf): * 1.2* ** 硬度(HV): 2000 2500 ** * TiB2/Tiのコーティングは積層物のプレス中にプレス板3−1及び3 −2から剥離した。 ** プレス板3−3については硬度と付着力を測定していない。硬度と付着力 のテストはプレス板の表面を破壊する。
【0052】プレス板3−3を使用して、1200枚を
越える高い圧力の黒色の高い光沢の積層物であって平均
粒子サイズが35ミクロンのアルミナ粒子をプレス表面
に有するものをプレスした。これら1200枚の積層物
をプレスした後にプレス板3−3を観察したが引っかき
傷はまったく見つけられなかった。プレス板3−1及び
3−2の二硼化チタンのコーティングは、100枚未満
の積層物をプレスした後にステンレス鋼の基板から剥離
した。
【0053】二硼化ジルコニウムのコーティングされた
高い光沢の本発明のプレス板と対照実験用のプレス板と
をそれぞれ使用して、10枚の黒色の高い光沢の積層物
をプレスした。この積層物は、標準と比較して約(0.
26)ΔEのASTM D 2244の色差を有し、約1
00のASTM D 2457の60度の角度の光沢を有
した。ジルコニウムでコーティングされたプレス板と対
照実験用のプレス板とでは、プレスされた積層物の表面
の外観に違いは観察されなかった。
【0054】二硼化ジルコニウムのコーティングされた
高い光沢の本発明のプレス板を使用して、10枚の黒色
の高い光沢の積層物であって平均粒子サイズが35ミク
ロンのアルミナ粒子をそのプレス表面に有するものをプ
レスした。この積層物は約68バールで138℃でプレ
スされた。積層物のプレス表面は、商業的に入手可能な
オーバーレイシートであって35ミクロンの平均粒子サ
イズのアルミナ粗粉を有する(MeadのPGA82
2)。これらの10枚の積層物をプレスした後に、この
プレス板には引っかき傷はまったく観察されなかった。
【0055】二硼化ジルコニウムのプレス板は、高い光
沢の410番のステンレス鋼のプレス板から切出された
もので、このプレス板はASTM D 2457の60度
の角度の光沢で約100を積層物に与えるように仕上げ
られていた。両辺が約30.48cmの2枚のプレス板
がこのプレス板から切出された。そのひとつは平面マグ
ネトロンスパッタコーティング装置にて約5ミクロンの
二硼化ジルコニウムでコーティングした。このプレス板
は、二硼化チタンのコーティングを付着させる前に、高
周波条件のもとで約15分間エッチングした。15回の
スキャンで6ミクロンの二硼化ジルコニウムのコーティ
ングが付着されて、平面マグネトロンスパッタコーティ
ング装置にて以下の平均条件のもとで、1回のスキャン
あたり約4,000オングストロームの二硼化ジルコニ
ウムが付着された。
【0056】[クリーニング] 化学的クリーニング エタノール、トリクロロエタン、
及びアセトンで拭く。 物理的クリーニング プレス板の上を窒素ガスで5分間
吹く。 [高周波エッチングの条件] ガス媒体: アルゴン スキャン速度(cm/分): 2.54 mTorr: 10 MA/平方cm: 0.54 kV: 0.75 [二硼化ジルコニウムのコーティングの条件] ガス媒体: アルゴン スキャン速度(cm/分): 2.54 mTorr: 7 MA/平方cm: 9 kV: 0.4 黒色の積層物を、マグネトロンスパッタコーティング装
置にて窒化チタンでコーティングされてなる6インチ×
6インチ(15.24cm×15.24cm)のプレス
板でプレスした。表3に示すテスト結果は、各プレス板
で5枚の積層物をプレスした平均結果である。
【0057】
【表2】 [窒化チタンでコーティングされたプレス板でプレスされた積層物] 対照実験#8 TiN#8 対照実験#9 TiN#9 ASTM 光沢 @60度 100 95 100 95 ASTM 色差 ΔE 0.30 0.75 0.35 0.90 窒化チタンでコーティングされたプレス板を用いてプレ
スした積層物の光沢は、対照実験用のプレス板を用いて
プレスした積層物の光沢よりも低かった。窒化チタンで
コーティングされたプレス板を用いてプレスした積層物
の色は、コーティングされていないプレス板を用いてプ
レスした積層物の色とはかなり異なっていた。窒化チタ
ンでコーティングされたプレス板と、窒化チタンでコー
ティングされたプレス板を用いてプレスした積層物とは
ブロンズ状の外観を呈していた。
【0058】黒色の積層物を、マグネトロンスパッタコ
ーティング装置にて窒化ニオブでコーティングされてな
る15.24cm×15.24cmのプレス板でプレス
した。表4に示すテスト結果は、各プレス板で5枚の積
層物をプレスした平均結果である。
【0059】
【表3】 [窒化ニオブでコーティングされたプレス板でプレスされた積層物] 黒色の高い光沢の積層物 対照実験 B3(3μm) B5(5μm) ASTM 光沢 @60度 106 102 101 ASTM 色差 ΔE 0.09 0.65 0.85 窒化ニオブでコーティングされたプレス板を用いてプレ
スした積層物の光沢は、コーティングされる前のプレス
板を用いてプレスした積層物の光沢よりも低かった。窒
化ニオブでコーティングされたプレス板を用いてプレス
した積層物の色は、コーティングされる前のプレス板を
用いてプレスした積層物の色とはかなり異なっていた。
【0060】黒色の積層物を、マグネトロンスパッタコ
ーティング装置にてダイヤモンド状のコーティングでコ
ーティングされてなる15.24cm×15.24cm
のプレス板でプレスした。積層物はダイヤモンド状にコ
ーティングされたプレス板にくっついて、分離させたと
きに破壊された。
【0061】いったん上述したやり方でステンレス鋼の
プレス板10が二硼化物でコーティングされたならば、
板は研磨の準備ができて、湿式バッファ機械12へ搬送
される(図2参照)。本発明の好ましい実施形態では、
湿式バッファ機械12はIMEASバッファである。し
かしながら、本発明の精神から逸脱することなしに様々
なバッファ機械を使用できることを当業者は容易に認識
するだろう。
【0062】簡単に説明すれば、バッファ機械は支持表
面14を含んでいて、その上にはコーティングされたス
テンレス鋼のプレス板10が処理のために配置される。
バッファ機械12はさらにキャリッジ16を含み、これ
が複数の(例えば6〜14の)回転支持部材18を処理
される表面の上にて動かす。回転支持部材18は研磨パ
ッド20(図3参照)と選択的に結合するようにデザイ
ンされていて、このパッドがコーティングされたステン
レス鋼のプレス板10の表面を最終的に処理する。本発
明の好ましい実施形態によれば、それぞれの回転支持部
材18は直径がおよそ20.32cmの結合表面を含ん
でいて、直径が20.32cmの研磨パッドを支持する
ようにデザインされている。
【0063】本発明の好ましい実施形態に関連して特定
の寸法を開示したけれども、本発明の精神から逸脱する
ことなしに、他のサイズのパッドや支持体を使用するこ
とができる。回転支持部材18にはさらに流体通路22
を備えて、ステンレス鋼のプレス板10が本発明に従っ
て処理されるときに、研磨表面への流体の通路を可能に
する。
【0064】研磨パッド20は、3M(登録商標)社に
よって製造されたTRIZACT(登録商標)という研
磨パッドである。3M(登録商標)のTRIZACT
(登録商標)研磨パッドは、ミクロン等級の鉱物を含む
正確に形成されたピラミッドからなる。本発明によれ
ば、鉱物はAlO2であるが、他の材料を使用しても本
発明の精神から逸脱することはない。研磨材を使用する
と、ピラミッドの上部が摩滅して、絶えず新鮮な研磨材
を露出させる。これにより、TRIZACT(登録商
標)研磨パッドの長い寿命にわたって一貫した切削速度
を確実にする。
【0065】本発明の好ましい実施形態によれば、ステ
ンレス鋼のプレス板のコーティングされた表面を、35
ミクロンのTRIZACT(登録商標)研磨パッド(す
なわち緑のカラーコードの研磨パッド)で処理すること
によって研磨手順は実行される。研磨パッドは回転支持
部材に固定されて、ステンレス鋼のプレス板に適用され
る。本発明の好ましい実施形態において使用するために
特定の粗粉の研磨パッドを開示したけれども、他の粗粉
の研磨パッドを使用しても本発明の精神から逸脱するこ
とはない。
【0066】本発明の好ましい実施形態によれば、研磨
パッド20の裏打材は回転支持部材18にフック及びル
ープタイプの取付けをすることができて、研磨に関連し
て使用される水が研磨パッド20の回転支持部材18へ
の取付けに不都合に影響することはない。しかしなが
ら、当業者が容易に認識するように、研磨パッド20を
回転支持部材18に固定するためには、本発明の精神か
ら逸脱することなしに、様々な技術を採用することがで
きる。
【0067】回転支持部材18と最終的に研磨パッド2
0とは、およそ1rpm〜1,500rpmの速度、好
ましくはおよそ600rpmの速度で回転させて、これ
と共に研磨されている板の上に適切なスラリーを維持す
るのに十分な水を流す。水のスラリーは初期には水道水
から構成し、その後に研磨処理が続くのにつれて、脱イ
オン水に変えてゆくことで、理想的な結果を達成できる
ことが見い出された。水道水を初期に使用することは経
済的であって初期の研磨中に必要とされる許容度を提供
する一方で、脱イオン水は研磨処理が続けられて最終表
面を作り出すために必要とされる高い許容度を提供す
る。
【0068】キャリッジ16の直線送り速度は5.08
cm/分〜152.4cm/分の間に設定されるが、こ
れは研磨パッド20の回転速度と処理される材料とに依
存する。研磨パッド20を600rpmの速度で回転さ
せたときには、キャリッジ16の直線送り速度が7.6
2cm/分であるときに理想的な結果が得られた。上に
開示した速度は好ましい実施形態の単なる例示であっ
て、これを変更しても本発明の精神から逸脱することは
ない。様々な運転パラメータが本発明の精神の範囲内に
含まれるけれども、研磨パッドを600rpmで回転さ
せたときには、キャリッジを60.96cm/分で動か
して、10ミクロンのTRIZACT(登録商標)研磨
パッドで6回のパスを実行したときに理想的な結果が生
み出されることが見い出された。
【0069】本発明の好ましい実施形態によれば、研磨
パッド20はステンレス鋼のプレス板10を横断する4
回の完全なパスを行なう。研磨キャリッジ16の動きは
在来式の制御機構によって制御され、研磨パッド20が
正確に適用されることを確実にする。上述した速度は好
ましい実施形態の単なる例示であって、これを変更して
も本発明の精神から逸脱することはない。
【0070】二硼化物のコーティングされたステンレス
鋼のプレス板10の処理された表面は、いまや、高い光
沢の装飾的な積層物を生産するために理想的であるよう
な、高い光沢の無指向性の仕上げを呈する。ステンレス
鋼のプレス板の反対側も、必要ならば同じやり方で処理
して、上下の両面が共に非常に望ましい高い光沢の仕上
げを呈するような、ステンレス鋼のプレス板を生産す
る。
【0071】より高い光沢が必要とされる場合には、よ
り微粒子の粗粉のTRIZACT(登録商標)研磨パッ
ドを利用して、追加的な研磨を実行する。より高い光沢
を生み出す板が必要とされる場合には、35ミクロンの
TRIZACT(登録商標)研磨パッドでの研磨に関連
して上述したのと同じやり方で、例えば10ミクロンと
5ミクロンとのTRIZACT(登録商標)研磨パッド
を使用する。
【0072】二硼化物でコーティングされたプレス板を
上述したやり方で研磨することによって、結果としての
プレス表面には擦り傷がなくて、装飾的な積層物の結果
としての光沢を70ポイントほど増加させることが示さ
れた。
【0073】本願全体で実質的に詳細に説明したよう
に、無指向性の研磨表面を提供することに加えて、後述
の如く研磨は二硼化物のコーティングに関連して重要な
機能を実行する。特に、板は複数回のパスによって二硼
化物でコーティングされる。それぞれのパスのコーティ
ングは二硼化物の均一なコーティングを生み出すことは
ないが、複数回のパスは100%コーティングされたメ
ッキを生み出す。しかしながら、それぞれのパスのコー
ティングが均一な付着を生み出さないので、最後のコー
ティングのパスによりわずかに不均一な表面が得られ
る。そうして、後述する研磨段階が均一な二硼化物を払
い落して理想的な表面を創り出す。
【0074】好ましい実施形態を示すと共に説明したけ
れども、そのような開示で本発明を制限しようとする意
図はなく、むしろ、特許請求の範囲で定義されている本
発明の精神及び範囲の中に含まれるすべての改変や代替
的な構成をカバーすることを意図していることを理解さ
れたい。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、本発明の手順について概説するフロー
チャートである。
【図2】図2は、本発明によって使用されるバッファを
示す斜視図である。
【図3】図3は、TRIZACT(登録商標)の研磨パ
ッドを示す上平面図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) B32B 9/00 B32B 9/00 A 33/00 33/00 // B29K 105:06 B29K 105:06 (72)発明者 リチャード エル アヤラ アメリカ合衆国 テキサス州 76569 ロ ジャース エフエム437 ピーオーボック ス 561 (72)発明者 ルーベン エム サンチェス アメリカ合衆国 テキサス州 76520 キ ャメロン ノース ファンニン ストリー ト 708 (72)発明者 ケニス ダブリュー オドストルシル アメリカ合衆国 テキサス州 76502 テ ンプル オルダウッド レーン 3814 (72)発明者 フレデリック エル バイレイ アメリカ合衆国 テキサス州 76570 ロ ーズバド ハイウェイ 77 ルート 2 ピーオー ボックス 411 Fターム(参考) 3C043 BB00 CC04 4F100 AA31B AD10B AT00A EA031 EH66 EH662 EJ27 EJ273 4F204 AA36 AD06 AG03 FB01 FF01 FF05 FG09 FN15 FN17 FQ16

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 積層物プレス板を準備するための方法で
    あって、前記方法が、 二硼化ハフニウム、二硼化モリブデン、二硼化タンタ
    ル、二硼化チタン、二硼化タングステン、二硼化バナジ
    ウム、又は二硼化ジルコニウム、またはこれらの混合物
    から成るグループから選択された二硼化物を用いて平面
    のプレス表面をコーティングする段階と、 コーティングされた平面のプレス表面を研磨する段階
    と、を備えていることを特徴とする方法。
  2. 【請求項2】 平面マグネトロンスパッタコーティング
    装置によって二硼化物がコーティングされることを特徴
    とする請求項1記載の方法。
  3. 【請求項3】 平面のプレス表面に10℃以下の熱勾配
    を提供するのに十分なスキャン速度にて、平面のプレス
    表面と平面マグネトロンスパッタコーティング装置のス
    パッタヘッドとを互いに動かして、コーティングの段階
    が実行されることを特徴とする請求項2記載の方法。
  4. 【請求項4】 二硼化物のコーティングは少なくとも2
    000のビッカース硬度を有して施されることを特徴と
    する請求項1乃至3のいずれか1項に記載の方法。
  5. 【請求項5】 ミクロン等級の鉱物を含む正確に形成さ
    れたピラミッドから構成されてなる少なくともひとつの
    研磨パッドを用いて研磨する段階が実行されることを特
    徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の方法。
  6. 【請求項6】 研磨パッドは35ミクロンの研磨パッド
    であることを特徴とする請求項5記載の方法。
  7. 【請求項7】 鉱物はAlO2であることを特徴とする
    請求項5又は6に記載の方法。
  8. 【請求項8】 少なくともひとつの研磨パッドがおよそ
    600rpmで回転することを特徴とする請求項5、
    6、又は7のいずれか1項に記載の方法。
  9. 【請求項9】 およそ7.62cm/分の直線速度で板
    を研磨することを特徴とする請求項5乃至8のいずれか
    1項に記載の方法。
  10. 【請求項10】 請求項1乃至9のいずれかに記載の方
    法によって製造された積層物プレス板。
  11. 【請求項11】 装飾的な積層物を製造するための方法
    であって、前記方法が、 合成樹脂の含浸した紙シートの複数を積重ねる段階と、 樹脂の含浸した紙シートを積層物プレス板の間に配置し
    て積層物の積重ねを生産する段階であって、積層物プレ
    ス板が請求項1乃至9のいずれか1項に記載したように
    製造されているような上記段階と、 積層物が固まって樹脂が硬化するのに十分な温度にしば
    らく積層物の積重ねを加熱する段階と、を備えているこ
    とを特徴とする方法。
  12. 【請求項12】 請求項11記載の方法によって製造さ
    れた装飾的な積層物。
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