JP2009136906A - プレスエンボス加工方法およびエンボス加工金属板 - Google Patents

Abstract

【課題】 表面に傷が付きにくく、傷が付いても目立ちにくく、汚れを除去し易く、摩耗に対する耐久性の高い、ステンレス製キッチンカウンターのようなエンボス加工金属板を製造することのできるエンボス加工方法。
【解決手段】 プレス機の対向する型（１，２）の間に金属板（１０）を挿入し、金属板に圧縮力を加えてエンボス加工を施すプレスエンボス加工方法である。凹凸状の表面部を有する第１型（１）と平坦な表面部を有する第２型（２）との間に、金属板（１０）の一方の面に紙（１１）を重ね合わせた状態で且つ紙が第２型の平坦な表面部に接するような姿勢で、金属板と紙とを挿入する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、プレスエンボス加工方法およびエンボス加工金属板に関し、例えばステンレス製のキッチンカウンターにエンボス模様を形成する方法に関するものである。

ステンレス製キッチンカウンターには、表面に傷が付きにくいように、また付いた傷が目立ちにくいように、意匠性を考慮したエンボス模様が形成されている。従来、ステンレス製キッチンカウンターにエンボス模様を形成する方法として、凹凸状の表面を有する金属製彫刻型と平坦な表面を有する金属製型との間にステンレス鋼板を挿入し、このステンレス鋼板に圧縮力を加えてエンボス加工を施すエンボス加工方法が用いられている。

しかしながら、上述した従来のエンボス加工では、形成されるエンボス模様の突起部の頂上部分が平面状になり、調理具や食器等の接触面積が大きくなるため、表面に傷が付き易く、また付いた傷が目立ち易い。また、突起部の裾野部分が角張った形状になるため、裾野部分に付着した汚れを布巾などの清掃具で除去しにくく、裾野部分に汚れが溜まり易い。さらに、形成される突起部の高さが比較的低いため、摩耗により突起部が実質的に消失し易く、摩耗に対する耐久性が低い。

また、突起部の頂上部分が平面状になるため表面に傷が付き易く且つ傷が目立ち易く、突起部の裾野部分が角張った形状になるため裾野部分の汚れを除去しにくく且つ汚れが溜まり易い。

本発明は、前述の課題に鑑みてなされたものであり、表面に傷が付きにくく、傷が付いても目立ちにくく、汚れを除去し易く、摩耗に対する耐久性の高い、デザイン性のある細かなエンボスのある、ステンレス製キッチンカウンターに応用できるエンボス加工金属板、及びそれを製造することのできるエンボス加工方法を提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、本発明の第１形態では、プレス機の対向する型の間に金属板を挿入し、該金属板に圧縮力を加えてエンボス加工を施すプレスエンボス加工方法において、
凹凸状の表面部を有する第１型と平坦な表面部を有する第２型との間に、圧力と曲げ力とが作用するとなだらかな曲面状に局部変形する紙またはその他のシートを前記金属板の一方の面に重ね合わせた状態で且つ前記紙またはその他のシートが前記第２型の平坦な表面部に接するような姿勢で、前記金属板と前記紙またはその他のシートとを挿入することを特徴とするプレスエンボス加工方法を提供する。

第１形態では、前記金属板として、ステンレス鋼、アルミニウム、銅、鉄、鋼、チタン、またはこれらの合金あるいは複合材により形成された金属板、特に２ｍｍ以下の厚さを有する金属板を用いることが好ましい。また、前記紙またはその他のシートとして、例えば天然のセルロース繊維により形成された紙、特に５０μｍ以上の厚さを有する紙を用いることが好ましい。

本発明の第２形態では、第１形態のプレスエンボス加工方法によりエンボス加工されたことを特徴とするエンボス加工金属板を提供する。

本発明のプレスエンボス加工方法では、例えばステンレス鋼板のような金属板の一方の面に紙を重ね合わせた状態で、金属板と紙とを、凹凸状の表面部を有する第１型と平坦な表面部を有する第２型との間に挿入する。さらに詳細には、紙が第２型の平坦な表面部に接するような姿勢（すなわち金属板の他方の面が第１型の凹凸状の表面部に接するような姿勢）で、金属板と紙とを重ね合わせて一対の型の間に挿入する。そして、この一対の型の間で金属板に圧縮力を加えてエンボス加工を施すことにより、例えばステンレス製キッチンカウンターのようなエンボス加工金属板を製造する。

この場合、後述するように、紙の局部的ななだらかな曲面状の変形により、ステンレス鋼板のような金属板にはエンボス模様としてのなだらかな曲面状の突起部が形成される。すなわち、エンボス模様の突起部の頂上部分がなだらなか曲面状になり、調理具や食器等の接触面積が小さくほぼ点接触になるため、表面に傷が付きにくく、また傷が付いても目立ちにくい。また、突起部の裾野部分が比較的なだらかな形状になるため、裾野部分に付着した汚れを布巾などの清掃具で除去し易く、裾野部分に汚れが溜まりにくい。

さらに、形成される突起部の高さが比較的高くなるため、摩耗により突起部が実質的に消失しにくく、摩耗に対する耐久性が向上する。こうして、本発明のプレスエンボス加工方法では、表面に傷が付きにくく、傷が付いても目立ちにくく、汚れを除去し易く、摩耗に対する耐久性の高い、ステンレス製キッチンカウンターのようなエンボス加工金属板を製造することができる。

本発明の実施形態を、添付図面に基づいて説明する。図１は、本発明の実施形態にかかるプレスエンボス加工方法の原理を説明する図であって、本実施形態のプレスエンボス加工方法を実施するための装置の要部構成を概略的に示す図である。図１に示す装置は、彫刻型１と、彫刻型１に対向するように配置された型２とを備えている。

彫刻型１（第１型）は、凹凸状の表面部を有している。型２（第２型）は、平坦な表面部を有している。彫刻型１および型２は、凹凸状の表面部と平坦な表面部との間に所定の間隔が形成されるように配置されている。彫刻型１および型２は、例えば鋼鉄のような金属により形成されている。

本実施形態のプレスエンボス加工方法および装置では、例えば０．６ｍｍ〜２．０ｍｍの厚さを有するステンレス鋼板１０のような金属板の表面（図１中上側の面）に紙１１を重ね合わせた状態で、ステンレス鋼板１０と紙１１とが、型１と型２との間に挿入される。このとき、ステンレス鋼板１０と紙１１とに所要の圧縮力が作用するように、型２には圧下力が加えられる。

こうして、彫刻型１と型２との間でステンレス鋼板１０と紙１１とに所要の圧縮力を加えてエンボス加工を施すことにより、ステンレス製キッチンカウンターのようなエンボス加工金属板が得られる。なお、紙１１として、例えば天然のセルロース繊維により形成された紙、例えば上質紙、古紙、板紙、塗工紙、エンボス紙などを用いることができる。さらに、紙１１に代えて、例えば合成紙、不織布など、各種繊維で形成された弾性を有するシートを用いることができる。一般に、紙１１として、あるいは紙１１に代えて、圧力と曲げ力とが作用するとなだらかな曲面状に局部変形する紙またはその他のシートを用いることができる。紙１１は、単層形態または複層形態で、例えば５０μｍ〜１２００μｍの厚さを有する。

ここで、ステンレス鋼板１０の表面とは、最終的に製造されるステンレス製キッチンカウンターの表面（調理具や食器等が載置される表面）に対応する面である。ステンレス鋼板１０と紙１１とは、紙１１が型２の平坦な表面部に接するような姿勢、すなわちステンレス鋼板１０の裏面が彫刻型１の凹凸状の表面部に接するような姿勢で、彫刻型１と型２との間に挿入される。

以下、本実施形態の作用の具体的な説明に先立って、従来のエンボス加工の不都合について図２を参照して説明する。従来のエンボス加工では、図２（ａ）に模式的に示すように、凹凸状の表面部２１ａを有する彫刻型２１と平坦な表面部２２ａを有する型２２との間に、ステンレス鋼板２０のような金属板が単体で挿入される。彫刻型２１の表面部２１ａには、ステンレス鋼板２０に形成すべきエンボス模様の位置に対応して、複数の凹部２１ｂが二次元的に形成されている（図２（ａ）では１つだけを示している）。

この場合、矢印Ｆ２１で示す方向に沿って彫刻型２１に圧下力が加わると、彫刻型２１と型２２との間でステンレス鋼板２０に圧縮力が加わり、ステンレス鋼板２０のステンレス材料（一般には金属材料）が矢印Ｆ２２で示す方向に沿って彫刻型２１の凹部２１ｂに流れ込む。その結果、彫刻型２１の凹部２１ｂに対応するステンレス鋼板２０の位置には、図２（ｂ）に模式的に示すように、エンボス模様としての突起部２０ａが形成される。ここで、図２（ｂ）の上側面は、最終的に製造されるステンレス製キッチンカウンターの表面に対応している。

従来のプレスエンボス加工によっても、金属板に凸状の突起を設けることはできたが、両側の型の凹凸を正確にあわせる必要があり、そのためその凸は高さの高いものを設けることは困難であり、設備の調整などに費用がかさむことがあった。しかし、本工程を用いれば、彫刻型は一方のみで済み、対向する側との位置調整が不要になり、容易に安価なエンボス金属板を加工することができる。

従来のエンボス加工では、形成されるエンボス模様の突起部２０ａの頂上部分２０ａａが平面状になり、調理具や食器等の接触面積が大きくなるため、表面に傷が付き易く、また付いた傷が目立ち易い。また、食器の糸尻でシンク表面をこすった場合に、突起部２０ａの角にあたり、傷つき音が発生する。また、突起部２０ａの裾野部分２０ａｂが角張った形状になるため、裾野部分２０ａｂに付着した汚れを布巾などの清掃具で除去しにくく、裾野部分２０ａｂに汚れが溜まり易い。さらに、形成される突起部２０ａの高さＨ１が比較的低い（例えば５０μｍ以下）ため、摩耗により突起部２０ａが実質的に消失し易く、摩耗に対する耐久性が低い。

図３は、本実施形態の作用を具体的に説明する図である。本実施形態のプレスエンボス加工方法および装置では、図３（ａ）に模式的に示すように、ステンレス鋼板１０と紙１１とが互いに重ね合わされた状態で、凹凸状の表面部１ｂを有する彫刻型１と平坦な表面部２ｂを有する型２との間に挿入される。このとき、ステンレス鋼板１０は彫刻型１の凹凸状の表面部１ｂに接し、紙１１は型２の平坦な表面部２ｂに接する。彫刻型１の表面部１ｂには、ステンレス鋼板１０に形成すべきエンボス模様の位置に対応して、複数の凸部１ｃが二次元的に形成されている（図３（ａ）では１つだけを示している）。

この場合、矢印Ｆ３１で示す方向に沿って型２に圧下力が加わると、彫刻型１と型２との間でステンレス鋼板１０および紙１１に圧縮力と曲げ力が作用し、彫刻型１の凸部１ｃに対応する位置においてステンレス鋼板１０が図中上側（紙１１の側）になだらかな凸状に局部変形するとともに、このステンレス鋼板１０のなだらかな凸状の局部変形に対応するように紙１１がなだらかな凹状に局部変形を起こす。その結果、彫刻型１の凸部１ｃに対応するステンレス鋼板１０の位置には、図３（ｂ）に模式的に示すように、紙１１のなだらかな凹状の弾塑性的な局部変形の作用により、エンボス模様として角の生じないなだらかな曲面の突起部１０ａが形成される。ここで、図３（ｂ）の上側面は、最終的に製造されるステンレス製キッチンカウンターの表面に対応している。

本実施形態のプレスエンボス加工方法および装置では、形成されるエンボス模様の突起部１０ａの頂上部分１０ａａがなだらかな曲面状になり、調理具や食器等の接触面積が小さくほぼ点接触になるため、表面に傷が付きにくく、また傷が付いても目立ちにくい。また、傷つき音も小さくなる。また、突起部１０ａの裾野部分１０ａｂが比較的なだらかな形状になるため、裾野部分１０ａｂに付着した汚れを布巾などの清掃具で除去し易く、裾野部分１０ａｂに汚れが溜まりにくい。さらに、形成される突起部１０ａの高さＨ２が比較的高く（例えば７０μｍ〜１００μｍ）なるため、摩耗により突起部１０ａが実質的に消失しにくく、摩耗に対する耐久性が向上する。また、突起部１０ａの幅を比較的小さく形成することにより、細かなデザインを実現することができる。

こうして、本実施形態のプレスエンボス加工方法および装置では、表面に傷が付きにくく、傷が付いても目立ちにくく、汚れを除去し易く、摩耗に対する耐久性の高い、ステンレス製キッチンカウンターのようなエンボス加工金属板を製造することができる。換言すると、本実施形態のプレスエンボス加工方法および装置では、例えばステンレス製キッチンカウンターの耐傷性、清掃性および耐久性の向上を図ることができる。特に、本実施形態では、天然資源である紙を用いているので、使用済みの紙についてマテリアルリサイクルが容易であり、環境的に優れたエンボス加工技術を実現することができる。

図４は、本実施形態により製造されるエンボス付金属板（エンボス加工金属板）の好ましい特徴的構成を説明する図である。図４を参照すると、本実施形態のプレスエンボス加工装置により製造されたエンボス付金属板６０は、例えば金属板のほぼ全体に亘って二次元的な繰り返しパターンとして設けられた凹凸状のエンボス６１を有する。具体的には、例えば図５に示すように千鳥状のパターンにしたがってエンボス６１が設けられる場合、エンボス６１の裾野同士の間隔は２ｍｍ〜１０ｍｍ程度である。

あるいは、凹凸状のエンボス６１は、金属板の部分領域に繰り返しパターンとして設けられ、この部分領域は金属板のほぼ全体に亘って繰り返しパターンとして設けられる。具体的には、例えば図５に示すように千鳥状のパターンにしたがってエンボスが設けられた部分領域を、金属板のほぼ全体に亘って繰り返しパターンとして設けることもできる。以下、本実施形態により製造されるエンボス付金属板６０の好ましい特徴的構成について説明する。

エンボス付金属板６０では、エンボス６１の突起部の高さＨが０．０５ｍｍ〜１．０ｍｍであることが好ましい。エンボス６１の突起部の高さＨを０．０５ｍｍ〜１．０ｍｍにすれば、繰り返し摩耗作用を受けても、エンボス６１の間の平面部６２に傷が付きにくく、ひいては高い耐久性が確保される。実験によれば、エンボス６１の突起部の断面硬さは、表面からの深さが０．３ｍｍ程度のときに最も大きくなり、調理器具の衝撃によって突起部が最もつぶれにくくなる。

また、エンボス６１の突起部の頂上部分（図中破線の円６３で示す部分）は、曲率半径が１０ｍｍ以下のなだらかな曲面状の形態を有することが好ましい。エンボスの突起部のトップが平面状である場合、食器などとの接触により突起部のトップ面に付いた傷が目立ち易い。エンボス６１の突起部の頂上部分６３を、１０ｍｍ以下の曲率半径を有するなだらかな曲面状に形成することにより、突起部の頂上部分６３に付いた傷が肉眼では見えにくくなり、ひいては傷が目立ちにくくなる。

実際に、陶器の底で磨耗を５回繰り返す実験を行った。その結果、エンボス６１の突起部の頂上部分６３の曲率半径が７ｍｍ以下の場合、６０ｃｍの距離から陶器の底の糸じり傷が見えなかった。また、エンボス６１の突起部の頂上部分６３の曲率半径が１０ｍｍ以下の場合は、６０ｃｍの距離から陶器の底の糸じり傷は目立つものではなかった。しかしながら、エンボス６１の突起部の頂上部分６３の曲率半径が１８．６ｍｍおよび２０．５ｍｍの場合には、６０ｃｍの距離から陶器の底の糸じり傷が見えた。

また、エンボス６１の突起部の裾野部分（図中破線の円６４で示す部分）は、曲率半径が１ｍｍ以上の曲面状の形態を有することが好ましい。通常のエンボス金属板では、エンボスの裾野部分が鋭角になるため、布巾などで汚れを拭き取っても裾野部分に汚れが残る。エンボス６１の突起部の裾野部分６４を、１ｍｍ以上の曲率半径を有する曲面状に形成することにより、裾野部分６４に布巾などの繊維が入り込み易くなり、ひいては良好な清掃性が確保される。

実際に、ウエスによる水拭き２回で汚染物の除去が可能であるか否かの実験を行った。その結果、エンボス６１の突起部の裾野部分６４の曲率半径が７．０ｍｍおよび５．４ｍｍの場合、汚染物の除去が可能であった。エンボス６１の突起部の裾野部分６４の曲率半径が０．９ｍｍの場合、汚染物の除去が一部可能であった。しかしながら、エンボス６１の突起部の裾野部分６４の曲率半径が０．１ｍｍの場合には、汚染物の除去が不可能であった。

また、隣り合う２つのエンボス６１の間隔（任意の２つのエンボス６１の間隔の最小値：特に図５を参照）Ｗは、２ｍｍ〜１０ｍｍであることが好ましい。エンボス６１の間隔、すなわちエンボス６１の間の平面部６２の長さＷが２ｍｍよりも短いと、布巾などで汚れを拭き取っても、布巾が平面部６２に届きにくく、汚れが残ってしまう。平面部６２の長さＷが１０ｍｍよりも長いと、食器などの角が平面部６２に届き易くなり、傷が付き易くなる。エンボス６１の間隔Ｗを２ｍｍ〜１０ｍｍにすることにより、清掃性と傷付き防止性との両立が可能になる。

なお、上述の実施形態では、ステンレス鋼板１０を用いてキッチンカウンターを製造する例を示している。しかしながら、これに限定されることなく、ステンレス鋼板を用いてキッチンカウンター以外のエンボス加工金属製品を製造することもできるし、例えばアルミニウム、銅、鉄、鋼、チタン、またはこれらの合金あるいは複合材などからなる金属板（塗装板やメッキ板を含む）を用いてキッチンカウンターを含む様々なエンボス加工金属製品を製造することもできる。

具体的に、キッチンカウンター以外の厨房機器関連や、バス、バスフロア、扉、取手等の浴室関連や、エスカレーター、手摺り、ドアノブ等の建材関連や、冷蔵庫、炊飯器、洗濯機等の家電製品関連や、自動車関連などのエンボス加工金属製品に対して本発明を適用することができる。また、エンボス加工に先立って、あるいはエンボス加工の後に、エンボス加工面（キッチンカウンターの表面に対応する面）に撥水性、親水性、撥油性などの機能性コーティングを施すことにより、清掃性をさらに向上させることができる。その機能性コーティング材の塗布の際にも、本発明の金属板では突起部１０ａが曲面で形成されるため、同じ高さを有する、角のある突起部に比べて均等に塗布を行うことができる。

また、上述の実施形態では、比較的高いエンボスを形成することを目的としているが、彫刻型の模様を比較的低いものにして、薄い紙を使用することも可能である。なお、本発明において、「エンボス加工」とは、プレスにより金属板に凹凸をつけることを意味し、エンボス、コイニング、張り出しといった加工方法の違いによりその内容が限定されるものではない。

本出願人は、先に特願２００６−１７２０９９および特願２００６−１７２１００を出願している。特願２００６−１７２０９９では、連続的に同じゴムがプレスに使用されるため加工時の摩擦熱により劣化し、加工形状にバラツキが比較的生じやすかった。また、特願２００６−１７２０９９および特願２００６−１７２１００で使用するゴムやフィルムの着色剤や可塑剤などが加工対象の金属板に付着しやすかった。また、これらの方法では製造コストが大幅に高くなるという問題点を抱えていた。しかし、本発明では、それらの方法に比べて製造コストが低く、比較的安価に実施できるという利点がある。そのため使用する紙は加工の度に取り替えることができ、熱による劣化を考慮しないで済む。また、着色剤や可塑剤などが加工対象の金属板に付着についての影響も考慮しなくて済む。

ちなみに、彫刻板の雄雌を合わせることで、高さが比較的高いエンボスを作るプレス技術は存在していた。しかし、プレス技術の場合、比較的小さな金属板の加工にしか使用できず、システムキッチンの天板のような比較的大きな金属板の加工には適していなかった。これに対して、大型の金属板のエンボス加工に適している型にて、高さが比較的高いエンボスを得ようとすると、彫刻型の雌雄を厳密に合わせる必要があり、そのための制御装置などを用意すればコストが増大することとなってしまう。しかし、本発明の方法で加工を行えば、彫刻型は一方のみであり、雌雄を合わせる必要はない。また、そのために必要なものも紙であり、比較的安価に比較的高さの高いエンボス加工を行うことができる。

本発明の実施形態にかかるプレスエンボス加工方法の原理を説明する図であって、本実施形態のプレスエンボス加工方法を実施するための装置の要部構成を概略的に示す図である。 従来のエンボス加工の不都合について説明する図である。 本実施形態の作用を具体的に説明する図である。 本実施形態により製造されるエンボス付金属板（エンボス加工金属板）の好ましい特徴的構成を説明する図である。 千鳥状のパターンにしたがってエンボスが設けられたエンボス付金属板の上面図である。

符号の説明

１ 彫刻型（エンボス型）
１ｂ 凹凸状の表面部
１ｃ 凸部
２ 型
２ｂ 平坦な表面部
１０，１０ａ ステンレス鋼板（金属板）
１１，１１ａ 紙
１３ 中間紙（合紙）
６０ エンボス付金属板
６１ エンボス
６２ 平面部
６３ 頂上部分
６４ 裾野部分

Claims (6)

1. プレス機の対向する型の間に金属板を挿入し、該金属板に圧縮力を加えてエンボス加工を施すプレスエンボス加工方法において、
   凹凸状の表面部を有する第１型と平坦な表面部を有する第２型との間に、圧力と曲げ力とが作用するとなだらかな曲面状に局部変形する紙またはその他のシートを前記金属板の一方の面に重ね合わせた状態で且つ前記紙またはその他のシートが前記第２型の平坦な表面部に接するような姿勢で、前記金属板と前記紙またはその他のシートとを挿入することを特徴とするプレスエンボス加工方法。
2. 前記金属板として、ステンレス鋼、アルミニウム、銅、鉄、鋼、チタン、またはこれらの合金あるいは複合材により形成された金属板を用いることを特徴とする請求項１に記載のプレスエンボス加工方法。
3. 前記金属板として、２ｍｍ以下の厚さを有する金属板を用いることを特徴とする請求項２に記載のプレスエンボス加工方法。
4. 前記紙またはその他のシートとして、天然のセルロース繊維により形成された紙を用いることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のプレスエンボス加工方法。
5. 前記紙またはその他のシートとして、５０μｍ以上の厚さを有する紙を用いることを特徴とする請求項４に記載のプレスエンボス加工方法。
6. 請求項１乃至５のいずれか１項に記載のプレスエンボス加工方法によりプレス加工されたことを特徴とするエンボス加工金属板。

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