JP2016190244A - アルミニウム被覆鋼板 - Google Patents

Abstract

【課題】耐指紋付着性を発揮しつつ、高い反射率を備え、かつ従来の耐指紋付着性鋼板と比較して、付着した指紋の目立ちにくさを向上させた耐指紋付着性鋼板を提供する。
【解決手段】鋼板に対してダルロールを用いた軽圧延を行い凹部を形成することによって表面に付与された凹凸形状が鋼板の耐指紋性を発揮するとともに、さらにその表面にアルミニウム被覆を施すことにより、表面の反射率が上昇するだけでなく、付着した指紋の目立ちにくさが向上する。
【選択図】 図６

Description

本発明は、美麗な白色の外観を呈するとともに、付着した指紋や汚れが目立ちにくい、表面にアルミニウムが被覆された鋼板に関する。

家庭用のキャビネットの扉や業務用の厨房機器、エレベータ用パネル等の建築物の内外装パネル、携帯電話の筐体等の家電製品や電子機器類の筐体といった用途の素材には、ステンレス鋼板を中心として鋼板が多用されている。
それらに用いられるステンレス鋼板の表面仕上げは、ＢＡ（光輝焼鈍）仕上げや鏡面仕上げといった表面が平滑な仕上げを施したもののほかに、ＨＬ（ヘアーライン）等の直線状の研磨加工を施して意匠性や機能性を付与したものや、バイブレーション研磨等の曲線状の研磨加工を施したもの、ドット状の凹凸加工を施したもの等が使用されている。

上記のような用途にステンレス鋼板が用いられるのは、ステンレス鋼板が建築物や電子機器類の筐体として必要な材料強度を有することに加え、溶接による接合・組み立てが可能であること、さらに、優れた耐食性を持つために、美麗さを長期間保つことができることなどが理由である。
しかしながら、ステンレス鋼板の表面に素手で触れた場合には指紋が付着し、表面仕上げによって得られていた美麗さが台無しになることが多々ある。
そこで、このような背景から、昨今、素手で触れた場合であっても、指紋の付着が目立ちにくく表面の美麗さを維持できるような、耐指紋付着性機能を有するステンレス鋼板の必要性が高まっており、各種の提案がなされている。

例えば特許文献１では、算術平均粗さＲａが０.５〜４.５μｍのダルロールによる軽圧延で凹凸形状の表面にし、巨視的な乱反射を与えた後、非粒界侵食型の顔洗液のエッチングで微細凹凸をつけて微視的乱反射を生じさせることにより意匠性及び耐指紋性を有する鋼板を製造している。

また特許文献２では、耐汚染性などに優れたステンレス鋼帯の製造方法として、冷延ステンレス鋼帯を軽酸洗により平滑な表面に仕上げた後に、鏡面仕上げロールによる調質圧延を行ない、次いでダルロールによる調質圧延を行なうことで丸みのある凹凸形状を有し、凹凸の算出平均粗さＲａを０．５〜１．７μｍに仕上げるものが提案されている。

さらに特許文献３では、耐指紋性発揮の要因として、鋼板表面の十点平均粗さＲｚ、表面凹凸の平均間隔Ｓｍ、凸部面積率を挙げ、耐汚れ性と耐食性に優れたステンレス鋼板として、十点平均粗さＲｚが３.５μｍ以上、６.５μｍ以下、表面凹凸の平均間隔Ｓｍが１２０μｍ以上、２５０μｍ以下、凸部面積率が１５％以上、４５％以下の表面を有するものが提案されている。

特許文献４では、ダルロールを用いた軽圧延１パスにより凹部が形成されるとともに当該凹部以外の未変形の表面をフラット部分（凸部）として残存させた表面を有する高耐食性鋼板であって、前記凹凸の算術平均粗さＲａが３.０〜８.５μｍ、平均間隔Ｓｍが１５０〜６００μｍ、フラット部分（凸部）面積率が２５％〜６０％であることを特徴とする指紋や汚れが目立ちにくい高耐食性鋼板が開示されている。

特開平１−１１８３０１号公報 特許第４２２６１３１号公報 特許第３５８７１８０号公報 特開２０１２−１３０９６６号公報

ところで、上記の特許文献１〜４の鋼板では、表面の凹凸状態が所定の条件を満足していて耐指紋付着性が発揮されていても、素材表面がステンレス鋼板である場合は、その表面の反射率はステンレス鋼板の表面の反射率であるたかだか５０％前後である。このため、目視では、暗く冷たい印象の金属表面に見えてしまうという問題があった。
本発明は、このような問題点を解消するために案出されたものであり、耐指紋付着性を発揮しながら、高い表面反射率を呈する耐指紋付着性鋼板を提供することを目的とする。

本発明の耐指紋付着性鋼板は、その目的を達成するため、ダルロールを用いた軽圧延１パスにより、凹部が形成されるとともに当該凹部以外の未変形のフラット部分を凸部として残存させた凹凸形状の表面を有する鋼板であって、その表面にアルミニウム被覆を施されていることを特徴とする。さらに、その表面の反射率が６５％以上であること、またさらに凹凸形状の凸部面積率が２５％〜６０％であるものがより一層好ましい。

本発明により提供される耐指紋付着性鋼板は、鋼板を素材とし、軽圧延を１パスで施して鋼板の表面に凹部が形成されるとともに、当該凹部以外の未変形のフラット部分を凸部として残存させた凹凸形状を有することにより、耐指紋付着性が発揮される。さらに、その表面にアルミニウム被覆を施したことにより、６５％を超える高い反射率を呈することになる。このとき、鋼板表面の凹凸形状に由来して発揮される耐指紋付着性も維持されるので、耐指紋付着性と高い表面反射率を両立することが可能となる。

表面に凹凸形状を有する鋼板表面に素手で触れたとき、鋼板表面の凸部には指紋が付着して反射率が低下するが、鋼板表面の凹部には指紋が付着しないため凹部の反射率は変化しない。このため、凸部と凹部で反射率に差が生じることになり、視覚において指紋が付着したと認識されることになる。このことは、特許文献４で開示されているとおりである。

しかしながら、発明者らは、凹凸形状を有する鋼板表面にアルミニウムを被覆することで反射率が上昇するだけでなく、素手で触れたときに生じる凸部の反射率と凹部の反射率の差が、アルミニウムを被覆しない凹凸形状を有する鋼板における反射率の差よりも小さくなることを発明者らは知見した。この知見により本発明がなされたのである。
すなわち、アルミニウムを被覆した凹凸形状の表面を有する鋼板は、耐指紋付着性を有して、かつその表面の反射率が高いだけでなく、アルミニウムを被覆しない凹凸形状の表面を有する鋼板よりも指紋が付着したときの目立ちにくさが向上している耐指紋付着性鋼板である。
したがって、本発明により、家庭用のキャビネットの扉や業務用の厨房機器、エレベータ用パネル等の建築物の内外装パネル、携帯電話の筐体等の家電製品や電子機器類の筐体といった用途に用いられる鋼板として、従来の耐指紋付着性鋼板よりも、高い反射率を呈しながら耐指紋付着性に優れる鋼板が提供されることになる。

鋼板表面の凹凸形状の違いを示す模式図 鋼板表面の凹凸形状の違いと指紋の付着状況の違いの関係を示す模式図 鋼板表面に本発明に従う凹凸形状を付与するための一態様を示す模式図 鋼板表面に本発明に従う凹凸形状を付与したあと、その表面にアルミニウムコーティングを施すための一態様を示す模式図 実施例で説明する試験片Ｂと試験片Ｃについて、指紋付着前後における反射率をしめすグラフである。 実施例で説明する試験片Ａと試験片Ｂについて、指紋付着前後における反射率をしめすグラフである。

鋼板に付着した指紋や汚れが目立たようにするためには、当該鋼板はさび難く、長期間に亘ってその表面の綺麗さを維持できる鋼板であることが前提とされる。そこで、本発明では、素材鋼板としてステンレス鋼板、或いは溶融めっき鋼板を用いることとした。
ステンレス鋼板としては、ＳＵＳ３０４やＳＵＳ３１６を代表とするオーステナイト系ステンレス鋼板であってもよいし、ＳＵＳ４３０で代表されるフェライト系ステンレス鋼板であってもよい。

上記のような鋼板を素材とし、表面に凹凸を形成したダルロールを用いて被圧延鋼板の板厚が減少しないように１パスの軽圧延を施し、鋼板表面に凹部を形成するとともに当該凹部以外の未変形のフラット部分を凸部として残存させた凹凸を形成する。
従来のように、表面に凹凸を形成したダルロールを用いて凹凸が１００％転写されるように圧延すると、鋼板表面は、図１（ａ）に見られるように、凸部の頂点から次第に湾曲しながら溝が形成される形態の凹凸が形成される。

凸部形状が曲線的で、しかも凸部傾斜が緩やかであると、指紋を付着させる時の指の押圧力が大きいときに指紋が広範囲に付着しやすくなる。そして図２（ａ）に見られるように、指紋が広範囲から見えやすくなり、すなわち、耐指紋付着性が損なわれることになる。耐指紋付着性を発揮するためには、指と鋼板表面が接触する範囲はできるだけ小さい方がよい。

そこで、本発明の表面凹凸鋼板を製造するためには、鋼板の表面に素材鋼板の平坦部を残存させる。すなわち、図１（ｂ）に見られるように、ダルロールの凹凸を１００％転写するのでなく、素材鋼板の表面が残存するように圧延を行う。これにより、上端が平坦なままの凸部が得られる。凸部の周囲は、ダルロールにより圧下されて形成された凹部である。このため、図２（ｂ）に見られるように、指紋が付着しても指紋が残存する範囲は平坦な凸部上面のみであるから、耐指紋効果を発揮しやすい。

本発明におけるアルミニウム被覆は、凹凸形状を付与した表面に高い反射率を持たせるためであるので、被覆の厚さとしては１μｍ程度もあれば十分である。しかし、凹凸形状が付与された鋼板表面の凸部だけでなく凹部の底も薄いアルミニウム被覆で覆われる必要がある。そこで、アルミニウム被覆を形成する方法としては、付きまわり性に優れた蒸着法を用いることができる。その他の被覆方法を用いることもできるが、鋼板の温度が上昇するような方法を採用すると、鋼板の機械的性質が変化したり、鋼板に熱歪みが残存すること危惧されるため好ましくない。
付きまわり性の観点から、スパッタリング法が好ましい。スパッタリング法は、各種の蒸着法のなかでも高真空（低圧力）を要しないので、良好な付きまわり性が得られやすい。電子ビーム蒸着法は、高真空を必要とするため、付きまわり性の点では不利である。

（表面に凹凸形状を付与した鋼板の製造）
素材として、厚さ１.０ｍｍで、幅が５０ｍｍの、ＳＵＳ３０４の冷延焼鈍ステンレス鋼板を準備した。表面仕上げは２Ｄである。
また、直径が１２０ｍｍで幅が１００ｍｍの、表面に放電加工により算術平均粗さＲａが９．０μｍの凹凸を付けたダルロールを準備した。そして、このダルロールを用いて、準備した冷延焼鈍ステンレス鋼板に対して、５％の圧延率、送り速度１ｍ／ｍｉｎの条件により軽圧延を行った。軽圧延では圧延油は用いなかった。この方法で表面に凹凸形状が付与されたステンレス鋼板の凸部面積率は、５０％であった。
なお、算術平均粗さＲａは、ＪＩＳ Ｂ０６０１−２００１に準拠して測定した。凸部面積率は、オリンパス社製の３次元レーザー顕微鏡ＯＬＳ１２００を用いて凹凸鋼板の表面を観察し、倍率２００倍で任意箇所の画像を取り込み、「粒子解析」で凸部の面積率を求めたものである。
ＳＵＳ３０４の冷延焼鈍ステンレス鋼板の一部は、後に比較例として使うために、軽圧延を行わずに表面平滑なままのものも残した。

（アルミニウムコーティング）
次に、軽圧延により得られた、表面に凹凸形状が付与されたステンレス鋼板の表面に、次の方法によりアルミニウムコーティングを施した。
アルミニウムコーティングは、図４に示したマグネトロンスパッタリング装置４０を用いて行った。この装置は、真空チャンバー４１、アルミニウム（Ａｌ）ターゲット４２、基板ホルダ４３、磁場発生装置（磁石）４４等から構成されている。
アルミニウムターゲット４２は、純度９９．９９％、厚さ１５ｍｍの純金属アルミニウム板から２００ｍｍ×１５０ｍｍの大きさに切り出したものを用いた。コーティング時間が短いので、アルミニウムターゲットの水冷は行わなかった。

２種類の基板を用意した。１つは、前述の工程を経て製造した、表面に凹凸形状が付与されたＳＵＳ３０４の冷延焼鈍ステンレス鋼板である。もう１つは、表面に凹凸形状を付与していない、表面平滑なままのＳＵＳ３０４の冷延焼鈍ステンレス鋼板である。大きさは、どちらも長さ１２０ｍｍ×幅５０ｍｍとした。 これらの基板を２枚並べて基板ホルダ４３にネジ取めにより固定した。 基板４５とアルミニウムターゲット４２の間の距離は２５ｍｍとなった。

そのあと、排気口５１に接続された真空ポンプ（図示せず）により、真空チャンバー内を圧力０．１Ｐａまで真空排気し、続いて、排気を継続しつつ、ガス導入バルブ５１からアルゴン（Ａｒ）ガスを真空チャンバー４１内に導入して、約０．５Ｐａの圧力を維持するようにアルゴンガスの導入流量と真空ポンプの排気速度をコントロールした。
続いて、基板ホルダ４３が正、アルミニウムターゲット４２が負となるように２５０Ｖの直流電圧を印加して、アルゴンプラズマ４６を生成させた。アルゴンプラズマ４６の中のアルゴンイオン４７がアルミニウムターゲット４２に衝突することで金属アルミニウム原子４８が叩き出され、叩き出されたアルミニウム原子４８は、アルゴンプラズマ４６中を飛行して、基板４５に付着する。これにより、金属アルミニウムのコーティング４９が、基板（表面に凹凸形状が付与されたステンレス鋼板）の表層に形成されることになる。
コーティング時間を５分間としたところ、厚さ約０．３μｍのアルミニウムコーティング４９を形成することができた。

（耐指紋付着性の評価）
耐指紋付着性の評価は、次のＡ〜Ｃの４種類を試験片として行った。いずれも素材はいずれも表面平滑なＳＵＳ３０４の冷延焼鈍ステンレス鋼板で、表面仕上げは２Ｄである。
試験片Ａ 表面に凹凸形状付与、アルミニウムコーティング有り［発明例］
試験片Ｂ 表面平滑まま、アルミニウムコーティング有り ［比較材］
試験片Ｃ 素材まま（表面平滑まま、アルミニウムコーティング無し）［比較材］

まず、それぞれの試験片に対して、指紋を付着させる前に可視光の波長範囲に該当する波長３５０〜７５０ｎｍにおける反射率を測定した。続いて、次の方法により指紋を付着させた。
５０×５０ｍｍの試験片を１枚ずつ電子天秤の上に載せ、試験片に指を押し付けて電子天秤が５００ｇの荷重を示しながら１０秒間保持することにより指紋を付着させた。そして、指紋を付着させた試験片に対して、再度、可視光の波長範囲に該当する波長３５０〜７５０ｎｍにおける反射率を測定した。
波長３５０〜７５０ｎｍにおける反射率の測定方法は、次のとおりである。
反射率の測定には色差計（ミノルタ株式会社製ＣＭ−３７００ｄ）を用いた。試験片の大きさは、５０ｍｍ×５０ｍｍとした。 試験片を色差計に取付け、３ｍｍ×５ｍｍの長方形の領域を測定対象範囲として、指紋付着部および指紋付着なし部分について、それぞれ正反射光を採取した。測定条件についてはＪＩＳ Ｋ ５６００−４−４に準拠した。

波長３５０〜７５０ｎｍにおける反射率の測定結果を、図５〜図６に示す。図５は、試験片Ｂと試験片Ｃについて、指紋を付着させる前後における分光反射率を示している。試験片Ｂと試験片Ｃは、どちらの表面にも凹凸形状が付与されていないが、試験片Ｂはアルミニウムコーティング有り、試験片Ｃはアルミニウムコーティング無しである。
試験片Ｃはステンレス表面の反射率そのままであり、測定した波長３５０〜７５０ｎｍの範囲ではたかだか５０％前後である。このため、目視では、暗く冷たい印象の金属表面に見えてしまう。
一方、試験片Ｂは７０％以上の反射率を示しており、ステンレス表面よりも明るい、白い外観を呈する。これは、試験片Ｂの表面にアルミニウムコーティングが施されている効果であると考えられる。しかし、指紋を付着させることにより、反射率が最大８％程度低下してしまう。これにより、指紋が付着した箇所と付着していない箇所では、目視の明るさに差があるように認識され、美観が損なわれることになる。

次に図６は、試験片Ａと試験片Ｂについて、指紋を付着させる前後における分光反射率を示している。試験片Ａと試験片Ｂは、どちらの表面にもアルミニウムコーティングが施されているが、試験片Ａは表面に凹凸形状が付与されており、試験片Ｂは表面に凹凸形状が付与されておらず、表面平滑ままである。

試験片Ｂは、図５の中に示したものと同一であり、指紋を付着させることにより、反射率が最大８％前後低下している。すなわち、これにより、指紋が付着した箇所と付着していない箇所では、目視の明るさに差があるように認識され、美観が損なわれることになる。
一方、試験片Ａは、表面に凹凸形状を付与して、アルミニウムコーティングを行ったものである。反射率については試験片Ｂと同様に７５％前後であるが、指紋が付着したことによる反射率の低下が３％程度に抑えられており、指紋が付着した箇所と付着していない箇所とで目視の明るさに差があるように認識されにくい。すなわち、美麗な白色の外観を呈するとともに、付着した指紋や汚れが目立ちにくい鋼板である。
本実施例の結果を表にまとめて示すと次のとおりである。

美麗な白色の外観を呈するとともに、付着した指紋や汚れが目立ちにくい鋼板であることから、家電製品や電子機器類の筐体といった、強度、耐食性、外観の美麗さが求められる部材の材料として好適である。

１０ マグネトロンスパッタリング装置
１１ 真空チャンバー
１２ アルミニウムターゲット
１３ 基板ホルダー
１４ 磁場発生装置
１５ 基板（表面に凹凸形状が付与されたステンレス鋼板）
１６ アルゴンプラズマ
１７ アルゴンイオン
１８ アルミニウム原子
１９ アルミニウムコーティング

Claims (4)

1. ダルロールを用いた軽圧延により凹部が形成されることによって表面に凹凸形状が付与された鋼板であって、該鋼板の表面にアルミニウム被覆が施されていることを特徴とするアルミニウム被覆鋼板。
2. 前記アルミニウム被覆鋼板は、その表面における分光反射率が６５％以上であることを特徴とする請求項１に記載のアルミニウム被覆鋼板。
3. 前記アルミニウム被覆鋼板は、その表面の凹凸形状における凸部面積率が２５％〜６０％であることを特徴とする請求項１または２に記載のアルミニウム被覆鋼板。
4. 前記鋼板は、ステンレス鋼板であることを特徴とする請求項１ないし３に記載のアルミニウム被覆鋼板。
   
   

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