JP5697098B2 - 指紋や汚れが目立ち難い高耐食性鋼板及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、耐食性に優れるとともに、付着した指紋や汚れが目立ち難くなった鋼板とその製造方法に関する。

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にステンレス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仕上げや鏡面等の表面が平滑な仕上げの他に、意匠性や機能性のためにＨＬ等の直線状の研磨加工を施したものや、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。

また、一般的な建築物の内外装材や輸送機器の構築部材として、Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ合金めっき鋼板等、Ｚｎ系めっき鋼板が多用されている。
上記のような用途に供されるステンレス鋼板やＺｎ系めっき鋼板は、優れた耐食性を持つために綺麗さを長期間保てることが重用される一要因である。
しかしながら、汚れた手で触れたときに指紋が付着し、綺麗さが台無しになるような場面に多々あるのが現状である。
このような背景から、昨今、防汚性を考慮した耐指紋性機能を有する高耐食性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。

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

ところで、上記の特許文献３では、耐指紋性機能を発揮するため要因として、鋼板表面を十点平均粗さＲｚ、表面凹凸の平均間隔Ｓｍ、凸部面積率で規定しているが、凸部面積率については、鋼板表面の凸部と凹部との境界が不明瞭であり、その測定が困難であると共に、安定した製造が困難である。また、特許文献１や特許文献２では、酸洗＋ダル圧延＋エッチングや鏡面仕上げロールによる調質圧延＋ダルロールによる調質圧延と非常に多工程となっている。
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、ダル圧延により付着した指紋が目立ち難く、しかも製造性に優れた高耐食性鋼板を提供することを目的とする。

本発明の指紋や汚れが目立ち難い高耐食性鋼板は、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ステンレス鋼板であって、前記凹凸の算術平均粗さＲａが３.０〜８.５μｍ、凸部の平均間隔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。
また、本発明の指紋や汚れが目立ち難い高耐食性鋼板は、溶融めっき鋼板に前記特徴を持たせたものであってもよい。

本発明の指紋や汚れが目立ち難い高耐食性鋼板は、ステンレス鋼板又は溶融めっき鋼板に、４.０〜９.０μｍの算術平均粗さＲａを付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パスの軽圧延を施すことにより製造される。
なお、本明細書中におけるＲａ及びＳｍは、ＪＩＳ
Ｂ ０６０１の規定に準じて測定したものである。

本発明により提供される高耐食性鋼板は、耐食性に優れたステンレス鋼板又は溶融めっき鋼板を素材とし、その表面にダルロールの凹凸模様を鋼板に１００％転写させるのではなく数１０％の転写に留める軽圧延を１パスで施すことにより、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を有するとともに、前記凹凸の算術平均粗さＲａ、平均間隔Ｓｍ、及びフラット部分（凸部）面積率を細かく調整されている。このため、付着した指紋や汚れが目立たなくなっている。
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、耐食性に優れ、かつ指紋や汚れが目立ち難い鋼板が安価で提供されることになる。

従来技術と本発明とでの表面凹凸形状の違いを説明する図 表面凹凸形状の違いによる付着指紋の見え方の違いを説明する図 本発明方法により鋼板表面に凹凸模様を付与する態様を説明する図 付着した指紋の目立ち易さを評価する方法を説明する図 ダルロールＲａと圧延荷重及び鋼板Ｒａの関係を示す図 鋼板Ｒａ及び平均間隔Ｓｍと指紋の目立ち易さの関係を示す図 鋼板Ｒａ及び凸部面積率と指紋の目立ち易さの関係を示す図 Ｒａ５.０μｍのダルロールで圧延した鋼板表面の凸部の分散状態を示す図

例えば前記特許文献３に見られるように、焼鈍・酸洗した後の鋼板を冷間仕上げ圧延する際に、最終パスをダルロールにより、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％以下の表面に仕上げることにより、耐汚れ性と耐食性に優れた鋼板が得られる。
しかしながら、前記特許文献３で提案される鋼板でも、付着した指紋の目立ち易さについては十分ではない。さらに目立ち難くした鋼板が望まれる。

本発明者らは、前記特許文献１，２，３で提案された鋼板よりも、付着した指紋がさらに目立ち難くする手段について鋭意検討を重ねてきた。
その過程で、凹凸の深さをより深くすることも検討したが、手を強く押し付けて付着させた指紋の目立ち易さは解消しなかった。
そこで、本発明者は凹凸の算術平均粗さＲａや平均間隔Ｓｍのみではなく、凹凸そのものの形状が影響していると想定して、ダル圧延によりロールの凹凸模様を鋼板に１００％転写させるのではなく、軽圧延による数１０％の転写に留めて、表面に素材鋼板の表面が残存する凹凸を形成し、付着した指紋の目立ち易さ検討した。

その結果、表面に凹凸を形成したダルロールの軽圧延１パスにより、表面に素材鋼板の表面を残存させた凹凸を形成し、鋼板の表面形状を凹凸の算術平均粗さＲａ、凹凸平均間隔Ｓｍ、フラット部分（凸部）面積率で規定することにより、従来よりも付着した指紋が目立ち難く、また従来法と比べて工程省略が可能となり、容易に製造可能な鋼板を提供できることを見出した。
以下にその詳細を説明する。

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。

溶融めっき鋼板としては、Ｚｎめっき、Ｚｎ−Ａｌ合金めっき、或いはＺｎ−Ａｌ−Ｍｇ合金めっきが溶融めっき法で施された鋼板が好ましい。特に、Ａｌ：４.０〜１０.０質量％、Ｍｇ：１.０〜４.０質量％を含み、残部がＺｎからなるもの、さらに微量のＴｉやＢを含むもの、或いはさらにＳｉを含むＺｎ−Ａｌ−Ｍｇ系合金めっきが施された鋼板が好ましい。また、溶融Ａｌめっきが施されためっき鋼板であってもよい。
そして、この溶融めっき層に所望のＲａの凹凸を形成させるため、層厚１０μｍ以上の溶融めっき層を形成した鋼板を素材とすることが好ましい。

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だと、指紋押印の時に指の加圧力が大きいときに指紋が広範囲につき易くなる。そして図２の（ａ）に見られるように、指紋が広範囲から見え易くなる。すなわち、耐指紋性が損なわれることになる。
耐指紋効果発揮のためには、指の加圧力に左右されず接触範囲はできるだけ小さい方がよい。

そこで、本発明では、ダルロールの凹凸を１００％転写せずに数１０％に留め、被圧延鋼板の表面に素材鋼板の平坦部を残存させた。
すなわち、図１（ｂ）に見られるように、素材鋼板表面を残存させて上端が平坦で斜面が鋭角な凸部を、凹凸が深くなるに設けた。このため、図２の（ｂ）に見られるように、指紋押印の加圧力が大きくても指紋のつく範囲は平坦な凸部上面のみで変化せず、耐指紋効果を発揮しやすい。
本発明では、詳細は実施例の記載に譲るが、前記凹凸の算術平均粗さＲａを３.０〜８.５μｍ、平均間隔Ｓｍを１５０〜６００μｍ、未変形のフラット部分（凸部）面積率を２５％〜６０％と規定している。

ところで、表面に凹凸を形成したダルロールを用いて鋼板を軽圧延するとき、圧延荷重を一定とした場合に、ダルロールの凹凸のＲａが小さいと鋼板表面に形成される凸部の面積率は大きくなり、凸部の平均間隔Ｓｍも小さくなる。逆に、ダルロールの凹凸のＲａが大きいと鋼板表面に形成される凸部の面積率は小さくなり、凸部の平均間隔Ｓｍも大きくなる。
ダルロールの凹凸のＲａを基準として圧延し、図４に示すような方法で指紋テストを行い目視評価すると、耐指紋性の観点から見たとき、Ｒａが小さいと凸部面積が大きいため、指紋付着範囲が大きくなりやすい。逆に、Ｒａが大きいと凸面積は小さいがＳｍが大きく凹凸間隔が大きいため、凸側面に指紋が付着しやすく指紋付着範囲が大きくなりやすい。

詳細は後記の実施例の記載に譲るが、前記凹凸の深さ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％であったときに、付着した指紋が目立ち難かった。
より好ましくは、平均間隔Ｓｍを１５０〜５００μｍ、凸部面積率を３０〜６０％とするのがよい。
上記のような指紋や汚れが目立ち難い高耐食性鋼板は、ステンレス鋼板又は溶融めっき鋼板に、Ｒａが４.０〜９.０μｍの凹凸が形成されたダルロールを用い、被圧延鋼板の板厚が減少しないように、すなわち、ダルロールの凹凸を１００％転写せずに数１０％に留めるように、１パスの軽圧延を施すことによりパスの軽圧延を施すことにより製造される。
素材鋼板がステンレス鋼板、或いは溶融めっき鋼板のめっき種によりその表面硬さは異なるので、硬さに応じた圧延荷重の付与により所望のＲａ、平均間隔Ｓｍ、未変形のフラット部分（凸部）面積率を有する凹凸面を有する鋼板を製造することができる。

直径が１２０ｍｍで幅が１００ｍｍの、表面に放電加工によりＲａが２.５μｍ、４.０μｍ、５.０μｍ、６.０μｍ及び９.０μｍの凹凸を付けたダルロールを用いた。
このダルロールを用い、厚さ１.０ｍｍで、幅が５０ｍｍの、ＳＵＳ３０４及びＳＵＳ４３０の冷延焼鈍鋼板を、０.４〜２.０ｋＮ／ｍｍの範囲の圧延荷重で軽圧延した。なお、圧延油を用いず、送り速度１ｍ／ｍｉｎで圧延した。
得られた軽圧延鋼板に指紋を付け、図４に示すような手段で指紋の見え方を観察した。

指紋押印は、電子天秤に得られた軽圧延鋼板を載せ、５００ｇで指を押付けて１０秒間保持することで行った。指紋を押印した軽圧延鋼板について、図４に示す形態で指紋を目視観察し、指紋が目立たなかったものを○、指紋が目立ったものを×として評価した。
そして、○×判定した鋼板それぞれについて、Ｒａ、凸部面積率及びＳｍを測定し、それらの適正範囲を確定させた。なお、Ｒａ及びＳｍは、ＪＩＳ
Ｂ０６０１−２００１に準拠して計測した。また凸部面積率は、オリンパス社製の３次元レーザー顕微鏡（OLS1200）を用い、任意箇所の画像を倍率２００倍で取り込み、「粒子解析」で凸部の面積を測定した。
その結果を表１及び図５〜７に示す。
また、５.０μｍのＲａを付けたダルロールで種々の圧延荷重で圧延したＳＵＳ４３０鋼板表面の凸部の分散状態を図８に示す。図８中、矢印で示す白色部分が凸部である。
なお、ＳＵＳ３０４鋼板とＳＵＳ４３０鋼板の間で差異は認められなかった。

直径が１２０ｍｍで幅が１１５０ｍｍの、表面に放電加工によりＲａが４．５μｍの凹凸を付けたダルロールを用いた。
このダルロールを用い、厚さ０．７ｍｍで、幅が９５０ｍｍの、１７Ｃｒ−１．５Ｃｕフェライト系ステンレスの冷延焼鈍鋼帯を、２.１ｋＮ／ｍｍの圧延荷重で軽圧延した。なお、圧延油を用い、送り速度１５０ｍ／ｍｉｎで圧延した。
得られた軽圧延鋼帯の幅方向におけるワークサイド（ＷＳ）、センター、ドライブサイド（ＤＳ）にて実施例１と同様の手段で指紋を付け、指紋の見え方を目視観察するとともに、鋼板Ｒａ、凸部面積率及びＳｍを測定し、それらの適正範囲を確定させた。
その結果を表２に示す。

Claims (3)

1. 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ステンレス鋼板であって、前記凹凸の算術平均粗さＲａが３.０〜８.５μｍ、凸部の平均間隔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難い高耐食性鋼板。
2. 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溶融めっき鋼板であって、前記凹凸の算術平均粗さＲａが３.０〜８.５μｍ、凸部の平均間隔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難い高耐食性鋼板。
3. ステンレス鋼板又は溶融めっき鋼板に、４.０〜９.０μｍの算術平均粗さＲａを付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パスの軽圧延を施すことを特徴とする請求項１又は２に記載の指紋や汚れが目立ち難い高耐食性鋼板の製造方法。