JPH04283273A - 圧延用金属ロール表面へのマーキング塗料およびマーキング方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は圧延用金属ロール表面に
所定の凹凸パタンを付与する方法およびこれに用いる塗
料に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】圧延ロールの表面に高出力の例えばＣＯ
２　レーザ光をパルス状に照射させ、ロール表面に無数
の凹凸を形成し、冷延鋼板の焼鈍後の調質圧延工程にお
いて前記凹凸を形成したロールを使用することにより、
鋼板表面に凹凸パタンを転写する方法が採用されている
。 この方法は、一定ピッチでロール全面に均一な凹凸を付
与することが可能であるが、レーザ発振器の制約により
微細な凹凸とか、任意の模様を付与することができない
。

【０００３】これに対していわゆるフィルム方式による
フォトエッチング法が古くからの技術で、例えば特公昭
４１−４１９７３号公報に開示されている。ただしこの
方法ではネガフィルムの製造、フィルムのロールへの着
脱、図柄の継ぎ目処理に膨大な時間を要し、ロールの製
造コストがかさむ。

【０００４】一方フィルムを用いず微弱なレーザ光を用
いてマーキングする方法がグラビヤ印刷ロールに応用さ
れており、例えば特開昭６１−２３５１５１号公報にこ
の技術が開示されている。この方法は感光レジスト剤を
印刷用ロール表面に塗布し、レーザ光で露光させ、現像
、乾燥工程を経た後にエッチングされる。以上の工程の
うち、現像までは暗室内の作業であり、印刷用のロール
に比べて１００倍以上重い圧延用ロールに適用するには
、取り扱い上不適当である。また処理工程が煩雑でロー
ルの製造コストが高い。

【０００５】特公昭６２−１１９２２号公報ではその請
求項目の一つに、シリンダ上に化学的腐食に抵抗する物
質を予め置き、局所的に破壊しうる断続的エネルギー放
射線によりモチーフを複写する方法が開示されている。 しかしながら明細書中にはこれに関する記述はなく単に
原理的な特許と判断され、未完成な技術であることが明
らかである。しかもエネルギー放射線として１００ワッ
ト以上の出力のレーザ放射線で加工することが述べられ
ている。

【０００６】本発明者らはロール表面に耐腐食性樹脂を
塗布し、低出力のＹＡＧレーザ光をＱスイッチによって
パルス状に照射させ、模様を形成させる実用的な方法を
特開平２−１７５８８２号で開示した。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明はこの方法をベ
ースにし、さらに適正な耐酸腐食性樹脂塗料の選択の問
題に対し、種々検討を行ない、これを解決した圧延用金
属ロール表面へのマーキング塗料および方法を提供する
ことを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、アクリル系合
成樹脂をベース樹脂とし、光吸収材およびセルロース誘
導体を含むことを特徴とする圧延用金属ロール表面への
マーキング塗料を提供するものである。この塗料は、光
吸収材として２〜１５ｗｔ％のカーボンブラックおよび
セルロース誘導体として５〜２０ｗｔ％のニトロセルロ
ースを含有するものが好適である。

【０００９】また、本発明は、圧延用金属ロール表面に
、請求項１〜２に記載の塗料を塗布して塗膜を形成し、
次いでパルス状に照射されるレーザービームにより該塗
膜に模様をマーキング加工して該模様通りに塗膜の一部
を蒸発除去せしめ、次いでエッチング処理によりロール
表面に該模様を付与することを特徴とする圧延用金属ロ
ール表面へのマーキング方法を提供するものである。こ
のロールを用いて金属薄板をスキンパス圧延することに
より所定の模様を該金属薄板に付与する。

【００１０】

【作用】以下に本発明をさらに詳細に説明する。

【００１１】本発明によるロール表面加工の全体的な工
程は以下のとおりである。そして本発明による方法は、
下記の耐酸腐食性樹脂塗料を用いる。 １）ロール表面に本発明にかかわる耐酸腐食性樹脂塗料
を均一に塗布する。 ２）Ｑスイッチ制御されたパルス状のＹＡＧレーザ光を
照射し、目標とする模 様部位の耐酸腐食性樹脂塗料を蒸発除去させる。 ３）エッチング加工により、ロール表面の露出された部
分（模様）を腐食させ、形成された凹部の集合体で任意
の凹凸パタン（模様）をロール表面に付与する。 ４）ロール表面の耐酸腐食性樹脂塗料を除去する。

【００１２】これらの工程において要求される耐酸腐食
性樹脂塗料の特性としては、まずレーザ光の照射で蒸発
しやすいこと、エッチング工程でロール素地と腐食液間
に強固なバリヤーとして剥離せず存在すること、および
研磨、研削等の特別な手段を講ぜずエッチング後の塗料
をロール面から除去できることである。

【００１３】しかしながら本発明者らの種々の検討では
、この両者の関係は相反するものであり、例えばレーザ
光で非常に蒸発しやすいものはエッチング過程で簡単に
剥離しエッチングムラが生じる等の問題がある。耐酸腐
食性を重視しレーザ出力を増加させる手段も考えられる
が、出力を増加させるとビームの中心でエネルギーピー
クを示すいわゆるシングルモードが得られず、マルチモ
ードになり目的とする微細加工が達成できない。また加
工速度を向上させるためにレーザ発信器から照射された
ビームを分光し、各分光ビームで同一ロールを加工する
場合なども、当然分光によってエネルギーは減少するの
で低出力で蒸発できることが一つの条件になる。具体的
には数ワットのレーザ光で蒸発できることである。

【００１４】まず、塗料の基本的な特性を調査するため
、ポリエステル系、アクリル系、エポキシ系の合成樹脂
を選択し、これに５ｗｔ％のカーボンブラックを混入さ
せた塗料を同一条件でロール面に塗布し、レーザ光で蒸
発させその後エッチングし、樹脂塗料を除去した。エッ
チング後に得られたロールの３次元表面粗度を図１に示
す。図１よりポリエステル系樹脂（図１の（ａ））の凹
部が小さく、アクリル系樹脂（図１の（ｃ））のそれが
大きいことがわかる。つまりポリエステル系の場合、レ
ーザ光による蒸発が不十分で露出した面積が小さくエッ
チング後の凹部が小さい。エポキシ系の場合（図１の（
ｂ））凸部が他の樹脂に比べて粗であるのは樹脂とロー
ルの接着が強すぎ、それを剥離させるためエメリーペー
パで研磨したためである。アクリル系ではこのような不
都合は生じていない。以上の結果をまとめるとポリエス
テル系は蒸発の点で、エポキシ系は剥離の点で問題があ
りアクリル系が好適であることがわかる。

【００１５】図２にはカーボンブラックを添加しないも
のおよび５ｗｔ％添加したアクリル系樹脂塗料を約６μ
ｍの厚さでロール表面に塗布し、レーザ光で蒸発させた
直後の表面粗度をそれぞれ（ａ）および（ｂ）に示す。 カーボンブラックを添加しない塗料を用いた場合はレー
ザ光が塗料膜を透過しロール素地で一部吸収され発熱し
、熱変形で塗料膜が膨らみ蒸発していないことがわかる
。 塗料膜が蒸発しロール素地が露出した部分をエッチング
することが本来の目的であるので、この場合は論外であ
る。カーボンブラックを添加した場合、ビーム照射部の
塗料膜が蒸発している。これは添加したカーボン粒子が
レーザ光により加熱され、この熱が周辺の樹脂に伝わり
樹脂塗料が熱分解及び蒸発する。従って塗料膜を形成す
る主成分である樹脂の蒸発は結果として塗料膜の焼失を
生ずる。

【００１６】なお、カーボンブラックの添加量について
は２ｗｔ％以上で蒸発の効果が認められるが、２ｗｔ％
未満ではカーボンブラック無添加のものと比べて顕著な
差は認められない。逆に添加量が１５ｗｔ％を越えると
カーボン粒子同志が結合し、均一な塗布の観点から不都
合であり、１５ｗｔ％以下が適当である。なお、本発明
に使用できるカーボンブラックとしては塗料を着色する
顔料用のものが好ましい。

【００１７】レーザ光の吸収材としてカーボンブラック
を代表例として説明したが、レーザ光に対して吸収能力
の高い色素及び顔料などを使用することが可能である。

【００１８】さらに本発明の目的とする特性を得るため
には、塗料ビヒクルの主成分たるアクリル系合成樹脂お
よび光吸収剤にセルロース誘導体を添加するのがよい。 その添加効果をレーザ光による蒸発性ならびにその後の
耐エッチング特性について調べた。その結果、セルロー
ス誘導体を塗料ビヒクルに５〜２０ｗｔ％添加すれば本
発明の目的を達成することを見出した。その理由として
、セルロース誘導体の添加量が５ｗｔ％未満ではレーザ
光による蒸発性が大幅に改善されず、セルロース誘導体
の添加量が２０ｗｔ％を越える場合はレーザ光による蒸
発性が大きくなるが、反面、蒸発部と残存すべき塗料膜
との境界部に対するダメージが大きく、残存すべき塗料
膜がエッチング工程中に剥離する、即ち、金属表面から
のエッチング深さが極めて浅い物しか得られず耐エッチ
ング性が大きく低下する。

【００１９】通常は鉄ロールの場合、要求されるエッチ
ング深さは１０ミクロン以上であるが、これを得るため
にはエッチング液として塩化第２鉄を常温で使用すると
１０分以上該液に接触させる必要があり、この間に膜の
剥離が生じることがあってはならない。

【００２０】本発明に使用されるセルロース誘導体とし
て、ニトロセルローズ、酢酸セルローズ、セルローズブ
チルアセテート等の中でアクリル系合成樹脂と相溶性を
有するものであればよい。また、本発明に使用されるア
クリル系合成樹脂は常温乾燥型の塗料ビヒクルとして利
用されているメタクリル酸メチルを主体とする重合体お
よびこれに類するものが適当である。

【００２１】

【実施例】以下に本発明を実施例に基づいて具体的に説
明する。

【００２２】（実施例１）表１に示すように、アクリル
樹脂としてメタクリル酸メチルとアクリル酸エチルの共
重合体を、エポキシ樹脂として主成分としてビスフェノ
ールＡ型の分子量１０００のものとポリアミン系硬化剤
とを組合わせたものを、ポリエステル樹脂として主成分
としてポリエステルポリオールとブチル化メラミン樹脂
とを組合わせたものを用い、カーボンブラックとしては
カラーブラックを、ニトロセルロースとしては窒素含有
量１１％のものを用いた塗料を鋼ロール上に約６μｍ塗
布し、Ｑスイッチ制御されたＹＡＧレーザー光を照射し
、部分的に上記塗料膜を除去した。この後エッチング液
として塩化第二鉄を用い、ロール表面をエッチングした
。最後にロール表面の塗料膜をアセトンを用いて除去し
た。

【００２３】表１には、レーザーによる塗料膜の蒸発特
性、塗料膜のエッチング特性、エッチング後の塗料膜の
剥離特性について評価した結果を示す。同表のＮｏ．１
と７が本発明であり、上記諸特性全てに優れていること
がわかる。

【００２４】

【表１】

【００２５】

【発明の効果】本発明の耐酸腐食性樹脂塗料膜を用いれ
ば、レーザーによる蒸発特性、エッチング特性、エッチ
ング後の剥離特性に優れ、金属ロールに対するマーキン
グを低出力のレーザーで適切に行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】３種類の樹脂塗料を用いてレーザー光でマーキ
ングし、エッチング後に得られたロールの３次元表面粗
度チャートである。（ａ）はポリエステル系、（ｂ）は
エポキシ系、（ｃ）はアクリル系の樹脂塗料を用いた例
を示す。

【図２】カーボンブラック無添加および５％添加アクリ
ル樹脂塗料を用いてレーザー光で蒸発させた直後の３次
元表面粗度チャートである。（ａ）はカーボンブラック
無添加を、（ｂ）はカーボンブラック添加の例を示す。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　アクリル系合成樹脂をベース樹脂とし
   、光吸収材およびセルロース誘導体を含むことを特徴と
   する圧延用金属ロール表面へのマーキング塗料。
2. 【請求項２】　　前記光吸収材がカーボンブラックであ
   り、前記セルロース誘導体がニトロセルロースであり、
   カーボンブラックを２〜１５ｗｔ％、ニトロセルロース
   を５〜２０ｗｔ％含有する請求項１に記載の圧延用金属
   ロール表面へのマーキング塗料。
3. 【請求項３】　　圧延用金属ロール表面に、請求項１〜
   ２に記載の塗料を塗布して塗膜を形成し、次いでパルス
   状に照射されるレーザービームにより該塗膜に模様をマ
   ーキング加工して該模様通りに塗膜の一部を蒸発除去せ
   しめ、次いでエッチング処理によりロール表面に該模様
   を付与することを特徴とする圧延用金属ロール表面への
   マーキング方法。