JPH0557303A - 模様鋼板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】レーザパルス光を一定条件下で所定間隔ごとに
照射するだけで、ワークロール表面に形成されるマイク
ロクレータの大きさや深さを変化せしめてそのマトリッ
クスにコントラストを生じさせることができ、多種少量
の模様鋼板の製造に適する圧延転写式模様鋼板製造方法
を提供する。 【構成】即乾性黒色マーカ等の光吸収材料でワークロー
ルＡの表面に所定の模様１を描き、このワークロールＡ
をロール回転支持装置２で回転しながらレーザ照射ヘッ
ド４をワークロールＡの長手方向に移動させて、該レー
ザ照射ヘッド４からレーザパルス光を照射して模様部分
のマイクロクレータを他の部分のマイクロクレータより
大きく又は深く形成し、このワークロールを圧延装置に
取付けて鋼板の表面にマイクロクレータの凹凸パターン
を転写する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、表面に凹凸パターンか
らなる模様が施された鋼板の製造方法に関するものであ
り、多種少量生産の模様鋼板の製造方法に適するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】鋼板表面には無機質の光沢があるため、
そのまま最終製品として使用されるのは建材等の用途以
外には殆どない。このような鋼板表面の無機質性をなく
すものとしては、該表面に凹凸模様を施して立体感、自
然感、陰影を感じさせるエンボス模様鋼板がある。この
模様鋼板の製造方法には仕上圧延や調質圧延等に使用さ
れるワークロール表面に所定の凹凸模様を形成し、その
圧延の際に該凹凸模様を鋼板の表面に転写するものがあ
る。

【０００３】このワークロール表面への凹凸模様の形成
方法には、従来大別して二種類のものがあり、それらは
例えば特開昭５０−３９２３５号公報に記載されるフォ
トエッチング法と、例えば特開昭和５０−１６１４５１
号公報に記載される機械加工法である。ちなみに前記フ
ォトエッチング法では凹部、凸部のコントラストがあま
りないため、フォトエッチング加工を施してから更に軽
くショットダル加工を施してコントラストを付けたり、
或いは逆電解をかけて凹部を梨地仕上したりすることも
既に提案されている。

【０００４】しかし、前記ワークロール表面への凹凸模
様形成方法のうち、フォトエッチング法はその製造行程
が複雑であり、ロール製造コストが高くなるという問題
がある。一方、機械加工法はランダム模様には適するが
他の所望の模様を形成しにくいという欠点がある。そこ
で本出願人は先に例えば特開昭６３−１３０２２３号公
報に記載される模様鋼板及びその製造方法を提案した。
この模様鋼板の製造方法は、例えば特公平３−３８９２
３号公報に記載されるようなプレス加工を伴う塗装用鋼
板等の表面にダル仕上げを施すレーザダル加工法を応用
したものである。このレーザダル加工法は、調質圧延等
に使用されるワークロールＡの表面にレーザ光等の高密
度エネルギービームにより図４に示すような規則的な円
形凹部Ｂとその周囲の円環状凸部Ｃとからなるマイクロ
クレータＦを規則的配列で形成し、図５に示すように該
マイクロクレータＦの形状を仕上圧延時に該鋼板Ｄの表
面に転写したものであり、この転写された円環状溝をダ
ル目溝Ｅと称している（図６）。

【０００５】前記特開昭６３−１３０２２３号公報に記
載される模様鋼板の製造方法は、このダル目溝が鋼板表
面の所望する模様部分だけに転写されるように図７のよ
うに前記マイクロクレータＦをワークロールＡの所定の
部分にだけ形成するとか、或いは鋼板表面の所望する模
様部分だけの個々のダル目溝が大きく形成されて周囲と
のコントラストを生じるように図８のように前記ワーク
ロールＡの所定の部分のマイクロクレータＦだけを大き
く或いは深く形成するとか、或いは前記所望する模様部
分のダル目溝の単位面積当たりの密度を高めて他とのコ
ントラストが生じるように図９のように前記ワークロー
ルＡの所定の部分のマイクロクレータＦを他の部分より
も高密度に形成するようにしたものである。

【０００６】更に本出願人が先に提案した特開昭６３−
１６５０１１号公報では、前記ダル目溝の単位面積当た
りの密度や直径にまで言及している。これらの模様鋼板
の製造方法ではレーザ光自体のエネルギーを制御した
り、或いは図７のようにレーザ光Ｇの照射箇所を制御し
たりすることにより、任意の凹凸模様をワークロール表
面に形成することができ、少なくとも前述したフォトエ
ッチング法よりも安いコストでワークロールを製造する
ことができるという利点がある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら前記従来
のレーザダル加工法による模様鋼板の製造方法ではレー
ザ光のエネルギーを制御したりレーザ光の照射箇所を制
御したりするために、具体的には例えば図７のようにレ
ーザ光ＧのチョッパＨを制御したり、レーザ光照射ヘッ
ドの位置を制御したりするための膨大なプログラムを必
要とする。従って多種少量の模様鋼板を製造するために
ワークロールを多種類用意するためには、そのためのワ
ークロール加工用プログラムを多数用意する必要があ
る。ところがこのプログラムの開発設計コストは非常に
高額であるので、これを多数用意するためには膨大な費
用がかかることになり、実用的でないという問題があ
る。

【０００８】本発明は係る諸問題を解決すべく開発され
たものであり、多種少量生産の模様鋼板の製造にも適す
る製造方法を提供することを目的とするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の模様鋼板の製造
方法はワークロールの表面に光吸収材料で所定の模様を
描き、該ワークロールの表面に高密度エネルギービーム
を所定間隔で照射して微視的な凹凸パターンを規則的配
列で形成し、このワークロールを用いて鋼板を圧延して
前記凹凸パターンを鋼板表面に転写することを特徴とす
るものである。

【００１０】

【作用】本発明の模様鋼板の製造方法では、ワークロー
ルの表面に光吸収材料で所定の模様を描いてから、該ワ
ークロールの表面に高密度エネルギービームを所定間隔
で照射して微視的な凹凸パターンを規則的配列で形成す
るが、このとき光吸収材料で描かれた模様部分は他の部
分より高密度エネルギービームの吸収効率が高く、従っ
て該高密度エネルギービームによるワークロール母材の
溶融量が増加するので、該模様部分に形成されるマイク
ロクレータは他の部分のそれより大きく且つ深くなる。
従って、このワークロールを用いて鋼板を圧延すると、
ワークロール表面上の凹凸パターンが鋼板の表面に転写
されるが、前記模様部分の凹凸パターンが転写された部
分は他の凹凸パターンが転写された部分とコントラスト
が生じ、これにより該鋼板の表面に模様が転写される。
このように本発明の模様鋼板の製造方法では、ワークロ
ールの表面に光吸収材料で所定の模様を描くだけで、高
密度エネルギービームを模様ごとに制御することなく種
々の模様鋼板を製造することができるので、多種少量の
模様鋼板の製造に非常に適する。

【００１１】更に前記光吸収材料の光吸収効率を変化さ
せれば、同じ模様部分でもマイクロクレータの深さと大
きさを変化させることもでき、これにより転写された鋼
板表面の模様に濃淡をつけることも可能である。

【００１２】

【実施例】図１は本発明の模様鋼板の製造方法を実施化
したレーザダル装置の一例であり、以下図面に基づいて
本発明を詳述する。本発明の模様鋼板の製造方法ではレ
ーザダルを形成する前に、ワークロールＡの表面に光吸
収材料で所定の模様１を描く。この模様１は当然のこと
ながら、圧延時に鋼板表面に転写された模様が所望のも
のとなるようにしなければならない。

【００１３】前記光吸収材料としては、例えば、 １．即乾性であること。 ２．ワークロール母材を、特に熱分解物質等に変質させ
ないこと。 ３．熱吸収効率がよいこと。 ４．熱分解により有毒ガスを発生しないこと。 等の条件が必要である。このような条件を満足する光吸
収材料としては、例えば即乾性黒色マーカ等が好適であ
るが、適宜の油脂類でも同様の効果を発揮することが判
明している。

【００１４】この模様１が描かれたワークロールＡの母
材を図１のようにロール回転支持装置２にセットし、レ
ーザ発振器３で発振された高エネルギービームであるレ
ーザ光をレーザ照射ヘッド４から所定間隔ごとに該ワー
クロールＡの母材表面に照射する。このレーザ照射ヘッ
ドとしては例えば本出願人が先に提案した特開昭６３−
１１５６８８号に記載したもの等が使用され、このレー
ザ照射ヘッドによればチョッパの開閉によりレーザ光が
所定時間ずつパルス光として照射される。従って図１の
ように、前記ロール回転支持装置２によりワークロール
Ａを所定回転数で回転させながら、駆動ねじ５を所定回
転数で回転させてレーザ照射ヘッド４をワークロールＡ
の長手方向に所定速度で移動させ、その状態で前記レー
ザパルス光を照射すればワークロールＡの表面には適宜
間隔ごとにレーザ光が照射される。なお、この間隔を更
に細かく補正制御する方法については、例えば本出願人
が先に提案した特公平２−２４６３６号公報等に記載さ
れている。

【００１５】このようにしてワークロール表面に所定間
隔でレーザパルス光を照射すると該表面には所定間隔ご
とにマイクロクレータが形成される。このマイクロクレ
ータＦは図４に示すようにワークロールＡの表面にレー
ザパルス光を照射することによりワークロールＡの母材
金属が溶融して穴形即ち円形凹部Ｂが形成され、該凹部
Ｂの周辺凸部Ｃが盛り上がってクレータ状に形成された
ものである。このマイクロクレータの深さ、大きさ、窪
み形状或いは盛り上がりの程度はレーザ光の強さ、照射
時間、レーザ光照射中に酸素等のガスを吹きつける等の
条件を変えることにより変更することが可能である。

【００１６】このとき、図３に示すように模様が描かれ
た部分では光吸収材料により光吸収率が高いので、図２
に示すように該模様１部分のマイクロクレータＦは他の
部分より深く且つ大きくなり、マイクロクレータＦのマ
トリックスにコントラストが生じる。このワークロール
Ａを圧延装置に取付けて仕上圧延や調質圧延を行うこと
によりマイクロクレータＦのコントラストを図５のよう
に鋼板Ｄの表面に転写し、これにより鋼板の表面にはダ
ル目溝のマトリックスからなるコントラスト模様ができ
る。

【００１７】このマイクロクレータの大きさはその最大
直径を１ｍｍ以下とするのが実用上好ましく、より好ま
しくは５０〜５００μｍとするのが望ましい。この理由
は、マイクロクレータの直径が１ｍｍより大きくなると
鋼板の圧延加工が不均一になったり、鋼板内部に加工歪
みが生じて材質が劣化し易くなるためである。また、前
記範囲以外では美観上及び精度上の見地からも好ましく
ない。

【００１８】図２に示すマイクロクレータＦを含むワー
クロールＡの表面の面粗度は模様１部分でＲａ２．０±
０．１μｍ、その他の部分でＲａ０．６±０．１μｍで
あり、明確なコントラスト模様として鋼板表面に転写さ
れる。この模様は外観上ある一定の模様として認識され
るものであれば如何なるものであってもよく、例えばあ
らゆる模様、マーク、絵、図、文字、濃淡画及び写真等
が挙げられる。ちなみにこれらの模様に濃淡を付与した
い場合は、前記光吸収材料の光吸収効率を変化させれば
よい。即ち、光吸収効率の低い光吸収材料で描かれた模
様部分では、光吸収効率の高い光吸収材料で描かれた模
様部分よりもマイクロクレータの深さや大きさが小さく
なり、従ってややコントラストの淡いものとなる。

【００１９】本発明の模様鋼板の製造方法に使用される
鋼板は、圧延行程を経て製造される鋼板であれば如何な
るものであってもよく、例えば冷延鋼板、表面処理鋼板
等が挙げられる。特に未塗装鋼板となるステンレススチ
ール、ティンフリー鋼板が好ましい。しかし、鋼板表面
に刻印された模様の凹凸に比べて、塗装膜厚さが薄い場
合には、塗装処理後に鋼板表面の模様を浮き出させるこ
とができるため、敢えて塗装処理を施すことを妨げるも
のではない。また、鉄製以外の他の金属板、例えばアル
ミニウム板、或いは種々のメッキ鋼板を用いても差し支
えない。

【００２０】

【発明の効果】以上説明したように本発明の模様鋼板の
製造方法によれば、ワークロールの表面に光吸収材料で
所定の模様を描いてから、該ワークロールの表面に高密
度エネルギービームを所定間隔で照射して微視的なマイ
クロクレータの凹凸パターンを規則的配列で形成するだ
けで、該模様部分に形成されるマイクロクレータは他の
部分のそれより大きく且つ深くなってコントラストが生
じ、このワークロールを用いて鋼板を圧延することによ
り、前記模様部分の凹凸パターンが転写された部分は他
の凹凸パターンが転写された部分とコントラストを生
じ、これにより該鋼板の表面に模様が転写されるので、
高密度エネルギービームを模様ごとに制御することなく
種々の模様鋼板を製造することができ、多種少量の模様
鋼板の製造に非常に適する。

【００２１】更に前記光吸収材料の光吸収効率を変化さ
せれば、マイクロクレータの深さと大きさを変化させる
こともでき、これにより転写された鋼板表面の模様に濃
淡をつけることも可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の模様鋼板の製造方法を実施化した製造
装置の一例を示す斜視図である。

【図２】ワークロールに形成される模様部分のマイクロ
クレータの説明図であり、（ａ）はレーザ光照射前の状
態図、（ｂ）はレーザ光照射後の状態図である。

【図３】レーザ光のエネルギーと形成される面粗度の関
係を示す説明図である。

【図４】ワークロール表面に形成されたマイクロクレー
タを示すものであり、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は平面
図である。

【図５】マイクロクレータによるダル目溝の転写状態を
示す縦断面図である。

【図６】鋼板表面に転写されたダル目溝を示すものであ
り、（ａ）は平面図、（ｂ）は縦断面図である。

【図７】従来のマイクロクレータの模様を形成している
状態の一例を示す説明図である。

【図８】従来のマイクロクレータによる模様の他の例を
示す説明図である。

【図９】従来のマイクロクレータによる模様の更に他の
例を示す説明図である。

【符号の説明】

１は模様 ２はロール回転支持装置 ３はレーザ発振器 ４はレーザ照射ヘッド ５は駆動ねじ Ａはワークロール Ｄは鋼板 Ｅはダル目溝 Ｆはマイクロクレータ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ワークロールの表面に光吸収材料で所定
   の模様を描き、該ワークロールの表面に高密度エネルギ
   ービームを所定間隔で照射して微視的な凹凸パターンを
   規則的配列で形成し、このワークロールを用いて鋼板を
   圧延して前記凹凸パターンを鋼板表面に転写することを
   特徴とする模様鋼板の製造方法。