JPH0826249B2 - 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

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

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JPH0826249B2
JPH0826249B2 JP3044816A JP4481691A JPH0826249B2 JP H0826249 B2 JPH0826249 B2 JP H0826249B2 JP 3044816 A JP3044816 A JP 3044816A JP 4481691 A JP4481691 A JP 4481691A JP H0826249 B2 JPH0826249 B2 JP H0826249B2
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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、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。なお、本願発明でい
うマーキング塗料とは、金属表面に塗布して塗膜を形成
した後、所定の模様に応じてレーザ光で照射し、この模
様通りに塗膜を蒸発させるレーザマーキング処理工程、
この蒸発部分をエッチング液でエッチング処理するエッ
チング処理工程を経て、圧延用金属ロール表面に凹凸付
与する際に使用する塗料をいう。
【0009】また、本発明は、圧延用金属ロール表面
に、上記マーキング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、金属面を露出させる。 3)エッチング処理により、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)ロール表面に残存する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、エッチング処理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処理後の
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処理で簡単
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処理し、樹脂塗料を除去した。
エッチング処理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所定の凹凸パターンを
付与するためには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6μm
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
処理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の中でニトロセルロー
を添加する。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、ニトロセルロースを塗料ビヒクルに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、ニトロセルロースの添加量が5wt%
未満ではレーザ光による蒸発性が大幅に改善されず、
トロセルロースの添加量が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処理中に剥離する、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、この間に塗料
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ニトロセルロースはセ
ルロースの硝酸エステルであり、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処理した。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、エッチング処理後の塗料
膜の剥離特性について評価した結果を示す。同表のN
o.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。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C23F 1/00 A 9352−4K //(C09D 133/00 101:18) (72)発明者 井 口 貴 朗 千葉県千葉市川崎町1番地 川崎製鉄株式 会社技術研究本部内 (72)発明者 今 江 敏 夫 千葉県千葉市川崎町1番地 川崎製鉄株式 会社技術研究本部内 (72)発明者 恩 田 和 雄 千葉県千葉市川崎町1番地 川崎製鉄株式 会社技術研究本部内 (56)参考文献 特開 平2−284968(JP,A)

Claims (2)

    【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、
    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】 圧延用金属ロール表面に、請求項1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。
JP3044816A 1991-03-11 1991-03-11 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 Expired - Lifetime JPH0826249B2 (ja)

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