KR950014639B1 - 압연 롤의 표면 가공방법 - Google Patents

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Abstract

내용 없음.

Description

압연 롤의 표면 가공방법
제1도는 본 발명에 따라 요철(unevenness)을 부여하는 가공 단계(a,b,c,d)의 일예를 도시한 다이아그램.
제2도는 본 발명에 따라 압력롤의 표면에 형성된 요철 패턴의 일예를 도시한 전형적인 다이아그램.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 롤 2 : 요철 패턴
3 : 호퍼 4 : 액체 감광성 수지
5 : 공기 6 : 감광성 수지 공급기
7 : 감광성 수지 필름 8 : 레이저 광원
9 : 레이저 10 : 슬릿
11 : 초퍼
12 : 가시광 경화형 감광성 수지조성물의 경화된 부분
13 : 분무기 14 : 세정제
15 : 노출부
본 발명은 압연 롤(work roll) 표면의 일정 부분을 감광성 수지조성물의 경화 생성물로 코팅하여 패턴을 형성하고, 압연 롤의 표면에서 코팅안된 부분을 화학적으로 에칭한 다음 경화 생성물을 벗겨내어 압연 롤의 표면을 가공하는 압연 롤 표면의 가공방법에 관한 것이다.
일반적으로, 강판 또는 시트를 페인트로 코팅한 다음, 예를들어 자동차의 차체, 자전제품의 외판 또는 시트로 사용되는 제품으로 공급한다. 최근에, 제품의 품질 뿐만 아니라 시각적으로 나타나는 제품의 외관이 중요하게 생각되고 있다. 외관에 영향이 있는 요인에 관하여, 외관이 코팅이 두께에도 의존하지만 강판 또는 시트의 표면 조도성상(roughness)에 의해서 외관이 크게 영향을 받는다고 일컬어지고 있다.
강판 또는 시트의 표면에 대한 조도성상은 냉간 압연 또는 스킨 패스 압연(skin pass rolling) 시에 강판 또는 시트의 표면에 롤 표면의 요철을 전사함으로써 형성된다. 이러한 사실을 개선하기 위하여, 예를들어 일본 심사 특허공고(공고) 제62-11922호에서는 롤 표면을 자외선 경화 감광성 수지로 코팅하여 규칙적인 마크를 형성하는 것으로 이루어진 롤의 가공방법이 기재되어 있다. 그러나, 이 방법에서는 감광성 수지의 감도가 낮아서, 감광성 수지를 경화하는데 수십배 내지 수백배의 에너지(mJ/㎠)가 필요하다. 이러한 이유로, 에너지 방사선으로써 출력이 100W 또는 그 이상인 자외선 레이저를 사용하여 감광성 수지를 경화시킬때, 예를들어 두께가 7㎛인 감광성 필름의 경우에 50msec의 노출 시간이 필요하며, 롤 표면에 형성될 미세한 요철 패턴에 대해 많은 시간이 걸리며, 이것은 매우 열악한 생산성 문제를 유발시킨다.
또한, 종래의 자외선 레이저 장치에서는 장기간 동안 고출력에서 안정한 에너지를 연속적으로 확보하는 것이 어렵기 때문에, 장기간 동안 고출력에서 안정한 에너지를 연속적으로 확보하기 위하여, 높은 설비 비용이 필요한 고성능 자외선 레이저 장치를 사용할 것이 요구된다.
본 발명의 목적은 상기에 언급된 문제점을 해결하는 것으로, 강판 또는 시트의 표면 특성을 개선할 수 있으며, 압연 롤을 처리하는데 걸리는 시간을 줄이고, 저렴한 롤 가공 장치에 의해 압연 롤의 표면을 가공할 수 있는, 압연 롤의 표면 가공방법을 제공하는 것이다.
본 발명에 따라, 압연 롤 표면의 일정 부분을 감광성 수지 조성물의 경화 생성물로 코팅하고 ; 압연 롤의 표면에서 남아있는 코팅안된 부분을 화학적으로 에칭하고 경화된 생성물을 벗겨내어 압연 롤의 표면을 가공하는 단계로 이루어지며, 상기 조성물이 가시광선 경화형 감광성 조성물로 이루어지고, 가시광선 조사에 의해 경화되는 압연 롤의 표면 가공방법이 제공된다.
상기에 언급된 조성물로, 에틸렌 불포화 화합물, 라디칼 발생제 및 증감제(sensitizer) 및 임의로 결합제 폴리머로 이루어지는 가시광 경화형 감광성 수지조성물이 사용된다.
본 발명에서 사용된 "압연 롤(work roll)"이란 편평한 재료, 이를테면 강판 또는 시트를 압연하기 위한 롤을 뜻하는 것으로 의도되며, 이것은 실린더형이다.
또한, 가시광 경화형 감광성 수지조성물은 경화제 폴리머, 에틸렌 불포화 화합물, 라디칼 발생제 및 증감제로 이루어지는 조성물 또는 에틸렌 불포화 화합물, 라디칼 발생제 및 증감제로 이루어진 조성물이다.
결합제 폴리머의 실예로서 (메타)아크릴레이트(아크릴레이트 및 메타아크릴레이트 두가지 모두를 의미함)와 다른 에틸렌 불포화 화합물과의 코폴리머, 폴리비닐 알코올, 부틸랄 수지, 포르말 수지, 부분적으로 비누화된 폴리비닐 아세테이트, 폴리에스테르 수지, 폴리우레탄 수지, 폴리아미드, 페녹시 수지 및 페놀 수지가 있다. 그들 가운데, 다른 에틸렌 불포화 화합물과 (메타)아크릴레이트의 코폴리머가 특히 바람직하다.
필요하다면, 내화학성을 개선하기 위하여 결합제 폴리머와 함께 가교결합 성분이 혼합되거나 또는 공중합 될 수 있다. 가교결합 성분의 일예는 멜라민 수지, 에폭시 수지, 이소시아네이트 및 차단된 이소시아네이트를 포함한다. 그들 가운데 멜라민 수지가 특히 바람직하다. 가교결합성 성분의 일예는 글리시딜기, 푸르푸릴기, N-메틸옥기 또는 N-알콕시메틸기를 가진 비닐 모노머 화합물을 포함한다.
에틸렌 불포화 화합물의 실예는 메틸 (메타)아크릴레이트, 에틸 (마타)아크릴레이트 및 부틸 (메타)아크릴레이트와 같은 알킬 (메타)아크릴레이트 ; 히드록시에틸 (메타)아크릴레이트, 네오펜틸 글리콜 디 (메타)아크릴레이트, 트리메틸올프로판 트리 (메타)아크릴레이트 및 테트라에틸렌 글리콜 디 (메타)아크릴레이트와 같은 다가 알코올의 (메타)아크릴레이트 또는 다가 알코올의 알킬렌 옥사이드 첨가물 ; 그 말단에 아크릴레이트기를 가지는 폴리에스테르 수지로 이루어지고 다염기산과 다가 알코올, 이를테면 Aro ix(상표명) M1100, M-1200, M-6100 및 M-7100(Tog Gousei Kogyo K.K.에 의해 제조됨)로부터 제조된 폴리에스테르 (메타)아크릴레이트 ; 폴리이소시아네이트, 이를테면 톨릴렌 디이소시아네이트, 이소포론 디아소시아네이트 또는 헥사메틸렌 디이소시아네이트를 활성 수소기, 이를테면 히드록실기, 카르복실기 또는 아미노기를 가진 (메타)아크릴레이트와 반응시켜 제조된 우레판 (메타)아크릴레이트 ; 다관능 에폭시 수지, 이를테면 비스페놀 A 디글리시딜 에테르, 이소시아누르산 트리글리시딜 에테르 또는 펜타에리트리톨 트리글리시딜 에테르를 (메타)아크릴레이트와 반응시켜 제조된 에폭시 (메타)아크릴레이트 ; 스티렌 화합물 ; 및 불포화 폴리에스테르 수지를 포함한다. 또한, 상기에 언급된 에틸렌 불포화 화합물의 혼합물이 사용될 수 있다. 그들 가운데, 다가 알코올의 (메타)아크릴레이트 또는 다가 알코올의 알킬렌 옥사이드 첨가물, 우레탄 (메타)아크릴레이트 및 에폭시 (메타)아크릴레이트가 특히 바람직하다.
라디칼 발생제의 실예는 벤조페논, 4,4'-비스(디메틸아미노) 벤조페논 및 4-모르폴리벤조페논과 같은 벤조펜논, 벤질 메틸 케탈, 2,2-디에톡시아세토페논, 2-히드록시-2-메틸프로피오페놀, 1-히드록시 시클로헥실 페닐 케톤 및 이소프로필 벤조일 에테르와 같은 알킬 아릴 케톤, 2,4,6-트리스(트리클로로메틸)-s-트리아진과 같은 s-트리아진, N-페닐글리신 및 N-(p-클로로)-페닐글리신과 같은 N-페닐글리신, 및 3,3',4,4'-테트라(삼차부틸퍼옥시카르보닐) 벤조페논 및 디-(삼차부틸퍼옥시) 프탈레이트와 같은 유기 퍼옥사이드를 포함한다. 상기에 언급된 라디칼 발생제는 또한 그의 혼합물의 형태로 사용될 수 있다. 이들 가운데 N-페닐글리신과 유기 퍼옥사이드가 특히 바람직하다.
증감제의 실예는 3,3'-카르보닐비스(7-디에틸아미노쿠마린), 3-아세틸-7-디메틸아미노쿠마린과 같은 쿠마린, 1,1-비스(3-에틸-2-α-나프토티아졸) 메틴시아닌 및 1,1-비스-(3-에틸-3-벤조티아졸) 메틴시아닌과 같은 시아닌 염료 및 2-메틸티오크산톤 및 2,4-디메틸크산톤과 같은 크산톤 염료를 포함한다. 상기에 기재된 증감제는 또한 그들의 혼합물의 형태로 사용될 수 있으며, 쿠마린이 특히 바람직하다.
본 발명에 있어서, 가시광 경화형 감광성 수지조성물은 바람직하게는 (a) 결합제 폴리머 5-80중량%, 보다 바람직하게는 15-60중량%, (b) 에틸렌 불포화 화합물 5-80중량%, 보다 바람직하게는 15-60중량%, (c) 라디칼 발생제 0.1-15중량%, 보다 바람직하게는 2.0-10.0중량% 및 (d) 증감제 0.1-15중량%, 보다 바람직하게는 0.2-10.0중량%로 이루어진 조성물이다.
결합제 폴리머 함량이 5중량% 이상이면 에칭에 대한 저항성, 즉 에칭용 화학 시약에 의한 에칭에 대한 저항성을 가지면서 압연 롤에 대한 부착력이 우수한 액체 또는 건조 필름 형태의 조성물을 얻을 수 있다. 결합제 폴리머 함량이 80중량% 이하면 결합제 폴리머를 첨가함에 의한 감광성 수지 조성물의 감광성 감소를 방지할 수 있다.
에틸렌 불포화 화합물의 함량이 5중량% 이상인 경우 또는 라디칼 발생제 함량이 0.1중량% 이상인 경우, 바람직한 감광성 수지 조성물의 경화물을 얻을 수 있다. 에틸렌 불포화 화합물의 함량이 80중량% 이하인 경우 또는 라디칼 발생제 함량이 15중량% 이하인 경우, 압연 롤에 대한 부착력 감소를 방지할 수 있으며, 에칭에 의해 작동 롤의 표면의 요철 패턴의 요철을 원하는 정도로 형성시킬 수 있다.
또, 본 발명에 있어서, 가시광 경화형 감광성 수지조성물은 바람직하게는 (a') 에틸렌 불포화 화합물 100중량부, (b') 라디칼 발생제 0.1-15중량부, 보다 바람직하게는 2.0-10.0중량부 및 (c') 증감제 0.1-15중량부, 보다 바람직하게는 0.2-10.0중량부를 이루어진 조성물일 수 있다.
에틸렌 불포화 화합물은 에칭에 대한 저항성, 예를 들어 에칭용 화학 시약에 의한 에칭에 대한 저항성을 가지면서 압연 롤에 대한 부착력이 우수한 액체 또는 건조 필름 형태의 조성물을 제공하는 구성성분이다.
라디칼 발생제 함량이 0.1중량부 이상이고 증감제 함량이 0.1중량부 이상이면, 빛을 조사함으로써 감광성 수지 조성물의 경화물을 얻을 수 있다. 라디칼 발생제 함량 또는 증감제의 함량이 15중량부 이하인 경우, 감광성 수지 조성물의 경화물의 분해의 감소 및 압연물에 대한 부착력 감소를 방지할 수 있으며, 에칭에 의해 작동 롤의 표면이 요철 패턴의 요철을 원하는 정도로 형성시킬 수 있다.
상기에 언급된 조성물은 용매가 사용되는 액체 조성물 또는 조성물을 코팅하여 필름을 형성함으로써 제조되는 건조 필름상의 조성물의 형태로 사용될 수 있다. 필요하다면, 종래의 첨가제, 이를테면 중합 방지제 및 레벨화제도 혼합될 수 있다.
본 발명을 도면에 도시된 일예에 관해 보다 상세히 기술하면 다음과 같다.
제1도는 본 발명에 따른 압연 롤의 표면을 가공하는 단계의 일예를 도시하며, 제2도는 제1도에 도시된 롤 표면을 가공하는 단계에 따라 롤(1) 표면에 형성된 요철 패턴(2)을 도시한 전형적인 다이아그램이다.
롤(1) 표면에 요철 패턴(2)의 형성은 예를들어 제1도의 (a)-(d)도에 도시된 방법에 의해 달성될 수 있다. 구체적으로 말하자면, 최초의 가시광 경화형 감광성 수지조성물(4)을 감광성 수지조성물 공급기(6)의 상단에 구비된 호퍼(3)를 통해 감광성 수지조성물 공급기(6)에 공급하고, 공급기(6)의 뒤에서 부는 공기(5)에 의해 코팅 두께를 조절하면서 가시광 경화형 감광성 수지조성물(4)을 롤(1) 표면에 코팅하여 롤(1) 표면에 가시광 경화형 수지조성물층(7)을 형성한다. 그후, 제1의 (b)에 도시된 바와 같이, 가시광 경화형 수지조성물층(7)을 레이저빔원(8)에서 방출된 가시영역의 파장을 가진 레이저빔(9)으로 규칙적인 간격으로 간헐적으로 조사하여 노출부(12)를 경화시킨다.
제1도의 (b)에 도시된 일예의 경우, 슬릿(10)이 있는 초퍼(chopper)(11)를 사용하고, 빔(9)을 간헐적으로 조사하는 것은 초퍼를 회전시키면서 수행된다. 간헐적 조사의 수행 방법은 이것에만 한정되지 않는다. 예를들어, 간헐적 조사는 연속 조사 레이저빔의 편광 제어, 펄스 레이저에 의해도 수행될 수 있다.
이어서, 제1도의 (c)에 도시된 바와같이, 롤의 처리 표면을 세정제(14), 예를들어 1,1,1-트리클로로에탄으로 분무기(13)를 통해 살포한다. 그 결과, 제1도의 (d)에 도시된 바와 같이, 수지조성물의 경화된 부분(12)이 제거되지 않고 남아 있는 반면 비경화된 부분만이 씻겨져 롤(1)의 표면(15)이 노출된다.
그후, 화학부식제, 이를테면 염화구리, 염화철, 황산 및 질산을 단독으로 또는 조합하여 사용하여 에칭함으로써 함몰된 부분을 형성한다. 또한, 경화된 부분(12)을 적합한 용매로 세척하여 제2도에 도시된 규칙적인 요철 패턴(2)을 형성한다.
본 발명의 일예에 있어서, 롤 표면에 요철 패턴을 형성하는 수단으로 에칭이 채택되지만, 본 발명은 단지 이러한 처리방법에 한정되지 않는다. 예를들어 도금, 증착 및 건식 에칭이 사용될 수 있다.
본 발명을 다음의 실시예에 관련하여 보다 상세히 기술할 것이나, 본 발명이 결코 이들에 국한하지 않는다.
[가시광 경화형 감광성 수지조성물의 제조]
다음의 화합물을 다음의 배합식에 따라 서로 혼합하여 가시광 경화형 감광성 수지조성물 제1-3번을 제조하였다. 라디칼 발생제 및 증감제를 조합하여 표 1에 제시된 바와 같이 사용하였다.
메틸 메타아크릴레이트/히드록시에틸아크릴레이트 55중량부
코폴리머(중량비=85/15, 평균분자량=100,000) 20중량부
트리메틸올프로판 트리아크릴레이트
테트라에틸렌 글리콜 디아크릴레이트 10중량부
부톡실화 메틸올아민 10중량부
라디칼 발생제 2.5중량부
증감제 2.4중량부
히드로퀴논 0.1중량부
메틸 에틸 케톤 150중량부
[표 1]
주) BTTB : 3,3',4,4'-테트라(삼차부틸퍼옥시카르보닐) 벤조페논
쿠마린 : 3,3'-카르보닐비스(7-디에틸아미노쿠마린)
시아닌 : 1,1-비스-(3-에틸-3-벤조티아졸) 메틴시아닌
트리아진 : 2,4,6-트리스(트리클로로메틸)-s-트리아진
[압연 롤의 표면 가공]
제1도의 (a)에 도시된 바와 같이, 압연 롤(1)을 회전시키면서, 호퍼(3)에 함유된 가시광 경화형 감광성 수지조성물(4)을 압축공기(5)를 불기 위한 노즐(6)을 통해 분무 코팅하여 균일한 두께를 가진 가시광 경화형 감광성 수지조성물 코팅(7)을 형성하였다. 그후, 제1의 (b)에 도시된 바와 같이, 슬릿(10)이 있는 초퍼(11)를 레이저빔원(8)과 압연 롤(1) 사이에 위치시키고, 가시광 경화형 감광성 수지조성물 코팅을 파장이 488㎚인 가시광 레이저(9)로 간헐적으로 조사하여 노출 부분에 가시광 경화형 감광성 수지조성물의 경화 생성물(12)을 형성하였다. 그후, 1,1,1-트리클로로에탄(14)을 분무기(13)에 의해 살포하여 비노출 부분에서 가시광 경화형 수지조성물을 씻어내어 롤(1)의 표면(15)을 노출시켰다. 상기에 언급된 방법에 의해 노출된 압연 롤 표면(15)을 부식제로 일정 깊이로 에칭하였다. 그후, 염화 메틸렌을 분무기(13)로 살포하여 경화된 가시광 경화형 감광성 수지조성물(12)을 제거하였다. 따라서, 거기에 형성된 규칙적인 패턴을 가진 압연 롤을 제조하였다.
[비교예 1-6]
[자외선 경화 감광성 수지조성물의 제조]
표 1에 제공된 라디칼 발생제 및 증감제 대신에, 표 2에 제공된 자외선에 노출될 때 라디칼을 발생할 수 있는 광중합반응 개시제 2.5중량부가 사용된 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방식으로 자외선 경화 감광성 수지조성물 제4-6번을 제조하였다.
[표 2]
주) Irgacure 651 : 벤질 디메틸 케탈(Ciba-Geigy Limited 제품)
Darocure 1173 : 2-하드록시-2-메틸프로피오페논(Merck사 제품)
[압연 롤의 표면 가공]
파장이 488㎚인 가시광 레이저 대신에 파장이 351㎚ 및 363㎚인 자외선 레이저를 사용하고 감광성 수지조성물 제1-6번이 사용된 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방식으로 압연 롤의 표면 가공을 수행하였다.
압연 롤 표면을 가공하는 방법의 평가 결과를 표 3에 제시한다. 표 3에 명백하듯이, 본 발명에 따른 방법은 짧은 시간내에 양호한 표면 특성을 얻을 수 있다.
[표 3]
주) *1 : 형상의 평가가공된 롤 표면의 돌출부를 현미경으로 관찰하였고 다음의 기준에 의거 평가하였다.
: 일정 크기를 가진 돌출부가 형성될 수 있었다.
: 일정 크기를 가진 돌출부가 형성될 수 있었지만, 이중 이미지를 가졌다.
× : 조성물이 경화되지 않았고, 돌출부가 형성되지 않았다.
*2 : 경화시간 두께 7㎛인 경화될 가시광 경화형 감광성 수지조성물에 필요한 레이저 조사시간을 측정하고 경화시간으로 간주하였다.
상기에 언급된 바와 같이, 본 발명은 압연 롤의 표면의 일정 부분에 감광성 수지조성물의 경화 생성물로 코팅된 패턴을 형성하고, 압연 롤의 표면에서 남아있는 코팅안된 부분을 화학적으로 에칭하여 압연 롤의 표면에 요철 패턴을 형성하는 것으로 이루어지고, 여기서 가시영역의 광선에 노출시 경화할 수 있는 가시광 경화형 감광성 수지조성물이 사용되는, 압연 롤 표면의 가공방법을 제공한다. 이러한 구성은 압연 롤이 가공되는데 필요한 시간을 줄일 수 있으며 저렴한 압연 롤이 사용되도록 하며, 이것은 본 발명의 방법을 실질적으로 매우 유용하게 한다. 또한, 가시광 경화형 감광성 수지조성물이 에너지 0.2-0.5mJ/㎠에서 가시광 영역의 광선에 노출될 때 경화되기 때문에, 경화가 0.2mJ/㎠, 즉 최소 감광성 에너지에서 경화될 때, 자외선경화형 수지조성물에 대비하여 노출시간이 0.1msec 만큼 짧게 될 수 있다.

Claims (5)

  1. 압연 롤 표면의 일정 부분을 감광성 수지조성물의 경화 생성물로 코팅하여 패턴을 형성하고, 압연 롤 표면에서 남아있는 코팅안된 부분을 화학적으로 에칭하고, 경화된 생성물을 벗겨내어 압연 롤의 표면을 가공하는 것으로 이루어지며, 상기 조성물이 가시광 경화형 수지조성물로 이루어지고 가시광 조사에 의해 경화되는 압연 롤 표면의 가공방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 조성물이 결합제 폴리머, 에틸렌 불포화 화합물, 라디칼 발생제 및 증감제로 이루어지는 가공방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 조성물이 결합제 폴리머 5-80중량%, 에틸렌 불포화 화합물 5-80중량%, 라디칼 발생제 0.1-15중량% 및 증감제 0.1-15중량%로 이루어지는 가공방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 조성물이 에틸렌 불포화 화합물, 라디칼 발생제 및 증감제로 구성된 가시광 감광성 수지조성물로 이루어지는 가공방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 조성물이 에틸렌 불포화 화합물 100중량부, 라디칼 발생제 0.1-15중량부 및 증감제 0.1-15중량부로 이루어지는 것이 특징인 가공방법.
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