JPH0354005B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、自動車ボデイ外板や家庭電気製品の
外装板のように、プレス加工等の成形加工に供さ
れる塗装用鋼板およびその製造装置に関するもの
である。

〔従来の技術〕

近年、乗用車はもちろん、軽自動車、ワゴン
車、さらにはトラツクに至るまで塗装後のボデイ
の塗装仕上り品質の良さは、自動車の総合的な品
質の高さを顧客に対し直接的に視覚によつて訴え
ることができるため、極めて重要な品質管理項目
となつている。ところで塗装面の評価項目として
は種々のものがあるが、そのうちでも特に塗装面
の乱反射が少なく光沢性に優れていること、およ
び写像の歪みが少ないこと、すなわち写像性が優
れていることが重要であり、これらの光沢性と写
像性を合わせて一般に鮮映性と称している。

鮮映性の評価方法としては種々の方式が開発さ
れているが一般的にはDOI値で表すドリコンメー
タ、ICM値で表わす写像性測定器などがある。

これらの値が高い程、塗装面の鮮映性が優れて
いると言うことができ、一般に自動車車体の外板
の塗膜については、良好な高級感を呈するために
はDOI値にして96以上であることが最良である。

ところで一般に自動車ボデイ外板や家庭電気製
品外装板などの成形加工の用途に供される冷延薄
鋼板は、熱延鋼板をタンデム冷間圧延機により所
要の板厚まで冷間圧延した後、脱脂洗浄を行い、
さらに焼鈍した後、調質圧延を施して製造するの
が通常である。このような工程における調質圧延
の目的の一つとしては、表面をダル仕上げしたワ
ークロールを用いて軽度の圧延を行うことにより
鋼板表面に適度の表面粗さを与え、これによつて
プレス成形加工時における耐焼付性を向上させる
ことがある。

調質圧延に使用されるワークロールの表面をダ
ル仕上げするための方法としては、従来はシヨツ
トブラストによる方法と、放電加工による方法と
が実用化されているが、これらの方法により、ダ
ル仕上げされたワークロールは、その表面に不規
則な粗度プロフイルが形成されており、従つてそ
のワークロールを用いて鋼板に調質圧延を施した
場合、鋼板表面も不規則な山と谷で構成された粗
面を呈し、平坦な面は非常に少なくなる。

このように不規則な山と谷を有する鋼板に塗装
用を行えば、山と谷との間の斜面に沿つて塗膜が
形成されるため、平坦な塗膜面の占める割合が極
めて少なくなり、塗膜面の鮮映性を悪化させる。

従来のシヨツトブラスト法や放電加工法でダル
加工したワークロールを用いた調質圧延用では、
このような問題を避け得ず、従つて充分に優れた
塗膜面の鮮映性を得ることが困難であつた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

前述の事情から、本発明者等は既に特願昭61−
7769において鋼板の微視的な表面形状を改良して
塗装後の塗膜表面の凹凸を少なくし、平坦部分の
占める割合を多くすることによつて光の正反射率
の向上と写像の歪みを少なくし、これにより塗装
後の塗膜面の鮮映性を著しく改善し得るようにし
た鋼板と、そのような優れた表面微細形状を有す
る鋼板を調質圧延工程で効率よく製造する方法を
提案した。この提案では凹凸部分の二次元的配置
を規定し、その最適条件を得るために、レーザ加
工を行うことを特徴とするものである。

これに対して本発明では三次元的な表面微細形
状を詳細に解析し、塗装後の鮮映性が良好となる
ような条件をより一般的に規定し、従来より不明
な点の多かつた鋼板の表面状態と塗装後の鮮映性
との関係を明確にするとともに、このような最適
な鋼板を製造する装置を提供するものである。

〔問題点を解決するための手段〕

鮮映性とは一般的な数値表現としての鮮明光沢
度に近いとされている。通常のこの鮮明光沢度と
は、光の反射を正反射と拡散反射の２つで捕え、
それらの割合を一定の演算式により得て定義され
るものであり、前述のDOI値も基本的にはこれに
近い形で得られる。

従つて高鮮映性の鋼板とは正反射の割合が大き
く、拡散反射が少ないことが条件となるが、これ
は表面の微細形状としては、平坦部が多く、粗さ
の振幅が小さいことに相当する。

すなわち鋼板のこれらのパラメータを解析すれ
ば、鮮映性との対応づけが可能であることが予想
された。以上の経緯から詳細に解析を行い、本発
明に至つた。

本発明の鋼板は塗装用鋼板としてその表面粗さ
を構成する微細形状が、規則的に配列された山部
と谷部および平坦部とから構成され、しかも表面
の一定面積について前記微細形状を三次元的に測
定、解析することにより得られる３つのパラメー
タ、 平坦面積率W2α［％］ 中心面平均粗さSRa［μｍ］ 中心面うねりSWca［μｍ］ を用いて表面特性を総合的に評価したとき、 SRa・SWca／W2α≦５×10^-3 を満足するものである。

このような塗装用鋼板を得るための本発明のロ
ールは、次の要件を満足する調質圧延用ワークロ
ールである。

すなわち表面が、微小なクレータ状の凹部とそ
の凹部の外側の表側にリング状に盛り上がつた盛
り上り部との組み合わせからなる規則的な凹凸を
有し、かつ前記凹凸部の微細形状を三次元的に測
定解析することにより得られる次の各パラメータ (i) 平坦面積率W2α′［％］ (ii) 中心面平均粗さSRa′［μｍ］ (iii) 中心面うねりSWca′［μｍ］ が次の条件を満たすワークロールとする。

SRa′・SWca′／W2α′≦７×10^-3 このような条件の表面形状を有する調質圧延用
ワークロールは高密度エネルギー源、例えばレー
ザまたは電子ビームを用いて加工することにより
得ることができる。

〔作用〕

塗装鋼板の鮮映性を決定する要因としては、第
１に、塗装に関わる要因、すなわち塗料そのもの
と塗装条件に関する要因、第２に下地鋼板に関わ
る要因を挙げることができる。

他にも鋼板面の化成処理条件があるが、化成条
件や塗装に関わる条件が一定であれば、鮮映性に
影響するのは鋼板の要因、すなわち表面の微細形
状と屈折率の２点である。

ここで屈折率は組成そのものと圧延条件によつ
て決まるが、ここではそれを同一条件として一定
と見なせるものとし、表面の微細形状の要因のみ
を取り上げる。本発明はこの微細形状を最適にす
ることにより、塗装後の鮮映性を向上させるもの
である。

表面微細形状、すなわち表面粗さを構成する要
因としては、 (イ) 振幅情報 (ロ) 周波数情報 (ハ) 傾斜角情報 などがあり、これらを組み合わせた総合的な要因
により表面特性を評価することができる。上記(イ)
〜(ハ)に対してそれぞれ平均粗さ、自己相関、傾斜
角分布などのパラメータが一般的であり、周波数
情報の一種としてパワースペクトルや特定の周波
数範囲のみを解析とするうねり情報等を用いるこ
ともある。

これら(イ)〜(ハ)の３種類の情報として、本発明者
らは種々のパラメータを検討した結果、鋼板表面
特性と鮮映性との関係を表現するものとして、そ
れぞれに対して中心面平均粗さ（SRa）、中心面
うねり（SWca）、平坦面積率（W2α）などのパ
ラメータを導入することが適切であることを見出
した。

次に前記３つのパラメータの算出方法を第２図
に示すブロツク図により説明する。

まず鋼板１の表面の凹凸情報を触針式三次元粗
さ計２によつて測定する。測定した生データは
Ａ／Ｄ変換器３によりアナログ信号からデイジタ
ル信号に変換する。変換された信号はデイジタル
計算機４へ送られ種々の信号処理を施されるとと
もに、粗度パラメータの演算が行われる。出力装
置５に出力される測定点数としては第２図に示す
如くｘ軸方向にΔx［μｍ］ピツチでｍ点、ｙ軸方
向のΔy［μｍ］ピツチでｎ本の測定を行う。

従つて測定面積は、 Δx×（ｍ−１）×Δy×（ｎ−１）［μm²］ の領域となる。

今、測定開始点を三次元空間での原点（０、
０、０）にとり、任意の場所での絶対位置を
（x_i、y_j、z^O _i、_j）とすれば、次の(1)、(2)、(3)式を
得
る。

z^O _i、_j＝Z₀（x_i、y_j）＝ｆ（x_i、y_j） ……(1) x_i＝Δx×（ｉ−１） ……(2) x_j＝Δy×（ｊ−１） ……(3) ただし、 ｆ：凹凸プロフイールを表す関数 ｉ＝１、２、…、ｍ ｊ＝１、２、…、ｎ である。

次に、各パラメータ算出のフローチヤートを第
４図に示す。具体的にはそれぞれ次の計算を行
う。

(1) 傾斜補正；Z₁（ｘ、ｙ） 最小二乗法により近似補正平面 ｇ（ｘ、ｙ）＝ax＋by＋ｃ を求め、生データｆ（ｘ、ｙ）からｇ（ｘ、ｙ）
減算して補正データ、Z₁（ｘ、ｙ）を求める。

(2) 中心面平均粗さ；SRa 全データの平均₁を求め、 SRa＝１／ｍ×ｎ_o 〓^j=1 ［_n 〓ⁱ⁼¹ ｜Z₁（x_i、y_j）−₁｜］ により算出する。

(3) 中心面うねり；SWca 傾斜補正後の生データからデイジタルフイル
タによつて高周波成分をカツトし、Z₂（ｘ、ｙ）
を算出する。さらにそのデータより低周波成分
をカツトしたZ₃（ｘ、ｙ）を求める。それぞれ
のフイルタはロー・パス・フイルタおよびハ
イ・パス・フイルタに対応し、実際には差分演
算を行う。得られたZ₃（ｘ、ｙ）から平均値₃
を求め、次式 SWca＝１／ｍ×ｎ_o 〓^j=1 ［_n 〓ⁱ⁼¹ ｜Z₃（x_i、y_j）−₃｜］ により中心面うねり値を求める。

(4) 平坦面積率；W2α ｘ軸方向のとなり合うデータの差分演算から
傾き値ΔZ_i、_jを（ｍ−１）×ｎについて求め、 ｜ΔZ_i、_j｜≦2α となるデータの全体に対する割合をW₂αとす
る。

(5) 総合評価パラメータ；Fc 以上の演算により得られた３つのパラメータ
SRa、SWca、W2αから次の式 Fc＝SRa・SWca／W2α により求める。

このようにして求められる総合評価パラメータ
が鮮映性と良く対応するのは次の理由による。

すなわち中心面平均粗さが小さい程、乱反射成
分が小さくなり、正反射は増大する。

中心面うねりは特定周波数成分での平均粗さに
相当するので、塗装後の表面微細形状に密接に結
び付いており、うねり振幅が小さい程、正反射成
分が強くなり、鮮映性が良くなる。

また、平坦面積率が高い程、正反射成分が増加
することも自明である。

従つて、以上３つのパラメータを組み合わせれ
ば、反射光の散乱分布を良く表現できることにな
り、鮮映性を評価することが可能となる。

〔実施例〕

従来からのシヨツトブラスト法によりダル加工
されたロールにより圧延された鋼板（SB材）、レ
ーザダル加工ロールにより圧延された鋼板（LD
材）などを各種条件で作成したものをサンプルと
してそれぞれ三次元触針式粗さで測定し、前述の
SRa、SWca、W2α等を算出して解析を行つた。

測定条件としては、 ｍ＝500、ｎ＝160、α＝tan0.3゜ Δx＝２［μｍ］、Δy＝10［μｍ］ 塗装条件は、 化成処理、カチオン電着塗装、中塗、上塗の各
工程を行つた。

また鮮映性測定は前述のドリコンメータによる
DOI値を用いた。

第１図に各サンプルのFc値とDOI値との対応
を示す。これより上塗り後の鋼板では鮮映性が全
体的に向上しているが、 Fc≦５×10^-3 の条件では最良の鮮映度96以上の結果が得られて
おり、この条件を満たすように、鋼板を製造する
ことができれば、塗装後の鮮映性を良くすること
ができる。

また、この条件の鋼板を圧延するためのロール
の条件としては、ロールと鋼板との凹凸の転写率
の関係より種々データを採取して、次のような条
件を得た。

鋼板の場合と同様に定義、測定した中心面平均
粗さ（SRa′）、中心面うねり（SWca′）、平坦面
積率（W2α′）などから得た総合評価パラメータ Fc′＝SRa′・SWca′／W2α′ を用いて、 Fc′≦７×10^-3 を満たすことが必要である。この時 Fc≦５×10^-3 を満足する。

また、このような条件を満たすロールの加工方
法としては、特願昭61−7769に示したレーザダル
加工が最適であり、特願昭62−003081に示した方
法により、加工条件を調整しながら行うことが好
ましい。またレーザ以外にも電子ビーム等の高密
度エネルギーの使用も可能である。

〔発明の効果〕

本発明により塗装面の鮮映性が良好となるよう
な、圧延ロールおよび塗装用鋼板の表面微細形状
を規定することができ、しかもその形状を実現し
得るロール加工装置を提供することができた。

従つて従来より優れた塗装表面を得ることがで
き、この鋼板を自動車、家電製品等の外板材とし
て使用した場合、良好な美観を得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は鋼板表面特性総合評価パラメータと塗
装後鮮映性特性値加工との関係を示すグラフ、第
２図は触針式三次元粗さ計による鋼板の表面粗さ
測定を説明するブロツク図、第３図は鋼板上の測
定位置の説明図、第４図はパラメータ解析のフロ
ーチヤートである。 １……鋼板、２……触針式三次元粗さ計、３…
…Ａ／Ｄ変換器、４……デイジタル計算機、５…
…出力装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 鋼板表面の表面粗さを構成する微細形状が、
   規則的に配列された山部と谷部および平坦部とか
   ら構成され、かつ鋼板表面の一定面積について前
   記微細形状を三次元的に測定して得られる次の３
   つのパラメータ、平坦面積率W2α、中心面平均
   粗さSRa、中心面うねりSWcaの関係が SRa・SWca／W2α≦５×10^-3 で規定された微細形状を有することを特徴とする
   鮮映性に優れた塗装用鋼板。 ２ 凹部の外縁が表側にリング状に盛り上がつた
   盛り上り部をもつ微小なクレータ状の凹部を表面
   に規則的に形成し、かつその表面の微細形状を三
   次元的に測定して得られる次の３つのパラメー
   タ、平坦面積率W2α′、中心面平均粗さSRa′、中
   心面うねりSWca′が、 SRa′・SWca′／W2α′≦７×10^-3 の条件を満たす微細形状を有することを特徴とす
   る鮮映性に優れた塗装用鋼板の製造用ロール。