JP2008111149A - Gravure plate making roll and its production method - Google Patents
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Description
本発明は、クロムメッキを用いることなく、充分な強度を有する表面強化被覆層を具備することができるようにしたグラビア製版ロール及びその製造方法に関し、特にクロムメッキ層の代替としてニッケル又はその合金のメッキ層を設けるようにしたグラビア製版ロール及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a gravure printing roll and a method for producing the same, which can be provided with a surface-strengthening coating layer having sufficient strength without using chrome plating, and in particular, nickel or an alloy thereof as an alternative to a chrome plating layer. The present invention relates to a gravure plate making roll provided with a plating layer and a method for producing the same.
グラビア印刷では、版母材に対し、製版情報に応じた微小な凹部(グラビアセル)を形成して版面を製作し当該グラビアセルにインキを充填して被印刷物に転写するものである。一般的なグラビア製版ロールにおいては、アルミニウムや鉄などの金属製中空ロール(版母材)又はCFRP(炭素繊維強化プラスチックス)等のプラスチック製中空ロール(版母材)の表面に版面形成用の銅メッキ層(版材)を設け、該銅メッキ層にエッチング法又は電子彫刻法によって製版情報に応じ多数の微小な凹部(グラビアセル)を形成し、次いでグラビア製版ロールの耐刷力を増すためのクロムメッキによって硬質のクロム層を形成して表面強化被覆層とし、製版(版面の製作)が完了する。しかし、クロムメッキ工程においては毒性の高い六価クロムを用いているために、作業の安全維持を図るために余分なコストがかかる他、公害発生の問題もあり、クロム層に替わる表面強化被覆層の出現が待望されているのが現状である。 In gravure printing, a minute concave portion (gravure cell) corresponding to plate making information is formed on a plate base material to produce a plate surface, and the gravure cell is filled with ink and transferred to a printing material. In general gravure plate-making rolls, the surface of a metal hollow roll (plate base material) such as aluminum or iron or a plastic hollow roll (plate base material) such as CFRP (carbon fiber reinforced plastics) is used for forming a plate surface. To provide a copper plating layer (plate material) and to form a large number of minute recesses (gravure cells) in accordance with the plate making information by etching or electronic engraving on the copper plating layer, and then to increase the printing durability of the gravure printing roll A hard chromium layer is formed by chrome plating to form a surface-enhanced coating layer, and plate making (plate surface production) is completed. However, because highly toxic hexavalent chromium is used in the chrome plating process, there is an extra cost to maintain work safety, and there are also problems of pollution, and the surface-enhanced coating layer replaces the chrome layer. The current situation is that the appearance of
クロムメッキに替わるメッキ方法としては、電解メッキ又は無電解メッキによってニッケル又はその合金のメッキ層を形成する方法があり、下記に示す特許文献1〜7等の文献が知られている。
本発明者らは、上記した従来技術の問題点に鑑み、クロムメッキ方法に替わる新規なメッキ方法を開発すべく種々のメッキ溶液をあらたに調製して多数の実験を重ねた結果、ニッケル又はその合金のメッキが有力なクロムメッキ代替メッキとなりうると考えて研究を進めたところ、得られたニッケル又はその合金のメッキ層の強度が十分ではなく、その強度を向上をすべく種々研究を重ねた結果、過熱水蒸気による加熱処理を利用することによって、従来のクロム層に匹敵する強度を有しかつ毒性はなく公害発生の心配も全くない表面強化被覆層を得ることができることを見出し、本発明を完成した。 In view of the above-mentioned problems of the prior art, the present inventors newly prepared various plating solutions to develop a new plating method that replaces the chromium plating method, and as a result of many experiments, nickel or its Research was carried out on the assumption that alloy plating could be a powerful alternative to chrome plating, and the strength of the resulting nickel or alloy plating layer was not sufficient, and various studies were repeated to improve its strength. As a result, it has been found that by using heat treatment with superheated steam, a surface-enhanced coating layer having a strength comparable to that of a conventional chromium layer and having no toxicity and no concern about the occurrence of pollution can be obtained. completed.
本発明は、毒性がなくかつ公害発生の心配も皆無な表面強化被覆層を具備するとともに耐刷力に優れた新規なグラビア製版ロール及びその製造方法を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a novel gravure plate making roll having a surface-enhanced coating layer that is non-toxic and has no fear of occurrence of pollution, and is excellent in printing durability, and a method for producing the same.
上記課題を解決するために、本発明のグラビア製版ロールは、版母材と、該版母材の表面に設けられかつ表面に多数のグラビアセルが形成された銅メッキ層と、該銅メッキ層の表面を被覆するニッケル又はその合金のメッキ層と、を含み、前記ニッケル又はその合金のメッキ層を過熱水蒸気によって加熱処理することによってその硬度を向上させてなることを特徴とする。 In order to solve the above problems, a gravure plate making roll of the present invention comprises a plate base material, a copper plating layer provided on the surface of the plate base material and having a number of gravure cells formed on the surface, and the copper plating layer A nickel or alloy plating layer covering the surface of the metal, and the nickel or alloy plating layer is heat-treated with superheated steam to improve its hardness.
前記ニッケル又はその合金のメッキ層は、電解メッキ又は無電解メッキによって形成されるものである。 The plating layer of nickel or an alloy thereof is formed by electrolytic plating or electroless plating.
本発明のグラビア製版ロールの製造方法は、版母材を準備する工程と、該版母材の表面に銅メッキ層を形成する銅メッキ工程と、該銅メッキ層の表面に多数のグラビアセルを形成するグラビアセル形成工程と、該グラビアセルが形成された銅メッキ層の表面に電解メッキ又は無電解メッキによってニッケル又はその合金のメッキ層を形成するニッケルメッキ工程と、前記ニッケル又はその合金のメッキ層を過熱水蒸気によって加熱処理する加熱処理工程とを含むことを特徴とする。 The method for producing a gravure plate roll of the present invention comprises a step of preparing a plate base material, a copper plating step of forming a copper plating layer on the surface of the plate base material, and a number of gravure cells on the surface of the copper plating layer. A gravure cell forming step to be formed; a nickel plating step of forming a plated layer of nickel or an alloy thereof by electrolytic plating or electroless plating on the surface of the copper plating layer on which the gravure cell is formed; and plating of the nickel or the alloy thereof And a heat treatment step of heat-treating the layer with superheated steam.
前記加熱処理されたニッケル又はその合金のメッキ層の表面を冷水又は温水で洗浄する工程をさらに含むことによって、ニッケル又はその合金のメッキ層の硬度がさらに向上させることができる。冷水は常温水を用いればよく、温水は40℃〜100℃程度の加熱水を用いればよい。洗浄時間は30秒〜10分程度で十分である。 By further including a step of washing the surface of the heat-treated nickel or its alloy plating layer with cold water or hot water, the hardness of the nickel or its alloy plating layer can be further improved. Cold water should just use normal temperature water, and warm water should just use the heating water of about 40 to 100 degreeC. A washing time of about 30 seconds to 10 minutes is sufficient.
前記過熱水蒸気による加熱処理の条件を100℃を超え400℃以下、1分〜1時間とするのが好ましい。 It is preferable that the condition of the heat treatment with the superheated steam is 100 ° C. and 400 ° C. or less, 1 minute to 1 hour.
本発明のグラビア製版ロールにおいては、前記銅メッキ層の厚さが50〜200μm、前記グラビアセルの深度が5〜150μm、及び前記ニッケル又はその合金のメッキ層の厚さが0.1〜15μmであるのが好適である。 In the gravure platemaking roll of the present invention, the copper plating layer has a thickness of 50 to 200 μm, the gravure cell has a depth of 5 to 150 μm, and the nickel or its alloy plating layer has a thickness of 0.1 to 15 μm. Preferably there is.
前記グラビアセルの形成は、エッチング法又は電子彫刻法によって行えばよいが、エッチング法が好適である。ここでエッチング法は版母材の銅メッキ層に感光液を塗布して直接焼き付けた後、エッチングしてグラビアセルを形成する方法である。電子彫刻法は、デジタル信号によりダイヤモンド彫刻針を機械的に作動させ版母材の銅メッキ層表面にグラビアセルを彫刻する方法である。 The gravure cell may be formed by an etching method or an electronic engraving method, but an etching method is preferable. Here, the etching method is a method in which a gravure cell is formed by applying a photosensitive solution to the copper plating layer of the plate base material and directly baking it, followed by etching. The electronic engraving method is a method of engraving a gravure cell on the surface of a copper plating layer of a plate base material by mechanically operating a diamond engraving needle by a digital signal.
本発明のグラビア製版ロールによれば、表面強化被覆層として過熱水蒸気によって加熱処理したニッケル又はその合金のメッキ層を用いることにより、クロムメッキ工程を省略することができるので、毒性の高い六価クロムを用いることがなくなり、作業の安全性を図るための余分なコストが不要で、公害発生の心配も全くなく、しかも過熱水蒸気によって加熱処理したニッケル又はその合金のメッキ層はクロム層に匹敵する強度を有し耐刷力にも優れるという大きな効果を奏するものである。本発明のグラビア製版ロールの製造方法によれば、本発明のグラビア製版ロールを公害発生の心配も全くなく有効に製造できるものである。 According to the gravure plate roll of the present invention, the use of a plating layer of nickel or an alloy thereof heat-treated with superheated steam as the surface-enhanced coating layer eliminates the chromium plating step, so that highly toxic hexavalent chromium. This eliminates the need for extra costs for work safety, eliminates the risk of pollution, and the plating layer of nickel or its alloy heat-treated with superheated steam has a strength comparable to that of a chromium layer. And has a great effect of having excellent printing durability. According to the method for producing a gravure printing roll of the present invention, the gravure printing roll of the present invention can be produced effectively without any concern about the occurrence of pollution.
以下に本発明の実施の形態を説明するが、これら実施の形態は例示的に示されるもので、本発明の技術思想から逸脱しない限り種々の変形が可能なことはいうまでもない。 Embodiments of the present invention will be described below, but these embodiments are exemplarily shown, and it goes without saying that various modifications can be made without departing from the technical idea of the present invention.
本発明のグラビア製版ロールの製造方法について図1及び図2を用いて説明する。図1は本発明のグラビア製版ロールの製造工程を模式的に示す説明図で、(a)は版母材の全体断面図、(b)は版母材の表面に銅メッキ層を形成した状態を示す部分拡大断面図、(c)は版母材の銅メッキ層にグラビアセルを形成した状態を示す部分拡大断面図、(d)は版母材の銅メッキ層表面にニッケル又はその合金のメッキ層を形成した状態を示す部分拡大断面図、及び(e)はニッケル又はその合金のメッキ層を過熱水蒸気による加熱処理によってその硬度を向上させた状態を示す部分拡大断面図である。図2は本発明のグラビア製版ロールの製造方法を示すフローチャートである。 The manufacturing method of the gravure printing roll of this invention is demonstrated using FIG.1 and FIG.2. FIG. 1 is an explanatory view schematically showing a production process of a gravure plate making roll according to the present invention, where (a) is an overall sectional view of the plate base material, and (b) is a state in which a copper plating layer is formed on the surface of the plate base material. (C) is a partially enlarged sectional view showing a state in which a gravure cell is formed on the copper plating layer of the plate base material, (d) is a surface of the copper plating layer of the plate base material of nickel or its alloy. FIG. 4E is a partially enlarged cross-sectional view showing a state in which a plating layer is formed, and FIG. 4E is a partial enlarged cross-sectional view showing a state in which the hardness of the nickel or its alloy plating layer is improved by heat treatment with superheated steam. FIG. 2 is a flowchart showing a method for producing a gravure plate-making roll of the present invention.
図1(a)において、符号10は版母材で、アルミニウムや鉄などの金属製中空ロール又はCFRP(炭素繊維強化プラスチックス)等のプラスチック製中空ロールが用いられる(図2のステップ100)。該版母材10の表面には銅メッキ処理によって銅メッキ層12が形成される(図1(b)及び図2のステップ102)。
In FIG. 1A,
該銅メッキ層12の表面には多数の微小な凹部(グラビアセル)14が形成される(図1(c)及び図2のステップ104)。グラビアセル14の形成方法としては、エッチング法(版胴面に感光液を塗布して直接焼き付けた後、エッチングしてグラビアセル14を形成する)や電子彫刻法(デジタル信号によりダイヤモンド彫刻針を機械的に作動させ銅表面にグラビアセル14を彫刻する)等の公知の方法を用いることができるが、エッチング法が好適である。
A large number of minute concave portions (gravure cells) 14 are formed on the surface of the copper plating layer 12 (
次に、前記グラビアセル14を形成した銅メッキ層12(グラビアセル14を含む)の表面にニッケル又はその合金のメッキ層16を形成する(図1(d)及び図2のステップ106)。ニッケル合金メッキ層16の形成方法としては、電解メッキ又は無電解メッキ方法が適用される。
Next, a
続いて、前記ニッケル又はその合金のメッキ層16に対して過熱水蒸気による加熱処理を行うことにより硬度の向上したニッケル又はその合金のメッキ層18とする(図1(e)及び図2のステップ108)。
Subsequently, the nickel or its
上記硬度の向上したニッケル又はその合金のメッキ層18を表面強化被覆層として作用させることによって、毒性がなくかつ公害発生の心配も皆無となるとともに耐刷力に優れたグラビア製版ロール10aを得ることができる。
By causing the nickel or
前記銅メッキ層の厚さが50〜200μm、前記グラビアセルの深度が5〜150μm、前記ニッケル又はその合金のメッキ層の厚さが0.1〜15μmであることが好適である。前記ニッケル又はその合金のメッキ層の厚さとしては、さらに好ましくは1〜10μm、最も好ましくは3〜10μmである。 It is preferable that the copper plating layer has a thickness of 50 to 200 μm, the gravure cell has a depth of 5 to 150 μm, and the nickel or alloy plating layer has a thickness of 0.1 to 15 μm. The thickness of the nickel or its alloy plating layer is more preferably 1 to 10 μm, and most preferably 3 to 10 μm.
前記ニッケル又はその合金のメッキ層を形成するために用いられる電解メッキ方法又は無電解メッキ方法は公知の方法を適用すればよい。
このニッケル又はその合金のメッキ層16は光輝性及び高反射性を有し、析出した状態でビッカース硬度700〜900の範囲の硬度を有し、過熱水蒸気による加熱処理をするとビッカース硬度1000〜1100の硬度を有する。この熱処理は100℃を超え400℃以下で1分〜1時間程度行えばよい。また、このニッケル合金メッキ層は、析出したままで高い耐熱性、耐腐食性、耐磨耗性を有する。被覆は非多孔性であり、クラックが入っていない。この過熱水蒸気による加熱処理を行ったニッケル又はその合金のメッキ層は、クロム、硬質クロム、及びクロム合金の代替品になることができる利点がある。
A known method may be applied to the electrolytic plating method or the electroless plating method used to form the nickel or its alloy plating layer.
The
以下に実施例をあげて本発明をさらに具体的に説明するが、これらの実施例は例示的に示されるもので限定的に解釈されるべきでないことはいうまでもない。 The present invention will be described more specifically with reference to the following examples. However, it is needless to say that these examples are shown by way of illustration and should not be construed in a limited manner.
(実施例1)
円周760mm、面長1100mm、面積83.6dm2の版母材(アルミ中空ロール)について、ブーメランライン(株式会社シンク・ラボラトリー製グラビア製版ロール製造装置)を用いて下記する銅メッキ層の形成及びエッチング処理までを行った。まず、版母材(アルミ中空ロール)をメッキ槽に装着し、陽極室をコンピューターシステムによる自動スライド装置で20mmまで中空ロールに近接させ、メッキ溶液をオーバーフローさせ、中空ロールを全没させて18A/dm2、6.0Vで80μmの銅メッキ層を形成した。メッキ時間は20分、メッキ表面はブツやピットの発生がなく、均一な銅メッキ層を得た。この銅メッキ層の表面を4H研磨機(株式会社シンク・ラボラトリー製研磨機)を用いて12分間研磨して当該銅メッキ層の表面を均一な研磨面とした。
(Example 1)
Formation of a copper plating layer described below using a boomerang line (a gravure plate manufacturing apparatus manufactured by Sink Laboratory Co., Ltd.) for a plate base material (aluminum hollow roll) having a circumference of 760 mm, a surface length of 1100 mm, and an area of 83.6 dm 2 The etching process was performed. First, the plate base material (aluminum hollow roll) is mounted on the plating tank, the anode chamber is brought close to the hollow roll up to 20 mm by an automatic slide device by a computer system, the plating solution is overflowed, and the hollow roll is completely submerged. A copper plating layer of 80 μm was formed at dm 2 and 6.0V. The plating time was 20 minutes, and the surface of the plating was free of spots and pits, and a uniform copper plating layer was obtained. The surface of the copper plating layer was polished for 12 minutes using a 4H polishing machine (Sink Laboratory polishing machine) to make the surface of the copper plating layer a uniform polishing surface.
上記形成した銅メッキ層に感光膜(サーマルレジスト:TSER−2104E4)を塗布(フオンテインコーター)、乾燥した。得られた感光膜の膜厚は膜厚計(FILLMETRICS社製F20、松下テクノトレーデイング社販売)で計ったところ、4μmであった。ついで、画像をレーザー露光し現像した。上記レーザー露光は、Laser Stream FXを用い露光条件5分/m2/10Wで所定のパターン露光を行った。また、上記現像は、TLD現像液(株式会社シンク・ラボラトリー製現像液)を用い、現像液希釈比率(原液1:水7)で、24℃60秒間行い、所定のパターンを形成した。このパターンを乾燥(バーニング)してレジスト画像を形成した。 A photosensitive film (thermal resist: TSER-2104E4) was applied to the copper plating layer formed above (fonte coater) and dried. The film thickness of the obtained photosensitive film was 4 μm as measured by a film thickness meter (F20 manufactured by FILLMETRICS, sold by Matsushita Techno Trading). The image was then developed with laser exposure. In the laser exposure, a laser stream FX was used and a predetermined pattern exposure was performed under an exposure condition of 5 minutes / m 2/10 W. The development was performed at 24 ° C. for 60 seconds at a developer dilution ratio (stock solution 1: water 7) using a TLD developer (Sink Laboratory Co., Ltd. developer) to form a predetermined pattern. This pattern was dried (burned) to form a resist image.
さらに、シリンダーエッチングを行ってグラビアセルからなる画像を彫り込み、その後レジスト画像を取り除くことにより印刷版を形成した。このとき、グラビアセルの深度を12μmとしてシリンダーを作製した。上記エッチングは、銅濃度60g/L、塩酸濃度35g/L、温度37℃、時間70秒の条件でスプレー方式によって行った。 Further, cylinder printing was performed to engrave an image composed of gravure cells, and then the resist image was removed to form a printing plate. At this time, a cylinder was manufactured with a gravure cell depth of 12 μm. The etching was performed by a spray method under the conditions of a copper concentration of 60 g / L, a hydrochloric acid concentration of 35 g / L, a temperature of 37 ° C., and a time of 70 seconds.
上記したシリンダー印刷版に対して下記の無電解メッキ液に浸漬して版面に厚さ8μmの被膜を形成した。
塩化ニッケル 30g/L
次亜燐酸ナトリウム 10k/L
ヒドロキシ酢酸ナトリウム 50g/L
炭化珪素粉末 5g/L
温度 90℃
pH 5
得られた被膜のビッカース硬度は713であった。続いて、前記被膜の表面をサンドペーパーで研磨した後に、過熱水蒸気を用いて300℃で10分間の加熱処理を行い、その被膜のビッカース硬度を測定したところ1016であった。
The cylinder printing plate described above was immersed in the following electroless plating solution to form a coating having a thickness of 8 μm on the plate surface.
Nickel chloride 30g / L
Sodium hypophosphite 10k / L
Sodium hydroxyacetate 50g / L
Silicon carbide powder 5g / L
Temperature 90 ° C
pH 5
The resulting coating had a Vickers hardness of 713. Subsequently, after the surface of the coating was polished with sandpaper, heat treatment was performed at 300 ° C. for 10 minutes using superheated steam, and the Vickers hardness of the coating was measured to be 1016.
さらに、作成された上記グラビアシリンダーに対して印刷インキとしてシアンインキザーンカップ粘度18秒(サカタインクス社製水性インクスーパーラミピュア藍800PR−5)を適用しOPP(Oriented Polypropylene Film:2軸延伸ポリプロピレンフィルム)を用いて印刷テスト(印刷速度:120m/分)を行った。得られた印刷物は版カブリがなく、50,000mの長さまで印刷できた。パターンの精度は変化がなかった。また、エッチングされた銅メッキシリンダーに対するニッケル又はその合金のメッキ層の密着性は問題がなかった。この本発明のグラビアシリンダーのハイライト部からシャドウ部のグラデーションは、常法に従って作製したクロムメッキグラビアシリンダーと変わらなかったことからインキ転移性は問題ないと判断される。この結果として、ニッケル合金メッキ層及び二酸化珪素被膜からなる表面強化被覆層は従来のクロム層に匹敵する性能を有し、クロム層代替品として充分使用できることを確認した。 Furthermore, cyan ink Zahn cup viscosity 18 seconds (water-based ink super rampy pure indigo 800PR-5 manufactured by Sakata Inx Co., Ltd.) was applied to the above-mentioned gravure cylinder as printing ink, and OPP (Oriented Polypropylene Film: biaxially oriented polypropylene film) A printing test (printing speed: 120 m / min) was performed. The obtained printed matter had no plate fog and could be printed up to a length of 50,000 m. The accuracy of the pattern did not change. Also, there was no problem with the adhesion of the plated layer of nickel or its alloy to the etched copper plating cylinder. Since the gradation from the highlight portion to the shadow portion of the gravure cylinder of the present invention was not different from that of the chrome-plated gravure cylinder produced according to a conventional method, it is determined that there is no problem in ink transferability. As a result, it was confirmed that the surface-enhanced coating layer composed of a nickel alloy plating layer and a silicon dioxide film has a performance comparable to that of a conventional chromium layer and can be sufficiently used as a substitute for the chromium layer.
(実施例2)
実施例1における無電解メッキに代えて下記の電解メッキを、液温55℃、時間6分、電流密度4A/dm2の条件で行い、厚さ5μmのニッケルメッキ層を形成した以外は実施例1と同様にグラビアシリンダーを作成した。その被膜のビッカース硬度を測定したところ実施例1と同様であった。続いて、このグラビアシリンダーを用いて実施例1と同様に印刷テストを行ったところ、実施例1と同様にニッケル又はその合金のメッキ層からなる表面強化被覆層は従来のクロム層に匹敵する性能を有し、クロム層代替品として充分使用できることを確認した。
(Example 2)
The following electrolytic plating was carried out under the conditions of a liquid temperature of 55 ° C., a time of 6 minutes, and a current density of 4 A / dm 2 in place of the electroless plating in Example 1, and a nickel plating layer having a thickness of 5 μm was formed. A gravure cylinder was created as in 1. When the Vickers hardness of the coating was measured, it was the same as that of Example 1. Subsequently, when a printing test was performed in the same manner as in Example 1 using this gravure cylinder, the surface-enhanced coating layer composed of a nickel or alloy plating layer as in Example 1 has a performance comparable to that of a conventional chromium layer. It was confirmed that it can be used satisfactorily as a chromium layer substitute.
10:版母材(中空ロール)、10a:グラビア製版ロール、12:銅メッキ層、14:グラビアセル、16:ニッケル又はその合金のメッキ層、18:過熱水蒸気によって加熱処理したニッケル又はその合金のメッキ層。 10: Plate base material (hollow roll), 10a: Gravure plate roll, 12: Copper plating layer, 14: Gravure cell, 16: Nickel or its alloy plating layer, 18: Nickel or its alloy heated by superheated steam Plating layer.
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Cited By (2)
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