JP2011214947A - Method of determining mechanical engraving aptitude and separation aptitude in copper-plated coating of printing plate for gravure printing - Google Patents
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Description
本発明は、グラビア印刷用シリンダー表面の銅めっき皮膜の機械的彫刻適性及び落版時のバラードの剥離適性を判断する方法に関する。 The present invention relates to a method for determining the mechanical engraving aptitude of a copper plating film on the surface of a gravure cylinder and the ballad peeling aptitude at the time of release.
グラビア印刷における印刷版製造工程の概要を図1に示す。
まず、表面(最外層)が銅(下地銅)、中間層がニッケル、そして最も芯に近い層が鉄またはアルミニウムであるシリンダー(グラビア印刷用版胴)の、下地銅の表面を研磨等で整備する(ステップS1)。
An overview of the printing plate manufacturing process in gravure printing is shown in Fig. 1.
First, the surface of the base copper of the cylinder (gravure printing plate cylinder) whose surface (outermost layer) is copper (underlying copper), intermediate layer is nickel, and the closest layer to the core is iron or aluminum is prepared by polishing, etc. (Step S1).
その後、剥離層を形成するためのバラード剥離液をシリンダー表面に塗布し(ステップS2)、その後、銅めっきを施して銅めっき皮膜を形成する(ステップS3)。銅めっき後、機械的彫刻方法(ステップS4)または腐蝕法(ステップS5)により、銅めっき皮膜にセルと呼ばれる多数の窪みを形成する。 Thereafter, a ballad stripping solution for forming a release layer is applied to the cylinder surface (step S2), and then copper plating is performed to form a copper plating film (step S3). After copper plating, a number of depressions called cells are formed in the copper plating film by a mechanical engraving method (step S4) or a corrosion method (step S5).
セル形成後、シリンダー表面の銅めっき皮膜に、グラビア印刷工程における耐刷性を持たせるためにクロムめっきを施し(ステップS6)、グラビア印刷用版が完成する(ステップS7)。完成したグラビア印刷用版は、グラビア印刷工程で使用される(ステップS8)。 After the formation of the cell, the copper plating film on the cylinder surface is subjected to chromium plating in order to provide printing durability in the gravure printing process (step S6), and the gravure printing plate is completed (step S7). The completed gravure printing plate is used in the gravure printing process (step S8).
ここで、銅めっき皮膜形成の前に、剥離層を形成しているのは、グラビア印刷工程終了後の落版時に銅めっき皮膜を剥離して取り除くことができるようにするためである。この銅めっき皮膜をシリンダーの下地銅から剥離(ステップS9)したものをバラードと呼ぶ。 Here, the reason why the release layer is formed before the formation of the copper plating film is that the copper plating film can be peeled and removed at the time of the release after the gravure printing process. The copper plating film peeled from the base copper of the cylinder (step S9) is called a ballad.
この剥離工程が完了したシリンダーは、再度、下地銅の表面整備(ステップS1)工程に戻って、再利用される。このように、銅めっき皮膜形成の前に剥離層を形成しておくと、シリンダーの下地銅を切削する手間が省け、かつシリンダーを再利用できる、という利点がある。 The cylinder for which the peeling process is completed returns to the surface preparation (step S1) process of the base copper again and is reused. As described above, when the release layer is formed before the copper plating film is formed, there is an advantage that the labor of cutting the base copper of the cylinder can be saved and the cylinder can be reused.
なお、機械的彫刻方法においては銅めっき皮膜の表面をダイヤモンドの針で彫刻して、印刷される絵柄に対応した位置に多数のセルを形成する。機械的彫刻による方法は、セル径と版深によって色の濃淡を表現できることから、印刷時にライト部の着肉が安定し、階調性のある印刷物を得ることができるという特徴がある。 In the mechanical engraving method, the surface of the copper plating film is engraved with a diamond needle to form a large number of cells at positions corresponding to the pattern to be printed. The mechanical engraving method is characterized in that the density of the color can be expressed by the cell diameter and the plate depth, so that the light part is stably deposited during printing, and a printed matter with gradation can be obtained.
機械的彫刻方法に適した機械的加工適性を有する銅めっき皮膜を得るためには、各種の添加剤を添加した硫酸銅めっき浴を使用するのが一般的である。 In order to obtain a copper plating film having mechanical processing suitability suitable for the mechanical engraving method, it is common to use a copper sulfate plating bath to which various additives are added.
上記の機械的加工適性を有する銅めっき皮膜を得るための、硫酸銅めっき浴への添加成分(添加剤)としては、表面の光沢性の向上を目的としたブライトナー及びポリマー、レベリング性の向上を目的としたレベラーのほかに、機械的加工適性のある物理的性質を確保するためのハードナーと呼ばれる添加剤などがある。 Additives (additives) to copper sulfate plating baths for obtaining copper plating films with the above-mentioned mechanical workability include brighteners and polymers for the purpose of improving surface gloss, and improved leveling In addition to the leveler for the purpose, there is an additive called a hardener for ensuring physical properties suitable for mechanical processing.
グラビア用印刷版の機械的彫刻適性に関する物理的性質評価方法としては、従来から銅めっき皮膜のビッカース硬さ等の押し込み硬さによる方法が行なわれている。このビッカース硬さによる評価では、彫刻される銅めっき皮膜の適正な範囲は約180〜230とされているが、上記ハードナーなしの硫酸銅めっき浴では、このビッカース硬さの値の範囲を実現することは困難であった。 As a physical property evaluation method regarding the mechanical engraving aptitude of a gravure printing plate, a method based on indentation hardness such as Vickers hardness of a copper plating film has been conventionally performed. In the evaluation based on the Vickers hardness, an appropriate range of the copper plating film to be engraved is about 180 to 230. However, in the copper sulfate plating bath without the hardener, this Vickers hardness value range is realized. It was difficult.
ビッカース硬さが上記の適正範囲より小さい銅めっき皮膜の場合、セルの大きさが目的とする大きさよりも大きくなってしまう、セル形状が崩れてしまう、バリが発生してしまうなどの現象が見られ、このビッカース硬さの評価方法による判断は概ね妥当なものとされている。 In the case of a copper plating film whose Vickers hardness is smaller than the above-mentioned appropriate range, phenomena such as the cell size becoming larger than the target size, the cell shape being destroyed, and the occurrence of burrs are observed. Therefore, the judgment by the evaluation method of the Vickers hardness is generally appropriate.
上記添加剤の管理のための手段として、簡易的にはハルセル試験による目視評価が行なわれている。この評価方法は、光沢範囲の変化によって添加剤の消耗の度合いを推測することができるが、定量的に評価する方法としては向いていない。 As a means for managing the additive, a visual evaluation by a Hull cell test is simply performed. Although this evaluation method can estimate the degree of additive consumption by changing the gloss range, it is not suitable as a method for quantitative evaluation.
浴中濃度の直接定量としては、工業的にはレベラー、ブライトナー成分の一部についてのみサイクリックボルタンメトリーストリッピング法、高速液体クロマトグラフィー法、イオンクロマトグラフィー法、キャピラリー電気泳動法が用いられている(例えば、非特許文献1、非特許文献2、特許文献1を参照)。 For direct quantification of the concentration in the bath, the cyclic voltammetric stripping method, high-performance liquid chromatography method, ion chromatography method, capillary electrophoresis method are used industrially only for part of the leveler and brightener components. (For example, refer nonpatent literature 1, nonpatent literature 2, and patent literature 1.).
一方、ハードナーの浴中濃度の直接定量については、ハードナーの一成分である有機窒素含有ポリマーの添加濃度に着目して分析、管理するという従来技術がある(特許文献2)。しかし、種々の添加剤を含むめっき液中のハードナーの濃度を直接定量することが可能な分析手法は未だ確立されていない。 On the other hand, with regard to the direct determination of the concentration of hardener in the bath, there is a conventional technique in which analysis and management are performed by paying attention to the addition concentration of the organic nitrogen-containing polymer that is one component of the hardener (Patent Document 2). However, an analytical method capable of directly quantifying the concentration of hardener in the plating solution containing various additives has not yet been established.
現状では、ハードナーを所定量添加した場合に、銅めっき皮膜のビッカース硬さがどのくらい増加するかを測定して、ハードナーの浴中濃度を推定し、それによってハードナーの添加量を管理する方法が行なわれている。 At present, when a certain amount of hardener is added, it is measured how much the Vickers hardness of the copper plating film increases, and the concentration of the hardener in the bath is estimated, thereby controlling the amount of hardener added. It is.
ハードナーの浴中濃度が比較的低い領域においては、ハードナーの浴中濃度が増加するにつれて、銅めっき皮膜のビッカース硬さも、所定の割合で増加するため、上記のようなハードナーの添加量管理方法を適用することが可能である。 In the region where the concentration of the hardener in the bath is relatively low, the Vickers hardness of the copper plating film increases at a predetermined rate as the concentration of the hardener in the bath increases. It is possible to apply.
しかしながら、ハードナーの浴中濃度が高い領域においては、ハードナーの浴中濃度が増加しても、銅めっき皮膜のビッカース硬さはほとんど増加しない領域がある。このようなハードナーの高濃度領域においては上記のようなハードナーの添加量管理方法を適用することは困難で、したがって、銅めっき皮膜の機械的彫刻適性の判断のためには測定精度不足であり、使用できなかった。 However, in the region where the hardener concentration in the bath is high, there is a region where the Vickers hardness of the copper plating film hardly increases even if the concentration of the hardener in the bath is increased. In such a hardener high-concentration region, it is difficult to apply the hardener addition amount management method as described above, and therefore, measurement accuracy is insufficient for judging the mechanical engraving suitability of the copper plating film, Could not be used.
ハードナーが適正値以上に添加されると、光沢異常やキズ状欠陥の発生といっためっき皮膜の外観の欠陥が発生するという問題があった。 When the hardener is added to an appropriate value or more, there is a problem in that defects in the appearance of the plating film such as abnormal gloss and flaw-like defects occur.
また、銅めっき皮膜が異常に硬い場合、彫刻針の磨耗度が大きくなり、彫刻針の寿命を縮めてしまうという問題があった。さらに彫刻中に、彫刻針が欠けてしまい正常なセルを形成できず、損版になってしまうという問題もあった。 Further, when the copper plating film is abnormally hard, there is a problem that the degree of wear of the engraving needle is increased and the life of the engraving needle is shortened. Further, during engraving, there was a problem that engraving needles were lost and normal cells could not be formed, resulting in damaged plates.
さらに、ハードナーが適正値以上に添加されると、銅めっき皮膜(およびバラード)を構成する銅の展性や延性が失われてしまう。そのような場合、落版時にバラードを引っ張り剥がす際、バラードが最後まで剥離できないで途中で切れてしまい、バラード剥離に手間がかかってしまうという問題があった。このバラード剥離性については、従来のビッカース硬さでの評価方法では判断することはできなかった。 Furthermore, when a hardener is added more than an appropriate value, the malleability and ductility of the copper which comprises a copper plating film (and ballad) will be lost. In such a case, when the ballad is pulled off at the time of release, there is a problem that the ballad cannot be peeled off to the end and is cut off in the middle, so that it takes time to peel off the ballad. This ballad peelability could not be judged by the conventional evaluation method using Vickers hardness.
本発明は、かかる従来の問題点を鑑みなされたものであり、その課題とするところは、従来のビッカース硬度による評価法では判断できなかった銅めっき皮膜の機械的彫刻適性及びバラードの剥離適性を判断する方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of such conventional problems, and the problem is that the mechanical engraving aptitude and the ballad exfoliation aptitude of the copper plating film that could not be judged by the conventional evaluation method based on Vickers hardness. It is to provide a method of judging.
本発明において上記課題を達成するために、まず請求項1の発明では、グラビア印刷等に使用されるバラードめっきを施されたシリンダー表面の銅めっき皮膜の機械的彫刻適性を判断する方法において、該銅めっき皮膜より得られたダンベル形状の銅片を引張試験機にて一定速度で破断するまで引っ張ったときに得られる応力-伸び曲線の抗張力及び伸び率から、機械的彫刻適性を判断する方法としたものである。 In order to achieve the above object in the present invention, first, in the invention of claim 1, in a method for judging suitability for mechanical engraving of a copper plating film on a cylinder surface subjected to ballad plating used for gravure printing or the like, A method for judging the suitability of mechanical engraving from the tensile strength and elongation of the stress-elongation curve obtained when a dumbbell-shaped copper piece obtained from a copper plating film is pulled at a constant speed with a tensile tester. It is a thing.
また、請求項2の発明では、グラビア印刷等に使用されるバラード銅めっきを施されたシリンダー表面のバラードの剥離適性を判断する方法において、該銅めっき皮膜より得られたダンベル形状の銅片を引張試験機にて一定速度で破断するまで引っ張ったときに得られる応力-伸び曲線の伸び率から、バラードの剥離適性を判断する方法としたものである。 According to a second aspect of the present invention, in the method for judging the ballad peelability of the balladed copper surface used for gravure printing or the like, a dumbbell-shaped copper piece obtained from the copper plating film is used. This is a method for judging ballad peeling suitability from the elongation of the stress-elongation curve obtained when the tensile tester is pulled at a constant speed until it breaks.
本発明は以上の構成であるから、下記に示す如き効果がある。 Since this invention is the above structure, there exist the following effects.
即ち、上記請求項に係る発明によれば、めっき皮膜の引張試験物性から、この銅めっき皮膜の物理的性質の評価を、従来のビッカース硬さ等の押し込み硬さに代え、引張試験における応力-伸び曲線の特性値から求められる抗張力及び伸び率としたものので、押込み硬さでは認識できなかった、より詳細な情報を得ることができる。この情報により銅めっき皮膜の彫刻適性を判断できるようになった。 That is, according to the invention according to the above claims, from the tensile test physical properties of the plating film, the evaluation of the physical properties of the copper plating film is replaced with the indentation hardness such as the conventional Vickers hardness. Since the tensile strength and elongation rate obtained from the characteristic values of the elongation curve are used, more detailed information that cannot be recognized by the indentation hardness can be obtained. This information makes it possible to judge the engraving suitability of the copper plating film.
また、従来ビッカース硬さのみでは分からなかったバラードの剥離適性が、上記引張試験により得られる伸び率より、判断できるようになった。 Further, the ballad peelability, which has not been known only by the Vickers hardness, can be judged from the elongation obtained by the tensile test.
さらに究極的には、引張試験による得られる抗張力及び伸び率を管理し、その値に応じてハードナーの添加量を制御することによって、機械的彫刻適性及びバラードの剥離適性の良好な銅めっき皮膜を製造することができた。
Ultimately, by controlling the tensile strength and elongation obtained by the tensile test and controlling the amount of hardener added according to the value, a copper plating film with good mechanical engraving suitability and ballad peelability can be obtained. Could be manufactured.
以下に本発明の実施形態を説明する。 Embodiments of the present invention will be described below.
まず、シリンダーの表面に銅めっき皮膜を形成する。銅めっき皮膜を形成するための銅めっき浴としては、硫酸銅めっき浴を用いる。特に断りのない限り、その銅めっき浴の組成としては、硫酸銅五水和物200〜240g/L、硫酸40〜80g/L、塩化ナトリウム180〜240mg/Lをイオン交換水に溶解したものに、各種の添加剤を加えたものが用いられる。 First, a copper plating film is formed on the surface of the cylinder. A copper sulfate plating bath is used as the copper plating bath for forming the copper plating film. Unless otherwise noted, the composition of the copper plating bath is that in which copper sulfate pentahydrate 200-240 g / L, sulfuric acid 40-80 g / L, and sodium chloride 180-240 mg / L are dissolved in ion-exchanged water. Those added with various additives are used.
表1には、銅めっき浴に添加される、代表的な銅めっき添加剤の一覧を示した。
銅めっき皮膜形成の後、バラードをシリンダーから剥離して、そのバラードの一部からダンベル形状(図2参照)の試験片を断裁する。このバラード試験片の厚みを測定後、0.006m/minの一定速度で引張試験を行い、得られた応力−伸び曲線から、抗張力、伸び率を読み取る。ここで、伸び率とは試験片が破断するまで試験片が伸びた値を、試験片の元の長さで除した値である。 After the formation of the copper plating film, the ballad is peeled from the cylinder, and a dumbbell-shaped test piece (see FIG. 2) is cut from a part of the ballad. After measuring the thickness of the ballad specimen, a tensile test is performed at a constant speed of 0.006 m / min, and the tensile strength and elongation are read from the obtained stress-elongation curve. Here, the elongation percentage is a value obtained by dividing a value obtained by extending the test piece until the test piece is broken by the original length of the test piece.
応力−伸び曲線の一例を図3に示す。図3の中の、伸び率の範囲A内と抗張力の範囲B内が、本発明の機械的彫刻適性及びバラードの剥離適性を判断する管理範囲であり、抗張力及び伸び率がこの範囲A内および範囲B内であれば、機械的彫刻適性及びバラードの剥離適性が適正であると判断する。 An example of the stress-elongation curve is shown in FIG. In FIG. 3, the elongation range A and the tensile strength range B are management ranges for judging the mechanical engraving suitability and ballad peeling suitability of the present invention. If it is within the range B, it is determined that the mechanical engraving aptitude and the ballad peeling aptitude are appropriate.
伸び率が管理範囲Aより小さいか、または抗張力が管理範囲Bより大きい場合、銅めっき皮膜は非常に脆くて硬い状態であり、機械彫刻適性及びバラードの剥離適性が無いと判断することができる。伸び率が管理範囲Aより大きいか、または抗張力が管理範囲Bより小さい場合、銅めっき皮膜は、柔らかく粘り気のある状態であり機械彫刻適性が無いと判断することができる。 When the elongation percentage is smaller than the management range A or the tensile strength is larger than the management range B, it can be determined that the copper plating film is very brittle and hard and has no mechanical engraving suitability and ballad peelability. When the elongation percentage is larger than the management range A or the tensile strength is smaller than the management range B, it can be determined that the copper plating film is soft and sticky and has no mechanical engraving suitability.
以下に、本発明の具体的実施例について説明する。しかし、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。 Specific examples of the present invention will be described below. However, the present invention is not limited to the following examples.
硫酸銅濃度200〜240g/L、硫酸濃度40〜80g/L、塩化物イオン濃度90〜130mg/Lに管理された溶液に、表1に示す大和特殊株式会社製の添加剤(コスモG)を添加し、浴温度を45℃に保ちグラビア版シリンダーに銅めっきを行なった。大和特殊株式会社製のコスモGは、ハードナーを含むコスモG1と、ブライトナー等を含むコスモG2の2種類がある。各々の添加剤は、浴中にて電解により消耗されるので、通電量に応じて一定量補給される。 Add the additive (Cosmo G) manufactured by Daiwa Special Co., Ltd. shown in Table 1 to the solution controlled to have a copper sulfate concentration of 200 to 240 g / L, a sulfuric acid concentration of 40 to 80 g / L, and a chloride ion concentration of 90 to 130 mg / L. The gravure cylinder was plated with copper while keeping the bath temperature at 45 ° C. There are two types of Cosmo G manufactured by Daiwa Special Co., Ltd., Cosmo G1 including a hardener and Cosmo G2 including a brightener. Since each additive is consumed by electrolysis in the bath, a certain amount is replenished according to the amount of energization.
1週間ごとにテストめっきを行ない、得られた銅めっき皮膜を剥離してバラードを作製する。バラード試験片を断裁して、上記方法で引張試験を行い、応力−伸び曲線を得た。得られた銅めっき皮膜が管理範囲より外れ非常に硬い場合、一時的にコスモG1の補給を停止し過剰なハードナー成分を消耗させた後、コスモG1の補給量を前回より下げて補給を再開した。このようにして、応力−伸び曲線における抗張力及び伸び率が安定するコスモG1の最適な補給量を模索した。 Test plating is performed every week, and the obtained copper plating film is peeled off to produce a ballad. The ballad specimen was cut and a tensile test was performed by the above method to obtain a stress-elongation curve. If the obtained copper plating film is very hard outside the control range, the supply of Cosmo G1 is temporarily stopped and excessive hardener components are consumed, and then the supply of Cosmo G1 is reduced from the previous time and the supply is resumed. . In this way, the optimum replenishment amount of Cosmo G1 in which the tensile strength and elongation in the stress-elongation curve are stable was sought.
週ごとの引張試験における抗張力を図4に、伸び率を図5に示した。各々のグラフは、抗張力及び伸び率の週ごとの変化量が容易にわかるように一部拡大して示してある。また、表2には週ごとのコスモG1の補給量と彫刻針の欠けによる損版率を示した。損版率は、シリンダーの生産本数に対する針欠けによる損版の本数の割合である。
コスモG1を80ml/kAhで補給を行なったときには、抗張力も高く適正以上に硬い銅質といえる。また、バラードの剥離適性も芳しくなかった。 When Cosmo G1 is replenished at 80 ml / kAh, it can be said that the copper has a high tensile strength and is harder than appropriate. Further, the ballad peelability was not good.
コスモG1の補給量を徐々に下げていったところ、50ml/kAhにした11週目以降、抗張力と伸び率が安定し、矢印の示す管理範囲内に収まった。表2からわかるように、彫刻針の欠けによる損版率も0.33%と減少した。また、バラードの剥離適性も良好であった。 When the replenishment amount of Cosmo G1 was gradually decreased, the tensile strength and the elongation were stabilized after the 11th week when the amount was 50 ml / kAh, and were within the control range indicated by the arrows. As can be seen from Table 2, the loss rate due to chipping of the engraving needle also decreased to 0.33%. Moreover, the ballad peelability was also good.
本発明は、出版・包装・建材分野をはじめして広く用いられているグラビア印刷用シリンダーの銅めっき皮膜の表面概観及び機械彫刻適性の安定化、ならびにバラードの剥離適性の安定化に用いられる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is used for stabilization of the surface appearance and mechanical engraving suitability of a copper plating film of a gravure cylinder widely used for the first time in the fields of publishing, packaging and building materials, and stabilization of ballad peelability.
A・・・伸び率の管理範囲
B・・・抗張力の管理範囲
A: Elongation rate management range B: Tensile strength management range
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