JP3655039B2

JP3655039B2 - アルミニウム帯状物の電解表面処理装置

Info

Publication number: JP3655039B2
Application number: JP05012897A
Authority: JP
Inventors: 稔浩吉田; 茂小川
Original assignee: コダックポリクロームグラフィックス株式会社
Priority date: 1997-03-05
Filing date: 1997-03-05
Publication date: 2005-06-02
Anticipated expiration: 2017-03-05
Also published as: JPH10245698A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はアルミニウム支持体の製造装置に関するものであり、更に詳しくは、アルミニウムまたはその合金の帯状物（以下、アルミニウム帯状物、または単に帯状物と称する）を連続的に電解表面処理処理して、印刷版用アルミニウム支持体を製造する電解表面処理処理装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
金属材料の表面処理には脱脂、酸エッチング、アルカリエッチング等の薬液による無電解処理と電解を応用したカソード処理、電解研磨、電解着色、電解表面等の電解処理があって広範に実用化されている。またこれらの処理は生産性を向上させるために金属材料を帯状に製造し、これを各種表面処理槽に搬入し薬液浸漬、又はスプレー供給により薬液に接触し、連続的に処理を行うことが通例である。
これらのうち、印刷用支持体に使用されるアルミニウム支持体は、使用される表面の親水性及び保水性が優れ、かつ表面の機械的強度や後にその表層に設ける感光層との密着性にすぐれていることが要求され、そのために圧延されたアルミニウム原反を機械的、化学的または電気化学的な方法で表面を処理される。その中で特に表面の機械的強度、保水性、感光層密着性を向上させるために、例えば特開昭５６−１３９６９７号公報に示されているようにアルミニウム表面を電解表面処理することが一般に行われている。
【０００３】
アルミニウム帯状物の連続的な電解表面処理は、「連続表面処理技術（昭和６１年９月３０日、総合技術センター発行）」の第４節（アルミニウム板の連続アルマイト処理技術）第２８７〜２９２頁に総説されているような方法にて一般的に行われており、例えば直接給電法や液中給電法より処理されている。
この際、例えば陽極酸化処理を行った場合には、陽極酸化槽でアルミニウム帯状物の被処理表面では電解反応が起こりアルマイト皮膜が形成される。
さて、上述の印刷版用支持体としての性能を得るためには一定の皮膜生成量を得る必要があるが、所望の皮膜量を得るには基本的には下記の電解条件の関係式により求められる。
【０００４】
【表１】
ｄ＝ｋ×Ａ×ｔ
ｔ＝Ｌ／Ｖ
ｄ：皮膜生成量（μm又はｇ／ｍ²)
Ａ：槽中単位処理面積当たりに流す電流値、電流密度（Ａ／ｍ²）
ｔ：電解処理時間ないし浸漬時間（ｍｉｎ）
ｋ：皮膜生成効率係数
Ｌ：浸漬長さ（ｍ）
Ｖ：帯板支持体搬送速度（ｍ／ｍｉｎ）
【０００５】
このようなアルミニウム帯状物の陽極酸化処理をできるだけ効率的に行うこと、即ち上式においてＶを大きく且つｄを大きくすることが求められている。そこで、浸漬長さ（Ｌ）を長くする方法も考えられるが、そうすると、コストアップ、アルミニウム内のジュール熱等の点で技術的困難を伴う。従って、上式からもわかるとおり、効率よく所望の皮膜生成量を得るには電解時の電流密度を大きくする必要がある。
しかしながら、高電流密度電解でアルミニウム帯状物を処理する場合には、製品の幅手端部の皮膜増量による幅手不均一化や局所的な電流集中による皮膜破壊「ヤケ」を生ずるという問題が従来より知られており、これを防止することが、高電流密度電解の成功のポイントとなっている。
【０００６】
ところで、印刷用アルミニウム支持体の製造ラインにおいては、印刷版製品サイズが非常に多様であるので、通常、被処理物であるアルミニウム帯状物も多様な幅のものが用いられる。ゆえに電解表面処理においても同一処理槽において多様な幅のアルミニウム帯状物が処理されるため、多様な幅の全てのものに安定した処理が要求される。これまでアルミニウム帯状物の幅手方向の処理均一性が得られるために電極の幅を支持体の幅よりも広くして、多様な幅のものに対応できるようにしていた。このため、電極幅より狭い幅の帯状物を処理する場合、特に側端部に電流が集中して、両端部の皮膜重量が幅手中央部に対して増大して不均一となっていた。このような現象は、生産量が少なく低速処理の場合は問題にならないが、上述のとおり生産性を上げるために高速高電流密度電解処理を行う場合や、品質改良のために皮膜量を多くするために高電流密度化させるとさらに帯板の側端部の皮膜量の増大や「ヤケ」が発生する問題が発生していた。
【０００７】
これを解決するためにこれまで様々な方法が提案され、例えば、特開昭５４ー８１１３４のように電極幅を帯状物の幅以下の長さになるように電極端部を電気的絶縁体にて遮蔽し、帯状物の幅が変わるごとに常に電極の幅が帯状物の幅以下になるように移動する方法や「連続表面処理技術（総合技術センター発行）」の第４９３頁、図１３に示すような電極を帯状物の幅に応じて回転可能な電極を用いて有効電極幅を帯状物に合わせるものとした方法などがとられていた。しかし、これらの方法は電気絶縁体を帯状物の幅が変わると共に移動させる必要があったり、電極を回転させる必要があり、そのために動力源やそのための装置を組み込む必要があり、且つ電解表面工程では特に酸水溶液を用いるため、耐酸性の材料を使うか被覆するなどして対応する必要があり、さもないとすぐに錆付き、移動または回転のための摺動面が摺動不良となり、うまく作動しなくなり、複雑な構造となったり、コストの高い材料を使用したり、頻繁に更新しなければならないという問題点があった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、上記の問題点を解決し、帯状物の側端部に悪影響することなく、処理ラインの高速化と、均一な表面電解処理を行うことができると共に、簡単な構造にて帯状物の幅が変化しても均一な電解面が得られることができるアルミニウム帯状物の電解表面処理装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の要旨は、電解液と該電解液中に設けられた電極とを有し、電解液中に長尺のアルミニウム又はその合金からなる帯状物を走行させて該帯状物を電解表面処理する装置において、電極と帯状物の間隙部に、帯状物に対しておよそ直立した状態で、帯状物の走行方向に実質的に平行な平板状電気的絶縁体を、絶縁体相互の間隔が１０ｍｍ以上２００ｍｍ以下で設けたことを特徴とするアルミニウム帯状物の電解表面処理装置に存する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の電解表面処理装置は、電解研磨、電解着色、陽極酸化等の電解表面処理に適用できるが、陽極酸化処理装置に好ましく適用できるので、以下陽極酸化処理装置に適用した一態様にて図１、図２、図３、図４、及び図５に基づいて詳細に説明する。
本発明の陽極酸化処理装置は処理槽（２）内に電解液（３）と該電解液中に設けられた電極（４）とを有し、電解液中に長尺のアルミニウム帯状物（１）を電極（４）に対面させながら走行させて該帯状物（１）を陽極酸化する装置である。この処理槽内において電極と帯状物との間隙部に複数個の平板状電気的絶縁体（５）（以下、単に絶縁体と称する）を、それぞれが帯状物に対しておよそ直立状で、かつ帯状物の走行方向と実質的に平行となるように設けることを特徴として構成されている。
本発明に用いられる平板状絶縁体の形状は、本発明の効果が得られる限り特に限定されないが、典型的には図４に示すように直方体であり、１辺（ｘ辺）が電極の帯状物側の面（ａ面）及び帯状物の被処理面（ｂ面）に対しおよそ直立状であり、帯状物の幅方向と平行な辺（ｙ辺）に対しｘ辺が長い（ｘ辺＞ｙ辺）のもである。
【００１１】
該絶縁体の一個の大きさは帯状物の幅や帯状物と電極との距離や電解液組成の種類や濃度にもよるが、ｘ辺が帯状物と電極の距離に比して著しく短いと幅方向への電気的遮蔽効果が少なくなるのでその効果が得られなくなり、逆に長すぎる場合には走行する帯状物に接触してキズがついたりするので、その長さは走行する帯状物に接触しない状態でかつ電極と帯状物の間隙を充たす距離に近い長さが好ましい。即ち、絶縁体と帯状物との距離は１０ｍｍ以上５０ｍｍ以下が好ましい。また、絶縁体と電極との距離は５０ｍｍ以下が好ましく、絶縁体と電極とは接していても良い。
【００１２】
また幅方向の辺（ｙ辺）の長さが著しく長い場合、帯状物の被処理面（ｂ面）のうち絶縁体の直下部で、電流が流れにくくなるなどして皮膜量が不均一化する場合があるので、絶縁体の強度が確保される限り、ｙ辺は短い方が好ましい。
また、帯状物が走行する方向と平行な辺（ｚ辺）は槽全体長になるのが好ましいが、分割して複数の該絶縁体を処理方向に連結させて接続して一体化し、接続部からの電流の回り込みが起こらない構造であるものでもよい。
このような直方体形の平板状の絶縁体を複数個幅手方向に適当な間隔で配置される。該絶縁体相互の間隔は、通常１０ｍｍ以上２００ｍｍ以下であり、好ましくは２５ｍｍ以上１００ｍｍ以下である。間隔が著しく短いと、帯状物の全体的な被膜量が不均一化する傾向にあり、著しく長いと、帯状物の端部の被膜量の増大化を防ぐ効果が得られなくなる傾向にある。
本発明に用いられる平板状絶縁体は、帯状物に対しておよそ直立状に配されるが、この場合およそ直立状とは、帯状物と絶縁体とのなす角度θ（ｂ面とｘ辺とのなす角）が４５度〜９０度であることを意味している。また、角度θは６０度〜９０度であることが好ましい。なお、図２及び図４はこの角度が実質的に垂直（９０度）である一態様を示したものである。
さらに具体的には、図４のように絶縁体を配した場合において、例えば、帯状物の幅が１０００ｍｍ、帯状物と電極の距離が３００ｍｍ、電解液として２０％硫酸水溶液を使用した場合、ｙ辺が１〜２０ｍｍ、ｘ辺が２５０〜２９０ｍｍ、ｚ辺は槽全体長になるのが好ましい。
【００１３】
また、本発明に用いられる絶縁体の配置として好ましい別の一態様は、図３及び図５に示されるように、帯状物の幅手方向において幅手中央部付近の絶縁体が帯状物と垂直になるように配置され、側端部に行くに従って絶縁体と帯状物との角度が９０度から離れるように、つまり図示の角度θでいえば角度が小さくなるように配置されていることを特徴として構成されている。
そして、絶縁体が側端部にいくほどそのｘ辺は長くなるが、中央部の絶縁体のｘ辺の長さをＸ¹、側端部側の絶縁体のｘ辺の長さをＸ²とすると、Ｘ¹＝Ｘ²×cosθとしたものが好ましい。つまりは側端部側の絶縁体が傾斜し、電解槽を幅手方向の断面でみるとハの字型となる形態をとり、側端部ほどその傾斜が大きくなる。
【００１４】
また本発明装置に用いられる絶縁体としては、電気的絶縁体であればいずれの材質であっても用いることができるが、電解液に対しても耐久性が必要とされるため、例えば塩化ビニル樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、フッ素系樹脂等の樹脂が好ましい。また形状も直方体以外にこれに類似した形の曲面状のものであっても良く、電気的な遮蔽効果が得られれば特に規定されるものではない。
本発明の装置は従来の用いられている公知の陽極酸化装置に適用することができるが、従来の装置の持つ給電ロールによるアルミニウム支持体への直接給電法、給電槽から液中にて給電する液中給電法を用いることができ、また陽極酸化処理を施さない反対側の面にも電流が回り込んで酸化皮膜の生成を起こるのを防止するための手段、例えば特開昭５７−４７８９４公報に示されている特別な手段を用いてもよい。
また、本発明の陽極酸化装置においては、絶縁体は帯状物の走行方向と平行に複数個設けられるが、帯状物の走行方向と平行で絶縁体全体としての強度を確保するため、格子状やハニカム状の絶縁体としてもよい。
【００１５】
以上詳述した本発明の陽極酸化処理装置において、電極の幅は、通常、処理しようとする各種サイズの帯状物のうち最大幅のものが適切に処理されるように適宜選択される。従って、小さいサイズの帯状物を処理する場合には、通常、電極の幅よりも帯状物の幅の方が狭くなるが、そのような場合でも幅手方向への電流の遮蔽効果が得られ、帯状物側端部への電流集中が防がれ、端部皮膜量の増量を抑えることが可能となる。また、処理される帯状物の幅が変化しても、特に電極の幅を変える等の特別な手段を必要としない。
【００１６】
本発明の陽極酸化処理装置によって処理されるアルミニウム帯状物は、純アルミニウムまたはアルミニウム合金で形成されおり、このアルミニウム合金としては例えば、珪素、鉄、銅、マンガン、マグネシウム、クロム、亜鉛、ビスマスニッケル、などの金属とのアルミニウム合金がある。帯状物の厚みは一般に０．１〜０．５ｍｍの範囲である。
また、本発明に用いられる電解液としては、例えば、硫酸、リン酸、シュウ酸またはそれらの塩の水溶液、あるいはそれらの混合液があるが、それぞれの表面加工の目的や所望の品質を得るために最適なものを選べばよい。電解液の濃度、温度も自由に選択できる。電源波形としては直流の場合が一般的であるが、他にも交流波形や交流重畳波形等所望の品質を得るために最適なものを選択できる。陽極酸化時の電流密度は、自由に選択できる。例えば、処理時間中常に一定値としてもよいし、次第に電流密度を変化させてもよい。
【００１７】
本発明の陽極酸化処理装置により処理されるアルミニウム帯状物は、陽極酸化処理の前段階において通常前処理、粗面化処理等が行われる。圧延処理されたアルミニウム帯状物は通常アルカリ水溶液等による脱脂、酸での中和処理などが実施される。その後、保水性及びその上に塗設される感光材料との密着性を向上させることを目的として粗面化処理が行われる。その方法としては機械的粗面化法、化学的粗面化法、電気化学的粗面化法またはそれらを組み合わせた方法により行われる。粗面化処理された後、陽極酸化処理前に必要に応じてアルカリ水溶液等によるデスマット処理、酸での中和処理等がおこなわれる。
引き続き、本発明の陽極酸化処理装置において陽極酸化処理されるが、本発明装置を１ユニットとして２つ以上の複数のユニットを連結させ、複数回本発明の陽極酸化処理を繰り返してもよい。
【００１８】
陽極酸化後、必要により、熱水による封孔処理、アルカリ金属シリケート水溶液処理、水溶性金属塩を含む親水性セルロース溶液処理等を後処理として所望の品質を得るために適選択して実施する。
本発明の陽極酸化処理装置により製造された印刷用アルミニウム支持体はアルミ表面処理後、その表面に感光層を設けて感光性平版印刷板とすることができる。この感光層の組成物としてはジアゾ樹脂と疎水性樹脂からなるもの、ｏ−キノンジアジド化合物とノボラック樹脂等からなるもの、付加重合性不飽和モノマーと光重合開始剤及び有機高分子化合物等からなる感光液を用いる事ができる。
【００１９】
【実施例】
次に、実施例により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例によってなんら限定されるものではない。
実施例１
厚さ約０．３ｍｍ、板幅１３１０ｍｍのＪＩＳ１０５０アルミニウムの帯状物を、ユニット張力１．５ｋｇ／ｍｍ²にて張力を保った状態にて搬送させ、常法に従い連続的に脱脂処理したのち、電解粗面化法により、機能面の表面を粗さＲａ０．６μmになるように処理をおこなった。その後、電解による粗面化にて発生したスマットを除去し、水洗乾燥後、本発明の陽極酸化処理槽図４にて処理を行った。電解液として３０℃で３００ｇ／ｌの硫酸水溶液を使用し、槽内平均電流密度１０Ａ／ｄｍ²、１６秒間処理し、帯状物中央部の陽極酸化皮膜量が２４ｍｇ／ｄｍ²になるようにした。また、電極と帯状物の間隙はおよそ３００ｍｍとし、その間に直方体状の絶縁板（厚み２０ｍｍ×長さ５００ｍｍ×高さ２８０ｍｍ）を搬送方向に接続して処理槽長さの殆どを占めるようにして、また電極及び電極に対向する帯状物表面と垂直に、幅方向に１００ｍｍ間隔にて１４個等間隔に配置させた。
こうして陽極酸化処理を行った後、水洗し、表面を熱水に浸漬して親水化処理を施し、平版印刷板の基板である砂目板を作成した。
【００２０】
実施例２
実施例１の槽形態と同一槽において、板幅が７５５ｍｍである帯状物を実施例１と同条件にて電解処理をおこなった。また、そのほかの条件も実施例１と同様にして処理し、砂目板を得た。
比較例１
絶縁体を有さないこと以外は実施例１の槽構造と同一槽において、板幅が１３１０ｍｍである帯状物を実施例１と同電解条件にて電解処理をおこなった。また、そのほかの条件も実施例１と同様にして処理し、砂目板を得た。
比較例２
比較例１と同様の条件において（絶縁体のない状態の電解槽をもちいて）、板幅が７５５ｍｍである帯状物を実施例１と同電解条件にて電解処理をおこなった。また、そのほかの条件も実施例１と同様にして処理し、砂目板を得た。
【００２１】
実施例１、２比較例１、２により作成した砂目板を下記のように評価した。
[評価項目]
i) 幅手方向の陽極酸化皮膜生成量のバラツキ（均一性）
陽極酸化処理の帯状物の幅手方向均一性を計る指標としてアルミニウム表面の陽極酸化皮膜量（ｍｇ／ｄｍ²）を計測した。計測の方法としては、蛍光Ｘ線分析法により表面のアルミ、酸素、硫酸根の量を計量する方法とリン酸クロム酸混液に浸漬して皮膜のみを溶解除去し、その溶解前後の重量差を計測する重量法によって求めた。また、幅手方向の計測位置は幅手両端部から５０ｍｍ内側の部分を中心に約３０ｍｍφの円の部分の重量と幅手中心部の位置の約３０ｍｍφの重量を求めた。これによって幅手方向３点の位置の皮膜量を求め、これらの値の差をもってバラツキ（均一性）を評価した。幅手中央部に対し、両端部が量が多い（厚い）傾向にあり、
そのバラツキを（両端部の測定値の平均値−幅手中央値）により表現した。
【００２２】
ii) 幅手両最端部の濃淡ムラ（焼け故障）
得られた砂目板を２ｍの長さにカットし、（幅×２ｍ長のサイズ）、その処理面を感応検査（目視）にて両
最端部の濃淡ムラ（焼け）の有無を判断した。
iii) 裏面裏廻り量
得られた砂目板の両端部の裏廻り量を、裏面端部の生成皮膜量を重量法にて測定した。
そして実施例と比較例の重量を比較した。
i)〜iii)の評価結果を下記第１表に示す。
【００２３】
【表２】

【００２４】
上記表により、本発明の絶縁体を組み込むことによって、帯状物の幅手方法の皮膜量のバラツキを小さくでき、かつ、固定した電極、絶縁体によって帯状物の板幅の大小変化しても一定の均一性を得られることがわかった。
また、端部の濃淡ムラはなくなり、裏面への裏廻り量も少なくなり、これからも端部方向への電流集中が弱まっていることがわかる。
【００２５】
【発明の効果】
本発明により、板幅が変化しても高電解密度で均一な皮膜量分布が得られることが可能となり、コイル単位での品質を上げることができ、かつ幅手最端部に悪影響することなく、処理ラインの高速化、例えば陽極酸化処理の場合には酸化皮膜量の増加等を行うことができる。
【００２６】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の陽極酸化処理槽（絶縁体組み込み）の模式的断面図（帯状物の走行方向）
【図２】本発明の陽極酸化処理槽（絶縁体組み込み）の模式的断面図（帯状物の幅手方向）
【図３】本発明の陽極酸化処理槽（絶縁体組み込み、幅端部傾斜化）の模式的断面図（帯状物の幅手方向）
【図４】本発明の陽極酸化処理槽（絶縁体組み込み）図５の絶縁体部詳細説明図
【図５】本発明の陽極酸化処理槽（絶縁体組み込み、幅端部傾斜化）図６の絶縁体部詳細説明図
【符号の説明】
１帯状物
２電解槽
３電解液
４電極
５平板状電気的絶縁体
６電源
７主循環ポンプ
８搬送用ロール
９電解液貯槽（ドラム）
ａ面電極の帯状物に対向する面
ｂ面帯状物の被処理面
ｘ辺電極にほぼ垂直な絶縁体の辺
ｙ辺帯状物の進行方向に垂直な絶縁体の辺
ｚ辺帯状物の進行方向に平行な絶縁体の辺
θ ｘ辺とｂ面とのなす角

Claims

電解液と該電解液中に設けられた電極とを有し、電解液中に長尺のアルミニウム又はその合金からなる帯状物を走行させて該帯状物を電解表面処理する装置において、電極と帯状物の間隙部に、帯状物に対しておよそ直立状で、帯状物の走行方向に実質的に平行な複数個の平板状電気的絶縁体を、絶縁体相互の間隔が１０ｍｍ以上２００ｍｍ以下で設けたことを特徴とするアルミニウム帯状物の電解表面処理処理装置。
前記複数個の平板状電気的絶縁体が、帯状物の幅手方向において幅手中央部付近の絶縁体が電極面と実質的に垂直になるように配置され、幅手側端部にいくに従って絶縁体と帯状物とのなす角度が９０度から離れるように配置されていることを特徴とする請求項１に記載のアルミニウム帯状物の電解表面処理処理装置。