JP4174483B2 - 平板印刷版用アルミニウム合金板の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、予め感光層が形成され、現像処理した後に、そのまま或いは感光層の焼き付け処理をして用いられるＰＳ版に使用される平板印刷版用アルミニウム合金板の製造方法に関するものである。

平版印刷では、予め感光層が形成され、現像処理した後に、そのまま或いは感光層の焼き付け処理をして用いられるＰＳ版が幅広く使用されており、該ＰＳ版は、感光剤が塗布される粗面を有している。該印刷版は、その構成材料として電解エッチング性に優れる１０５０系のアルミニウム合金が広く用いられている。
このＰＳ版は、上記アルミニウム合金を用いて所定の製造工程を経て製造されるものであるが、上記感光剤の塗布に先立っては表面処理が施されている。この表面処理は、電解エッチングによって印刷版表面を粗面化処理した後、陽極酸化皮膜処理するものであり、また粗面化処理前には、脱脂等を目的として苛性処理等の洗浄がなされる。

上記粗面化処理は、感光層の形成において印刷版に感光剤が密着して固定されるように行うものであり、この密着性は印刷版としての性能に影響する。
しかし、従来の粗面化処理では、粗面化表面に未エッチング部があったり、粗面化により形成されるピットの分布が不均一だったりして少なからず印刷版としての性能に悪影響が生じており、この粗面状態を改善することが求められている。
従来、上記観点から材料面での改善が試みられており、その一方法として材料に特殊元素を添加する方法が提案されている。例えば、特許文献１では、所定量のＮｉを添加することによってピットの形成を促進してエッチング性を向上させる方法が開示されており、特許文献２では、Ｓｎ、Ｉｎ、Ｇａを添加して微細ピットを形成してエッチング性を向上させる方法が開示されている。
特開平１１−１１５３３３号公報 特開昭５８−２１０１４４号公報

しかし、上記のように特殊元素を添加しても上記要望を十分に満足するには至っておらず、また、特殊元素の添加によって材料費のコストアップを招いたり、リサイクルの障害になるという問題がある。
また、金属間化合物の大きさ、密度に着目し、これらを制御することによって特殊元素を添加することなくエッチング性を向上させる方法も提案されている（特開平１１−１５１８７０号等）。この方法では、該金属間化合物がエッチングの起点になって微細なピットが均一に形成されるものとしている。しかし、この方法によっても十分にエッチング性を向上させることはできず、前記要望を満足させるには至っていない。

本発明者の研究から、上記における金属間化合物の大きさ、密度の制御によっても十分なエッチング性を得られないのは、該金属間化合物の化学溶解性が予想以上に大きく、溶解して消失してしまい、エッチングピットの起点として十分に機能していないためであることが分かった。そして、さらに研究を進めた結果、上記金属間化合物の成分が適切に調節された場合にエッチング性が大幅に向上し、前記した要望にも十分に応えられることが判明し、本発明を完成させるに至った。

本発明は上記知見に基づいてなされたものであり、粗面化処理に際し、特殊元素の添加を必要とすることなく、未エッチング部が少なく、かつ均一なピットが形成された粗面が得られ、したがって性能に優れたＰＳ版を得ることができる平板印刷版用アルミニウム合金板の製造方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため本発明の平板印刷版用アルミニウム合金板の製造方法のうち請求項１記載の発明は、質量比で、Ｆｅ：０．１〜０．６％、Ｓｉ：０．０１〜０．２％、Ｃｕ：５〜３０ｐｐｍを含有し、残部がＡｌおよび不可避不純物からなる組成を有するアルミニウム合金を鋳造した後、均質化処理を施さずに、または４８０℃以下で４時間以下の均質化処理を行い、その後、５５０℃未満で均熱して５５０〜３００℃の温度範囲で熱間圧延を行い、さらに冷間圧延を施して、晶析出物中のＦｅ、Ａｌ、Ｓｉ量の合計量が平均で下記（１）（２）式を満たし、さらに晶析出物のうちＡｌＦｅ系晶析出物が平均で０．５〜２．０％含まれている合金板を得ることを特徴とする。
Ｆｅ合計量／Ａｌ合計量≦０．６７ …（１）
Ｓｉ合計量／Ｆｅ合計量≦１．０ …（２）

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記均熱の温度が５００℃未満で、かつ熱間圧延温度が５００〜３００℃の範囲であることを特徴とする。

以下に、本発明で規定した成分等の限定理由を述べる。なお、成分含有量はいずれも質量比で示される。
Ｆｅ：０．１〜０．６％
ＦｅはＡｌＦｅ系晶析出物（金属間化合物）を形成するのに不可欠な元素であり、適量の金属間化合物粒子を得るためには０．１％以上の含有が必要である。この含有量が０．１％未満であると晶析出物の形成が不十分となり、所望のエッチング性が得られない。一方、含有量が０．６％を越えると巨大晶析出物の形成により電解エッチングピットを不均一化するので、Ｆｅ含有量は０．１〜０．６％の範囲に定める。なお、同様の理由で下限を０．２％、上限を０．４％に定めるのが望ましい。

Ｓｉ：０．０１〜０．２％
ＳｉはＡｌＦｅＳｉ系晶析出物を形成する元素であり、０．２％を越えて含有すると該晶析出物の形成が顕著になり、ＡｌＦｅ系準安定相の生成を阻害する。また、Ｓｉ系の巨大晶析出物が形成されて電解エッチングピットを不均一化する。このためＳｉの含有量の上限を０．２％に定める。一方、Ｓｉの含有量を０．０１未満にまで低下させると高純度地金の使用によりコストが増し、工業性の点で問題が発生する。このため、Ｓｉ含有量は０．０．１〜０．２％の範囲に定める。なお、同様の理由で下限を０．０４％、上限を０．０８％に定めるのが望ましい。

Ｃｕ：５〜３０ｐｐｍ
Ｃｕは、適量の含有によりピットを形成しやすくして均一なピット形成を可能にする元素であり、上記準安定相金属間化合物粒子との併存によってエッチング性を顕著に向上させる。ただし、５ｐｐｍ未満の含有では粗面化に際し形成されるピットが浅いか、ピットが形成され難くなるので、５ｐｐｍ以上の含有が必要である。一方、Ｃｕ含有量が３０ｐｐｍを越えると、ピット深さは増すが局部的に電解エッチングされるようになり、大きなピットが不均一に形成されるとともに、本発明で積極的に形成する準安定相を安定相に相変化させる作用が現れる。したがって、Ｃｕの含有量を５〜３０ｐｐｍに限定する。なお、同様の理由で下限を１０ｐｐｍとするのが望ましい。

（金属間化合物量）
主にピットの起点になる金属間化合物はＡｌＦｅ系のものであり、電解エッチング時にピットを効果的に形成するために、ＡｌＦｅ系金属間化合物量を規定する。
すなわちエッチングピットの起点として十分に作用するためには、ＡｌＦｅ系金属間化合物は質量比（組成全体に対し）で０．５％以上必要であり、０．５％未満ではエッチングピットが十分に形成されない。一方、２．０％を越えても効果の増加は殆どなく、却って巨大晶析出物の形成を招き、ピットが不均一になる。したがって、ＡｌＦｅ系晶析出物は分散している各晶析出物の合計量として材料全体の平均として０．５〜２．０％の範囲で含まれていることが必要である。なお、同様の理由で下限が０．７％、上限が１．５％であるのが望ましい。

（金属間化合物成分）
金属間化合物がピットの起点として有効に作用するためには、その量だけでなく、金属間化合物の成分も重要である。すなわち、板材に含まれる金属間化合物がピットの起点として十分に作用するためには、金属間化合物に含まれるＦｅ、Ａｌ、Ｓｉが平均合計量として下記（１）（２）式を満たすことが必要である。
Ｆｅ合計量／Ａｌ合計量≦０．６７ …（１）
Ｓｉ合計量／Ｆｅ合計量≦１．０ …（２）
ここで、（１）式は、金属間化合物において、ピットの起点として特に有効に作用する準安定相が必要量含まれていることを示しており、Ｆｅ／Ａｌの比が０．６７より小さいほど準安定相の割合が多くなる。ここで、Ｆｅ、Ａｌ合計量の比が材料全体の平均で０．６７を越えると、準安定相の割合が安定相に比べて少なく、ピットの起点として十分に作用しない。なお、ピットの起点としてより確実に作用するためには、上記比が０．６０以下であるのが望ましい。

また、（２）式は、ピットの起点としては有効に作用しないＡｌＦｅＳｉやＳｉの晶析出物の存在比を規制するものであり、Ｓｉ／Ｆｅ比が小さいほどこれら晶析出物量が相対的に少ないといえる。一方、この比が１．０を越えると該晶析出物が相対的に多くなり、ピットの起点としての作用が低下するので、該比を１．０以下とする。なお、同様の理由で該比は０．３以下が望ましい。

均質化処理：省略または４８０℃で４時間以下
平板印刷版用アルミニウム合金板を製造する際、鋳塊は従来法では５５０℃以上で均質化処理を行って成分の均質化等を図っている。ただし、本発明の合金板を得る工程では、準安定相を適量含んだ金属間化合物を得るために、この均質化処理を省略するか、均質化処理を４８０℃以下、４時間以下で行う。
これは、材料が十分な加熱を受けると準安定相が消失して殆ど残存しないためである。したがって製造工程において適正な熱管理を行うことによって準安定相を含む金属間化合物が分散したアルミニウム合金板を得ることができる。

均熱：５５０℃未満
材料は、通常、熱間圧延に先立って均熱される。この加熱によっても金属間化合物は影響を受ける。すなわち、この段階で材料を十分に加熱すると準安定相が消失しやすくなる。そこで、該加熱も上記均質化処理と同様に５５０℃未満で行うのが望ましく、さらには５００℃未満で行うのが一層望ましい。

熱間圧延温度
また、熱間圧延においても準安定相の金属間化合物を確保するために５５０℃〜３００℃の温度範囲で圧延する。

すなわち、本発明によれば、ピットの均一性に寄与するＣｕを適量含有するとともに、成分および量が適切に調整された金属間化合物が分散しているので、特殊元素の添加を必要とすることなく、電解エッチングに際し、未エッチング部が少なく、ピットが均一に形成された粗面を得ることができる。これにより感光層を形成する際に感光剤が密着して固着され、印刷版として優れた性能を発揮する。

以上、説明したように本発明の平板印刷版用アルミニウム合金板の製造方法によれば、質量比で、Ｆｅ：０．１〜０．６％、Ｓｉ：０．０１〜０．２％、Ｃｕ：５〜１５０ｐｐｍを含有し、残部がＡｌおよび不可避不純物からなる組成を有するアルミニウム合金を鋳造した後、均質化処理を施さずに、または４８０℃以下で４時間以下の均質化処理を行い、その後、５５０℃未満で均熱して５５０〜３００℃の温度範囲で熱間圧延を行い、さらに冷間圧延を施して、晶析出物中のＦｅ、Ａｌ、Ｓｉ量の合計量が平均で（Ｆｅ合計量／Ａｌ合計量≦０．６７）および（Ｓｉ合計量／Ｆｅ合計量≦１．０）の条件を満たし、さらに晶析出物のうちＡｌＦｅ系晶析出物が平均で０．５〜２．０％含まれているので、電解エッチングにおいて未エッチング部が少なく、かつ均一にピットが形成された粗面状態を得ることができ、平板印刷版として用いる際に優れた性能を引き出すことができる。

本発明のアルミニウム合金板の製造方法においては、金属間化合物の成分および量が適切に調整されるように配慮がなされなければならない。
通常の製造方法によれば、鋳造、均質化、圧延前の均熱、熱間圧延、冷間圧延（必要に応じて中間焼鈍）を経てアルミニウム合金板を得ることができる。
以下に、本発明の合金板を得るための製造過程について説明する。

先ず、本発明の合金板の材料となるアルミニウム合金は、常法により溶製することができ、例えば前記成分範囲内になるように成分調整し、鋳造することにより得ることができる。この際に、鋳造速度を調整することによって金属間化合物の成分および量の調整を行うことができる。鋳造速度としては、例えば４０〜８０ｍｍ／ｍｉｎが示される。
その後、鋳塊は従来法では５５０℃以上で均質化処理を行って成分の均質化等を図っている。ただし、本発明の合金板を得る工程では、準安定相を適量含んだ金属間化合物を得るために、この均質化処理を省略するか、均質化処理を４８０℃以下、４時間以下で行う。

材料は、通常、熱間圧延に先立って均熱される。この加熱によっても金属間化合物は影響を受ける。すなわち、この段階で材料を十分に加熱すると準安定相が消失しやすくなる。そこで、該加熱も上記均質化処理と同様に５５０℃未満で行い、さらには５００℃未満で行うのが一層望ましい。
また、熱間圧延においても準安定相の金属間化合物を確保するために５５０℃〜３００℃の温度範囲で圧延する。アルミニウム合金材は、この熱間圧延から冷間圧延の工程を経てアルミニウム合金薄板とする。

合金板では、前述したように通常は、感光剤の塗布に先立って表面清浄がなされる。表面清浄では、一般に前述したように表面に付着している油、汚れ等の除去を目的に洗浄がなされる。この洗浄は、通常は苛性ソーダを用いた苛性処理によってなされる。ただし、本発明としては酸処理、その他の処理を含むものであってもよく、また苛性処理を含まない処理からなるものであってもよく、要は洗浄を目的とする処理過程であればよい。なお、洗浄に用いる溶液や洗浄の手順、条件等については本発明としては特に限定されるものではなく、常法により行うことができる。また、上記洗浄工程と合わせて、または上記洗浄工程を経ることなく機械研磨によって表面清浄を行うものであってもよい。

表面の清浄化がなされたアルミニウム合金薄板は、その後、表面を粗面化するために粗面化処理がなされる。この粗面化処理は、電解エッチングにより行われる。この粗面化は後述する感光剤を印刷版表面に強固に固定することを目的として行われる。本発明では、この電解エッチングの条件は特に限定されるものではなく、常法により行うことができる。
本発明の材料は、電解エッチング性に優れており、該エッチングによって、未エッチング部が少なく、均一なピットが形成された粗面が得られる。

さらに、上記印刷版では通常、粗面化処理後に、防食、耐摩耗のために陽極酸化皮膜を形成する。この皮膜処理は常法により行うことができ、本発明として製造条件、皮膜の性状について特に限定されるものではない。陽極酸化皮膜形成後には、その表面に所望の感光剤を塗布する。この感光剤の種別も本発明としては限定されるものではなく、公知の感光剤を使用することができる。また、感光剤の塗布に用いられる装置や塗布方法、塗布量についても適宜選定される。
感光剤の塗布後はＰＳ版として供給される。

以下に、本発明の一実施例を説明する。
表１に示す組成のアルミニウム合金をＤＣ鋳造法によって溶解鋳造し、得られたスラブの表面を面削した。その後、４８０℃で４時間の均質化処理を行った。ついで、４８０℃に均熱し、５００〜３００℃で熱間圧延をして６ｍｍの熱間圧延板を得た。さらにこの圧延板を冷間圧延して０．３ｍｍ厚のアルミニウム合金板を得た。
また、比較のため、上記均質化処理を５６０℃で５時間で行い、５３０℃で均熱後、５５０〜３５０℃で熱間圧延をした。その他は、上記と同様の過程でアルミニウム合金板を得た。

得られたアルミニウム合金板から所定の大きさで試験片を切りだし、これを熱フェノールに溶解した後、目開き０．２μｍのテフロン（登録商標）製フィルタで晶析出物をろ過して取り出し、ｌＣＰ分析によりＡｌ、Ｆｅ、Ｓｉの定量分析を行い、比（Ｆｅ量／Ａｌ量およびＳｉ量／Ｆｅ量）を求めた。
上記取出した晶出物をＸ線回析しＡｌＦｅ系とＡｌＦｅＳｉ系の比を求め抽出量を配分した。
上記の結果は表１に示した。

また、上記アルミニウム合金板に対し以下の条件で電解エッチングを施し、エッチング後の粗面状態を評価した。
すなわち、
２％塩酸で、２５℃、５０Ｈｚ、６０Ａ／ｄｍ^２、４０ｓの電解エッチング処理を行った後、表面をＳＥＭ（５００倍）観察し、未エッチング部について、面積率が３０％越えるものを×、２０〜３０％のものを△、２０％未満のものを○で評価した。
また、電解エッチング処理後、表面に円相当径が１５μｍを越える大きなピットが全ピットに対して面積率で１５％以上あるものを×、１５％未満のものを○としてピットの均一性について評価した。
これら評価も同様に表１に示した。

表１に示すように、金属間化合物の量及び成分を適切に調整した本発明材は、未エッチング部の少なさ、およびピットの均一性において明らかに優れた結果が得られている。一方、本発明の上記条件を満たしていない比較材は、上記評価のいずれかで劣っていた。

Claims (2)

1. 質量比で、Ｆｅ：０．１〜０．６％、Ｓｉ：０．０１〜０．２％、Ｃｕ：５〜３０ｐｐｍを含有し、残部がＡｌおよび不可避不純物からなる組成を有するアルミニウム合金を鋳造した後、均質化処理を施さずに、または４８０℃以下で４時間以下の均質化処理を行い、その後、５５０℃未満で均熱して５５０〜３００℃の温度範囲で熱間圧延を行い、さらに冷間圧延を施して、晶析出物中のＦｅ、Ａｌ、Ｓｉ量の合計量が平均で下記（１）（２）式を満たし、さらに晶析出物のうちＡｌＦｅ系晶析出物が平均で０．５〜２．０％含まれている合金板を得ることを特徴とする平板印刷版用アルミニウム合金板の製造方法。
   Ｆｅ合計量／Ａｌ合計量≦０．６７ …（１）
   Ｓｉ合計量／Ｆｅ合計量≦１．０ …（２）
2. 前記均熱の温度が５００℃未満で、かつ熱間圧延温度が５００〜３００℃の範囲であることを特徴とする請求項１記載の平板印刷版用アルミニウム合金板の製造方法。