JP2016037037A - グラビア印刷用シリンダーロール - Google Patents

Abstract

【課題】バラードメッキ法によるシリンダーロールは、直付け銅メッキ法と比較して、版材である銅メッキ層及びクロムメッキ層を容易に剥離することが出来るため、再利用目的での製版コストを削減することが出来る。しかし、新規にシリンダーロールを製作する場合、母材ロールに下地用の銅メッキ、さらに研磨による表面仕上げを行う必要があり、直付け銅メッキ法と比較してコスト高になる欠点があった。
【解決手段】バラードメッキ法にてバラード層を生成させるための下地用銅メッキ処理を行わず、ニッケルストライクメッキ槽内にバラード定着液を塗布する構造を追加し、且つバラード定着液塗布時にはニッケルメッキ槽に蓋をする構造を用いることで、ニッケルメッキ表面における酸化皮膜の生成を抑制し、ストライクニッケルメッキ表面に直接バラード定着液を塗布し、安定したバラード層を生成させることを可能にした。
【選択図】図１

Description

本発明は、下地銅メッキ層を用いないでバラードメッキするグラビア印刷用シリンダーロールに関する。

グラビア印刷用シリンダーロールは、鋼製母材ロール（１）の表面に版材となる８０〜１２０μｍの銅メッキ層を形成させて行う。この版材用銅メッキを行う方法としては、これまでに直付けメッキ法とバラードメッキ法が知られている。

直付けメッキ法によるシリンダーロールのメッキ層の構成及びメッキ工程は［図７］及び［図１１］に示す通りであり、新規シリンダーロールの場合は鋼製母材ロールを電解脱脂、ニッケルストライクメッキ、銅メッキ、仕上げ研磨を行い、版材銅メッキ層（５）を形成する。印刷を終えたシリンダーロールを再利用して製版する場合は、印刷済の柄を掘った版材銅メッキ層（５）を削り落とす落版と呼ばれる処理を行う。落版の各工程は再利用シリンダーロールを薬品によってクロム剥離した後、旋盤、研磨機にて銅を除去する。落版工程以降は新規製作工程の電解脱脂以下と同じである。

従来のバラードメッキ法によるシリンダーロールのメッキ層の構成、断面概略図及びメッキ工程は［図５］、［図６］及び［図１０］に示す通りであり、新規シリンダーロールを製作する場合、８０〜１００μｍの下地銅メッキ層（３）を形成する処理を行う。下地銅メッキ処理の工程では電解脱脂、ニッケルストライクメッキ、銅メッキ、表面仕上げ研磨を行う。その後、再度電解脱脂を行い、少量の硝酸銀を含むバラード定着液を塗布し、銅表面にバラード層（４）と呼ばれる銀薄層を形成する。そして、このバラード層（４）の表面上に８０〜１２０μｍの版材用銅メッキを行う。版材用銅メッキが行われたシリンダーロールの表面すなわち版材銅メッキ層（５）はエッチング又は彫刻で印刷版となるセルを加工した後、耐久性向上のために７〜１０μｍのクロムメッキ層（６）を形成し、シリンダーロールが完成する。
バラードメッキ法で製造したシリンダーロールを再利用する場合は、バラード層（４）を刃物で裂いて剥離する。バラード層（４）の剥離処理を行った後、露出した下地銅メッキ層（３）の電解脱脂を行い、下地銅メッキ層（３）表面にバラード定着液を塗布しバラード層（４）を形成した後、さらに銅メッキを行い、版材銅メッキ層（５）を形成する。この後、前記と同様の加工を行い、シリンダーロールが再製版される。

直付けメッキ法の場合、再利用する場合の落版工程がバラードメッキ法のシリンダーロールを再利用する場合のバラード剥離と比較して工数がかかり材料コストも高くなる。バラードメッキ法の場合は新規にシリンダーロールを製造する場合、下地銅メッキ層（３）を形成する工程が必要になるため、メッキ工程も銅素材使用量も直付けメッキ法の約２倍のコストを要することになり、それぞれに一長一短が存在する。

シリンダーロールの軽量化を目的としてアルミニュウム素材を母材ロールとして使用することもある。この場合には、母材ロールに亜鉛メッキを行った後、ニッケルメッキ、次いで銅メッキを行い研磨にて表面を仕上げた銅表面にバラード定着液を塗布しバラード層（４）を形成する。この後の工程は前記と同様である。

シリンダーロールのリサイクル技術として、直付け銅メッキ法では落版工程を改良した方法（例えば、特許文献１参照。）、バラードメッキ法では、版材銅メッキ層を剥離し易くするための方法（例えば、特許文献２参照。）、前記の従来法とは異なる新規の方法としてチタン膜を利用する方法（例えば、特許文献３参照。）等が提案されている。これらは、シリンダーロールのリサイクルを含めたトータルコストを削減する一方法ではあるが必ずしも有効な方法とはいえない。

特開２００４−２６８５３８号公報 特開２０００−２８９１８３号公報 特開平９−２７７４８８号公報

バラードメッキ法によるシリンダーロールは、直付け銅メッキ法と比較して、版材銅メッキ層（５）及びクロムメッキ層（６）を容易に剥離することが出来るため、再利用目的での製版コストを大幅に削減することが出来る。しかし、新規にシリンダーロールを製作する場合、鋼製母材ロール（１）にバラードメッキのための下地銅メッキを施す必要があり、さらに研磨による表面仕上げを伴うため、直付け銅メッキ法と比較して逆にコスト高になるという欠点がある。

コストが高くなるにも拘らずバラードメッキの下地として銅メッキ処理が行われる理由は、後工程で使用される弱酸による表面の活性化が容易であるため、バラード層（４）の形成が安定すること及び腐食し易い鋼製母材ロール（１）表面を保護し、劣化を防止するためであると言われている。しかし、鋼製母材ロール（１）にバラードメッキを行うために必要とされてきた下地銅メッキ層（３）を省いても安定したバラード層（４）の形成と鋼製母材ロール（１）の保護が可能であるならば、それは極めて有効な手法である。
バラードメッキ法にてバラード層（４）を形成させるための下地としての銅メッキ処理を行わず、ニッケルストライクメッキ槽内にバラード定着液をスプレー塗布する構造を追加し、且つバラード定着液のスプレー塗布時にはニッケルメッキ槽に蓋をする構造とすることで、ニッケルメッキ後の表面又は鋼製母材ロール（１）表面における不活性酸化皮膜の生成を抑制し、ニッケルストライクメッキ層（２）の表面又は鋼製母材ロール（１）の表面に直接安定したバラード層（４）形成させることを可能にした。

本発明により、再製版に有効であるバラードメッキ法によるグラビア印刷用シリンダーロールの課題である新規製作時のコストを低減することが可能となる。

本発明の鋼製母材ロールを使用したニッケルバラードメッキ法のメッキ層の構成を示す図である。 本発明の鋼製母材ロールを使用したニッケルバラードメッキ法によるシリンダーロールの断面を示す概略図である。 本発明の鋼製母材ロールを使用した鉄バラードメッキ法のメッキ層の構成を示す図である。 本発明の鋼製母材ロールを使用した鉄バラードメッキ法によるシリンダーロール断面を示す概略図である。 従来のバラードメッキ法のメッキ層の構成を示す図である。 従来のバラードメッキ法によるシリンダーロール断面を示す概略図である。 従来の直付けメッキ法によるシリンダーロール断面を示す概略図である。 本発明の鋼製母材ロールを使用したニッケルバラードメッキ法による製版工程を示す図である。 本発明の鋼製母材ロールを使用した鉄バラードメッキ法による製版工程を示す図である。 従来のバラードメッキ法による製版工程を示す図である。 従来の直付けメッキ法による製版工程を示す図である。

従来のバラードメッキ法にてバラード層（４）を形成するために下地銅メッキ層（３）が必要とされる理由は、銅表面が弱酸にて容易に活性化されることである。活性化した銅表面に硝酸銀を少量含むバラード定着液を塗布すると銅と銀のイオン化傾向の差により銀が銅と置換され銀薄層が形成される。しかし、不活性な金属の酸化皮膜が存在すると前記の置換が均一に反応し難くなる。このために下地銅メッキ層（３）が必要であると説明されてきた。本発明は、従来必要であるとされてきたバラードメッキのための下地銅メッキ層（３）を省くことでコストダウンを図り、しかも従来と同等の性能を有するグラビア印刷用シリンダーロールを提供するものである。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

鋼製母材ロール（１）にストライクメッキとしてニッケルメッキを行ったあと、このニッケルストライクメッキ層（２）表面に酸化皮膜が生成するのを防止するために表面が常に濡れた状態のままバラード定着液を塗布（ニッケルバラードメッキ）し、バラード層（４）形成後、版材用銅メッキを行う方法と鋼製母材ロール（１）に直接バラード定着液を塗布（鉄バラードメッキ）し、バラード層（４）形成後、ニッケルストライクメッキを行い、次いで版材用銅メッキ行う方法がある。いずれもバラード層（４）形成のための下地銅メッキ層（３）は用いない。ニッケル表面又は鋼表面にバラード定着液を塗布し、バラードメッキによる安定した銀薄層を形成させるためにはニッケル又は鋼表面の不活性な酸化皮膜の生成を抑制する必要があるが、工程上ニッケル又は鋼表面の濡れを管理しながらバラード液の塗布を行う。また、バラードメッキの応力によるシリンダーへの密着性を確保するためにシリンダーロールのＲ部（７）及びフランジ部（８）に十分なメッキ層厚を確保することも重要である。

本発明のグラビア印刷用シリンダーロールのメッキ層の構成、シリンダーロール断面の概略図及び処理工程を、ニッケルバラードメッキ法については［図１］、［図２］及び［図８］に、鉄バラードメッキ法については［図３］、［図４］及び［図９］に示す。
比較のために、前記した通りではあるが、従来のバラードメッキ法については、シリンダーロールのメッキ層の構成、シリンダーロール断面の概略図及び処理工程を［図５］、［図６］及び［図１０］に示す。また、従来の直付けメッキ法については、シリンダーロール断面の概略図及び処理工程を［図７］及び［図１１］に示す。

本発明のニッケルバラードメッキ法は鋼表面にニッケルストライクメッキを行い、ニッケル表面にバラード定着液を塗布しバラード層（４）を形成する。その上に銅メッキ処理し版材銅メッキ層（５）を形成する。製版加工を行ったのちクロムメッキを行う。再利用時は刃物で版材銅メッキ層（５）及びクロムメッキ層（６）をニッケルストライクメッキ層（２）から剥離し再度バラード層（４）を形成した後、版材用銅メッキを行う。
本発明の鉄バラードメッキ法は鋼表面にバラード定着液を塗布しバラード層（４）を形成する。その表面上にニッケルストライクメッキを行い、次いで銅メッキ処理し版材銅メッキ層（５）を形成する。製版加工を行った後クロムメッキを行う。再利用時は刃物でニッケルストライクメッキ層（２）、版材銅メッキ層（５）及びクロムメッキ層（６）を鉄シリンダーロール表面から剥離し、再度バラード層（４）を形成した後ニッケルストライクメッキ、次いで版材用銅メッキを行う。

ニッケルバラードメッキ及び鉄バラードメッキ共に下地銅メッキ層（３）を必要としないため、新規シリンダーロールの製作を行う場合、下地メッキ工程が不要で工時と材料である銅の使用量削減が可能になる。また、直付けメッキ法と比較しても新規シリンダーロールを製作する場合の工数には大きな差が無くなり、再利用する場合も落版工程と比較してバラード剥離は極めて容易に行えるので有利である。
本発明による、ニッケルバラードメッキ法、鉄バラードメッキ法のいずれも従来のバラードメッキ法で用いられる下地銅メッキ層（３）を用いずにバラード層（４）を形成させるため極めて有効な方法である。

次に、ニッケル及び鋼表面に酸化皮膜の生成を抑制するための具体的管理内容を以下に示す。これらの処理を行う自動メッキ装置は、ロールを仮置きするストッカーと電解脱脂槽、ニッケルストライクメッキ槽、銅メッキ槽を設置し、各槽へのロールの搬送をロボットが行う構成になっている。
ニッケルバラードメッキ法の場合は、ニッケルはメッキ後乾燥し表面が空気と接触すると短時間で酸化皮膜が生成する。ニッケルの酸化皮膜は安定した物質でありニッケルと比較して通電性も低下する。そのためバラード定着液を塗布してもバラード定着液に含まれる銀が均一に置換せず安定した銀薄層のバラード層（４）が形成されない。ニッケル表面の不活性な酸化皮膜生成を防止するためにニッケルメッキ後シリンダーの搬送は行わず、ニッケルメッキ装置内でニッケルメッキ後、水洗及び希硫酸による活性化処理を行い、この直後にバラード定着液を塗布することで安定したバラード層（４）を形成させることができる。
ニッケルバラードメッキ法を適用したシリンダーロールを再利用するときは、刃物で版材銅メッキ層（５）及びクロムメッキ層（６）を剥離する。剥離後電解脱脂し、そのままバラード塗布以降の作業を行う。剥離後の表面に損傷が認められるときは、砥石研磨によりニッケルストライクメッキ層（２）を除去し、ニッケルストライクメッキからの処理を行う。この場合砥石研磨によるニッケル層の除去という工程が増えるがニッケルストライクメッキは数μｍという薄い層であるので直付けメッキ法の落版工程と比較して、コスト負担は相当程度軽くなる。

鉄バラード法の場合は、電解脱脂後にバラード定着液の塗布を行い、鋼製母材ロール（１）の鋼面にバラード層（４）を形成させる。その表面上にニッケルストライクメッキ層（２）、版材銅メッキ層（５）を形成する。鋼面に銀を置換させバラード層（４）を定着させるためには酸化物皮膜の生成を防止する必要があるが、鉄バラード法の場合も電解脱脂装置からシリンダーロールを搬送せず、電解脱脂、水洗、希硫酸活性化処理の直後にバラード定着液を塗布する。
鉄バラード法を適用したシリンダーロールを再利用するときは、刃物でニッケルストライクメッキ層（２）、版材銅メッキ層（５）及びクロムメッキ層（６）を鋼面から剥離する。剥離したあと電解脱脂以降の作業を行う。剥離後鋼面の腐食等劣化が認められるときは、砥石研磨により鋼面の劣化部分を除去し、電解脱脂以降の作業を行う。この場合も砥石研磨による鋼面劣化部分の除去という工程が増えるが、除去量は数μｍという薄い層であるので、直付けメッキ法の落版工程と比較して、この場合のコスト負担も相当程度軽くなる。

ニッケルバラードメッキ法及び鉄バラードメッキ法における版材銅メッキ層（５）には製版工程、すなわちエッチング、彫刻及びクロムメッキでの熱と運搬その他の衝撃に耐えうる母材との密着性が要求される。バラードメッキ法は版材銅メッキ層（５）の内部応力（引張応力）と円周面からＲ部（７）、フランジ部（８）へ連続的にメッキ層を形成することで密着性を保っている。Ｒ部（７）とフランジ部（８）のメッキ層厚を十分確保するためシリンダーロール面長（Ｌ）より十分に巾の広い陽極を用いて銅メッキを行う。またシリンダー端面部が電気的に陰にならないようにマスキングする等の手法は用いない。

版材用の硫酸銅電気メッキ浴は、通常の添加剤を使用した場合、銅メッキ層の応力は引張応力（母材を締め付ける方向の応力）となるが、更に引っぱり応力を強くし、密着強度を上げる為に銅メッキ工程中の液温を管理する。
銅の平均的な熱膨張係数は１．６６×１０^−６／℃であり、鋼は１１．７×１０^−６／℃である。メッキ中シリンダーロールは４０℃〜５０℃のメッキ液に浸漬されており、通電により電熱が発生するため常温より高い温度となっている。メッキ後常温に戻ったとき、鋼より銅の収縮が大きいため、収縮も銅メッキ層の引っぱり応力を上げる方向に働く。ニッケルバラードメッキ法及び鉄バラードメッキ法において密着強度を上げる手法として、銅メッキの品質に影響が出ない範囲でメッキ装置の硫酸銅メッキ液の温度を上げ、電流密度も上げてメッキを行う。液温と通電による電熱によりメッキ中のシリンダーロールの温度を高くすることで常温に戻った時の銅メッキ層の収縮を大きくすることで密着性を上げるのも有効である。

本発明の詳細を実施例で説明する。本発明はこの実施例によって何ら限定されるものではない。
通常グラビア印刷に使用される規格である面長（Ｌ）１１００ｍｍ、外径（Ｄ）１９０ｍｍ、肉厚（ｔ１）７ｍｍ、フランジ厚み（ｔ２）１４ｍｍの鋼製母材ロールを準備し、表面を溶剤で拭き取った後、自動メッキ装置内でアルカリ陽極電解脱脂を行った。次いで８％希硫酸をスプレーし、表面を活性化処理した後、９０μｍニッケルストライクメッキを行った。ニッケルストライクメッキ直後に水洗し、ニッケルストライクメッキ槽内でバラード定着液（銀濃度１ｇ／Ｌ）をスプレーで塗布し銀薄層のバラード層（４）を形成させた。次いで水洗し、銅メッキ槽にて銅を１００μｍメッキし版材銅メッキ層（５）を形成した。
ニッケルバラード法にて銅メッキされたシリンダーロールの版材銅メッキ層（５）は精密円筒研磨機を用い表面研磨した後、バフ研磨して鏡面仕上げし、レーザー焼付け、エッチング製版にて１７５線、版深度２４μｍの総ベタ柄を製版し、その後クロムメッキにより、９μｍの耐久性向上のためのクロムメッキ層（６）を形成した。製版されたシリンダーロールをグラビア印刷機にセットし３０００ｍ印刷した後、刃物によりバラード剥離を行った。
本発明のニッケルバラードメッキ法を適用したシリンダーロールについて、従来のバラード法でメッキしたときと同様の手順で製版を行ったが、運搬時の衝撃やバフ研磨時の摩擦熱による膨張やクロムメッキ時の電熱によるメッキ層剥離は確認されなかった。また、グラビア印刷機にセットして印刷テストを実施したが、従来の直付け法及びバラード法による製版をおこなったシリンダーロールと比較して、印刷特性及び強度に差異は見られなかった。バラード剥離においても従来のバラード法を用いたシリンダーロールとの差異はなかった。
前記の内容から本発明のニッケルバラードメッキ法は、従来のバラード法と同等の強度及び密着性を有し、しかも下地銅メッキ層（３）を用いないため、従来のバラード法より低コストで製版できると結論された。

通常グラビア印刷に使用される規格である面長（Ｌ）１１００ｍｍ、外径（Ｄ）１９０ｍｍ、肉厚（ｔ１）７ｍｍ、フランジ厚み（ｔ２）１４ｍｍの鋼製母材ロールを準備し、表面を溶剤で拭き取った後、自動メッキ装置内でアルカリ陽極電解脱脂を行った。次いで８％希硫酸をスプレーし、表面を活性化処理した直後に脱脂槽内でバラード定着液（銀濃度１ｇ／Ｌ）をスプレーで塗布し銀薄層のバラード層（４）を形成させたあと水洗し、９０μｍニッケルストライクメッキを行った。その後、銅メッキ槽にて銅を１００μｍメッキし版材銅メッキ層（５）を形成した。
鉄バラードメッキ法にて銅メッキされたシリンダーロールの版材銅メッキ層（５）は精密円筒研磨機を用い表面研磨した後、バフ研磨して鏡面仕上げし、レーザー焼付け、エッチング製版にて１７５線、版深度２４μｍの総ベタ柄を製版し、その後クロムメッキにより、９μｍの耐久性向上のためのクロムメッキ層（６）を形成した。製版されたシリンダーロールをグラビア印刷機にセットし３０００ｍ印刷した後、刃物によりバラード剥離を行った。
本発明の鉄バラードメッキ法を適用したシリンダーロールについて、従来のバラード法でメッキしたときと同様の手順で版材銅メッキ層（５）を製版加工したが、運搬時の衝撃やバフ研磨時の摩擦熱による膨張、クロムメッキ時の電熱によるメッキ層剥離は確認されなかった。また、グラビア印刷機にセットして印刷テストを実施したが、従来の直付け法及びバラード法による製版をおこなったシリンダーロールと比較して、印刷特性及び強度に差異は見られなかった。バラード剥離においても従来のバラード法を用いたシリンダーロールとの差異はなかった。
前記の内容から本発明の鉄バラード法は、従来のバラード方法と同等の強度及び密着性を有し、しかも下地銅メッキ層（３）を用いないため、従来のバラード法より低コストで製版できると結論された。

１ 鋼製母材ロール
２ ニッケルストライクメッキ層
３ 下地銅メッキ層
４ バラード層
５ 版材銅メッキ層
６ クロムメッキ層
７ Ｒ部
８ フランジ部
Ｌ 面長
Ｄ 外径
ｔ１ 肉厚
ｔ２ フランジ厚み

Claims (2)

1. グラビア印刷用シリンダーロールの版材となる銅メッキ層を形成する過程で、鋼製母材ロールにニッケルストライクメッキを行い、生成したニッケル表面にバラード層形成のための下地銅メッキ処理を行わず、ニッケル表面に直接極薄の銀膜であるバラード層を形成し、次いでバラード層の表面に版材である銅メッキを行う方法による下地銅メッキ層を有しない鋼製母材ロールを使用したグラビア印刷用シリンダーロール。
2. グラビア印刷用シリンダーロールの版材となる銅メッキ層を形成する過程で、バラード層形成のための下地銅メッキ処理を行わず、鋼製母材ロールに直接極薄の銀膜であるバラード層を形成し、このバラード層の表面にニッケルストライクメッキ、次いで版材である銅メッキを行う方法による下地銅メッキ層を有しない鋼製母材ロールを使用したグラビア印刷用シリンダーロール。

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