鋁材的陽極氧化裝置的製作方法

2023-04-25 12:09:11

專利名稱：鋁材的陽極氧化裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種板狀鋁或者其合金(下面稱為鋁材)的陽極氧化處理裝置。
鋁材的連續電解處理方法可在很大範圍內使用平版印刷版用支撐體製造等中採用的陽極氧化處理、電解著色處理、電解研磨處理、電解腐蝕處理等。
例如，特開昭48-26638號、特公昭58-24517、特開昭47-18739號中公開了被稱為液中供電方式的連續電解處理方法。
圖5表示已有的液中供電方式的陽極氧化裝置。這種陽極氧化裝置80具有用於運送長帶狀鋁材12的多個運送輥14和導輥16，在運送路線的上流側設置供電槽18，在下流側設置電解槽20。
設置導輥16以供鋁材12在供電槽18內儲存的供電液22中浸漬。同樣，設置導輥16以供鋁材12在儲存在電解槽20內的電解液24中浸漬。
鋁材12首先浸漬在供電液22中，接著，浸漬在電解液22中，然後運送到下流側。
細長的平板狀供電電極26以在供電槽18的供電液22中移動的鋁材12的上面對置的方式設置。同樣，細長的平板狀電解電極28以在電解槽20的電解液24中移動的鋁材12的上面對置的方式設置。
供電電極26通過母線和電纜等與直流電源30的正極連接。電解電極28通過母線和電纜等與直流電源30的負極連接。
從直流電源30出來的電通過供電液22從供電電極26流入鋁材12中，接著，沿著鋁材12流入電解槽20側，然後，從鋁材12通過電解液24流入電解電極28。由此，在電解槽20內發生電解反應，在鋁材12的表面上形成陽極氧化覆膜。
該工序後，陽極氧化覆膜上塗覆感光性材料或者感熱性材料並進行乾燥，形成感光層(感熱層)，製成平版印刷版的支撐體。
通過上述裝置80，可形成對於鋁材12的表面來說適量的陽極氧化覆膜，並且能夠提高以鋁材12作為支撐體的平版印刷版的耐裂性和耐磨耗性。
但是，為了使陽極氧化處理高速化並使覆膜足夠厚，就必須增大電解電極28和鋁材12之間流過的電解的電流密度。然而，如果這樣的話，電流密度的增加容易引起覆膜厚度不均勻這樣的不利情況。具體地說，發生鋁材12的邊緣部分附近生成局部覆膜過大的現象(即所謂電解變褐)。
以覆膜厚度不均勻的鋁材12作為支撐體的平版印刷版，損害對圖象品質影響大的感光層或者感熱層的平坦性，圖象品質降低乃至惡化，降低印刷版的商品價值。
至於發生電解變褐，已知與電流密度和電解液溫度密切相關，但是，無論怎樣調節相對於電流密度的電解槽內的電解液液溫，也無法具體防止鋁材中電解變褐的發生。
本發明一個目的是對上述已有技術中的不足作了研究，提供了即使在增大對鋁材的電流密度時也可穩定地形成不發生電解變褐並且鋁材厚度均勻性高的陽極氧化覆膜的裝置。
本發明的另一個目的是提供防止在作為支撐體的鋁材進行陽極氧化時發生電解變褐並可穩定地製造具有高平坦性的圖象形成面的平版印刷版的裝置。
本發明者闡明了在硫酸濃度為5～30(重量％)的酸性電解溶液中浸漬的鋁材在進行陽極氧化時，「電流密度I」和「液溫T」與鋁材發生電解變褐的關係。如果進行電解處理以滿足該關係，可防止電解變褐的發生(即陽極氧化覆膜局部發生過大)。T是實際與鋁材接觸的電解液的液溫，即使實際上沒有與鋁材接觸的一部分電解液的液溫是上述式子之外的值，也沒有特別的關係。單位面積鋁材的供電電流即電流密度I(A/dm2)定義為(向電極供給的電流值)/(鋁材的寬度×電解電極中沿鋁材縱向的長度)。這是在電解槽中，在電極和鋁材的陽極氧化部分之間形成寬度十分狹窄的間隙，通過在該間隙中填充的電解液流過電流。即，通過在具有用「鋁材的寬度×電解電極中沿鋁材縱向的長度」表示的接觸面積的上述間隙內填充的電解液，向鋁材供給電流。將從電極流向鋁材的電流(供給電流)用上述接觸面積除並計算，求出的值是「電流密度I」。
根據以上要點，本發明的技術方案是下面的裝置，即，向電解電極供給電流，該電解電極以在貯存電解液的電解槽內移動的長鋁材上對置的方式被支持，通過電解反應，在鋁材表面上形成陽極氧化覆膜，採用硫酸濃度為5～30(重量％)的酸性溶液作為電解液，陽極氧化時從電解電極流向鋁材的電流的電流密度I(A/dm2)和電解液的液溫T(℃)具有給定的關係，優選滿足式「I＜1.15×T-15.2」。
這裡，I=(向電極供給的電流值)/(鋁材的寬度×電解電極中沿鋁材縱向的長度)。
採用上述本發明的技術方案，可在鋁材上形成均勻厚度的陽極氧化覆膜。
為了使陽極氧化處理高速化並使覆膜足夠厚，即使在增大電流密度的情況下，也可防止電解變褐的發生，穩定形成厚度均勻的覆膜。
將該已經形成覆膜的鋁材，例如可以用作平板印刷版的支撐體。這時，可簡便地獲得具有高平坦性的圖象形成面的平版印刷版。


圖1是表示本發明實施例的平版印刷版製造流程的主要部分的結構示意2是表示電流密度和液溫與發生電解變褐的關係的特性3是表示陽極氧化處理的各種條件的圖表圖4是比較對液溫T、硫酸濃度和鋁離子的控制誤差與已有技術的控制誤差的比較圖表圖5是表示已有技術的陽極氧化裝置的構成的結構圖下面參照附圖對本發明的實施例進行詳細說明。
圖1是表示本發明的一個實施例的平版印刷版的製造流程的陽極氧化裝置和感光層塗覆乾燥裝置。與圖5所示的已有的陽極氧化裝置80同樣的部件和材料採用同樣的參照符號，適當省去重複說明。
如圖1所示，平版印刷版製造流程10中，具有用於連續陽極氧化處理帶狀鋁材12的液中供電方式的陽極氧化裝置32。
陽極氧化裝置32中設置了通過返回配管34、溢流配管36和供液配管38與電解槽20連接的儲液槽40。在儲液槽40內，儲存電解液24，從槽外投入調整電解液24的原料。儲液槽40相對於電解槽20設置在垂直方向的下方。
返回配管34的一端開口端部連接在電解槽20的側壁部分，以在電解槽20內的電解液24中開口。返回配管34的另一端開口端部從儲液槽40的液面上向電解液24內浸漬。
電解槽20內的電解液24通過返回配管34以給定的流速(單位時間大致定量)供給到儲液槽40內。
溢流配管36的內徑比返回配管34的內徑大許多。溢流配管36一端的開口端部連接在電解槽20的側壁部分上，位於返回配管34的開口端部的更上方側。溢流配管36的另一方開口端部從儲液槽40的液面上向電解液24中浸漬。
這樣具有使得電解槽20內的電解液24可以通過溢流配管36溢流並流入儲液槽40內的結構。即，電解液20內的電解液24的最高液面位置與溢流配管36的開口端部的高位相當。
給液配管38一端的開口端部連接在儲液槽40側壁部的底部附近，在儲液槽40內的電解液24中開口。
給液配管38另一端的開口端部插入電解槽20內，在電解液24的液面上開口。在給液配管38的途中，連接內徑比給液配管38的內徑小的分支配管42的一端開口端部。
在給液配管38與分支配管42的連接部分的下流側上設置主泵44 。主泵44抽出儲液槽40內的電解液24，供給到電解槽20內。給液配管38中沿著電解液24的流動方向在主泵44的下流側順序設置液溫傳感器46和熱交換器48。液溫傳感器46可測定給液配管38內流動的電解液24的液溫，向控制輥50輸出與液溫對應的液溫信號LT。
液溫傳感器46，例如可以使用採用隨著溫度變化電阻值變化的熱敏電阻的傳感器。接收液溫信號LT的控制輥50由電解液24的液溫目標值和測定值的差計算出對電解液24應交換的熱量大小，向熱交換器48輸出與此相應的控制信號CT。
熱交換器48根據從控制輥50輸出的控制信號CT，對給液配管38內流動的電解液24進行熱交換。即，向電解液24供給與控制信號CT對應的熱量，或者從電解液24排出熱量。由此，在給液配管38內流動的電解液24的液溫被加熱或者冷卻，並供給到電解液20中。
分支配管42另一端的開口端部在熱交換器48的下流側連接在給液配管38上。在分支配管42的途中設置泵52。通過操作泵52，在給液配管38內流動的電解液24的一部分向分支配管42分流，在熱交換器48的下流側再向給液配管38合流。分支配管42的泵52的下流側設置濃度測定器54。濃度測定器54測定電解液24中的硫酸濃度和鋁離子的濃度(下面為鋁濃度)，向控制輥50輸出與這些測定值對應的濃度信號DS和濃度信號DA。濃度測定器54，例如可以使用將公知的滴定式濃度測定器、比重計和電傳導度的測定器組合的濃度測定器。
控制輥50通過濃度信號DS和DA，檢測電解液24中的經時硫酸濃度和鋁濃度的變化，根據該經時的變化，分別預測從目前到經過給定時間後的硫酸濃度變化和鋁濃度變化。這時，控制輥50在判斷給定時間內的硫酸濃度和鋁濃度的預測值在目標值的設定範圍之外時，計算出用於將硫酸濃度或者鋁濃度維持在目標值的設定範圍之內所需的調整用的原料投入量。
用於調整電解液24成分的調整用原料，可採用至少高濃度的硫酸(例如98％的硫酸)、水、金屬鋁(以下稱為金屬鋁)，通過分別供給硫酸和水，在與儲液槽40連接的儲槽(未圖示)內儲存。上述供給配管的途中設置流量計(未圖示)和電磁式流量調節閥(未圖示)。
控制輥50在向儲液槽40投入硫酸或者水時，開啟閥門，使供給配管的流量調節閥為給定的開度，通過流量計輸出的計量信號，將計算值的硫酸或者水流入儲液槽40，關閉流量調節閥。金屬鋁形成小板狀，並儲存在貯水箱等容器內，向貯液槽40內自動投入與控制輥50的計算值等量的金屬鋁。
控制輥50在硫酸濃度和鋁離子的調整幅度大於一定水平時，在投入上述成分調整材料的同時，或者在投入成分調整用原料之前，將貯液槽40的一部分作為廢液排出槽外。由此，可節約向貯液槽40內投入硫酸或金屬鋁的量，縮短從開始投入成分調整用原料到成分調整完成的時間。
如圖1所示，在陽極氧化裝置32的下流側沿著鋁材12的運送路線設置感光材料的塗覆裝置56和乾燥裝置58。
塗覆裝置56具有感光材料(有機溶劑)和供給部分(圖示省略)和多個金屬制的塗覆輥60。塗覆輥60在將感光材料在鋁材12的薄膜上整體拉伸的同時將其厚度均勻化。將鋁材12從塗覆裝置56運送到乾燥裝置58，通過乾燥裝置58的金屬制加熱輥62被加熱，將感光材料乾燥，在鋁材12上形成感光層。
在陽極氧化裝置32和塗覆裝置56之間設置在一定壓力下與鋁材12的下面接觸，通過鋁材12的移動從動轉動的地輥64。地輥64用導電性金屬材料製成，通過電刷和電纜等與平版印刷版生產線整個框架部分接地。因此，即使在由陽極氧化裝置32供給的直流電流的一部分通過鋁材12向下流側流出時，地輥64下流側的鋁材12通過地輥64處於接地狀態，其電位保持接地電位，因此，可防止在鋁材12和塗覆裝置56等之間產生火花。
電極28沿著運送方向呈細長的平板狀。以電極28的下面與鋁材12的上面(即陽極氧化面12A)大致平行的狀態進行支撐，即，電極下面和陽極氧化面12A之間形成保持一定間隔的間隙。為了均一陽極氧化，電極28沿著鋁材12的寬度方向，尺寸比鋁材12的寬度更寬。
電解液24採用硫酸濃度為5～30(重量％)的酸性溶液。根據鋁材12的組成和作為鋁材12的支撐體的平版印刷版的種類等，硫酸濃度以比5～30(重量％)更窄範圍的適當濃度存在。
控制輥50控制投入成分調整用原料，使硫酸濃度維持在與該範圍的適當濃度對應的狹窄範圍內。
控制輥50根據覆膜的厚度控制通過直流電源30向鋁材12供給的電流。即，預先根據平版印刷版的式樣等確定覆膜厚度，覆膜厚度(單位面積的附著量)與單位面積電解電極28和鋁材12之間流過的電流的電量E(c/dm2)大致成比例。由此，為了使覆膜厚度均勻，在鋁材12的運送速度一定的情況下，必須將電解電極28和鋁材12之間流過的電流的電流密度I保持一定。在改變運送速度時，需要根據運送速度的變化增減電流密度I。
電流密度=(向電極供給的電流值)/{(鋁材的寬度×電極中沿鋁材縱向的長度)}[A/dm2]。
在電解槽20中，通入在上述電解電極28和鋁材12的陽極氧化面12A之間形成的寬度非常狹窄的間隙中填充的電解液24，實際上，電流從電解電極28流向鋁材12的陽極氧化面12A。
通過電解液24向鋁材12供給電流，該電解液24是具有用「鋁材12的寬度×沿著電解電極28中鋁材12的縱向長度」表示的接觸面積的上述間隙內填充的電解液24，將從電解電極28流向鋁材12的電流用上述接觸面積除，所得的值稱為「電流密度I」。
控制輥50可根據覆膜厚度設定電流密度I。詳細地說，陽極氧化處理時控制輥50將鋁材12的寬度和電解電極28的長度為計算定值，在每個給定的計算周期內檢測鋁材12的運送速度，由該檢測值計算與電流密度I對應的供給電流。進而，控制輥50將與供給電流的計算值相應的設定信號SI輸出到直流電源30，將從直流電源30向鋁材12供給的電流控制為與設定信號SI對應的大小。
控制輥50在陽極氧化處理時根據需要操作熱交換器48，根據電流密度I控制電解液24的液溫T[℃]。具體地說，控制輥50加熱、冷卻或者維持液溫T，使液溫T為滿足下面的式子的值。
電流密度I＜1.15×(液溫T)-15.2這裡，液溫T是電解液24的液溫，但是，在認為液溫分布不均勻時，是實際與鋁材12接觸的區域的溫度，實際上不與鋁材12接觸，例如，發生滯留的區域中的電解液24的液溫即使是上述式子之外的值也沒有特別的問題。
如圖2所示，是電流密度I和液溫T與發生電解變褐的關係的特性圖。同圖中劃曲線的點PA、PB、Pc表示下面的點，即將各對應於鋁材12的電流密度I設定為22[A/dm2]、28[A/dm2]、30[A/dm2]，將液溫T[℃]從比上述式子規定的溫度高的溫度一側緩慢冷卻，並可看見電解變褐發生。由這些點PA、PB、Pc和{1.15×(液溫T)-15.2}規定的直線L可見，直線L下側(高溫側)的領域(條件控制區域)中鋁材12中不發生電解變褐。
如上所述，在對在硫酸濃度為5～30(重量％)的電解液24中浸漬的鋁材12進行陽極氧化時，檢測「電流密度I」和「液溫T」鋁材12發生電解變褐的之間的關係，如果溫度調節液溫T，以滿足電流密度I＜1.15×(液溫T)-15.2表示的式子，可防止電解變褐的發生。
為了使陽極氧化處理高速化和使陽極氧化覆膜足夠厚，即使在為了增大對鋁材12的電流密度I的情況下，也可有效地防止電解變褐的發生，穩定地形成具有厚度高度均勻的陽極氧化覆膜。
進而，將採用本實施例的陽極氧化裝置32形成陽極氧化覆膜的鋁材12作為支撐體，在該陽極氧化覆膜上，採用塗覆裝置56和乾燥裝置58形成感光層，支撐平版印刷版。這時，由於沒有發生所謂引起電解變褐的陽極氧化覆膜的厚度不均勻的不利情況，可穩定地製造圖象形成面平坦性高的平版印刷版。
本實施例具有如下構成，為了滿足上述式子，與電流密度I相應控制液溫T，反之，與液溫T相應控制電流密度I，以滿足上述式子。具體地說，例如，通過降低運送速度，不改變覆膜厚度，可降低電流密度。因此，代替升高液溫T，通過降低運送速度和降低電流密度I，可滿足上述式子。
根據熱交換器48的能力，在需要與液溫上升相當的時間的情況下，在將液溫T升至所需溫度的時間內，也可以降低運送速度和電流密度I。
下面，採用試驗結果對採用本實施例的陽極氧化裝置32進行陽極氧化處理的情況進行簡要說明。
在圖3所示的各種條件下進行陽極氧化處理。
這裡，假設「1.15×(液溫T)-15.2=K」，液溫T=20[℃]時，K=7.8,T為30時，K=19.3,T為45時，K=36.55 。
如圖3所示，圖中的「條件判定」項目中的標記「×」表示電流密度I比K大的情況，「○」表示I比K小的情況。
「產生電解變褐」項目中的標記「○」表示不發生電解變褐的情況，「△」表示不定期地發生輕微電解變褐的情況，「×」表示經常發生電解變褐的情況。
「廢液處理成本」項目中的標記「H」表示從儲液槽40排出的使用完的電解液作為工業廢物進行處理時處理成本比目標金額高的情況，「L」表示低的情況。
由圖3可見，硫酸濃度為5(重量％)、15(重量％)和40(重量％)的任意一個，「條件判定」為「○」時，不發生電解變褐。但是，硫酸濃度為40(重量％)時，「廢液處理成本」的評價為「H」，因此實際上不使用硫酸濃度為40(重量％)的電解液。
如圖4所示，顯示的是電解液24的液溫、硫酸濃度和鋁離子的控制誤差和採用已有方式控制它們的控制誤差。
這裡，已有方式是在儲液槽之間不循環電解槽內的電解液，對液溫T由與測定值對應配置在電解槽內的熱交換器進行調整，而且，根據硫酸濃度和鋁離子向電解槽內直接投入高濃度硫酸(98％)和金屬鋁，並調整它們濃度的方式。
由圖4可見，本實施例與已有例相比，以高精度將液溫T、硫酸濃度和鋁濃度分別控制在目標值內，因此，例如，在表示臨界條件的圖2的直線L附近的條件下進行陽極氧化處理，可有效地防止電解變褐的發生。
權利要求
1.一種鋁材的陽極氧化裝置，其特徵在於用於在沿著移動路線在電解液(24)中運送的鋁製或者鋁合金制的板上形成陽極氧化覆膜的裝置，包括在移動路線上對置的電極(28)，用於向電極(28)供給直流電的供給裝置(30)，在形成覆膜時控制從電極(28)流向板的電流的電流密度I[A/dm2]和電解液的液溫T[℃]以使它們具有給定關係的控制裝置
2.權利要求1所述的鋁材的陽極氧化裝置，其特徵在於上述電流密度I用(向電極供給的電流值)/(板縱向的電極長度×板的寬度)表示。
3.權利要求2所述的鋁材的陽極氧化裝置，其特徵在於上述給定的關係用I＜1.15×T-15.2表示。
4.權利要求1所述的鋁材的陽極氧化裝置，其特徵在於上述電解液(24)具有以硫酸濃度為5～30(重量％)為主要成分的液體組成。
5.權利要求1所述的鋁材的陽極氧化裝置，其特徵在於包括用於儲存上述電解液(24)的電解槽(20)。
6.權利要求1所述的鋁材的陽極氧化裝置，其特徵在於上述電極(28)具有相對於移動路線實際上平行配置的板狀部分。
7.權利要求1所述的鋁材的陽極氧化裝置，其特徵在於上述控制裝置包括測定電解液(24)液溫的液溫傳感器(46)，升高或者降低電解液(24)溫度的熱交換器(48)，控制液溫傳感器(46)和熱交換器(48)的控制輥(50)。
8.權利要求1所述的鋁材的陽極氧化裝置，其特徵在於上述控制裝置包括測定電解液(24)濃度的濃度測定器(54)和可向電解液(24)中附加調整電解液濃度用的給定流體的濃度調節裝置。
9.權利要求1所述的鋁材的陽極氧化裝置，其特徵在於形成陽極氧化覆膜的板可構成平版印刷版的支撐體。
10.權利要求9所述的鋁材的陽極氧化裝置，其特徵在於包括用於在上述支撐體上形成構成平板印刷版表面的感光層或者感熱層的裝置。
全文摘要
本發明提供即使在增大對鋁製或者鋁合金制的板的電流密度的情況下，也不發生電解變褐，並且在板上穩定地形成均勻的陽極氧化覆膜的裝置。該裝置包括在移動路線上對置的電極(28)，用於向電極(28)供給直流電流的供給裝置(30)，在覆膜形成時控制流向板的電流的電流密度I[A/dm
文檔編號C25D11/04GK1316552SQ0110971
公開日2001年10月10日 申請日期2001年3月19日 優先權日2000年3月21日
發明者松下高広 申請人:富士膠片株式會社