JP2009540116A - アルミニウムワークピースの洗浄方法 - Google Patents
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Abstract
本発明は、アルミニウム合金からなるワークピース（特に、リソストリップ又はリソシート）の表面をコンディショニングする方法に関する。本発明の目的は、ワークピースの表面をコンディショニングする方法、並びに、設備機器に関する比較的低い労力で、ワークピースの電気化学グレーニングされた表面の高い品質を維持しながら、粗面処理における製造速度を増加させることを可能にする、アルミニウム合金からなるワークピースを提供することである。前記目的は、脱脂媒質を使用してワークピースの表面を脱脂する工程を少なくとも含むコンディショニング方法であって、
水性脱脂媒質が、トリポリリン酸ナトリウム５〜４０％とグルコン酸ナトリウム３〜１０％との混合物少なくとも１．５〜３重量％、非イオン性及びアニオン性界面活性剤の混合物３〜８％、並びに、場合により、ソーダ０．５〜７０％、好ましくは、ソーダ３０〜７０％を含み、
ここで、前記水性脱脂媒質中の水酸化ナトリウム濃度が、０．０１〜５重量％、好ましくは、０．１〜１．５％、より好ましくは、１〜２．５重量％であるように、前記水性脱脂媒質中へ水酸化ナトリウムを加えることとする、前記方法によって達成される。
水性脱脂媒質が、トリポリリン酸ナトリウム５〜４０％とグルコン酸ナトリウム３〜１０％との混合物少なくとも１．５〜３重量％、非イオン性及びアニオン性界面活性剤の混合物３〜８％、並びに、場合により、ソーダ０．５〜７０％、好ましくは、ソーダ３０〜７０％を含み、
ここで、前記水性脱脂媒質中の水酸化ナトリウム濃度が、０．０１〜５重量％、好ましくは、０．１〜１．５％、より好ましくは、１〜２．５重量％であるように、前記水性脱脂媒質中へ水酸化ナトリウムを加えることとする、前記方法によって達成される。
Description
本発明は、アルミニウム合金からなるワークピース（work piece；特に、リソストリップ又はリソシート）の表面をコンディショニングする方法に関する。
アルミニウム合金からなるワークピース（例えば、ストリップ又はシート）は、しばしば、仕上げ圧延後に表面処理されて、次の製造工程のために準備される。特に、リソグラフ印刷（lithographic printing）用のストリップ又はシートをコンディショニングして、次のグレーニング工程で規定された表面粗さを達成する。リソストリップ又はシートは、通常、仕上げ圧延後に脱脂される。米国特許第５，９９７，７２１号明細書から公知であるように、酸性電解質浴（acidic electrolyte bath）中でアルミニウム合金シートをＡＣ電流によって陽極酸化することによって、表面のそれぞれの脱脂洗浄を１つの工程で実施する。アルミニウム銀を脱脂又は洗浄するその他の方法は、独国特許第ＤＥ４３１７８１５Ｃ１号（すなわち、アルカリ媒質の使用）から公知である。しかし、アルカリ媒質の使用からは、これらの媒質が、圧延されたアルミニウムストリップの表面上またはその近くに存在する表面下の微結晶層（特に、酸化物粒子）のすべての特徴を除去しないことが分かっている。
しかしながら、通常、電気化学グレーニング（electro-chemical graining）前に、リソストリップを前処理中に水酸化ナトリウムにさらして、表面を再度脱脂及び洗浄する。本明細書中において前記工程は、電気化学グレーニングとともに、リソストリップの粗面処理（surface roughening）と更に称される。原則として、前記粗面処理は、リソグラフ印刷プレートの製造の端で実施される。リソストリップ粗面処理の製造速度が高くなるので、リソストリップの表面の前処理用の時間、及び、電気化学グレーニング用の時間が減少する。製造速度が高くなるので、水酸化ナトリウムでの前処理は、リソストリップ表面からの全ての汚染物質を除去するのに不十分であることが分かった。結果として、電気化学グレーニングにおける結果は不安定であり、そして、電気化学グレーニングされたリソストリップ又はシートは表面欠陥を生じる。しかしながら、製造速度を減少させると、リソグラフ印刷プレートの高い製造コストが発生する。
更に、リソストリップの表面をコンディショニングする方法（２つの工程を含む）は、設備機器に関連する比較的高い費用を必要とする。
従って、本発明の目的は、ワークピースの表面をコンディショニングする方法と、アルミニウム合金からなるワークピースとを提供することであって、
前記ワークピースは、粗面処理における製造速度を増加させることができると同時に、設備機器に関する比較的低い労力で、ワークピースのグレーニングされた表面の高い品質を維持する。
前記ワークピースは、粗面処理における製造速度を増加させることができると同時に、設備機器に関する比較的低い労力で、ワークピースのグレーニングされた表面の高い品質を維持する。
本発明の第１の教示によると、前記目的は、アルミニウム合金からなるアルミニウムワークピースの表面をコンディショニングする方法であって、
前記方法が、脱脂媒質を使用してワークピースの表面を脱脂する工程を少なくとも含み、
水性脱脂媒質が、トリポリリン酸ナトリウム５〜４０％とグルコン酸ナトリウム３〜１０％との混合物１．５〜３重量％、非イオン性及びアニオン性界面活性剤の混合物３〜８％、並びに、場合により、ソーダ０．５〜７０％、好ましくは、ソーダ３０〜７０％を少なくとも含み、
ここで、前記水性脱脂媒質中の水酸化ナトリウム濃度が、０．０１〜５重量％、好ましくは、０．１〜１．５％、より好ましくは、１〜２．５重量％であるように、前記水性脱脂媒質中へ水酸化ナトリウムを加えるものとする、前記方法によって達成される。
前記方法が、脱脂媒質を使用してワークピースの表面を脱脂する工程を少なくとも含み、
水性脱脂媒質が、トリポリリン酸ナトリウム５〜４０％とグルコン酸ナトリウム３〜１０％との混合物１．５〜３重量％、非イオン性及びアニオン性界面活性剤の混合物３〜８％、並びに、場合により、ソーダ０．５〜７０％、好ましくは、ソーダ３０〜７０％を少なくとも含み、
ここで、前記水性脱脂媒質中の水酸化ナトリウム濃度が、０．０１〜５重量％、好ましくは、０．１〜１．５％、より好ましくは、１〜２．５重量％であるように、前記水性脱脂媒質中へ水酸化ナトリウムを加えるものとする、前記方法によって達成される。
驚くべきことに、脱脂媒質とそこへ加えられる水酸化ナトリウムとの使用の組合せによって、酸化物粒子が脱脂の間で完全に除去されないにもかかわらず、十分な結果を伴って、電気化学グレーニングを含む粗面処理間での製造速度を増加させることが保証されることが分かった。この良好な結果の原因は、水酸化ナトリウムを加えることによって、脱脂媒質が増加したピックリング速度を有し、それによって、表面からより多くのアルミニウムが同時に除去されるという事実にある。例えば、リソストリップの前記前処理との組合せで、驚くべきことに、リソストリップの電気化学グレーニング工程をより低い電荷流入（charge entry）で、したがって、より早い製造速度で実施できることが分かった。水酸化ナトリウム０．１〜１．５重量％の追加が、脱脂の間のより低い製造速度にとっても適当であるのに対し、水酸化ナトリウム１〜２．５重量％の追加では、プレート製造の間（つまり、電気化学グレーニングの間）での高い製造速度を保証すると同時に、脱脂の間の最も高い製造速度を達成することができる。場合により、ソーダを０．５〜７０重量％（好ましくは、３０〜７０重量％）の量で追加することによって、脱脂媒質のｐＨ値を制御することができる。
本発明の好ましい実施態様によると、脱脂媒質をアルミニウムワークピースの表面へ付与する時間は、最大で１〜７秒、好ましくは、最大で２〜５秒である。これらの付与時間によって、高い製造速度が保障されると同時に、島状酸化物（oxide islands）を粗面処理によって容易に除去することができる。
脱脂媒質のピックリング効果を増加させるために、脱脂媒質の温度は、５０〜８５℃、好ましくは、６５℃〜７５℃である。
より好ましくは、水性脱脂媒質のｐＨ値が、１０〜１４であり、好ましくは、１０〜１３．５である。
更に有利な実施態様によると、ワークピースはストリップ又はシート（特に、リソストリップ又はリソシート）である。この場合、リソストリップ又はリソシートを製造するために必要な電気化学グレーニング工程をより少ない時間内で完全に達成することができ、そして、印刷プレート製造速度を増加させることができる。更に、必要とされる電荷流入を、完全にグレーニングされたストリップ又はシートを提供する間で、減少させることができる。
より好ましくは、ストリップ（特に、リソストリップ）の製造の後で、本発明のコンディショニング方法を達成して、そして、コンディショニングされたストリップをコイル上で巻き取る。この場合、コンディショニングされたリソストリップのコイルを、追加の粗面処理工程（リソグラフ印刷プレート製造で使用される）中における最適なパフォーマンスを含んで提供することができる。
本発明の第２の教示によると、前記目的は、本発明によりコンディショニングされる、アルミニウム合金からなるワークピースによって達成される。上述したように、本発明のワークピースは、次の電気化学グレーニング工程のための最適なパフォーマンスを有する洗浄された表面を提供する。
より好ましくは、ワークピースはストリップ又はシート（特に、リソストリップ又はリソシート）である。リソストリップ又はシートは、リソグラフ印刷プレート用に製造され、そして、それらが構成されるアルミニウム合金と、それらの特定の厚さ（通常、１ｍｍ未満、特に、０．１４〜０．５ｍｍ、より好ましくは、０．２５〜０．３ｍｍである）とのために、「通常」のシートとは異なる。更に、リソストリップ及びシートの表面は粗面処理用に準備されることが好ましい。なぜなら、リソグラフ印刷プレートの製造が、電気化学グレーニング工程を含み、印刷工程用のリソグラフ印刷プレートの表面を準備するからである。本発明のシート又はストリップ（特に、本発明のリソシート又はリソストリップ）では、必要な表面の電気化学グレーニングを、減少された電荷流入でより短い時間内に達成することができる。
本発明のワークピースの最適化された表面に加えて、ワークピースのアルミニウム合金が、アルミニウム合金ＡＡ１０５０、ＡＡ１１００、ＡＡ３１０３又はＡｌＭｇ０．５のうちの１つである場合には、機械的特徴及び電気化学グレーニングの間の改良されたグレーニング構造を提供することができる。これらのアルミニウム合金は、リソグラフ印刷プレート用に必要とされる機械的強度を提供する一方で、合金化成分の量が低いために表面の均質なグレーニングを達成する。しかしながら、その他のアルミニウム合金からなるワークピースも、同じ利点を提供することがある。
本発明のワークピースのより好ましい実施態様によると、アルミニウム合金は、以下の合金化成分（重量％で表示）：
０．０５％ ≦ Ｓｉ ≦ ０．１５ ％、
０．３ ％ ≦ Ｆｅ ≦ ０．４ ％、
Ｃｕ ≦ ０．０１ ％、
Ｍｎ ≦ ０．０５ ％、
Ｍｇ ≦ ０．０１ ％、
Ｚｎ ≦ ０．０１５％、
Ｔｉ ≦ ０．０１５％、
単独でそれぞれ０．００５％未満であって、合計で最大０．１５％の不純物、及び、残余Ａｌ
あるいは、
０．０５％ ≦ Ｓｉ ≦ ０．２５ ％、
０．３０％ ≦ Ｆｅ ≦ ０．４０ ％、
Ｃｕ ≦ ０．０４ ％、
Ｍｎ ≦ ０．０５ ％、
０．１ ％ ≦ Ｍｇ ≦ ０．３ ％、
Ｔｉ ≦ ０．０４ ％ 並びに
単独でそれぞれ０．００５％未満であって、合計で最大０．１５％の不純物、及び、残余Ａｌ
あるいは、
０．０５％ ≦ Ｓｉ ≦ ０．５ ％、
０．４０％ ≦ Ｆｅ ≦ １ ％、
Ｃｕ ≦ ０．０４ ％、
０．０８％ ≦ Ｍｎ ≦ ０．３ ％、
０．０５％ ≦ Ｍｇ ≦ ０．３ ％、
Ｔｉ ≦ ０．０４ ％ 並びに
単独でそれぞれ０．００５％未満であって、合計で最大０．１５％の不純物、及び、残余Ａｌ
を含む。
０．０５％ ≦ Ｓｉ ≦ ０．１５ ％、
０．３ ％ ≦ Ｆｅ ≦ ０．４ ％、
Ｃｕ ≦ ０．０１ ％、
Ｍｎ ≦ ０．０５ ％、
Ｍｇ ≦ ０．０１ ％、
Ｚｎ ≦ ０．０１５％、
Ｔｉ ≦ ０．０１５％、
単独でそれぞれ０．００５％未満であって、合計で最大０．１５％の不純物、及び、残余Ａｌ
あるいは、
０．０５％ ≦ Ｓｉ ≦ ０．２５ ％、
０．３０％ ≦ Ｆｅ ≦ ０．４０ ％、
Ｃｕ ≦ ０．０４ ％、
Ｍｎ ≦ ０．０５ ％、
０．１ ％ ≦ Ｍｇ ≦ ０．３ ％、
Ｔｉ ≦ ０．０４ ％ 並びに
単独でそれぞれ０．００５％未満であって、合計で最大０．１５％の不純物、及び、残余Ａｌ
あるいは、
０．０５％ ≦ Ｓｉ ≦ ０．５ ％、
０．４０％ ≦ Ｆｅ ≦ １ ％、
Ｃｕ ≦ ０．０４ ％、
０．０８％ ≦ Ｍｎ ≦ ０．３ ％、
０．０５％ ≦ Ｍｇ ≦ ０．３ ％、
Ｔｉ ≦ ０．０４ ％ 並びに
単独でそれぞれ０．００５％未満であって、合計で最大０．１５％の不純物、及び、残余Ａｌ
を含む。
３つの前記アルミニウム合金のうちの１つからなっており、そして、本発明の方法によってコンディショニングされるワークピースは、特に、ワークピースが、コンディショニング後に電気化学グレーニングされるリソストリップである場合に、最先端の機械的特性及びグレーニング特性を有している。驚くべきことに、特に、本発明のコンディショニング方法でコンディショニングされる後者のアルミニウム合金が、次の粗面処理工程における高い感度を示すことが分かった。結果として、コンディショニング設備のための費用をかなり減少させる本発明の単一の工程のコンディショニング方法にもかかわらず、リソストリップ及びシート用のプレート製造速度における増加が達成される。
本発明を更に発展させる多くの可能性がある。ここに、本明細書の独立請求項１及び独立請求項６について、並びに、図面と共に本発明の実施態様について説明する。
従来法により脱脂されるリソストリップの表面の顕微鏡図を示す図である。
本発明法により脱脂されるリソストリップの表面の顕微鏡図を示す図である。
本発明法を検証するために、２つの異なるアルミニウム合金製の４つのストリップを、一方で、種々の脱脂パラメータで試験し、そして、他方で、種々のプレート製造ライン上での電気化学グレーニングの間に、種々のストリップ速度で試験した。種々のアルミニウム合金は、合金化成分の以下の組成を有する（以下、重量％で表示）：
合金Ａ：
０．０５％ ≦ Ｓｉ ≦ ０．２５ ％、
０．３ ％ ≦ Ｆｅ ≦ ０．４０ ％、
Ｃｕ ≦ ０．０４ ％、
Ｍｎ ≦ ０．０５ ％、
０．１ ％ ≦ Ｍｇ ≦ ０．３ ％、
Ｔｉ ≦ ０．０４ ％、及び
単独でそれぞれ０．００５％で未満あって、合計で最大０．１５％の不純物、及び、残余Ａｌ。
合金Ｂ：
０．０５％ ≦ Ｓｉ ≦ ０．１５ ％、
０．３ ％ ≦ Ｆｅ ≦ ０．４ ％、
Ｃｕ ≦ ０．０１ ％、
Ｍｎ ≦ ０．０５ ％、
Ｍｇ ≦ ０．０１ ％、
Ｚｎ ≦ ０．０１５％、
Ｔｉ ≦ ０．０１５％、
単独でそれぞれ０．００５％で未満あって、合計で最大０．１５％の不純物、及び、残余Ａｌ。
前記アルミニウム合金製のリソストリップを、産業プレート製造ライン上でのそれらのグレーニング態様に関して試験した。
合金Ａ：
０．０５％ ≦ Ｓｉ ≦ ０．２５ ％、
０．３ ％ ≦ Ｆｅ ≦ ０．４０ ％、
Ｃｕ ≦ ０．０４ ％、
Ｍｎ ≦ ０．０５ ％、
０．１ ％ ≦ Ｍｇ ≦ ０．３ ％、
Ｔｉ ≦ ０．０４ ％、及び
単独でそれぞれ０．００５％で未満あって、合計で最大０．１５％の不純物、及び、残余Ａｌ。
合金Ｂ：
０．０５％ ≦ Ｓｉ ≦ ０．１５ ％、
０．３ ％ ≦ Ｆｅ ≦ ０．４ ％、
Ｃｕ ≦ ０．０１ ％、
Ｍｎ ≦ ０．０５ ％、
Ｍｇ ≦ ０．０１ ％、
Ｚｎ ≦ ０．０１５％、
Ｔｉ ≦ ０．０１５％、
単独でそれぞれ０．００５％で未満あって、合計で最大０．１５％の不純物、及び、残余Ａｌ。
前記アルミニウム合金製のリソストリップを、産業プレート製造ライン上でのそれらのグレーニング態様に関して試験した。
本発明の実施例のために、使用される脱脂媒質は、水酸化ナトリウム１重量％を追加すると共に、トリポリリン酸ナトリウム５〜４０％とグルコン酸ナトリウム３〜１０％との混合物少なくとも１．５〜３重量％、ソーダ３０〜７０％、並びに、非イオン性及びアニオン性界面活性剤の混合物３〜８％を含む。比較例は、水酸化ナトリウムを脱脂媒質へ加えずに、同じ条件で脱脂した。実施例の結果を表１に示す。
TDegrは脱脂の間の温度を示し、tDegはストリップ表面と脱脂媒質の接触時間を示し、そして、vGrainingはプレート製造ラインにおけるストリップの速度（つまり、電気化学グレーニング間での速度）を示す。１つの母ストリップから製造されるストリップ１及びストリップ２を、同じプレート製造ライン上で試験した。このことを、ストリップ３及びストリップ４にも適用した。プレート製造ラインの種々の特性によって、ストリップ１、２と、ストリップ３、４とのvGrainingの異なる値が生じる。
TDegrは脱脂の間の温度を示し、tDegはストリップ表面と脱脂媒質の接触時間を示し、そして、vGrainingはプレート製造ラインにおけるストリップの速度（つまり、電気化学グレーニング間での速度）を示す。１つの母ストリップから製造されるストリップ１及びストリップ２を、同じプレート製造ライン上で試験した。このことを、ストリップ３及びストリップ４にも適用した。プレート製造ラインの種々の特性によって、ストリップ１、２と、ストリップ３、４とのvGrainingの異なる値が生じる。
表１から分かるように、本発明法により脱脂されるリソストリップは、グレーニング速度が増加した場合であっても、通常、電気化学グレーニング後での良好な外観を示す。しかしながら、本発明法により脱脂されるリソストリップはより良好なグレーニング結果を示す。なぜなら、本発明法によりグレーニングされるリソストリップの表面は、より細かく、より均一で、そして、より浅いグレーニング構造を有するからである。このグレーニング構造は、本発明のリソストリップの改良された印刷特性を提供する。更に、ストリップ１及びストリップ２の結果から分かるように、本発明の方法は、たとえ高い製造速度であっても改良された前記グレーニング構造を提供する。従来法により脱脂されるストリップ１は、グレーニング速度５０ｍ／分での電気化学グレーニング後で、良好な外観結果だけを単に示す。しかしながら、本発明法で脱脂されるストリップ２は、グレーニング速度５５ｍ／分を可能にする。
従来の及び本発明の脱脂方法の種々のグレーニング構造を図１及び図２に示す。前述したように、図２は、本発明法によって脱脂されるアルミニウム合金Ａからなるリソストリップの電気化学グレーニング後の表面の顕微鏡図を示す。図１は、従来法により脱脂される同じリソストリップのグレーニング結果を示す。本発明法によって達成されるグレーニングパターンは、従来法で脱脂されたリソストリップによって達成されるグレーニングパターンと比較すると、より細かく、そして、より浅い。結果として、本発明のリソストリップの印刷特性はかなり改良される。
本発明の実施例は、重量あたり１％の水酸化ナトリウムを加えることによって達成された。水酸化ナトリウムのより高い濃度と、脱脂媒質に対するストリップのより短い接触時間との組合せによって、同様の結果が導かれるであろうことが見込まれる。
Claims (9)
- アルミニウム合金からなるアルミニウムワークピース（特に、リソシート又はリソストリップ）の表面をコンディショニングする方法であって、
前記方法が、脱脂媒質を使用してワークピースの表面を脱脂する工程を少なくとも含み、
水性脱脂媒質が、トリポリリン酸ナトリウム５〜４０％とグルコン酸ナトリウム３〜１０％との混合物１．５〜３重量％、非イオン性及びアニオン性界面活性剤の混合物３〜８％、並びに、場合により、ソーダ０．５〜７０％、好ましくは、ソーダ３０〜７０％を少なくとも含み、
ここで、前記水性脱脂媒質中の水酸化ナトリウム濃度が、０．０１〜５重量％、好ましくは、０．１〜１．５％、より好ましくは、１〜２．５重量％であるように、前記水性脱脂媒質中へ水酸化ナトリウムを加えるものとする、前記方法。 - 脱脂媒質を付与する時間が、最大で１〜７秒、好ましくは最大で２〜５秒である、請求項１に記載の方法。
- 脱脂媒質の温度が、５０〜８５℃、好ましくは、６５℃〜７５℃である、請求項１又は２に記載の方法。
- 水性脱脂媒質のｐＨ値が、１０〜１４、好ましくは、１０〜１３．５である、請求項１〜３に記載の方法。
- ストリップの製造、個々の圧延に続いて、リソストリップをコンディショニングし、そして、前記コンディショニングを完了させることによって、コンディショニングされたストリップをコイル上で巻き取る、請求項１〜４に記載の方法。
- 請求項１〜５に記載の方法によりコンディショニングされるワークピース。
- アルミニウム合金が、アルミニウム合金ＡＡ１０５０、ＡＡ１１００、ＡＡ３１０３、又は、ＡｌＭｇ０．５のうちの１つである、請求項６に記載のワークピース。
- アルミニウム合金が、以下の合金成分（以下、重量％で表示）：
０．０５％ ≦ Ｓｉ ≦ ０．１５ ％、
０．３ ％ ≦ Ｆｅ ≦ ０．４ ％、
Ｃｕ ≦ ０．０１ ％、
Ｍｎ ≦ ０．０５ ％、
Ｍｇ ≦ ０．０１ ％、
Ｚｎ ≦ ０．０１５％、
Ｔｉ ≦ ０．０１５％、
単独でそれぞれ０．００５％未満であって、合計で最大０．１５％の不純物、及び、残余Ａｌ
あるいは、
０．０５％ ≦ Ｓｉ ≦ ０．２５ ％、
０．３０％ ≦ Ｆｅ ≦ ０．４０ ％、
Ｃｕ ≦ ０．０４ ％、
Ｍｎ ≦ ０．０５ ％、
０．１ ％ ≦ Ｍｇ ≦ ０．３ ％、
Ｔｉ ≦ ０．０４ ％ 並びに、
単独でそれぞれ０．００５％未満であって、合計で最大０．１５％の不純物、及び、残余Ａｌ
あるいは、
０．０５％ ≦ Ｓｉ ≦ ０．５ ％、
０．４０％ ≦ Ｆｅ ≦ １ ％、
Ｃｕ ≦ ０．０４ ％、
０．０８％ ≦ Ｍｎ ≦ ０．３ ％、
０．０５％ ≦ Ｍｇ ≦ ０．３ ％、
Ｔｉ ≦ ０．０４ ％ 並びに、
単独でそれぞれ０．００５％未満であって、合計で最大０．１５％の不純物、及び、残余Ａｌ
を含む、請求項６に記載のワークピース。 - ワークピースが、リソストリップ又はリソシートである、請求項６〜８に記載のワークピース。
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