JP4784352B2

JP4784352B2 - 印刷基板用鋼板

Info

Publication number: JP4784352B2
Application number: JP2006072274A
Authority: JP
Inventors: 健爾飯住; 陽俊山下; 友佳西川; 克己小島; 利裕菊地
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2006-03-16
Filing date: 2006-03-16
Publication date: 2011-10-05
Anticipated expiration: 2026-03-16
Also published as: JP2007246991A

Description

本発明は、感光性樹脂版材の支持体として用いられる印刷基板用鋼板に関するものである。なお、上記鋼板にはその表面にめっき処理を施した鋼板も含まれる。

従来、活版印刷は、鉛、亜鉛、銅などの金属を薬品で腐食して製版した版材を用いていたが、製活に時間とコストがかかり、しかも専門技術が必要であることから、現在では、感光性樹脂版材を用いるのが主流となっている。この感光性樹脂版材は、支持体の表面に、アルコール可溶性あるいは水可溶性のポリアミド、ポリビニルアルコールＳＢＲなどの基体ポリマーに光重合成分、光増感剤、熱安定剤、可塑剤などを配合した感光性樹脂層を０．２ｍｍ以上の厚さで薄く均一に塗布した後、この表面にネガフィルムを真空密着させてから露光させ、未露光部を水等で溶出して、乾燥させたものであり、露光部が版面凸部(画像部)、溶出部が版面凹部(非画像部)となる。

上記支持体には、従来、比較的厚手の鋼板（以降、この鋼板を「印刷基板用鋼板」とも言う）が使用されていた。そのため、重量が重くて作業性が悪い、輪転機の版胴への装着に当たって、前もってカービング機で巻き癖を付けておく必要があり、作業が煩雑である、サイズ調整のために専用のカッターが必要とされるなどの問題があった。

この問題を解決する技術として、例えば、特許文献１には、引張強度５５ｋｇｆ／ｍｍ^２以上、伸び率１０％以下、厚さ０．０３〜０．１２ｍｍの鋼板を支持体とした活版印刷用感光性樹脂凸版材が開示されている。また、特許文献２には、抗張力２０〜４５ｋｇｆ／ｍｍ^２、伸び率１０％以上、厚さ０．０５〜０．１３ｍｍの鋼板を支持体とする感光性樹脂版材が開示されている。これらの技術によれば、カービング機による巻き癖を付ける必要もなく、裁断も容易かつ軽量で、作業性に優れる印刷基板用鋼板を得ることができる。

ところで、印刷基板用鋼板には、高強度でかつ平坦度に優れることが要求される。そのため、従来技術では、上記鋼板として、平滑性および厚み精度に優れ、印刷材としての要求特性を満たす薄手の冷延鋼板が使用されおり、また、必要に応じて、その表面に防錆のため、「めっき」あるいは化学処理が施されたものが使用されていた。

上記印刷基板用鋼板は、焼鈍した冷延鋼板をさらに圧延して薄くすることにより製造されていた。具体的には、熱延鋼板を中間厚まで冷間圧延し、必要に応じて潤滑向上等を目的として錫めっきあるいは亜鉛めっきを施した鋼板を、さらに冷間圧延して目的とする０．０３〜０．１３ｍｍの板厚の極薄鋼板（スチールフォイル）としていた。しかし、上記０．１３ｍｍ以下の印刷基板用鋼板は、板厚が薄いがために、却って、折れが発生しやすく取り扱いが難しいという問題がある。

そのため、板厚が０．１３ｍｍを超える板厚の冷延鋼板を印刷基板用鋼板として用いる場合も多い。このような、板厚が０．１３ｍｍ超えの冷延鋼板は、低炭素鋼素材を熱間圧延し、冷間圧延した鋼板を、連続焼鈍等で再結晶焼鈍した後、さらにＤＣＲミル等で２次冷間圧延して製品厚みとし、しかる後、必要に応じて、錫めっきやクロムめっき等の表面処理を施して製造している（例えば、特許文献３参照）。
特開昭６２−０５６９６７号公報特開平０９−１３８５０７号公報特開昭６３−０６０５９１号公報

しかしながら、上記製造方法では、板厚が薄いために２次冷間圧延機での形状制御が難しく、耳伸び、中伸び等の形状不良を起こしやすい。また、２次冷間圧延の素材が焼鈍材で軟質であるために、蛇腹、縦筋等の座屈性の筋状欠陥が発生し易いという問題もある。また、この製造方法では、焼鈍後に２次冷間圧延する必要があるため、生産能率の低下や製造コストの上昇を招いていた。一方、１回の冷間圧延で製造したＳＲ材（ＳｉｎｇｌＲｅｄｕｃｅ材）の印刷基板用鋼板は、強度（引張強さ）が低くて疲労強度が低いために、印刷時に破断を起こしやすいという問題も抱えていた。

斯かる問題点を回避するために、中間に焼鈍工程を含むことなく１回の冷間圧延で所定の製品板厚とし、焼鈍工程を省略することが検討されている。この方法では、上記２回圧延法における問題点をある程度解決し、高強度でかつ平坦度が良好な鋼板を安価に製造することができる。しかし、この方法で得られる鋼板は、冷間圧延ままの未焼鈍状態のものであるため、伸びがゼロ（０）％に近いものとなってしまう。

輪転機の版胴（ドラム）に鋼板を装着する方法には、マグネットやボルトを用いる場合もあるが、鋼板端部をはぜ折りして装着する場合も多い。この場合には、鋼板はほぼ密着曲げに近い曲げ加工を受けるため、上記１回の冷間圧延ままの鋼板では、曲げ部に割れが生じてしまい、実用に耐えない。

そこで、本発明の目的は、高強度でかつ平坦度に優れると共に、延性（曲げ性）にも優れる印刷基板用鋼板を安価に提供することにある。具体的には、本発明の鋼板が有すべき機械的特性は、引張強さＴＳが５００ＭＰａ以上、全伸びＥｌが２％以上である。

発明者らは、従来技術が抱える上記問題点を解決すべく検討を重ねた。その結果、適正量のＰおよび／またはＮｂを添加した低炭素鋼を素材とし、これを１回の冷間圧延で最終板厚まで圧延し、焼鈍し、調質圧延することにより、上記問題点をすべて解決できることを見出し、本発明を完成させた。

すなわち、本発明は、Ｃ：０．０２〜０．０９ｍａｓｓ％、Ｍｎ：１．０ｍａｓｓ％以下、Ｐ：０．０７〜０．１５ｍａｓｓ％、Ａｌ：０．０３１ｍａｓｓ％以下、Ｎ：０．０３ｍａｓｓ％以下を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる成分組成を有し、引張強さが５００ＭＰａ以上、全伸びが２％以上である印刷基板用鋼板である。

また、本発明は、Ｃ：０．０２〜０．０９ｍａｓｓ％、Ｍｎ：１．０ｍａｓｓ％以下、Ｐ：０．０２〜０．１５ｍａｓｓ％、Ｎｂ：０．０２〜０．０６ｍａｓｓ％、Ａｌ：０．０３１ｍａｓｓ％以下、Ｎ：０．０３ｍａｓｓ％以下を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる成分組成を有し、引張強さが５００ＭＰａ以上、全伸びが２％以上である印刷基板用鋼板である。

本発明の上記鋼板は、その表面にめっき層を有することを特徴とする。

本発明によれば、従来技術と比較して、高強度でかつ平坦度に優れるだけでなく、延性にも優れる鋼板を安価に製造することができ。したがって、この鋼板は、感光性樹脂版材の印刷基板用鋼板に用いて好適である。

本発明を開発する契機となった実験について説明する。
Ｃ：０．０２〜０．０９ｍａｓｓ％、Ｍｎ：０．５０ｍａｓｓ％、Ｎ：０．０１ｍａｓｓ％、残部が実質的にＦｅからなる鋼と、これにＮｂを０．０２ｍａｓｓ％と０．０６ｍａｓｓ％添加した鋼の合計３種類の鋼をベースとし、これらにさらにＰを０．０１〜０．１５ｍａｓｓ％の範囲で添加した鋼を実験室的に溶製し、熱間圧延して板厚：１．８ｍｍの熱延板とし、この熱延板を酸洗後、板厚：０．１８ｍｍに冷間圧延し、７６０℃×１５秒の再結晶焼鈍後、１．０％の調質圧延を施し冷延焼鈍板とした。この鋼板について、圧延方向に平行方向の引張試験片を採取して引張試験を行い、引張強さＴＳおよび全伸びＥｌを測定すると共に、Ｃ方向の短冊状試験片を採取し、密着曲げ（曲げＲ＝０ｔ（ｔ：板厚））試験を行った。

上記測定の結果を、図１に示した。この結果から、Ｎｂ無添加でも、Ｐを０．０７ｍａｓｓ％以上添加した鋼板であれば、引張強さＴＳ≧５００ＭＰａが得られることがわかる。また、さらにＮｂを添加することによって、Ｐを０．０２ｍａｓｓ％以上添加した鋼板であれば、引張強さＴＳ≧５００ＭＰａが得られることがわかる。したがって、過剰に添加すると、耐食性に悪影響のあるＰの添加量を低減することができる。さらに、これらの鋼板は、いずれも全伸びＥｌが２０％以上の値を示しており、密着曲げでも、割れを起こすことはなかった。
本発明は、上記の知見に基き開発したものである。

次に、本発明に係る印刷基板用鋼板の成分組成を限定する理由について説明する。
Ｃ：０．０２〜０．０９ｍａｓｓ％
Ｃは、鋼の強度を高めるのに必須の成分であり、本発明の鋼板では、０．０２ｍａｓｓ％以上添加する必要がある。しかし、０．０９ｍａｓｓ％を超えると、鋼の強度が高くなり過ぎて圧延負荷が増大し、１回の冷間圧延で、製品板厚まで圧延することが不可能となる他、耳伸び等の形状不良を起こしやすくなる。また、Ｃが多いと、炭化物の析出量が増加するため、印刷時の破断原因となるおそれがある。そこで、本発明の鋼板はＣの上限を０．０９ｍａｓｓ％とする。好ましくは、Ｃは、０．０４〜０．０７ｍａｓｓ％の範囲である。

Ｐ：０．０２〜０．１５ｍａｓｓ％または０．０７〜０．１５ｍａｓｓ％
Ｐは、固溶強化能に優れた成分であり、本発明の鋼板において引張強さＴＳ≧５００ＭＰａの高強度を確保するためには必須の成分である。かかる効果を得るためには、Ｎｂを添加しない場合には、０．０７ｍａｓｓ％以上添加することが必要である。しかし、Ｎｂを０．０２ｍａｓｓ％以上添加する場合には、Ｐの添加量は０．０２ｍａｓｓ％以上であれば、引張強さＴＳ≧５００ＭＰａを得ることができる。一方、Ｎｂ添加の有無にかかわらず、Ｐの含有量が０．１５ｍａｓｓ％を超えると、その効果が飽和するほか、耐食性が低下するという弊害も起こるようになるため、０．１５ｍａｓｓ％以下とする。

Ｎｂ：０．０６ｍａｓｓ％以下
Ｎｂは、Ｃ，Ｎと炭窒化物を形成して微細に析出し、結晶粒を微細化し、鋼板強度を高める成分であり、Ｐと同様、本発明の鋼においては引張強さＴＳ≧５００ＭＰａの高強度を確保するために好ましい成分であり、耐食性に悪影響のあるＰの添加量を低減することができる。上記効果を得るためには、０．０２ｍａｓｓ％以上の添加が好ましい。一方、Ｎｂの含有量が０．０６ｍａｓｓ％超えでは、上記効果が飽和し、原料コストの上昇を招くだけであるので、上限は０．０６ｍａｓｓ％とする。好ましくは、０．０３〜０．０５ｍａｓｓ％の範囲である。

本発明の鋼板に含有するＭｎおよびＮの量は、缶用鋼板として通常含有される範囲であればよく、具体的には下記の範囲が好ましい。
Ｍｎ：１．０ｍａｓｓ％以下
Ｍｎは、脱酸効果を有する他、Ｓによる熱間脆性を防止する効果や鋼板強度を高める効果を有する元素である。かかる効果を得るためには、０．２ｍａｓｓ％以上添加することが好ましい。一方、１．０ｍａｓｓ％を超えて添加すると、Ｍｎが鋼板表面に濃化して、表面汚れを発生させることがあるので、Ｍｎは１．０ｍａｓｓ％以下とする。好ましくは、０．７ｍａｓｓ％以下である。

Ｎ：０．０３ｍａｓｓ％以下
Ｎは、ＡｌやＮｂと窒化物を形成して結晶粒を微細化し、鋼を高強度化する成分であるが、固溶Ｎとして存在すると時効性を害するため、０．０３ｍａｓｓ％以下が好ましい。しかし、過度の低減は、製鋼コストの上昇を招くので、下限は０．００１ｍａｓｓ％程度とするのが好ましい。

なお、本発明の鋼板は、上記成分以外の残部は、Ｆｅおよび不可避的不純物からなることが好ましい。ただし、本発明の効果を害さない範囲であれば、上記以外の成分を含むことを拒むものではない。

次に、本発明の鋼板が有すべき機械的特性について説明する。
引張強さＴＳ：５００ＭＰａ以上
本発明の鋼板の引張強さＴＳは、５００ＭＰａ以上であることが必要である。ＴＳが５００ＭＰａ未満では、疲労強度が低いため、印刷用基板材として長時間使用した時に、破断を起こすからである。

全伸び：２％以上
本発明の鋼板の全伸びは２％以上であることが必要である。というのは、輪転機のドラムに装着する際のはぜ折りでは、通常、密着曲げにほぼ近い曲げＲ＝１ｔ（ｔ：板厚）の１８０°曲げを受ける。発明者らの試験結果では、上記曲げを行っても割れ（折れ）を起こさないためには、引張試験における伸びは少なくとも２％が必要である。そこで、本発明の鋼板の全伸びは２％以上とする。

本発明の鋼板には、その他に、以下の項目を満たすものであることが好ましい。
板厚：０．１３ｍｍ超え
本発明の鋼板は、板厚が０．１３ｍｍ超えのものであることが好ましい。というのは、板厚が０．１３ｍｍ以下では、製品の腰が弱く、腰折れが入り易いため、製版時や印刷時の取り扱いが難しくなるからである。より好ましくは、製品板厚は０．１５ｍｍ以上である。一方、板厚の上限は、特に、限定されないが、厚くなり過ぎると、鋼板自体の重さが増して、取り扱いが難しくなるので、上限は０．２５ｍｍとすることが好ましい。

耳伸び、中伸び：それぞれ急峻度で１％以下
また、本発明の冷延鋼板は、その平坦度が、定盤上に置いた状態で、耳伸び、中伸び（腹伸びとも言う）を測定したときに、下記式；
急峻度＝（耳伸びまたは中伸びの山高さ）／山ピッチ×１００（％）
で定義される急峻度がそれぞれ１％以下のものであることが好ましい。耳伸びまたは中伸びの急峻度が１％を超えると、耳伸び、中伸びが大きいため、版胴に巻き付けたときに版胴に完全に密着せず、印刷不良を起こす可能性があるからである。

次に、本発明の印刷基板用鋼板の製造方法について説明する。
本発明の鋼板は、上述した成分組成を有する鋼を転炉、電気炉等の通常公知の方法で溶製し、必要に応じて脱ガス処理等の二次精錬を行った後、連続鋳造法、造塊−分塊圧延法等の公知の方法で鋼スラブとする。この鋼スラブは、その後、加熱炉に装入して再加熱後、熱間圧延する。この際、連続鋳造後の鋼スラブは、室温まで冷却することなく加熱炉で軽加熱後熱間圧延する、あるいは、連続鋳造後、直ちに熱間圧延する省エネルギープロセスを採用してもよい。

熱間圧延工程は、通常公知の方法で行うことができるが、優れた平坦度を得るためには、熱延仕上終了温度（ＦＤＴ）をＡｒ_３変態点以上、好ましくは（Ａｒ_３変態点＋５０℃）以上の温度とするのが望ましい。というのは、熱延鋼板のエッジ部は、温度が低下し易いため、仕上圧延終了温度がＡｒ_３変態点を下回り易い。その結果、エッジ部の熱延組織が粗大化して軟質化し、冷間圧延時に耳伸び不良を起こし易いからである。圧延後の巻取温度は、通常の温度でよいが、好ましくは５００〜６５０℃である。

熱間圧延後の鋼板は、酸洗後、１回の冷間圧延で、所望の製品板厚まで圧延する。この際の冷延圧下率は、８０〜９５％の範囲が好ましい。８０％未満では、冷延鋼板の素材となる熱延鋼板の板厚を過度に薄くする必要があり、熱間圧延の圧延負荷が増大して好ましくない。一方、９５％を超えると、冷延圧下率が大きくなり過ぎて圧延負荷が増大し、ヒートストリーク等の表面欠陥や耳伸び等の形状不良を引き起こし易いからである。

冷間圧延した鋼板は、その後、焼鈍工程で再結晶させる。再結晶焼鈍の方法としては、箱焼鈍法と連続焼鈍法とがあるが、高強度の鋼板を得るため、また、良好な形状を確保するためには、連続焼鈍法を採用することが好ましい。この時の焼鈍温度は、７３０〜７８０℃であることが好ましい。

連続焼鈍後の鋼板は、その後、表面粗度調整、形状矯正および降伏伸びの消失等の機械的特性の改善を目的として、圧下率が０．５〜１．５％の範囲の調質圧延を施すことが好ましい。さらに、必要に応じて、テンションレベラー等の形状矯正設備で、伸び率が０．１〜３％程度の形状矯正を行ってもよい。

上記連続焼鈍後の鋼板は、そのまま製品としてもよく、あるいは、さらにその後、電気めっきラインに通板し、クロムめっきや錫めっき等のめっき処理を施してから製品としてもよい。

表１に示した成分組成を有する鋼を転炉で溶製し、連続鋳造法で鋼スラブとし、その後、この鋼スラブを１２５０℃に再加熱後、仕上圧延終了温度を８９０〜９２０℃(≧Ａｒ_３変態点)とする熱間圧延により板厚１．８ｍｍの熱延板とした。続いて、これらの熱延板を、酸洗し、１回の冷間圧延のみで最終板厚の０．１８ｍｍで圧延し、７５０℃×３０秒の連続焼鈍を施した後、０．９％の圧下率の調質圧延を施し、冷延焼鈍板とした。上記冷延焼鈍板は、その後、さらにテンションレベラーにて、伸び率が０．３％の形状矯正を行った後、精整ラインに通板して形状測定を行うと共に、供試材を採取して、引張試験および曲げ試験に供した。形状測定は、精整ラインの定盤上で、耳伸び、中伸びおよびそれらの発生ピッチを測定し、前述した急峻度を測定した。また、引張試験は、上記供試材から、圧延方向に平行にＪＩＳ５号引張試験片を採取し、引張強さＴＳと全伸びＥｌを測定し、曲げ試験は、圧延方向に直角方向に短冊状試験片を採取し、曲げＲ＝０ｔ（ｔ：板厚）の密着曲げを行い、割れの発生有無を調べた。

上記測定の結果を、表１中に併記して示した。この表１の結果から、本発明に従い製造した冷延鋼板は、従来の方法で製造された冷延鋼板と比較して、降伏強度が高く、平坦度にも優れており、印刷基板用鋼板として好適であることがわかる。

なお、テンションレベラーで形状矯正した上記冷延鋼板には、その後、さらに電気めっきラインにてクロムめっきを施し、ＪＩＳＧ３３１５−２００２に規定されためっき付着量を満たすティンフリースチール(ＴＦＳ)を製造した。そして、このＴＦＳについても、上記冷延鋼板と同様に、形状測定、引張試験および曲げ試験を行ったが、結果は表１に示した結果と同じとなった。これから、本発明に従い製造しためっき層を有する冷延鋼板も、印刷基板用鋼板として優れていることが確認された。

本発明の技術は、印刷基板用鋼板に限定されるものではなく、食缶や飲料缶、雑缶等の容器に用いられる缶用鋼板にも適用することができる。

印刷基板用鋼板の引張強さに及ぼすＮｂおよびＰ含有量の影響を示すグラフである。

Claims

Ｃ：０．０２〜０．０９ｍａｓｓ％、
Ｍｎ：１．０ｍａｓｓ％以下、
Ｐ：０．０７〜０．１５ｍａｓｓ％、
Ａｌ：０．０３１ｍａｓｓ％以下、
Ｎ：０．０３ｍａｓｓ％以下を含有し、
残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる成分組成を有し、
引張強さが５００ＭＰａ以上、全伸びが２％以上である印刷基板用鋼板。
Ｃ：０．０２〜０．０９ｍａｓｓ％、
Ｍｎ：１．０ｍａｓｓ％以下、
Ｐ：０．０２〜０．１５ｍａｓｓ％、
Ｎｂ：０．０２〜０．０６ｍａｓｓ％、
Ａｌ：０．０３１ｍａｓｓ％以下、
Ｎ：０．０３ｍａｓｓ％以下を含有し、
残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる成分組成を有し、
引張強さが５００ＭＰａ以上、全伸びが２％以上である印刷基板用鋼板。
上記鋼板は、その表面にめっき層を有することを特徴とする請求項１または２に記載の印刷基板用鋼板。