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銅・亜鉛めっき、DLC、 クロムメッキの基礎 グラビア製版の技術動向を解説
銅・亜鉛めっき、DLC、 クロムメッキの基礎 *TCXWTG グラビア製版の技術動向を解説 日本印刷学会 技術委員会 グラビア研究会 （一社）日本印刷学会 技術委員会 グラビア研究会（河村英 司主査）は、6月5日（水）午後1時10分より、日本印刷会館 201、202、203号室において、平成25年度第1回勉強会「進化 するグラビア製版技術」を開催しました。グラビア製版の技術 動向などにスポットが当てられた今回の研究会では、グラビア 印刷用シリンダー製版システムメーカー2社、コンバーター1社 が講演を行いました。参加者は、コンバーター、製版業者など、 定員35名のところ88名が参加し、注目の高さが伺えました。 グラビア製版で使われる 銅シリンダーの製造方式銅めっき る。 従来よりも高い伝導度を持つ陽極を使い、めっ き中の電圧を低下することができる。 外 部 銅 溶 解 シ ス テ ム 「CuMax」は、外部装置 化学的に銅を溶かすので、不要なスラッジは発 の CuMax ジェネレータ 生せず、液も汚れないし、メンテナンスも楽であ ーで2cm 角ほどの無酸 る。必要なものしか溶かさないので、添加剤の消 素銅のナゲットを化学プ 耗等も削減されて効率が良い。 ロセスで溶解する。硫酸 生産性は、最大で1分間に5μ m を目標に使っ ていただければ。CuMax ジェネレーターは、従 銅が生成され、タンク内 電解液の同イオンを高め 6 日本印刷学会技術委員会 グラビア研究会の 河村英司主査 ヘル・グラビア・ジャパン㈱ 高山喜登氏 来の K.WALTER 社や MDC 社のめっき槽を改造 る。溶解した銅濃度は自動計測調整で計測され、 してジェネレーターだけを付けることも可能で、 常に一定の範囲で管理される。その後、電解液は こうした改造も含めて全世界で70セット設置さ 濾過されめっき槽に送られる。銅めっき表面の均 れている。 一性や均質性、彫刻に適した銅の性質を持たせる 亜鉛めっきについては、亜鉛はレーザーで彫刻 添加剤により、平滑性および光沢性に優れた銅表 するための母材で、従来はアルカリ性溶液に亜鉛 面を生成する。 を溶かして不溶性陽極でめっきしていた。しかし、 常に添加剤を分析、フィードバックし、コント この方法では1分間に1∼2μ m のスピードしか ロールしている。過電流が流れないように電流の だせないが、今回紹介する酸性の亜鉛めっきは1 回り込みを少し抑えてシリンダーの径状を安定し 分間に4μ m。銅と同等のスピードでめっきでき て、両サイドが盛り上がらないめっきを考えてい るようになった。40∼50μ m の亜鉛めっきした GPJAPAN 2013.9 ものを銅と同じプロセスで、表面を研磨して仕上 次世代グラビア製版技術の試み げ、DLS（ダイレクトレーザーシステム）で彫刻。 グラビアのめっき工程 酸性亜鉛の硬度が約160∼180のため、従来の において使用される六価 彫刻機でも彫ることができる。また、版深の深い クロムの代替として 80∼100μ m のシリンダーにも対応できる。こ DLC（ダイヤモンドライ うした深い版は、クロムめっきするのが難しいが、 クカーボン）がある。真 亜鉛の表面にクロムめっきすることも可能。従来 空中でカーボンの膜を付 のアルカリ亜鉛に比べて、酸性の亜鉛めっきは耐 けるため、1時間に約1 食性に優れて硬度の高い彫刻機で彫刻できる。 μ m と、成 膜 に 時 間 が 亜鉛表面のシリンダーに亜鉛を厚く盛ったり、 かかる。また、クロムと違って硬度や摩擦係数な 銅の表面に亜鉛を50∼60μ m 付けて、Cellaxy どが大分違う。クロムでは厚さ5μ m、中には10 で絵柄を付ける。グラビアで使われているバラー μ m というものもある。しかし、DLC では1、2 ド方式にも亜鉛は使える。ただし、バラードにな μ m でも十分優れた特性がある。そこで昨年、 る下地は銅でなければならないので、40μ m 程 同時に20本を成膜できる装置を開発した。現在 度の銅を付けた上に亜鉛を付ける。鉄芯は、鉄の 実用性テストが進行中である。こうした状況の中、 上に直接亜鉛をめっきしたり、母材の鉄に150μ ㈱ブルボンのメイン商品を DLC 版を使用し、富 m の亜鉛を付けてこの表面に絵柄をレーザリン 士特殊紙業筑波工場で水性グラビア印刷で作成、 グしたり、アルミニウムベースシリンダーに亜鉛 今年1月に開催された Convertech JAPAN2013 を付けることもできる。ただし、クロムを溶かし で実製品を展示した。クロムに代わる厚さは1.5 ていると下地の亜鉛も溶かしてしまうので、リク ∼2μ m。それをブルボンの社長に見せたところ ロームは今のところできない。 喜んでいただき、全製品でやろうということにな 亜鉛のコストは1kg 当たり約2.52ユーロ。銅 ったが、700∼800アイテムあるので、もう少し は約7.24ユーロ。日本では銅を使って、半分く 待ってほしいということになっている。いずれに らいの銅を効率良く回収しているので、単純な比 しても実際に市場にだせるものができた。 較はできない。 クロム厚4μ m と DLC2μ m のシリンダーに ㈱シンク・ラボラトリー 重田龍男氏 おける200万 m 相当の回転での耐久性の実験を 実施。クロムの方は銅の下地が露出していたが、 DLC では膜が壊れなかった。また、一番摩耗す る水性グラビアインキの白において、クロム厚7 μ m、DLC2μ m でも同様の実験を実施したが 結果は同様であった。 レーザーグラビア製版システム「NEW FX」は、 クレーンを使わず、ロボット2台を使用してロー ルを移送する。時間当たりで8∼10本のロールを 作ることができる。このシステムにより作られた CuMax FX-eco 版は本当にエコなのか、経済性が成り立 GPJAPAN 2013.9 7 つのか、印刷テストを繰り返してきた。200m/ がっていく。 分の同一条件で、FX レーザー10μ m、サカタイ 膜 厚の測定は、クロム付きのバラードを10 ンクスのハイソリッドインキ、レーザー版版深 10cm の一定面積の重量を量り、塩酸でクロムを 14μ m、彫刻版版深40μ m、サカタインクスの 溶かした後に重量を量る原始的な方法で測っている。 ベルカラーインキで、フィルムはフタムラ化学、 電解法は、専用の電解液で一定面積でクロムを 印 刷 は 千 代 田 グ ラ ビ ヤ で、イ ン キ の 使 用 量、 電気的に溶解し、電流量から膜厚を測る方法。 VOC が本当に減るのかを試験。彫刻版との比較で、 蛍光 X 線法は、試料に X 線をあて元素固有の 25％のインキ、VOC の大幅な削減ができた。 蛍光 X 線を測定し膜厚を測る。 「アワーズテック 100-FA」による測定から、クロムの色だけでク グラビア製版のクロムめっき 耐刷性のばらつき、セ ノードの劣化は部分的に始まり、放っておくとど ルボリュームの不安定、 んどん酷くなる。アノード不良の他、めっき液の 濃度のばらつき、グラビ 三価クロムの上昇や重金属が増えていることが分 アインキの慢性的なイン かった。 キかぶり、ツーツー汚れ 現状は、それなりに管理された状態のクロムめ など、すべてがクロムめ っきが得られるようになってきた。この状態のク ロムめっきでグラビアセルの凹凸に対してクロム っきのせいではないが、 製版にも問題がある。 8 ロムが付いていると判断してはいけない、白金ア 凸版印刷㈱ 伊藤竜男氏 めっきが実際にどのように付いているか。シリン 従来は破壊して測定していたが、データ入手に ダーに絵柄のある部分とない部分を腐食法と彫刻 時間が掛かるため、クロムに関しては分からない 法で作り、クロムめっきをして、それぞれの部分 ことが多いことが課題である。 の厚みを測定した。 クロムめっきの原理は、六価が三価→二価→ゼ 断面撮影法による評価は、彫刻版の絵柄のある ロ価になる多段階の反応を踏んでいる。 土手のある部分の膜厚は、絵柄のない膜厚に比べ 電流密度は、シリンダー全体の面積に対して、 てかなり薄くなっている。対して、彫刻ではクロ どれだけの電流を流すかということだが、半没や ムの厚みは殆ど変わらないことが分かった。絵柄 1/3没など様々な浸漬方法があるので、その場合 のある部分の膜厚が絵柄なしの部分に比べて薄く は浸漬しているカソード面積に対する電流で計算 なるのは、表面積の高い部分での電流密度低下に する。 よる電流効率の低下もあると考えられる。 電流効率は、クロムの実測析出量を理論析出量 クロムめっきは RoHS 規制などで厳しい環境 で割ったもの。理論析出量は1ファラデーの電気 にあり、今後も生き残これるかは難しいが、物性 量でどれだけ金属が析出するかを計算して考える。 的には良いものなので、DLC に置き換わってい 銅めっきでは95％ほどの銅が電析するが、クロ くにはもう少し時間がかかるのではないか。ただ、 ムの場合は1/5程度しか使われない。 今までのところ DLC が耐摩耗性などでは一番良 電流密度が高ければ効率は上がっていく。ただ、 いのではないか。ニッケル・タングステンめっき、 電流密度ばかり上げても光沢のないめっきになる。 三価クロムなども出てきているが、摩耗性では 温度を下げていくと、同じ電流密度でも効率は上 DLC に可能性がある。 GPJAPAN 2013.9