专利名称：铝材的阳极氧化装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种板状铝或者其合金(下面称为铝材)的阳极氧化处理装置。
铝材的连续电解处理方法可在很大范围内使用平版印刷版用支撑体制造等中采用的阳极氧化处理、电解着色处理、电解研磨处理、电解腐蚀处理等。
例如，特开昭48-26638号、特公昭58-24517、特开昭47-18739号中公开了被称为液中供电方式的连续电解处理方法。
图5表示已有的液中供电方式的阳极氧化装置。这种阳极氧化装置80具有用于运送长带状铝材12的多个运送辊14和导辊16，在运送路线的上流侧设置供电槽18，在下流侧设置电解槽20。
设置导辊16以供铝材12在供电槽18内储存的供电液22中浸渍。同样，设置导辊16以供铝材12在储存在电解槽20内的电解液24中浸渍。
铝材12首先浸渍在供电液22中，接着，浸渍在电解液22中，然后运送到下流侧。
细长的平板状供电电极26以在供电槽18的供电液22中移动的铝材12的上面对置的方式设置。同样，细长的平板状电解电极28以在电解槽20的电解液24中移动的铝材12的上面对置的方式设置。
供电电极26通过母线和电缆等与直流电源30的正极连接。电解电极28通过母线和电缆等与直流电源30的负极连接。
从直流电源30出来的电通过供电液22从供电电极26流入铝材12中，接着，沿着铝材12流入电解槽20侧，然后，从铝材12通过电解液24流入电解电极28。由此，在电解槽20内发生电解反应，在铝材12的表面上形成阳极氧化覆膜。
该工序后，阳极氧化覆膜上涂覆感光性材料或者感热性材料并进行干燥，形成感光层(感热层)，制成平版印刷版的支撑体。
通过上述装置80，可形成对于铝材12的表面来说适量的阳极氧化覆膜，并且能够提高以铝材12作为支撑体的平版印刷版的耐裂性和耐磨耗性。
但是，为了使阳极氧化处理高速化并使覆膜足够厚，就必须增大电解电极28和铝材12之间流过的电解的电流密度。然而，如果这样的话，电流密度的增加容易引起覆膜厚度不均匀这样的不利情况。具体地说，发生铝材12的边缘部分附近生成局部覆膜过大的现象(即所谓电解变褐)。
以覆膜厚度不均匀的铝材12作为支撑体的平版印刷版，损害对图象品质影响大的感光层或者感热层的平坦性，图象品质降低乃至恶化，降低印刷版的商品价值。
至于发生电解变褐，已知与电流密度和电解液温度密切相关，但是，无论怎样调节相对于电流密度的电解槽内的电解液液温，也无法具体防止铝材中电解变褐的发生。
本发明一个目的是对上述已有技术中的不足作了研究，提供了即使在增大对铝材的电流密度时也可稳定地形成不发生电解变褐并且铝材厚度均匀性高的阳极氧化覆膜的装置。
本发明的另一个目的是提供防止在作为支撑体的铝材进行阳极氧化时发生电解变褐并可稳定地制造具有高平坦性的图象形成面的平版印刷版的装置。
本发明者阐明了在硫酸浓度为5～30(重量％)的酸性电解溶液中浸渍的铝材在进行阳极氧化时，“电流密度I”和“液温T”与铝材发生电解变褐的关系。如果进行电解处理以满足该关系，可防止电解变褐的发生(即阳极氧化覆膜局部发生过大)。T是实际与铝材接触的电解液的液温，即使实际上没有与铝材接触的一部分电解液的液温是上述式子之外的值，也没有特别的关系。单位面积铝材的供电电流即电流密度I(A/dm2)定义为(向电极供给的电流值)/(铝材的宽度×电解电极中沿铝材纵向的长度)。这是在电解槽中，在电极和铝材的阳极氧化部分之间形成宽度十分狭窄的间隙，通过在该间隙中填充的电解液流过电流。即，通过在具有用“铝材的宽度×电解电极中沿铝材纵向的长度”表示的接触面积的上述间隙内填充的电解液，向铝材供给电流。将从电极流向铝材的电流(供给电流)用上述接触面积除并计算，求出的值是“电流密度I”。
根据以上要点，本发明的技术方案是下面的装置，即，向电解电极供给电流，该电解电极以在贮存电解液的电解槽内移动的长铝材上对置的方式被支持，通过电解反应，在铝材表面上形成阳极氧化覆膜，采用硫酸浓度为5～30(重量％)的酸性溶液作为电解液，阳极氧化时从电解电极流向铝材的电流的电流密度I(A/dm2)和电解液的液温T(℃)具有给定的关系，优选满足式“I＜1.15×T-15.2”。
这里，I=(向电极供给的电流值)/(铝材的宽度×电解电极中沿铝材纵向的长度)。
采用上述本发明的技术方案，可在铝材上形成均匀厚度的阳极氧化覆膜。
为了使阳极氧化处理高速化并使覆膜足够厚，即使在增大电流密度的情况下，也可防止电解变褐的发生，稳定形成厚度均匀的覆膜。
将该已经形成覆膜的铝材，例如可以用作平板印刷版的支撑体。这时，可简便地获得具有高平坦性的图象形成面的平版印刷版。
图1是表示本发明实施例的平版印刷版制造流程的主要部分的结构示意2是表示电流密度和液温与发生电解变褐的关系的特性3是表示阳极氧化处理的各种条件的图表图4是比较对液温T、硫酸浓度和铝离子的控制误差与已有技术的控制误差的比较图表图5是表示已有技术的阳极氧化装置的构成的结构图下面参照附图对本发明的实施例进行详细说明。
图1是表示本发明的一个实施例的平版印刷版的制造流程的阳极氧化装置和感光层涂覆干燥装置。与图5所示的已有的阳极氧化装置80同样的部件和材料采用同样的参照符号，适当省去重复说明。
如图1所示，平版印刷版制造流程10中，具有用于连续阳极氧化处理带状铝材12的液中供电方式的阳极氧化装置32。
阳极氧化装置32中设置了通过返回配管34、溢流配管36和供液配管38与电解槽20连接的储液槽40。在储液槽40内，储存电解液24，从槽外投入调整电解液24的原料。储液槽40相对于电解槽20设置在垂直方向的下方。
返回配管34的一端开口端部连接在电解槽20的侧壁部分，以在电解槽20内的电解液24中开口。返回配管34的另一端开口端部从储液槽40的液面上向电解液24内浸渍。
电解槽20内的电解液24通过返回配管34以给定的流速(单位时间大致定量)供给到储液槽40内。
溢流配管36的内径比返回配管34的内径大许多。溢流配管36一端的开口端部连接在电解槽20的侧壁部分上，位于返回配管34的开口端部的更上方侧。溢流配管36的另一方开口端部从储液槽40的液面上向电解液24中浸渍。
这样具有使得电解槽20内的电解液24可以通过溢流配管36溢流并流入储液槽40内的结构。即，电解液20内的电解液24的最高液面位置与溢流配管36的开口端部的高位相当。
给液配管38一端的开口端部连接在储液槽40侧壁部的底部附近，在储液槽40内的电解液24中开口。
给液配管38另一端的开口端部插入电解槽20内，在电解液24的液面上开口。在给液配管38的途中，连接内径比给液配管38的内径小的分支配管42的一端开口端部。
在给液配管38与分支配管42的连接部分的下流侧上设置主泵44 。主泵44抽出储液槽40内的电解液24，供给到电解槽20内。给液配管38中沿着电解液24的流动方向在主泵44的下流侧顺序设置液温传感器46和热交换器48。液温传感器46可测定给液配管38内流动的电解液24的液温，向控制辊50输出与液温对应的液温信号LT。
液温传感器46，例如可以使用采用随着温度变化电阻值变化的热敏电阻的传感器。接收液温信号LT的控制辊50由电解液24的液温目标值和测定值的差计算出对电解液24应交换的热量大小，向热交换器48输出与此相应的控制信号CT。
热交换器48根据从控制辊50输出的控制信号CT，对给液配管38内流动的电解液24进行热交换。即，向电解液24供给与控制信号CT对应的热量，或者从电解液24排出热量。由此，在给液配管38内流动的电解液24的液温被加热或者冷却，并供给到电解液20中。
分支配管42另一端的开口端部在热交换器48的下流侧连接在给液配管38上。在分支配管42的途中设置泵52。通过操作泵52，在给液配管38内流动的电解液24的一部分向分支配管42分流，在热交换器48的下流侧再向给液配管38合流。分支配管42的泵52的下流侧设置浓度测定器54。浓度测定器54测定电解液24中的硫酸浓度和铝离子的浓度(下面为铝浓度)，向控制辊50输出与这些测定值对应的浓度信号DS和浓度信号DA。浓度测定器54，例如可以使用将公知的滴定式浓度测定器、比重计和电传导度的测定器组合的浓度测定器。
控制辊50通过浓度信号DS和DA，检测电解液24中的经时硫酸浓度和铝浓度的变化，根据该经时的变化，分别预测从目前到经过给定时间后的硫酸浓度变化和铝浓度变化。这时，控制辊50在判断给定时间内的硫酸浓度和铝浓度的预测值在目标值的设定范围之外时，计算出用于将硫酸浓度或者铝浓度维持在目标值的设定范围之内所需的调整用的原料投入量。
用于调整电解液24成分的调整用原料，可采用至少高浓度的硫酸(例如98％的硫酸)、水、金属铝(以下称为金属铝)，通过分别供给硫酸和水，在与储液槽40连接的储槽(未图示)内储存。上述供给配管的途中设置流量计(未图示)和电磁式流量调节阀(未图示)。
控制辊50在向储液槽40投入硫酸或者水时，开启阀门，使供给配管的流量调节阀为给定的开度，通过流量计输出的计量信号，将计算值的硫酸或者水流入储液槽40，关闭流量调节阀。金属铝形成小板状，并储存在贮水箱等容器内，向贮液槽40内自动投入与控制辊50的计算值等量的金属铝。
控制辊50在硫酸浓度和铝离子的调整幅度大于一定水平时，在投入上述成分调整材料的同时，或者在投入成分调整用原料之前，将贮液槽40的一部分作为废液排出槽外。由此，可节约向贮液槽40内投入硫酸或金属铝的量，缩短从开始投入成分调整用原料到成分调整完成的时间。
如图1所示，在阳极氧化装置32的下流侧沿着铝材12的运送路线设置感光材料的涂覆装置56和干燥装置58。
涂覆装置56具有感光材料(有机溶剂)和供给部分(图示省略)和多个金属制的涂覆辊60。涂覆辊60在将感光材料在铝材12的薄膜上整体拉伸的同时将其厚度均匀化。将铝材12从涂覆装置56运送到干燥装置58，通过干燥装置58的金属制加热辊62被加热，将感光材料干燥，在铝材12上形成感光层。
在阳极氧化装置32和涂覆装置56之间设置在一定压力下与铝材12的下面接触，通过铝材12的移动从动转动的地辊64。地辊64用导电性金属材料制成，通过电刷和电缆等与平版印刷版生产线整个框架部分接地。因此，即使在由阳极氧化装置32供给的直流电流的一部分通过铝材12向下流侧流出时，地辊64下流侧的铝材12通过地辊64处于接地状态，其电位保持接地电位，因此，可防止在铝材12和涂覆装置56等之间产生火花。
电极28沿着运送方向呈细长的平板状。以电极28的下面与铝材12的上面(即阳极氧化面12A)大致平行的状态进行支撑，即，电极下面和阳极氧化面12A之间形成保持一定间隔的间隙。为了均一阳极氧化，电极28沿着铝材12的宽度方向，尺寸比铝材12的宽度更宽。
电解液24采用硫酸浓度为5～30(重量％)的酸性溶液。根据铝材12的组成和作为铝材12的支撑体的平版印刷版的种类等，硫酸浓度以比5～30(重量％)更窄范围的适当浓度存在。
控制辊50控制投入成分调整用原料，使硫酸浓度维持在与该范围的适当浓度对应的狭窄范围内。
控制辊50根据覆膜的厚度控制通过直流电源30向铝材12供给的电流。即，预先根据平版印刷版的式样等确定覆膜厚度，覆膜厚度(单位面积的附着量)与单位面积电解电极28和铝材12之间流过的电流的电量E(c/dm2)大致成比例。由此，为了使覆膜厚度均匀，在铝材12的运送速度一定的情况下，必须将电解电极28和铝材12之间流过的电流的电流密度I保持一定。在改变运送速度时，需要根据运送速度的变化增减电流密度I。
电流密度=(向电极供给的电流值)/{(铝材的宽度×电极中沿铝材纵向的长度)}[A/dm2]。
在电解槽20中，通入在上述电解电极28和铝材12的阳极氧化面12A之间形成的宽度非常狭窄的间隙中填充的电解液24，实际上，电流从电解电极28流向铝材12的阳极氧化面12A。
通过电解液24向铝材12供给电流，该电解液24是具有用“铝材12的宽度×沿着电解电极28中铝材12的纵向长度”表示的接触面积的上述间隙内填充的电解液24，将从电解电极28流向铝材12的电流用上述接触面积除，所得的值称为“电流密度I”。
控制辊50可根据覆膜厚度设定电流密度I。详细地说，阳极氧化处理时控制辊50将铝材12的宽度和电解电极28的长度为计算定值，在每个给定的计算周期内检测铝材12的运送速度，由该检测值计算与电流密度I对应的供给电流。进而，控制辊50将与供给电流的计算值相应的设定信号SI输出到直流电源30，将从直流电源30向铝材12供给的电流控制为与设定信号SI对应的大小。
控制辊50在阳极氧化处理时根据需要操作热交换器48，根据电流密度I控制电解液24的液温T[℃]。具体地说，控制辊50加热、冷却或者维持液温T，使液温T为满足下面的式子的值。
电流密度I＜1.15×(液温T)-15.2这里，液温T是电解液24的液温，但是，在认为液温分布不均匀时，是实际与铝材12接触的区域的温度，实际上不与铝材12接触，例如，发生滞留的区域中的电解液24的液温即使是上述式子之外的值也没有特别的问题。
如图2所示，是电流密度I和液温T与发生电解变褐的关系的特性图。同图中划曲线的点PA、PB、Pc表示下面的点，即将各对应于铝材12的电流密度I设定为22[A/dm2]、28[A/dm2]、30[A/dm2]，将液温T[℃]从比上述式子规定的温度高的温度一侧缓慢冷却，并可看见电解变褐发生。由这些点PA、PB、Pc和{1.15×(液温T)-15.2}规定的直线L可见，直线L下侧(高温侧)的领域(条件控制区域)中铝材12中不发生电解变褐。
如上所述，在对在硫酸浓度为5～30(重量％)的电解液24中浸渍的铝材12进行阳极氧化时，检测“电流密度I”和“液温T”铝材12发生电解变褐的之间的关系，如果温度调节液温T，以满足电流密度I＜1.15×(液温T)-15.2表示的式子，可防止电解变褐的发生。
为了使阳极氧化处理高速化和使阳极氧化覆膜足够厚，即使在为了增大对铝材12的电流密度I的情况下，也可有效地防止电解变褐的发生，稳定地形成具有厚度高度均匀的阳极氧化覆膜。
进而，将采用本实施例的阳极氧化装置32形成阳极氧化覆膜的铝材12作为支撑体，在该阳极氧化覆膜上，采用涂覆装置56和干燥装置58形成感光层，支撑平版印刷版。这时，由于没有发生所谓引起电解变褐的阳极氧化覆膜的厚度不均匀的不利情况，可稳定地制造图象形成面平坦性高的平版印刷版。
本实施例具有如下构成，为了满足上述式子，与电流密度I相应控制液温T，反之，与液温T相应控制电流密度I，以满足上述式子。具体地说，例如，通过降低运送速度，不改变覆膜厚度，可降低电流密度。因此，代替升高液温T，通过降低运送速度和降低电流密度I，可满足上述式子。
根据热交换器48的能力，在需要与液温上升相当的时间的情况下，在将液温T升至所需温度的时间内，也可以降低运送速度和电流密度I。
下面，采用试验结果对采用本实施例的阳极氧化装置32进行阳极氧化处理的情况进行简要说明。
在图3所示的各种条件下进行阳极氧化处理。
这里，假设“1.15×(液温T)-15.2=K”，液温T=20[℃]时，K=7.8,T为30时，K=19.3,T为45时，K=36.55 。
如图3所示，图中的“条件判定”项目中的标记“×”表示电流密度I比K大的情况，“○”表示I比K小的情况。
“产生电解变褐”项目中的标记“○”表示不发生电解变褐的情况，“△”表示不定期地发生轻微电解变褐的情况，“×”表示经常发生电解变褐的情况。
“废液处理成本”项目中的标记“H”表示从储液槽40排出的使用完的电解液作为工业废物进行处理时处理成本比目标金额高的情况，“L”表示低的情况。
由图3可见，硫酸浓度为5(重量％)、15(重量％)和40(重量％)的任意一个，“条件判定”为“○”时，不发生电解变褐。但是，硫酸浓度为40(重量％)时，“废液处理成本”的评价为“H”，因此实际上不使用硫酸浓度为40(重量％)的电解液。
如图4所示，显示的是电解液24的液温、硫酸浓度和铝离子的控制误差和采用已有方式控制它们的控制误差。
这里，已有方式是在储液槽之间不循环电解槽内的电解液，对液温T由与测定值对应配置在电解槽内的热交换器进行调整，而且，根据硫酸浓度和铝离子向电解槽内直接投入高浓度硫酸(98％)和金属铝，并调整它们浓度的方式。
由图4可见，本实施例与已有例相比，以高精度将液温T、硫酸浓度和铝浓度分别控制在目标值内，因此，例如，在表示临界条件的图2的直线L附近的条件下进行阳极氧化处理，可有效地防止电解变褐的发生。
权利要求
1.一种铝材的阳极氧化装置，其特征在于用于在沿着移动路线在电解液(24)中运送的铝制或者铝合金制的板上形成阳极氧化覆膜的装置，包括在移动路线上对置的电极(28)，用于向电极(28)供给直流电的供给装置(30)，在形成覆膜时控制从电极(28)流向板的电流的电流密度I[A/dm2]和电解液的液温T[℃]以使它们具有给定关系的控制装置
2.权利要求1所述的铝材的阳极氧化装置，其特征在于上述电流密度I用(向电极供给的电流值)/(板纵向的电极长度×板的宽度)表示。
3.权利要求2所述的铝材的阳极氧化装置，其特征在于上述给定的关系用I＜1.15×T-15.2表示。
4.权利要求1所述的铝材的阳极氧化装置，其特征在于上述电解液(24)具有以硫酸浓度为5～30(重量％)为主要成分的液体组成。
5.权利要求1所述的铝材的阳极氧化装置，其特征在于包括用于储存上述电解液(24)的电解槽(20)。
6.权利要求1所述的铝材的阳极氧化装置，其特征在于上述电极(28)具有相对于移动路线实际上平行配置的板状部分。
7.权利要求1所述的铝材的阳极氧化装置，其特征在于上述控制装置包括测定电解液(24)液温的液温传感器(46)，升高或者降低电解液(24)温度的热交换器(48)，控制液温传感器(46)和热交换器(48)的控制辊(50)。
8.权利要求1所述的铝材的阳极氧化装置，其特征在于上述控制装置包括测定电解液(24)浓度的浓度测定器(54)和可向电解液(24)中附加调整电解液浓度用的给定流体的浓度调节装置。
9.权利要求1所述的铝材的阳极氧化装置，其特征在于形成阳极氧化覆膜的板可构成平版印刷版的支撑体。
10.权利要求9所述的铝材的阳极氧化装置，其特征在于包括用于在上述支撑体上形成构成平板印刷版表面的感光层或者感热层的装置。
全文摘要
本发明提供即使在增大对铝制或者铝合金制的板的电流密度的情况下，也不发生电解变褐，并且在板上稳定地形成均匀的阳极氧化覆膜的装置。该装置包括在移动路线上对置的电极(28)，用于向电极(28)供给直流电流的供给装置(30)，在覆膜形成时控制流向板的电流的电流密度I[A/dm
文档编号C25D11/04GK1316552SQ0110971
公开日2001年10月10日 申请日期2001年3月19日 优先权日2000年3月21日
发明者松下高広 申请人:富士胶片株式会社