DE2009491A1 - Ätzmaschine und Verfahren zur Einstufenätzung von gebogenen Metallplatten - Google Patents

Description

DR.-ING. VON KREISLER DR-I NOi SCH ÖN WALD DR-ING. TH. MEYER DR. FUES DIPL-CHEM. ALEK VpN KREISLER DIPL.-CHEM. CAROLA KELLER DR.-1NG! i

KÖLN 1; DEICHMANNHAUS

Köln, den 25.2.1970 .AyK/Ax. ,..,.' ;y

The Dow Chemical Company, '· - "

929 East Main'Street; Midland, Michigan (V.St.A.).

Ktzmaschine und Verfahren zur Einstufenätzung von gebogenen Metallplatten

Die Erfindung "betrifft ein verbessertes Verfahren und eine verbesserte Vorrichtung zum puderlosen Ätzen öder .stufenlosen Ätzen von gebog.enen Metallplatten, z.B. Druckplatten. Diese gebogenen Plattet werden nach sachgemäßem Ätzen im allgemeinen zum Drucken von Zeitungen, Büchern, Telefonbüchern, Katalogen u.dgl. durch Buchdruck- und Trockenoffset-Verfahren verwendet. Gebogene Platten werden ..auch .geätzt, um beispielsweise als... Prägefprjnen oder Biegeformen, gekrümmte Namensschilder und gekrümmte Profilformen verwendet zu werden.

Bei den bekannten Verfahren zum'stufenlosen Ätzen von gebogenen Platten wird die Ätzflüssigkeit ·ί·η verschiedener Weise auf die geVogene Platte gespritzte Bei einigen dieser Verfahren wird versucht, ausschließlich Drehpaddel zu verwenden. Bei anderen Verfahren wird die Ätzflüssigkeit ausschließlich aus Düsen gegen die Platte gespritzt.

Im allgemeinen haben die bekannten Verfahren und Maschinen, bei denen ausschließlich Drehpaddel oder ausschließlich Spritzdüsen verwendet werden, den Nachteil, daß es

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mit ihnen nicht möglich ist, die geeignete Ätztiefe bei gleichzeitiger Erzielung von Planken mit gleichmäßiger Winkelneigung zu erreichen, da die Flankenteile, die sich um den Umfang der gebogenen Platte erstrecken, bei einem größeren Winkel gebildet und daher breiter oder langgestreckter sind als die Flankenteile, die sich in Längsrichtung der gekrümmten Platte erstrecken. Diese Ungleichmäßigkeit der Flanken kann zu Unterätzung der sich in Längsrichtung erstreckenden ?lankenteile führen, während gleichzeitig die sich um den Umfang erstreckenden Flankenteile übermäßig breit sind, so daß ein unsauberer Druck des Bildes die Folge ist.

Der hier gebrauchte Ausdruck "Flankenwinkel" ist der Winkel, den die Flanke oder Seitenwand des Reliefbildes mit einer Linie senkrecht zur Metallplatte im allgemeinen bildet. Dieser Winkel erstreckt sich über die Kante des Reliefbildes. Der Ausdruck "gegensinnig drehende, außen eintauchende und die Ätzlösung nach oben schleudernde Paddel" bezeichnet zwei mit Abstand zueinander angeordnete, sich gegensinnig drehende, eintauchende, schaufeiförmige Paddel mit waagerechten und im wesentlichen parallelen Drehachsen und Vorrichtungen zum Drehen der Paddel in einer solchen Weise, daß die Schaufeln jedes Paddels bei der dichtesten Annäherung an das andere Paddel sich abwärts bewegen. Diese Paddel sind zu unterscheiden von gegensinnig rotierenden Paddeln mit Vorrichtungen, die die Paddel so drehen, daß die Schaufeln bei der dichtesten Annäherung sich aufwärts bewegen» wobei das Paddelpaar die Ätzflüssigkeit in der Mitte nach oben spritzt. . ...

Wenn nachstehend von einer Reihe von Spritzdüsen an einer Seite einer gebogenen Platte und einer Halterung gesprochen wird, die einer Reihe von Spritzdüsen auf der entgegengesetzten Seite irc wesentlichen genau gegenüber-

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.liegt,' so ist hiermit geraeint, daß die Düsen in der ersten Reihe in eine erste Richtung zu einer Linie parallel zur Drehachse der Flattenhalterung zeigen, wobei die erste. Richtung eine Komponente zu einem ersten Ende des Plattenhalters hin hat, während die Düsen in der gegenüberliegenden Reihe in eine zweite Richtung zu einer ähnlichen Linie zeigen, wobei die zweite Richtung eine Komponente zum zweiten Ende des Plattenhalters hin hat. In dem speziellen Fall, in dem alle Düsen in einem Winkel von 45° zu einer Linie parallel zur Drehachse der Plattenhalterung zeigen und ebenfalls der vorstehenden Beschreibung entsprechen, liegen die Düsen auf den gegenüberliegenden Seiten einander längs paralleler Linien eindeutig gegenüber.

Die Vorteile der Erfindung werden durch eine spezielle Kombination von Teilen, die eine Verbesserung der Einstufenätzmaschine ergeben, sowie durch eine spezielle Art und Weise, in der Teile der Ätzlösung fortlaufend auf eine zu ätzende gebogene Platte gespritzt werden, erzielt. Bei einer Ätzmaschine zur Einstufenätzung von gebogenen Platten, die aus einem im wesentlichen geschlossenen Gehäuse, in dem eine drehbare Halterung für zu ätzende gebogene Platten, eine Wanne für eine Ätzlösung zum stufenlosen Ätzen, Vorrichtungen zum fortlaufenden Spritzen von Teilen der Ätzlösung gegen eine in die drehbare Halterung eingesetzte gebogene Platte angeordnet sind, und, in Verbindung mit dem geschlossenen Gehäuse, aus Vorrichtungen zum Rühren oder Bewegen der Ätzlösung, \^rorrichtungen zum Kühlen der Ätzlösung, . gegebenenfalls Vorrichtungen zur Regelung der Tiefe der Ätzlösung in der Wanne unter Verwendung eines zweiten Gefäßes oder Vorratsbehälters und Vorrichtungen zum Drehen der Plattenhalterung besteht, besteht die Verbesserung aus verbesserten Vorrichtungen, die fortlaufend Teile der Atzlösung gegen eine in die drehbare

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Halterung eingesetzte gebogene Platte schleudern, und die folgende Teile umfassen:

1) wenigstens zwei sich gegensinnig drehende, eintauchende, die Ätzlösung nach außen und oben schleudernde Paddel, die unter der Plattenhaiterung befestigt sind, in die Ätzlösung im Ätzbad tauchen und fortlaufend Teile der Ätzflüssigkeit gegen wenigstens den unteren Teil Jeder seitlich freiliegenden Seite einer in die Plattenhalterung eingesetzten gebogenen Platte werfen,

2) wenigstens eine im wesentlichen lineare Reihe von Spritzdüsen, die an jeder Seite der Plattenhalterung über und jeweils parallel zu deren Drehachse angeordnet sind, wobei im wesentlichen jede Düse so angeordnet ist, daß sie die Ätzflüssigkeit so ausstößt, daß die Mitte des Sprühbildes in einem vorher gewählten Winkel im Bereich von etwa 10° über der Horizontalen bis 40° unter der Horizontalen und in einem eingeschlossenen Winkel von etwa 15 bis 60° zu einer Linie parallel zur Drehachse der Plattenhalterung ausgerichtet ist und die Düsen an den entgegengesetzten Seiten der Plattenhalterung einander im wesentlichen gegenüberliegen und

5) Vorrichtungen zur Zuführung der Ätzlösung zu den Düsen, bestehend aus einer Pumpe, Zuführungsleitungen zur und von der Pumpe und Verteilern für jede Düsenreihe, wobei Jeder Verteiler an die von der Pumpe gespeiste Zuführungsleitung angeschlossen ist.

Die Verbesserung des Einstufenätzverfahrens liegt darin, daß gleichzeitig Teile der Ätzlösung fortlaufend direkt aus einem darunter liegenden Bad gegen die sich drehende gebogene Platte geschleudert werden, während außerdem Teile der Ätzflüssigkeit fortlaufend auf die seitlich freiliegenden Seiten der gebogenen Platte in linearen Reihen von Sprühbildern in den hier genannten Winkeln und in der hier beschriebenen speziellen Weise gerichtet werden,

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wodurch große Schwankungen der Plankenwinkel in jeder Richtung rings um jedes Reliefbild vermieden werden.

Die öffnungen der Spritzdüsen auf den gegenüberliegenden Seiten'der gebogenen Platte stehen einander im wesentlichen gegenüber, wobei jedoch die entgegengesetzt gerichteten Strahlen vorzugsweise versetzt zueinander in Längsrichtung der Verteiler angeordnet sind. Innerhalb jeder linearen Reihe sind die Spritzdüsen in im wesentlichen parallelen Richtungen ausgerichtet.

Bei einer der speziellen Ausführungsformen der Erfindung ist eine zusätzliche Reihe von Spritzdüsen unmittelbar unter der gebogenen Platte und zwischen den Paddeln angeordnet, und ein Ablenkblech an jeder Seite des Spritzbildes wird vorzugsweise verwendet, um eine Störung dieses Spritzbildes durch die von den Paddeln abgeschleuderte flüssigkeit weitgehend auszuschalten.

Bei einer weiteren speziellen Ausfünrungsfornr.. ist eine-. Doppelreihe von Düsen an jeder Seite sowie unter der gebogenen Platte angeordnet. Die Ätzlösung wird im wesentlichen kontinuierlich von jeder Doppelreihe ausgestoßen, jedoch zyklisch und abwechselnd in jedem Fall zuerst von einer Reihe und dann von der anderen Reihe jedes Paares.

Die verwendeten Düsen können so ausgebildet sein, daß sie fast jedes Spritzbild, nämlich rund, quadratisch, rechteckig oder elliptisch» vorzugsweise bei gleichmäßiger Dichte innerhalb des gesamten Spritzbildes erzeugen^ Der-Düsenabstand ist so gewählt, daß wenigstens eine gewisse-Oberschneidung von runden oder quadratischen SprühMiaern erzielt wird. Bei rechteckigen oder elliptischen·^:Sp&iäh-^{: l} bildern ist vorzugsweise die große Dimension öder"größere¹ Achse im wesentlichen jedes Sprühbildes bis zu-einem " Winkel von etwa 5 bis 85^σ von der horizontalen Richtung gekippt, wobei die langet Dimensionen oder größeren

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Achsen der Sprühbilder in jeder Reihe im wesentlichen parallel sind.

Die Vorrichtung gemäß der Erfindung wird in Verbindung mit den Abbildungen beschrieben, in denen gleiche Bezugsziffern gleiche Teile bezeichnen.

Fig.1 ist eine zum größten Teil aufgeschnittene Seitenansicht, die teilweise im Schnitt eine Ausführungsform der Ätzmaschine gemäß der Erfindung zeigt.

Pig.2 ist ein Schnitt längs der Linie 2-2 von Fig.1 und zeigt das Profil des geschlossenen Gehäuses und die relative Anordnung der Plattenhalterung, der Spritzdüsen und der Paddel bei der in Fig.1 dargestellten Ausführungsform·

Fig.3 zeigt schematisch in Draufsicht eine Teilansicht der Düsenreihen der in Fig,1 dargestellten Haschine, wobei die einzelnen Düsen, die an den Seiten der zu ätzenden gebogenen Platte angeordnet sind, veranschaulich sind.

Fig.4 zeigt schematises als Seitenansicht eine zu ätzende gebogene Platte und typische schräggestellte elliptische Sprühbilder auf der Oberfläche der gebogenen Platte.

Fig.5 zeigt als Querschnitt einen Teil eines Verteilers an einer Seite einer gebogenen Platte, als Seitenansicht eine einzelne Spritzdüse und die Streuung quer zur kleineren Achse eines daraus ausgestoßenen elliptischen Sprühbildes·

Fig.6 ist eine Draufsicht auf den gleichen Teil eines Verteilers mit einer daran angeordneten einzelnen Düse wie in Fig.5 und veranschaulicht die Streuung quer, zur größeren Achse eines daraus ausgestoßenen elliptischen Sprühbildes.

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Piß.7 ist ein Schnitt ähnlich wie Fig.2 und zeigt eine andere Ausführungsform der Maschine gemäß der Erfindung, wobei eine einzelne Reihe von Spritzdüsen unter der gebogenen Platte zusätzlich zu den Reihen an der Seite verwendet wird.

Fig.8 Ist ein Schnitt ähnlich dem van Fig.2 und zeigt eine weitere Ausführungsform der Maschine gemäß der Erfindung, wobei eine Doppelreihe von Düsen an jeder Seite und unter der gebogenen Platte verwendet wird.

Fig.9 ist eine Teilansicht in'Draufsicht längs der Linie 9-9 von Fig.8 und zeigt einen Teil einer der Doppelreihen von Düsen von Fig.8 und veranschaulicht eine geeignete Anordnung von Verteilern und abwechselnd ausgerichteten Düsen.

Die in Fig.1 und 2 dargestellte Maschine zum stufenlosen Ätzen von gebogenen Platten weist die folgenden Teile auf: ein geschlossenes Gehäuse.10, ein Becken 11 zum Abschäumen, Abstreichen, Spülen und Abtrocknen einer gebogenen Metallplatte 12, die von einer Plattenhalterung 13 gehalten wird, eine Wanne 14 im Gehäuse 10 für die Ätzlösung 15* einen Vorratsbehälter 16 zur Aufnahme der überlaufenden Ätzlösung 15 und ein Flüssigkeitsfördersystem 17 zur Rückführung von Ätzlösung aus dem Vorratsbehälter 16 zur Wanne 14.

Das geschlossene Gehäuse 10 besteht aus den Stirnwänden 18 und 19, den Seitenwänden 20 und 21, einem D_ach 22 mit einem darin angeordneten Klappdeckel 23 und einer Bodenwand 24.

Die unteren Teile der Stirnwände 18,19 und der Seitenwände 20,21 und die Bodenwand 24 des geschlossenen Gehäuses 10 bilden gemeinsam die Wanne 14, die die Ätzlösung zum stufenlosen Ätzen enthält.

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In der Stirnwand 18 des Gehäuses 10 ist eine (nicht dargestellte) Öffnung für das Einfahren und Ausfahren der Plattenhalterung 13 vorgesehen. Die Öffnung wird in "beliebiger geeigneter Weise geschlossen, z.B. mit einer senkrechten Schiebetür 25, die zwischen senkrechten Führungen oder Flanschen 26 an jeder Seitenkante der Öffnung gleitet.

Die Plattenhalterung kann in beliebiger geeigneter Weise so ausgebildet sein, daß sie eine gebogene Platte trägt und sie während des Ätzens waagerecht über ihre Krümmungsachse dreht. Eine solche gebogene Platte hat im allgemeinen die Form eines unvollständigen oder vollständigen, in Längsrichtung aufgeschlitzten zylindrischen Mantels. Die Plattenhalterung kann aus einer Achse mit mehreren mit 'axialem Abstand angeordneten, sich radial erstreckenden Gruppen von Speichen oder Armen bestehen, an deren Enden die gebogene Platte befestigt wird. Zuweilen sind drei oder mehr in Längsrichtung verlaufende Verbindungsstäbe an diesen Speichen befestigt, und die gebogene Platte wird an diesen Längsstäben festgeklemmt. Bei einer hier dargestellten zweckmäßigen Anordnung wird ein stark perforierter und geschlitzter zylindrischer Mantel, fast ein Sieb von vorher festgelegtem Durchmesser für die vorgesehene Größe der gebogenen Platte verwendet. Dieser Mantel wird um eine Achse durch sich radial erstreckende Arme von verstellbarem Radius gehalten. Die Arme können so verstellt werden, daß ein zylindrischer Mantel eines bestimmten Durchmessers innerhalb eines angemessenen Bereichs von in Frage kommenden Durchmessern gehalten werden kann. Die Perforationen ermöglichen den ungehinderten Ablauf der Ätzlösung an den Stellen, an denen der Mantel nicht von der gebogenen Platte bedeckt ist, und die Schlitze ermöglichen eine leichte Einstellung von Haltekleramen, um gebogene Platten von verschiedener Größe aufspannen zu können.

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Wie insbesondere Fig.2 zeigt, "besteht die Plattenhalterung 13 aus einem zylindrischen Mantel 27, der konzentrisch um eine axiale Welle 28 durch radiale Arme 29 von verstellbarer Länge gehalten wird. Die Welle 28 ist an jedem Ende in einem Lagerbock 30, der an dem nach oben ragenden Ende 31 einer Stütze 32 in Form eines umgekehrten T befestigt ist, drehbar gelagert. Jede T-förmige Stütze 32 ist an den Enden 34 des T-förmigen Teils mit Rollen 33 versehen, die auf Schienen j55 ₃ die im allgemeinen aus einem Winkeleisen bestehen, laufen, wobei die Schienen so angeordnet sind, daß sie die Plattenhalterung in das geschlossene Gehäuse 10 und aus diesem Gehäuse führen₀

Diese Schienen erstrecken sich im wesentlichen über das gesamte Becken 11 und das Innere des Gehäuses 10 und sind für die Betätigung der senkrechten Schiebetür 25 genügend unterbrochen. Die Schienen sind zur Vereinfachung der Darstellung der Erfindung in Fig.1 weggelassen.

Als Antrieb für die Plattenhalterung (Fig.1) ist ein umsteuerbarer Elektromotor 36 vorgesehen, der außerhalb des. geschlossenen Gehäuses 10 an der Seitenwand 19 montiert ist. Die Welle dieses Motors ist mit einer axialen Welle einer Kupplungseinheit 37 verbunden, die durch die Seitenwand 19 ragt und darin gelagert ist. Die am anderen Ende der Kupplungseinheit 37 innerhalb des Gehäuses liegende Kupplung 38, z.B. zwei zylindrische Muffen oder Vertiefungen in der Stirnfläche, sind so ausgebildet, daß sie den (nicht dargestellten) Endteil 39,

z.Bo zwei zylindrische Klauen, der axialen Welle 28 der Plattenhalterung 13 aufnehmen und damit in Eingriff kommen, wodurch die Achse der Plattenhalterung gedreht wird, wenn der Antriebsmotor 36 eingeschaltet wird.

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Eine öffnung 40 im unteren Teil der Stirnwand 19 des geschlossenen Gehäuses 10 bildet den Überlauf für die Ätzlösung 15 aus der Wanne 14 in den zugehörigen Behälter Der Stand der Ätzlösung 15 in der Wanne 14 wird durch ein verstellbares V/ehr 41 reguliert, das gehoben oder gesenkt wird, indem die außen mit Gewinde versehene Spindel 42 mit dem von außen zugänglichen Handrad 43 gedreht wird.

In der Wanne 14 sind ein Mischer 44, Kühlschlangen 45» die an ein (nicht dargestelltes) Kühlsystem angeschlossen sind, ein Ablaß 46 für die Wanne und eine Zuführungslei-P tung 47 für die Förderung der Ätzlösung aus dem Lösungsfördersystem 17 zu den Verteilern 48, an denen die Spritzdüsen 49 befestigt sind, angeordnet. Im allgemeinen ist in der Wanne auch eine Heizvorrichtung angeordnet, besonders wenn die Maschine nicht in einer Umgebung aufgestellt ist, die sich immer bei einer Temperatur von etwa 2O⁰C oder darüber befindet.

Im allgemeine ist es sehr zweckmäßig, die Höhe der Ätzlösung 15 in der Wanne 14 mit Hilfe des verstellbaren Wehres 41 sorgfältig einzustellen, um die Menge der von den Paddeln nach oben geschleuderten Ätzlösung zu regu- ^ lieren. Das Wehr kann höher oder tiefer gestellt werden, indem das an der Spindel 42 befestigte Handrad 43 gedreht wird. Das Gewinde der Spindel 42 ist mit dem Gewinde von Tragarmen 50, die das Wehr 41 halten, in Eingriff. Das Wehr 41 wird am besten so eingestellt, daß die Paddel bei jeder Umdrehung 0,64 bis 1,91 cm in die Ätzlösung tauchen.

Die Ätzlösung 15, die aus der Wanne 14 über das Wehr 41 überläuft, wird bei Beginn des Ätzvorgangs durch die Pumpe 52 (schematisch dargestellt) in einen Eintritt 51 im Boden des Behälters 16 gesaugt und von dort durch eine Leitung 53 in die Wanne 14 zur Leitung 44 gepumpt, die

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mit zahlreichen Löchern durchbohrt ist„ Die aus diesen Löchern unter Druck austretende Ätzlösung verursacht eine erhebliche Turbulenz und Durchmischung der Ätzlösung, so daß das Wasser und mit Wasser nicht mischbare Phasen der- Ätzlösun£ 15 dispergiert werden. Im allgemeinen ist es zweckmäßig, Rohre mit Löchern von etwa 3 bis 4 mm Durchmesser zu."verwenden und die Ätzlösunr unter einem Druck von 0,14 bis 0,21 atü zuzuführen. Natürlich beträgt die Zahl perforierter Rohre und Kühlschlangen normalerweise ein Mehrfaches der hier dargestellten Zahl. Die Zahl"ist zur vereinfachten Darstellung der erfinderischen Aspekte d.er Ätzmaschine gemäß der Erfindung verringert worden.

Die Ätzung kann in der Maschine gemäß der Erfindung auch ohne den Behälter 16 und ohne verstellbares Wehr durchg.efüi.Tt werben, jedoch ist dies weniger zweckmäßig, da es ir, allgemeinen notwendig ist, der Ätzlösung von Zeit zu* Zeit Zusätze wie Salpetersäure, Lösungsmittel oder Streckmittel, für das Ätzbad zuzugeben. Bei diesen Zugaben mutf darauf geachtet werden, daii eine Veränderung der Tiefe des Ätzbades in einem Maße, bei dem der Charakter der Si ^%~"tz- und Sprühmuster wesentlich verändert wird, vermieden v^rd. Andererseits muß eine solche Tiefe aufrecht erhalten werden, daß die Paddel genügend tief eintauchen, u^r eine wesentliche !-.enge der Ätzlösung gegen die r,u at^r.de Platte zu spritzen«

Die Verwer.,^=:---:£ eines Speichers (Behälter 16). und eines ve rs? tellbar-v π \\*ehrs ist Gegenstand des deutschen GebrauoJismus-.L'rs 6 807 202.

Zu~ Xt-zen v.ird nach gutem Durchmischen der Äfzlcsang die V:atte ilterung 1? mit der daran befestigten, zu/ ä^J,'=M^v:en F: ·.t-te 12 au:" cen Schienen in das seschi'os-fune' Gfih^:ijse 10 gefahren, bis der einzurückende Kupplungsteil an: v--rd.erer. Kr.de der V/elle 28 in der. Kuprlur.gsteil ?3

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eingreift, der mit dem umsteuerbaren Elektromotor 36 verbunden ist, worauf dieser Motor eingeschaltet wird.

Die Ätzflüssigkeit wird dann in verschiedener, ganz bestimmter Weise und im wesentlichen kontinuierlich gegen die geboge-ne Metallplatte gespritzt, bis das Ätzen der Platte beendet ist.

Während des Ätzens wird die Ätzflüssigkeit durch Drehpaddel 54, die durch den Elektromotor 55 und eine Riemenübertragung 56 gedreht werden, zum Teil gegen die Platte 12 auf der Plattenhalterung 13 gespritzt. Ein wesentlicher Teil der Ätzflüssigkeit wird auch durch die Pumpe 57 aus dem Vorratsbehälter 16 abgezogen und dann mit der zu ätzenden gebogenen Platte 12 in Berührung gebracht. Dieser Teil der Ätzflüssigkeit wird durch die Leitung 47 zwei Verteilern 48 im Gehäuse 10 zugeführt, wie insbesondere in Fig.2 dargestellt. Die Leitung 47 teilt sich in der Wanne 14 und führt Ätzflüssigkeit jedem Verteiler 48 zu. Die den Verteilern 48 zugeführte Ätzflüssigkeit wird durch Düsen 49 gegen die ;zu ätzende Platte 12 gespritzt, läuft von dieser Platte in die Wanne 14 und fließt über das Wehr 41 in den Behälter 16 über. Die Durchmischung der Ätzflüssigkeit durch Pumpen eines Teils dieser Flüssigkeit durch das perforierte Rohr 44 wird normalerweise während des gesamten 'Ätzvorganges fortgesetzt.

Als Ätzflüssigkeit 15 eignet sich wässrige Salpetersäure, die einen geeigneten Filmbildner und eine mit Wasser nicht mischbare organische Flüssigkeit enthält, z.B. die in der U.S.A.-Patentschrift 3 152 083 beschriebene Ätzflüssigkeit, oder beliebige andere Ätzflüssigkeiten, die sich zum stufenlosen Ätzen von gebogenen Metallplatten, auf denen sich ein Photoresist befindet, eignen. Diese Ätzflüssigkeiten müssen ausreichend gerührt oder in anderer Weise bewegt v/erden, z.B. durch Pumpen durch

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perforierte Rohre, um den mit Wasser nicht mischbaren Teil zu dispergieren. Die Temperatur wird am„besten-durch Erhitzen oder Kühlen nach Bedarf bei etwa 20 bis 22,2⁰C gehalten. Nach Beginn der Drehung der gebogenen Platte

• und der Plattenhalterung mit einer im allgemeinen niedrigen Geschwindigkeit, ζ.B. 20 bis 60 UpM, vorzugsweise mit periodischer Umkehrung, der Drehrichtung, z.B. alle 0,1 bis 2 Minuten, wird mit der Drehung der" Paddel 54

' im allgemeinen mit einer Geschwindigkeit im Bereich von 300 bis 800 UpM und mit dem Pumpen der Ätzflüssigkeit zu den Verteilern und Düsen begonnen«

Gemäß einem wesentlichen Aspekt der Erfindung sind die Düsen in einer ganz bestimmten, entscheidend wichtigen Weise angeordnet und die daraus austretenden Strahlen in ganz bestimmter, entscheidend wichtiger Weise so ausgerichtet, daß das radial wechselnde oder asymmetrische Muster der Plankenausdehnung, das den Benutzern der bekannten Ätzmaschine Schwierigkeiten bereitete, und gleichzeitig Rauhigkeit oder Pickelbildung von offenen Bereichen im fertigen geätzten Produkt vermieden werden. Wie Fig.'2 zeigt, ist die Reihe von Düsen 49 an jeder Seite der gebogenen Platte 12 in einer Höhe oberhalb der Krümmungsachse der Platte und im allgemeinen neben der Oberkante der waagerecht liegenden gebogenen Platte angeordnet. Die Düsen spritzen Ätzflüssigkeit um eine ■ Linie von jeder Düse aus gegen die Platte. Diese Linie kann im Bereich von etwa 10° über der Horizontalen bis etwa 40° unter der Horizontalen liegen, liegt jedoch vorzugsweise im Bereich von etwa horizontal bis 30° unter der horizontalen Richtung» Ein Winkel von etwa 21° wird besonders dort bevorzugt, wo unter der Platte, d.'h. zwischen den Drehpaddeln, keine KtzflUssigkeit nach oben gespritzt wird. · ■

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Wie die schematische Darstellung in Pig. 3 deutlich zeigt, spritzen die Düsen in der waagerechten Ebene Ätzflüssigkeit auf die gebogene Platte in einem eingeschlossenen V/inkel von etwa 15 bis 60° zu einer Linie, die parallel zur Drehachse der Plattenhalterung verläuft. Vorzugsweise beträgt der eingeschlossene Winkel etwa 25 bis 50°. J3in Winkel von etwa 45° ist zweckmäßig und erscheint unter Berücksichtigung von Faktoren wie Raumbedarf sowie V/irkung als Optimum.

Jede einzelne Düse ist in bestimmter Weise so ausgebildet ^ oder geformt, daß sie die Ätzflüssigkeit in einem gewünschten Sprühbild auf die Platte schleudert. Diese Sprühbilder können beispielsweise quadratisch oder rechteckig oder auch elliptisch wie die in ^ig.4 dargestellten Bilder se'in. Ideal ist eine in gleichmäßiger Dichte auf der bestrichenen Fläche der Platte auftreffende versprühte Ätzflüssigkeit. In der Praxis nähert man sich diesem Idealfall, erreicht ihn aber nicht, weil die meisten im Handel erhältlichen Düsen kein Sprühbild mit vollständig gleichmäßiger Dichte ausstoßen. Es erwies sich als am vorteilhaftesten, wenn die Sprühbilder vorzugsweise mit einer sehr geringen Überschneidung im wesentlichen gegeneinanderstoßen. Bei Verwendung von Düsen, die elliptische Sprühbilder ausstoßen, die eine größere und eine kleinere Achse haben, erwies es sich als vorteilhaft, die Düsen so anzuordnen, daß die größere Achse jedes elliptischen Bildes von der Vertikalen zur Horizontalen hin geneigt ist, wie in Fig.4 dargestellt. Der Neigungswinkel zur Horizontalen sollte im Bereich von etwa 5 bis 85 liegen und beträgt vorzugsweise etwa 25 bis 65°. Besonders bevorzugt wird ein Neigungswinkel von etwa 45°. Innerhalb jeder licenreihe sind die größeren Achsen so geneigt, daß sie .... wesentlichen parallel zueinander verlaufen.

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Bei Verwendung von Düsen_s die ein elliptisches oder anderes langgestrecktes Sprühbild, z.B. ein *langgestrecktes Rechteck ausstoßen, kann der Divergenzwinkel der ab|i«.sprühten Ätzflüssigkeit quer zur größeren Achse, ζ.Β., der in Fig.6 dargestellte Winkel, im Bereich von etwa 5 bis.90° liegen. Vorzugsweise beträgt er etwa 30 Der Divergenzwinkel des ausgestoßenen Sprühbildes quer zur kleineren Achse, d.h.· längs der größeren Achse, wie in Fir.5 dargestellt, kann im Bereich von etwa 15 bis 150° liegen und beträgt vorzugsweise etwa 90°.

Wie in Fig.3 schematisch dargestellt, sind die Düsen in den jeweiligen Reihen auf den gegenüberliegenden Seiten im wesentlichen entgegengesetzt ausgerichtet, d.h. die Düsen in feiner Reihe sind teilweise zu einem Ende der geoogenen Platte gedreht, während die leisen in der anderen Reihe teilweise zum entgegengesetzten Ende der gebogenen Platte gedreht sind. Als Folge dieser Anordnung der Düsen hat die von ihnen abgesprühte Ätzflüssigkeit das Bestreben, die an der gebogenen Platte haftende Ätzflüssigkeit zu entgegengesetzten Enden der Platte zu bewegen. Im allgemeinen wird ferner vorzugsweise i-V¹ Drehrichtung der Plattenhalterung ungefähr alle 6 bis uö Sekunden, vorzugsweise etwa alle 12 bis 24 Sekunden umgekehrt.

Bei einer anderen Ausführungsform der Ätzmaschine gemäß der £_rfine..::·:, die in Fig.7 dargestellt ist, ist eine zusätzliche Reihe 58 von Düsen zwischen den sieh gegensinnig drehenden Paddeln 54 unter der gebogenen Platte waagerecht angeordnet. Vorzugsweise sind die Schienen für die Rollen 60 des Rahmens 61 der .Plattenhalterung dicht oberhalb der Paddel und, von den^Paddeln-aus ■geseher:, in ;·. iem Fall einwärts angeordnet." Sie dieneir " ^r hierbei als Prallplatten,die eine Störung ode-r Beeihträchtigung der Wirkung der aus der Düsenreihe 58 aus-

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tretenden Sprühstrahlen durch die von den Paddeln nach oben geschleuderte Ätzflüssigkeit weitgehend· ausschalten oder verhindern. Wenn die Schienen nicht in dieser Weise anordnet sind, müssen die Prallplatten neben den Paddeln angeordnet werden, um eine Beeinträchtigung der Sprühwirkung der Düsen 58 zu verhindern.

Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, die in Fig.8 dargestellt ist, ist eine Doppelreihe 62, 63 von Düsen an Doppelverteilern 64,65, die von zwei Zuführungsleitungen 66,67 gespeist werden, die von einem Dreiwegeventil 68 ausgehen, unter der Plattenhalterung sowie an jeder Seite der Plattenhalterung angeordnet. Die seitlichen Düsen 62,63 sind so eingebaut, daß ungefähr eine Hälfte 62 durch einen Verteiler 64 gespeist ist und allgemein einem Ende der gebogenen Platte zugekehrt ist, während die verbleibende Hälfte 63 durch den anderen Verteiler 65 gespeist wird und allgemein dem anderen Ende der gebogenen Platte zugekehrt ist, wie beispielsweise in der Draufsicht von Pig.5 dargestellt.

Jedes robuste, steuerbare Dreiwegeventil kann verwendet werden, z.B. das aus nichtrostendem Stahl bestehende Dreiwege-Magnetventil, das von der Automatic Switch Company of Plorham Park, N.J., hergestellt wird und im Katalog Nr. 8320 dieser Firma unter Nr.27 beschrieben ist.

Mit Hilfe dieser Steuerung durch das Magnetventil erfolgt das Absprühen aus den einzelnen Verteilern in jedem Paar von Verteilern abwechselnd in einer sich gegenseitig ausschließenden zyklischen Weise für jeden Verteiler in einer gegebenen Reihe, während aus jeder Doppelreihe während des gesamten Ätzvorgangs die Ätzflüssigkeit im wesentlichen kontinuierlich ausgestoßen wird. Die Dauer der Sprühzyklen in den verschiedenen Richtungen kann zwischen etwa 10 Sekunden und 2 Minuten

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variiert werden, beträgt jedoch vorzugsweise etwa 15 bis 45 Sekunden für den vollständigen Zyklus, Die Verwendung von Doppelreihen von Düsen mit zyklisch abwechselnder Ausstoßrichtung wird .bevorzugt, da hierbei'die gleichmäßigsten Plankenwinkel erzielt werden, die bei einer Ätzmaschine/einer Plattenhalterung mit feststehender Drehachse als erreichbar gelten. Als Gleichmäßigkeit ist hier die Gleichmäßigkeit in jeder radialen Richtung von jedem Reliefbild aus zu verstehen.

Bei den in Fig.7 und 8 dargestellten Ausführungsformen werden in der: Reihe oder in den Reihen unter der.gebogenen I Platte vorzugsweise Düsen verwendet, die im wesentlichen.

quadratische Sprühbilder ausstoßen, während die übrigen Düsen die gleichen oder elliptische oder langgestreckte rechteckige Sprühbilder ausstoßen können. Die seitlichen Düsen sind vorzugsweise so angeordnet, daß von jeder Düse ein Sprühstrahl auf die Platte längs einer Linie gerichtet ist, die zur Horizontalen einen Winkel von etwa 10° über der waagerechten Richtung bis etwa 25° ' unter der waagerechten Richtung bildet, aber vorzugsweise etwa ungefähr waagerecht ausgerichtet ist. "

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Da es wesentlich ist, daß kein Teil der zu ätzenden gebogenen Platte sich länger als einen Augenblick außerhalb der Zonen befindet, in denen die aufgespritzte Ätzflüssigkeit auftrifft, werden die Hohe, der Winkel und der Abstand der seitlieh an der Plattenhalterung angeordneten Düsen sorgfältig so gewählt, daß die Oberseite der gebogenen Platte im wesentlichen kontinuierlich besprüht wird. Wenn die Zeitspanne, während der ern gegebener Teil der Oberfläche nicht von der Ätzflüssigkeit , besprüht wird, zu groß ist, bildet die restliche Ätz- ^ flüssigkeit auf diesem Teil der Oberfläche einen fest haftenden Film auf dem frei liegenden Metall, so daß die selektive Ätzung im wesentlichen aufhört. ·

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Claims (11)

Patentansprüche

1) Ätzmaschine zur Einstuienätzung von gebogenen Metallplatten mit einer drehbaren Plattenhalterung, an der die gebogene Platte waagerecht innerhalb eines geschlossenen Gehäuses über einer darunter befindlichen Wanne für eine zum stufenlosen Ätzen geeignete wässrige Ätzflüssigkeit befestigt ist, Vorrichtungen zum Rühren und zur Regelung der Temperatur der Ätzflüssigkeit und Vorrichtungen, die fortlaufend Teile der Ätzflüssigkeit aus der Wanne gegen die gebogene Platte schleudern, dadurch gekennzeichnet, daß die Ätzmaschine außerdem (A) zwei mit Abstand zueinander argeordnete, sich gegensinnig drehende, in die Ätzflüssigkeit tauchende, die Ätzflüssigkeit nach außen und oben schleudernde Paddel (54), die sich parallel zu der gebogenen Platte (12) mit symmetrischem Abstand dazu erstrecken und wenigstens leicht in die Ätzflüssigkeit (15) tauchen, und (B) wenigstens eine lineare Reihe von an einem Verteiler (48) befestigten und mit diesem verbundenen Spritzdüsen (49) an jeder Seite der gebogenen Platte (12) enthält, wobei die Öffnungen der Düsen (49) auf die gebogene Platte (12) oberhalb der Drehachse dieser Platte gerichtet sind und die Düsen (49) ferner (1) auf die gebogene Platte (12) in einem Winkel in der senkrechten Ebene von 10 über der waagerechten Richtung bis 40 unter der waagerechten Richtung und (b) in einem eingeschlossenen Winkel in der waagerechten Ebene von 15 bis 60° zu einer parallel zur Drehachse der gebogenen Platte (12) verlaufenden Linie gerichtet sind, (2) die Düsen ferner so ausgerichtet sind, daß die Sprühbilder, die von jeder Reihe auf der gebogenen Platte gebildet werden, gegeneinanderstoßen und (3) daß die Ausstoßrichtung der Düsen (49) in einer gegebenen Reihe an einer Seite der gebogenen Platte (12) der Ausstoßrichtung der Düsen

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an der anderen Seite der gebogenen Platte (12) entgegengesetzt ist.

2) Ätzmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die"Äüsen (49) einen ^bgangswinkel in der senkrechten Kbene im Bereich von der Horizontalen bis 30° unter der Horizontalen und einen Abgangswinkel in der waagerechten Ebene von 25 bis 50 haben.

3) Ätzraaschine nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsen (49) so geformt sind, daß sie langgestreckte Sprühbilder ausstoßen, die je eine größere Achse haben, und die größeren Achsen in jeder Reihe parallel zueinander verlaufen und im Winkel von 5 bis 85° zur waagerechten Richtung geneigt sind.

4) Atzmaschine nach Anspruch 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß (a) die Busen (49) (1) längs der senkrechten ibene in einem Winkel von 22 unter der waagerechten Richtung und (2) längs der waagerechten Ebene in einen, eingeschlossenen Winkel von 45 zu einer parallel zur Drehachse der gebogenen Platte (12) verlaufenden Linie ausgerichtet sind und (b) die langgestreckten Sprühbilder in einem Winkel von 45 zur Horizontalen geneigt sind.

5) Ätzmaschine nach Anspruch 1 bis 4, gekennzeichet ferner durch wenigstens eine Reihe (58) von Düsen, die unter de~ Plattenhalterung (13) über der Ätzflüssigkeit (T5.) in der Wanne und zwischen den mit Abstand zueinander angeordneten Paddeln (54) angeordnet ist, wobei aie Düsen (58) nach oben zur Plattenhalterung (13) in einem "Winkel von 45 zu einer parallel zur Drehachse der Plattenhalterung (13) verlaufenden Linie ausgerichtet und auf einem Verteiler, der mit der Zuführungsleitung in Verbindung steht, in Verbindung nit dice ~: Verteiler befestigt sind.

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BAD

6) Ätzmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Reihe von Düsen eine- Doppelreihe (62,63) an jeder Seite sowie unter der Plattenhalterung (13) ist, jede Reihe (62,63) mit einem Verteiler (64,65) versehen ist und die Pumpe und Flüssigkeit^- fördervorrichtungen für die Zuführung von Ätzflüssigkeit zu den Verteilern (64,65) durch ein Ventil und eine Ventilsteuerung (68) so gesteuert werden, daß Ätzflüssigkeit zuerst einer Reihe jeder Doppelreihe (62,63) zugeführt wird, wobei die mit Ätzflüssigkeit gespeisten Reihen eine Gruppe bilden, und die Ätzflüssigkeit dann der anderen Reihe jeder Doppelreihe (62,63) zugeführt wird und diese anderen Reihen eine zweite Gruppe bilden, jede Reihe in einer gegebenen Gruppe gleichzeitig gespeist wird und die beiden Gruppen abwechselnd, zyklisch und sich gegenseitig ausschließend gespeist werden, jede Reihe in einer Doppelreihe (62,63) so angeordnet ist, daß sie die Ätzflüssigkeit in eine Richtung spritzt, die eine Komponente zu einem Ende der Plattenhalterung (13) hin hat, und die andere Reihe so angeordnet ist, daß sie die Ätzflüssigkeit in eine Richtung spritzt, die eine Komponente zum entgegengesetzten Ende der Plattenhalterung (13) hin hat, und die Reihen an jeder Seite der Plattenhalterung (13), die zur gleichen, gleichzeitig tätigen Gruppe gehören, in entgegengesetzter Richtung ausgerichtet sind.

7) Ätzmaschine nach Anspruch 5, dadurch'gekennzeichnet, daß die Düsen wenigstens einer unter der Plattenhalterung (13) angeordneten Reihe (62,63) von Düsen so ausgebildet sind, daß sie ein quadratisches Sprühbild ausstoßen.

8) Ätzmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Reihe von Düsen (62,63), die

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seitlich von der gebogenen. Platte angeordnet sind, in waagerechter Richtung auf die gebogene Platte ausgerichtet sind.

9) Verfahren zum Ätzen von gebogenen Metallplatten in einer Ätzmaschine, in der Teile der Ätzflüssigkeit fortlaufend gegen die gebogene Platte geschleudert werden, während die gebogene Platte um ihre waagerecht liegende Krümmungsachse unter periodischer Umkehrung der Drehrichtung.gedreht wird, dadurch gekennzeichnet, daß man zuerst Teile der Ätzflüssigkeit fortlaufend von jeder Seite der gebogenen Platte in einer ersten Gruppe voneinander entgegengesetzten Richtungen gegen die gebogene Platte schleudert, wobei jede Richtung eine Komponente zu einem Ende der gebogenen Platte hin hat, dann Teile der Ätzflüssigkeit fortlaufend von jeder Seite in einer zweiten .Gruppe voneinander entgegengesetzten Richtungen gegen die Platte schleudert, wobei jede Richtung eine Komponente zu einem Ende der gebogenen Platte hin hat, für eine gegebene Seite die Komponenten der ersten ' und zweiten Gruppe zu entgegengesetzten Enden der gebogenen Platte gerichtet sind und der Ausstoß von Ätzflüssigkeit in jeder Gruppe von Richtungen abwechselnd» fortlaufend und sich gegenseitig ausschließend wiederholt wird, wobei die fortlaufend Vöti der Seite ausgestoßenen Ätzflüssigkeitsteile in jedem Fäll von einer Stelle oberhalb der Krümmüngsachse der gebogenen Platte in einem Winkel in dei⁴ Senkrechten Ebene Von 1ö^ö über der Horizontalen bis *K)° unter der Horizontalen und gleichzeitig in einem -Winkel in der waagerechten Ebene von 15 bis 6Ό^ό zu einer parallel zur Krümmungsachse verlaufenden ■ Linie- ausgestoßen werden und gleichzeitig Ätzflüssigkeitwveile fortlaufend von unten gegen die Unterseite der £ebogenen Platte längs senkrechter Linien sowie

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längs einer ersten und zweiten Gruppe von Linien, die sich im Winkel von 45° 2U einer parallel zur Krürnmungsachse verlaufenden Linie erstrecken, ausgestoßen werden, wobei die erste Gruppe von Linien senkrecht zur zweiten Gruppe von Linien verläuft und Ätzflüssigkeitsteile längs jeder Linie abwechselnd, sich wiederholend und sich gegenseitig ausschließend ausgestoßen werden und der fortlaufende Ausstoß von Ätzflüasigkeitsteilen gegen die gebogene Platte (1) von jeder Seite, (2) senkrecht von unten und (3) im Winkel von unten insgesamt kontinuierlich erfolg";.

10) Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die fortlaufend von jeder Seite ausgestoßenen Ätzflüssigkeitsteile in einem Winkel in der senkrechten Ebene von Horizontal bis 25 unter der Horizontalen und in der waagerechten Ebene in einem Winkel von 25 bis 50 zu einer parallel zur Krümmungsachse verlaufenden Linie ausgestoßen werden.

11) Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Ätzflüssigkeitsteile von jeder Seite nur in der ersten Gruppe von Richtungen und nur senkrecht von unten gegen die gebogene Platte geschleudert werden.

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