DE2537725B2 - Verwendung eines Verfahrens zum elektrochemischen Aufrauhen von Aluminium bei der Herstellung von Flachdruckplattenträgern - Google Patents
Verwendung eines Verfahrens zum elektrochemischen Aufrauhen von Aluminium bei der Herstellung von FlachdruckplattenträgernInfo
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Description
Die Erfindung betrifft die Verwendung eines Verfahrens zum elektrochemischen Aufrauhen der Oberfläche
voii Aluminium bei der Herstellung von Trägt.-material
für Flachdruckplatten.
Die Verwendung von Aluminium als Träger von Flachdruckplatten hat sich allgemein durchgesetzt und
bewährt
Es ist bekannt die Oberfläche von Aluminiumträgern für Flachdruckplatten vorzubehandeln, um die Haftung
der bildtragenden Schicht und die Hydrophilie des Trägers zu verbessern.
Bekannt sind mechanische Bearbeitungen, z. B. mittels Drahtbürsten oder durch Naßbürstung mit
Schleifmitteln. In letzter Zeit hai die elektrochemische Aufrauhung und die ggf. anschließende anodische
Oxydation immer mehr Bedeutung gewonnen. Bevorzugt wird die Aufrauhung kontinuierlich, d. h. an
Bändern, durchgeführt
Ausreichende Eigenschaften werden mit mechanischer Aufrauhung erreicht. Von den bekannten Verfahren
liefert die Drahtbürstung eine noch silbrig glänzende tichtungsorientierte Oberfläche. Die Biirstung
unter Zusatz von Körnungs-Schleifmitteln und Wasser ergibt eine matte, graue, nur in Ausnahmefällen
richtungsorientierte Oberfläche. Die bei weitem günstigsten Ergebnisse werden durch elektrochemische
Aufrauhung in Säure erhalten. Die Gleichmäßigkeit der Aufrauhung ist durch keine andere bisher bekannte
Methode erreichbar.
In der Regel werden für die Aufrauhiing sätifehal.ge
lilcktrolyte eingesetzt. Aus dieser Behandlung anfallende Spülwässer und verbrauchte Bäder müssen mit
erheblichem Aufwand entgiftet werden. Umgang. Lagerhaltung und Anlagen sind den aggressiven Medien
entsprechend einzurichten, wa«. zu erheblichen Kosten
führt.
Es ist außerdem bekannt, für die Herstellung von Folien for Elektrolytkondensatoren Alumjnjumoberflächen
mit neutralen oder nur wenig korrosiven Lösungen elektrochemisch zu bearbeiten. Diese Folien erfordern
entsprechend ihrem Verwendungszweck ganz anders geartete Oberflächen als Flachdruckplatten,
In der DE-AS 12 62 721 wird z. B, ein Verfahren zur
Herstellung von Kondensatorfolie beschrieben, bei dem Natriumchlorid zusammen mit Natriumbisulfat in
to anodischer Schaltung bei niedrigem pH und hoher Temperatur verwendet wird, wobei durch laufende
Schwefelsäurezugabe der erforderliche pH-Bereich einreguliert wird. In dieser Auslegeschrift wird als Stand
der Technik auch ein entsprechendes Verfahren
is genannt, bei dem als Elektrolyt eine wäßrige Aluminiumchloridlösung
verwendet und das Aluminium anodisch behandelt wird.
Aus der DE-PS 7 56 216 ist ein Aufrauhverfahren für 'Aluminium, das als ElektrolytkondensauT-Material
eingesetzt werden soll, mit einem Elektrolyten aus etwa 70 g AICI3/I und etwa 20 g KCIO3/I bei etwa 20 bis 700C
bekannt
In der US-PS 31 93 485 wird ein Aufrauhverfahren für
Aluminium, das als Elektrolytkondensator-Material eingesetzt werden soll, beschrieben, das mit einem
Elektrolyten aus l%iger HCl ( = 10 g/l) und einem AI-Zusatz bis zur Absenkung des pH auf etwa 3,5, oder
aus einer wäßrigen AlCb-Lösung oder aus einer wäßrigen AICI3 und HNO3 (bis zu 20 g/l) enthaltenden
jo Lösung bei einer Temperatur von 900C durchgeführt
wird.
Gemäß der US-PS 22 09 712 wird das Aufrauhverfahren für Aluminium, das in Elektrolyt-Schichtmaterialien
eingesetzt werden soll, mit einem Elektrolyten aus
r, wäßriger 3 bis 5%iger AICIj-Lösung (=30 bis 50 g/l)
durchgeführt.
Diesen Verfahren liegt die Aufgabe zugrunde, eine möglichst tiefpoi it, die Oberfläche maximal vergrößernde
Veränderung des Aluminiums zu erreichen.
Für die Verwendung als Flachdruckplattenträger ist eine solche Oberfläche hingegen nur wenig geeignet. Zu
tiefe Aufrauhungen, die häufig noch unregelmäßig verteilt sind, erschweren die Verarbeitung in allen
Stadien.
■r, Für Flachdruckplattenträger wird allgemein eine sehr
gleichmäßige, nicht richtungsorientierte Aufrauhung mittlerer Rauhtiefe angestrebt, weiche vor allem eine
gute Haftung der später aufgebrachten lichtempfindlichen Schicht und eine gute Wasserführung beim
•η Druckvorgang garantieren soll.
Es ist jedoch bei der Herstellung van Flachdruckträgern
erwünscht, neben Oberflächentypen, die vielseitig ertiselzbar sind, auch über solche zu verfügen, die auf
bestimmte Zwecke ausgerichtet sind und siel, voncinan-
Y, der in charakteristischer Weise, z. B. durch Rauhticfc.
Porenzahl, Porengröße, Streuung der Porengröße und andere Parameter, unterscheiden. Der Bedarf an
derartigen unterschiedlichen Oberflächentypen wird bestimmt durch die Natur der lichtempfindlichen
mi Schicht, die gewünschte Auflagenhöhe, die anzuwendende
Drucktechnik usw. Bisher war es nur ' ckannt, daß man 7iir Erzeugung der imierschicdlichen Oberfl!-
chentypen jeweils Elektrolyte mit unterschiedlicher Zusammensetzung wählen mußte. Es waren dlso stets
h". zeitraubende Umstcllungsarbcitcn notwendig, wenn
man in einer Anlage nacheinander Aluminiumhändcr mit unterschiedlicher Oberfliichenaufrauhiing herstellen
wollte.
In der US-PS 25 98 043 wird ein Aufrauhverfahren für
Druckplattenträger aus Aluminium beschrieben, das bei einem pH-Wert von 2 bis 4 in einer Elektrolytlösung, die
ein MetaJIchlorid und AICl3 oder HCI enthält, arbeitet;
als geeignete Konzentration wird ein Anteil von 17,9 g NaCI, 3 g AICl3 - 6 HaO oder 3 g HCl cone, pro Liter
angesehen (entsprechend etwa den in Spalte 2, Zeilen 35 ff. in amerikanischen Maßen angegebenen Werten).
Aufgabe der Erfindung war es, ein Verfahren zur elektrochemischen Aufrauhung von Aluminiumoberflächen
vorzuschlagen, das unter möglichst geringer Umweltbelastung betrieben werden kann und das es
ermöglicht, unter Variierung von einfach zu ändernden Verfahrensparametern Oberflächen mit unterschiedlichem
Rauhigkeitstyp zu erzeugen.
Die Erfindung ist dann die Verwendung des Verfahrens zum elektrochemischen Aufrauhen der
Oberfläche von Aluminium in bewegten wäßrigen Aluminiumsalz enthaltenden Lösungen als Elektrolyt
mit einem pH-Wert von 1 bis 5 und einer Konzentration von 200 g/l bis zur Sättigungsgrenze bei der Herstellung
von Flachdruckpäaitenträgern.
Das erfindungsgemäß angewandte Verfahren hat den Vorteil, daß sich die verwendeten Elektrolyte nur in
geringem Maße verbrauchen. Es hat den weiteren Vorteil, daß dementsprechend auch nur in geringer
Menge verbrauchte Elektrolytlösungen anfallen, die umweltunschädlich beseitigt werden müssen. Das bei
der elektrochemischen Aufrauhung in Lösung gegangene Aluminium fällt in Form von Aluminiumhydroxid
oder -oxidhydrat aus und kann so ständig durch Filtrieren oder Zentrifugieren aus dem Gemisch
entfernt werden.
Vor der elektrochemischen Ai/-auhung wird das
Aluminium im allgemeinen in üblicher Weise mit einer wäßrig-alkalischen Lösung gebeizt, ir - die Oberfläche
vorzureinigen und zu entfetten.
Die Verwendbarkeit der benutzten Elektrolytbäder ist praktisch unbegrenzt Eine Ergänzung der Aluminiumsalze
ist im Gegensatz zu Säureelektrolyten nur für die Ausschleppungsverluste erforderlich. In der Lagerhaltung
und Handhabung tritt somit eine bedeutende Vereinfachung ein.
Das pH des Elektrolyten liegt je nach dem Anion und weiteren Zusätzen zwischen 1 und 5, es verändert sich
während des Betriebes praktisch nicht.
Als Elektrolyt wird bevorzugt das Chlorid oder Nitrat des Aluminiums verwendet. Die Salze werden in
Konzentrationen von 200 g/l bis zur Sättigungsgrenze eingesetzt. Mit guter Wirkung können aber auch andere
Halogenide oder Salze der Sauerstoffsäuren der Halogene, insbesondere Bromid und Chlorat, oder das
Nitrit eingesetzt werden. Zusätzlich zu dem Aluminiumsalz können die Eleklrolyte auch Alkali- oder Ammoniumsalze
der genannten Anionen enthalten.
Durch Wahl der Stromart und der Schaltung werden unterschiedliche Grade und Arten der Aufrauhung
erzielt. Es kann hierbei entweder mit Gleich- oder mit Wechselstrom gearbeitet werden, wobei bei Gleichstromanwcndung
das Aluminium entweder als Anode oder als Kathode geschaltet werden kann. Bei Verwendung von reinen Aluminiumsalzeleklrolyien
erfolgt bei Gleichstrom und kathodischer Schaltung keine Aufrauhung. Sie kann jedoch durch Zusatz von
Alkalisalzen zu den Elektrolyten erzielt werden. Bei den beiden anderen Schaltungsarten, boi denen das Anion
die wesentliche Funktion für die Aufrauhung hat, können sowohl reine Aliiminiumsalzclekirolytc «ils auch
ίο
Misehelektrolyte aus Aluminium- und Alkaliseifen
verwendet werden.
Bei Arbeiten mit Gleichstrom unter kathodischer Schaltung wird nach Entfettung mit einer alkalischen
Beize mit Strommengen zwischen 2000 und 9000 C/cm3, d. h, etwa 70-150 A/dm2 bei etwa 30 bis 60 Sekunden
Einwirkungszeit, behandelt. Es entsteht eine silbrig
mattglänzende Oberfläche, welche einer nicht richtungsorientierten
drahtgebürsteten Oberfläche sehr ähnlich ist (Typ A). Die Rauhtiefen (Rt) des so
erhaltenen Materials liegen zwischen etwa 9 und 12 μΐη.
Der gute Kontrast zwischen Träger und aufgebrachter lichtempfindlicher Schicht gestattet eine wirksame
visuelle Kontrolle während der Verarbeitung der darauf hergestellten Druckplattea Bei sonst gleicher Arbeitsweise
wie bei Typ A beschrieben wird mit Gleichstrom in anodischer Schaltung eine mattgraue gleichmäßig
erscheinende Oberfläche erhalten, weiche den bekannten, mit Säuren als Elektrolyten elektrochemisch
bearbeiteten Oberflächen ähnlich ist (Typ B/. Die Rauhtiefen dieses Oberflächentyps können sich je nach
Wahl von Elektrolyt, Stromdichte und dgl. zwischen etwa 7 und 20 μιπ bewegen.
Die Verwendung von Wechselstrom bringt eine narbigere, visuell nicht so gleichmäßige Oberfläche
hervor, welche dennoch zur Herstellung einer Offsetdruckplatte gut geeignet ist (Typ C). Die Rauhtiefen
liegen hier zwischen etwa 15 und 20 μηι (Alle Rauhtiefemessungen erfolgten mit einem Perthometer
SlOD).
Bei der Erzeugung einer Oberfläche des Typs A ist der Zusatz von Alkaükationen, insbesondere von Na
oder K, in Konzentrationen zwischen etwa 30 g/l und der Sättigungsgrenze erforderlich.
Ammoniumsalze sind bei anodischer oder Wechselstromschaltung geeignet, die Konzentration des gewünschten
Anions zu erhöhen, wenn die Sättigungsgrenze des entsprechenden Aluminiumsalzes erreicht
ist.
Ali brauchbarer Anionenträger hat sich auch der Harnstoff, z. B. als Chlorid und Nitra\, erwiesen. Seine
aus normalen Korrosionsversuchen bekannte Inhibitorwirkung kommt bei der elektrochemischen Behandlung
von Aluminium nicht so stark zur Wirkung, daß die Aufrauhung verhindert wird.
Das erfindungsgemäß angewandte Verfahren kann sowohl mit Einzelblechen in einem einfachen Tank mit
entsprechenden Umwälz- und Stromversorgungseinrichtungen als auch an Bändern in entsprechend
gestalteten Durchlaufanlagen durchgeführt werden. Bei diesen Anlagen kann sowohl mit Kontaktwalzen als
auch nach dem Mittelleiter-Verfahren zur Stromübertragung gearbeitet werden.
Geeignete Vorrichtungen zur Durchführung des Verfahrens werden z. B. in den DE-OS 22 34 424 und
22 28 424 beschrieben.
Selbstverständlich sind diese Einrichtungen mit Vorkehrungen zur Temperatureinstellung und Kontrolle
zu versehen. Der Arbeitsbereich des Verfahrens erstreckt sich normalerweise von Raumtemperatur
(200C) bis zum Siedepunkt der eingesetzten Lösungen. Die Anwendung tieferer Temperaturen bis in die Nähe
des Festpunkts der Lösungen ist möglich, wegen der hohen Kühlkosten jedoch nicht empfehlenswert.
Bei kathodischer Schaltung erweist sich eine höhere Reaktionstt.nperatur innerhalb dieses Bereichs, also
zwischen etwa 40 und 80°C, vorzugsweise zwischen 50 und 60°C. meist als vorteilhaft.
Bei anodischer und Wechselstromschaltung werden
im allgemeinen Temperaturen zwischen 20 und 35° C bevorzugt.
Zum Wärme- und Stoffaustausch an der Aluminiumoberfläche wird der Elektolyt gerührt oder umgepumpt.
Die Strömungsgeschwindigkeiten werden dabei zweckmäßig zwischen etwa 0,1 und 5 m/sec, am vorteilhaftesten
zwischen 0,8 und 1,5 m/sec, gehalten. Diese Werte gelten für die Durchführung des Verfahrens im
technischen Maßstab, insbesondere im kontinuierlichen Betrieb mit durchlaufenden Aluminiumbändern. Die
beschriebenen Versuche wurden teils im Laboratoriumsmaßstab durchgeführt und weichen daher teils von
den optimalen Werten ab.
Werden die angegebenen Stromdichten wesentlich unterschritten und wird die äquivalente Strommenge
durch Verlängerung der Einwirkungszeit erreicht, so werden meistens schlechtere Ergebnisse erhalten.
Ebenso ist eine Steigerung der Stromdichte unter Abkürzung der Einwirkungszeit nicht immer zweckmäßig.
Meist erhält man dabei einen sehr starken Metallabtrag mit glatten, fast wie elektropolierten
Oberflächen.
Der Elektrodenabstand beeinflußt den Spannungsbedarf stark. Er sollte aus diesem Grund möglichst gering
sein. Um den erforderlichen Stoffaustausch zu gewährleisten, sind Abstände von etwa 0,5-5 cm, vorzugsweise
0,6—1^ cm, zweckmäßig. Größere Abstände sind möglich, erfordern jedoch höhere Spannungen. In den
Beispielen sind eine Reihe von Versuchen mit Versuchsanlagen durchgeführt worden, in denen der
Elektrodenabstand nicht die optimalen Werte hat
Die erfindungsgemäß aufgerauhten Oberflächen können entweder direkt oder nach einer Anodisierung
mit einer lichtempfindlichen Schicht versehen werden.
Mit nicht anodisierten Oberflächen des Typs A können bei Verwendung von Kopierschichten auf Basis
von Diazoverbindungen 10 000-30 000, des Typs B und C etwa 50 000 Drucke in guter Qualität hergestellt
werden. Nachträglich anodisierte Platten ermöglichen ein Mehrfaches der angegebenen Druckleistung, wobei
diese Steigerung beim Typ B und C größer als beim Typ A ist
Die Anodisierung kann in bekannter Weise wie die Aufrauhung an Einzelstücken oder am laufenden Band
erfolgen. Entsprechende Vorrichtungen beschreiben z. B. die DE-OS 24 20 704 und 19 06 538.
In den folgenden Beispielen wird die erfindungsgemäße
Aufrauhung von Aluminium in einigen Elektrolyten beschrieben. Bei allen Versuch i ι wurde walzglattes
Aluminiumband mit 99,5% Al-Gebiit verwendet Es
wurde vor der elektrochemischen Aufrauhung 30 Sekunden lang einer alkalischen Beize in einer wäßrigen
Lösung von 20 g/l NaOH bei 50-600C unterworfen. Datei wurden etwa 3 g Aluminium je m2 abgetragen.
Alle Prozentzahlen sind, wenn nichts anderes angegeben ist, Gewichtsprozente.
Beispiel | 1 | Aussehen |
Elektrolyt: 200 g/l Natriumchlorid und 300g/l AlCl, · 6H2O in enthärtetem |
Wasser. | |
Schaltung Stromdichte Temp. | Zeit | dunkelgrau, matt |
A/dm2 C | Sekunden | silberglänzend matt |
Anodisch 70 30 | 30 | dunkelgrau, matt |
Kathodisch 100 50 | 60 | |
Wechselstrom (50Hz) 70 30 | 30 | |
Elektrodenabstand 5 cm, Elektrolytgeschwindigkeit 0,3-0,4 m/sec, pH der Lösung 2. |
||
Mit einer Lösung von 200g Natriumnitrat und 200g Al(NOi)1 · 9H2Oje Liter werden die gleichen Veränderungen
der Oberfläche bewirkt. Bei anodischer und Wechselstromschaltung sind die Oberflächen jedoch heller grau.
Beispiel 2
Elektrolyt: 200g/l Al (NO,)., · 9H2O in enthärtetem Wasser
Elektrolyt: 200g/l Al (NO,)., · 9H2O in enthärtetem Wasser
Schaltung | Stromdichte | Temp. | Zeit | Aussehen |
A/dm2 | C | Sekunden | ||
Anodisch | 100 | 30 | 30 | hellgrau, matt |
Kathodisch | 100 | 60 | 30 | kein Angriff, |
Abscheidung von | ||||
Oxidbelag | ||||
Wechselstrom (50Hz) | 100 | 30 | 30 | matt grau |
tlektrodenabstand 5 cm,
Elektrolytgeschwindigkeit 0,3 m/sec,
pH der Lösung ca. 3.
Elektrolytgeschwindigkeit 0,3 m/sec,
pH der Lösung ca. 3.
Claims (5)
1. Verwendung des Verfahrens zum elektrochemischen Aufrauhen der Oberfläche von Aluminium in
bewegten wäßrigen Aluminiumsalz enthaltenden Lösungen als Elektrolyt mit einem pH-Wert von 1
bis 5 und einer Konzentration von 200 g/l bis zur Sättigungsgrenze bei der Herstellung von Flachdruckplattenträgern.
2. Verwendung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß man als Elektrolyt eine wäßrige Lösung eines Aluminiumhalogenide, -nitrits, -nitrats
oder eines Aluminiumsalzes einer Sauerstoffsäure eines Halogens einsetzt
3. Verwendung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man als Elektrolyt eine wäßrige
Lösung eines Aluminiumhalogenide oder -nitrats einsetzt
4. Verwendung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man mit Gleichstrom arbeitet
und das Aluminium als !Cathode schaltet und dem Elektrolyten ein Alkalisalz zusetzt
5. Verwendung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man mit Gleichstrom arbeitet
und das Aluminium als Anode schaltet oder daß man mit Wechselstrom aibeitet und als Elektrolyt ein
Chlorid, Nitrat, Bromid, Chlorat oder Nitrat einsetzt.
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