DE2853609C2

DE2853609C2 -

Info

Publication number: DE2853609C2
Application number: DE19782853609
Authority: DE
Inventors: Teruo Shizuoka Jp Mori
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Holdings Corp
Priority date: 1977-12-12
Filing date: 1978-12-12
Publication date: 1991-09-26
Also published as: JPS5481133A; GB2012305B; DE2853609A1; GB2012305A

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung für die anodische Oxidation eines Aluminiumbandes nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zur Durchführung der anodischen Oxidation unter Verwendung dieser Vorrichtung.

Für die Herstellung von Trägern für Druckplatten, elektrolytische Kondensatoren, usw. wird in großem Ausmaß eine anodische Oxidation eines Aluminiumbandes eingesetzt.

Aus der DD-PS 51 177 ist eine Vorrichtung zur gleichmäßigen, kontinuierlichen anodischen Oxidation von Metallbändern in einer Elektrolysezelle bekannt, wobei eine Kathodenplatte parallel zu dem als Anode dienenden Metallband angeordnet ist.

Aus der DE-PS 6 83 169 ist ein Verfahren zur elektrolytischen Oxidation von Aluminiumdrähten und -bändern im Durchzugverfahren bekannt, bei dem die Drähte oder Bänder durch mehrere mittels Zwischenwänden voneinander abgetrennte und mit Elektroden versehenen Tröge hindurchgeführt werden, wobei die Drähte oder Bänder mittels elastischer Durchführungsdichtungen durch die Zwischenwände geführt werden und stets die Elektroden zweier benachbarter Tröge je mit einem Pol der Stromquelle verbunden sind.

Aus der DE-AS 14 96 713 ist ein Verfahren zum kontinuierlichen anodischen Oxidieren von Aluminiumstreifen in einem Elektrolyten bestehend aus 10 bis 40%iger Schwefelsäurelösung bekannt, bei dem der Aluminiumstreifen als Trennwand zwischen dem Elektrolyt strom zur anodischen Oxidation und einem weiteren Flüssigkeits strom durch die Behandlungszone geführt wird.

Bei allen bekannten Vorrichtungen zur Durchführung einer anodischen Oxidation gemäß dem vorstehend beschriebenen Stand der Technik ist die Kathodenplatte in der Elektrolysezelle in Endposition bzw. Randposition mit einer äußeren elektrischen Energiequelle verbunden, wodurch infolge eines solchen Anschlus ses sich bei hoher Stromdichte, beispielsweise bei 5 bis 10 Ampere/dm² an den Kantenteilen des Aluminiumbandes nahe der mit der Energiequelle verbundenen Kante der Kathode eine größere Menge an Oxid als an anderen Teilen des Aluminiumbandes bildet, so daß insgesamt die in Breitenrichtung des Bandes gebildete Oxidschicht ungleichmäßig wird. Wird zudem die Dichte des elektrischen Stromes auf 10 Ampere/dm² oder mehr erhöht, bildet sich die oxidierte Schicht insgesamt an dem Kantenteil des Aluminiumbandes nahe der Anschlußverbindung mit der äußeren Stromquelle. Diese Erscheinung wird im folgenden als "elektrolytisches Brennen" bezeichnet.

Durch diese Erscheinung wird beim Aufwickeln des Bandes zu einer Rolle der Wicklungsdurchmesser an der Kante nahe der Bahn größer, so daß das Band ungleichmäßig aufgerollt wird, im nachfolgendem als "Verkanten" bezeichnet.

Nach dem Abwickeln von der Rolle bleibt das Band insgesamt wellig, was zu einer "Faltenbildung" führt.

Hieraus ergibt sich, daß auf Grund der vorgenannten im Stand der Technik auftretenden Erscheinungen der Handelswert der Erzeugnisse vermindert wird und für die Herstellung der Erzeugnisse hohe Stromdichten notwendig sind.

Besonders nachteilig machen sich die aufgezeigten Probleme bei der Herstellung von Druckplatten bemerkbar, da diese gleichmäßig oxidierte Schichten aufweisen müssen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung für die anodische Oxidation eines Aluminiumbandes zu schaffen und ein Verfahren unter Verwendung dieser Vorrichtung anzugeben, so daß bei hoher Stromdichte eine gleichmäßige oxidierte Schicht gebildet wird und wodurch ein elektrolytisches Brennen, eine Faltenbildung und eine Verkantung des Bandes vermieden werden.

Eine diese Aufgabe lösende Vorrichtung und ein Verfahren sind mit ihren kennzeichnenden Merkmalen in den Patentansprüchen beschrie ben.

Im folgenden wird die Erfindung an Hand einer Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer grundsätzlichen Ausführungsform einer Vorrichtung für anodische Oxidation;

Fig. 2 eine schematische Ansicht des erfindungsgemäßen Teils einer Vorrichtung für eine anodische Oxidation.

Fig. 1 zeigt eine grundsätzliche Ausführungsform einer Vorrich tung für eine anodische Oxidation eines Aluminiumbandes 1. Gemäß Fig. 1 wird das zu behandelnde Aluminiumband 1 nach geeigneter Vorbehandlung in eine mit einer elektrolytischen Lösung 3 gefüllte Speisezelle 2 eingebracht. Während das Aluminiumband 1 durch die Speisezelle 2 wandert, wird es in die elektrolytische Lösung 3 eingetaucht. Das Aluminiumband 1 läuft dabei um eine in der elektrolytischen Lösung 3 angeordneten Rolle 4.

In der Speisezelle 2 sind mehrere mit dem positiven Pol einer elektrischen Energiequelle verbundene Anodenplatten 5 angeordnet.

Dabei weisen die Flächen der Anodenplatten 5 zum Aluminiumband 1 hin. Das Aluminiumband 1 wirkt als Kathode bei der Elektrolyse in der Speisezelle 2.

Das Aluminiumband 1 wird anschließend einer elektrolytischen Zelle 6 zugeführt. Die elektrolytische Zelle 6 und die Speisezelle 2 sind durch eine Trennplatte 7 getrennt. In die elektrolyti sche Zelle 6 ist eine elektrolytische Lösung 8 eingefüllt und es sind mehrere Kathodenplatten 9 vorhanden, die mit dem negativen Pol einer elektrischen Energiequelle verbunden und so angeordnet sind, daß ihre Flächen dem Aluminiumband 1 zugewandt sind. Das Aluminiumband 1 wirkt somit als Anode und die Elektrolyse führt zu einer oxidierten Schicht des Aluminiumbandes 1. Das Aluminium band 1 wird anschließend zu einer nachfolgenden Arbeitsstation geführt, bei der eine notwendige Nachbehandlung vorgenommen wird.

Beispiele solcher Vorrichtungen für eine anodische Oxidation von Aluminiumbändern sind in der veröffentlichten JP-Patentanmeldung 1 31 430/1976 und in den US-PSen 30 79 308 und 34 71 375 beschrie ben.

Der Ausdruck "negativer Pol einer elektrischen Energiequelle" bezeichnet nicht nur den negativen Anschluß einer Gleichstrom quelle, sondern auch einer Wechselstromquelle, bei der eine Gleichrichtung zu einem negativen Signal durchgeführt wird.

Der Ausdruck "zwischen beiden Kanten einer Kathodenplatte" bezieht sich auf den Bereich bzw. die Fläche zwischen den Seitenkanten der Kathodenplatte entsprechend den Seiten des laufenden Aluminiumbandes, und er umfaßt die Kanten der Platte, die sich über die Mittellinie des laufenden Bandes erstrecken. Gemäß der Erfindung können die Kathodenverbindungen an den Kanten ausgeführt werden, die sich über die Mittellinie des laufenden Bandes erstrecken, sie können jedoch nicht an den Seitenkanten ausgeführt werden.

Erfindungsgemäß genügt es, daß die Stelle, an der die Kathoden platte 9 mit dem negativen Pol der Energiequelle 10 verbunden ist, zwischen den Seitenkanten der Kathodenplatte 9 liegt, vorzugsweise liegt sie jedoch in der Mittellinie der Kathoden platte 9, wenn die Kathodenplatte 9 in Breitenrichtung in vier Teile unterteilt wird, wie in Fig. 2 gezeigt, insbesondere soll die Kathode an der Mittellinie der Kathodenplatte 9 in Bewegungs richtung des Aluminiumbandes angeschlossen sein.

Die Verbindung zwischen den Kathodenplatten 9 mit der Energie quelle 10 kann punktförmig oder linienförmig sein, solange nur die oben genannten Bedingungen erfüllt sind, daß die Verbindung an der Mittellinie oder nahe der Mittellinie der Kathodenplatten 9 liegt.

Wenn der negative Pol der Energiequelle 10 an einer solchen Stelle mit der Kathodenplatte 9 verbunden wird, ergibt sich eine ausreichend gleichmäßige oxidierte Schicht, selbst wenn die Elektrolyse bei hoher Stromdichte durchgeführt wird, beispiels weise bei einer Stromdichte von mehr als 10 Ampere/dm², wobei weder elektrolytisches Brennen, noch eine Faltenbildung, noch eine Verkantung auftreten.

Erfindungsgemäß ist die Breite der Kathodenplatte 9 nicht begrenzt, jedoch ist es bevorzugt, daß deren Breite kleiner als die Breite des zu behandelnden Aluminiumbandes 1 ist.

Geeignete elektrolytische Lösungen sind Schwefelsäure, Oxalsäure, Phosphorsäure, Chromsäure. Bevorzugt wird Schwefelsäure verwen det.

Die in der Speisezelle 2 verwendeten elektrolytischen Lösungen können die gleichen wie die für die elektrolytische Zelle 6 sein.

Bei der anodischen Oxidationsbehandlung können zwischen der Speisezelle 2 und der elektrolytischen Zelle 6 die gleichen oder verschiedene elektrolytische Lösungen verwendet werden.

Eine geeignete Konzentration der elektrolytischen Lösung beträgt etwa 1 bis 80 Gew.-%, und die Temperatur der Lösung liegt im Bereich von 5 bis 70°C. Die angelegte Spannung liegt im Bereich von 1 bis 100 Volt, und die Zeitdauer für die Elektrolyse beträgt 5 s bis zu 5 min. Bevorzugte Bedingungen sind in der nachstehen den Tabelle 1 angegeben.

Tabelle 1

Wenn gemäß Tabelle 1 Schwefelsäure als elektrolytische Lösung verwendet wird, liegt die bevorzugte Konzentration in einem Bereich von 10 bis 30 Gew.-%, und die Temperatur der Lösung beträgt bevorzugt 20 bis 50°C.

Bevorzugt sind die Elektroden derart angeordnet, daß sie sich parallel zur Fläche der elektrolytischen Lösungen befinden, und zwar sowohl die Anodenplatten 5 als auch die Kathodenplatten 9, und es ist erwünscht, daß die Elektroden derart angeordnet werden, daß die Mittellinie der Anode 5 sich in Ausrichtung mit der Mittellinie der Kathode befindet. Weiterhin ist es bevorzugt, daß die Kathodenplatte 9 auf der Seite des Aluminiumbandes 1 angeordnet wird, auf welcher die anodisch oxidierte Schicht gebildet werden soll. Wenn eine anodisch oxidierte Schicht auf beiden Flächen des Aluminiumbandes gebildet werden soll, ist es erwünscht bzw. vorteilhaft, daß Kathodenplatten 9 auf beiden Seiten des Aluminiumbandes angeordnet werden.

Beim Betrieb mit hoher Stromdichte ist es bevorzugt, die Anzahl der Elektroden zu erhöhen.

Als Materialien für die Kathode sind Platin, rostfreier Stahl, Aluminium, Blei oder Legierungen von diesen Materialien geeignet. Rostfreier Stahl und Aluminium sind bevorzugt.

Zwischen der Speisezelle 2 und der elektrolytischen Zelle 6 ist bevorzugt eine nicht gezeigte Zwischenzelle vorgesehen, um einen direkten Fluß eines elektrischen Stromes zwischen der Anodenplatte 5 und der Kathodenplatte 9 ohne Durchgang durch das Aluminium band 1 zu verhindern.

Die Stromdichte soll nicht niedriger als 5 Ampere/dm² sein. Die vorteilhaften Wirkungen der Erfindung sind ausgeprägter, wenn die Stromdichte nicht weniger als 10 Ampere/dm², und sie sind noch ausgeprägter, wenn die Stromdichte nicht weniger als 15 Ampere/dm² beträgt.

Bei der Herstellung von Druckplattenträgern ist es zweckmäßig, daß die Breite des Aluminiumbandes nicht kleiner als 50 cm, vorzugsweise nicht kleiner als 70 cm, insbesondere nicht kleiner als 90 cm ist.

Wenn Träger für Druckplatten überzogen werden sollen, liegt die Dicke der Schicht in einem Bereich von 0,1 bis 10 µm, vorzugsweise in einem Bereich von 0,2 bis 5,0 µm, insbesondere in einem Bereich zwischen 0,4 bis 2,0 µm liegt.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand von Beispielen näher erläutert. Wenn es nicht anders angegeben ist, sind alle Teile, Prozentsätze und Verhältnisse angegeben als Gewichtsteile, Gewichtsprozentsätze und Gewichtsverhältnisse.

Beispiel 1

Ein Aluminiumband gemäß JIS (Japanese Industrial Standard) A-100 mit einer Dicke von 0,24 mm und einer Breite von 1030 mm wurde von einer Lieferquelle zugeführt, und unter Verwendung einer Polypropylenbürste gekörnt bzw. genarbt, während ein Schlamm aus feinzerteilten Aluminiumpulvern auf die Oberfläche des Bandes geführt wurde. Danach wurde das gekörnte oder genarbte Aluminium band mit Leitungswasser in einer Menge von 50 l/min während 15 s gewaschen und dann mit einer 10%igen (Gew.) wäßrigen Natriumhydroxidlösung bei 55°C während 20 s geätzt und danach wiederum gemäß vorstehender Beschreibung mit Wasser gewaschen. Danach wurde das Aluminiumband mit einer 30%igen (Gew.) wäßrigen Salpetersäurelösung bei 20°C während 20 s gereinigt, gemäß vorstehender Beschrei bung mit Wasser gewaschen und dann der Behandlung zum anodischen Oxidieren unterworfen. Die anodische Oxidations behandlung wurde unter Verwendung der Vorrichtung gemäß Fig. 1 ausgeführt. Unter Verwendung von 15%iger Schwefel säure als elektrolytische Lösung wurde das Band während 20 s bei 30°C mit einer Stromdichte von 16 Ampere/dm² behandelt. 10 Bleche in Form von Platten aus rostfreiem Stahl mit einer Breite von 1830 mm und einer Länge von 100 mm wurden auf nur einer Seite des Aluminiumbandes als Kathoden verwendet. Die Stelle des Anschlusses der Kathodenplatte an die Kathoden der Quelle elektrischer Energie wurde auf drei Weisen geändert. Ein Durchlauf Nr. 1 wurde durchgeführt mit dem Anschluß an einem Ende der Kathodenplatte. Ein Durchlauf 2 wurde ausgeführt, bei welchem die Stelle des Anschlusses in einem Abstand von 457 mm vom Ende der Kathodenplatten lag, und ein Durchlauf 3 wurde ausgeführt mit dem Anschluß an der Mitte. Vier Bleiplatten wurden als Anode in der Speisezelle verwendet, und die elektrolytische Lösung war die gleiche wie die der elektrolytischen Zelle. Nach der anodischen Oxidationsbehandlung wurde das Band gemäß der vorstehend beschriebenen Arbeitsweise mit Wasser gewaschen und dann getrocknet, unter Verwendung von Heiß luft einer Temperatur von 100°C während 1 min, um einen Druckplattenträger zu erhalten, der unter Verwendung einer Wickelvorrichtung aufgewickelt wurde. Die mittlere oder durchschnittliche Dicke der auf diese Weise erhaltenen oxidierten Schicht des Druckplattenträgers betrug 1 µm und die aufgewickelte Länge betrug 2000 m.

Die drei Proben Nr. 1, 2 und 3, die in den Durchläufen 1 bis 3 erhalten wurden, wurden hinsichtlich der Bedingungen des elektrolytischen Brennens und des Aufwickelns unter sucht. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 2 angegeben.

Zusätzlich wurde, um die Wirksamkeit der Proben 1 bis 3 als Druckplattenträger zu testen, die nachstehend angegebene lichtempfindliche Zusammensetzung aus einem Ester des Kondensationsproduktes von Aceton und Pyrogallol und Naphthochinondiazid-(2)-5-sulfonsäure, wie sie in Beispiel 1 der US-PS 36 35 709 beschrieben ist, als Überzug auf den mittleren Teil bzw. auf die Kanten der Proben 1, 2 und 3 aufgebracht, unter Verwendung einer Spinüberziehvorrichtung bzw. einer Schleuderüberziehvorrichtung, wonach ein Trocknen während 2 min bei 100°C erfolgte. Die aufgetragene Menge betrug 2,5 g/m².

Ester des Kondensationsproduktes von Aceton und Pyrogallol und Naphthochinondiazid-(2)-5-sulfonsäure\|5,0 g
m-Cresolformaldehydharz (mittleres Molekulargewicht: 2500)	10,0 g
Öl, blau (D. I. 74 350)	0,01 g
Methyläthylketon	70,0 g
Amylacetat	65,0 g

Die auf diese Weise erhaltenen lithographischen Druckplatten wurden 40 s über ein positives Transparent belichtet, unter Verwendung einer Kohlen stoffbogenlampe von 30 Ampere bei einem Abstand von 70 cm. Danach wurde nach Eintauchen während 1 min in eine 3%ige wäßrige Natriumsilikatlösung die Oberfläche der Platten leicht gerieben oder gerubbelt, und zwar mittels entfetteter Baumwolle, die mit der 3%igen wäßrigen Natriumsilikatlösung imprägniert war. Hierdurch wurde die Entwicklung bewirkt.

Bei den auf diese Weise erhaltenen Druckplatten wurde der Verfleckungszustand des 1000. Blattes geprüft, unter Verwendung einer Blatt- oder Bogendruck vorrichtung. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 wiedergegeben.

Tabelle 2

In der Tabelle 2 bezieht sich der Kantenteil auf den Bereich bzw. die Fläche nahe bei den Kanten des Aluminiumbandes. Der Bereich bzw. die Fläche, in welchem bzw. in welcher eine Faltenbildung und eine Verfleckung beobach tet wurde, befand sich an den Kanten nahe der Verbindung der Kathodenplatte mit dem negativen Pol der elektrischen Energiequelle.

Aus den Ergebnissen der Tabelle 2 ist er sichtlich, daß die Proben Nr. 2 und 3 gemäß der Erfindung im Vergleich zu Probe 1 außerordentlich gute Eigenschaften zeigen.

Beispiel 2

Ähnliche Durchläufe wie bei Beispiel 1 wurden aus geführt, mit der Ausnahme, daß die Stromdichte wie folgt geändert wurde: 2 Ampere/dm², 6 Ampere/dm², 11 Ampere/dm² und 16 Ampere/dm² in den Durchläufen 1 und 3 gemäß Bei spiel 1.

Elektrolytisches Brennen, der Zustand beim Auf wickeln und die Verfleckung wurden auf gleiche Weise wie in Beispiel 1 geprüft und die Ergebnisse sind in Tabelle 3 wiedergegeben.

Der Ausdruck "Kante" in Tabelle 3 hat die gleiche Bedeutung wie in der Tabelle 2.

Aus den Ergebnissen der Tabelle 3 ist ersichtlich, daß der Durchlauf 3 gemäß der Erfindung bei einer Stromdichte oberhalb 6,0 Ampere/dm² wirksam war.

Claims

1. Vorrichtung zur gleichmäßigen kontinuierlichen anodischen Oxidation eines Aluminiumbandes bei Stromdichten von <5 A/dm² in einer Elektrolysezelle, in der eine Kathodenplatte parallel zum als Anode dienenden Aluminiumband angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Kathodenplatte (9) an in regelmäßigen Abständen voneinander angeordneten Positionen ihrer Oberfläche zwischen ihren beiden Rändern quer zur Laufrichtung des Aluminiumbandes (1), wobei mindestens eine der Positionen in der Mittellinie der Kathodenplatte (9) liegt, mit der äußeren Stromquelle verbunden ist, und daß der Elektrolysezelle (6) eine Speisezelle (2) vorgeschaltet ist, die mit einer Elektrolytlösung gefüllt und mit einer Anodenplatte (5) ausgestattet ist, die ihrerseits parallel zum Aluminiumband (1) verläuft.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der Kathodenplatte (9) kleiner als die Breite des Aluminiumbandes (1) ist.

3. Verfahren zur kontinuierlichen anodischen Oxidation eines Aluminiumbandes unter Verwendung einer Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Elektrolytlösung Schwefelsäure mit einer Konzentra tion von 1 bis 80 Gew.-% bei einer Temperatur von 5 bis 70°C verwendet wird, daß an die Zelle eine Spannung von 1 bis 100 Volt angelegt ist, und daß die Elektrolysezeit 5 sec bis 5 min beträgt.