DE3903276C2

DE3903276C2 - Verfahren zur elektrolytischen Oberflächenbehandlung von Aluminiumträgern für Flachdruckplatten

Info

Publication number: DE3903276C2
Application number: DE3903276A
Authority: DE
Inventors: Akio Uesugi; Tsutomu Kakei
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Holdings Corp
Priority date: 1988-02-05
Filing date: 1989-02-03
Publication date: 2002-05-02
Anticipated expiration: 2009-02-04
Also published as: US4895627A; JPH01200992A; DE3903276A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur elektrolytischen Oberflächenbehandlung von Aluminiumträgern für Flachdruckplatten, wobei das Verfahren anwendbar ist bei Elekt rolyten in elektrochemischen Aufrauhverfahren, in Beschichtungsverfahren durch anodi sche Oxidation und chemischen Ätzverfahren.

Verschiedene Elektrolyte werden üblicher Weise bei Verfahren zur Oberflächenbe handlung von Aluminiumträgern für Flachdruckplatten verwendet. Beispielsweise wer den beim elektrochemischen Aufrauhverfahren Salpetersäure und Salzsäure, im Eloxal verfahren Schwefelsäure oder ähnliches verwendet. Aluminium oder Aluminiumlegie rungen werden als Träger für Flachdruckplatten verwendet. Nach der Behandlung vari iert die Oberflächengestalt oder dgl. der Flachdruckplatten in Abhängigkeit von der Alu miniumionenkonzentration in dem Elektrolyt beträchtlich und es ist deswegen wichtig, die Aluminiumionenkonzentration in dem Elektrolyt konstant zu halten. Beim elektro chemischen Rauhen bei Verwendung von Salpetersäure ist es beispielsweise ange bracht, nicht nur die Konzentration der Salpetersäure von 5 g/l bis 30 g/l, sondern auch die Aluminiumionenkonzentration von etwa 5 g/l bis 15 g/l zu wählen, damit das Rauhen gleichmäßig ausgeführt wird. Weiterhin wird bei der anodischen Oxidation unter Ver wendung von Schwefelsäure, selbst wenn eine Schwefelsäurekonzentration von 100 g/l bis 300 g/l gewählt wird, keine gleichmäßige Beschichtung der Aluminiumoberfläche erreicht, wenn die Aluminiumionenkonzentration 15 g/l übersteigt.

Um die Aluminiumionenkonzentration konstant zu halten, wird üblicherweise ein Verfah ren angewendet, bei dem der Elektrolyt ständig erneuert wird, damit die Aluminiumio nenkonzentration in dem Elektrolyt konstant bleibt, oder ein Verfahren, bei dem ein Io nenaustauscherharz verwendet wird, um die Aluminiumionen zu absorbieren und da durch die Aluminiumionenkonzentration in dem Elektrolyt konstant zu halten, wie in der ungeprüften japanischen Offenlegungsschrift Nr. 192300/82 offenbart ist.

In dem erstgenannten Verfahren besteht jedoch das Problem, dass die Verbrauchs menge an Elektrolyt übermäßig erhöht ist, woraus auch eine erhöhte Belastung wegen der Abwasserbehandlung resultiert.

Auf der anderen Seite gibt es bei dem letztgenannten Verfahren, bei dem Aluminiumio nen durch ein Ionenaustauscherharz absorbiert werden, nicht nur Probleme wegen der niedrigen Aluminiumionenentfernungsrate, weswegen eine große Menge an Harz benö tigt wird, sondern es ist etwa alle drei Monate notwendig, die Harze auszutauschen, was einen enormen Anstieg der ständigen Kosten verursacht.

Die DD 139 872 offenbart ein Verfahren zur Entfernung von Aluminiumionen, in wel chem sowohl saure, kationische als auch basische, anionische Ionenaustauschstoffe zum Einsatz kommen. Dabei kann die eingesetzte Schwefelsäure zurückgewonnen und dem Elektrolyten erneut zugeführt werden.

Ein weiteres Verfahren zur Entfernung von Aluminiumionen aus einem Elektrolyten, der zur anodischen Oxidation eingesetzt wird, ist in DE-A-20 15 739 (siehe auch W. Hübner, C.-Th. Speiser, Die Praxis der anodischen Oxidation des Aluminiums, 1988, S. 576-579) beschrieben. Die im Bad befindlichen Aluminiumionen werden durch Anlegen eines e lektrischen Feldes durch die Poren eines Diaphragmas in eine wässrige Lösung mit ei nem pH-Wert zwischen 6 und 9 übergeführt und dort als schwerlösliches Aluminium hydroxid ausgefällt.

Weiterhin können Ionenaustauschermembranen, die in einer Elektrodialysiereinheit an geordnet sind, zur Konzentrierung oder Entsalzung von Salzlösungen aller Art einge setzt werden. Im Reichelt Katalog, Teil II (1983) werden Ionenaustauschermembranen beschrieben, die beispielsweise zur Abtrennung und Rückgewinnung von Schwefelsäu re, zur Aufbereitung von verschmutzten Beizbädern oder für die Entsalzung von Pro zeßwässern und Rückgewinnung der Inhaltsstoffe verwendet werden können.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein verbessertes Verfahren zur elektrolyti schen Oberflächenbehandlung von Aluminiumträgern für Flachdruckplatten zur Verfü gung zu stellen, bei dem die Menge an eingesetztem Oberflächenbehandlungselektrolyt vermindert ist, um dadurch die Kosten für die Aufrüstung zur Abwasserbehandlung und zur Aluminiumionenentfernung zu vermindern.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren der eingangs genannten Art gelöst, umfassend die Schritte:

a) Bereitstellen eines Badbehälters mit einem Elektrolyten für die elektolytische Ober flächenbehandlung und einer Elektrodialysevorrichtung mit einer Ionenaustauschmemb ran,
b) Elektrolytische Oberflächenbehandlung des Aluminiumträgers, wodurch die Alumini umionenkonzentration im Elektrolyten erhöht wird,
c) Leiten eines Teils des in Stufe (b) erhaltenen Elektrolyten aus dem Badbehälter zur Elektrodialysevorrichtung,
d) Abtrennen von Aluminiumionen aus dem Elektrolyten durch die Ionenaustausch membran,
e) Mischen des durch Abtrennung der Aluminiumionen erhaltenen Elektrolyten mit fri schen Wasser und unverdünntem Elektrolyten, und
f) Rückführen und Einmischen des in Stufe (e) erhaltenen Elektrolyten in den Badbe hälter mit dem gebrauchten Elektrolyten, so dass die Aluminiumkonzentration in diesem Badbehälter konstant gehalten wird.

Der in der vorliegenden Erfindung eingesetzte Elektrolyt, enthält bevorzugt Salpetersäu re oder Schwefelsäure. Das Verfahren eignet sich besonders zur Beschichtung durch anodische Oxidation, wobei der Elektrolyt Schwefelsäure enthält. Die Aluminiumionen konzentration wird bevorzugt so reguliert, dass sie nicht höher als 20 g/l ist.

Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung (Seitenansicht) eines Beispiels des erfin dungsgemäßen Verfahrens zur elektrolytischen Oberflächenbehandlung von Alumini umträgern für Flachdruckplatten.

Der Begriff "Ionenaustausch-Membran" wird in der vorliegenden Erfindung so definiert, dass er eine Membran mit der Eigenschaft selekiver Durchlässigkeit für spezifische Io nen bezeichnet, die sich jedoch grundsätzlich von Ionen-Austauscherharzen in dem Punkt unterscheidet, dass besagte Membran keine Regeneration benötigt, während das besagte Harz der Wiederherstellung bedarf, da der Ionenaustausch durch Absorption erfolgt.

Weiterhin ist es im Bedarfsfall möglich, sich bei Verwendung der Ionenaustausch- Membran die Elektrodialyse nutzbar zu machen. Das heißt, es ist möglich, Aluminiumio nen durch die Verwendung einer solchen Ionenaustausch-Membran abzutrennen.

Im folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die dazugehörige Zeichnung an einem Beispiel erläutert:

Fig. 1 ist eine schematische Darstellung zur Erläuterung eines erfindungsgemäßen elektrochemischen Aufrauhverfahrens. Eine Drehtrommel 1 trägt ein Aluminiumband 3, so dass ein Zwischenraum zwischen dem Band 3 und einer Elektrode 17 konstant gehalten wird und Abzugwalzen 6 sind angebracht, um das Band 3 mit Elektrizität zu speisen. In dieser Struktur wird eine elektrochemische Reaktion an dem Aluminiumband 3 bewirkt. Ein Elektrolyt in einem Tank 7 soll eine konstante Aluminiumionenkonzentrati on haben. Der Elektrolyt wird mit einer Pumpe 5 durch einen Kopfteil 4 geleitet, um den Raum zwischen dem Band 3 und der Elektrode 17 zu füllen, danach wird der Elektrolyt, der für die elektrolytische Behandlung verwendet wurde, durch die Rückführrohre 18 und 20 in den Tank 7 zurückgeführt.

Während dem elektrochemischen Aufrauhverfahren werden in dem Elektrolyt gelöste Aluminiumionen während dem Behandlungsverfahren in dem Tank 7 angereichert, wenn die Aluminiumionen darin belassen werden. Entsprechend wird der Elektrolyt teilweise mittels einer Pumpe 8 durch ein Rohr 9 in eine Elektrodialysevorrichtung 10 mit einer darin angebrachten Ionenaustausch-Membran 21 geleitet. Die Aluminiumionen des E lektrolyten werden durch die Ionenaustausch-Membran 21 selektiv abgetrennt und dann durch das Abflußrohr 11 abgesondert. Der nach der Trennung der Aluminiumionen ge sammelte Elektrolyt wird in einen Zusatzbehälter 19 durch ein Rohr für den wiederaufbereiteten Elektrolyt 13 geleitet. Frisches Wasser und ein unverdünnter Elektrolyt werden über die Rohre 15 und 16 in dem Zusatzbehälter 19 ergänzt. Die regenerierte Lösung, aus der die Aluminiumionen, wie oben beschrieben, entfernt wurden, wird mit dem er gänzenden Frischwasser und unverdünntem Elektrolyt in dem Zusatztank 19 vermischt, dann wird die Mischung in den Tank 7 mittels einer Pumpe 12 durch ein Rohr 22 oder zu der Elektrodialysevorrichtung durch ein Rohr 14 zurückgeführt. Als Ergebnis wird die Aluminiumionenkonzentration in dem Elektrolyt in dem Tank 7 vermindert, reguliert und konstant gehalten. Der so regulierte Elektrolyt wird dem Kopfteil 4 mittels der Pumpe 5 zugeführt.

Die Verbrauchsmenge Elektrolyt pro Zeiteinheit in dem vorgenannten System wurde unter den folgenden Bedingungen erhalten.
Aluminiumbreite: 1000 mm
Behandlungsgeschwindigkeit: 10 m/min
Elektrolyt:
Salpetersäure: 20 g/l
Aluminiumionen: 8 g/l
Elektrizitätsmenge: 600 cc/dm²

Unter den oben genannten Bedingungen betrug die Gesamtmenge an Salpetersäure 45 g/m² und die Produktion konnte 180 Tage ohne Auswechseln der Ionenaustausch- Membran durchgeführt werden. Erfindungsgemäß wird bevorzugt eine Aluminiumkon zentration von nicht höher als 20 g/l in dem Elektrolyt gewählt.

Vergleichsbeispiel 1

Das elektrochemische Aufrauhverfahren wurde in einem System durchgeführt, indem Ionenaustauscherharz anstelle der vorgenannten Ionenaustausch-Membran verwendet wurde, so dass die Aluminiumionen durch Absorption unter ansonsten gleichen Bedin gungen wie unter Beispiel 1 abgesondert wurden. Die Verbrauchsmenge an Salpeter säure war 80 g/m² und das Ionenaustauscherharz musste alle 30 Tage ausgewechselt werden, so dass übermäßig hohe Kosten erforderlich waren.

Durch erfindungsgemäße Verfahren zur elektrolytischen Oberflächenbehandlung von Aluminiumträgern für Flachdruckplatten wird es ermöglicht, die Menge an benötigtem Oberflächenbehandlungselektrolyt (einschließlich der Lösungen für das elektrochemi sche Aufrauhverfahren, für das Eloxalverfahren und für das chemische Ätzverfahren) zu vermindern, die Abwasserbelastung zu vermindern und die Kosten zur Entfernung der Aluminiumionen zu vermindern.

Claims

1. Verfahren zur elektrolytischen Oberflächenbehandlung von Aluminiumträgern für Flachdruckplatten, umfassend die Stufen:

a) Bereitstellen eines Badbehälters mit einem Elektrolyten zur elektrolytischen Oberflächenbehandlung, und einer Elektrodialysevorrichtung mit einer Ionen austauschmembran,
b) elektrolytische Oberflächenbehandlung des Aluminiumträgers, wodurch die Aluminiumionenkonzentration im Elektrolyten erhöht wird,
c) Leiten eines Teils des in Stufe (b) erhaltenen Elektrolyten aus dem Badbe hälter zur Elektrodialysevorrichtung,
d) Abtrennen von Aluminiumionen aus dem Elektrolyten durch die Ionenaus tauschmembran,
e) Mischen des durch Abtrennung der Aluminiumionen erhaltenen Elektrolyten mit frischen Wasser und unverdünntem Elektrolyten, und
f) Rückführen und Einmischen des in Stufe (e) erhaltenen Elektrolyten in den Badbehälter mit dem gebrauchten Elektrolyten, so dass die Aluminiumkonzentra tion in diesem Badbehälter konstant gehalten wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektrolyt Salpe tersäure enthält.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektrolyt Schwefelsäure enthält.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Aluminiumionen konzentration des Elektrolyten so reguliert wird, dass sie nicht höher als 20 g/l ist.