DE4402437C2 - Galvanisiervorrichtung - Google Patents

Description

Diese Erfindung betrifft eine Galvanisiervorrichtung und ein Verfahren, insbesondere ei­ ne Galvanisiervorrichtung für das Beschichten von Tiefdruckzylindern.

Galvanisieren ist ein seit langem verwendetes Verfahren für das Beschichten von Ge­ genständen mit einem bestimmten Material. Das Galvanisieren ist ein relativ einfacher Weg, um einen Gegenstand mit einem Material, z. B. Kupfer, zu beschichten, wenn es schwierig ist, eine dünne gleichmäßige Beschichtung durch andere Verfahren bereitzu­ stellen.

Galvanisieren wurde für das Beschichten von Tiefdruckzylindern verwendet, die her­ kömmlicherweise bei Druckverfahren verwendet werden. Ein Tiefdruckzylinder wird mit einer dünnen Schicht eines Materials, z. B. Kupfer, (galvanisch) beschichtet, und an­ schließend wird der gewünschte Druck in die Kupferschicht geätzt. In solchen Fällen bil­ det ein Stahl- oder Aluminiumzylinder das Substrat, welches die Galvanisierungsschicht trägt. Ist das Drucken beendet, muß der Tiefdruckzylinder überholt bzw. wiederherge­ stellt werden, so daß ein anderer Druck in den Zylinder geätzt werden kann. Das Über­ holen erfordert das zumindest teilweise Entfernen der Galvanisierungsschicht, um die frühere Ätzkontur zu entfernen, so daß eine neue Galvanisierungsschicht auf dem Zylinder aufgebracht werden kann. Wie zuvor kann, sobald die neue Schicht des Galvanisie­ rungsmaterials den Zylinder bedeckt, das gewünschte Ätzen durchgeführt werden für ein zukünftiges Drucken.

Eine Galvanisiervorrichtung erfordert ein Ionenflüssigkeitsbad, bzw. Ionenfluidbad, wel­ ches mit dem zu (galvanisch) beschichtenden Gegenstand in Berührung kommt. Das Ionenflüssigkeitsbad enthält Ionen des Abscheidungsmaterials. Eine Zufuhr des Galva­ nisierungsmaterials muß des weiteren in Berührung mit dem Ionenflüssigkeitsbad ste­ hen, um dem Flüssigkeitsbad zusätzliche Ionen zuzuführen, wenn das Beschichtungs­ verfahren beginnt.

Soll z. B. ein Tiefdruckzylinder mit Kupfer (galvanisch) beschichtet werden, wird der Zy­ linder eingetaucht oder rotiert, während er sich in Kontakt mit einem Kupferionen­ enthaltenden Flüssigkeitsbad befindet. Eine Schale bzw. ein Behälter mit Kupferklum­ pen oder Kupferbarren würde normalerweise in das Flüssigkeitsbad in der Nähe des Tiefdruckzylinders eingetaucht werden. Anschließend würde ein elektrisches Feld über dem Gegenstand und der Zufuhr des Abscheidungsmaterials aufgebaut. Die auf den Gegenstand übertragene Ladung wäre der Ladung der Ionen in dem Flüssigkeitsbad entgegengesetzt und würde so die Ionen an den Gegenstand ziehen. Auf diese Wei­ se werden die Ionen auf dem Gegenstand abgeschieden und bilden eine Schicht oder beschichten (galvanisch) den Gegenstand. In der Zwischenzeit lösen sich zusätzliche Ionen von der Abscheidungsmaterialquelle und treten in das Flüssigkeitsbad ein, um im allgemeinen die Ionen zu ersetzen, die von dem Gegenstand angezogen wurden. In dem Beispiel des Tiefdruckzylinders kann der Zylinder durch das Flüssigkeitsbad rotiert werden, während die Galvanisierung stattfindet, so daß sich eine Schicht des Abschei­ dungsmaterials im wesentlichen über die gesamte Oberfläche des Tiefdruckzylinders legt.

Häufig werden während der Galvanisierung Oxide und andere Verunreinigungen abge­ geben, während die Galvanisierungsmaterialquelle ionisiert wird; d. h. wenn Ionen von der Abscheidungsmaterialquelle freigesetzt werden und in das Flüssigkeitsbad eintre­ ten. Dies beruht im wesentlichen auf den Verunreinigungen, die in dem Zufuhrmaterial vorhanden sind. Daher wird die Ionenflüssigkeit, welche in dem Flüssigkeitsbad verwen­ det wird, im Kreislauf geführt. Vor der Rück­ kehr in das Flüssigkeitsbad wird die Ionenflüssigkeit gefiltert und dem Flüssigkeitsbad wieder zugeführt. In Bergin et al., U.S. Patent Nr. 3,923, 610 ist ein Verfahren für das Kupferbeschichten eines Tiefdruckzylinders beschrieben, für welches ein typisches Be­ schichtungssystem verwendet wird. Ein Zylinder ist rotierbar in einem Behälter an­ geordnet, in dem sich der Elektrolyt befindet. Der Elektrolyt besteht im wesentlichen aus einer Lösung von Kupfersulfat und Schwefelsäure in Wasser. Der Zy­ linder wird teilweise in das Ionenflüssigkeitsbad eingetaucht und rotiert, während ein elektrisches Feld über dem Zylinder und einer Festkupferquelle aufgebaut wird.

Die JP 05-171500 (Patent Abstracts of Japan, C-1124, Vol. 17/No. 589) offenbart eine Vorrichtung mit einem Doppelbehälter, bestehend aus einem Arbeitsbehälter und einem Reservoir, die mit einem Vorratstank über Rohre in Verbindung stehen. Im Arbeitsbehäl­ ter sind Anoden angeordnet, und der im Kreislauf geführte Elektrolyt wird in mehreren Filtereinrichtungen gefiltert, bevor er in den Arbeitsbehälter und gegen die Elektroden bzw. das Werkstück gepumpt wird.

In der Druckschrift "Galvanotechnik 6/1992" ist eine Aufkupferungsanlage für Tiefdruck­ zylinder beschrieben, die aus einem Doppelbehälter besteht, wobei der Arbeitsbehälter durch die Anoden nochmals unterteilt ist und die Anlage eine anodisch/kathodische Diaphragmatrennung mit separater Anodenflutung aufweist.

In der DE-OS 21 65 823 wird ein anodisch geschalteter Doppelwandbehälter beschrie­ ben, der in einer Behandlungswanne vorgesehen ist, wobei die Innenrohrfläche des Doppelwandbehälters, d. h. die dem Werkstück zugewandte Wand der Wanne, mit ei­ nem Diaphragma versehen ist.

Diese Vorrichtung ist auch der DE 32 29 545 A1 zu entnehmen, die darüber hinaus noch zusätzliche Mittel zum Injizieren von Elektrolytlösung zwischen einer porösen Platte und einem Anodenkorb beschreibt.

Ein Problem der Vorrichtungen des Standes der Technik, wie z. B. der Vorrichtung von Bergin, ist, daß solche Vorrichtungen nicht in der Lage waren, Material auf dem zu be­ schichtenden Gegenstand in einer präzisen, gleichförmigen Weise abzuscheiden. Das führt zu Problemen beim Beschichten oder Überholen von Gegenständen, wie Tief­ druckzylindern, welche eine extrem präzise und gleichmäßig glatte Oberfläche erfor­ dern. Um solch eine erwünschte gleichmäßige Oberfläche unter Verwendung der Be­ schichtungsvorrichtungen des Standes der Technik zu erzielen, wurde eine alte Schicht eines Abscheidungsmaterials zunächst entfernt und anschließend wurde der Gegen­ stand gründlich gereinigt. Nach diesem Reinigen wurde der Gegenstand normalerweise mit einer relativ dicken Schicht eines Galvanisierungsmaterials beschichtet, und an­ schließend wurde die Schicht einem Veredelungsverfahren unterworfen, umfassend ein Rauhschleifen der Galvanisierungsschicht auf eine im wesentlichen gleichmäßige Ober­ flächengüte, ein Feinschleifen der rauhgeschliffenen Oberfläche, und anschließend ein Polieren der Oberfläche, bis diese die gewünschten glatten und gleichförmigen Eigen­ schaften aufwies. Dieses Verfahren war jedoch zeitaufwendig und verbrauchte viel Gal­ vanisierungsmaterial.

Man fand heraus, daß die Ungleichmäßigkeit der Galvanisierungsschicht, welche unter Verwendung der Beschichtungsvorrichtung des Standes der Technik erzielt wurde, hauptsächlich durch ungleichmäßige Dispersion von Ionen bewirkt wird, wenn diese an den Gegenstand gezogen werden und durch Verunreinigungen, welche in das Flüs­ sigkeitsbad eintreten, und welche an dem (galvanisch) zu beschichtenden Gegenstand haften.

Bei Einrichtungen des Standes der Technik, bei denen Ionenflüssigkeit in das Flüssig­ keitsbad durch Öffnungen in Form von Flüssigkeitssäulen gesprüht wird, fand man her­ aus, daß solches säulenartige Sprühen entsprechend der Anordnung der Zufuhröff­ nungen ein ungleichmäßiges Beschichten des Zylinders bewirkt und zu hohen Berei­ chen und niedrigen Bereichen in dem auf dem Zylinder abgeschiedenen Material führt.

Deshalb besteht die Aufgabe der Erfindung darin, die Ionen in dem Flüssigkeitsbad gleichförmig zu dispergieren Ionen in das Flüssigkeitsbad, entweder aus der Gal­ vanisierungsbadquelle oder aus der Ionenflüssigkeit, eingeführt werden, welche dem Flüssigkeitsbad wieder zugeführt wird. Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht dar­ in, zu verhindern, daß die Verunreinigungen in das Flüssigkeitsbad weder von der Gal­ vanisierungsmaterialzufuhr noch von der wiederzugeführten Ionenflüssigkeit eingeführt werden.

Andere Verfahren und Vorrichtungen für das Galvanisieren eines Materials sind z. B. in den Patenten von Datwyler, U.S. Patent Nr. 4,437,942 und Katano et al., U.S. Patent Nr. 4,405,709 beschrieben. Dieser Stand der Technik beschäftigt sich jedoch nicht mit den oben beschriebenen Problemen.

Diese Aufgaben werden durch den Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind, in den Unteransprüchen angege­ ben.

Die Erfindung wird im folgenden in bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrie­ ben, wobei gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente angeben. Es zeigt:

Fig. 1 einen schematischen Querschnitt;

Fig. 2 eine Draufsicht, welche die Details der Erfindung darstellt, wobei der zu beschichtende Gegenstand entfernt ist;

Fig. 3 ein Flußdiagramm, welches das Verfahren des Standes der Technik für das Überholen der Tiefdruckwalze darstellt; und

Fig. 4 ein Flußdiagramm, welches das Verfahren des Überholens einer Tief­ druckwalze gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt.

Im folgenden wird auf den schematischen Querschnitt aus Fig. 1 Bezug genommen, ei­ ne Galvanisiervorrichtung, im allgemeinen als 10 bezeichnet, ist dargestellt, umfassend eine Abscheidungsmaterialquelle 12, ein Ionenflüssigkeitsbad 14, welches Ionen des Abscheidungsmaterials enthält, einen Gegenstand 16, auf welchen das Abscheidungs­ material aufgebracht werden soll, oder von welchem das Abscheidungsmaterial entfernt werden soll, einen Behälter 18, zur Aufnahme des Ionenflüssigkeitsbades 14, und ein Reservoir 20, zur Aufnahme der Abscheidungsmaterialquelle 12 in Flüssigkeitsverbin­ dung mit dem Ionenflüssigkeitsbad 14. Eine elektrische Stromquelle 22 ist im Betrieb mit der Abscheidungsmaterialquelle 12 und mit dem Gegenstand 16 verbunden. Eine Bar­ riere 24 ist zwischen dem Gegenstand 16 und der Abscheidungsmaterialquelle 12 an­ geordnet. Gleichermaßen ist auch ein Diffusionselement 26 zwischen dem Gegenstand 16 und der Abscheidungsmaterialquelle 12 angeordnet.

Eine Flüssigkeitszufuhr 28 befindet sich in Verbindung mit dem Flüssigkeits­ bad 14, vorzugsweise über eine Rohrleitung 30. Eine Flüssigkeitspumpe 32 kann ver­ wendet werden, um Flüssigkeit durch die Rohrleitung 30 und in das Ionenflüssigkeitsbad 14 zu pumpen. In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Flüssigkeit durch einen Filter 34 gepumpt, bevor sie in dem Ionenflüssigkeitsbad 14 dispergiert wird. Der Filter 34 ist vorzugsweise ein Filterrohr, das sich im wesentlichen über die ganze Länge des Reservoirs 20 erstreckt.

Die Abscheidungsmaterialquelle 12 kann aus einer Vielzahl von Materialien bestehen, die bei Galvanisierungen verwendet werden. Das Material muß ionisiert werden können, um die Ionen zu ersetzen, die aus dem Ionenflüssigkeitsbad 14 entfernt wurden, um den Gegenstand 16 zu beschichten. Ein gutes Beispiel eines Abscheidungsmaterials, wel­ ches leicht verwendet werden kann, ist Kupfer, und Kupfer wird als das primäre Beispiel in dieser Beschreibung verwendet, ohne eine Beschränkung auf die Art des Abschei­ dungsmaterials, welches verwendet werden kann, zu treffen. Im Fall von Kupfer weisen die Kupferionen eine positive Ladung auf, so daß die Stromquelle 22 auf den Gegen­ stand 16 eine negative Ladung und auf die Abscheidungsmaterialquelle 12 eine positive Ladung übertragen muß, um das Beschichten zu bewirken. Der negativ geladene Ge­ genstand zieht die positiv geladenen Kupferionen an, welche dann auf der Oberfläche des Gegenstandes 16 abgeschieden werden. Wenn die Kupferionen auf dem Gegen­ stand 16 abgeschieden werden und so aus dem Ionenflüssigkeitsbad 14 entfernt werden, werden zusätzliche Kupferionen durch das elektrische Potential eingeführt, welches zwi­ schen dem Gegenstand 16 und der Abscheidungsmaterialquelle 12 vorhanden ist. Die Kupferionen werden von der Abscheidungsmaterialquelle 12 abgetrennt und ersetzen die Ionen, die aus dem Ionenflüssigkeitsbad 14 abgesondert wurden.

Das Ionenflüssigkeitsbad 14 besteht aus einer Trägerflüssigkeit und Ionen, die im all­ gemeinen in der Flüssigkeit dispergiert sind. In dem Kupferbeispiel würde ein Kupfersul­ fat typischerweise mit einer Flüssigkeit z. B. Wasser vermischt. Andere Zusätze, welche normalerweise im Stand der Technik verwendet werden, können auch hinzugefügt wer­ den. Das Kupfersulfat zersetzt sich in Ionen des Kupfers und des Sulfats, und die Kup­ ferionen weisen eine positive Ladung auf und die Sulfationen haben eine negative La­ dung. Wird dann ein elektrisches Feld zwischen dem Gegenstand 16 und der Abschei­ dungsmaterialquelle 12 aufgebaut, werden die Kupferionen zu dem negativ geladenen Gegenstand 16 gezogen, während sich die Sulfationen zu dem Reservoir 20 bewegen. Die Kupferionen scheiden sich auf der Oberfläche des Gegenstandes 16 ab, während sich die Sulfationen in die Nähe der Abscheidungsmaterialquelle 12 bewegen und sich mit natürlich in dem Kupfer auftretenden Oxiden verbinden, und einen Schlamm bilden, der in das Reservoir 20 fällt. Wird ein anderes Abscheidungsmaterial verwendet, wel­ ches negative Ionen in dem Ionenflüssigkeitsbad 14 verwendet, würde die Stromquelle 22 so angeschlossen, daß der Gegenstand 16 eine positive Ladung hätte.

Der Gegenstand 16 kann ein Gegenstand mit im wesentlichen jeder Form sein, solange dieser eine elektrische Ladung empfangen kann. Nur der Bereich des Gegenstandes 16, der sich in Flüssigkeitsverbindung mit dem Ionenflüssigkeitsbad 14 befindet, wird durch das Abscheidungsmaterial (galvanisch) beschichtet. In der bevorzugten Ausfüh­ rungsform ist der Gegenstand 16 eine Tiefdruckwalze, welche auf einer Welle 36 befe­ stigt ist, mit einer Längsachse 37, und die Tiefdruckwalze wird während der Galvanisie­ rung gedreht. Daher wird, auch wenn sich zu einem bestimmten Zeitpunkt nur ein Bereich des Gegenstandes 16 in Flüssigkeitsverbindung mit dem Ionenflüssigkeitsbad 14 befin­ det, der Gegenstand 16 auf der gesamten Außenfläche 38 (galvanisch) beschichtet, da alle Teile der Oberfläche 38 mit dem Ionenflüssigkeitsbad 14 in Berührung kommen. Die Gal­ vanisierung kann sowohl auf einem rotierenden Gegenstand, wie auch auf einem statio­ nären Gegenstand durchgeführt werden.

Die Abscheidungsmaterialquelle 12 wird in dem Reservoir 20 gehalten. Das Reservoir 20 umfaßt eine Hauptschale 40, bzw. eine Hauptmulde 40, welche vorzugsweise von einem Träger 42 gehalten wird. In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Träger 42 ein Träger vom Kolbentyp, welcher sich zwischen einer Bodenwand 44 des Behälters 18 und einer Hauptschale 40 erstreckt. Vorzugsweise wird die Hauptschale 40 aus einem Titanblech hergestellt. Eine Auskleidung 46 wird vorzugsweise zwischen der Hauptscha­ le 40 und der Abscheidungsmaterialquelle 12 angeordnet. Ein leitfähiges Blech 48 wird vorzugsweise in Kontakt mit der Abscheidungsmaterialquelle 12 zwischen der Base­ schale 40 und der Abscheidungsmaterialquelle 12 angeordnet. In einer bevorzugten Ausführungsform besteht das leitfähige Blech 48 aus Blei und ist zwischen der Ausklei­ dung 46 und dem Abscheidungsmaterial 12 angeordnet. Die Auskleidung 46 besteht vorzugsweise aus einer Kunststoffschicht bzw. einem Kunststoffbogen.

Um die Entwässerung zu unterstützen, können sowohl die Auskleidung 46 als auch das leitfähige Blech 48 perforiert sein, um so zu ermöglichen, daß die Flüssigkeit zu der Hauptschale 40 durchlaufen kann. Ein Entwässerungsrohr 50 erstreckt sich durch die Hauptschale 40, um einen Entwässerungsweg für die Flüssigkeit bereitzustellen, welche durch das leitfähige Blech 48 und die Auskleidung 46 gefiltert wird. In einer bevorzugten Ausführungsform führt das Entwässerungsrohr 50 die Entwässerungsflüssigkeit zurück zu der Flüssigkeitszufuhr 28.

Im folgenden wird auf Fig. 2 Bezug genommen. In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Reservoir 20 einen im wesentlichen U-förmigen Aufbau auf. Ein Paar äußere Stützwände 52 erstrecken sich von der Hauptschale 40 aus nach oben und definieren ein Paar äußerer Längsseiten 53 des Reservoirs 20. Ein Paar Stirnwände 54 sind an den länglichen Enden des Reservoirs 20 angeordnet. Das Reservoir 20 kann andere Formen aufweisen als die in der bevorzugten Ausführungsform dargestellten. Bei der Beschichtung von Tiefdruckwalzen erstreckt sich jedoch das Reservoir 20 vorzugsweise über eine größere Länge in einer im allgemeinen parallelen Richtung zu der Längsach­ se 37 der Tiefdruckwalze 16.

Ein Paar von inneren Stützwänden 56 erstrecken sich vorzugsweise nach oben unter einem bestimmten Abstand von den Stützwänden 52. Vorzugsweise ist die gesamte Abscheidungsmaterialquelle zwischen den inneren Stützwänden 56 enthalten. Ange­ ordnet zwischen jeder inneren Stützwand 56 und äußeren Stützwand 52 sind Filterrohre 34. Die Filterrohre 34 erstrecken sich der Länge nach zwischen den Stützwänden 52 und 56, im allgemeinen parallel zu der Achse 37, vorzugsweise über die gesamte Länge des Reservoirs 20. Die Filterrohre 34 können eine Vielzahl von kürzeren Filterrohren enthalten, welche an einer Vielzahl von Trägern 58 befestigt sind, die sich von dem Re­ servoir 20 aus erstrecken, wie in Fig. 2 dargestellt. Des weiteren ist über jedem Filterrohr 34 ein Verschlußelement 60 angeordnet. Jedes Verschlußelement 60 umfaßt eine Viel­ zahl von Öffnungen 62. Daher ist jedes Filterrohr 34, wenn das Galvanisieren stattfindet, zwischen einer Stützwand 52, einer inneren Stützwand 56, einem Bereich der Ausklei­ dung 46 und dem Verschlußelement 60 eingeschlossen.

Eine Barriere 24 ist zwischen der Abscheidungsmaterialzufuhr 12 und dem Gegenstand 16 angeordnet. Die Barriere 24 erstreckt sich zwischen jeder inneren Wand 56, und be­ deckt daher die Abscheidungsmaterialquelle 12, welche sonst dem Gegenstand 16 ausgesetzt wäre. Auf diese Weise müssen die von der Abscheidungsmaterialzufuhr 12 abgegebenen Ionen durch die Barriere 24 treten, bevor sie in Kontakt mit den Gegen­ stand 16 treten können. Die Barriere 24 verhindert jedoch, daß Oxide oder andere un­ erwünschte Verunreinigungen in enge Nähe zum Gegenstand 16 fließen, in welcher sie möglicherweise den Gegenstand 16 berühren und zu Oberflächendeformatio­ nen des Abscheidungsmaterials führen könnten, welches auf dem Gegenstand 16 ab­ geschieden wird. Die Barriere 24 wird vorzugsweise aus einer Platte oder einer Tafel aus Polypropylen hergestellt. Sie enthält Durchgänge, die geeignet dimensioniert sind, um den Durchfluß der Ionenflüssigkeit zwischen der Abscheidungsmaterialquelle 12 und dem Gegenstand 16 zu vereinfachen, während der Durchfluß von Kupferoxiden und anderen Verunreinigungen und Teilchen, die in der Ionenflüssigkeit vorhanden sein können, oder welche durch die Galvanisierung erzeugt werden, behindert wird.

Das Diffusionselement 26 ist auf ähnliche Weise zwischen der Abscheidungsmaterialquelle 12 und dem Gegenstand 16 angeordnet. In einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt das Diffusionselement 26 ein erstes Titangitter 64 und ein zweites Titangitter 66. Beide Titangitter sind vorzugsweise an einem Gelenk 68 befestigt und können daher von der Abscheidungsmaterialquelle 12 weggedreht werden, um die Entfernung des Gegenstandes 16 aus dem Ionenflüssigkeitsbad 14 zu vereinfachen. Vorzugsweise ist die Barriere 24 zwischen dem ersten und den zweiten Titangittern 64, 66 angeordnet. Auf diese Weise wird die Barriere 64 sicher an dem Platz gehalten und die Ionen kön­ nen diffundieren und gefiltert werden, bevor sie von der Abscheidungsmaterialquelle 12 in die Nähe des Gegenstandes 16 gelangen. Das erste und das zweite Gitter 64, 66 um­ fassen eine Vielzahl von Öffnungen 70, welche es ermöglichen, daß die Ionen durchtreten, und die Diffusion der Ionen beschleunigt wird. In einer bevorzugten Ausführungs­ form sind die Öffnungen 70 kreisförmig, mit weniger als 2,54 cm Durchmesser, und sie weisen verschiedene Größen auf. Durch das Diffundieren der Ionen werden die Ionen gleichförmiger in dem Ionenflüssigkeitsbad 14 verteilt und daher in einer gleichmäßigeren Weise von dem Gegenstand 16 angezogen, was zu einer größeren Gleichmäßigkeit der Beschichtungsablagerung führt.

Eine gleichmäßigere Dispersion der Ionen in dem Flüssigkeitsbad 14 wird auch erreicht, wenn die Ionenflüssigkeit durch die Filterrohre 34 geleitet wird. Das heißt, die Fil­ terrohre 34 filtern nicht nur Oxide und andere Verunreinigungen raus, sondern be­ schleunigen auch die gleichförmige Ionenflüssigkeitsverteilung über die Länge des Re­ servoirs 20. Die Filterrohre 34 sind vorzugsweise aus einem Polypropylenmaterial kon­ struiert, welches in einer bevorzugten Ausführungsform ein 4 × 10 µm Polypropylen­ material ist, das den Durchfluß der Ionenflüssigkeit in das Flüssigkeitsbad 14 ein­ schränkt. Flüssigkeit tritt in einen hohlen, inneren Bereich 71 der Filterrohre 34 ein und fließt dann radial durch das Polypropylenmaterial nach außen und in das Flüssigkeits­ bad 14 hinein. Das Polypropylenfiltermaterial stellt sicher, daß die Filter­ rohre 34 wenigstens teilweise mit Ionenflüssigkeit gefüllt sind und beschleunigt eine langsame, gleichmäßige Verteilung der Ionenflüssigkeit über die Länge des Reservoirs 20, und fördert somit die Ionendispersion und die gleichmäßige Haftung der Ionen an dem Gegenstand 16.

Die Ionenflüssigkeit wird den Filterrohren 34 über die Rohrleitung 30 zugeführt, welche vorzugsweise ein PVC-Rohr ist. Das Rohr 30 ist mit der Flüssigkeitspumpe 32 verbun­ den und erstreckt sich durch den Flüssigkeitszuführbehälter 28. Das Rohr 30 erstreckt sich durch die Bodenwand 44, durch die Hauptschale 40 und in die Filterrohre 34, um Ionenflüssigkeit in die inneren Bereiche 71 der Filterrohre 34 zuzuführen. Da die Filter­ rohre 34 den Durchfluß der Flüsssigkeit beschränken, sind die Filterrohre 34 im allge­ meinen mit Ionenflüssigkeit angefüllt, die durch das Rohr 30 zugeführt wird, und auf die­ se Weise wird die gleichmäßige Verteilung der Ionenflüssigkeit über die Länge des Re­ servoires 20 beschleunigt, wie oben diskutiert.

Der Flüssigkeitspegel in dem Behälter 18 wird durch über eine Überflußwand 42 beibe­ halten, welche mit Abstand von einer äußeren Wand 74 des Behälters 18 angeordnet ist. Das Ionenflüssigkeitsbad 14 wird auf einem konstanten Pegel gehalten, da jeder Überschuß der Ionenflüssigkeit über die Überflußwand 72 und in einen Durchfluß 76 fließt, über welchen die übergelaufende Flüssigkeit in den Flüssigkeitszufuhrbehälter 28 zurückgeführt wird.

Der Betrieb der Galvanisiervorrichtung 10 wird im folgenden unter Verwendung des Bei­ spieles des Beschichtens eines Tiefdruckzylinders mit einer gleichförmigen Schicht von Kupfer beschrieben. Die Erfindung ist jedoch weder auf das Beschichten von Tiefdruck­ zylindern beschränkt, noch auf die Verwendung von Kupfer als Abscheidungsmaterial.

Im Betrieb wird das Reservoir 20 mit der Abscheidungsmaterialquelle 12 aus Kupfer, vorzugsweise in der Form von Kupferklumpen, in ein Ionenflüssigkeitsbad 14 eingetaucht. Das Ionenflüssigkeitsbad 14 besteht primär aus Wasser gemischt mit Kupferionen und Sulfationen. Der Gegenstand 16, welcher in diesem Beispiel ein Tief­ druckzylinder ist, wird in dem Ionenflüssigkeitsbad 14 durch herkömmliche Einrichtungen (nicht dargestellt), die auf diesem Gebiet bekannt sind, gedreht, während die Stromquelle 22 auf den Tiefdruckzylinder und die Abscheidungsmaterialquelle 12 eine Ladung über­ trägt. In dieser beispielhaft angeführten bevorzugten Ausführungsform wird eine negati­ ve Ladung auf den Gegenstand 16 über eine mit der Welle 36 verbundene Verbindung 78 übertragen und eine positive Ladung wird auf die Stromschiene 80 übertragen, wobei sich die Stromschiene 80 der Länge nach, entlang des Reservoirs 20 erstreckt (im all­ gemeinen parallel zu der Achse 37), in Kontakt mit der Abscheidungsmaterialquelle 12. Das elektrische Potential zwischen dem Gegenstand 16 und der Abscheidungsmaterial­ quelle 12 liegt vorzugsweise in einem Bereich von 10 bis 11 1/2 Volt, obwohl ein breite­ rer Voltbereich auch geeignet ist, um die Abscheidung des Materials auf dem Gegen­ stand 16 zu erzielen. Wenn die Tiefdruckwalze (d. h. der Gegenstand 16) rotiert, werden Ionen aus dem Ionenflüssigkeitsbad 14 von der Außenfläche 38 des Gegenstandes 16 angezogen und in einer feinen, im wesentlichen gleichförmigen Schicht abgeschieden. Während sich die Ionen auf der Außenfläche 38 abscheiden, werden zusätzliche Ionen von der Abscheidungsmaterialquelle 12 freigegeben, um das Ionenflüssigkeitsbad 14 zu ergänzen. Zusätzlich wird Flüssigkeit, typischerweise Ionenflüssigkeit, aus dem Flüssig­ keitszufuhrbehälter 28 in die Filterrohre 34 gepumpt, um den Pegel des Ionenflüssig­ keitsbades 14 beizubehalten. Die Filterrohre 34 stellen sicher, daß Verunreinigungen nicht in das Ionenflüssigkeitsbad 14 eintreten und die Flüssigkeit gleichmäßig in das Flüssigkeitsbad 14 dispergiert.

Durch den Betrieb der beschriebenen Vorrichtung 10, können Tiefdruckzylinder sehr viel effizienter überholt werden, mit weniger Abfall des Abscheidungsmaterials. Das beruht im wesentlichen auf der Gleichförmigkeit, mit der eine neue Abscheidungsschicht auf dem Tiefdruckzylinder aufgebracht werden kann.

Wie in Fig. 3 dargestellt, umfaßt ein typisches Verfahren für das Überholen eines Tief­ druckzylinders, gemäß des Standes der Technik, zeitkonsumierende Extraschritte. Der Zylinder wurde zunächst rauhgeschliffen, um eine Kupferschicht von ungefähr 150 µm Dicke (100) zu entfernen. Auf diese Weise wurde das geätzte Bild und etwas zusätzli­ ches Material von dem Tiefdruckzylinder entfernt. Anschließend wurden die Zylinder zu einem Reinigungsbehälter überführt, in welchem Verunreinigungen wie Verschmutzun­ gen und Oxide entfernt wurden (110). Der Reinigungsbehälter war typischerweise ein Elektroreinigungsbehälter. Nach dem Reinigen wurde der Tiefdruckzylinder mit einer neuen Schicht des Abscheidungsmaterials, Kupfer, (galvanisch) beschichtet, welche ungefähr 250 µm dick war (120). Diese 250 µm-Schicht war dick genug, um die Schicht zu ersetzen, die zuvor entfernt wurde und eine zusätzliche Schicht zur Verfügung zu stellen, mit ungefähr 125 µm Dicke, die für das Bearbeiten notwendig war. Das Bearbei­ ten war notwendig, um den Tiefdruckzylinder mit einer ausreichend glatten und gleich­ mäßigen Oberfläche für das Drucken zu versehen. Nachdem er eine neue Kupfer­ schicht erhalten hatte, wurde der Zylinder gekühlt, vorzugsweise auf ungefähr 72°C (13).

Nach dem Abkühlen war der (galvanisch) beschichtete Tiefdruckzylinder für die Bearbei­ tung bereit (140). Zunächst wurden die hohen Zylinderkanten abgefräst (150). Anschlie­ ßend wurde eine Schicht von ungefähr 75 µm Dicke durch Rauhschleifen entfernt (160). Diesem Schritt folgte ein Feinschleifen mit Entfernung einer zusätzlichen Materialschicht von un­ gefähr 50 µm Dicke (170). Insgesamt wurde eine Schicht von ungefähr 125 µm Dicke von dem Tiefdruckzylinder entfernt. In dem letzten Schritt wurde der Zylinder mit Polierscheiben poliert. Die Oberfläche wurde typischerweise zunächst mit einer Polier­ scheibe mit einer Körnungsnummer von C2000 (180) poliert und danach folgte ein weiteres Polieren mit einer Polierscheibe mit einer Körnungsnummer von GC3000 (190).

Die ungefähre Zeit, die für jeden Schritt notwendig ist, ist in Fig. 3 dargestellt, wie auch die ungefähre Gesamtzeit von 3 Stunden und 50 Minuten. Dieses Verfahren des Stan­ des der Technik war komplex, zeitaufwendig und führte zu einem übermäßigen Abfall an Abscheidungsmaterial.

Unter Verwendung der oben beschriebenen Galvanisiervorrichtung 10 wird ein sehr viel effizienteres Verfahren für das Überholen von Tiefdruckzylindern möglich. Gemäß die­ ses neuen Verfahrens für das Überholen der Oberfläche der Tiefdruckzylinder wird eine alte Schicht des Abscheidungsmaterials von dem Tiefdruckzylinder entfernt. Nachdem das Abscheidungsmaterial entfernt ist, wird eine Oberfläche freigelegt. Diese Oberfläche wird anschließend von übriggebliebenen Verunreinigungen wie Schmutz oder Oxiden gereinigt. Eine neue Schicht des Abscheidungsmaterials wird anschließend gleichmäßig auf die Oberfläche aufgebracht, bis die neue Schicht ungefähr die gleiche Dicke wie die alte, zuvor entfernte, Schicht aufweist. Diese neue Schicht wird gleichmäßig mit der Galvanisiervorrichtung 10 aufgebracht, und führt zu einer glatten Oberfläche die nur minimale Bearbeitung erfordert. Der letzte Schritt dieses Verfahrens umfaßt das Polieren der neuen Schicht des Abscheidungsmaterials.

Gemäß des bevorzugten Verfahrens, welches in Fig. 4 dargestellt ist, wird eine Schicht von ungefähr 60 µm Dicke von dem zu überholenden Tiefdruckzylinder rauhge­ schliffen (200). Dies wird gefolgt von einem Feinschleifen einer Schicht von ungefähr 40 µm Dicke von dem Tiefdruckzylinder (210). Nachdem beide Schichten entfernt sind, zu­ sammen ungefähr 100 µm in der Dicke, wird eine Oberfläche freigelegt und von Oxiden und Verunreinigungen gereinigt (220). Nach dem Reinigungsschritt wird die Oberfläche mit einer gleichmäßigen Schicht des Abscheidungsmaterials, von unge­ fähr 100 µm Dicke galvanisiert (230). Diese neue Schicht des Abscheidungsmaterials wird anschließend auf ein erstes Glättemaß poliert und anschließend auf ein zweites Glättemaß poliert, vorzugsweise zunächst mit einer C2000-Polierscheibe (240), gefolgt von einer GC3000-Polierscheibe (250). Daher ermöglicht die Galvanisiervorrichtung 10 ein leichteres Verfahren des Überholens der Tiefdruckzylinder, mit weniger Bearbeitung, weniger Abfall an Galvanisiermaterial und wesentlicher Zeiteinsparung. Fig. 4 zeigt die ungefähre Zeit die für jeden Schritt notwendig ist, wie auch die Gesamtzeit von ungefähr 2 Stunden und 30 Minuten.

Es wird deutlich, daß die vorgehende Beschreibung nur eine bevorzugte, als Beispiel dienende Ausführungsform der Erfindung ist und daß die Erfindung nicht auf die spezifi­ schen dargestellten Formen beschränkt ist. Zum Beispiel kann die beschriebene Vor­ richtung zum Galvanisieren für verschiedene Gegenstände verwendet werden, kann unterschiedlich in Größe oder Form sein, und kann eine Vielzahl von unterschiedlichen Materialien verwenden. Gleichermaßen können die Schritte des neuen Verfahrens der Überholung des Tiefdruckzylinders verändert werden, z. B. durch das Entfernen oder das Hinzufügen von Schichten des Abscheidungsmaterials mit anderen Dicken als die oben beschriebenen. Diese und andere Modifikationen können an der Konstruktion und der Anordnung der Elemente durchgeführt werden, ohne sich von dem Kern der Erfin­ dung zu lösen, wie in den angefügten Ansprüchen ausgedrückt.

Claims (14)

1. Vorrichtung für das Verändern der Oberfläche eines Gegenstandes (16), dadurch daß eine Menge eines Abscheidungsmaterials auf dem Gegenstand (16) angeord­ net wird, wobei der Gegenstand (16) in Flüssigkeitsverbindung mit einem Ionenflüs­ sigkeitsbad (14) steht, umfassend Ionen des Abscheidungsmaterials, gekennzeich­ net durch
einen Behälter (18) zur Aufnahme des Ionenflüssigkeitsbades (14);
eine Reservoireinrichtung (20) für das Aufnehmen einer Abscheidungsmaterialquelle (12) in Flüssigkeitsverbindung mit diesem Ionenflüssigkeitsbad(14);
eine elektrische Stromquelleneinrichtung (22) für das Aufbauen eines elektrischen Feldes, wobei diese elektrische Stromquelleneinrichtung im Betrieb mit dieser Ab­ scheidungsmaterialquelle (12) in dieser Reservoireinrichtung (20) und dem Ge­ genstand (16) verbunden ist, die elektrische Stromquelleneinrichtung ein elektri­ sches Feld zwischen dem Gegenstand (16) und der Abscheidungsmaterialquelle über dieses Ionenflüssigkeitsbad aufbaut und das Ionenflüssigkeitsbad und das Ab­ scheidungsmaterial, ausgelöst durch dieses elektrische Feld, miteinander kooperie­ ren, um die Abscheidung dieser Ionen auf den Gegenstand (16) zu bewirken; und
einen Filter (34), angeordnet in diesem Flüssigkeitsbad, im wesentlichen parallel zu einer Längsachse dieses Gegenstandes (16), um eine Flüssigkeit zu filtrieren, wenn diese Flüssigkeit in das Ionenflüssigkeitsbad (14) zugegeben wird, wobei der Filter so aufgebaut ist, daß eine gleichförmige Verteilung dieser Flüssigkeit in diesem Flüssigkeitsbad bewirkt wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Rohr, welches sich durch diese Reservoireinrichtung erstreckt, wobei das Rohr aufgebaut ist, um diese Flüs­ sigkeit dem Filter zuzuführen, wenn die Flüssigkeit dem Flüssigkeitsbad zugegeben wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Filter (34) ein Rohr mit einem hohlen inneren Bereich (71) ist, wobei die Flüssigkeit in den hohlen inneren Bereich eintritt und radial durch das Rohr in das Flüssigkeitsbad fließt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Filter (34) aufge­ baut ist, um Ionen in die Ionenflüssigkeit zu diffundieren, wenn die Ionenflüssigkeit durch den Filter läuft.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dieser Filter (34) aus einem Material, umfassend Polypropylen, hergestellt ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Filtermaterial einen 4 × 10 µm Polypropylenfilter umfaßt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Diffusionselement (26) für das Diffundieren dieser Ionen durch dieses Ionenflüssigkeitsbad (14) wäh­ rend der Ablagerung dieser Ionen auf dem Gegenstand vorgesehen ist, wobei das Diffusionselement (26) zwischen dem Gegenstand (16) und der Abscheidungsmate­ rialquelle (12) angeordnet ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Diffusionsele­ ment (26) ein Gitter umfaßt.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß dieses Diffusions­ element (26) des weiteren ein zweites Gitter umfaßt, das im wesentlichen parallel zu dem ersten Gitter angeordnet ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Gitter aus Titan hergestellt sind.

11. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Barriereneinrichtung (24), um den Durchfluß der Verunreinigungen von der Abscheidungsmaterialquelle (12) auf den Gegenstand (16) zu behindern, wobei diese Barriereneinrichtung (24) zwischen dem Gegenstand (16) und der Abscheidungsmaterialquelle (12) angeord­ net ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß diese Barrierenein­ richtung (24) eine Tafel mit Durchgängen bzw. Öffnungen umfaßt.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß diese Barrierenein­ richtung (24) ein Polypropylenmaterial umfaßt.

14. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß diese Durchgänge eine ausreichende Größe aufweisen, um den Durchfluß von Kupferionen und Sulfa­ tionen zu ermöglichen.