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EP1195453A2 - Badvorrichtung für Tiefdruckzylinder - Google Patents

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Publication number
EP1195453A2
EP1195453A2 EP01120089A EP01120089A EP1195453A2 EP 1195453 A2 EP1195453 A2 EP 1195453A2 EP 01120089 A EP01120089 A EP 01120089A EP 01120089 A EP01120089 A EP 01120089A EP 1195453 A2 EP1195453 A2 EP 1195453A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
cylinder
electrolyte
gravure cylinder
anode
metal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
EP01120089A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1195453A3 (de
EP1195453B1 (de
Inventor
Max Rid
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kaspar Walter GmbH and Co KG
Original Assignee
Kaspar Walter GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kaspar Walter GmbH and Co KG filed Critical Kaspar Walter GmbH and Co KG
Publication of EP1195453A2 publication Critical patent/EP1195453A2/de
Publication of EP1195453A3 publication Critical patent/EP1195453A3/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1195453B1 publication Critical patent/EP1195453B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D17/00—Constructional parts, or assemblies thereof, of cells for electrolytic coating
    • C25D17/10—Electrodes, e.g. composition, counter electrode
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D7/00—Electroplating characterised by the article coated
    • C25D7/04—Tubes; Rings; Hollow bodies

Definitions

  • the invention relates to a bath device according to the preamble of claim 1 for the galvanic coating of gravure cylinders with one Metal.
  • Gravure cylinders especially for illustration or packaging printing are galvanically coated with a metal coating as part of a print preparation stage, z. B. made of copper, into which the engraving is then introduced can be, which corresponds to the later printed image.
  • a metal coating as part of a print preparation stage, z. B. made of copper, into which the engraving is then introduced can be, which corresponds to the later printed image.
  • For the galvanic Appropriate baths are known for coating, which are sometimes very large and heavy gravure cylinders (up to 2,500 kg, 3,700 mm bale length, 1,530 mm circumference) can be used in a liquid electrolyte.
  • the Electrolyte will continue to be an anode, e.g. B. a copper wire sections or Titanium basket containing copper granules, used. Subsequent current flow the anode-side copper dissolves and strikes on the Surface of the rotogravure cylinder serving as the cathode, whereby the Desired galvanic coating
  • Fig. 4 shows an example of such a known fully immersed bath.
  • Gravure cylinder 1 is almost completely in an electrolyte liquid 2 in one Upper tub 3 immersed.
  • Below the upper trough 3 is a lower trough 4 arranged in which the electrolyte liquid for installing and removing the gravure cylinder 1 2 can be drained.
  • two anode baskets 5 are arranged in which copper wire sections are held are and which can be moved horizontally to the gravure cylinder 1.
  • an intaglio cylinder 1 is more than half immersed in electrolyte liquid 2.
  • anode baskets 6 are provided, which are essentially below of the gravure cylinder 1 are arranged and pulled up to the side a largely constant distance from the surface to be coated Gravure cylinder 1 must be observed.
  • the anode baskets 6 are with anode rails 7 connected and vertically movable together with them.
  • the fully immersed bath is advantageous because of the large immersion depth much current can be passed through the gravure cylinder, so the plating process expires quickly.
  • the specific cathodic current load i.e. H. the amount of electricity based on the area of the electrolyte immersed in the electrolyte Pressure cylinder, is not larger than in comparison to baths in which the gravure cylinder is not full, but z. B. is only half immersed. It it is obvious that the greater the immersion depth, the greater the amount of electricity can be transmitted, resulting in a proportional reduction in the Electroplating time leads.
  • a disadvantage of fully immersing bathrooms is that they can be installed and removed the gravure cylinder, the electrolyte from the upper trough into a usually lower sump located below must be drained because the operator the gravure cylinder held by the storage device in a crane device must transfer and do not come into contact with the electrolyte may.
  • the gravure cylinder is newly inserted, the electrolyte from the lower trough is restored pumped into the upper tub and accordingly flows through the Anode baskets.
  • the copper oxide layers are due to the flow effect detached the copper wire sections and get into the as dirt particles Electrolyte. When the power is switched on, these dirt particles build up the surface of the gravure cylinder to be coated and form nuclei, which can lead to a "spotty" copper precipitation.
  • a so-called is therefore usually used for the galvanization of gravure cylinders semi-submerged bath used in which the gravure cylinder independently maximum of about half of its size in the electrolyte liquid is immersed.
  • the anode basket containing the copper wire sections becomes delivered vertically from below.
  • the dimensions of the upper hull chosen so that the anode baskets in the upper trough moved down as far that the copper wire sections are still fully covered with electrolyte even if the gravure cylinder is in due to the discharge of electrolyte the lower trough is no longer immersed in the electrolyte.
  • the gravure cylinder can be installed and removed accordingly without the Copper anodes are exposed and can oxidize.
  • the semi-submerged bath therefore has the same as the fully submerged bath Advantage that the cleanliness in the upper tub due to much less copper oxidation is larger, resulting in a higher quality of the copper deposit the gravure cylinder can be reached. Conversely, there is opposite the immersing bathroom the disadvantage that due to the lower Immersion depth the electroplating speed is slower.
  • This semi-cylindrical shape of the anode basket has the consequence that the Anode basket extends far up in the vertical direction and thus when draining of the electrolyte for changing the copper wire sections in the Anode baskets are no longer completely covered by electrolyte. A corresponding The result would be contamination of the electrolyte by copper oxides.
  • Fig. 6 shows an example of a semi-submerged bath in which the gravure cylinder 1 about half immersed in the electrolyte liquid 2 in the upper tub 3 is.
  • Anode baskets 8 are arranged below the gravure cylinder 1, which can be moved vertically to a small extent together with anode rails 9.
  • the rotogravure cylinder 1 is held by a storage device which in the Essentially consists of two bearing bridges 10, of which only one in FIG. 6 is recognizable.
  • the bearing bridges 10 are on rails 11 with the aid of spindles 12 movable in the axial direction of the gravure cylinder 1, so that the two opposite bearing bridges 10 axially tension the gravure cylinder 1 can after the gravure cylinder 1 by means of a not shown Crane was lifted into the upper trough 3.
  • FIG. 6 is the way for the due to the bearing bracket 10 vertical travel of the anode rails 9 and the anode baskets 8 limited.
  • An increase in the vertical path could only be increased by Cross members 13 of the bearing brackets 10 and thus an increase in height of the entire bath device, which is due to the usual spatial limitations existing at the user, in particular due to the fact that a crane and gravure cylinder are located above the bath device must be movable, is not possible.
  • the anode baskets 8 arranged largely flat so that even after draining the electrolyte liquid 2 remain completely covered by electrolyte 2 in the lower trough 4.
  • An enlargement of the anode baskets 8 in the horizontal plane is possible, but due to the growing distance to the surface of the gravure cylinder no improvement in terms of greater amperage.
  • the invention has for its object a bath device for galvanic Coating of gravure cylinders with a metal to specify on the one hand a reduction in the galvanization time as with fully immersed ones Bathrooms, on the other hand a higher quality due to greater cleanliness of the semi-submerged baths can be reached.
  • the bath device combines the advantages of the previously known full diving and semi-diving baths. This is how the gravure cylinder becomes more than half immersed in the electrolyte, so that larger currents and a reduction in processing times is possible.
  • the im Metal holding device essentially forming the anode baskets during the Galvanization phase at least a third of the lateral surface of the gravure cylinder faces at a short distance, thus on the outer surface of the rotogravure cylinder is pulled up sideways and thus a vertical extension it remains in the cylinder change phase, i.e. when installing or removing of the rotogravure cylinder completely covered with electrolyte, as has been the case up to now was only the case with semi-submerged baths.
  • the bearing device has two bearing bridges, the only outside of the upper hull on a substantially parallel to an axial direction of the gravure cylinder extending wall, e.g. B. supported on a front wall of the upper trough are, but not on an opposite with respect to the upper trough Wall, e.g. B. the rear wall of the upper hull.
  • the bearing bridges in contrast to the z. B. explained in connection with FIG. 5 double-sided support, it is possible that half of the upper hull is not covered by the cross members of the associated bearing brackets.
  • the upper trough in its lower area is tapered. This makes it possible to change the volume of the To reduce the upper trough or the amount of electrolyte in the upper trough or to be kept constant even though the depth of the upper hull is increased. Because it is If the volume of the upper trough is too large, there is a risk that so much electrolyte from the lower tub arranged below the upper tub until it is reached an overflow in the upper tub is pumped into the upper tub that the Pump runs dry.
  • the volume of the lower hull is not arbitrary enlargeable, since an increase in their height corresponds to the total height of the Bath fixture would impact, which is not for the reasons mentioned above is desirable while increasing the width of the underpan Transportability of the bath device, especially when transporting trucks severely restricted. It should be noted that the bathroom fixtures of the State of the art the limit values with regard to length and width for one Have already fully exhausted transport with reasonable effort. A further enlargement of the bath device and in particular the length and The width of the lower trough is therefore not desirable.
  • the outer wall adapts the upper hull essentially the required space of Anode baskets and rotogravure cylinders, so that despite the greater upper trough depth there is no or only a slight increase in the upper trough volume.
  • FIGS. 1 and 2 show a bath device according to the invention in different Process states, namely on the one hand at the time of a cylinder change (Fig. 1) when an intaglio cylinder 21 just by means of a not shown Crane inserted into the bath device and through to a storage facility associated bearing brackets 22 is held and in a galvanization phase (Fig. 2). Since the components in FIGS. 1 and 2 essentially are identical, they are identified by the same reference numerals.
  • the bath device has an upper trough 23 and a lower one Under pan 24 on. Located in the upper tub 23 and in the lower tub 24 there is a liquid electrolyte 25 which is pumped out of the lower tub 24 is pumped into the upper tub 23 and at least one vertically two positions movable overflow 27 back into the lower pan 24th flows. Alternatively, it is also possible to open two mutually open overflows to arrange different heights.
  • anode basket 29 In the upper tub 23 there is also a vertically movable anode device arranged, which consists essentially of an anode rail 28 and one with the Anode rail 28 electrically and mechanically coupled and as a metal holding device serving anode basket 29 there.
  • the anode basket 29 can also consist of several composite anode baskets or grids.
  • the anode basket 29 is made of titanium and with copper wire sections or copper granules filled as metal elements 29a. When current is applied the copper decomposes so that copper ions pass through the electrolyte 25 migrate to the surface of the gravure cylinder 21 connected as cathode and settle there in the form of a copper coating.
  • An exact description of the anode basket 29 takes place later with reference to FIG. 3.
  • FIGS. 1 and 2 Only one of the bearing bridges 22 is shown in FIGS. 1 and 2.
  • the two Bearing bridges 22 are on rails 30a, 30b in the axial direction of the gravure cylinder 21 by means of spindles or other suitable adjustment mechanisms movable so that they clamp the gravure cylinder 21 between them and keep it rotatable.
  • the bearing bridges 22 are only one-sided, namely supported on the front of the upper trough 23. Accordingly two sets of rails 30a, 30b are required to absorb the moment.
  • the one-sided bearing remains Bearing bridges 22 about half of the upper trough 23 freely accessible at the top, see above that there extending parallel to the axial direction of the gravure cylinder 21
  • Anode rail 28 is freely vertically movable.
  • the vertical movement of the Anode rail 28 with the anode basket 29 is also known, so that a further description and presentation is not required.
  • the degree of filling of the electrolyte 25 in the upper tub 23, i. that is, the height level of the electrolyte 25, can be adjusted using the vertically movable overflow 27 adjust between a height level 31 in the cylinder change phase and a level 32 in the electroplating phase.
  • Fig. 2 shows the bath device in the electroplating phase, in which the gravure cylinder 21 is almost completely submerged.
  • the anode basket 29 is pulled up laterally, so that it is compared to the known one semi-submerged bath forms an approximately 50% larger basket surface.
  • the anode bar 28 is connected to the Move the anode basket 29 down into the upper trough 23, as shown in FIG. 1.
  • the overflow 27 is lowered so that the electrolyte 25 flows down to the level 31 in the lower trough 24.
  • the upper tub 23 tapers in the lower area.
  • the taper can e.g. B. with additional help used sheets 33 or by appropriate adjustment of the walls of the Upper tub done. It is also possible to use blocks or boxes to displace volume. Limiting or reducing the volume the upper trough 23 has the advantage that the lower trough 24 does not become excessive much electrolyte 25 has to be pumped up. Accordingly there is no risk that the lower trough 24 is completely emptied and the Pump 26 runs dry.
  • Fig. 3 shows the anode basket 29, the anode rail 28 and one with the anode rail 28 connected anode brackets 34 in relation to the gravure cylinder 21st
  • the anode bracket 34 is connected to the anode bar 28 and provides one Bracket for the anode basket 29.
  • the anode basket 29 consists of a titanium mesh material and takes the Metal elements 29a as copper wire sections or copper granules.
  • the anode basket 29 rests on the anode bracket 34. Its underside becomes complete formed by the mesh material, with partitions in certain sections 35 are pulled up, the excessively slipping of the otherwise loose overlying metal elements 29a, d. H. prevent the copper granulate.
  • Two steep sections 36 of the anode basket 29 additionally have on their top Covers 37 to prevent the loose metal elements 29a can fall out of the basket.
  • the covers 37 are permeable, so that the copper ions can pass through it. Even the covers 37 and the partition walls 35 are made of titanium material. Otherwise, especially in the flat sections, the top of the anode basket 29 is free accessible.
  • the design of the anode basket 29 enables the anode basket 29 largely adapt to the shape of the gravure cylinder 21 and its sides have risen sharply.
  • the side climb is stronger than one Angle of repose of the metal elements 29a to be held on the anode basket 29.
  • On Falling out of the metal elements 29a - in particular from the steep sections 36 can only be prevented by the covers 37.

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Abstract

Eine Badvorrichtung für die galvanische Beschichtung von Tiefdruckzylindern (21) mit einem Metall vereinigt die Vorteile von volltauchenden und halbtauchenden Bädern. Aufgrund der großen Eintauchtiefe des Tiefdruckzylinders (21) in einen Elektrolyt (25) bei gleichzeitiger Vergrößerung eines Anodenkorbs (29) ist die Übertragung einer großen Strommenge und eine damit verbundene Verkürzung der Bearbeitungszeit möglich. Zum Ein- bzw. Ausbau des Tiefdruckzylinders (21) ist sichergestellt, dass sich der Anodenkorb (29) soweit absenken lässt, dass er vollständig mit Elektrolyt (25) bedeckt bleibt, während der Tiefdruckzylinder (21) frei über dem Elektrolytniveau (31) gehalten wird. Damit kann der Tiefdruckzylinder (21) problemlos ein- bzw. ausgebaut werden, während in dem Anodenkorb (29) gehaltene Kupferdrahtabschnitte vor Oxidation geschützt sind. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 eine Badvorrichtung für die galvanische Beschichtung von Tiefdruckzylindern mit einem Metall.
Tiefdruckzylinder, insbesondere für den Illustrations- oder Verpackungsdruck werden im Rahmen einer Druckvorbereitungsstufe galvanisch mit einem Metallüberzug, z. B. aus Kupfer, versehen, in den anschließend die Gravur eingebracht werden kann, die dem späteren Druckbild entspricht. Für die galvanische Beschichtung sind entsprechende Bäder bekannt, bei denen die mitunter sehr großen und schweren Tiefdruckzylinder (bis 2.500 kg, 3.700 mm Ballenlänge, 1.530 mm Umfang) in einen flüssigen Elektrolyten eingesetzt werden. In den Elektrolyten wird weiterhin eine Anode, z. B. ein Kupferdrahtabschnitte oder Kupfergranulat enthaltender Titankorb, eingesetzt. Bei anschließender Stromdurchflutung löst sich das anodenseitige Kupfer auf und schlägt sich auf der Oberfläche des als Kathode dienenden Tiefdruckzylinders nieder, wodurch die gewünschte galvanische Beschichtung entsteht.
Grundsätzlich sind Badvorrichtungen mit unterschiedlichen Anodenkonstruktionen und verschiedenen Eintauchtiefen für die Tiefdruckzylinder bekannt. So gibt es ein sogenanntes volltauchendes Bad, bei dem der Tiefdruckzylinder bis zu 90 % in die Elektrolytflüssigkeit eintaucht und zwei seitlich von dem Tiefdruckzylinder angeordnete Anodenkörper horizontal an den Tiefdruckzylinder herangefahren werden.
Fig. 4 zeigt ein Beispiel für ein derartiges bekanntes volltauchendes Bad. Ein Tiefdruckzylinder 1 ist fast vollständig in eine Elektrolytflüssigkeit 2 in einer Oberwanne 3 eingetaucht. Unterhalb der Oberwanne 3 ist eine Unterwanne 4 angeordnet, in die zum Ein- und Ausbauen des Tiefdruckzylinders 1 die Elektrolytflüssigkeit 2 abgelassen werden kann. Seitlich von dem Tiefdruckzylinder 1 sind zwei Anodenkörbe 5 angeordnet, in denen Kupferdrahtabschnitte gehalten sind und die horizontal an den Tiefdruckzylinder 1 herangefahren werden können.
Weiterhin ist ein volltauchendes Bad bekannt, bei dem ein Anodenkorb unterhalb des Tiefdruckzylinders angeordnet ist und vertikal an den Zylinder herangefahren wird.
Fig. 5 zeigt ein Beispiel für ein derartiges volltauchendes Bad mit Oberwanne 3 und Unterwanne 4. Auch hier ist ein Tiefdruckzylinder 1 zu mehr als der Hälfte in Elektrolytflüssigkeit 2 eingetaucht. Im Gegensatz zu dem volltauchenden Bad gemäß Fig. 3 sind jedoch Anodenkörbe 6 vorgesehen, die im Wesentlichen unterhalb des Tiefdruckzylinders 1 angeordnet und seitlich hochgezogen sind, um einen weitgehend konstanten Abstand zu der zu beschichtenden Oberfläche des Tiefdruckzylinders 1 einzuhalten. Die Anodenkörbe 6 sind mit Anodenschienen 7 verbunden und zusammen mit diesen vertikal bewegbar. Beim Ablassen der Elektrolytflüssigkeit 2 aus der Oberwanne 3 in die Unterwanne 4 derart, dass schließlich der gesamt Tiefdruckzylinder 1 nicht mehr in die Elektrolytflüssigkeit 2 eintaucht, liegen zumindest Teile der Anodenkörbe 6 frei, so dass die nicht gewünschte Oxidation des Kupfers ermöglicht wird.
Das volltauchende Bad ist insofern vorteilhaft, da durch die große Eintauchtiefe viel Strom über den Tiefdruckzylinder geleitet werden kann, so dass der Galvanisierungvorgang schnell abläuft. Die spezifische kathodische Strombelastung, d. h. die Strommenge bezogen auf die in den Elektrolyt eingetauchte Fläche des Druckzylinders, ist hierbei nicht größer als im Vergleich zu Bädern, bei denen der Tiefdruckzylinder nicht voll, sondern z. B. nur halb eingetaucht wird. Es liegt auf der Hand, dass mit größerer Eintauchtiefe auch eine größere Strommenge übertragen werden kann, was zu einer proportionalen Reduzierung der Galvanisierungszeit führt.
Ein Nachteil der volltauchenden Bäder besteht darin, dass zum Ein- und Ausbauen des Tiefdruckzylinders der Elektrolyt aus der Oberwanne in eine üblicherweise darunter angeordnete Unterwanne abgelassen werden muss, da der Bediener den von der Lagereinrichtung gehaltenen Tiefdruckzylinder in eine Kranvorrichtung überführen muss und dabei nicht in Kontakt mit dem Elektrolyten gelangen darf. Durch das Ablassen des Elektrolyten aus der Oberwanne werden aber auch die Anoden und insbesondere die in den Anodenkörben vorhandenen Kupferdrahtabschnitte bzw. Kupfergranulate freigelegt, was zu einer Oxidation des Kupfers führt. Zu Beginn des nächsten Galvanisierungsprozesses mit einem neu eingesetzten Tiefdruckzylinder wird der Elektrolyt aus der Unterwanne wieder in die Oberwanne gepumpt und strömt dementsprechend auch durch die Anodenkörbe. Durch die Strömungswirkung werden die Kupferoxidschichten auf den Kupferdrahtabschnitten abgelöst und gelangen als Schmutzpartikel in den Elektrolyten. Bei Einschalten des Stromes setzen sich diese Schmutzpartikel auf der zu beschichtenden Oberfläche des Tiefdruckzylinders ab und bilden Keime, die zu einem "pickligen" Kupferniederschlag führen können.
Üblicherweise wird daher zur Galvanisierung von Tiefdruckzylindern ein sogenanntes halbtauchendes Bad verwendet, bei dem der Tiefdruckzylinder unabhängig von seiner Größe maximal etwa bis zur Hälfte in die Elektrolytflüssigkeit eingetaucht wird. Der die Kupferdrahtabschnitte enthaltende Anodenkorb wird vertikal von unten zugestellt. Hierbei sind die Abmessungen der Oberwanne so gewählt, dass die Anodenkörbe in der Oberwanne soweit nach unten gefahren werden können, dass die Kupferdrahtabschnitte noch voll von Elektrolyt bedeckt sind, auch wenn der Tiefdruckzylinder aufgrund des Ablassens von Elektrolyt in die Unterwanne nicht mehr in den Elektrolyten eingetaucht ist. Der Tiefdruckzylinder kann dementsprechend ein- und ausgebaut werden, ohne dass die Kupferanoden freigelegt sind und oxidieren können.
Das halbtauchende Bad hat gegenüber dem volltauchenden Bad folglich den Vorteil, dass die Sauberkeit in der Oberwanne aufgrund viel geringerer Kupferoxidation größer ist, wodurch eine höhere Qualität des Kupferniederschlags auf dem Tiefdruckzylinder erreicht werden kann. Umgekehrt besteht jedoch gegenüber dem volltauchenden Bad der Nachteil, dass aufgrund der geringeren Tauchtiefe die Galvanisierungsgeschwindigkeit langsamer ist.
Eine Erhöhung der Tauchtiefe allein konnte hier jedoch keine Verbesserung bringen, weil die zur Galvanisierung dienende Strommenge durch die Größe der Anodenoberfläche festgelegt ist. Eine Vergrößerung der Anode jedoch hätte zur Folge gehabt, dass der im Wesentlichen flach mit geringer Vertikalerstreckung unterhalb des Tiefdruckzylinders angeordnete Anodenkorb halbzylinderschalenförmig um den Tiefdruckzylinder herumgeführt werden müsste, um einen gleichmäßigen Abstand zwischen der Anode und der zu beschichtenden Oberfläche des Tiefdruckzylinders und damit eine gleichmäßige Stromdichte zu erhalten. Diese halbzylindrische Form des Anodenkorbs hat aber zur Folge, dass sich der Anodenkorb in Vertikalrichtung weit nach oben erstreckt und somit bei Ablassen des Elektrolyten zum Zylinderwechseln die Kupferdrahtabschnitte in den Anodenkörben nicht mehr vollständig von Elektrolyt bedeckt sind. Eine entsprechende Verschmutzung des Elektrolyts durch Kupferoxide wäre die Folge.
Fig. 6 zeigt ein Beispiel für ein halbtauchendes Bad, bei dem der Tiefdruckzylinder 1 etwa zur Hälfte in die Elektrolytflüssigkeit 2 in der Oberwanne 3 eingetaucht ist. Unterhalb des Tiefdruckzylinders 1 sind Anodenkörbe 8 angeordnet, die zusammen mit Anodenschienen 9 in geringem Maße vertikal bewegbar sind.
Der Tiefdruckzylinder 1 wird von einer Lagereinrichtung gehalten, die im Wesentlichen aus zwei Lagerbrücken 10 besteht, von denen in Fig. 6 nur eine erkennbar ist. Die Lagerbrücken 10 sind auf Schienen 11 mit Hilfe von Spindeln 12 in Achsrichtung des Tiefdruckzylinders 1 bewegbar, so dass die beiden gegenüberstehenden Lagerbrücken 10 den Tiefdruckzylinder 1 axial spannen können, nachdem der Tiefdruckzylinder 1 mittels eines nicht dargestellten Krans in die Oberwanne 3 gehoben wurde.
Wie in Fig. 6 erkennbar ist, ist aufgrund der Lagerbrücke 10 der Weg für die vertikale Verfahrbarkeit der Anodenschienen 9 und der Anodenkörbe 8 begrenzt. Eine Vergrößerung des Vertikalwegs ließe sich nur durch ein Höhersetzen von Querträgern 13 der Lagerbrücken 10 und damit eine Vergrößerung der Bauhöhe der gesamten Badvorrichtung erreichen, was aber aufgrund der üblicherweise beim Anwender vorliegenden räumlichen Begrenzungen, insbesondere aufgrund der Tatsache, dass oberhalb der Badvorrichtung ein Kran samt Tiefdruckzylinder verfahrbar sein muss, nicht möglich ist. Dementsprechend sind die Anodenkörbe 8 weitgehend flach angeordnet, damit sie auch nach Ablassen der Elektrolytflüssigkeit 2 in die Unterwanne 4 vollständig von Elektrolyt 2 bedeckt bleiben. Eine Vergrößerung der Anodenkörbe 8 in Horizontalebene ist zwar möglich, bringt aber aufgrund des damit wachsenden Abstandes zur Oberfläche des Tiefdruckzylinders keine Verbesserung hinsichtlich einer größeren Stromstärke.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Badvorrichtung für die galvanische Beschichtung von Tiefdruckzylindern mit einem Metall anzugeben, bei dem einerseits eine Verminderung der Galvanisierungszeit wie bei volltauchenden Bädern, andererseits eine höhere Qualität aufgrund größerer Sauberkeit der halbtauchenden Bäder erreicht werden kann.
Die erfindungsgemäße Lösung der Aufgabe ist in Patentanspruch 1 angegeben. Vorteilhafte Weiterentwicklungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
Die erfindungsgemäße Badvorrichtung vereinigt die Vorteile der bisher bekannten volltauchenden und halbtauchenden Bäder. So wird der Tiefdruckzylinder zu mehr als der Hälfte in den Elektrolyt eingetaucht, so dass größere Stromstärken und eine Reduktion der Bearbeitungszeiten möglich ist. Obwohl die im Wesentlichen die Anodenkörbe bildende Metallhalteeinrichtung während der Galvanisierungsphase wenigstens einem Drittel der Mantelfläche des Tiefdruckzylinders mit geringem Abstand gegenübersteht, mithin also an der Mantelfläche des Tiefdruckzylinders seitlich hochgezogen ist und somit eine vertikale Erstrekkung aufweist, bleibt sie in der Zylinderwechselphase, also beim Ein- bzw. Ausbau des Tiefdruckzylinders vollständig mit Elektrolyt bedeckt, wie dies bisher nur bei halbtauchenden Bädern der Fall war.
Dazu ist es nötig, dass die Oberwanne gegenüber dem Stand der Technik vertieft ist, so dass sich die Materialhalteeinrichtung, d. h. die Anodenkörbe, weit genug absenken lassen, damit sie auch beim Umbau des Zylinders vollständig von Elektrolyt überspült bleiben.
Besonders vorteilhaft ist es in diesem Zusammenhang, wenn die Lagereinrichtung zwei Lagerbrücken aufweist, die außerhalb der Oberwanne ausschließlich an einer sich im Wesentlichen parallel zu einer Achsrichtung des Tiefdruckzylinders erstreckenden Wand, also z. B. an einer Vorderwand der Oberwanne, abgestützt sind, jedoch nicht auf einer bezüglich der Oberwanne gegenüberliegenden Wand, z. B. der Rückwand der Oberwanne. Durch die einseitige Abstützung der Lagerbrücken im Gegensatz zu der z. B. in Zusammenhang mit Fig. 5 erläuterten doppelseitigen Abstützung ist es möglich, dass eine Hälfte der Oberwanne nicht durch die Querträger der zugehörigen Lagerbrücken überdeckt wird. Dort kann eine mit der Metallhalteeinrichtung elektrisch leitend gekoppelte Anodenschiene angeordnet werden, die dadurch vertikal frei bewegbar ist, ohne gegen die Querträger der Lagerbrücken anzuschlagen. Die insbesondere in Zusammenhang mit dem in Fig. 6 gezeigten Stand der Technik beschriebene Einschränkung der Vertikalbeweglichkeit besteht somit erfindungsgemäß nicht mehr. Dadurch läßt sich die Metallhalteeinrichtung nahezu beliebig vertikal bewegen, ohne dass die Bauhöhe der Badvorrichtung vergrößert wird.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung besteht darin, dass die Oberwanne in ihrem unteren Bereich verjüngt ist. Dadurch ist es möglich, das Volumen der Oberwanne bzw. die Menge an Elektrolyt in der Oberwanne zu verringern bzw. konstant zu halten, obwohl die Tiefe der Oberwanne vergrößert wird. Ist nämlich das Volumen der Oberwanne zu groß, besteht die Gefahr, dass so viel Elektrolyt aus der unterhalb der Oberwanne angeordneten Unterwanne bis zum Erreichen eines Überlaufs in der Oberwanne in die Oberwanne gepumpt wird, dass die Pumpe trockenläuft. Das Volumen der Unterwanne ist nämlich nicht beliebig vergrößerbar, da eine Vergrößerung ihrer Höhe sich auf die Gesamthöhe der Badvorrichtung auswirken würde, was aus den oben genannten Gründen nicht wünschenswert ist, während eine Vergrößerung der Breite der Unterwanne die Transportfähigkeit der Badvorrichtung, insbesondere bei Lastwagentransport, stark einschränkt. Es ist dabei zu beachten, dass die Badvorrichtungen des Standes der Technik die Grenzwerte hinsichtlich Länge und Breite für einen Transport mit vertretbarem Aufwand bereits vollständig ausgereizt haben. Eine weitere Vergrößerung der Badvorrichtung und insbesondere der die Länge und Breite bestimmenden Unterwanne ist somit nicht wünschenswert.
Durch die Verjüngung der Oberwanne im unteren Bereich passt sich die Außenwand der Oberwanne im Wesentlichen dem erforderlichen Platzbedarf von Anodenkörben und Tiefdruckzylinder an, so dass trotz größerer Oberwannentiefe eine Vergrößerung des Oberwannenvolumens nicht oder nur geringfügig eintritt.
Diese und weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung werden nachfolgend unter Zuhilfenahme der begleitenden Figuren näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1
eine erfindungsgemäße Badvorrichtung in schematischer Darstellung während einer Zylinderwechselphase;
Fig. 2
die Badvorrichtung gemäß Fig. 1 während einer Galvanisierungsphase;
Fig. 3
eine Metallhalteeinrichtung in schematischer Seitenansicht;
Fig. 4
ein Beispiel für ein bekanntes volltauchendes Bad;
Fig. 5
ein weiteres Beispiel für ein bekanntes volltauchendes Bad; und
Fig. 6
ein Beispiel für ein halbtauchendes Bad mit Lagerbrücke.
Die Fig. 1 und 2 zeigen eine erfindungsgemäße Badvorrichtung in unterschiedlichen Verfahrenszuständen, nämlich zum einen zum Zeitpunkt eines Zylinderwechsels (Fig. 1), wenn ein Tiefdruckzylinder 21 soeben mittels eines nicht dargestellten Krans in die Badvorrichtung eingesetzt und durch zu einer Lagereinrichtung gehörende Lagerbrücken 22 gehalten wird sowie in einer Galvanisierungsphase (Fig. 2). Da die Bauelemente in den Fig. 1 und 2 im Wesentlichen identisch sind, sind sie mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
Die Badvorrichtung weist eine Oberwanne 23 sowie eine darunter angeordnete Unterwanne 24 auf. In der Oberwanne 23 und in der Unterwanne 24 befindet sich ein flüssiger Elektrolyt 25, der mittels einer Pumpe 26 aus der Unterwanne 24 in die Oberwanne 23 gepumpt wird und über einen vertikal in wenigstens zwei Stellungen beweglichen Überlauf 27 wieder zurück in die Unterwanne 24 fließt. Alternativ ist es auch möglich, zwei wechselseitig öffenbare Überläufe auf unterschiedlichen Höhenniveaus anzuordnen.
In der Oberwanne 23 ist weiterhin eine vertikal bewegliche Anodeneinrichtung angeordnet, die im Wesentlichen aus einer Anodenschiene 28 und einem mit der Anodenschiene 28 elektrisch und mechanisch gekoppelten und als Metallhalteeinrichtung dienenden Anodenkorb 29 besteht. Der Anodenkorb 29 kann auch aus mehreren zusammengesetzten Anodenkörben bzw. -gittern bestehen. Üblicherweise wird der Anodenkorb 29 aus Titan hergestellt und mit Kupferdrahtabschnitten oder Kupfergranulat als Metallelementen 29a gefüllt. Bei Strombeaufschlagung zersetzt sich das Kupfer, so dass Kupferionen über den Elektrolyt 25 zur Oberfläche des als Kathode geschalteten Tiefdruckzylinders 21 wandern und sich dort in Form eines Kupferüberzugs absetzen. Eine genaue Beschreibung des Anodenkorbs 29 findet später unter Bezugnahme auf Fig. 3 statt.
Von den Lagerbrücken 22 ist in den Fig. 1 und 2 nur eine dargestellt. Die beiden Lagerbrücken 22 sind auf Schienen 30a, 30b in Achsrichtung des Tiefdruckzylinders 21 mittels Spindeln oder anderer geeigneter Verstellmechanismen bewegbar, so dass sie den Tiefdruckzylinder 21 zwischen sich einklemmen und drehbar halten.
Im Gegensatz zum Stand der Technik sind die Lagerbrücken 22 nur einseitig, nämlich an der Vorderseite der Oberwanne 23 abgestützt. Dementsprechend sind zur Aufnahme des Moments zwei Schienensätze 30a, 30b erforderlich.
Wie in den Fig. 1 und 2 erkennbar ist, bleibt durch die einseitig tragenden Lagerbrücken 22 etwa eine Hälfte der Oberwanne 23 oben frei zugänglich, so dass die dort sich parallel zur Achsrichtung des Tiefdruckzylinders 21 erstrekkende Anodenschiene 28 frei vertikal bewegbar ist. Die Vertikalbewegung der Anodenschiene 28 mit dem Anodenkorb 29 ist im Übrigen bekannt, so dass eine weitere Beschreibung und Darstellung nicht erforderlich ist.
Der Füllungsgrad des Elektrolyts 25 in der Oberwanne 23, d. h., das Höhenniveau des Elektrolyts 25, lässt sich mit Hilfe des vertikal beweglichen Überlaufs 27 einstellen zwischen einem Höhenniveau 31 in der Zylinderwechselphase und einem Höhenniveau 32 in der Galvanisierungsphase.
Fig. 2 zeigt die Badvorrichtung in der Galvanisierungsphase, bei der der Tiefdruckzylinder 21 fast vollständig eingetaucht ist. Insbesondere lassen sich Tauchtiefen bei großen Zylindern (Umfang 1500 mm) von mehr als 65 % und bei kleineren Zylindern (Umfang 800 mm) bis etwa 80 % erreichen.
Der Anodenkorb 29 ist seitlich hochgezogen, so dass er gegenüber dem bekannten halbtauchenden Bad eine etwa um 50 % größere Korboberfläche bildet.
Nach Beendigung der Galvanisierungsphase wird die Anodenschiene 28 mit dem Anodenkorb 29 nach unten in die Oberwanne 23 verfahren, wie in Fig. 1 gezeigt. Gleichzeitig oder zeitversetzt wird der Überlauf 27 abgesenkt, so dass der Elektrolyt 25 bis zum Höhenniveau 31 in die Unterwanne 24 abfließt.
Wie in Fig. 1 erkennbar ist, lässt sich dadurch ein Zustand erreichen, in dem der Anodenkorb 29 immer noch vollständig durch den Elektrolyt 25 abgedeckt ist, während der Tiefdruckylinder 21 vollständig frei über dem Elektrolytniveau 31 steht und dort leicht mit dem nicht dargestellten Kran ausgehoben werden kann.
Zur Verringerung der Elektrolytmenge in der Oberwanne 23 ist die Oberwanne 23 im unteren Bereich verjüngt. Die Verjüngung kann z. B. mit Hilfe zusätzlich eingesetzter Bleche 33 oder durch entsprechende Anpassung der Wände der Oberwanne erfolgen. Weiterhin ist es möglich, Blöcke oder Kästen einzusetzen, um Volumen zu verdrängen. Die Begrenzung bzw. Verminderung des Volumens der Oberwanne 23 hat den Vorteil, dass aus der Unterwanne 24 nicht über-mäßig viel Elektrolyt 25 nach oben gepumpt werden muss. Dementsprechend besteht nicht die Gefahr, dass die Unterwanne 24 vollständig entleert und die Pumpe 26 trockenläuft.
Fig. 3 zeigt den Anodenkorb 29, die Anodenschiene 28 und einen mit der Anodenschiene 28 verbundenen Anodenbügel 34 im Verhältnis zum Tiefdruckzylinder 21.
Der Anodenbügel 34 ist mit der Anodenschiene 28 verbunden und stellt eine Halterung für den Anodenkorb 29 dar.
Der Anodenkorb 29 besteht aus einem Titan-Maschenmaterial und nimmt die Metallelemente 29a als Kupferdrahtabschnitte oder Kupfergranulat auf. Der Anodenkorb 29 lagert auf dem Anodenbügel 34. Seine Unterseite wird vollständig durch das Maschenmaterial gebildet, wobei in bestimmten Abschnitten Trennwände 35 hochgezogen sind, die ein zu starkes Verrutschen der ansonsten lose aufliegenden Metallelemente 29a, d. h. des Kupfergranulats verhindern.
Zwei Steilabschnitte 36 des Anodenkorbs 29 weisen zusätzlich an ihrer Oberseite Abdeckungen 37 auf, die verhindern sollen, dass die lockeren Metallelemente 29a aus dem Korb herausfallen können. Die Abdeckungen 37 sind durchlässig, so dass die Kupferionen durch sie hindurch treten können. Auch die Abdeckungen 37 und die Trennwände 35 bestehen aus Titanmaterial. Ansonsten, insbesondere in den flachen Abschnitten, ist die Oberseite des Anodenkorbs 29 frei zugänglich.
Die Gestaltung des Anodenkorbs 29 ermöglicht es, dass sich der Anodenkorb 29 weitgehend der Form des Tiefdruckzylinders 21 anpassen kann und seine Seiten stark ansteigend hochgezogen sind. Der seitliche Anstieg ist stärker als ein Schüttwinkel der auf dem Anodenkorb 29 zu haltenden Metallelemente 29a. Ein Herausfallen der Metallelemente 29a - insbesondere aus den Steilabschnitten 36 lässt sich nur durch die Abdeckungen 37 verhindern.
Im Vergleich dazu ist beim Stand der Technik gemäß Fig. 6 ein flacher Anodenkorb 8 realisiert, auf dem die Metallelemente lediglich aufliegen, ohne dass zusätzliche Haltemaßnahmen vorgesehen sind. Der seitliche Anstiegswinkel des Anodenkorbs 8 ist somit durch den Schüttwinkel begrenzt. Bei einem stärkeren Anstieg des Anodenkorbs 8 würden die Metallelemente nicht in ihrer ursprünglichen Stellung verharren, sondern sich in der Mitte, am tiefstmöglichen Punkt sammeln.

Claims (9)

  1. Badvorrichtung für die galvanische Beschichtung von Tiefdruckzylindern (21) mit einem Metall, mit
    einer Oberwanne (23), die mit einem Elektrolyt (25) befüllbar ist;
    einer in der Oberwanne (23) wenigstens vertikal bewegbaren Anodeneinrichtung (28, 29) mit einer das Metall in Form von Metallelementen (29a) haltenden Metallhalteeinrichtung (29); und mit
    einer den Tiefdruckzylinder (21) in der Oberwanne (23) horizontal haltenden Lagereinrichtung (22), in die bzw. aus der der Tiefdruckzylinder (21) während einer Zylinderwechselphase ein- bzw. ausbaubar ist;
    wobei
    der Füllungsgrad des Elektrolyts (25) in der Oberwanne (23) während einer Galvanisierungsphase und während der Zylinderwechselphase auf zwei unterschiedliche Höhenniveaus (31, 32) einstellbar ist;
    der Tiefdruckzylinder (21) während der Galvanisierungsphase wenigstens zur Hälfte, vorzugsweise zu wenigstens 65% in den Elektrolyt (25) eintauchbar ist;
    die Metallhalteeinrichtung (29) während der Galvanisierungsphase wenigstens einem Drittel der Mantelfläche des Tiefdruckzylinders (21) mit geringem Abstand gegenübersteht; und wobei
    das Höhenniveau (31) des Elektrolyten (25) in der Zylinderwechselphase unterhalb des Tiefdruckzylinders (21) liegt, so dass der Tiefdruckzylinder (21) nicht in den Elektrolyt (25) eintaucht;
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Metallhalteeinrichtung (29) in der Zylinderwechselphase vollständig von Elektrolyt (25) bedeckt ist.
  2. Badvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallhalteeinrichtung (29) während der Galvanisierungsphase wenigstens der Hälfte der Mantelfläche des Tiefdruckzylinders (21) mit geringem Abstand gegenübersteht.
  3. Badvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallhalteeinrichtung (29) die untere Hälfte des von der Lagereinrichtung (22) horizontal gehaltenen Tiefdruckzylinders (21) umgibt.
  4. Badvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallhalteeinrichtung einen im wesentlichen entsprechend der Mantelfläche des Tiefdruckzylinders (21) gekrümmten, seitlich ansteigenden Anodenkorb (29) aufweist, wobei der seitliche Anstieg stärker ist als ein Schüttwinkel der auf dem Anodenkorb (29) zu haltenden Metallelemente (29a).
  5. Badvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass unterhalb der Oberwanne (23) eine Unterwanne (24) angeordnet ist, zur Aufnahme von Elektrolyt (25) aus der Oberwanne (23), insbesondere in der Zylinderwechselphase.
  6. Badvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberwanne (23) in ihrem unteren Bereich verjüngt ist.
  7. Badvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagereinrichtung wenigstens eine Lagerbrücke (22) aufweist, die außerhalb der Oberwanne (23) ausschließlich an einer sich im wesentlichen parallel zu einer Achsrichtung des Tiefdruckzylinders (21) erstreckenden Wand abgestützt ist, jedoch nicht auf einer bezüglich der Oberwanne (23) gegenüberliegenden Wand.
  8. Badvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagereinrichtung zwei Lagerbrücken (22) aufweist, die in Achsrichtung des Tiefdruckzylinders (21) relativ zueinander bewegbar sind.
  9. Badvorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Anodeneinrichtung eine mit der Metallhalteeinrichtung (29) elektrisch leitend gekoppelte Anodenschiene (28) aufweist, die vertikal bewegbar ist und bezüglich des Tiefdruckzylinders (21) gegenüber von der Abstützung der Lagerbrücke (22) bzw. der Lagerbrücken (22) angeordnet ist.
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