專利名稱：一種無污染的金屬印刷滾筒的電加工方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種無污染的金屬印刷滾筒的電加工方法及裝置，尤其是可以刻蝕任意金屬的新型滾筒電刻蝕全自動裝置。
金屬原子失去電子 金屬離子(進入溶液)1，水的電解
刻蝕溶液中的水電解氫氣 氧氣2，由于刻蝕溶液，預(yù)先已經(jīng)配置成為飽和的溶液(由無公害的無機鹽配置，例如采用氯化鈉或硫酸鈉、氯化鈣、等)。刻蝕過程進入刻蝕液的金屬離子。實際上是瞬間的過程。這些金屬離子實際上是無法被溶液所接受，立即發(fā)生沉淀反應(yīng)
金屬原子 氧原子金屬氧化物沉淀3，刻蝕液體是由于無機鹽的溶液組成。由于采用活潑金屬的含氧酸的無機鹽；刻蝕液的的放電過程，并沒有使得這些金屬鹽發(fā)生實質(zhì)性的化學(xué)變化。只是發(fā)生水的電解，生成氫氣和氧氣；因此刻蝕液體，理論上是無損耗的。可以重復(fù)使用。
本發(fā)明采用5-36伏特的直流電流。作為刻蝕電流。本發(fā)明采用的電壓，高于人類已知的任何金屬的電極電位。因此。本發(fā)明可以刻蝕目前已知的任何金屬元素；當(dāng)然，電壓的適度提高并沒有超出本發(fā)明的范圍，仍然在安全電壓范圍內(nèi)即可，可以確保操作的安全。
本發(fā)明采用環(huán)型噴淋式電刻蝕頭?？梢跃鶆虻目涛g不同直徑的印刷金屬滾筒；本發(fā)明采用被刻蝕滾筒旋轉(zhuǎn)的方法，可以均勻的刻蝕滾筒的各個部位。
現(xiàn)有的方法不能解決大量的滾筒電刻蝕，這種金屬滾筒被大量運用在各種印刷和包裝行業(yè)，各種平面材料如人造革、皮革等花紋壓花輥筒行業(yè)，一般為銅、不銹鋼、鍍鎳等材料構(gòu)成，中空，表面一般刻蝕成凸版或凹版的文字、花紋圖案。本發(fā)明的定義金屬印刷滾筒或滾筒當(dāng)然也包括上述壓花輥筒，此輥鍍上較厚的鉻、鎳等或其它硬質(zhì)合金，便于保證壓制的壽命。
本發(fā)明的目的是提供一種無污染的金屬印刷滾筒的電加工方法及裝置，尤其是可以刻蝕任意金屬的新型滾筒電刻蝕全自動裝置。
本發(fā)明的技術(shù)方案是一種無酸污染的金屬印刷滾筒的電加工方法，先在待加工金屬印刷滾筒表面涂覆光致抗蝕劑，然后經(jīng)干燥、感光、顯影，對金屬表面進行電刻蝕，其中正極電連接金屬印刷滾筒，負極由另一導(dǎo)電體構(gòu)成，正負極之間通有導(dǎo)電鹽溶液，在正負極之間形成一個流動的導(dǎo)電液流。其特征是采用略大于印刷滾筒圓弧表面的圓弧形內(nèi)表面(開設(shè)密布的導(dǎo)電液流出孔的中空金屬腔體)連接電源負極，使印刷滾筒外表面與中空金屬腔圓弧形內(nèi)表面保持1-15mm的距離，在正負極之間加上低壓大電流，同時保持印刷滾筒圓弧表面與圓弧形中空金屬腔體表面導(dǎo)電液流的流通，并使印刷滾筒與圓弧形中空金屬腔體互相旋轉(zhuǎn)和移動，從而覆蓋整個印刷滾筒對之表面進行電蝕。
本發(fā)明的裝置是電源負極連接一略大于印刷滾筒的具有圓弧形內(nèi)表面的中空金屬腔體、電源負極的內(nèi)表面制有多個密集的導(dǎo)電無機鹽溶液出液孔。中空金屬腔體與導(dǎo)電無機鹽溶液泵的輸出管相連，另設(shè)有印刷滾筒旋轉(zhuǎn)的支承座。同時具有圓弧形內(nèi)表面的中空金屬腔體的電源負極設(shè)在一條與印刷滾筒平行的移動滑道上，電源采用直流或脈動直流電源，以脈沖直流更佳。
本發(fā)明的進一步改進是設(shè)環(huán)型或半環(huán)型噴淋式中空金屬腔體作為電刻蝕頭，此種狀態(tài)只要施加的電源功率足夠大即可。可以均勻的刻蝕不同直徑的印刷金屬滾筒；因保證印刷滾筒與圓弧形中空金屬腔體互相旋轉(zhuǎn)，圓弧形中空金屬腔體的平動至整個印刷金屬滾筒的加工長度，故1/4或1/3環(huán)型中空金屬腔體電源負極亦可。工作時，能保證圓弧形中空金屬腔體與印刷金屬滾筒之間的導(dǎo)電液膜在中間。
環(huán)型噴淋式金屬腔體作為電刻蝕頭要制成多種直徑規(guī)格的產(chǎn)品，可以均勻的刻蝕不同直徑的印刷金屬滾筒；這是因為印刷金屬滾筒直徑的規(guī)格很多，環(huán)型噴淋式電源負極的直徑一般在大于印刷金屬滾筒直徑1-30mm才能較好工作，環(huán)型噴淋式電源負極應(yīng)制成一系列規(guī)格才能滿足用戶需要，而圓弧形中空金屬腔體適應(yīng)的金屬滾筒直徑的范圍就大得多。
設(shè)備包括導(dǎo)電無機鹽溶液池、與待處理金屬連接的電源正極，與電源負極連接的金屬腔體導(dǎo)電電極，并與導(dǎo)電無機鹽溶液泵的輸出管相連。
本發(fā)明的改進還包括電源負極中空金屬腔體的表面制有多個密集導(dǎo)電無機鹽溶液出液孔，分布越密越好，一般間隔均勻、以1.5-3mm即可。這樣的間隔可以使得刻蝕精度達到0.1毫米的分辨率。
環(huán)型噴淋式電刻蝕頭可以由兩個半環(huán)合箍而成。以不同的直徑間隔制成系列環(huán)型噴淋式電刻蝕頭可以刻蝕不同直徑的印刷金屬滾筒；本發(fā)明方法和裝置在工作時為幕簾式介質(zhì)，環(huán)型的均勻噴淋；噴淋頭在軌道上自動的徑向均速自動移位；被加工件自動旋轉(zhuǎn)；X、Y、Z軸的全方位刻蝕。
在上述條件下，環(huán)型噴淋式電刻蝕頭的表面制有導(dǎo)電鹽溶液出液孔的分布1.5-2mm左右時，只要環(huán)型噴淋式電刻蝕頭在筒的長度方向平動，而不一定需要輥筒與環(huán)型噴淋式電刻蝕頭的互相轉(zhuǎn)動。同樣使得刻蝕精度達到很好的分辨率。
直流或脈動直流電源為5-36V的電源，可以輸出的電流在300A以上。本發(fā)明采用磁性柔性軸間連接?？梢杂煤唵蔚姆椒?，連接不同軸徑的滾筒。而無須改變軸間的連接件。
本發(fā)明的特點是能更好的解決金屬滾筒的加工制作，這種金屬滾筒被大量運用，銅、不銹鋼、鍍鎳等材料構(gòu)成均可，幾乎無任何環(huán)境污染，生產(chǎn)效率高，能刻蝕成任何凹、凸版的文字、花紋圖案。尤其是提供一種無污染的金屬印刷滾筒的裝置，分辨率好，還可能任意調(diào)節(jié)滾筒不同位置和電刻蝕深度。
四

圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)原理圖圖2為本發(fā)明裝置截面結(jié)構(gòu)示意3為本發(fā)明磁性軸間連接結(jié)構(gòu)示意4為本發(fā)明總體結(jié)構(gòu)示意圖如圖所示，噴淋頭1、印刷滾筒2、噴淋頭的內(nèi)表面的導(dǎo)電無機鹽溶液出液孔3、導(dǎo)電無機鹽溶液泵5、輸出管即該蝕液進口6、印刷滾筒旋轉(zhuǎn)的支承座4、噴淋頭懸掛支架7、電源8、導(dǎo)電無機鹽溶液池9、PVC導(dǎo)流槽10、調(diào)速電機11、永磁鐵或電磁鐵12、環(huán)合螺絲釘13、上罩14。噴淋頭內(nèi)壁和外壁15、16。
五具體實施例方式
設(shè)備裝置的實施例是電源負極制成環(huán)型噴淋式電刻蝕頭1，由兩個半環(huán)型環(huán)合成，環(huán)合螺絲釘13用于固定兩個半環(huán)，環(huán)型噴淋式電刻蝕頭的內(nèi)表面制有多個導(dǎo)電無機鹽溶液出液孔，環(huán)型噴淋的內(nèi)壁預(yù)制了直徑在0.5-1.5毫米的小孔。刻蝕液從小孔中向被刻蝕金屬滾筒，不間斷的噴淋。中空金屬腔體與導(dǎo)電無機鹽溶液泵的輸出管相連，另設(shè)有印刷滾筒旋轉(zhuǎn)的支承座。通過一懸掛支架7設(shè)在一條與印刷滾筒平行的移動滑道上。用環(huán)型噴淋式電刻蝕頭時，懸掛支架7移動滑道上設(shè)有上下調(diào)節(jié)的螺旋裝置，可以使?jié)L筒在環(huán)型噴淋式電刻蝕頭的中央。另設(shè)有與懸掛支架7有固定點的傳送帶及其驅(qū)動電機，在懸掛支架7沿滾筒的長度兩端均設(shè)有行程開關(guān)或傳感器，使電機帶動傳送帶及噴淋式電刻蝕頭工作時來回移動，傳送帶及其驅(qū)動電機等均安裝在上罩14內(nèi)，上罩的外表面可以安裝電源和泵的控制開關(guān)及設(shè)備工作的顯示器等。
設(shè)備包括導(dǎo)電無機鹽溶液池、電源是常規(guī)的大功率的經(jīng)降壓和整流濾波的電源，刻蝕液的導(dǎo)流槽10是用硬PVC材料制備。且在一個金屬框架中，鑲嵌向上敞口的長型PVC槽，以導(dǎo)流刻蝕液體的流向，使得循環(huán)的刻蝕液流向機械下部的PVC箱體；PVC箱體和一個塑料水泵相連。水泵將刻蝕液不間斷的泵送到機械上部的環(huán)型刻蝕噴淋頭；本發(fā)明設(shè)有印刷滾筒旋轉(zhuǎn)的支承座是一對。支承座是每端均有兩個略加間隔的圓輥構(gòu)成，印刷滾筒可以比較自由的擱在兩個圓輥上旋轉(zhuǎn)，磁性柔性軸間連接結(jié)構(gòu)如下將永磁鐵12設(shè)于調(diào)速電機和滾筒軸端之間，有時滾筒軸端是空心的，這時可以設(shè)一圓臺楔鐵塞入再裝永磁鐵12。本裝置連接不同軸徑的滾筒。裝卸特別方便，而無須改變軸間的連接件。
環(huán)型噴淋頭用絕緣材料制備支架使其和整體機械絕緣分離；負極接環(huán)型刻蝕頭；正極接被刻蝕金屬滾筒；在接通5-36伏特的直流電源的同時，向金屬滾筒噴淋刻蝕液；由于刻蝕液的導(dǎo)電介質(zhì)作用，金屬滾筒的裸露部分，被電流蝕刻，形成有效的金屬浮雕圖案。
刻蝕液的噴淋水壓可以在1.5×105---5.0×105帕；環(huán)型噴淋頭和被加工的滾筒的間距，可以是1---15毫米；間距越??；刻蝕速度越快；最佳間距是1---1.5毫米；被加工金屬滾筒的旋轉(zhuǎn)速度可以為0.5----120轉(zhuǎn)/分鐘；最佳旋轉(zhuǎn)速度為0.5-30轉(zhuǎn)/分鐘；旋轉(zhuǎn)越快，加工的均勻度越好；環(huán)型噴淋頭的軸向位移速度為10----200毫米/分鐘；最佳位移速度為10---50毫米/分鐘；位移速度越快，刻蝕的深度越小；在間斷的刻蝕工作一段時間后，刻蝕液中，將會沉淀一定數(shù)量的金屬氧化物，這些金屬氧化物是已知的自然界的無害物質(zhì)；沉淀撇除分離即可，刻蝕液可以循環(huán)使用。
應(yīng)用1、鋼制金屬凸版的刻蝕應(yīng)用一種感光膠(滾筒專用液體光致抗蝕劑，無錫德利科技有限公司出品)噴涂在被加工的金屬滾筒上；自然干燥或在70-80度溫度下烘干；用計算機照相底片，無接縫拼接在滾筒上，在紫外線燈光下曝光；在曝光的光能達到光致抗蝕劑的指定光通量后，將滾筒在弱堿性的水溶液中顯影；使得未曝光部分清洗掉。使得需要刻蝕部分的金屬裸露出來。經(jīng)120度溫度的堅膜后，放置于上述機械中電刻蝕。在200安培或200安培以上電流的電刻蝕操作后，每1-3分鐘可以刻蝕直徑為90-270毫米的鋼制滾筒100毫米長；例如，環(huán)狀噴淋頭與滾筒的間距為1.5毫米、電流為200安培時。400毫米的滾筒的刻蝕時間約為4---12分鐘；建議刻蝕液使用金屬硫酸鹽類刻蝕液。
2、銅制滾筒金屬凹版的刻蝕應(yīng)用一種感光(性)膠(滾筒專用液體光致抗蝕劑，無錫德利科技有限公司出品，型號DL-G)噴涂在被加工的金屬滾筒上；自然干燥或在70-80度溫度下烘干；用計算機照相底片，無接縫拼接在滾筒上，在紫外線燈光下曝光；在曝光的光能達到光致抗蝕劑的指定光通量后，將滾筒在弱堿性的水溶液中顯影；使得未曝光部分清洗掉。使得需要刻蝕部分的金屬裸露出來。經(jīng)120度溫度的堅膜后，放置于上述機械中電刻蝕。在150安培的電刻蝕操作后，每1-1.5分鐘可以刻蝕直徑為90-270毫米的銅制滾筒100毫米長；例如，環(huán)狀噴淋頭與滾筒的間距為1.5毫米、電流為150安培時。400毫米長度的銅質(zhì)滾筒的刻蝕時間約為4---6分鐘；建議刻蝕液使用金屬硫酸鹽類刻蝕液。
3、不銹鋼滾筒金屬壓花滾筒的刻蝕應(yīng)用一種感光(性)膠(滾筒專用液體光致抗蝕劑，無錫德利科技有限公司出品、型號DL-G)噴涂在被加工的金屬滾筒上；自然干燥或在70-80度溫度下烘干；用計算機照相底片，無接縫拼接在滾筒上，在紫外線燈光下曝光；在曝光的光能達到光致抗蝕劑的指定光通量后，將滾筒在弱堿性的水溶液中顯影；使得未曝光部分清洗掉。使得需要刻蝕部分的金屬裸露出來。經(jīng)120度溫度的堅膜后，放置于上述機械中電刻蝕。在200安培或200安培以上的電刻蝕操作后，每1-5分鐘可以刻蝕直徑為90-270毫米的不銹鋼制滾筒100毫米長；例如，環(huán)狀噴淋頭與滾筒的間距為1.5毫米、電流為200安培時。400毫米的滾筒的刻蝕時間約為4-20分鐘；建議刻蝕液使用金屬鹵化鹽類刻蝕液。
4、鍍鎳和鍍鉻滾筒的刻蝕；鍍層一般在0.2mm以上滾筒的刻蝕應(yīng)用一種感光(性)膠(滾筒專用液體光致抗蝕劑，無錫德利科技有限公司出品，型號DL-G)噴涂在被加工的金屬滾筒上；自然干燥或在70-80度溫度下烘干；用計算機照相底片，無接縫拼接在滾筒上，在紫外線燈光下曝光；在曝光的光能達到光致抗蝕劑的指定光通量后，將滾筒在弱堿性的水溶液中顯影；使得未曝光部分清洗掉。使得需要刻蝕部分的金屬裸露出來。經(jīng)120度溫度的堅膜后，放置于上述機械中電刻蝕。在200安培或200安培以上的電刻蝕操作后，每1-3分鐘可以刻蝕直徑為90-270毫米的鋼制滾筒100毫米長；例如，環(huán)狀噴淋頭與滾筒的間距為1.5毫米、電流為200安培時。400毫米的滾筒的刻蝕時間約為4-12分鐘；建議刻蝕液使用金屬硫酸鹽類刻蝕液。
5、用感光(性)膠(滾筒專用液體光致抗蝕劑，無錫德利科技有限公司出品，型號DL-G)噴涂在被加工的金屬滾筒上；自然干燥或在70-80度溫度下烘干；用計算機照相底片，無接縫拼接在滾筒上，在紫外線燈光下曝光；在曝光的光能達到光致抗蝕劑的指定光通量后，將滾筒在弱堿性的水溶液中顯影；使得未曝光部分清洗掉。使得需要刻蝕部分的金屬裸露出來。經(jīng)120度溫度的堅膜后，放置于上述機械中電刻蝕。在200安培的電刻蝕操作后，每1-3分鐘可以刻蝕直徑為90-270毫米的鋼制滾筒100毫米長；例如，環(huán)狀噴淋頭與滾筒的間距為1.5毫米、電流為200安培時。400毫米的滾筒的刻蝕時間約為4---12分鐘；深度可達0.1-1mm。建議刻蝕液使用金屬硫酸鹽類刻蝕液。
6、用一種感光(性)膠(滾筒專用液體光致抗蝕劑，無錫德利科技有限公司出品型號DL-G，可以參見專利申請981111543)噴涂在被加工的金屬滾筒上；自然干燥或在70-80度溫度下烘干；用計算機照相底片，無接縫拼接在滾筒上，在紫外線燈光下曝光；在曝光的光能達到光致抗蝕劑的指定光通量后，將滾筒在弱堿性的水溶液中顯影；使得未曝光部分清洗掉。使得需要刻蝕部分的金屬裸露出來。經(jīng)120度溫度的堅膜后，放置于上述機械中電刻蝕。在200安培的電刻蝕操作后，每1-3分鐘可以刻蝕直徑為90-270毫米的鋼制滾筒100毫米長；例如，環(huán)狀噴淋頭與滾筒的間距為1.5毫米、電流為200安培時。400毫米的滾筒的刻蝕時間約為4---12分鐘；建議刻蝕液使用金屬硫酸鹽類刻蝕液。
無機鹽溶液的選擇很多，如3-8％的水溶性硫酸鹽較好、如硫酸鈉、芒硝、硫酸鉀也可以用碳酸鹽、硝酸鹽，再加上少量表面活性劑。
權(quán)利要求
1.一種無酸污染的金屬印刷滾筒的電加工方法，先在待加工金屬印刷滾筒表面涂覆光致抗蝕劑，然后經(jīng)干燥、感光、顯影，然后對金屬表面進行電刻蝕，其中正極電連接金屬印刷滾筒，負極由另一導(dǎo)電體構(gòu)成，正負極之間通有導(dǎo)電鹽溶液，在正負極之間形成一個流動的導(dǎo)電液流；其特征是采用略大于印刷滾筒圓弧表面的圓弧形內(nèi)表面并開設(shè)密布的導(dǎo)電液流出孔的中空金屬腔體連接電源負極，使印刷滾筒外表面與中空金屬腔圓弧形內(nèi)表面保持1-15mm的距離，在正負極之間加上低壓大電流，同時保持印刷滾筒圓弧表面與圓弧形中空金屬腔體表面無機鹽類導(dǎo)電液流的流通，并使印刷滾筒與圓弧形中空金屬腔體互相旋轉(zhuǎn)和移動，從而覆蓋整個印刷滾筒對之表面進行電蝕。
2.由權(quán)利要求1所述的無酸污染的金屬印刷滾筒的電加工方法，其特征是金屬印刷滾筒在旋轉(zhuǎn)，金屬印刷滾筒旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置采用磁性柔性與印刷滾筒軸端連接，中空金屬腔圓弧形內(nèi)表面與被加工的滾筒的間距為1---15毫米，最佳間距是1---1.5毫米。
3.一種無酸污染的金屬印刷滾筒的電加工裝置包括電源和負極支架構(gòu)成，電源采用直流或脈動直流電源，其特征是電源負極連接一略大于印刷滾筒的具有圓弧形內(nèi)表面的中空金屬腔體、中空金屬腔體的內(nèi)表面制有多個導(dǎo)電鹽溶液出液孔，中空金屬腔體與導(dǎo)電鹽溶液泵的輸出管相連，另設(shè)有印刷滾筒旋轉(zhuǎn)的支承座，同時具有圓弧形內(nèi)表面的中空金屬腔體設(shè)在一條與印刷滾筒平行的移動滑道上。
4.由權(quán)利要求3所述的無酸污染的金屬印刷滾筒的電加工裝置，其特征是印刷滾筒旋轉(zhuǎn)的支承座是每端均有兩個略加間隔的圓輥構(gòu)成。
5.由權(quán)利要求3所述的無酸污染的金屬印刷滾筒的電加工裝置，其特征是中空金屬腔體的表面制有多個密集導(dǎo)電鹽溶液出液孔，間隔均勻、間隔1.5-3mm，內(nèi)壁出液孔預(yù)制了直徑在0.5-1.5毫米。
6.由權(quán)利要求3所述的無酸污染的金屬印刷滾筒的電加工裝置，其特征是中空金屬腔體為環(huán)型噴淋式金屬腔體作為電刻蝕頭。
7.由權(quán)利要求6所述的無酸污染的金屬印刷滾筒的電加工裝置，其特征是環(huán)型噴淋式電刻蝕頭可以由兩個半環(huán)合箍而成。
8.由權(quán)利要求3所述的無酸污染的金屬印刷滾筒的電加工裝置，其特征是中空金屬腔體在移動滑道上懸掛在一電機驅(qū)動的滑動齒帶上。
9.由權(quán)利要求3或7所述的無酸污染的金屬印刷滾筒的電加工裝置，其特征是金屬印刷滾筒旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置采用永磁鐵或電磁鐵將調(diào)速電機與印刷滾筒軸端連接。
10.由權(quán)利要求9所述的無酸污染的金屬印刷滾筒的電加工裝置，其特征是金屬印刷滾筒調(diào)速電機旋轉(zhuǎn)速度為0.5----120轉(zhuǎn)/分鐘；最佳旋轉(zhuǎn)速度為0.5-30轉(zhuǎn)/分鐘，環(huán)型噴淋頭的軸向位移速度為10----200毫米/分鐘；最佳位移速度為10---50毫米/分鐘。
全文摘要
一種無酸污染的金屬印刷滾筒的電加工方法及裝置，先在待加工金屬印刷滾筒表面涂覆光致抗蝕劑，然后經(jīng)干燥、感光、顯影，然后電刻蝕；采用略大于印刷滾筒圓弧表面的圓弧形內(nèi)表面并開設(shè)密布的導(dǎo)電液流出孔的中空金屬腔體連接電源負極，在正負極之間加上低壓大電流，同時保持印刷滾筒圓弧表面與圓弧形中空金屬腔體導(dǎo)電液流的流通，并使印刷滾筒與圓弧形中空金屬腔體互相旋轉(zhuǎn)和移動，從而覆蓋整個印刷滾筒對之表面進行電蝕。發(fā)明裝置主要將中空金屬腔設(shè)計成環(huán)型噴淋頭，本發(fā)明能更好的解決金屬滾筒的加工制作，幾乎無任何環(huán)境污染，生產(chǎn)效率高，能刻蝕成任何凹、凸版的文字、花紋圖案。
文檔編號C25F3/00GK1401826SQ0213825
公開日2003年3月12日 申請日期2002年9月11日 優(yōu)先權(quán)日2002年9月11日
發(fā)明者朱劉 申請人:朱劉