专利名称：一种无污染的金属印刷滚筒的电加工方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种无污染的金属印刷滚筒的电加工方法及装置，尤其是可以刻蚀任意金属的新型滚筒电刻蚀全自动装置。
金属原子失去电子 金属离子(进入溶液)1，水的电解
刻蚀溶液中的水电解氢气 氧气2，由于刻蚀溶液，预先已经配置成为饱和的溶液(由无公害的无机盐配置，例如采用氯化钠或硫酸钠、氯化钙、等)。刻蚀过程进入刻蚀液的金属离子。实际上是瞬间的过程。这些金属离子实际上是无法被溶液所接受，立即发生沉淀反应
金属原子 氧原子金属氧化物沉淀3，刻蚀液体是由于无机盐的溶液组成。由于采用活泼金属的含氧酸的无机盐；刻蚀液的的放电过程，并没有使得这些金属盐发生实质性的化学变化。只是发生水的电解，生成氢气和氧气；因此刻蚀液体，理论上是无损耗的。可以重复使用。
本发明采用5-36伏特的直流电流。作为刻蚀电流。本发明采用的电压，高于人类已知的任何金属的电极电位。因此。本发明可以刻蚀目前已知的任何金属元素；当然，电压的适度提高并没有超出本发明的范围，仍然在安全电压范围内即可，可以确保操作的安全。
本发明采用环型喷淋式电刻蚀头。可以均匀的刻蚀不同直径的印刷金属滚筒；本发明采用被刻蚀滚筒旋转的方法，可以均匀的刻蚀滚筒的各个部位。
现有的方法不能解决大量的滚筒电刻蚀，这种金属滚筒被大量运用在各种印刷和包装行业，各种平面材料如人造革、皮革等花纹压花辊筒行业，一般为铜、不锈钢、镀镍等材料构成，中空，表面一般刻蚀成凸版或凹版的文字、花纹图案。本发明的定义金属印刷滚筒或滚筒当然也包括上述压花辊筒，此辊镀上较厚的铬、镍等或其它硬质合金，便于保证压制的寿命。
本发明的目的是提供一种无污染的金属印刷滚筒的电加工方法及装置，尤其是可以刻蚀任意金属的新型滚筒电刻蚀全自动装置。
本发明的技术方案是一种无酸污染的金属印刷滚筒的电加工方法，先在待加工金属印刷滚筒表面涂覆光致抗蚀剂，然后经干燥、感光、显影，对金属表面进行电刻蚀，其中正极电连接金属印刷滚筒，负极由另一导电体构成，正负极之间通有导电盐溶液，在正负极之间形成一个流动的导电液流。其特征是采用略大于印刷滚筒圆弧表面的圆弧形内表面(开设密布的导电液流出孔的中空金属腔体)连接电源负极，使印刷滚筒外表面与中空金属腔圆弧形内表面保持1-15mm的距离，在正负极之间加上低压大电流，同时保持印刷滚筒圆弧表面与圆弧形中空金属腔体表面导电液流的流通，并使印刷滚筒与圆弧形中空金属腔体互相旋转和移动，从而覆盖整个印刷滚筒对之表面进行电蚀。
本发明的装置是电源负极连接一略大于印刷滚筒的具有圆弧形内表面的中空金属腔体、电源负极的内表面制有多个密集的导电无机盐溶液出液孔。中空金属腔体与导电无机盐溶液泵的输出管相连，另设有印刷滚筒旋转的支承座。同时具有圆弧形内表面的中空金属腔体的电源负极设在一条与印刷滚筒平行的移动滑道上，电源采用直流或脉动直流电源，以脉冲直流更佳。
本发明的进一步改进是设环型或半环型喷淋式中空金属腔体作为电刻蚀头，此种状态只要施加的电源功率足够大即可。可以均匀的刻蚀不同直径的印刷金属滚筒；因保证印刷滚筒与圆弧形中空金属腔体互相旋转，圆弧形中空金属腔体的平动至整个印刷金属滚筒的加工长度，故1/4或1/3环型中空金属腔体电源负极亦可。工作时，能保证圆弧形中空金属腔体与印刷金属滚筒之间的导电液膜在中间。
环型喷淋式金属腔体作为电刻蚀头要制成多种直径规格的产品，可以均匀的刻蚀不同直径的印刷金属滚筒；这是因为印刷金属滚筒直径的规格很多，环型喷淋式电源负极的直径一般在大于印刷金属滚筒直径1-30mm才能较好工作，环型喷淋式电源负极应制成一系列规格才能满足用户需要，而圆弧形中空金属腔体适应的金属滚筒直径的范围就大得多。
设备包括导电无机盐溶液池、与待处理金属连接的电源正极，与电源负极连接的金属腔体导电电极，并与导电无机盐溶液泵的输出管相连。
本发明的改进还包括电源负极中空金属腔体的表面制有多个密集导电无机盐溶液出液孔，分布越密越好，一般间隔均匀、以1.5-3mm即可。这样的间隔可以使得刻蚀精度达到0.1毫米的分辨率。
环型喷淋式电刻蚀头可以由两个半环合箍而成。以不同的直径间隔制成系列环型喷淋式电刻蚀头可以刻蚀不同直径的印刷金属滚筒；本发明方法和装置在工作时为幕帘式介质，环型的均匀喷淋；喷淋头在轨道上自动的径向均速自动移位；被加工件自动旋转；X、Y、Z轴的全方位刻蚀。
在上述条件下，环型喷淋式电刻蚀头的表面制有导电盐溶液出液孔的分布1.5-2mm左右时，只要环型喷淋式电刻蚀头在筒的长度方向平动，而不一定需要辊筒与环型喷淋式电刻蚀头的互相转动。同样使得刻蚀精度达到很好的分辨率。
直流或脉动直流电源为5-36V的电源，可以输出的电流在300A以上。本发明采用磁性柔性轴间连接。可以用简单的方法，连接不同轴径的滚筒。而无须改变轴间的连接件。
本发明的特点是能更好的解决金属滚筒的加工制作，这种金属滚筒被大量运用，铜、不锈钢、镀镍等材料构成均可，几乎无任何环境污染，生产效率高，能刻蚀成任何凹、凸版的文字、花纹图案。尤其是提供一种无污染的金属印刷滚筒的装置，分辨率好，还可能任意调节滚筒不同位置和电刻蚀深度。
四
图1为本发明结构原理图图2为本发明装置截面结构示意3为本发明磁性轴间连接结构示意4为本发明总体结构示意图如图所示，喷淋头1、印刷滚筒2、喷淋头的内表面的导电无机盐溶液出液孔3、导电无机盐溶液泵5、输出管即该蚀液进口6、印刷滚筒旋转的支承座4、喷淋头悬挂支架7、电源8、导电无机盐溶液池9、PVC导流槽10、调速电机11、永磁铁或电磁铁12、环合螺丝钉13、上罩14。喷淋头内壁和外壁15、16。
五具体实施例方式
设备装置的实施例是电源负极制成环型喷淋式电刻蚀头1，由两个半环型环合成，环合螺丝钉13用于固定两个半环，环型喷淋式电刻蚀头的内表面制有多个导电无机盐溶液出液孔，环型喷淋的内壁预制了直径在0.5-1.5毫米的小孔。刻蚀液从小孔中向被刻蚀金属滚筒，不间断的喷淋。中空金属腔体与导电无机盐溶液泵的输出管相连，另设有印刷滚筒旋转的支承座。通过一悬挂支架7设在一条与印刷滚筒平行的移动滑道上。用环型喷淋式电刻蚀头时，悬挂支架7移动滑道上设有上下调节的螺旋装置，可以使滚筒在环型喷淋式电刻蚀头的中央。另设有与悬挂支架7有固定点的传送带及其驱动电机，在悬挂支架7沿滚筒的长度两端均设有行程开关或传感器，使电机带动传送带及喷淋式电刻蚀头工作时来回移动，传送带及其驱动电机等均安装在上罩14内，上罩的外表面可以安装电源和泵的控制开关及设备工作的显示器等。
设备包括导电无机盐溶液池、电源是常规的大功率的经降压和整流滤波的电源，刻蚀液的导流槽10是用硬PVC材料制备。且在一个金属框架中，镶嵌向上敞口的长型PVC槽，以导流刻蚀液体的流向，使得循环的刻蚀液流向机械下部的PVC箱体；PVC箱体和一个塑料水泵相连。水泵将刻蚀液不间断的泵送到机械上部的环型刻蚀喷淋头；本发明设有印刷滚筒旋转的支承座是一对。支承座是每端均有两个略加间隔的圆辊构成，印刷滚筒可以比较自由的搁在两个圆辊上旋转，磁性柔性轴间连接结构如下将永磁铁12设于调速电机和滚筒轴端之间，有时滚筒轴端是空心的，这时可以设一圆台楔铁塞入再装永磁铁12。本装置连接不同轴径的滚筒。装卸特别方便，而无须改变轴间的连接件。
环型喷淋头用绝缘材料制备支架使其和整体机械绝缘分离；负极接环型刻蚀头；正极接被刻蚀金属滚筒；在接通5-36伏特的直流电源的同时，向金属滚筒喷淋刻蚀液；由于刻蚀液的导电介质作用，金属滚筒的裸露部分，被电流蚀刻，形成有效的金属浮雕图案。
刻蚀液的喷淋水压可以在1.5×105---5.0×105帕；环型喷淋头和被加工的滚筒的间距，可以是1---15毫米；间距越小；刻蚀速度越快；最佳间距是1---1.5毫米；被加工金属滚筒的旋转速度可以为0.5----120转/分钟；最佳旋转速度为0.5-30转/分钟；旋转越快，加工的均匀度越好；环型喷淋头的轴向位移速度为10----200毫米/分钟；最佳位移速度为10---50毫米/分钟；位移速度越快，刻蚀的深度越小；在间断的刻蚀工作一段时间后，刻蚀液中，将会沉淀一定数量的金属氧化物，这些金属氧化物是已知的自然界的无害物质；沉淀撇除分离即可，刻蚀液可以循环使用。
应用1、钢制金属凸版的刻蚀应用一种感光胶(滚筒专用液体光致抗蚀剂，无锡德利科技有限公司出品)喷涂在被加工的金属滚筒上；自然干燥或在70-80度温度下烘干；用计算机照相底片，无接缝拼接在滚筒上，在紫外线灯光下曝光；在曝光的光能达到光致抗蚀剂的指定光通量后，将滚筒在弱碱性的水溶液中显影；使得未曝光部分清洗掉。使得需要刻蚀部分的金属裸露出来。经120度温度的坚膜后，放置于上述机械中电刻蚀。在200安培或200安培以上电流的电刻蚀操作后，每1-3分钟可以刻蚀直径为90-270毫米的钢制滚筒100毫米长；例如，环状喷淋头与滚筒的间距为1.5毫米、电流为200安培时。400毫米的滚筒的刻蚀时间约为4---12分钟；建议刻蚀液使用金属硫酸盐类刻蚀液。
2、铜制滚筒金属凹版的刻蚀应用一种感光(性)胶(滚筒专用液体光致抗蚀剂，无锡德利科技有限公司出品，型号DL-G)喷涂在被加工的金属滚筒上；自然干燥或在70-80度温度下烘干；用计算机照相底片，无接缝拼接在滚筒上，在紫外线灯光下曝光；在曝光的光能达到光致抗蚀剂的指定光通量后，将滚筒在弱碱性的水溶液中显影；使得未曝光部分清洗掉。使得需要刻蚀部分的金属裸露出来。经120度温度的坚膜后，放置于上述机械中电刻蚀。在150安培的电刻蚀操作后，每1-1.5分钟可以刻蚀直径为90-270毫米的铜制滚筒100毫米长；例如，环状喷淋头与滚筒的间距为1.5毫米、电流为150安培时。400毫米长度的铜质滚筒的刻蚀时间约为4---6分钟；建议刻蚀液使用金属硫酸盐类刻蚀液。
3、不锈钢滚筒金属压花滚筒的刻蚀应用一种感光(性)胶(滚筒专用液体光致抗蚀剂，无锡德利科技有限公司出品、型号DL-G)喷涂在被加工的金属滚筒上；自然干燥或在70-80度温度下烘干；用计算机照相底片，无接缝拼接在滚筒上，在紫外线灯光下曝光；在曝光的光能达到光致抗蚀剂的指定光通量后，将滚筒在弱碱性的水溶液中显影；使得未曝光部分清洗掉。使得需要刻蚀部分的金属裸露出来。经120度温度的坚膜后，放置于上述机械中电刻蚀。在200安培或200安培以上的电刻蚀操作后，每1-5分钟可以刻蚀直径为90-270毫米的不锈钢制滚筒100毫米长；例如，环状喷淋头与滚筒的间距为1.5毫米、电流为200安培时。400毫米的滚筒的刻蚀时间约为4-20分钟；建议刻蚀液使用金属卤化盐类刻蚀液。
4、镀镍和镀铬滚筒的刻蚀；镀层一般在0.2mm以上滚筒的刻蚀应用一种感光(性)胶(滚筒专用液体光致抗蚀剂，无锡德利科技有限公司出品，型号DL-G)喷涂在被加工的金属滚筒上；自然干燥或在70-80度温度下烘干；用计算机照相底片，无接缝拼接在滚筒上，在紫外线灯光下曝光；在曝光的光能达到光致抗蚀剂的指定光通量后，将滚筒在弱碱性的水溶液中显影；使得未曝光部分清洗掉。使得需要刻蚀部分的金属裸露出来。经120度温度的坚膜后，放置于上述机械中电刻蚀。在200安培或200安培以上的电刻蚀操作后，每1-3分钟可以刻蚀直径为90-270毫米的钢制滚筒100毫米长；例如，环状喷淋头与滚筒的间距为1.5毫米、电流为200安培时。400毫米的滚筒的刻蚀时间约为4-12分钟；建议刻蚀液使用金属硫酸盐类刻蚀液。
5、用感光(性)胶(滚筒专用液体光致抗蚀剂，无锡德利科技有限公司出品，型号DL-G)喷涂在被加工的金属滚筒上；自然干燥或在70-80度温度下烘干；用计算机照相底片，无接缝拼接在滚筒上，在紫外线灯光下曝光；在曝光的光能达到光致抗蚀剂的指定光通量后，将滚筒在弱碱性的水溶液中显影；使得未曝光部分清洗掉。使得需要刻蚀部分的金属裸露出来。经120度温度的坚膜后，放置于上述机械中电刻蚀。在200安培的电刻蚀操作后，每1-3分钟可以刻蚀直径为90-270毫米的钢制滚筒100毫米长；例如，环状喷淋头与滚筒的间距为1.5毫米、电流为200安培时。400毫米的滚筒的刻蚀时间约为4---12分钟；深度可达0.1-1mm。建议刻蚀液使用金属硫酸盐类刻蚀液。
6、用一种感光(性)胶(滚筒专用液体光致抗蚀剂，无锡德利科技有限公司出品型号DL-G，可以参见专利申请981111543)喷涂在被加工的金属滚筒上；自然干燥或在70-80度温度下烘干；用计算机照相底片，无接缝拼接在滚筒上，在紫外线灯光下曝光；在曝光的光能达到光致抗蚀剂的指定光通量后，将滚筒在弱碱性的水溶液中显影；使得未曝光部分清洗掉。使得需要刻蚀部分的金属裸露出来。经120度温度的坚膜后，放置于上述机械中电刻蚀。在200安培的电刻蚀操作后，每1-3分钟可以刻蚀直径为90-270毫米的钢制滚筒100毫米长；例如，环状喷淋头与滚筒的间距为1.5毫米、电流为200安培时。400毫米的滚筒的刻蚀时间约为4---12分钟；建议刻蚀液使用金属硫酸盐类刻蚀液。
无机盐溶液的选择很多，如3-8％的水溶性硫酸盐较好、如硫酸钠、芒硝、硫酸钾也可以用碳酸盐、硝酸盐，再加上少量表面活性剂。
权利要求
1.一种无酸污染的金属印刷滚筒的电加工方法，先在待加工金属印刷滚筒表面涂覆光致抗蚀剂，然后经干燥、感光、显影，然后对金属表面进行电刻蚀，其中正极电连接金属印刷滚筒，负极由另一导电体构成，正负极之间通有导电盐溶液，在正负极之间形成一个流动的导电液流；其特征是采用略大于印刷滚筒圆弧表面的圆弧形内表面并开设密布的导电液流出孔的中空金属腔体连接电源负极，使印刷滚筒外表面与中空金属腔圆弧形内表面保持1-15mm的距离，在正负极之间加上低压大电流，同时保持印刷滚筒圆弧表面与圆弧形中空金属腔体表面无机盐类导电液流的流通，并使印刷滚筒与圆弧形中空金属腔体互相旋转和移动，从而覆盖整个印刷滚筒对之表面进行电蚀。
2.由权利要求1所述的无酸污染的金属印刷滚筒的电加工方法，其特征是金属印刷滚筒在旋转，金属印刷滚筒旋转驱动装置采用磁性柔性与印刷滚筒轴端连接，中空金属腔圆弧形内表面与被加工的滚筒的间距为1---15毫米，最佳间距是1---1.5毫米。
3.一种无酸污染的金属印刷滚筒的电加工装置包括电源和负极支架构成，电源采用直流或脉动直流电源，其特征是电源负极连接一略大于印刷滚筒的具有圆弧形内表面的中空金属腔体、中空金属腔体的内表面制有多个导电盐溶液出液孔，中空金属腔体与导电盐溶液泵的输出管相连，另设有印刷滚筒旋转的支承座，同时具有圆弧形内表面的中空金属腔体设在一条与印刷滚筒平行的移动滑道上。
4.由权利要求3所述的无酸污染的金属印刷滚筒的电加工装置，其特征是印刷滚筒旋转的支承座是每端均有两个略加间隔的圆辊构成。
5.由权利要求3所述的无酸污染的金属印刷滚筒的电加工装置，其特征是中空金属腔体的表面制有多个密集导电盐溶液出液孔，间隔均匀、间隔1.5-3mm，内壁出液孔预制了直径在0.5-1.5毫米。
6.由权利要求3所述的无酸污染的金属印刷滚筒的电加工装置，其特征是中空金属腔体为环型喷淋式金属腔体作为电刻蚀头。
7.由权利要求6所述的无酸污染的金属印刷滚筒的电加工装置，其特征是环型喷淋式电刻蚀头可以由两个半环合箍而成。
8.由权利要求3所述的无酸污染的金属印刷滚筒的电加工装置，其特征是中空金属腔体在移动滑道上悬挂在一电机驱动的滑动齿带上。
9.由权利要求3或7所述的无酸污染的金属印刷滚筒的电加工装置，其特征是金属印刷滚筒旋转驱动装置采用永磁铁或电磁铁将调速电机与印刷滚筒轴端连接。
10.由权利要求9所述的无酸污染的金属印刷滚筒的电加工装置，其特征是金属印刷滚筒调速电机旋转速度为0.5----120转/分钟；最佳旋转速度为0.5-30转/分钟，环型喷淋头的轴向位移速度为10----200毫米/分钟；最佳位移速度为10---50毫米/分钟。
全文摘要
一种无酸污染的金属印刷滚筒的电加工方法及装置，先在待加工金属印刷滚筒表面涂覆光致抗蚀剂，然后经干燥、感光、显影，然后电刻蚀；采用略大于印刷滚筒圆弧表面的圆弧形内表面并开设密布的导电液流出孔的中空金属腔体连接电源负极，在正负极之间加上低压大电流，同时保持印刷滚筒圆弧表面与圆弧形中空金属腔体导电液流的流通，并使印刷滚筒与圆弧形中空金属腔体互相旋转和移动，从而覆盖整个印刷滚筒对之表面进行电蚀。发明装置主要将中空金属腔设计成环型喷淋头，本发明能更好的解决金属滚筒的加工制作，几乎无任何环境污染，生产效率高，能刻蚀成任何凹、凸版的文字、花纹图案。
文档编号C25F3/00GK1401826SQ0213825
公开日2003年3月12日 申请日期2002年9月11日 优先权日2002年9月11日
发明者朱刘 申请人:朱刘