Electrochapado de cobre de cilindros de impresión.

Un baño de chapado de cobre para depositar una capa de cobre sobre un cilindro de impresión,

comprendiendo elbaño de chapado de cobre:

a) una fuente de iones de cobre;

b) una fuente de iones metanosulfonato;

c) una fuente de iones cloruro;

d) un compuesto organosulfurado que tiene la fórmula R-S-R'-SO3



-X+ o X+-O3S-R'-S-R-S-R'-SO3



-X+, donde R es

alquilo, hidroxialquilo o éter de alquilo, R' es un grupo alquilo C2-C4 y X+ es un catión; y

e) un compuesto poliéter.

Electrochapado de cobre de cilindros de impresión

Campo de la invención La presente invención se refiere a un procedimiento mejorado para depositar una capa de cobre para proporcionar una capa de cobre que tiene una dureza estable.

Antecedentes de la invención La impresión en huecograbado es un procedimiento que utiliza el procedimiento de calcografía en el cual la imagen a imprimir consiste en depresiones grabadas al ácido o grabadas a buril por lo general a diferentes profundidades, en un cilindro chapado en cobre grabable. Se aplican tintas disolventes poco viscosas a toda la superficie y con una 15 rasqueta de metal se elimina el exceso de tinta de la superficie de no impresión. En un procedimiento típico, el grabado se lleva a cabo en el cilindro chapado en cobre, que a continuación es cromado para minimizar el desgaste.

Con el fin de obtener una calidad constante de grabado, la dureza y la estructura cristalina del depósito de cobre chapado es de suma importancia. El grabado con éxito se obtiene típicamente sólo con una dureza de cobre de más de 200 de dureza Vickers (HV) . Con valores más bajos, el patrón celular grabado pierde definición. Además, si la dureza del depósito excede de 240 HV, se puede reducir la vida de las agujas de diamante utilizadas para grabar los cilindros durante el grabado electrónico. Debido a estos factores, es importante controlar la dureza de los depósitos de cobre chapados dentro del intervalo deseado (200-240 HV) .

Utilizando los aditivos orgánicos adecuados, es posible producir depósitos de cobre “como chapados” dentro de este intervalo de dureza, pero con el tiempo, los depósitos sufren un “auto-recocido” a la temperatura ambiente y la dureza del depósito de cobre cae a un valor típicamente de entre 140 y 170 HV. El recocido es la tendencia de la dureza del depósito de cobre a disminuir con el tiempo como resultado de cambios en el tamaño cristalino, textura, microdeformaciones y dislocaciones dentro del depósito de cobre. Además, la profundidad de inmersión del cilindro durante el chapado (es decir, la inmersión parcial o la inmersión total) puede afectar a la propensión del depósito al auto-recocido.

Anteriormente, se ha usado una combinación de aditivos orgánicos para producir una dureza estable en cilindros parcialmente sumergidos, como se describe en las patentes US-4.334.966 concedida a Beach y col. y para los cilindros totalmente sumergidos, se utiliza la combinación de aditivos descrita en la patente US-4.781.801 concedida a Frisby. Con posterioridad a estas invenciones, la patente US-5.417.841 concedida a Frisby describía una combinación de un compuesto alcoxitio (que consiste en tiodiglicol alcoxilado) y un compuesto hidrocarbilo sulfurado sulfonado para estabilizar la dureza del cobre depositado tanto en cilindros parcialmente como totalmente sumergidos en electrolitos de chapado basados en sulfato de cobre. Sin embargo, todavía son necesarios avances adicionales para proporcionar un depósito de chapado de cobre que tenga un depósito de cobre adecuado.

El grabado electrónico es un medio de transferir una imagen para imprimir a un cilindro de cobre galvanizado dirigiendo una aguja de punta de diamante para formar hasta 4.000 impresiones receptoras de tinta cada segundo. Esta técnica requiere depósitos de cobre de propiedades muy concretas para prevenir los defectos de grabado y

daños costosos al equipo caro. Es esencial que el cobre depositado tenga una estructura cristalina de grano fino homogéneo que esté libre de nodulaciones y oclusiones con una excelente ductilidad y una dureza uniforme. Un factor crítico es el control y la uniformidad de la dureza, ya que las presiones de la aguja se fijan con referencia a un valor de dureza Vickers dado y si este no es uniforme en toda la superficie, esto se traducirá en manchas o descamación del depósito e impresiones mal definidas para impresión. Ejemplos de aparatos de grabado electrónico se describen en la patente US-4.450.486 concedida a Buechler y y la patente US-6.348.979 concedida a Flanner y y col.

Otro problema potencial en la fabricación de cilindros de huecograbado y de otro tipo de impresión es la dificultad en producir cilindros que tengan propiedades superficiales que sean idénticas entre cilindros. Los defectos superficiales,

tales como rugosidad, depresiones o manchas que son demasiado duros o demasiado blandos, dan lugar a errores de grabado con la consiguiente necesidad de repetición del pulido y del chapado que pueden ser costosas y largas.

Como se discutió anteriormente, los cilindros de impresión por huecograbado también pueden chaparse sumergiéndolos parcialmente o totalmente, donde la tasa de deposición está relacionada con la profundidad de inmersión. Una ventaja importante conseguida al aumentar la profundidad de inmersión es una disminución en el tiempo de chapado, lo que tiene ventajas económicas obvias.

Cuando un cilindro se chapa sumergiéndolo parcialmente, es decir, hasta aproximadamente el 30% de su diámetro, en comparación con un cilindro que se chapa totalmente sumergido, las características de depósito están 65 influenciadas por las fluctuaciones en la corriente y las diferencias en la composición de la película del cátodo. En cualquier caso, se sabe que los baños de electrochapado se comportan de forma diferente con respecto a la profundidad de inmersión. El problema principal en este sentido es el recocido. Este problema de la recristalización (recocido) puede ser característico de las operaciones con el cilindro totalmente sumergido cuando se utiliza un baño diseñado para inmersión parcial.

Sigue habiendo una necesidad en la técnica de un procedimiento de chapado con cobre ácido que se pueda utilizar para depositar una capa de cobre de dureza y estabilidad uniformes, que sea adecuado para el grabado electrónico, sobre rodillos que se extienden en placas, mientras se sumergen parcialmente o completamente o casi completamente en el baño de chapado.

Además del requisito de dureza estable del depósito de cobre, es un requisito importante chapar los depósitos de cobre lo más rápidamente posible. Los electrolitos basados en sulfato de cobre tienen limitaciones en cuanto a la tasa máxima de deposición debido a las limitaciones de solubilidad. El metanosulfonato de cobre es mucho más soluble que el sulfato de cobre, lo que permite concentraciones más altas de cobre en el electrolito, lo que a su vez permite tasas de chapado más altas. Una limitación adicional de los electrolitos a base de sulfato de cobre es la densidad máxima de corriente del ánodo que se puede aplicar. Por encima de un determinado umbral de densidad de corriente anódica, la polarización del ánodo impide el funcionamiento eficaz del procedimiento.

Los electrolitos basados en metanosulfonato son mucho menos propensos a la polarización del ánodo, como se muestra en la Figura 1. Se puede observar en esta figura que en condiciones estáticas, los ánodos de cobre fosforizados no pueden soportar una corriente continua de más de 2, 4 A/dm2, mientras que en un electrolito de metanosulfonato, se puede soportar una corriente continua de 8, 7 A/dm2. Sin embargo, mientras que el chapado de un electrolito de metanosulfonato tiene muchas ventajas en términos de velocidad de chapado y de resistencia a la polarización del ánodo, el problema del auto-recocido del depósito continúa. Además, la combinación de aditivos desvelados en las patentes US-5.417.841 concedida a Frisby no impide el auto-recocido en baños de metanosulfonato, por lo que todavía son necesarias mejoras adicionales La presente invención se refiere a un procedimiento para producir depósitos de cobre de dureza estable que estén libres de auto-recocido, a alta velocidad. La invención se refiere particularmente a la aplicación de cobre a cilindros de huecograbado a alta velocidad. La invención también es utilizable en el chapado de cobre a alta velocidad en otras aplicaciones donde se requiere un depósito de dureza estable.

Sumario de la invención Es un objeto de la presente invención proporcionar un baño de chapado de cobre que sea capaz de proporcionar un 35 depósito de chapado de cobre de dureza estable.

Es otro objeto de la presente invención proporcionar un baño de chapado de cobre que pueda producir un depósito de cobre de dureza estable que esté libre de auto-recocido durante el chapado a altas velocidades.

Es aún otro objeto de la presente invención proporcionar un baño de chapado de cobre que se pueda utilizar para chapar cilindros de impresión parcialmente o totalmente sumergidos con buenos resultados.

A tal fin, en una primera realización, la presente invención... [Seguir leyendo]

1. Un baño de chapado de cobre para depositar una capa de cobre sobre un cilindro de impresión, comprendiendo el baño de chapado de cobre:

a) una fuente de iones de cobre; b) una fuente de iones metanosulfonato; c) una fuente de iones cloruro; d) un compuesto organosulfurado que tiene la fórmula R-S-R'-SO3-X+ o X+-O3S-R'-S-R-S-R'-SO3-X+, donde R es alquilo, hidroxialquilo o éter de alquilo, R' es un grupo alquilo C2-C4 y X+ es un catión; y e) un compuesto poliéter.

2. El baño de chapado de cobre según la reivindicación 1, donde la fuente de iones de cobre es metanosulfonato de cobre. 15

3. El baño de chapado de cobre según la reivindicación 1, donde la fuente de iones de cobre está presente en la composición del baño en una concentración de aproximadament.

10. 400 g/l.

4. El baño de chapado de cobre según la reivindicación 1, donde la fuente de iones de metanosulfonato es el ácido metanosulfónico.

5. El baño de chapado de cobre según la reivindicación 1, donde la fuente de iones de metanosulfonato está presente en la composición del baño en una concentración de aproximadamente 5-100 g/l.

6. El baño de chapado de cobre según la reivindicación 1, donde la fuente de iones de cloruro está presente en la composición del baño en una concentración de aproximadamente 10-200 mg/l.

7. El baño de chapado de cobre según la reivindicación 1, donde el compuesto organosulfurado está presente en la composición del baño en una concentración de aproximadamente 5-500 mg/l.

8. El baño de chapado de cobre según la reivindicación 1, donde el compuesto poliéter está presente en la composición del baño en una concentración de aproximadamente 5-5000 mg/l.

9. El baño de chapado de cobre según la reivindicación 1, que comprende además aproximadamente de 0, 1 a 10 35 mg/l de un compuesto organosulforado heterocíclico.

10. El baño de chapado de cobre según la reivindicación 9, donde el compuesto organosulforado heterocíclico es 2imidazolintiona o 2-mercaptotiazolina.

11. El baño de chapado de cobre según la reivindicación 1, donde X+ en el compuesto organosulfurado se selecciona de entre el grupo que consiste en hidrógeno, sodio, potasio, litio, y combinaciones de uno o más de los anteriores.

12. El baño de chapado de cobre según la reivindicación 11, donde X+ es sodio. 45

13. El baño de chapado de cobre según la reivindicación 11, donde el compuesto organosulfurado se selecciona del grupo que consiste en 3-[ (2-hidroxipropil) sulfanil]propano-1-sulfonato de sodio, 3- (etilsulfanil) propano-1-sulfonato de sodio, 3-