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Verfahren zum Ätzen
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Ätzen der Oberfläche eines Metallge- genstandes und betrifft im besonderen ein Verfahren zum Ätzen von Photogravur- oder Klischeeplatten.
Bei den gebräuchlichen Verfahren zum Ätzen einer Metallklischeefläche, z. B. einer Photogravur, wird eine aus einem säurelöslichen Metall, wie Magnesium, Zink oder einer Legierung derselben besteheni de Platte zuerst an ihrer im allgemeinen ebenen oder zylindrischen Oberfläche mit einer lichtempfindli- chen Schicht überzogen oder lackiert. Die überzogene Oberfläche wird durch ein Negativ, welches das zu reproduzierende Bild trägt, hindurch belichtet, wodurch in der lichtempfindlichen Schicht ein latentes po- sitives Bild entsteht. Durch Entwickeln der belichteten Platte wird auf der Plattenoberfläche an den den
Bildelementen entsprechenden Flächenteilen ein säurebeständiger Überzug gebildet, der in seiner Form dem durch die Belichtung erzeugten Bild entspricht.
Der säurebeständige Überzug wird durch Erwärmen der Platte nachgehärtet, worauf die Oberfläche der Platte einer Ätzung mit Säure unterworfen wird. Bei der bisher angewendeten Technik neigt aber beim Fortschreiten des Ätzvorganges die Säure dazu, die mit dem säurebeständigen Überzug versehenen Teile der Platte von den Seiten her anzuätzen und zu unter- höhlen, wodurch das Bild geschwächt oder sogar zerstört wird. Zur Vermeidung oder Verminderung dieses
Unterhöhlens wurde bisher empfohlen, die Platte wiederholt mit einem Pulver einzustäuben und die Ätzung abschnittsweise zwischen den Einstäubungen durchzuführen. Diese Behandlung ist aber schwierig und zeit- raubend.
Die vorliegende Erfindung bezweckt die Schaffung eines verbesserten Verfahrens zum Ätzen von Me- tall, insbesondere von Photogravur- oder Klischeedruckplatten. Die Erfindung sieht ferner ein verbesser- tes Ätzbad zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens vor. Gemäss der Erfindung enthält das Ätz- bad insbesonders sulfatierte Fette, Öle und/oder Wachse. Nach weiteren Merkmalen der Erfindung enthält das Ätzbad bestimmte Mengen dieser Stoffe. Weitere Merkmale der Erfindung gehen aus der folgenden Be- schreibung hervor.
Das erfindungsgemässe Ätzverfahren kann mittels eines Ätzbades ausgeführt werden, das wässerige
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unterbrochener Kette enthält und einen Sulfatierungsgrad von mindestens 8% aufweist, wobei der Ester normalerweise durch Behandlung von natürlichen Fetten, Ölen und Wachsen mit Schwefelsäure hergestellt wird.
Zum Ätzen von Metall nach dem Verfahren bzw. mit dem Bade gemäss der Erfindung eignen sich insbesondere Magnesium, Magnesiumlegierungen mit mindestens 85% Mg sowie Zink und Zinklegierungen mit mindestens 90% Zn. Zur Vorbereitung einer Photogravur-oder Klischeeplattewird die Metalloberfläche zuerst gleichmässig mit einer lichtempfindlichen Schicht überzogen, dann durch ein Negativ hindurch belichtet, entwickelt und erforderlichenfalls erwärmt, um die Säurebeständigkeit der belichteten Bildflächenteile zuerhöhen. Die so vorbereitete Platte ist damit zum Ätzen nach dem erfindungsgemässen Verfahren fertig.
Gemäss der vorliegenden Erfindung wird für das Ätzbad wässerige Salpetersäure in einer Menge von 1 bis 25 Gew.-%HNO , bezogen auf das Gesamtgewicht des Bades, verwendet, wobei Konzentrationen im Bereiche von 3 bis 20% HNO am brauchbarsten sind und Konzentrationen von 4 bis 12, 5% bevorzugt
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werden. Der wässerigen Salpetersäure wird ein mit Wasser unmischbares, organisches Material zugesetzt, das bei der beim Ätzen eingehaltenen Temperatur flüssig ist. Diese organische Flüssigkeit soll überdies mit der wässerigen Salpetersäurelösung im wesentlichen nicht reagieren.
Organische Stoffe, die sich für das Verfahren und das Bad gemäss der Erfindung eignen, sind beispielsweise die verschiedenen im Bereiche von 70 bis 3900C siedenden Erdölfraktionen, wie Gasolin, Benzin, Petroleum, Teeröl und Schmieröle.
Als organische Flüssigkeit können ferner auch Terpentin, Perchloräthylen, Diäthylbenzole, Tetramethylbenzole, Isopropylbenzol, Tetrachlorkohlenstoff usw. dienen. Die anzuwendende Menge der organischen Flüssigkeit ändert sich mit der Art der zu behandelnden Metalloberfläche, sie liegt aber im Bereiche von 1 bis 12% des Gesamtgewichtes der Badflüssigkeit, wobei eine Menge von 5 bis 8% bevorzugt wird.
Als dritter Bestandteil des Bades wird ein sulfatiertes organisches, oberflächenaktives Mittel verwendet. Dieser Bestandteil. kann genauer als ein Halbester der Schwefelsäure angegeben werden, der wasserlöslich und anionisch ist und der einen Sulfatierungsgrad von mindestens 8%, vorzugsweise von mindestens 14% aufweist. Die in Prozenten angegebene Sulfatierung ist definiert durch die durchschnittliche Menge des in einem Molekül enthaltenen Sulfatanteiles (SO), gebrochen durch die praktisch mögliche Höchstmenge an Sulfat, das Ganze multipliziert mit Hundert.
Der wasserabstossende Bestandteil des oberflä- chenaktiven Mittels muss wenigstens eine aliphatische organische Gruppe mit mindestens 10 und höchstens
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fatiertes Propyloleat, sulfatierte Alkylarylpolyäther, sulfatierte Amide, Alkohole oder Fettsäuren, der Monoglyzeridester des Sulfates von Kokosnussöl usw. Diese Materialien sind allgemein unter verschiede- nen Markenbezeichnungen im Handel erhältlich. Es wurde gefunden, dass der sulfatierte Bestandteil zweck- mässig in einer Menge von 0,05 bis 21o des Gesamtgewichtes der Badflüssigkeit verwendet werden soll.
Ein Überschuss an sulfatiertem Bestandteil verursacht eine rauhe Ätzoberfläche, schwache Ätzwirkung an klei- nen Bildflächenteilen und einen langsamen Ätzverlauf, wogegen ein zu kleiner Gehalt an sulfatiertem
Bestandteil einen kleinen Ätzfaktor ergibt. Bei Verwendung von sulfatiertem Rizinusöl mit einem Sulfa- tierungsgrad von 45%, das z. B. unter dem Namen Monosulph von der Nopco Chemical Company in den
Handel gebracht wird, beträgt die optimale Konzentration 1, 160/0.
Bei der praktischen Durchführung der Erfindung hat es sich als zweckmässig erwiesen, die Badflitssig- keit durch Aufspritzen mit der zu ätzenden Oberfläche in Berührung zu bringen. Die gemäss der Erfindung zusammengesetzte Ätzbadflüssigkeit bildet, zumindest theoretisch, einen partiell säurebeständigen Film auf den von säurebeständigem Überzug freien Teilen der Metalloberfläche. Wenn nun Badflüssigkeit im rechten Winkel gegen die zu ätzende Oberfläche geschleudert wird, dann wird dieser Film zerrissen. An- derseits wird der Film, wenn die Badflüssigkeit an den Seitenflächen des Plattenreliefs auftrifft, im all- gemeinen infolge der zu kleinen Aufschlagskraft nicht zerstört, so dass eir Anätzen dieser seitlichenFlä- chen bzw. eine Unterhöhlung der Bildflächenteile wesentlich verringert wird.
Beim Ätzen kann mit Vor- teil eine Ätzmaschine benutzt werden, wie sie z. B. in der USA-Patentschrift Nr. 2, 669, 048 beschrieben ist. Bei dieser Maschine schleudern in die Badflüssigkeit eintauchende, lange Rührarm die Ätzbadflüs- sigkeit intermittierend in Schichten nach oben und spritzen die Badflüssigkeit gegen die Bildfläche des zu ätzenden Gegenstandes, z. B. einer Klischeeplatte.
Die in der Beschreibung verwendete Bezeichnung"Ätzfaktor" ist definiert durch das Verhältnis der neben einer Bildlinie der säurebeständigen Überzugsschicht erzielten Ätztiefe zur halben Änderung der
Breite unmittelbar unterhalb dieser Bildlinie. Beim erfindungsgemässen Verfahren können Ätzfaktoren von
10 und mehr leicht erzielt werden und Ätzfaktoren bis 100 sind nicht aussergewöhnlich.
In den folgenden Beispielen ist die Erfindung, ohne sie hierauf zu beschränken, näher erläutert.
Beispiel I : Eine Photogravurplatte aus Magnesium mit einem Gehalt von 3% Aluminium, 10/0
Zink und untergeordneten Mengen von andern Legierungselementen und Verunreinigungen, Rest Magnesium, wurde in üblicher Weise belichtet und entwickelt, wobei man einen der Form des Bildes entsprechenden säurebeständigen Überzug erhält. Zum Ätzen wurde eine Maschine der in der USA-Patentschrift Nr. 2, 669, 048 beschriebenen Type verwendet und in ihren Behälter ungefähr 31 Wasser mit einer Temperatur von etwa 15 C eingefüllt. Dem Wasser wurde technische Salpetersäure von 420 Baume zugesetzt, was eine Konzentration von 10% HNO im Ätzbad ergibt.
Sodann wurde soviel zu 45% sulfatiertes Rizinusöl (Handels- bezeichnung"Monosulph"), als zur Erzielung einer Endkonzentration von 1, 22% notwendig ist, mit einer zur Erzielung einer Endkonzentration von 79a ausreichenden Menge Diäthylbenzol gemischt und dem Bade zugesetzt, worauf dieses mit Wasser auf 5, 71 aufgefüllt wurde. Die Badflüssigkeit wurde dann durch Laufenlassen von Rührarmen 2 min lang gerührt. Eine in der oben beschriebenen Weise vorbereitete, das Bild tragende Platte wurde mit einer wässerigen Lösung, die 90 g Ätzkali und 30 g Kaliumpermanganat je
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Liter Lösung enthielt, gereinigt. Dann wurde diese Platte in den Plattenträger der Maschine eingesetzt und der Deckel des Behälters geschlossen.
Nach dem Erwärmen des Bades mittels eines Wärmeaustauschers auf 22, C wurden die Schaufeln mit 500 U/min in Betrieb gesetzt und der Ätzvorgang durch 8 min durchgeführt. Hiebei wurde bei glatter Ätzoberfläche und einem scharf begrenzten Bildrelief eine mittlere Ätztiefe von 0, 355 bis 0,381 mm erzielt. Der Ätzfaktor betrug 50.
Beispiel 2 : Das Verfahren wurde in ähnlicher Weise wie in Beispiel 1, jedoch an einer Photogravurplatte aus Zink durchgeführt, die 0, 7% Aluminium und untergeordnete Mengen von andern Legierungselementen, Rest Zink, enthielt. Die Endkonzentration an sulfatiertem Rhizinusöl"Monosulph" betrug 1, 040/0. Die Rührarme waren 9 1/4 min mit 600 U/min in Betrieb. Hiebei wurde bei glatter Ätzoberfläche und scharf begrenztem Bildrelief eine mittlere Ätztiefe von 0,482 mm erzielt. Der Ätzfaktor betrug 50.
Beispiel 3 : Das Verfahren wurde in ähnlicher Weise wie nach Beispiel l durchgeführt, jedoch wurden bei den verschiedenen Ätzungen an Stelle des sulfatierten Rhizinusöls"Monosulph"andere Halbester der Schwefelsäure verwendet. Die erzielten Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle zusammengestellt :
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<tb>
<tb> Handelsbe-Sulfatiertes <SEP> Hersteller <SEP> Ätzfaktor <SEP> Unters. <SEP> Konz. <SEP> Optim
<tb> zeichnung <SEP> Material <SEP> Bereich <SEP> Bereich <SEP> (%) <SEP> Konz. <SEP> .%
<tb> Türkisch-Rhizinusöl <SEP> Nopco <SEP> Chem. <SEP> Co <SEP> 2, <SEP> 6-100+ <SEP> 0, <SEP> 1-1, <SEP> 8 <SEP> 1,0
<tb> rotöl
<tb> Cordon <SEP> Rhizinusöl <SEP> Finetex <SEP> Inc. <SEP> 4,5-25 <SEP> 0, <SEP> 36-1,04 <SEP> 0, <SEP> 90
<tb> 800/75
<tb> Cordon <SEP> Walöl <SEP> Finetex <SEP> Inc. <SEP> 2, <SEP> 5-15 <SEP> 0, <SEP> 18-1, <SEP> 17 <SEP> 1, <SEP> 0 <SEP>
<tb> 900
<tb> Cordon <SEP> Tallöl <SEP> Finetex <SEP> Inc. <SEP> 6, <SEP> 2-15 <SEP> 0, <SEP> 36-0,81 <SEP> 0, <SEP> 7
<tb> LB <SEP> 870 <SEP>
<tb> rutone <SEP> D <SEP> Kokosnuss- <SEP> und <SEP> E. <SEP> F. <SEP> Drew <SEP> & <SEP> Co.
<SEP> 6 <SEP> - <SEP> 8 <SEP> 0, <SEP> 25-1, <SEP> 17 <SEP> 1, <SEP> 1 <SEP>
<tb> Olivenöle
<tb> Estol-T75 <SEP> Talg <SEP> E. <SEP> F. <SEP> Drew & Co. <SEP> 3-14 <SEP> 0, <SEP> 25-1, <SEP> 17 <SEP> 1, <SEP> 1 <SEP>
<tb>
Von den in der Tabelle angeführten sulfatierten Fetten und Ölen wies das Türkischrotöl einen Sulfatierungsgrad von ungefähr auf, während die übrigen Öle bzw. Fette ie nach der Menge von nach der im Lieferwerk erfolgten Reinigung noch im Material verbliebenen Reaktionsprodukten zu 10-20% sulfatiert waren.
Alle diese Badflüssigkeiten waren verhältnismässig haltbar und ergaben bei Einhaltung der Behandlungbedingungen eine sehr gute Ätzung.
Das Verfahren kann selbstverständlich im Rahmen der Erfindung noch verschiedentlich abgewandelt werden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zum Ätzen der mit einem säurebeständigen Überzug teilweise bedeckten Oberfläche eines säurelöslichen Metalles, wie Magnesium, Zink oder einer Legierung auf der Basis von Magnesium oder Zink, wobei auf die bedeckten und unbedeckten Flächenteile der Metalloberfläche wiederholt eine wässerige, 1 - 25% Salpetersäure enthaltende Lösung als Ätzbad aufgebracht wird, dadurch gekennzeichnet, dass für das Ätzbad dieser wässerigen Lösung auch eine mit Wasser unmischbare, gegen die wässerige Salpetersäure im wesentlichen beständige organische Flüssigkeit sowie ein wasserlöslicher, anionischer oberflächenaktiver Halbester der Schwefelsäure zugesetzt wird,
der mindestens eine hydrophobe Gruppe mit 10 - 26 Kohlenstoffatomen in ununterbrochener Kette enthält und einen Sulfatierungsgrad von mindestens 8% aufweist.