<Desc/Clms Page number 1>
Atzzusammensetzung
Die Erfindung bezieht sich auf eine Ätzzusammensetzung und ein Ätzverfahren, insbesondere auf eine solche Zusammensetzung, die für das pulverfreie Ätzen von Druckplatten geeignet ist, und auf ein Verfahren zum pulverfreien Ätzen unter Verwendung eines eine solche Zusammensetzung enthaltenden Ätzbades.
Das pulverfreie Ätzen von Druckplatten ist eine verhältnismässig neue Entwicklung, die im einzelnen in den USA-Patentschriften Nr. 2, 640, 763-Nr. 2, 640, 767 veröffentlicht wurde. Weitere Einzelheiten über das pulverfreie Ätzen ergeben sich aus den USA-Patentschriften Nr. 2, 763, 536 und Nr. 2, 828, 194, von denen die letztere die Verwendung von sulfatierten Rizinusölen als oberflächenaktive Mittel behandelt, die einen wesentlichen Bestandteil der für das pulverfreie Ätzen geeigneten Bäder bilden. Die Erfindung ist im wesentlichen eine Verbesserung der Lehre nach der USA-Patentschrift Nr. 2, 828, 194 und behandelt ebenfalls eine Zusammensetzung, die ein sulfatiertes Rizinusöl als oberflächenaktives Mittel enthält.
Einleitend sei nochmals der Hauptunterschied zwischen dem "pulverfreien Ätzen"und dem"üblichen Ätzen" erläutert. Beim üblichen Ätzen wird ein geeignetes Ätzmittel, z. B. eine Lösung von Salpetersäure, einfach gegen eine geeignete Metallplatte gespritzt, die auf denjenigen Teilen, die nicht geätzt werden sollen, ein säurebeständiges Material trägt. Die Salpetersäure od. dgl. greift die freiliegenden Teile der Platte an und ätzt diese. Das Aufspritzen der Salpetersäure od. dgl. auf die Platte wird fortgesetzt bis zum Unterätzen. Der Ätzvorgang wird dann unterbrochen und die teilweise geätzte Platte wird mit Drachenblut od. dgl. bestreut oder derart behandelt, dass ein weiteres Unterätzen verhindert wird. Das Ätzen wird dann fortgesetzt, bis wieder ein Unterätzen stattfindet.
Die Arbeitsgänge des Bestreuens mit Pulver und des Ätzens werden fortgesetzt, bis die erforderliche Ätztiefe erreicht ist. Beim pulverfreien Ätzen nach den oben genannten Patentschriften wird ein Ätzbad verwendet, das ein Ätzmittel, wie Salpetersäure, ein organisches Material, wie Diäthylbenzol, und ein oberflächenaktives Mittel, wie Dioctylsulfosuccinat, ein sulfatiertes Rizinusöl od. dgl., enthält. Grundsätzlich ist ein solches Bad vorteilhaft, weil. es, wenn es richtig ausgeglichen isf. eine weit geringere Neigung zum Unterätzen einer Druckplatte besitzt, so dass die Notwendigkeit des"Bestreuens"auf ein Minimum herabgesetzt oder unter optimalen Bedingungen hinsichtlich der Badzusammensetzung und Arbeitsweise ganz überflüssig wird.
Bei Zusammensetzungen für das pulverfreie Ätzen, die bis zum Zeitpunkt der Erfindung bekannt waren, bildeten jedoch die Badbeständigkeit, die Steuerung der Ätztiefe während des Ätzens und die Glätte und Sauberkeit des Ätzvorganges selbst grössere Probleme als das Erreichen des erforderlichen Gleichgewichts in dem Ätzbad selbst zwischen der wässerigen Phase und der organischen Phase auf Grund des oberflächenaktiven Mittels. Wenn nämlich eine Druckplatte mit Linien und Halbtonbereichen geätzt wird, ätzt ein im "Gleichgewicht" stehendes Bad die Halbtonbereiche, ohne das Linienwerk zu hinterschneiden. Die bisher bekannten Schutzbäder waren nicht im Gleichgewicht, d. h. sie konnten entweder das Hinterschneiden des Linienwerks nicht verhindern oder aber sie konnten die Halbtonbereiche nicht ätzen.
Die Erfindung schafft ein Ätzbad, das eine wässerige Salpetersäure-Phase als Ätzmittel, eine orga-
<Desc/Clms Page number 2>
nische Lösungsmittel-Phase, mehrere verschiedene sulfatierte Rizinusöl-Bestandteile und wenigstens einen zusätzlichen Bestandteil besitzt, der die Beständigkeit des Ätzbades verbessert und/oder Steuerung der Farbtontiefe unterstützt.
Gemäss der Erfindung wird eine Zusammensetzung, die sulfatiertes Rizinusöl enthält, zur Verwendung mit einem wässerigen Säurebad als Ätzgemisch vorgesehen ; diese Zusammensetzung ist dadurch gekenn- zeichnet, dass sie ein Lösungsmittel, ein oberflächenaktives Mittel und das sulfatierte Rizinusöl enthält, u. zw. 4-24 Gew.-% eines ersten sulfatierten Rizinusöles mit den folgenden Eigenschaften in den ungefähr angegebenen Bereichen :
EMI2.1
<tb>
<tb> Anteil <SEP> an <SEP> gebundenem <SEP> SO <SEP> 5, <SEP> 8-6, <SEP> 5% <SEP>
<tb> Freie <SEP> Fettsäure, <SEP> berechnet
<tb> als <SEP> Ölsäure <SEP> 12,0 <SEP> - <SEP> 21,0%
<tb> Alkalinität <SEP> als <SEP> NaOH <SEP> 1, <SEP> 0-2, <SEP> 3% <SEP>
<tb> Feuchtigkeit <SEP> 21, <SEP> 0-26, <SEP> 0% <SEP>
<tb> Gesamtfettbestandteile <SEP> 62, <SEP> 0-68, <SEP> cula <SEP>
<tb> PH <SEP> 6 <SEP> - <SEP> 8
<tb>
EMI2.2
fähr angegebenen Bereichen :
EMI2.3
<tb>
<tb> Anteil <SEP> an <SEP> gebundenem <SEP> SO <SEP> 4, <SEP> 9-5, <SEP> 5% <SEP>
<tb> Frei <SEP> Fettsäure, <SEP> berechnet
<tb> als <SEP> Ölsäure <SEP> 18, <SEP> 0-25, <SEP> 0% <SEP>
<tb> alkalinität <SEP> als <SEP> NaOH <SEP> 1,0 <SEP> - <SEP> 2,3%
<tb> Feuchtigkeit <SEP> 21, <SEP> 0-26, <SEP> 0% <SEP>
<tb> Gesamtfettbestandteile <SEP> 62, <SEP> 0-68, <SEP> 0% <SEP>
<tb> PH <SEP> 6-. <SEP> 8.
<tb>
Die Erfindung wird nachstehend an Hand dreier Beispiele beschrieben, die die besten derzeit bekannten Ätzzusammensetzungen gemäss drei verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung beschreiben. In diesen Beispielen und sonst auch werden die Ausdrücke "Teile" und "Prozent" als Gewichtsteile oder Gewichtsprozent verwendet, wenn es nicht anders angegeben ist.
Beispiel l : Ein erstes bevorzugtes Ätzbad gemäss der Erfindung wurde hergestellt, indem 13,5 Vol. -Teile Salpetersäure von 420 Baumé, 3,6 Vol. -Teile einer "Zusammensetzung A", die nachstehend im einzelnen beschrieben wird, und genügend Wasser gemischt wurden, um insgesamt 100 Vol. Teile zu erzeugen. Das daraus resultierende Ätzbad wurde in üblicher Weise benutzt, um freiliegende Teile von Zinkplatten zu ätzen, wobei andere Teile durch einen säurebeständigen Überzug abgedrckt waren. Die geätzten Zinkplatten waren im wesentlichen frei von Blei, Cadmium und Eisen und enthielten 0,1% Aluminium und 0, 05% Magnesium. Beim Ätzen in der angegebenen Weise führte die Ätzzusammensetzung zu einer glatteren und saubereren Ätzung. als es bei den bisher bekannten Zusammensetzungen der Fall war.
Die Zusammensetzung A wurde hergestellt, indem bei Raumtemperatur von etwa 21, 10 C 20, 5 Teile sulfatiertes Rizinusöl Nr. l, 10, 5 Teile sulfatiertes Rizinusöl Nr. 2, 68, 65 Teile eines Lösungsmittels und 0, 35 Teile von Dodecylbenzol-Sulfonsäure etwa 5 min lang gemischt wurden.
Sulfatiertes Rizinusöl Nr. l weist folgende Eigenschaften auf : Gebundenes SO 5, 8-6, 5'%), freie Fettsäure (berechnet als Ölsäure) 12-21%, Alkalinität als NaOH 1, 0-2, 3%, Feuchtigkeit 21-26%, Gesamtbestandteile 62-68%, pH 6,0-8,0.
EMI2.4
fettbestandteile 62-68%, pH 6, 0-8, Or
Das verwendete Lösungsmittel auf der Basis eines Gemisches aromatischer KW und Erdöl hat folgende
<Desc/Clms Page number 3>
Eigenschaften : Dichte bei 15, 60 C von 26, 9, Gewicht bei 15, 60 C von 0, 893, Flammpunkt, bestimmt mit dem Tagliabue-Tester (A. S. T. M.
D 56-36) im geschlossenen Tiegel von 660 C, einem Trübungpunkt bei Mischung mit Anilin von 20, 70 C und den folgenden DestiUationseigenschaften : :
EMI3.1
<tb>
<tb> Siedebeginn <SEP> 1860 <SEP> C
<tb> 500/0 <SEP> 1920 <SEP> C
<tb> Trockener <SEP> Endpunkt <SEP> 2150 <SEP> C.
<tb>
EMI3.2
EMI3.3
<tb>
<tb> Siedebeginn <SEP> 2490 <SEP> C
<tb> 10 <SEP> ! <SEP> h <SEP> 257 <SEP> C <SEP>
<tb> Trockener <SEP> Endpunkt <SEP> 3040 <SEP> C.
<tb>
Das aliphatische Lösungsmittel hatte eine Dichte bei 15, 60 C von 41, 5, ein spez. Gewicht bei 15, 60 C von 0, 8179, einen Flammpunkt, bestimmt mit dem Tagliabue-Tester (A. S. T. M. D 56-36) im geschlossenen Tiegel von 630 C, einen Trübungspunkt bei Mischung mit Anilin von 560 C und die folgenden Destillationseigenschaften :
EMI3.4
<tb>
<tb> Siedebeginn <SEP> 187 <SEP> <SEP> C <SEP>
<tb> 500/0 <SEP> 203, <SEP> 50 <SEP> C <SEP>
<tb> Trockener <SEP> Endpunkt <SEP> 232, <SEP> 60 <SEP> C.
<tb>
Aus der vorangehenden detaillierten Erläuterung ist ersichtlich, dass bei der Ausführung der Erfindung ein beträchtlicher Spielraum gegeben ist. Beispielsweise kann sulfatiertes Rizinusöl Nr. l 4-24 Gew.-o der Zusammensetzung bilden, die mit Salpetersäure und Wasser gemischt wird, um ein Ätzbad zu er-
<Desc/Clms Page number 4>
geben, während sulfatiertes Rizinusöl Nr. 2 etwa 28 - 8 Gew. -0/0 davon bilden kann.
Ausgezeichnete Er- gebnisse haben sich auch ergeben, wenn andere oberflächenaktive Mittel an Stelle des Natriumsalzes eines Methyltaurinamids benutzt wurden ; beispielsweise sind oberflächenaktive Mittel mit ähnlicher chemischer Struktur, die sowohl Amide als auch Ester enthielten, angewendet worden, u. zw. in Mengen, die in der nachfolgenden Tabelle angegeben sind, wobei im wesentlichen die folgenden Ergebnisse erzielt wurden :
Tabelle I
EMI4.1
<tb>
<tb> Zahl <SEP> der <SEP> beim <SEP> Verfahren
<tb> Zusammensetzung <SEP> des <SEP> verwendeten <SEP> des <SEP> Beispiels <SEP> 2.. <SEP> dadurch
<tb> oberflächenaktiven <SEP> Mittels <SEP> ersetzten <SEP> Teile
<tb> Natrium-N-methyl-N-talg-säure-taurat
<tb> (im <SEP> Handel <SEP> erhältlich <SEP> unter <SEP> der
<tb> Bezeichnung"Igepon <SEP> TE <SEP> 42") <SEP> 2, <SEP> 5 <SEP>
<tb> Natrium-N-methyl-N-Kokosnussölsäure-
<tb> - <SEP> taurat <SEP> (im <SEP> Handel <SEP> erhältlich <SEP> unter <SEP> der
<tb> Bezeichnung <SEP> "Igepon <SEP> TC <SEP> 42") <SEP> 2, <SEP> 5 <SEP>
<tb> Natrium <SEP> -N-methyl-N-palmitoyl-taurat <SEP>
<tb> (im <SEP> Handel <SEP> erhältlich <SEP> unter <SEP> der
<tb> Bezeichnung"Igepon <SEP> TN <SEP> 74") <SEP> 0,
<SEP> 7 <SEP>
<tb> Natrium-N-cyclohexyl-N-palmitoyl-taurat
<tb> (im <SEP> Handel <SEP> erhältlich <SEP> unter <SEP> der
<tb> Bezeichnung <SEP> "Igepon <SEP> CN <SEP> 42") <SEP> 0, <SEP> 7 <SEP>
<tb> Kokosnusssäureester <SEP> des <SEP> Natrium-isethionat
<tb> (im <SEP> Handel <SEP> erhältlich <SEP> unter <SEP> der
<tb> Bezeichnung"Igepon <SEP> AC <SEP> 78") <SEP> 0, <SEP> 8 <SEP>
<tb>
Aus den vorangehenden Beispielen erkennt man, dass ein beträchtlicher Spielraum hinsichtlich des Mengenanteiles des verwendeten Lösungsmittels oder Lösungsmittelgemisches besteht. Beispielsweise enthalten die aromatischen Lösungsmittel in den Beispielen 1, 2 und 3 alle etwa 7% aliphatisches Material, so dass die Lösungsmittel im wesentlichen aromatisch sind.
Die aliphatischen Lösungsmittel, die mit dem aromatischen Material in Beispiel 3 gemischt wurden, reduzieren den aromatischen Anteil des Gesamt-
EMI4.2
abgehen konnte. Es wurde gefunden, dass aromatische Bestandteile in dem Lösungsmittel notwendig sind, um optimale Ätzergebnisse zu erzielen. Demzufolge wird gewöhnlich bevorzugt, aliphatische Lösungsmittel nicht in einem solchen Ausmass beizumischen, dass der aromatische Anteil des Lösungsmittelsystems auf weniger als 20% absinkt. Aus praktischen Gründen bevorzugt man weiterhin die Anwendung einer Lösungsmittelzusammensetzung, die relativ hohe Flammpunkte besitzt und die verhältnismässig wenig flüchtig ist. Idealerweise sollte ein Lösungsmittel oder eine Lösungsmittelzusammensetzung einen Flammpunkt, bestimmt mit dem Tagliabue-Tester (A. S. T. M.
D56-36) im geschlossenen Tiegel von wenigstens 570 C und einen trockenen Endpunkt von wenigstens etwa 2040 C besitzen.
Es wurde gefunden, dass bei den verschiedenen Ätzvorrichtungen auf Grund eines unterschiedlichen Aufbaues und unterschiedlicher Konstruktionseinzelheiten die Mengenanteile der Salpetersäure und des Wassers, die bei der Herstellung eines Ätzbades gemäss der Erfindung verwendet werden, in weiten Grenzen variieren können. Beispielsweise kann Salpetersäure etwa 11, 2-16% des gesamten Bades bilden und Wasser kann etwa 85, 2-80, 4% ausmachen. Bei den meisten Vorrichtungen werden die besten Ergebnisse erzielt, wenn Salpetersäure in Mengen von 12 bis 14, 5% vorhanden ist.
Vorzugsweise sollte das Wasser etwa 84, 4 - 81, 90/0 ausmachen. Der Rest des Ätzbades kann dann jedoch aus einer Zusammensetzung gemäss der Erfindung mit folgenden Daten hergestellt sein :
<Desc/Clms Page number 5>
EMI5.1
<tb>
<tb> Sulfatiertes <SEP> Rizinusöl <SEP> Nr. <SEP> l <SEP> 4 <SEP> - <SEP> 24%
<tb> Sulfatiertes <SEP> Rizinusöl <SEP> Nr. <SEP> 2 <SEP> 28-7%
<tb> Lösungsmittel <SEP> 60 <SEP> - <SEP> 720/0 <SEP>
<tb>
EMI5.2
EMI5.3
EMI5.4
<tb>
<tb> > 0, <SEP> 3-2%Bereich <SEP> Optimum
<tb> Sulfatiertes <SEP> Rizinusöl <SEP> Nr. <SEP> 1 <SEP> 10 <SEP> - <SEP> 24% <SEP> 20,5%
<tb> Sulfatiertes <SEP> Rizinusöl <SEP> Nr.
<SEP> 2 <SEP> 21-7 <SEP> lu <SEP> 10, <SEP> 5 <SEP> % <SEP>
<tb> Lösungsmittel <SEP> 62 <SEP> - <SEP> 72 <SEP> % <SEP> 68, <SEP> 650/0 <SEP>
<tb> Alkylarylsulfonat <SEP> 0, <SEP> 3 <SEP> - <SEP> 0,4% <SEP> 0,35%
<tb>
Eine zweite bevorzugte Gruppe solcher Zusammensetzungen hat die folgenden Werte :
EMI5.5
<tb>
<tb> Bereich <SEP> Optimum <SEP>
<tb> Sulfatiertes <SEP> Rizinusöl <SEP> Nr. <SEP> l <SEP> 9-22 <SEP> % <SEP> 14, <SEP> 20/0 <SEP>
<tb> Sulfatiertes <SEP> Rizinusöl <SEP> Nr. <SEP> 2 <SEP> 22 <SEP> - <SEP> 9 <SEP> % <SEP> 16, <SEP> 6%
<tb> Lösungsmittel <SEP> 62 <SEP> - <SEP> 72 <SEP> % <SEP> 67, <SEP> 4%
<tb> Igepon <SEP> T-77 <SEP> 0,8 <SEP> - <SEP> 1,0% <SEP> 0,9%
<tb> Sandopon <SEP> DTC <SEP> 0,7 <SEP> - <SEP> 1,0% <SEP> 0,9%
<tb>
Eine dritte bevorzugte Gruppe solcher Zusammensetzungen führt zu folgenden Werten.
EMI5.6
<tb>
<tb>
Bereich <SEP> Optimum
<tb> Sulfatiertes <SEP> Rizinusöl <SEP> Nr. <SEP> l <SEP> 4-8 <SEP> % <SEP> 4, <SEP> 65% <SEP>
<tb> Sulfatiertes <SEP> Rizinusöl <SEP> Nr. <SEP> 2 <SEP> 28-24 <SEP> % <SEP> 27, <SEP> 5 <SEP> %
<tb> Lösungsmittel <SEP> 60-70 <SEP> % <SEP> 64, <SEP> 55% <SEP>
<tb> Sandopan <SEP> DTC <SEP> 0, <SEP> 6-1, <SEP> 0% <SEP> 0, <SEP> 8 <SEP> % <SEP>
<tb> Igepon <SEP> T-77 <SEP> 1,0 <SEP> - <SEP> 2,05 <SEP> 1,5 <SEP> %
<tb> Ölsäure <SEP> 0, <SEP> 8-1, <SEP> 2% <SEP> 1, <SEP> 0 <SEP> % <SEP>
<tb>
Das Verfahren zum Ätzen gemäss der Erfindung weicht von üblichen Ätzverfahren nur mit Bezug auf die Zusammensetzung des verwendeten Ätzbades ab. Eine geeignete Platte mit freiliegenden Teilen und entsprechend abgedeckten andern Teilen wird entsprechend angeordnet, und ein Ätzbad gemäss der Erfindung wird mit den Oberflächen in Berührung gebracht.
Der Schutzüberzug auf denjenigen Teilen der Platte, die nicht geätzt werden sollen, kann in einer üblichen Weise vorgesehen sein, beispielsweise durch bildmässiges Belichten eines lichtempfindlichen Polyvinylalkohol-Überzuges mit Hilfe eines entsprechenden Negativs. Die verbleibenden Teile des Überzugs, d. h. die nicht belichteten Teile, werden dann von der Platte weggewaschen, wonach die zuvor belichteten Teile ausgehärtet werden, beispielsweise durch Wärme. Ausser Zinkdruckplatten können auch andere Platten unter Verwendung der Zusammensetzung und des Verfahrens der Erfindung geätzt werden. Beispiele solcher Platten sind die folgenden :
<Desc/Clms Page number 6>
0-0, 5 % Aluminium 0-0, 15% Magnesium
0-0, 01% Eisen
Rest Zink
Im wesentlichen frei von Blei und Cadmium.
Übliche metallurgische Kenntnisse von Legierungen der Zinkbasis führen auch zu andern Legierungsbestandteilen, die dem Zink zugefügt werden können, u. zw. mit oder ohne den oben genannten Legierungsbestandteilen, ohne dass die Ätzergebnisse wesentlich beeinflusst werden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Ätzzusammensetzung auf Basis eines wässerigen Säurebades in Kombination mit sulfatiertem Rizinusöl, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusammensetzung ein organisches Lösungsmittel, ein oberflächenaktives Mittel und sulfatiertes Rizinusöl enthält, u. zw. 4-24% eines ersten sulfatierten Rizinusöls mit folgenden Merkmalen :
EMI6.1
<tb>
<tb> Anteil <SEP> an <SEP> gebundenem <SEP> SO <SEP> 5,8 <SEP> - <SEP> 6,5%
<tb> Freie <SEP> Fettsäure, <SEP> berechnet
<tb> als <SEP> Ölsäure <SEP> 12 <SEP> - <SEP> 21%
<tb> Alkalinität <SEP> als <SEP> NaOH <SEP> 1 <SEP> -2, <SEP> 3% <SEP>
<tb> Feuchtigkeit <SEP> 21 <SEP> - <SEP> 26%
<tb> Gesamtfettbestandteile <SEP> 62 <SEP> - <SEP> 68 <SEP> %
<tb> PH <SEP> 6 <SEP> 8
<tb>
und 28 - 40/0 eines zweiten sulfatierten Rizinusöls mit den folgenden Merkmalen :
EMI6.2
<tb>
<tb> Anteil <SEP> an <SEP> gebundenenem <SEP> SO <SEP> 4, <SEP> 9- <SEP> 5, <SEP> 5% <SEP>
<tb> Freie <SEP> Fettsäure, <SEP> berechnet
<tb> als <SEP> Ölsäure <SEP> 18-25 <SEP> % <SEP>
<tb> Alkalinität <SEP> als <SEP> NaOH <SEP> 1,0 <SEP> - <SEP> 2,3%
<tb> Feuchtigkeit <SEP> 21-26 <SEP> % <SEP>
<tb> Gesamtfettbestandteile <SEP> 62-68 <SEP> % <SEP>
<tb> pH <SEP> 6 <SEP> - <SEP> 8.
<tb>
EMI6.3