CH622466A5 - Process for producing flat-bed printing plate carriers made of aluminium - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Flachdruckplattenträgern aus Aluminium durch elektrochemisches Aufrauhen der Aluminiumoberfläche in einer bewegten wässrigen Elektrolytlösung.

Die Verwendung von Aluminium als Träger von Flachdruckplatten hat sich allgemein durchgesetzt und bewährt.

Es ist bekannt, die Oberfläche von Aluminiumträgern für Flachdruckplatten vorzubehandeln, um die Haftung der bildtragenden Schicht und die Hydrophilie des Trägers zu verbessern.

Bekannt sind mechanische Bearbeitungen, z.B. mittels Drahtbürsten oder durch Nassbürstung mit Schleifmitteln. In letzter Zeit hat die elektrochemische Aufrauhung und die ggf. anschliessende anodische Oxydation immer mehr Bedeutung gewonnen. Bevorzugt wird die Aufrauhung kontinuierlich, d.h. an Bändern, durchgeführt.

Ausreichende Eigenschaften werden mit mechanischer Aufrauhung erreicht. Von den bekannten Verfahren liefert die Drahtbürstung eine noch silbrig glänzende richtungs-orientierte Oberfläche. Die Bürstung unter Zusatz von Körnungs-Schleifmitteln und Wasser ergibt eine matte, graue, nur in Ausnahmefällen richtungsorientierte Oberfläche. Die bei weitem günstigsten Ergebnisse werden durch elektrochemische Aufrauhung in Säure erhalten. Die Gleichmässig-keit der Aufrauhung ist durch keine andere bisher bekannte Methode erreichbar.

In der Regel werden für die Aufrahung säurehaltige Elek-trolyte eingesetzt. Aus dieser Behandlung anfallende Spülwässer und verbrauchte Bäder müssen mit erheblichem Aufwand entgiftet werden. Umgang, Lagerhaltung und Anlagen sind den aggressiven Medien entsprechend einzurichten, was zu erheblichen Kosten führt.

Es ist ausserdem bekannt, für die Hersteilung von Folien für Elektrolytkondensatoren Aluminiumoberflächen mit neutralen oder nur wenig korrosiven Lösungen elektrochemisch zu bearbeiten. Diese Folien erfordern entsprechend ihrem Verwendungszweck ganz anders geartete Oberflächen als Flachdruckplatten.

In der DE-AS 1 262 721 wird z.B. ein Verfahren zur Herstellung von Kondensatorfolie beschrieben, bei dem Na-5 triumchlorid zusammen mit Natriumbisulfat in anodischer Schaltung bei niedrigem pH und hoher Temperatur verwendet wird, wobei durch laufende Schwefelsäurezugabe der erforderliche pH Bereich einreguliert wird. In dieser Auslegeschrift wird als Stand der Technik auch ein entspre-io chendes Verfahren genannt, bei dem als Elektrolyt eine wässrige Aluminiumchloridlösung verwendet und das Aluminium anodisch behandelt wird.

Diesen Verfahren liegt die Aufgabe zugrunde, eine möglichst tiefporige, die Oberfläche maximal vergrössernde Verls änderung des Aluminiums zu erreichen.

Für die Verwendung als Flachdruckplattenträger ist eine solche Oberfläche hingegen nur wenig geeignet. Zu tiefe Aufrauhungen, die häufig noch unregelmässig verteilt sind, erschweren die Verarbeitung in allen Stadien.

2o Für Flachdruckplattenträger wird allgemein eine sehr gleichmässige, nicht richtungsorientierte Aufrauhung mittlerer Rauhtiefe angestrebt, welche vor allem eine gute Haftung der später aufgebrachten lichtempfindlichen Schicht und eine gute Wasserführung beim Druckvorgang garantie-25 ren soll.

Es ist jedoch bei der Herstellung von Flachdruckträgern erwünscht, neben Oberflächentypen, die vielseitig einsetzbar sind, auch über solche zu verfügen, die auf bestimmte Zwecke ausgerichtet sind und sich voneinander in charak-30 teristischer Weise, z.B. durch Rauhtiefe, Porenzahl, Poren-grösse, Streuung der Porengrösse und andere Parameter, unterscheiden. Der Bedarf an derartigen unterschiedlichen Oberflächentypen wird bestimmt durch die Natur der lichtempfindlichen Schicht, die gewünschte Auflagenhöhe, die 35 anzuwendende Drucktechnik usw. Bisher war es nur bekannt, dass man zur Erzeugung der unterschiedlichen Oberflächentypen jeweils Elektrolyte mit unterschiedlicher Zusammensetzung wählen musste. Es waren also stets zeitraubende Umstellungsarbeiten notwendig, wenn man in einer Anlage 40 nacheinander Aluminiumbänder mit unterschiedlicher Ober-flächenaufrauhung herstellen wollte.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens der eingangs genannten Art, das die Nachteile bekannter Verfahren nicht aufweist und das insbesondere unter 45 möglichst geringer Umweltbelastung betrieben werden kann und es ermöglicht, unter Variierung von einfach zu ändernden Verfahrensparametern Oberflächen mit unterschiedlichem Rauhigkeitstyp zu erzeugen.

Das erfindungsgemässe Verfahren ist dadurch gekenn-50 zeichnet, dass man eine mindestens ein wasserlösliches Aluminiumsalz enthaltende Elektrolytlösung einer Konzentration von 200 g IS. bis zur Sättigungsgrenze der Lösung an Salz und eines pH-Wertes von 1 bis 5 verwendet.

Das Verfahren hat den Vorteil, dass sich die verwendeten 55 Elektrolyte nur in geringem Masse verbrauchen. Es hat den weiteren Vorteil, dass dementsprechend auch nur in geringer Menge verbrauchte Elektrolytlösungen anfallen, die umweltunschädlich beseitigt werden müssen. Das bei der elektrochemischen Aufrauhung abgetragene Aluminium fällt in 6o Form von Aluminiumhydroxid oder -oxidhydrat an und kann so ständig durch Filtrieren oder Zentrifugieren aus dem Gemisch entfernt werden.

Vor der elektrochemischen Aufrauhung wird das Aluminium im allgemeinen in üblicher Weise mit einer wässrig-65 alkalischen Lösung gebeizt, um die Oberfläche vorzureini-gen und zu entfetten.

Die Verwendbarkeit der benutzten Elektrolytbäder ist praktisch unbegrenzt. Eine Ergänzung der Aluminiumsalze

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ist im Gegensatz zu Säureelektrolyten nur für die Aus-schleppungsverluste erforderlich. In der Lagerhaltung und Handhabung tritt somit eine bedeutende Vereinfachung ein.

Der pH-Wert der Elektrolytlösung liegt je nach dem Anion und weiteren Zusätzen zwischen 1 und 5. Er verändert sich während des Betriebes praktisch nicht.

Als Elektrolyt wird bevorzugt das Chlorid oder Nitrat des Aluminiums verwendet. Die Salze werden in Konzentrationen von 200 gH bis zur Sättigungsgrenze eingesetzt.

Mit guter Wirkung können aber auch andere Halogenide oder Salze der Sauerstoffsäuren der Halogene, insbesondere Bromid und Chlorat, oder das Nitrit eingesetzt werden. Zusätzlich zu dem Aluminiumsalz können die Elektrolyte auch Alkali- oder Ammoniumsalze der genannten Anio-nen enthalten.

Durch Wahl der Stromart und der Schaltung werden unterschiedliche Grade und Arten der Aufrauhung erzielt. Es kann hierbei entweder mit Gleich- oder mit Wechselstrom gearbeitet werden, wobei bei Gleichstromanwendung das Aluminium entweder als Anode oder als Kathode geschaltet werden kann. Bei Verwendung von reinen Aluminiumsalzelektrolyten erfolgt bei Gleichstrom und kathodischer Schaltung keine Aufrauhung. Sie kann jedoch durch Zusatz von Alkali- oder Ammoniumsalzen zu den Elektrolyten erzielt werden. Bei den beiden anderen Schaltungsarten, bei denen das Anion die wesentliche Funktion für die Aufrauhung hat, können sowohl reine Aluminiumsalzelektrolyte als auch Mischelektrolyte aus Aluminium- und Alkalisalzen verwendet werden.

Bei Arbeiten mit Gleichstrom unter kathodischer Schaltung wird (nach Entfettung mit einer alkalischen Beize) mit Strommengen zwischen 2000 und 9000 C/dm2, d.h. etwa 70-150 A/dm2 bei etwa 30 bis 60 Sekunden Einwirkungszeit, behandelt. Es entsteht eine silbrig mattglänzende Oberfläche, welche einer nicht richtungsorientierten drahtgebürsteten Oberfläche sehr ähnlich ist (Typ A). Die Rauhtiefen (Rt) des so erhaltenen Materials liegen zwischen etwa 9 und 12 [im. Der gute Kontrast zwischen Träger und aufgebrachter lichtempfindlicher Schicht gestattet eine wirksame visuelle Kontrolle während der Verarbeitung der darauf hergestellten Druckplatten. Bei sonst gleicher Arbeitsweise wie bei Typ A beschrieben wird mit Gleichstrom in anodischer Schaltung eine mattgraue gleichmässig erscheinende Oberfläche erhalten, welche den bekannten, mit Säuren als Elektrolyten elektrochemisch bearbeiteten Oberflächen ähnlich ist (Typ B). Die Rauhtiefen dieses Oberflächentyps können sich je nach Wahl von Elektrolyt, Stromdichte und dgl. zwischen etwa 7 und 20 [im bewegen.

Die Verwendung von Wechselstrom bringt eine narbigere, visuell nicht so gleichmässige Oberfläche hervor, welche dennoch zur Herstellung einer Offsetdruckplatte gut geeignet ist (Typ C). Die Rauhtiefen liegen hier zwischen etwa 15 und 20 [im (Alle Rauhtiefemessungen erfolgten mit einem «Perthometer S 10 D»).

Bei der Erzeugung einer Oberfläche des Typs A ist der Zusatz von Alkalikationen, insbesondere von Na oder K, in Konzentrationen zwischen etwa 30 g/( und der Sättigungsgrenze erforderlich.

Ammoniumsalze sind bei anodischer oder Wechselstromschaltung geeignet, die Konzentration des gewünschten Anions zu erhöhen, wenn die Sättigungsgrenze des entsprechenden Aluminiumsalzes erreicht ist.

Als brauchbarer Anionenträger hat sich auch der Harnstoff, z.B. als Chlorid und Nitrat, erwiesen. Seine aus normalen Korrosionsversuchen bekannte Inhibitorwirkung kommt bei der elektrochemischen Behandlung von Aluminium nicht so stark zur Wirkung, dass die Aufrauhung verhindert wird.

Das Verfahren kann sowohl mit Einzelblechen in einem einfachen Tank mit entsprechenden Um wälz- und Stromversorgungseinrichtungen als auch an Bändern in entsprechend gestalteten Durchlaufanlagen durchgeführt werden. Bei diesen Anlagen kann sowohl mit Kontaktwalzen als auch nach dem Mittelleiter-Verfahren zur Stromübertragung gearbeitet werden.

Geeignete Einrichtungen zur Ausführung des Verfahrens werden z.B. in den DE-OSen 2 234 424 und 2 228 424 beschrieben.

Selbstverständlich sind diese Einrichtungen mit Vorkehrungen zur Temperatureinstellung und Kontrolle zu versehen. Der Arbeitsbereich des Verfahrens erstreckt sich normalerweise von Raumtemperatur (20°C) bis zum Siedepunkt der eingesetzten Lösungen. Die Anwendung tieferer Temperaturen bis in die Nähe des Festpunkts der Lösungen ist möglich, wegen der hohen Kühlkosten jedoch nicht empfehlenswert.

Bei kathodischer Schaltung erweist sich eine höhere Reaktionstemperatur innerhalb dieses Bereichs, also zwischen etwa 40 und 80°C, vorzugsweise zwischen 50 und 60°C, meist als vorteilhaft.

Bei anodischer und Wechselstromschaltung werden im allgemeinen Temperaturen zwischen 20 und 35°C bevorzugt.

Zum Wärme- und Stoffaustausch an der Aluminiumober-fläche wird der Elektrolyt vorteilhaft gerührt oder umgepumpt. Die Strömungsgeschwindigkeiten werden dabei zweckmässig zwischen etwa 0,1 und 5 m/sec, am vorteilhaftesten zwischen 0,8 und 1,5 m/sec, gehalten. Diese Werte gelten für die Ausführung des Verfahrens im technischen Massstab, insbesondere im kontinuierlichen Betrieb mit durchlaufenden Aluminiumbändern. Die beschriebenen Versuche wurden teils im Laboratoriumsmassstab durchgeführt und weichen daher teils von den optimalen Werten ab.

Werden die angegebenen Stromdichten wesentlich unterschritten und wird die äquivalente Strommenge durch Verlängerung der Einwirkungszeit erreicht, so werden meistens schlechtere Ergebnisse erhalten.

Ebenso ist eine Steigerung der Stromdichte unter Abkürzung der Einwirkungszeit nicht immer zweckmässig.

Meist erhält man dabei einen sehr starken Metallabtrag mit glatten, fast wie elektropolierten Oberflächen.

Der Elektrodenabstand beeinflusst den Spannungsbedarf stark. Er sollte aus diesem Grund möglichst gering sein. Um den erforderlichen Stoffaustausch zu gewährleisten, sind Abstände von etwa 0,5-5 cm, vorzugsweise 0,6-1,5 cm, zweckmässig. Grössere Abstände sind möglich, erfordern jedoch höhere Spannungen. In den Beispielen sind eine Reihe von Versuchen mit Versuchsanlagen durchgeführt worden, in denen der Elektrodenabstand nicht die optimalen Werte hat.

Die aufgerauhten Oberflächen können entweder direkt oder nach einer Anodisierung mit einer lichtempfindlichen Schicht versehen werden.

Mit nicht anodisierten Oberflächen des Typs A können bei Verwendung von Kopierschichten auf Basis von z.B. Diazoverbindungen 10 000 - 30 000, des Typs B und C etwa 50 000 Drucke in guter Qualität hergestellt werden. Nachträglich anodisierte Platten ermöglichen ein Mehrfaches der angegebenen Druckleistung, wobei diese Steigerung beim Typ B und C grösser als beim Typ A ist.

Die Anodisierung kann in bekannter Weise wie die Aufrauhung an Einzelstücken oder am laufenden Band erfolgen. Entsprechende Vorrichtungen beschreiben z.B. die DE-OS 2 420 704 und DE-OS 1 906 538.

In den folgenden Beispielen wird die Aufrauhung von Aluminium in einigen Elektrolyten beschrieben. Bei allen Versuchen wurde walzglattes Aluminiumband mit 99,5%

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AI-Gehalt verwendet. Es wurde vor der elektrochemischen Aufrauhung 30 Sekunden lang einer alkalischen Beize in einer wässrigen Lösung von 20 g/£ NaOH bei 50-60°C unterworfen. Dabei wurden etwa 3 g Aluminium je m2 abgetragen.

Alle Prozentzahlen sind, wenn nichts anderes angegeben ist, Gewichtsprozente.

Beispiel 1

Mit einer Lösung von 200 g Natriumnitrat und 200 g A1(N0303. 9 HLO je Liter werden die gleichen Veränderungen der Oberfläche bewirkt. Bei anodischer und Wechselstromschaltung sind die Oberflächen jedoch heller grau.

Beispiel 2

Elektrolyt: 200 g/1 A1(N03)3.. 9 H20 in enthärtetem Wasser

Elektrolyt:

200 g/1 300 g/1 Wasser.

Natriumchlorid und

A1C1,. 6H20 in enthärtetem

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Schaltung

Strom-dichte (A/dm2)

Temp. (°C)

Zeit (Sekunden)

Aussehen

Schaltung

Strom-dichte (A/dm2)

Temp. (°C)

Zeit (Sekunden)

Aussehen

15 Anodisch Kathodisch

100 100

30 60

30 30

hellgrau, matt kein Angriff, Abscheidung

Anodisch

70

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dunkelgrau,

von Oxidbelag

matt

20 Wechsel

100

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matt grau

Kathodisch

100

50

60

silberglänzend matt strom (50 Hz)

Wechselstrom (50 Hz)

70

30

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dunkelgrau, matt

25 Elektrodenabstand 5 cm,

Elektrolytgeschwindigkeit 0,3 m/sec., pH der Lösung ca. 3.

Elektrodenabstand 5 cm, Elektrolytgeschwindigkeit 0,3 - 0,4 m/sec, pH der Lösung 2.

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Claims (5)

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1 bis 5 verwendet.

1. Verfahren zur Herstellung von Flachdruckplattenträgern aus Aluminium durch elektrochemisches Aufrauhen der Aluminiumoberfläche in einer bewegten wässrigen Elektrolytlösung, dadurch gekennzeichnet, dass man eine mindestens ein wasserlösliches Aluminiumsalz enthaltende Elek-trolytlösung einer Konzentration von 200 g/t bis zur Sättigungsgrenze der Lösung an Salz und eines pH-Wertes von

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man eine Elektrolytlösung verwendet, welche Halogen-, vorzugsweise Chlor- oder Brom-, Nitrit- oder Nitrationen oder Ionen einer Halogensauerstoffsäure, vorzugsweise Chlo-rationen, enthält.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man als wasserlösliches Aluminiumsalz ein Aluminium-halogenid oder Aluminiumnitrat verwendet.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man mit Gleichstrom arbeitet und das zu behandelnde Aluminium als Kathode schaltet und der Elektrolytlösung ein Alkali- oder Ammoniumsalz zusetzt.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man mit Gleichstrom arbeitet und das zu behandelnde Aluminium als Anode schaltet oder dass man mit Wechselstrom arbeitet, wobei man bei beiden Varianten eine Chlor-, Brom-, Chlorat-, Nitrit- oder Nitrationen enthaltende Elektrolytlösung verwendet.