-
Zusatzmittel für Ätzbäder zum Ätzen von Druckplatten Die Erfindung
betrifft insbesondere ein verbessertes Verfahren zum Ätzen von Druckplatten, besonders
solchen aus Zink oder seinen Legierungen. Gleichzeitig betrifft die Erfindung einen
neuen Zusatz für Salpetersäureätzbäder und das sich dadurch ergebende verbesserte
Ätzmittel.
-
Es ist das Hauptziel der Erfindung, die unter der Bezeichnung »Einstufenätzverfahren«
bekannte Technik zu verbessern, wobei die zu ätzende Platte (in bekannter Weise
vorbehandelt, um einen säurebeständigen Überzug oder eine Schutzschicht an bestimmten
Stellen der Oberflächen zu erzeugen) der Einwirkung eines Ätzbades in einer einzigen
ununterbrochenen Behandlung unterworfen werden kann, während welcher die Platte
bis zu der gewünschten Tiefe geätzt wird, ohne daß ein Unterschneiden und die sich
daraus ergebende Beeinträchtigung der Konturen der ätzbeständigen hochstehenden
Flächen ergibt. Um ein derartiges Ergebnis bei dem ununterbrochenen Ätzen zu erzielen,
;muß das Ätzmedium die Fähigkeit besitzen, mit dem blanken Metall an den von dem
säurebeständigen Überzug freien Stellen selektiv zu reagieren und eine derartige
Reaktion entlang den Absätzen, die die Bildflächen begrenzen, zu verhüten oder auf
ein Minimum herabzusetzen.
-
Der Atzvorgang wird in einer geschlossenen Kammer durchgeführt, in
welcher die zu ätzende Platte mit der zu bearbeitenden Fläche nach unten der Einwirkung
eines Ätzmediums ausgesetzt wird, das durch Spritzen oder Sprühen oder auf andere
Weise nach oben gegen sie gerichtet wird.
-
Die bisher vorgeschlagenen Ätzmittel und -verfahren waren auf die
Erzeugung eines entfernbaren säurebeständigen Films auf der Oberfläche des blanken
Metalls abgestellt. Ein mit dieser Art des Ätzens verbundener ernster Nachteil besteht
darin, daß ein derartiger Film durch das Strömungsbild beeinträchtigt wird, das
sich beim Auftreffen der Flüssigkeit auf die Platte und ihrem Strömen über die Oberfläche
ergibt. Dieser Flüssigkeitsstrom unterätzt schließlich die die Bildflächen begrenzenden
Absätze, wenn man das Ätzmittel bis zu der Tiefe einwirken läßt, die für Hochdruckformen
für die offenen Flächen eines Bildes gewöhnlich erforderlich ist. Wenn dagegen ausreichende
Mengen filmbildender Bestandteile dem Bad zugesetzt werden, um die Erzielung einer
ausreichenden Tiefe an großen blanken Stellen zu ermöglichen, hört die Ätzwirkung
in den kleinen Flächen des Bildes, die z. B. durch Linien der Schutzschicht eingeschlossen
sind, auf, wie dies bei Drucktypen oder bei gerasterten Bildelementen der Fall ist.
-
Ein weiterer Nachteil der bisher vorgeschlagenen Ätzmittel besteht
in dem Erfordernis, daß die Ätzflüssigkeit senkrecht oder nahezu senkrecht gegen
die Platte gerichtet wird, damit die Flanken, die die Bildfläche begrenzen, keinem
mit kinetischer Energie verbundenen Auftreffen der Flüssigkeit ausgesetzt sind.
-
Es ist eines der Ziele der Erfindung, die Notwendigkeit für eine derart
kritische richtungsmäßige Lenkung der Ätzflüssigkeit zu vermeiden.
-
Es wurde gefunden, daß man eine flüssige Ätzzusammensetzung so ausbilden
kann, daß das Metall abweisend gegen dieselbe ist und sie trotzdem eine besondere
Affinität zu dem Material aufweist, aus dem der säurebeständige Überzug besteht.
Diese doppelte Fähigkeit kann mit dem Ätzbad mit Hilfe eines ersten Bestandteiles
mit besonderer Affinität für den Schutzüberzug und eines zweiten Bestandteiles,
mit geringer Fähigkeit an blankem Metall zu haften, verliehen werden. Die Wirkung
hiervon besteht darin, daß 1. eine vollständige ungehinderte Ätzung der blanken
Metallflächen, gleichgültig weicher Größe, mit scharf geschnittenen Rändern erreicht
wird, 2. daß entlang den Kanten der mit der Schutzschicht überzogenen Flächen eine
haftende Ablagerung aufgebaut wird, die den Aufbau eines Schutzfilms entlang den
Seitenkanten dieser Flächen ermöglicht, und 3. daß diese wünschenswerten selektiven
Wirkungen eintreten können, ohne daß eine kritische richtungsmäßige Lenkung der
Ätzflüssigkeit erforderlich ist.
Eines der Ziele der Erfindung ist
daher eine Ätzbadzusammensetzung, die diese wünschenswerten Fähigkeiten aufweist,
die Bereitstellung von Zusatzstoffen für übliche salpetersaure Ätzlösungen, wodurch
die erwähnten Eigenschaften bei der praktischen Anwendung erreicht werden können,
und die Erzielung dieser Ergebnisse in in wirtschaftlicher Hinsicht tragbarer Weise.
Durch eine richtige Auswahl der Materialien und Mengenverhältnisse, die auf der
obenerwähnten Wirkungsweise beruht, führt die Erfindung zu einem neuen, zuverlässigen
und hochwirksamen Verfahren zum Ätzen von. Druckplatten, insbesondere Zinkplatten"
und zu einer verbesserten Ätzbadzusammensetzung, in welcher die genau ausgewogenen
einzigartigen Eigenschaften, die man zu haben wünscht, in einem optimalen Maße verwirklicht
sind.
-
Es wurde gefunden, daß sich sulfierte ungesättigte Fettsäuren, wie
Ricinusölsäure, Linolsäure und Ölsäure, besonders gut eignen, um zur Erzielung der
gewünschten. selektiven Wirkungen beizutragen. Diese sulfierten; ungesättigten Säuren
können auf beliebige Weise erhalten werden. Eine wirtschaftliche und besonders geeignete
Quelle für solche Säuren sind pflanzliche Öle, insbesondere Ricinusöl. Die Sulfierung
eines derartigen Öls erfordert jedoch eine Steuerung, da Untersuchungen erkennen
lassen, daß der Sulfierungsgräd von kritischer Bedeutung ist.
-
Die - Sulfienuig des Ricinusöls kann in beliebiger üblicher Weise
durchgeführt werden und wird in. der Weise gesteuert, daß die gewünschten Endprodukte
in den gewünschten Verhältnissen erhalten werden. Ricinusöl ist im wesentlichen
ein Triglycerid, das mit 3 Mol Fettsäure verestert ist. Die im Ricinusöl hauptsächlich
enthaltene Fettsäure ist Ricinusölsäure, eine Monooxysäure mit einer Olefinbezeichnung
der folgenden Formel:
Während der Sulfierung mit Schwefelsäure kann diese mit der Hydroxylgruppe der Ricinusölsäure
oder mit der Olefinbindung oder mit beiden reagieren. Außerdem erfolgt noch eine
weitere Umsetzung, da der Schwefelsäureüberschuß den Ester spaltet, was zur Bildung
von freiem Glycerin und freier Ricinusölsäure führt. Vor der Neutralisation liegen
daher als Produkte der Sulfierung nicht umgesetztes Ricinusölsäuretriglycerid, nicht
umgesetzte Schwefelsäure, mono- und disulfierte Ricinusölsäure, freie Fett- (Ricinusöl-)
Säure, freies Glycerin und Wasser vor.
-
Dann wird das Gemisch neutralisiert, wobei sich ein Alkalisalz der
sulfierten Ricinusölsäure (eine Seife) bildet. Die Neutralisierung wird so weit
geführt, bis das Mengenverhältnis dieser Seife zu der freien Fettsäure innerhalb-
eines bestimmten Bereichs, nämlich 55 bis 60 Teilen des Alkalisalzes zu 45 bis 40
Teilen freier Ricinusölsäure, liegt. Um eine zu rasche Hydrolyse zu verhindern und
das Fortschreiten einer kontrollierbaren langsamen Hydrolyse des Triglycerids zu
sichern, beläßt man das Gemisch im schwach sauren Gebiet; die Menge freier Fettsäure
wird wiederholt bestimmt, um festzustellen, daß genügend Säure freigesetzt ist,
um das Gemisch in. den gewünschten Bereich zu bringen. Solange dies noch nicht der
Fall ist, läßt man das Gemisch stehen, bis die erforderlichen Werte erreicht sind.
Bei dieser Stufe wird gerade so viel weiteres Alkali zugesetzt, um die verbleibende
Schwefelsäure zu neutralisieren, wonach dann sorgfältig Salz zugegeben wird, um
eine möglichst .gchärfe.Tzennung zwischen dem gewünschten suIfierten Öl und der
wäßrigen Phase, auf welcher es schwimmt, zu erreichen. Die untere wäßrige Phase
wird dann abgezogen, und mit ihr werden freies Glycerin, Natriumsulfat und Natriumchlorid
entfernt, so daß das sulfierte Öl, das von diesen Stoffen so weitgehend wie möglich
befreit ist, zurückbleibt.
-
Es wird angenommen, daß der gewünschte Effekt der neuen Ätzbadzusammensetzung
auf Grund des in dem Zusatzstoff vorhandenen Alkalisulforicinats erreicht wird.
Vermutlich bildet sich bei seinem Zusatz zu Salpetersäure ein säurebeständiges Reaktionsprodukt,
das an dem säurebeständigen Überzug der Platte stark anhaftet und daher auch an,
den Rändern der mit der Schutzschicht Überzogenen. Flächen, wo das Unterätzen verhütet
werden soll. Gleichzeitig verhütet die in dem Bad vorhandene freie ungesättigte
Ricinusölsäure die Bildung eines haftenden Films auf dem blanken Metall in den Bereichen
zwischen den geschützten Absätzen der Bildflächen. Zur Erzielung bester Ergebnisse
ist es erforderlich, ein genau ausgewogenes Verhältnis zwischen den Mengen von Alkalisulforicinat
und freier Ricinusölsäure aufrechtzuerhalten.
-
Es wurde ferner gefunden, daß bei der Verwendung einer sulfierten
Substanz dieses Typs in Verbindung mit einem aromatischen Lösungsmittel im Gemisch
mit verdünnter Salpetersäure Reaktionsprodukte entstehen, die die oben beschriebenen
selektiv haftenden und nicht haftenden Eigenschaften sowie die Fähigkeit besitzen,
an den Flanken der Druckelemente eine wirksame ätzbeständige Schutzschicht aufzubauen.
-
Für diesen Zweck eignen sich aromatische Lösungsmittel, z. B. ein
Erdölprodukt, das aus etwa 92,5 °/o aromatischen Kolilenwasserstoffen und. Naphthenverbindungen
und aliphatischen Kohlenwasserstoffen als Rest besteht. Andere verwendbare Lösungsmittel
sind Vinylbenzol, Äthylbenzol und Isopropylbenzol, da sie in Gegenwart von Salpetersäure
gemeinsam mit sulfierten Fettsäuren ebenfalls Polymerisationsprodukte klebriger
Natur bilden, die eine Affinität für die mit Schutzschicht überzogenen Flächen der
zu ätzenden Platte aufweisen.
-
Eine der günstigen Wirkungen des aromatischen Lösungsmittels, die
von seiner Polymerisation in Gegenwart von Salpetersäure herrührt, besteht darin,
daß das Ätzbad als Ganzes stabilisiert wird, wodurch die Lebensdauer des Bades ansteigt.
-
Bei Verwendung des neuen Zusatzmittels bei der praktischen Durchführung
des Ätzens wird das die sulfierte Fettsäure und das aromatische Lösungsmittel enthaltende
Gemisch zu einer verdünnten Salpetersäurelösung (wie sie üblicherweise bei einem
bekannten Ätzverfahren verwendet wird) in einer Menge von 2 bis 5 °/o des gesamten
Flüssigkeitsgehalts des Bades gegeben. Das Ätzen wird in einer Vorrichtung durchgeführt,
die im wesentlichen aus einem Behälter aus rostfreiem Stahl besteht. Die Platte
wird mit der zu ätzenden Fläche nach unten an einem Träger angebracht, der am unteren
Ende einer Welle befestigt ist, die sich von oben nach unten durch die obere Wandung
oder den Deckel des Behälters erstreckt. Während die Platte in einer horizontalen
Ebene sowohl rotierend als auch mit seitlicher Bewegung bewegt wird, wird die Ätzflüssigkeit
durch einen hierfür geeigneten Mechanismus nach oben gegen sie gespritzt. Das Bad
wird mit Hilfe eines Umlaufsystems bei gleichmäßiger Temperatur und in. homogenem
Zustand gehalten. Es ist nicht erforderlich, besonders darauf zu achten oder Mittel
dafür vorzusehen, daß die Flüssigkeit (durch Verspritzen oder auf andere Weise)
in genau vertikale oder nahezu vertikale Richtung gelenkt wird.
Unter
Verwendung eines Bades folgender Zusammensetzung
| Salpetersäure, technisch, 42° B . . . . . . . . . . 111 |
| Zusatzmittel (ein beliebiges der weiter |
| unten angegebenen Beispiele) . . . . . . . . . . . . 21 |
| Wasser ............................... 751 |
| 881 |
bei einer Temperatur von 27°C und von Druckplatten der besten im Handel erhältlichen
Sorte aus reinstem (elektrolytischem) Zink, das nicht mehr als 0,15"/, Aluminium,
0,01
% Mangan und 0,02 % Magnesium enthält, wurden folgende Ergebnisse erzielt
In bekannter Weise wurden die Platten photomechanisch mit einem Bild aus einer Ätzschutzschicht
versehen. Um die Wirksamkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens und der neuen Ätzmittelzusammensetzung
zu zeigen, bestand das Bild auf dieser Platte aus
5001, gekreuzter Schraffur
und
500/, autotypischen Rastern. Von den letzteren wiesen einige 27,Linien
qcm, die anderen 40 Linien/ cm auf. Nach 15minutigem Ätzen ohne jede Veränderung
der Badzusammensetzung oder der Geschwindigkeit seiner Aufbringung wurden folgende
Tiefen erreicht: 0,76 mm in den offenen Flächen, 0,15 mm in den 27-Linien/cm-Rasterflächen
und 0,1 mm in den 40-Linien/ cm-Rasterflächen. Die Ätzungen wiesen keinerlei Hinterschneidungen
und Bläschen auf, und der Boden der Platten in den großen offenen Flächen war vollkommen
glatt.
-
Bei ähnlichen Versuchen mit Platten, die vollständig mit 27-Linien/cm-Rasterbildern
versehen waren, wurde in nur 2 Minuten eine Tiefe von 0,15 mm erreicht, und Platten
mit 40-Linien/cm-Rastern wurden in einer so geringen Zeit wie 11(2 Minuten bis zu
der richtigen Tiefe geätzt. Diese Ergebnisse wurden mit einem einzigen Bad in einer
einzigen Behandlung und bei einer einzigen Geschwindigkeitsstufe der Aufbringung
der Ätzmittelzusammensetzung erreicht, ohne daß Hinterschneidungen oder eine Beeinträchtigung
der scharfen Bildbegrenzungen auftraten.
-
Eine Analyse des sulfierten Ricinusöls in einem Bad, dem sulfiertes
Ricinusöl und ein aromatisches Lösungsmittel zugesetzt worden war und mit welchem
wiederholt und zuverlässig befriedigende Ätzungen erzielt worden waren, ergab, daß
der Fettsäuregehalt 33,8 % betrug, wovon die gebundene Fettsäure (Alkalisulforicinat)
18,8 % und die freie Fett- (Ricinusöl-) Säure 15,0 °% ausmachte. Das Verhältnis
von gebundener Säure zu freier Säure betrug demnach 55:45. Versuche haben gezeigt,
daß bei Verwendung eines sulfierten Ricinusöls, bei welchem dieses Verhältnis im
Bereich zwischen 55. 45 und 60: 40 liegt, die in der beschriebenen
Weise behandelten Platten von gleichbleibender ausgezeichneter Qualität sind. Wenn
dagegen dieses Verhältnis in der sulfierten Substanz in dem Maße abweicht, daß die
Menge an gebundener Fettsäure weniger als 55: 45 oder mehr als
60: 40 der freien Fettsäure beträgt, dann sinken die Ätzergebnisse in qualitativer
Hinsicht stark ab. Im folgenden werden einige Beispiele für erfindungsgemäße Zusammensetzungen
der Zusatzstoffe gegeben.
-
Beispiel 1 75 °/o sulfiertes Ricinusöl (Wassergehalt 25 %) . . . .
. . . . . . . . . . . 38 bis 42 @% Aromatisches Lösungsmittel . . . . . . . . .
62 bis 58 °/o Beispiel 2 Alkalisulforicinat . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. 24 bis 22 %
Ricinusölsäure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
bis 16 Aromatisches Lösungsmittel . . . . . . . . . 58 bis 62 °% Beispiel 3 75
% sulfiertes Ricinusöl (Wassergehalt 25 %) . . . . . . . . . . . . . . .
38 bis 42 Aromatisches Lösungsmittel (Isopropylbenzol) . . . . . . . . . . . . .
. . . . 62 bis 58 %
Beispiel 4 Alkalisulforicinat . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . 24 bis 22 Ricinusölsäure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
18 bis 16 °/o Aromatisches Lösungsmittel (Isopropylbenzol) . . . . . . . . . . .
. . . . . . 62 bis 58 %
Es sei darauf hingewiesen, daß die erfindungsgemäßen
Vorteile nur innerhalb bestimmter Bereiche erzielt werden. Folgende kritischen Werte
und Mengenverhältnisse sollen aufrechterhalten werden a) Das Verhältnis von Alkalisulforicinat
zu freier Fettsäure soll innerhalb des obenerwähnten Bereichs liegen, gleichgültig,
ob diese Substanzen aus der wie beschrieben gesteuerten Sulfierung von Ricinusöl
oder aus anderen Quellen stammen.
-
b) Das Lösungsmittel soll ein aromatisches sein, und das Verhältnis
von sulfiertem Öl oder sulfierter Säure -E- freier Säure zu Lösungsmittel soll etwa
40:60 betragen. Ein aromatisches Lösungsmittel ist erforderlich, da es im Gegensatz
zu dem aliphatischen Typ- mit pflanzlichen Ölen verträglich und mischbar ist und
in Berührung mit Salpetersäure polymerisiert.
-
Abgesehen von diesen für die Zusammensetzung kritischen Punkten können
die Bestandteile des Atzbadzusatzmittels und die Verhältnisse, in denen es in einem
Salpetersäureätzbad verwendet wird, in verschiedener Hinsicht abgewandelt werden.
Diese Abwandlungen hängen von dem jeweiligen Atzproblem und von anderen Faktoren
ab, die bei jedem speziellen Ätzverfahren eine Rolle spielen, beispielsweise der
Acidität des Bades, seiner Temperatur, der Geschwindigkeit, mit welcher die Ätzmischung
auf die Platte aufgebracht wird, der Geschwindigkeit, mit der die Atzmittelströme
auf die Platte auftreffen, der chemischen Zusammensetzung und der chemischen Vorbehandlung
der Platte selbst.