-
Verfahren zur Herstellung figürlicher Darstellungen Die Erfindung
betrifft eine Anordnung und ein Verfahren zur Herstellung figürlicher Darstellungen.
Diese Anordnung enthält einen Träger und eine durch Blitzlicht pyrolysierbare Schicht
auf dem Träger. Um die Darstellungen herzustellen, unbringt man eine durchsichtige
Maskierung zwischen eine Lichtquelle und den erfindungagemäßen Gegenstand und belichtet
durch die Maskierung hindurch. Die Schicht wird in denjenigen Gebieten pyrolysiert,
wo die Lichtenergie durch die Maskierung hindurchgeht.
-
Nach einer Ausfiihrungsform der Erfindung wird eine gedruckte Schaltung
dadurch hergestellt, daß man durch eine Maskierung hindurch mit einem Blitzlicht
einen schwarzen Nitrozelluloselack belichtet, der auf einer Kupferschicht liegt.
Diese #upferschich#t wird von einem Träger aus einem Phenol-Forialdehyd-Harz getragen.
Der Nitrozelluloselack wird in den G-bieten pyrolyeiert, wo die Lichtenergie auftrifft.
Das so freigelegte Metall wird dann durch Ätzen entfernt. Anschließend entfernt
man die verbliebenen Teile des Lackes durch Lösen in einem Lösungsmittel.
-
Nach einer anderen Ausfiihrungsform der Erfindung stellt man eine
Siebdruckschablone her, die auch zum elektrostatischen
Drucken verwendet
werden kann. Die Schablone enthält einen elastischen porösen Träger von hoher Zugfestigkeit,
z.B. ein Sieb aus Einzelfäden von Nylon oder rostfreiem Stahl mit beispielsweise
80 Maschen je Zentimeter. Auf dem Sieb befindet sich ein Lichtstrahlen absorbierender,
selbst verbrennlicher, gegen Druckfarbe beständiger, Druckfarbe nicht aufnehmender
und zäher Film, vorzugsweise ein verbrennlicher schwarzer Nitrozellulosefilm oder
ein schwarzer Film aus einem Zelluloseäther, der eindispergierte Nitrate oder Perchlorate
enthält. Teile des Filmes werden entfernt, wenn man diese Teile mit einem Licht
hoher Intensität von mehr als 1,5 Joule/cm2 während einer Dauer von 1 bis So Millisekunden
durch eine Maskierung hindurch bdi-htete.Die Maskierung entspricht der figlirlichen
Darstellung. Die belichteten Teile des Films brennen vollständig weg nur in den
Gebieten, die bestrahlt werden.
-
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zui Übertragen figUrlichter Darstellungen
durch Bestrahlen eines pyrolysierbaren Materials mit einem Blitzlicht. Die Erfindung
betrifft ferner die entsprechenden Vorrichtungen und das Material, welches hierzu
verwendet wird. Erfindungagenlß kann szn leicht und schnell sichtbare iufzeichnungen
auf mehrere Espfinge tbertragen und beispielsweise Duplikate des Originala, gedruckte
Platten, gedruckte Schaltungen, Schablonen, und dergleichen herstellen.
-
Die Erfindung betrifft die Verwendung der Energie eines Blitzlichtes
von verhältnismäßig hoher Intensität und kurzer Dauer, um Selektivteile einer durch
ein Blitzlicht pyrolysierbaren Oberfläche zu pyrolysieren und zu entfernen. Diese
-
Oberfläche kann beispielsweise aus einem schwarzen Nit#ozellulosefilm
bestehen. Die belichteten Teile werden von einem porösen oder nichtporösen Träger
entfernt und geben ihre egewünscht figürliche Darstellung wieder. Das Original dieser
Darstellung wird zwischen die durch Blitzlicht pyrolysierbare Oberfläche und der
Quelle für das Blitzlicht angeordnet. Dann leitet man die Lichtenergie durch das
Original. Wenn man beispiel#weise ein fotografisches Negativ als Original verwendet,
so bestrahlt man dieses mit dem Blitzlicht. Ein Teil der Lichtenergie geht durch
das Negativ hindurch, wo es transparent ist, während andere Teile der Lichtenergie
zurückgehalten werden, wo das Negativ nicht durchlässig ist.
-
Hierbei trifft die flergis des Blitzlichtes auf das pyrolysierbare
Material auf und entfernt schnell ausgesuchte Anteil-von ihm. Die Darstellung auf
dem fotografischen Negativ wird also auf den pyrolysierbaren Träger übertragen.
Das Negativ selbst wird durch das Blitzlicht nicht geändert und kann wiederholt
benutzt werden.
-
Eine besondere Ausführungsform der Erfindung betrifft die Verwendung
dieses Verfahrens zur schnellen Herstellung von gedruckten Schaltungen. Eine andere
iusfübrungsforn des Ver-~fahrens betrifft die Herstellung von Siebdruckschablonen.
-
Zu den bekannten Verfahren zur Herstellung von gedruckten Schaltungen
gehören mechanische oder fotochemische Verfahren oder Kombinationen von diesen.
Gemäß dem fotochemischen Verfahren beschichtet man einen typischen mit einer Kupferfolie
bedeckten Schichtkörper mit einer lichtenpfindlichen Lösung von Stoffen, wie z.B.
Albumen und Bichromat oder Shellack und Bichromat. Der so überzogene Schichtstoff
wird dann
durch ein Negativ hindurch in Vakuum mit dem Licht eines
Lichtbogens mehrere Minuten lang belichtet. Das Negativ hat hierbei die Form der
gewünschten gedruckten Schaltung Hierbei wird die Bichromat enthaltende Oberschicht
in denwenigen Gebieten unlöslich gemacht, wo das Licht auf die Emulsion aufgetroffen
ist. Naeh dieser Belichtung bringt man die Platte in einen Entwickler und löst dort
die nicht belichteten Teile des lichtempfindlichen Überzuges weg. Anschließend ätzt
man die Platte in einem geeigneten Ätzmittel und entfernt dabei die freigelegten
Teile der Kupferfolie.
-
Zum Schluß werden die erhalten gebliebenen Teile des Überzuges weggelöst.
-
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung gedruckter Schaltungen
mittels eines Blitzlichtes, das erheblich einfacher und schneller ist als die bekannten
Verfahren. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß nach dem erfindungsgemaßen Verfahren
ein Schichtstoff verwendet wird, der nach der Herstellung eine verhältnismäßig lange
Lagerdauer hat. Dadurch unterscheidet sich der erfindungsgemäße Schichtstoff deutlich
von dem Bichromat enthaltenden Albumen oder anderen ähnlichen Stoffen, die bei den
bekannten fotochemischen Verfahren verwendet werden. Solche Bichromate enthaltende
Stoffe oder ähnliche lichtempfindliche Stoffe nach dem Stande der Technik müssen
praktisch sofort nach der Herstellung mit dem Licht einer Bogenlampe durch ein Negativ
hindurch belichtet werden. Diese Verbesserung der Lagerdauer gemäß der Erfindung
wird weiter unten erläutert werden.
-
Die Erfindung ist nicht nur ausgezeichnet geeignet zur Herstellung
von gedruckten Schaltungen, sondern kann auch in verschiedenen anderen Arten zur
Herstellung von Dublikaten verwendet
werden. Bei der Herstellung
von gedruckten Schaltungen befindet sich eine metallische Zwischenschicht, z.B.
eine Folie, in dem Schichtstoff zwischen einem elektrisch isolierenden Träger und
dem durch Blitzlicht pyrolysierbaren Material. Bei anderen Ausführungsformen der
Erfindung braucht der Stoff nur einen Träger und darauf eine pyrolysierbare Schicht
zu enthalten. Zur Herstellung einer Siebdruckschablone verwendet man einen porösen
Träger mit solchen Maschenweiten, daß feste oder flüssige Farbstoffteilchen hindurchtreten
können. Gewisse Teile der Schablone sind blockiert mit einem geeigneten für Druckfarben
nicht durchlässigen Material, und zwar in einem Muster, das dem Negativ entspricht.
Man bringt dann Druckfarbe auf die Schablone und fördert sie direkt durch diese
hindurch mustergemäß auf den Träger. Dieses Drucken auf den Träger kann durch elektrostatische
Kräfte beschleunigt werden. Verwendet man als Träger für die Siebdruckschablone
ein Metallsieb, so kann man auch elektrostatisch dru#cken, wie es in der USA-Fatentschrift
Nr. 3 o81 698 beschrieben ist. Hierbei wird das Sieb als eine Elektrode des elektrostatischen
Feldes verwendet und die Übertragung der Farbstoffe auf den Träger wird dadurch
beschleunigt.
-
Es gibt drei hauptsächliche Verfahren zur handelsüblichen Darstellung
solcher Schablonen. Das am meisten angewendete Verfahren ist das sogenannte Disekterfahren,
wobei ein lichtempfindlich gemachtes Hydrokolloid, beispielsweise Gelatine oder
Polyvinylalkohol, direkt auf das Maschengewebe aufgetragen wird. Nach dem Trocknen
des überzuges bringt man in ähnlicher Art einen zweiten Überzug auf, um Löcher zu
vermeiden.
-
Obwohl das Überziehen einfach ist, erfordert es verhältnismäßig viel
Zeit, weil die überzüge langsam trocknen. Bei Verwendung
höherer
Temperaturen können Blasen entstehen oder das Kolloid kann zu schnell härten.
-
Die Schablone wird dann so hergestellt, daß man das Kolloid selektiv
mit Bogenlicht belichtet, wobei die belichteeen Gebiete gegerbt und gehärtet werden.
Die ungegerbten Gebiete werden dann mit Wasser bei sorgfältig geregelter Temperatur
weggewaschen. Dieses Verfahren ist schwierig durchzuführen und erfordert gelerntes
Bedienungspersonal. Nachher Auß die Schablone nochmals getrocknet werden, bevor
man sie verwendet. Dieses Direktverfahren hat den Vorteil, daß die Schablone belichtet
und entwickelt werden kann, nachdem der Überzug auf das Sieb aufgebracht ist. Indessen
füllt man die überziehende Emulsion die Zwischenragme zwischen den Fäden aus und
zwar zwischen der oberen und unteren Oberfläche. Die erhaltbare Auflösung ist daher
schlecht.
-
Das zweite Verfahren ist das sogenannte ~Übertragungsverfahren", wobei
ein vorher sensibilisierter Überzug aus einem Film, z.B.
-
aus Bichromate enthaltendem Polyvinylalkohol in ähnlicher Weise belichtet
und entwickelt wird, während er sich auf einem Träger befindet. Die restliche Emulsion
wird in Essigsäure gehärtet und der entwickelte Überzug wird dann auf das Sieb übertragen
und getrocknet. Der Überzug ist etwas gev quollen, haftet an den Fäden des Siebes
und zieht sich dabei zusammen. Die Haftung an dem Sieb ist schwach, weswegen man
Garne aus mehreren Fäden wie Seide verwendet. Seide eignet sich aber nicht sehr
gut als elektrostatische Schablone, da die Poren zwischen den Fäden leicht verstopft
werden. Auch hierbei ist beim Übertragen ein sehr gut gelerntes Bedienungspersonal
erforderlich. Es geschieht ferner leicht, daß man
zu viel von der
Emulsion beim Entwickeln wegwäscht. Es können tatsächlich ganze Teile wegbrechen,
wobei der Überzug auf der Schablone zerstört wird. Eine noch größere Schwierigkeit
besteht darin, daß Maßtoleranzen wahrend der Übertragung des entwickelten Filmes
auf das Sieb sehr schwer einzuhalten sind, was zu einer Verzerrung des Bildes führt.
-
Das dritte Verfahren ist nicht fotografisch. Hierbei zeichnet man
die Figuren direkt auf die Schablone und schneidet sie aus, oder man zeichnet sie
auf ein Material, das dann überzogen und auagelaugt wird. Das ist die sogenannte
"Tusche-Methode". Sie wird in erster Linie von Künstlern und anderen fähigen Handwerkern
angewendet, und man benutzt sie, um untibliche Wirkungen beim Siebdruck zu erzielen.
Das Tuscheverfahren hat den Vorzug, daß man eine solche ausgeschnittene Schablone
ohne chemisches Entwickeln herstellen kann. Das Verfahren hat aber den Nachteil,
daß Kopien nicht hergestellt werden können, weil sie nicht durch Anwendung von Licht
hergestellt werden.
-
Es ist auch sChon vorgeschlagen, thermische Reaktionen zu verwenden,
um Muster in der Oberfläche der Schablonen herzustellen und zwar zur Reproduktion
durch einen limeographen oder andere Verfahren. Die Auflösung solchor thermisch
hergestellter Bilder ist aber sehr schlecht, wenn Mfl übliche Heizquelion verwendet.
Die Überzüge sind weich und wachsartig und nicht geeignet zum Drucken auf elektroetatischem
Wege oder nach den üblichen Siebdruckverfahren. Weiterhin sind die Träger in der
Regel aus unregelmäßig orientierten Fasern hergestellt, wie Papier. Die Öffnungen
durch einen Träger aus Papier haben ungleichmäßige Abmessungen, weshalb feuchte
und trockene Teilchen der Druckfarbe nicht gleichmadtg hindurch
gedrückt
werden können.
-
Weiterhin ist es beim Siebdruck und beim elektrostatischen Druck üblicherweise
erforderlich, die Schablone auf einen Rahmen zu spannen, um eine Maßstabilitat des
Bildes zu erreichen. Häufig muß der Rahmen auch gebogen sein, um entsprechend geformte
Gegenstände zu bedrucken. Die Spannung hierbei genagt, um die Schablone zurückschnappen
zu lassen, nachdem sie in der feuchten Druckfarbe gebogen ist. Beim elektrostatischen
Drucken wird die Schablone mit einer solchen Spannung gestreckt, daß sie der Biegung
durch das elektrostatische Feld eines direkten Stromes widersteht. Das erfordert
einen elastischen Träger mit einer hohen Zugfestigkeit. Ein Träger aus Papier, wie
er bei der Mimeographie und verwandten Verfahren verwendet wird, entspricht aber
nicht diesen Anforderungen.
-
Erfindungsgemäß wird eine Siebdruckschablone aus einem porösen Trägermaterial
hergestellt, z.B. aus einem Sieb mit Öffnungen, die von einer bis zur anderen Oberfläche
hindurchführen und daher den Durchtritt der Druckfarbe ermöglichen. Auf eine Seite
dieses Trägers bringt man einen Film oder einen Überzug auf, der von der Druckfarbe
nicht durchdrungen werden kann und gegen sie beständig ist, und daher alle Durchlässe
in dem Träger blockiert. Der Träger hat eine hohe Zugfestigkeit und Elastizität.
Das ffberzgsmaterial ist pyrolysierbar oder selbst verbrennlich. Es wird in bestimmten
Gebieten, die mit Licht hoher Intensität und kurzer Dauer belichtet werden, vollständig
weggebrannt. Der Überzug enthält einen leicht verbrennlichen Filmbildner, einen
verbrennlichen Bestandteil, ein Oxydationsmittel und ein fotothermisches Pigment.
Die Bestandteile des Überzuges sind in solchen Mengenverhältnissen vorhanden, daß
die
Absorptionsfähigkeit des Überzuges für das Licht hoher Intensität
und kurzer Dauer genügt, um den Überzug zur Entzündung zu bringen und ihn in den
belichteten Gebieten vollständig wegzubrennen. Hierbei entsteht das gewünschte Muster,
weil die Verbrennung nur in den belichteten Gebieten stattfindet und sich nicht
auf die benachbarten Gebiete des Überzug es überträgt.
-
Zur Herstellung der Siebdruckschablone bringt man zwischen der Lichtquelle
und dem pyrolysierbaren Film eine Maskierung mit der gewünschten Figur an. Entsprechend
den nicht zu bedruckenden Gebieten ist die Schablone lichtundurchlässig. Vorw zugsweise
ordnet man sie in direkte Berührung mit der pyrolysierbaren Schicht an. Durch die
Maskierung hindurch wird die Schicht mit Licht hoher Intensität und kurzer Dauer,
z.B.
-
mittels einer Blitzlichtlampe, belichtet. Die Lichtenergie, die durch
die durchlässigen Stellen der Maskierung hindurchgeht, bringt den Überzug auf die
Entzündungstemperatur und bewirkt eine vollständige Entfernung des Überzugsiateriale
mit guter Auflösung in den Gebieten, auf welche das Licht direkt auftrifft. Da der
Überzug einen Sauerstoffträger enthält, kann das Verfahren im Vakuum in Abwesenheit
einer äußere Sauerstoffquelle durchgeführt werden, aber auch ebenso gut bei Atmosphärendruck
und in Gegenwart von Sauerstoff. Es verbleibt also eine Siebdruckschablone sit dem
gewünschten Muster,mit Hilfe welcher mittels flüssiger oder pulverförmiger Druckfarben,
die durch den Träger hindurchtreten, das gewünschte Druckbild hergestellt werden
kann.
-
Das Muster der Maskierung, das auf die pyrolysierbare Schicht übertragen
werden soll, blockiert bestimmte Gebiete der unterliegenden
pyrolysierbaren
Schicht, vorzugsweise durch Reflektion und Absorption des Lichtes. Das Muster kann
in vielen fällen sichtbar sein, z.B. eine Druckschrift, was aber nicht immer notwendig
ist. Es können auch Muster hergestellt werden, die nicht .sichtbar sind. Wesentlich
in allen Fällen ist die gebietsweise Blockierung der Lichtenergie durch die Maskierung.
-
Um eine gute Auflösung auf der pyrolysierbaren Schicht zu erzielen,
ist es notwendig, daß das Blitzlicht eine verhältnismäßig hohe Intensität und eine
kurze Dauer hat.
-
Dementsprechend iet ein wesentliches Ziel der Erfindung ein x es Verfahren
zur Übertragung von figürlichen Darstellungen auf einen durch Blitzlicht pyrolysierbaren
Gegenstand unter Verwendung von Blitzlicht verhältnismäßig hoher Intensität und
kurzer Dauer.
-
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung
von gedruckten Schaltungen oder Teilen hiervon, wobei mittels eines Blitzlichtes
ein bestimmter Schichtkörper belichtet wird, wie weiter unten näher ausgeführt ist.
-
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist ein Schichtkörper, der zur Herstellung
solcher gedruckter Schaltungen verwendet werden kann.
-
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist ein schnelles und trockenes Verfahren
für die direkte Herstellung von Siebdruckschablonen und dergleichen, die eine hohe
Auflösung haben, für Druckfarben durchläsnig sind, eine hohe Zugfestigkeit und gute
Elastizität haben.
-
Ein weiteres Ziel der Erfindung sind Stoffe zur Herstellung von Siebdruckschablonen
mit für Druckfarben undurchlässigen Filmen hoher Abriebfestigkeit, die an für Druckfarben
durchlässigen Trägern hoher Festigkeit haften, wobei der Überzug in aufgelösten
Mustern leicht entfernbar ist, Ein weiteres Ziel der Erfindung ist ein direktes
und verläßliches Verfahren zur Herstellung von Siebdruckschablonen für elektrostatische
und andere Druckverfahren, Noch ein weiteres Ziel der Erfindung ist ein Verfahren
zur Herstellung von Siebdruckschablonen der beschriebenen Art, die einfach und verläßlich
sind, eine lange Gebrauchsdauer haben, wenig Kosten und in kurzer Zeit mit wenig
Aufwand an technischem Können hergestellt werden können.
-
Diese und weitere Ziele und Vorzüge der Erfindung gehen aus dem nachstehenden
hervor.
-
Die Zeichnungen zeigen beispielsweise einige Ausführungsformen der
Erfindung.
-
Figur 1 zeigt in vergrößertem Maßstabe einen erfindungsgemäßen Schichtkörper
zur Herstellung einer gedruckten Schaltung.
-
Figur 2 zeigt schematisch die Herstellung von gedruckten Schaltungen.
-
Die Figuren 3 bis 6 zeigen die einzelnen Verfahrensschritte und Erscheinungen
bei der erfindungsgemäßen Herstellung von gedruckten Schaltungen.
-
Figur 7 ist ein Schnitt durch einen Körper zur Herstellung einer Siebdruckschablone
gemäß der Erfindung.
-
Figur 8 zeigt den Körper nach Figur 7, der teilweise weggebrochen
ist, um das als Träger dienende Gewebe zu zeigen.
-
Figu r 9 zeigt schematisch eine Anordnung zur Herstellung einer erfindungsgemäßen
Siebdruekschablone Figur 10 zeigt im Querschnitt eine fertige Siebdruckschablone.
-
Figur 17 zeigt in vergrößertem Maßstabe von oben einen Teil des Siebes
nach Figur 4.
-
Die Figur 1 zeigt schematisch einen Schichtkörper gemäß der Erfindung
für eine gedruckte Schaltung. Der Schichtkörper besteht im wesentlichen aus einer
elektrisch isolierenden Träger schicht 11, die üblicherweise aus Bakelite, einem
Phenol-Formaldehyd-Harz, hergestellt ist. Es kennen aber auch andere elektrisch
isolierende Stoffe hierfür in gleicher Weise verwendet werden. Bakelit ist schon
bisher in erheblichem Ausmaße zur Herstellung von gedruckten Schaltungen verwendet
worden, weil es leicht erhältlich und verhältnismäßig billig ist. Über der Schicht
11 befindet sich als dünne Schicht eine Kupferfolie 12, die test an dem Bakelite
haftet. Obwohl Kupfer hier erwähnt ist, versteht es sich doch, daß auch andere Metalle
hierfür verwendet werden können, z.B. Silber oder Aluminium. Ein Schichtkörper aus
den Schichten 11 und 12 ist im Handel erhältlich und stellt eine Kombination aus
einem isolierenden Träger und Kupfer dar. Über der Kupferschicht 12 und mit dieser
verbunden ist ein gegen ein Ätzmittel beständiger Überzug
13, der
vorzugsweise schwarz oder dunkel gefärbt ist. Dieser Überzug absorbiert praktisch
das gesamte sichtbare Licht, wenn er mit Blitzlicht bestrahlt wird. Über dieser
Schicht 13 befindet sich eine mit ihr vertundene halb durchsichtige Überzugsschicht
14 aus einem gegen ein Ätzmittel beständigen Stoff.
-
Die Schicht 13 besteht vorzugsweise aus einem Nitrozelluloselack,
der verschiedene Farbstoffe oder Pigmente oder beide enthält, wie z.B. Ruß. Der
Grund für diese Zusammensetzung der Schicht wird später erläutert. Die Schicht 14
besteht ebenfalls vorzugsweise aus einem Kitrozelluloseiack, enthält aber erheblich
weniger Ruß oder Farbstoff als die Schicht 13.
-
Bei der Durchführung des erfindungsgeiä13en Verfahrens zur Herstellung
von gedruckten Schaltungen befindet sich der Überzug 14 am nähesten zu der BlitzllchtquAlle,
während die elektrisch isolierende Schicht 11 am weitesten von ihr entfernt ist.
-
Die Figur 2 zeigt schematisch das Belichten mit Blitzlicht gemäß der
Erfindung. Hierbei ist der gesamte Schichtkörper nach Figur 1 mit 15 bezeichnet.
Bei der Herstellung der gedruckten Schaltung bringt man eine lichtundurchlässige
Maskierung der gewünschten Konfiguration 16 auf die Oberfläche 14 des Schichtkörpers.
Darauf wird das Gesamte mit einer Quelle 17 für Blitzlicht belichtet.
-
Die eigentliche Herstellung des Elementes der gedruckten Schaltung
ist in den Figuren 3 bis 6 gezeigt. Nach der Figur 3 ist eine Maskierung 16 auf
der durchsichtigen Schicht 14 aus Nitrozelluloselack angeordnet, Das Ganze wird
dann mit Blitzlicht hoher Intensit#t belichtet. Das Blitzlicht hoher Intensität
kurzer
Dauer bewirkt eine Pyrolyse der nicht abgedeckten Teile der Filme 13 und 14 aus
Nitrozelluloselack, während die durch die Maskierung abgedeckten Teile des Überzuges
nicht pyrolysiert werden. Die Figur 4 zeigt die Struktur nach der Pyrolyse und nach
der Entfernung der Maskierung 16. Bei dieser Verfahrensstufe hat die Kupferschicht
12 noch ihre ursprüngliche Struktur. Aber die beiden überzug 13 und 14 aus Nitrozellulose
sind teilweise hinweggebrannt, und zwar in denjenigen Gebieten, die durch die Maskierung
nicht abgedeckt war. Nur diejenigen Teile der Schichten 13 und 14 verbleiben, welche
durch die Maskierung abgedeckt waren.
-
Nach dieser Pyrolyse taucht man das Ganze in ein geeignetes Ätzmittel
ein, z.B. in eine Lösung von Salpetersäure, um diejenigen Teile der Kupferschicht
12 wegzuätzen, die nicht durch die gegen Säure beständigen Schichten 13 und 14 geschützt
sind.
-
Das Ergebnis dieses Ätzens ist in der Figur 5 gezeigt, wo man leicht
sieht, daß auf die Kupferschicht 12 die Konflguratlon der Maskierung angenommen
hat.
-
Beim nächsten Verfahrensschritt entfernt man die gegen Säure beständigen
Schichten 13 und 14, so daß ein Kupfermuster als gedruckte Schaltung entsteht, wie
sie in Figur 6 gezeigt wird.
-
Nitrozelluloselacke sind in vielen organischen Lösungsmitteln löslich,
z.B. in Aceton oder Methyläthylketon, und können durch diese Lösungsmittel entfernt
werden.
-
Im Ergebnis erhält man nach dem Belichten,der Pyrolyse,dem Hinwegätzen
von Kupfer oder des anderen Metalles und der Entfernung der Überzüge eine gedruckte
Schaltung auf dem elektrisch isolierenden Träger aus Bakelit, der in Form der Konfiguration
der Maskierung entspricht.
-
Verschiedene Verfahren zum Belichten mit Blitzlicht können verwendet
werden. Bei einem erfindungsgemäßen Beispiel wurde der Schichtkörper belichtet mit
einer mit Xenon gefüllten Blitzlichtröhre aus Quarz mit etwa 7000 Volt und einem
Energieausstoß von 10 COO Joule und einer Belichtungsdauer von etwa einer halben
Millisekunde. Es können auch Belichtungsdauern bis zu 20 Millisekunden je nach Bedarf
verwendet werden. Indessen ist es vorzuziehen, so kurz wie möglich zu belichten,
um eine scharfe Abgrenzung des Bildes zu erhalten.
-
Solche Parameter der Belichtung mit Blitzlicht können der verschiedenen
erfindungsgemäßen Formen des Verfahrens verwendet werden.
-
Wie schon bemerkt, ist die Zwischensohicht 13 aus Nitrozelluloselack
Licht absorbierend. Der Überzug 14 läßt mehr Licht hindurch als die Schicht 13.
Der Zweck dieser Kombination bei der bevorzugten Auaftihrungsform zur Herstellung
von gedruckten Schaltungen besteht darin, daß besonders viel Licht in dem Material
unmittelbar neben der Kupferfolie absorbiert wird. Dieses Material wirkt als Wärmefalle
und verzögert die Pyrolyse des Fixes in den durch die Maskierung nicht abgedeckten
Gebieten. Die geringen Mengen von Ruß in der oberen Schicht 14 bewirken ein nur
sehr geringes Erwärmen durch Absorption und lassen gleichzeitig den gr#ßeren Teil
der Lichtenergie bis zur unteren Schicht kommen. Der überliegende Überzug 14 wird
also durch die in der Schicht 13 erzeugte Hitze pyrolysiert.
-
Die Zusammensetzung des Nitrozelluloselackes in den Schichten 13 und
14 ist sehr wichtig. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wurde die
Licht absorbierende Überzugs schicht
13 hergestellt durch Mischen
von 12 Gramm Nitrozellulose mit etwa 10,5 bis 12,2 % Stickstoff, 1,5 Gramm Ruß und
so viel eines Verdünnungsmittels, daß die gesamte Suspension so mol ausmachte. Dieser
Überzug kann durch Sprühen, Tauchen, Walzen, oder ähnliche Verfahren in einer Dicke
von etwa 25 Mikron aufgebracht werden. Man kann natürlich auch dickere Überzüge
verwenden. Der äußere Überzug 14 aus Nitrozellulose wurde bei dieser bevorzugten
Ausführungsforin aus 12 Gramm Nitrozellulose desselben Stickstoffgehaltes, 30 Milligramm
Ruß und entsprechenden Mengen eines Verdünners zum Auffüllen auf 150 ml hergestellt.
Dieser letztere Überzug wird in derselben Art aufgebracht, und zwar in einer Dicke
bis etwa 6 Mikron.
-
Man kann auch zusätzliche Menge/Jes Verdünner verwenden, um für die
jeweilige Auftragsart eine geeignete Konsistenz zu erhalten.
-
Die beiden Schichten 13 und 14 können anstelle von Ruß auch andere
geeignete Pigmente oder Farbstoffe für sich oder zusamen mit Ruß enthalten, wobei
die Wirkung immer dieselbe bleibt. Anstelle von Lack als bevorzugter Ausgangsstoff
können auch andere gegen Atzmittel beständige Stoffe in hnlicher Weise verwendet
werden.
-
Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung sind die beiden Lackschichten
13 und 14 ersetzt durch eine einzige gegen ein Ätzmittel beständige Schicht der
gewählten Lichtundurchlässigkeit. Auch diese einzige Schicht wird unter der Einwirkung
der Belichtung mit Blitzlicht dort pyrolysiert, wo sie nicht durch die Maskierung
abgedeckt ist, und zwar in praktisch genau derselben Weise, wie die oben beschriebenen
zwei Schichten. Auch die einzige Schicht kann Ruß oder andere
Pigmente
und/oder Farbstoffe enthalten, um durch die Färbung eine gute Absorption der l,lchtenergie
zu bewirken.
-
Bei einer anderen erfindungsgeinäßen Ausführungsform, die nicht auf
die Herstellung von gedruckten Schaltungen gerichtet ist, kann man einfach einen
Träger mit einer Oberschicht eines durch Blitzlicht pyrolysierbaren Materials verwenden.
Die Maskierung, ein fotografisches Negativ oder praktisch irgendetwas mit dem gewünschten
Muster, das selektiv den Durchgang des Lichtes der Blitzlichtquelle blockiert oder
das Licht durchläßt, wird zwischen die Blitzlichtquelle und die pyrolysierbare Schicht
gebracht. Beim Belichten wird die pyrolysierbare Schicht selektiv zerstört, wobei
das ursprüngliche Muster entsteht. Bei diesen Ausführungsformen können andere durch
Blitzlicht pyrolysierbare Stoffe als Nitrozellulose verwendet werden.
-
Die Figuren 7 und 8 zeigen eine Siebdruckschablone 11o mit einem Träger
112 in Form eines aus Fäden 114 gewebten Siebes als rechtwinklige Matrix mit Öffnungen
116, Ein Überzug 118 ist auf eine Seite dieses Siebes gebracht, so daß alle Öffnungen
blockiert sind.
-
Wie schon gesagt, ist der Träger ein elastisches Material hoher Zugfestigkeit,
so daß es gespannt oder gebogen werden kann, um dem Drucken angepaßt zu werden.
Das Sieb kann aus Fäden bestehen, welche mehrere Fasern enthalten, wie Seide.
-
Es ist aber vorzuziehen, daß der Träger aus einfädigem Material mit
gleichmBigen Maschen besteht. Diese Fäden müssen natürlich beständig sein gegenüber
der Druckfarbe und gegenüber der Reaktion der Pyrolyse. Sie bestehen beispielsweise
aus
organischen Polymeren, wie ITylon, einem Polyamid, oder Daeron, einem Polyester,
Polyäthylen oder Vinylverbindungen, wie Polyvinylchlorid. Die Fäden können auch
aus einem korrosionsbeständigen Metall, wie rostsicherem Stahl bestehen.
-
Die Maschenweite des Gewebes muß eine derartige sein, daß die Tröpfchen
oder Teilchen der Druckfarbe frei hindurchgehen können. Typisch sind Gewebe mit
Maschenweiten von o,o35 bis o,15 mm. Wenn eine geringere Auflösung gewünscht wird,
z.B. beim Bedrucken von Teppichen oder Plakaten, können die Maschen weiter sein.
Der Träger braucht auch nicht gewebt zu sein, sondern kann aus einem beliebigen
porösen Material bestehen; welches die Druckfarbe durchläßt. Man kann ihn auch herstellen
durch Bildung von gleichmäßigen Öffnungen in gloichmäßigen Entfernungen in einem
Film oder einem Blech, z.B. durch Ätzen von Löchern in einen Film aus Metall oder
Kunststoff, oder durch Formen des ganzen Musters durch Bestrahlung, geeigneterweise
durch pulsierende Bestrahlung mit einem kollimierten Laserstrahl, welcher die Oberfläche
des Bleches beseitigt. Der Träger kann eine Dicke von o,o25 bis 1,25 mm, vorzugsweise
von o,o25 bis o,5 mm haben.
-
Der durch Licht zersetzbare Überzug ist eine explosiv verbrennbare
Zusammensetzung in Form eines Filmes von hoher Zugfestigkeit und Abriebfestigkeit,
der sich explosiv entzündet, wenn er direkt sehr kurzzeitig mit einem Licht hoher
Intensität bestrahlt wird, wobei die bestrahlten Gebiete vollständig wegbrennen,
ohne daß die Reaktion auf die benachbarten Gebiete übertragen wird. Die explosive
Reaktion erlischt sofort, wenn kein Licht mehr auftrifft. Der Überzug sollte vorzugsweise
von der Druckfarbe nicht aufgelöst oder
angelöst werden. Wenn der
Uberzug nicht von sich aus diese Eigenschaften hat, so können die nicht weggebrannten
Gebiete mit einem Lack oder einem Abdichtmittel überzogen werden, um ihn unlöslicher
in der Druckfarbe zu machen.
-
Damit ein Film diese mehrfachen Eigenschaften hat, muß er als wesentliche
Bestandteile einen verbrennlichen Filmbildner, ein fotothermisches Pigment, einen
verbrennlichen Stoff und ein Oxydationsmittel für den verbrennlichen Stoff enthalten,
Der Film bildende Stoff sollte vorzugsweise einen Film mit der hohen Zugfestigkeit
von etwa 35o bis 1400 kg/cm2, -orzugsweise von etwa 500 bis looo kg/cm2 bilden.
Der Film sollte weiterhin eine hohe Abriebbeständigkeit und eine gute Biegefähigkeit
haben, Er sollte eine Biegefestigkeit von wenigstens 40, vorzugsweise mehr als 60
nach dem MIT Folding Endurance Tester haben. Der Film sollte ferner keine Poren
enthalten, welche die Druckfarbe durch den Überzug durchlassen. Er muß schließlich
fest verbunden sein mit den Fäden des Trägers.
-
Der Fllmbildner kann eine thermoplastische oder ein in der Wärme härtbarer
Stoff sein. Vorzugsweise ist er ein löslicher Stoff, so daß die anderen Bestandteile
des Überzuges eingearbeitet werden können durch Mischen, Malen oder andere Verfahren
zur Herstellung von Aufschlämmungen oder Lösungen gleichmäßiger Natur. Wenn das
Oxydationsmittel und das Pigment nicht gleichmäßig in dem Überzuge dispergiert sind,
so verhält sich das Material unregelmäßig, wenn es ait Licht oberhalb der Entzündungsgrenze
bestrahlt wird.
-
Die brennbaren Bestandteile sind in der Regel identisch mit dem Filmbildner
und bilden typischerweise den verbrennlichen
Teil des Filmbildners.
Man kann natürlich auch zusitzliche verbrennliche Stoffe organischer Art zusetzen,
um den Überzug leichter verbrennlich zu machen. Typische Filmbildner sind organische
harzartige Stoffe mit einem hohen Gehalt an Kohlenstoff und Wasserstoff. Vorzugsweise
sind das Kohlehydrate, wie die Derivate von Zellulose, z.B. ihre Äther, Ester oder
Nitrate. Weitere geeignete Film bildende verbrennliche Stoffe sind Polyvinylalkohol,
Polyvinylacetat, Vinylchlorid, Vinylidenchlorid oder die entsprechenden Fluoride,
Lactame, Polyamide oder Polycarbonate.
-
Der verbrennliche Film ist kein schwaches Explosionsmittel. Er verbrennt
innerhalb einer verhältnismäßig kurzen Zeit unter Überführung der verbrennlichen
Stoffe und des Bindemittels hierbei in gasförmige Nebenprodukte. Die erfindungsgemäßen
Oxydationsmittel sind temperaturempfindlich.Wenn sie auf die Entzündungstemperatur
gebracht werden, setzen sie Sauerstoff frei, der sich mit dem Wasserstoff, dem Kohlenstoff
und anderen verbrennbaren Elementen verbindet, so daß schnell mit einer geregelten
Geschwindigkeit gasförmige Verbrennungsprodukte entstehen und der Überzug in diesen
Gebieten beseitigt wird.
-
Der verbrennliche Film kann auch einen Stoff wie Nitrozellulose enthalten,
der gleichzeitig als Brennstoff und Oxydationsmittel wirkt. Er kann auch besondere
organische oder anorganische Oxydationsmittel enthalten, die in dem Filmbildner
suspendiert oder gelöst sind, z.B. Nitrate, Perchlorate, Chlorate, Oxyde oder Peroxyde.
Nitrozellulose ist ein bevorzugtes Material, da es sich schon bei tiefer
Temperatur
entzündet und ausgezeichnete Film bildende Eigenschaften hat. Gute Filme können
aber auch aus anderen explosiven Stoffen bestehen. Man kann diese Stoffe auch in
Kombination verwenden, indem man den einen in dem anderen löst oder suspendiert.
Anorganische Oxydationsmittel sind üblicherweise die Nitrate, Chlorate, Perchlorate
und/oder Peroxyde von Ammonium und/oder Alkalimetallen. Es können auch Oxydationsmittel
geringerer Energie wie Oxyde oder Chlorate verwendet werden, die aber einer höheren
Energie bedürfen, um den Überzug zu entzünden.
-
Das foto thermische Pigment sollte gleichmäßig dispergiert sein in
dem überzug, und zwar in einer Menge, durch welche genügend Licht absorbiert wird,
um eine thermische Schwelle für die Entzündung des Überzuges in kurzer Zeit zu bilden,
Es wurde hierbei gefunden, daß die Menge Je Flächeneinheit wichtiger ist als die
Menge Je Volumeinheit. Das kann dadurch gezeigt werden, daß ein Überzüg minimaler
Dicke mit einem gewissen Minimalgehalt an fotothermischen Pigmenten beim Überschreiten
der gleichen Schwelle mit dem gleichen Lichtimpuls entzündet wird, wenn auch der
Überzug auf das Drei- bis Vierfache seiner Dicke mit einem klaren nicht pigmentierten
Gemisch verdünnt wird.
-
Das Pigment kann bei der Umsetzung entweder weggebrannt werden oder
es kann als feines Pulver zurückbleiben, das aber durch die Verbrennungsgase durch
die Öffnungen des Siebee vollständig hinauegedrückt wird. Man kann a# das Sieb leicht
mittels des Rahmens aufklopfen. Bevorsu$t Pigmente sind solche, die eine hohe Absorptionsfähigkeit
für das gesamte Lichtspektrum haben. Schwarze Pigmente wie Ruß mit
einer
sehr hohen Schwärze sind wirksame Schwärzekörper, welche Strahlen aus dem gesamten
Spektrum absorbieren und In thermische Energie umwandeln. Eine obere Grenze für
den Gehalt an dem fotothermischen Pigment ist dadurch gegeben, daß bei einem zu
hohen Gehalt die Zersetzung verzögert wird und aufhört, bevor sie sich ganze durch
den Film hindurch for setzt. Eine hohe Pigmentdichte macht die Oberflächenschicht
lichtundurchlässig, so daß kein Licht zu den unteren Schichten gelangt.
-
Da der Film keine genügende Wärmeleitfähigkeit zur Weiterleitung der
Wärme andere Oberfläche nach abwärts hat, wird die Reaktion thermisch abgeschreckt
und setzt sich nicht durch die ganze Dicke des Filmes hindurch fort.
-
Das Pigment kann auch ein dunkelblaues oder ein schwarzer organischer
Farbstoff oder ein dunkles Metalloxyd sein, wie Kupferoxyd, Eisenoxyd oder Mangandioiyd.
Bevorzugte Pigmente sind fein verteilte Kohlenstoffe, wie fotothermischer Ruß im
Gegensatz zu leitendem Ruß. Der Gehalt an diesem fotothermischen Pigment kann innerhalb
verhältnismäßig weiter Grenzen liegen, vorzugsweise bei 2 bis 25 Gewichtsprozent,
insbesondere bei 5 bis 20 Gewichtsprozent, bezogen auf das Film bildende Material.
Bevorzugt ist feinverteilter Ruß mit einem mittleren Teilchendurchmesser zwischen
lo und 70 Millimikron, insbesondere 27 Millimikron, so daß die fein verteilten Teilchen
als Kernbildner für das Oxydationsmittel dienen können.
-
In Gegenwart des Rußes kristallisiert das Oxydationsmittel während
des Trocknens des Filmes in sehr fein verteilten Kristallen aus, und nicht in Form
von großen Kristallaggregaten, welche den Film sprengen können und seine Verbrennlichkeit
damit herabsetzen.
-
Der Film kann eine Dicke bis herab zu 2,5 Mikron haben, wobei er seine
gewünschte Festigkeit beibehält und bei Bestrahlung mit Licht hoher Intensität und
kurzer Dauer entsprechend reagiert. Filmdicken über 25 Mikron sind in der Regel
nicht notwendig. Bei Zunahme der Filmdicke muß die von der Lampe ausgestrahlte Energie
ebenfalls erhöht werden. Das Oxydationsmittel sollte in solchen Mengen vorhanden
sein, daß die den Film bildenden Feststoffe in Gase übergeführt werden und der Film
in den belichteten Gebieten vollständig zerstört wird. Hierbei ist nicht unbedingt
ein. stöchiometrisches Mengenverhältnis notwendig. Trotzdem sollten genügende Mengen
von Oxydationsmittel zugegen sein. Das Mengenverhffiltns von Film bildenden Stoffen
zu den Oxydationsmitteln sollte zwischen 1:4 und 4:1 liegen. Die Menge der Oxydationsmittel
sollte das Notwendige nicht übersteigen, damit die anderen Eigenschaften des Films
nicht leiden, Gemäß Fig. 9 wird erfindungsgemäß eine Siebdruckschablone dadurch
hergestellt, daß man ein Transparent 120 mit lichtundurc.hlässigen Gebieten 122
und lichtdurchlässigen Gebieten 124 in Form des gewünschten Bildes oder Musters
zwischen eine Lichtquelle 126 und den Überzug 118 in der Platte 11o bringt, Zweckmäßigerweise
bringt man die Maskierung in direkte Berührung mit dem Überzug 118, um eine höhere
Auflösung zu erhalten, Die Blitzlichtlampe 126 hat einen Reflektor 128.
-
Beim Pulsieren der Lampe zur Herstellung von Pulsen kurzer Dauer und
hoher Intensität geht das Licht durch die durchsichtigen Gebiete 124 der Maskierung
hindurch, erhitzt die darunterliegenden Gebiete des Überzuges über die Entzündungsschwelle
und veranlaßt, daß während der Bestrahlung diese Gebiete weggebrannt werden.
-
Nach den Figuren lo und 11 verbleiben auf dem Träger Teile 130 des
Überzuges 118, die genau den lichtundurchlässigen Gebieten 122 der Maskierung entsprechen.
Die Gebiete 132, die den durchsichtigen Gebieten 124 der Maskierung entsprechen,
sind vollständig entfernt. Die Figur 11 zeigt in vergrößertem Maßstabe einen Teil
der fertigen Siebdruckschablone, die erfindungsgemäß hergestellt ist. Sie zeigt
die selektive Entfernung des Überzuges 118 in Form des gewünschten Bildes oder Musters
132. Man sieht die Öffnungen 116 des Siebes, die durch den Träger hindurchführen.
Die Auflösung' ist so fein, daß sogar Einzelgebiete 1,33 einer einzigen quadratischen
Masse erhalten bleiben und nicht der Inhalt Jeder Masche des Überzuges 18 hinwegbrennt,
wie es zu erwarten gewesen wäre.
-
Oben ist eine Maskierung mit vollständig lichtundurchlässigen und
vollständig durchsichtigen Gebieten beschrieben. Die Maskierung kann aber auch Grautöne
haben, welche nur gewisse Anteile der Energie durchlassen. Die Entzündung, Verbrennung
und Entfernung des Überzuges hängt davon ab, ob die auftreffende Lichtenergie die
Entzündungsschwelle überschreitet.
-
Die Maskierung kann auch ein Punktmuster nach bekannten fotografische
Verfahren enthalten, um Grauschattierungen wiederzugeben. Die Maskierung kann auch
aus Metall bestehen mit eingeschnittenen oder ausgeätzten Öffnungen in dem gewünschten
Muster. Die Maskierung kann auch aus einen anderen geeigneten undurchsichtigen Material
bestehen, welches das Licht an der Lampe reflektiert oder absorbiert und thermisch
widerstandsfähig gegen Lichtenergie ist. Um die beste Auflösung zu erhalten, sollten
die Platte und die Maskierung unter Druck in direkter Berührung miteinander stehen,
z.B. in einem Vakuumrahmen, während das Ganze kurzzeitig bestrahlt wird. Das
undurchsichtige
Bild oder Muster kann auch erhalten werden durch Drucken oder Zeichnen auf#den Film
18 mittels Zusammensetzungen, die Licht reflektieren. Hierfür kann man weiße oder
metallische Mischungen verwenden, Man kann auch den Film 118 mit Silber oder Aluminium
überziehen und ein reflektierendes Muster durch uebliche fotografische Ätzverfahren
erzeugen. Das Muster oder Bild der Maskierung kann die Form von Buchstaben, anderen
Symbolen, Zeichnungen, Punkten oder dergleichen haben. Das Bild kann in positiver
oder negativer Form vorliegen, und die Schrift kann direkt oder umgekehrt gelesen
werden, was von der gewünschten Verwendungsart der Druckachablone abhängt.
-
Die Intensität und Dauer der Belichtung sollten so sein, daß eine
gute Auflösung und eine bildgetreue Wiedergabe erzielt werden. Die Strahlung der
Lampe sollte so intensiv ser daß die Temperatur in der Platte die Schwelle der Entzündungs#,
temperatur erreicht und überschreitet. In einem Nitrozellulose-Überzug mit 10 bis
20 % Ruß liegt die Entztindungstemperatur bei 190°. Um diese Temperatur zu erreichen,
muß die Bestrahlung 2 eine Intensität von wenigstens etwa 1,5 Joule/cm haben. Wenn
man ein Kontaktverfahren verwendet, so sollte die Intensität der Bestrahlung 15
Joule/cm2 nicht Überschreiten, damit nicht die lichtundurchlässigen Gebiete der
Maskierung hoch erhitzt werden und die unter ihnen befindlichen Gebiete des Films
gschädigt werden. Die Intensität der Bestrahlung liegt entsprechend höher, wenn
Filme nithöheren Entzündungstemperaturen verwendet werden. Die Dauer der Bestrahlung
kann zwischen 0,1 und 50 Millisekunden, vorzugsweise zwischen 1 und 5 Millisekunden
liegen. Je kürzer die Bestrahlungsdauer, desto besser ist die Auflösung der Schablone.
-
Eine der erfindungsgemäßen Aufgaben ist ein Verfahren zur Hers stellung
von Siebdruckschablonen, die vergleichbar einer feinen fotografischen Auflösung
eine Auflösung von wenigstens 15, vorzugsweise bis zu 60 Linien Je ca2 oder darüber
haben. Das kann festgestellt werden durch Vergleich der Linienqualität einer erfindungsgemäßen
Schablone mit bekannten Standardschablonen. Die Auflösung oder Wiedergabe kann auch
festgestellt werden durch Beobachtung, in welchem Ausmaße graue Punkte auf der Bonus
Companyts Bychrome scale reproduziert werden.
-
Die Lichtquelle sollte vorzugsweise einen großen Anteil an sichtbarem
Licht im Vergleich zu ultravioletten und infraroten Strahlen erzeugen. Das beruht
darauf, daß die llchtdurcliiässi gen Gebiete der Maskierung und der Glasabdeckung
im Vakuum rahmen wenig infrarotes und ultraviolettes Licht durehlassen.
-
Ein großer Anteil an sichtbarem Licht ist deshalb erforder#ich, damit
der zersetsbare #berzug erreicht und auf Entzündungs temperatur gebracht wird. Handelsübliche
elektronische Blitzlichteinheiten können erfindungsgemäß verwendet werden. Eine
verhältnismäßig einfache elektronische Blitzlichtlampe enthält eine mit Xenon gefüllte
Quarzröhre, die iit einem großen kondensator verbunden ist, welcher mit hochgespanntel
Gleichstrom aufgeladen wird. Die Lampe wird in Betrieb gesetzt durch Ent laden eines
kleinen Kondensators durch einen Transformator, der mit einer dritten Elektrode
um die Blitzlichtröhre verbunden ist. Man kann auch mehrere Kondensatoren verwenden,
von welchen Jeder während des Betriebes auf 4000 Volt oder weniger aufgeladen ist.
Die Dauer der Lichtausstrahlung aus dieser Lampe kann von weniger als einer Millisekunde
bis heraus zu etwa 30 Nillisekunden eingestellt werden, wobei Intensitäten von 500
bis 3000 Joule erreicht werden.
-
Bisher ist das Verfahren unter Verwendung von elektronischem Blitzlicht
beschrieben. Es können aber auch andere Lichtquellen zur Erzeugung von kurzen intensiven
Lichtpulsen verwendet wer den, wie#z.B. explodierende Drähte, Funkenentladungen
oder Blitzlichtröhren mit Magnesium und Zirkonium. Weil es einfacher ist und wiederholt
werden kann, wird ein elektronisahes System erfindungsgemäß vorgezogen.
-
Moglichkeit der Eine wesentliche erfindungsgemäße T~lkenntnis ist
dieerstel lung von explosiven Filmen hoher Festigkeit derart, daß sie sich in genauen
Mustern zersetzen unter dem Einfluß von kurzer ch Bestrahlung, und/5#i erbeisehr
genaue Siebdrucksehablonen, gedruckte Schaltungen und dergleichen herstellen lassen.
-
Es gibt drei wesentliche Arten der Verbrennung. Bei der ersten Art
ist das verbrennliche Material thermisch brennbar, und die Verbrennung wird nicht
aufrechterhalten, wenn nicht dauernd Wärme angewendet wird. Bei der zweiten Art
ist das Material oxydativ verbrennlich, und die Verbrennung wird in Luft aufrechterhalten,
erlischt aber ohne Zutritt von Sauerstoff. Bei der dritten Art sind die Materialien
selbstverbrennlicn. Diese Stoffe haben eine eingebaute Sauerstoffquelle und brennen
nach der Entzündung in den meisten Fällen weiter. Die erfindungsgemäßen Materialien
gehören ~zu dieser dritten Klasse Es ist aber sehr bemerkenswert, daß diese selbstverbrennlichen
explosiven Stoffe während einer kurzen Dauer entzündet werden können, wobei sie
nach Aufhörung der Bestrahlung nicht weiter brennen und auch die Zersetzung nicht
seitlich fortschreitet, wobei der gesamte Film wegbrennen würde WeidenerstenVersuchen
wurde ein Blatt von schwarzem Zellulosenitrat mit einer Dicke von etwa 3 mm und
Kantenlängen von etwa 50 x 50 mn einem Lichtimpuln von einem Blitzlicht von 30 Millisekunden
ausgesetzt Hierbei verbrannte der Block vollständig, Wenn die Belichtungsdauer auf
etwa 0,2 Millisekunden herabgesetzt wurde, so verbrannte lediglich die obere Schicht
in einer Dicke von etwa 12 Mikron.
-
Diese Versuche wurden im Freien durchgeführt. Wenn man einen dünnen
Film aus schwarzer Nitrozellulose mit einer Dicke von 8 bis 12 Mikron mit einem
Streichhol7 anzündet, so verbrennt
der Film schnell und vollständig
an Luft. Die Ursache für die Begrenzung des Fortschreitens der Verbrennung des belichteten
dünnen Filmes liegt also nicht darin, daß der Film zu dünn ist, um die Verbrennung
fortschreiten zu lassen, Das einzigartige und unerwartete Beendigen des Fortsf.1.i#C#t#r#s
iot durch andere Umstände bedingt. Die Verbrennungsgeschwindigkeit von Nitrozellulose
ist proportional dem Druck an der Oberfläche des brennenden Teiles Wenn der schwarze
Film Lichtenergie in bestimmten Gebieten absorbiert, so steigt die Temperatur dort
sehr schnell und erhitzt das Gas in der Nachbarschaft der Oberfläche selbst in Abwesenheit
einer Verbrennung, wobei eine Stoß welle entsteht. Nach der Entzündung dehnen sich
die durch die Verbrennung erzeugten Gase mit einer solchen Geschwindigkeit aus,
daß ein Teilvakuum entsteht, welches wahrscheinlich die Verbren nung zum Erlöschen
bringt Während desselben Augenblickes hat auch die Bestrahlung den Punkt überschritten,
in welchem genügend Energie zur Aufrechterhaltung der Verbrennung geliefert wird.
-
Der Brand in der Nitrozellulose wird damit al~delöscht, Es macht nur
einen kleinen Unterschied, ob diese Erscheinung beobachtet wird bei atmosphärischem
Druck in Gegenwart von Sauerstoff oder in einem Teilvakuum in einem Vakuumrahmen.
Die Gegenwart der Glasplatte des Rahmens in Berührung mit dem Überzug trägt auch
dazu bei, das Fortschreiten der Verbrennungsreaktion zu begrenzen. Bei Versuchen
wurde die Maskierung in Berührung mit der Platte gehalten, und zwar durch mechanischen
Druck ohne Verwendung einer Vakuumpumpe. Hierbei wurden keine bemerkbaren Unterschiede
in der Zersetzung der Teile des Überzuges festgew stellt Bei dem Versuch mit dem
dicken Block wurde nur die äußere Oberflache des Blockes auf die Entzündungstemperatul
erwärmt. Die
darunterliegenden dickeren Teile erreichten keine
Temperatur, um eine Fortsetzung der Reaktion zu gewährleisten, wenn nicht die Oberfläche
während längerer Zeit kontinuierlich bestrahlt wird, die genügt, damit die Stoßwelle
die darunterliegenden Schichten auf Entzündungstemperatur erwärmt. Bei der llei'#'teI#ung
von Siebdruckschablonen, bei welchen der dünne Film arif einem Träger mit vielen
Zwischenrahmen sich befindet, bewirkt aueh der siebförmige Träger~ eine gewisse
Verzögerung der Verbrennung Das kann aber nicht der wesentliche Umstand sein, weil
sogar inner halb der Maschen des Siebes Teile nicht vollständig wegeebrannt waren.
Die Verbrennung entspricht also genau dem muster des auf treffenden Lichtes.
-
Fachleute wUrden erwarten, daß ein selbstverbrennliches explosives
Material mit in ihm gleichmäßig verteilten Oxydationsmitteln weiterbrennen würde,
nachdem es einmal entzündet ist.
-
Es ist nicht geklärt worden, weshalb nicht der gesamte Überzug der
Platte für die Herstellung von Siebdruckschablonen abbrennt Vielleicht trägt die
Bildung einer Druckfront unter Entstehung 0 weich eines Vakuums dazu bei, die Reaktion
zu beenden. as erfindungsgemäße Material üblicherweise als selbstverbrennlich angesehen
werden kann, verhält es sich aber in der erfindungsgenäß verwendeten Form mehr wie
ein thermisch verbrennliches Material, welches eine dauernde Zufuhr von Verbrennungswärme
erfordert, um die Verbrennung aufrechtzuerhalten.
-
Diese Eigenschaften und andere Eigenschaften des erfindungsgemäßen
Materials werden nachstehend bei der Beschreibung von Ausiührungsformen der Erfindung
geschildert. Es handelt sich aber hierbei nur um Beispiele. Zahlreiche Änderungen
können vorgenoiinen werden, ohne von dem Erfindungsgedanken abzuweichen.
-
Das Verfahren zum Überziehen hat einen erheblichen Einfluß auf die
Treue der Wiedergabe, auf die Auflösung und möglicherweise auch auf die Spannungsschwelle
des überzogenen Siebes. Man kann den Film direkt auf den Träger aufbringen oder
ihn auch vorher formen Beim direkten Aufbringen klammert man das Sieb über einem
Halter fest. Dann bringt man den Überzug mittels eines Hakels von der Druckfarbenseite
her auf das Sieb auf und läßt ihn trocknen. Der Überzug kann auch in die Maschen
eindringen.
-
Die Pyrolyse oder die Verbrennung werden auch in einem größeren Ausmaße
durch die thermischen Eigenschaften der Fäden beeinflußt.
-
Nach dem anderen Verfahren formt man den Film auf einem Träger.
-
Von diesem kann er abgezogen werden. Als Träger können Polyäthylen,
Polyester wie Mylar oder Glas dienen. Wenn der vorgeformte Film auf das Sieb gebracht
wird, befindet sich der größte Teil auf der einen Seite der Maschen, und zwar auf
der Druckseite.
-
Die Maschen haben in diesem Fall einen geringeren Einfluß auf die
Pyrolyse, Beispiel I Auf ein Sieb aus rostfreiem Stahl mit Maschenweiten von 0,075
mm wurde ein Überzug aufgebracht, der 100 g Zellulosenitrat von 30 Sekunden (mit
12,2 % Stickstofi)und 5 g Ruß mit einem Schwärzeindex von 166, einer Oberfläche
von 190 m2/g und einem mittleren Teilchendurchiesser von 20 Mikron enthielt. Diese
Bestandteile wurden in 2000 g eines handelsüblichen Lackverdünners gebracht und
dann in einer Kugelmühle 24 Stunden lang bearbeitet. Nach dem Lösen und Mahlen wurde
der Film zu einer flüssigen Schicht mit einer Dicke von 0,225 mii auf eine mit Chrom
plattierte Oberfläche gegossen Nach dem Trocknen hatte der Film eine Dicke von etwa
7,5 Mikron. Nach Erreichen eines klebrigen Zustandes wurde das Sülilsieb fest auf
den Nitrozeilulosefilm gepreßt. Dann wurde
weiter getrocknet, bis
die restlichen Lösungsmittel entfernt waren. Hierauf wurde das Stahl sieb mit dem
Nitrozellulosefilm von der Chromplatte abgezogen. Anschließend trocknete man in
einem Ofen eine Stunde lang bei 60° C.
-
hierauf wurde eine Maskierung in Berührung mit dem Zellulosefilm in
einem Vakuumrahmen angeordnet. Das ganze wurde mit Blitzlicht mit einer Intensität
von ii bis 12 Joule/cm2 bestrahlt. Die Blitzlichtlampe mit 3000 Watt-Sekunden wurde
in einer Entfernung von 10 cm von der Nitrozelluloseschicht gehalten. Die Belichtungsdauer
betrug 1 Millisekunde. Die Siebdruckschabione wurde dann verwendet zum Drucken eines
Bildes der Maskierung.
-
Beispiel II Zur Herstellung eines Filmes werden die folgenden Stoffe
verwendet: 1195 g (Trockengewicht) Nitrozellulose von DuPont mit 600 bis 1000 Sekunden,
angefeuchtet mit 5,1 g Äthanol (Feuchtgewicht:.
-
16,6 5); 6,0 g (Trockengewicht) Hercules Nitrozellulose von 35 Sekunden,
angefeuchtet mit 2,6 g Isopropanol (Feuchtgewicht: 8,6 g); 5,0 g Nitrozellulose
von 0,5 Sekunden; 5,0 g Ruß; 2,9 g Dibutylphthalat als Weichmacher. Die nicht flüssigen
Bestandteile enthielten 74,0 # Nitrozellulose, 16,4 % Ruß und 9,6 % Dibutylphthalat.
-
Zur Herstellung des Lackes wurde ein Lösungsmittelgemisch A aus 464,0
g (525,0 1) Butylacetat, 56,5 g (70,5 ml) Methylisobutylketon und 52,6 (60 ml) Amylacetat
und ein Lösungsmittelgemisch B aus 21710 g (278 ml) Isopropanol, 194,0 g (227 ml)
Xylol und 354,0 g (407 hl) Toluol hergestellt.
-
Man gab die Festbestandteile zu 274 g des Lösungsmlttelgemisches B
und führte 10 Minuten lang sorgfältig, um eingeschlossene Luft zu entfernen. Dann
gab man 211 g des Lösungsmittelgemisches A hinzu und rührte oder schüttelte, bis
die Lösung vollständig war. Hierzu brauchte man eine bis zwei Stunden, was von der
Art des Rührens abhängt. Nach 48-stündiger Alterung hatte die Lösung eine Viskosität
von 1100 bis 1200 Centipoise. Die Lösung hatte danach die nachstehende Zusammensetzung:
4,30 * (22,5 #) NItjozellulose, 0,96 % (5,0 g) fluß, 0,55 0 (2,9 g) vreiehmaclsel
1,47 % (7,7 g) Alkohole aus der Nitrozellulose, ~92,72 G (486,0 a Lösungsmittel
Die Lösung wurde mit einer Dicke von etwa 0,25 mm auf ein 0,25 mm dickes Blatt von
Polyäthylen gegossen. Nach dem Trocknen hatte der Film eine Dicke von etwa 8 bis
10 Mikron. Das Blatt aus Polyäthylen wurde dann auf die gewünschte Größe zurechtgeschnitten,
worauf man den Überzug auf ein gespanntes Sieb übertrug.
-
Das Sieb war mit Klammern festgehalten in enger Berührung mit der
überzogenen Seite des Blattes aus Polyäthylen. Der Film wurde auf eine glatte Oberfläche,
z.B. eine Glasplatte, gebracht, worauf ein mit Aceton getränkter Filz oder Sehwakm
über die Druckfarbenseite des Siebes gezogen wurde. #Nach Trocknen durch Anblasen
mit Luft kann der Träger aus Polyäthylen leicht abgezogen werden, worauf das Sieb
mit dem Überzug fertig für die weitere Verwendung ist. Das ganze Verfahren kann
in weniger als einer Minute durchgeführt werden.
-
Beispiel III Um die Grenzwerte für die Spannung festzustellen, wurde
eine Siebdruckschablone nach dem Beispiel II hergestellt. Der Lack war von der einen
Seite von einem Sieb aus rostfreiem Stahl und von der anderen Seite von einer Glasplatte
gehalten. Der
Rakel wurde 0,1 mm über dem Sieb geführt, so daß
der nasse Film oberhalb der Maschen eine Dicke von 0,1 mm hatte Nach dem Trocknen
hatte der Film eine Dlcke von etwa 0,01 mm. Die Platte wurde dann in einem Vakuumrahmen
mit vier verschiedenen Intern sitäten belichtet, wobei eine fotografische Maskierung
zwischen geschoben war. Bei einer Spannung von 2000 Volt wurde nach der By Chrome
85-line grey scale nur ein teilweises Durchbrennen f* gestellt. Bei Erhöhung der
Spannung auf 2200, 2400 und 2600 Volt nahmen die Auflösung und die Intensität des
Grau zu. Dle besten Drucke wurden erhalten mit Schablonen, die mit den höheren Span
nungen belichtet waren. Alle diese Versuche wurden bei Bei ich tungsdauern von einer
Millisekunde durchgeführt. Weite Ver suche wurden mit einer Spannung von 2600 Volt
und Belichtungs dauern von l Millisekunde bis 10 Millisekunden durchgeführt.
-
Bei konstanter Spannung wurden die besten Ergebnisse bei den kUreren
Belichtungsdauern von l bis 5 Millisekunden erhalten.
-
Um die Grenzwerte für die @ @@edingungen unter Verwendung von fotografischen
Maskierungen festzustellen, brachte man die noch nicht behandelte Schablone nach
Beispiel I in einem V@@@umrahmen in innige Berührung mit einer Maskierung aus einem
foto grafischen Film. Das Ganze wurde belichtet mit einem Blitzlicht von 1330 Watt-Sekunden
während einer Millisekunde Ein halbzylindrischer Reflektor, der mit einer Metalloxyde
enthaltenden Epoxyfarbe Uberzogen war, konzentrierte die Energie auf ein Gebiet
von 22 x 27 cm. Die Blitzlichtröhre war 7,5 cm von der Oberfläche des Vakuumrahmens
entfernt. Der Film wurde in den Gebieten weggebrannt, die genau den durchsichtigen
Gebieten der Maskierung entsprechen. Die unter den dunklen Gebieten der Maskierung
befindlichen Teile des Filmes waren unverändert, ebenso wie die Silberkörner In
den dunklen Gebieten der Maskierung.
-
Der Versuch wurde wiederholtq wobei die Energie auf 1980 Watt-Sekunden
während einer Millisekunde erhöht wurde, Hierbei wurde der-maskierende Film weiß
ausgebleicht, die Emulsion wurde aber nicht entfernt0 Der maskierende Film konnte
erfindungsgemäß wiederverwendet werden, da auch die gebleichten Gebiete die Lictitenergie
reflektieren oder absorbieren und sie nicht durch lassen.
-
Ein anderer Film wurde in einer Entfernung von 5,7 cm von der Lichtquelle
angeordnet und eine Millisekunde lang mit einer Energie von 1980 Watt-Sekunden belichtet.
Hierbei wurde die Emulsion nicht beseitigt. Schließlich wurde ein weiteres Stück
des Filmes in einer Entfernung von 3,2 cm von der Lampe ange ordnet und eine Millisekunde
lang mit einer Energie von 1980 Watt-Sekunden belichtet. Unter diesen Umständen
wurden einige Punkte der schwarzen Gebiete beseitigt, aber die linearen Bilder blieben
zum Teil erhalten, Da die Intensität umgekehrt proportional dem Quadrat der Entfernung
von der Lichtquelle sich ändert, war die Intensität mehr als das Achtfach derjenigen
in dem ersten Versuch, Unter den Bedingungen des ersten Versuches, bei welchem der
Überzug pyrolysiert wird, kann dieselbe fotografische Maskierung wiederholt belichtet
und benutzt werden, um Siebdruckschablonen herzustellen. Die Durchsichtigkeit leidet
hierbei nicht, auch in den Gebieten, die den Silberkdrner enthaltenden Gebieten
benachbart sind.
-
Wenn die Oberfläche des Reflektors mit einer reflektierenden Farbe
aus Aluminium in einem Polymer überzogen war, so konnte die für die Erreichung der
Schwelle erforderliche Energie um 200 bis 300 Volt verringert werden. Unter Verwendung
der Formel E - 1/2 CV2, wobei E die Energie in Joule oder Watt-Sekunden,
C
die Kapazität in Mikrofarad und V die Spannung bedeutet, braucht man zur Pyrolyse
anstelle von 3000 Volt nur noch 280 Volt, wenn man einen reflektierenden Reflektor
verwendet. Das Verringert die erforderliche Energie von etwa 1370 Watt-Sekunden
auf etwa 960 Watt-Sekunden, was einer Verringerung von 30 Pntfipticht.
-
Beispiel IV Ein Teil der schwarzen Nìtrozelluloselösung nach Beispiel
11 wurde mit zwei Teilen einer klaren Nitrozelluloselösung verdünnt. Diese hatte
dieselbe Zusammensetzung, wie sie im Beispiel SI angegeben ist, mit der,Ausnahme,
daß sie keinen fluß, dafür aber Halbsekunden#Nitrozellulose enthielt. Wenn man einen
Film dieser Lösung in einer Dicke In feuchtem Zustande von 0,4 bis 0,5 mm auf ein
Sieb aufbrachte, so hatte der Film dieselbe Empfindlichkeit gegen Belichtung wie
das überzogene Sieb nach Beispiel 11 Das zeigt, daß ein Film, der dreimal dicker
ist als derjenige nach Beispiel II, ebenso pyrolysiert wird. Man steht, daß die
Durchlässigkeit konstant ist, solange der Gesamtgehalt an Ruß in dem Film der gleiche
ist. Der Film verhblt sich in ähnlicher Art, selbst wenn seine Dicke erheblich erhöht
wird Die Absorptionsfähigkeit oder Durchlässigkeit des Films Ist also ein genauer
Parameter für den Gehalt an fotothermisenem Pigment.
-
Die Durchlässigkeit eines 8 Mikron dicken Filmes, der an einem Sieb
mit einer Maschenweite von 0,075 mm befestigt war, wurde wie folgt gemessen. Das
Sieb wurde in einer Entfernung von 5 cm von einer 150 Watt--Lampe mit Wolframfaden
angeordnet, worauf die durchgegangene Strahlung mit einem Weston Master Roman No.
5 light meter gemessen wurde. Es wurde eine Durchlassigkeit von 25 bis 150 Einheiten
gemessen, die abbing von der Gesamtmenge des in dem Film dispergierten Rußes.
-
Weichmacher in Mengen von 10 bis 20 % verbessern die Biegsamkeit der
Nitrozelluloseüberzüge, schädigen aber nicht die Pyrolyslerung.
-
Halogene und Phosphor enthaltende Weichmacher sollten nicht angewendet
werden, weil sie die Verbrennung verzögern. Bevorzugte Weichmacher für Nitrozellulose
sind Ester der Phthalsa@ @@ Dibutylpthalat.
-
Ein vollständig verestertes Zellulosenitrat enthält etwa 14 % Stickstoff.
Zellulosenitrat in Sprengstoffen enthalt etwa 13 % Stickstoff. Eine für die Handhabung
optimale Viskosität und die besten Filmeigenschaften werden mit einer Nitrozellulose
von 600 bis 1000 Sekunden und einem Stickstoffgehalt von etwa 10 bis etwa 12,5 %,
vorzugsweise von 10,3 % bis 12,2 No, erreicht Zellulosenitrat hat eine ausgezeichnete
Zähigkeit, ist leicht herzustellen. hat eine gute @aßstabilität, eine gute Elastizität
und absorbiert wenig Wasser. Daher verwendet man Zellulosenitrat vorzugsweise als
entflammbaren Filmbildner, der sich leicht entzündet und durcb oxydative Verbrennung
fast augenblleklieh verzehrt wird. Hierbei verschwindet der Film in den vollständig
belichteten Gebieten Das steht im Gegensatz zu anderen Filmbildern, die sich. nicht
leicht entzünden und/oder langsam abbrennen, wobei ein Tropfen, Brechen oder andere
Erseheinungen auftreten, Hierbei werden entweder die belichteten Teile nicht vollståndig
entfernt oder aber benachbarte Gebiete des Filmes geschadigt.
-
Ein Maß der Entflammbarkcit dieser Stoffe kann durch thermische Differentialanalyse
gefunden werden. Hierbei erhitzt man das Mater-ial in einem Kalorimeter bis zur
Zersetzung und Entzündung bei verschiedenen Temperaturen während verschiedener Zeitdauern.
-
Die thermische Djfferentialanalyse ergibt eine Entzündungstemperatur
von
etwa 1900C für Nitrozellulose.
-
Beispiel V Eine Siebdriickschablone wurde nach dem Beispiel I hergestellt,
wobei 15% der Nitrozellulose durch Nitroglyzerin ersetzt wurden Ni'ti'og!y?erin
ist in Nitrozellulose loslich. Auf ein Sleh aus rostfreiem Stahl mit einer Maschenweite
von 0,075 mm wurde ein feuchter' Überzug mit einer DIcke von O,i mm aufgebracht
und ge trocknet Nach dem Trocknen wurde mit Spannungen von 2000 Volt, 2200 Volt,
2400 Volt und 2600 Volt belichtet. Acht deutlich unterschiedene Schattierungen von
Grau und ein sehr gutes Durch brennen bei 2000 Volt wurden gefunden. Die Gegenwart
von Nitro glyzerin erniedrigt die efforderliehe Energie und ergibt scharfe Grenzen
zwischen weggebrannten und nicht weggebrannten Gebieten.
-
Die Details sind also besser. Dahingegen hatte ein Film aus reiner
Nitrozellulose bessere mechanische Eigenschaften0 Siebdruckschablonen nach den Betsptelen
I und II können zum elektrostatischen Drucken oder zum Drucken mit feuchter Druck
farbe verwendet werden Sie lassen sich durch Beflammen leicht und schnell reinigen
und können wiederholt verwendet werden.
-
Die Auflösungiiach den National Bureau of Standards karter@ liegt
bei mehr als 100 Linien/cm für die Schablone, bei etwa 90 Linien/cm beim elektrostatischen
Drucken und bei etwa 60 bis 65 Linien/cm für das Drucken mit einer feuchten Druckfarbe.
-
Die Auflösung von 100 Linien/cm einer Schablone nach Beispiel II wurde
mit derjenigen der besten handelsüblichen Schablonen verglichen. Eine dieser Vergleichsschablonen
war nach dem sogenannten Direktverfahren hergestellt, das In der Industrie üblich
ist, eine andere Vergleichsschablone war nach der Filmübertragungsmethode
hergestellt,
die verwendet wird, um die höchste Auflösung und Schärfe der Linien zu erzielen.
Die erfindungsgemäße Siebdruck schablone war nach dem Filmübertragungsverfahren
hergestellt.
-
Sie war besser als die nach dem Direktverfahren hergestellte Schablone
und mindestens gleichwertig einer Schablone, die nach dem üb@@ chen Filmübertragung,sverfaiiren
hergestellt wa t Die nafdl dem üblichen Fi0mübertragung-sverfahren hergestellten
Schablonen haften aber schlecht Man bringt sie daher in der Regel auf natürliche
Seidengewebe und nicht auf Siebe aus Ein zelfäderl. Da die Fäden aus verzwirnten
Fasern nicht schnell mit Druckfarbe gesättigt werden, so ergibt sich eine schlechte
Qualitat des Druckes. Ein weiterer Nachteil des üblichen Velfahrens besteht darin,
daß der Film belichtet und entwickelt werden muß, bevor er auf das Sieb gebracht
wird. Das führt zu erheblichen Schwierigkeiten bei der Erfordernis der hohen Genauigkeit,
wie sie beim Mehrfarbendruck erforderlich ist. Ein weiterer Nachteil ist die schlechte
Haftung0 Dadurch können weniger Siebe verwendet werden, Ein weiteres sehr wichtiges
Kennzeichen von Siebdruckschablonen nach den Beispielen 1 und II ist die ausgezeichnete
W#dersta,ndsfähigkeit gegenüber wässrigen, olhaltigen und Kunststoffe enthaltenden
Druckfarben. Dai3 eine Schablone auf der Basis von Nitrozellulose zum Drucken mit
wässrigen Druckfarben geeignet ist, ging aus dem nachstehenden Versuch hervor. Mit
wässrigen Druckfarben wurden zunächst Drucke angefertigt. Dann ließ man die Schablone
7 Tage lang in Wasser liegen und stellte darauf wieder Drucke her. Auch nach dieser
Behandlung durch Eintauchen in Wasser konnte keine Ab trennung des Filmes festgestellt
werden.
-
Die so hergestellten Drucke wurden verglichen mit Drucken, die mittels
einer nach dem Direktverfahren hergestellten Schablone
hergestellt
waren, die eine wasserbeständige Emulsion enthielt.
-
Unter Verwendung beider Schablonen wurde mit einer wässrigen Druckfarbe
gearbeitet (Black Pak-700, Advance Process Supply Co.).
-
Die erfindungsgemäße Schablone ergab bessere Abdrucke. Die Drucke
mit der Vergleichsschablone hatten nicht die gleiche Scharfe und Auflösung.
-
Eine Schablone auf der Basis von Nitrozellulose ist nicht genUgend
widerstandsfähig gegenüber lackartigen Druckfarben, Solche Druckfarben werden in
der Industrie aber nur in sehr geringem Umfange benutzt. Es kann aber auch erfindungsgemäß
eine Mischung verwendet werden, die beständig'ist gegen solche Druckfarben. Derartige
Mischungen enthalten einen verbrennlichen Filmbildner und in ihm dispergiert ein
besonderes Oxydationsmittel, Beispiel VI Eine Dispersion von 0,79 g Methylzellulose,
1,77 g Kalsumnitrat und 0,60 g Ruß in 50,00 g Wasser wurde auf ein Nylongewebe mit
einer Maschenweite von 0,045 mm aufgebracht.
-
Die Dispersion war hergestellt worden durch Mahlen während einer Nacht
ohne Zugabe von Kaliumnitrat. Dann wurde das Kai iumnl trat zugegeben und das Gemisch
wurde weitere 6 Stunden gemahlen. Es wurde mittels üblicher Verfahren auf das Nylongewebe
gebracht.
-
Hierbei wurden mittels eines Schöpfers zwei Überzüge aufgetragen,
wobei zwischen den beiden getrocknet wurde. In Abwesenheit von Ruß kristallisierte
das Kaliumnitrat zu großen Kristallen, welche den Film zerstörten. In Gegenwart
von Ruß findet keine Abtrennung statt. Die Rußteilchen wirken also als Kernbildirer
und Kristallisationszentren für das Kaliumnitrat und fördern die Entstehung von
feinen Kristallen von Kaliumnitrat im ganzen Film. Das Kristallwachstum
kann
ferner geregelt werden durch den Zusatz kleiner Mengen solcher Stoffe, welche das
Kristallwachstum verzogen, z.B. von feinverteiltem S iumdioxyd, das als Kernbildne@
dient. Dei Verwendung von Wasser als Losungsmittel für derr Filmbilden. können auch
wasserunlosliche Oxydationsmittel wie T4leiox.vd Mangandioxyd und Silberoxyd vorgemahlen
und eingearbeitet werden.
-
Beispiel VII Ein Gemisch aus 1,54 g Methylzellulose mit 400 Öentipoise,
1,20 g Ruß und 3,54 g Kaliumnitrat mit Teilchendurchnie#sern von 0,075 mm in 100,00
g Wasser wurde auf ein Sieb aus rost freiem Stahl mit einer Maschenweite von 0,075
mm aufgebracht.
-
Die Methylzellulose, der Ruß und das Wasser wurden 20 Stunden zwang
in einer Kugelmühle gemahlen, dann gab man das Kaliumnitrat zu und mahlte weiter
während 6 Stunden. Die Aufsch)ämmung wurde in einer Dicke in feuchtem Zustande von
0,1 mm auf das Sieb aus rostfreiem Stahl gebracht und getrocknet. Das obere zogene
Sieb wurde dann mit verschiedenen Energien belichtet. Beim Halten der Schablone
in einem Vakuumrahmen wurde eine Spannung von etwa 3250 Volt während einer Millisekunde
als genügend be funden. Durch thermische Differentialanalyse wurde eine Entzündungstemperatur
dieses Gemisches von etwa 3750C festgestellt.
-
Zum Entzünden dieses Gemisches wurde etwa dieselbe Energie gebraucht,
wie beim Nitrozellulosefilm nach Beispiel II. Die thermische Differentialanalyse
ergab ferner, daß die sich selbst erhaltende Verbrennung des Gemisches etwa dem
Schmelzpunkt des Oxydationsmittels entspricht. Die nach diesem Beispiel hergestellte
Siebdruckschablone wurde zum elektrostatischen Drucken verwendet. Die Drucke hatten
eine Auflösung von etwa 50 Linien/cm,#
Beispiel VIll Die Zusammensetzung
nach Beispiel VII wurde dadurch geändert, daß die Menge an Wasser und lluß um 50
% verringert wurde. I)as Gemisch wurde 45 Stunden lang in einer Kugelmühle bearbeitet
und dann mittels eines Rakel auf einen Polyäthylenfilm auf getr#gen. Der trockene
Film hatte eine Dicke von etwa 8 Mikron Man befestigte den Film an einem Sieb aus
drahtlosem Stahl mit einer Maschenweite von 0,075 mm Zum Übertragen wurde Wasser
verwendet. Nach dem Trocknen wurde der Film während einer Millisekunde mit 3200
Volt belichtet. Die Siebdruckschablone war gut und Drucke von annehmbarer Qualität
wurden mit Lacke enthaltenden Druckfarben erzielt.
-
Diese Zusammensetzung wurde dadurch geändert, daß das Kalium nitrat
durch eine Squivalente Menge von Amnoniumnitrat ersetzt wurde Auch hiermit wurden
gute Filme hergestellt, die unter denselben Bedingungen leicht pyrolysierten. Der
Film nach diesem Beispiel hatte eine höhere Empfindlichkeitsschwelle, wurde aber
während des Lagerns in einer Atmosphäre hoher relativer Feuchtigkeit etwas empfindlicher.
-
Beispiel ix Eine Zusammensetzung aus 14,0 g Äthylzellulose (EC N'300),
160,0 g Toluol, 40,0 g Äthanol, 10,9 g Ruß, 24,7 g Kaliumnitrat mit Teilchendurchmessern
von 0,075 mm und 70,0 g Naphtha wurde auf ein Sieb aus rostfreiem Stahl mit einer
Maschenweite von 0,075 mm aufgebracht. Alle Bestandteile außer dem Kaliumnitrat
wurden eine Viertelstunde lang zusammengeschüttelt, dann 20 Stunden lang in einer
Kugelmühle gemahlen. Anschließend gab man das Kaliumnitrat zu und setzte das Mahlen
während weiterer 3 Stunden zu.
-
Ein Film mit einer Dicke in feuchtem Zustande von 0,1 mm wurde
auf
das Sieb an einer Glasplatte aufgebracht. Der Film wurde von der Glasplatte abgelöst
durch Benetzen mit Schwerbenzin Der Film auf dem Sieb wurde mit 3500 Volt während
einer Milli sekllude pyrolysiert. Die mittels dieser Siebdruckschahlone her gestellten
Drucke hatten eine Auflösung von 50 Linien/cm.
-
Beispiel X Ein Gewtseh aus 11,8 g Nethylzellulose mit 4000 Centipoise,
7,8 g Aquabiack K' und 700,0 ml Wasser wurde mit einer Dicke von 0,6 mm in feuchtem
Zustande auf ein 0,25 mm ~dickes Blatt aus Polyäthylen aufgetragen. Nach dem Trocknen
hatte der Film eine Dirke von 0,0l mm.
-
Aquablack K ist eine wässrige Dispersion, die ein nichtionogenes Netzmittel
und 30 % Ruß enthält. Der Ruß hat einen mittleren Teilchendurchmesser von 27 Mol
mikron und eine spezifische Oberfläche von 145 m/g.
-
Die Methylzellulose wurde in einem Drittel der gesamten, Wassermenge
dispergiert0 Sie wurde dem siedenden Wasser zugesetzt.
-
Nach Bildung einer glatten Dispersion wurde unter Rühren der Rest
des Wassers in kaltem Zustande zugesetzt. Dann kühlte man auf 5 bis 10°C ab, um
eine vollständige Auflösung und Klarheit zu erzielen. Anschließend gab man Aquablack
K zu und erwärmte auf Raumtemperatur. Das Rühren wurde eine Stunde lang fortgesetzt,
um eine vollständige Homogenität zu gewährleisten.
-
In einem zweiten Verfahrensschritt wurde der Film auf dem Polyäthylenblatt
getrocknet. Ein 25 x 35 cm großes, straff gestrecktes Sieb aus rostfreiem Stahl
mit einer Maschenweite von Q,075 mm wurde In direkter Berührung mit dem Film auf
der Druckseite angeklammert,
d.h. auf derjenigen Seite, die mit
dem zu bedruckenden Material in Berührung kommen soll.
-
Ammoniumperehlorat scheint in wässriger Lösung die Methylzellulose
nachteilig zu beeinflussen Beim Erstarren kristallisiert das Ammoniumkristallisat
in groben Kristallen aus, welche die Auflösung und die gleichmäßige Verbrennung
schädlich beeinflussen.
-
Diese Nachteile können verringert werden durch Einkapselt del-Körner
des Oxydationsmittels in einer Metallseife odet in einem Wachs, wie in einem Carnaubawachs
In einem dritten Verfahrensschritt wurde ein Gemisch aus 2,5 g Aimoniumperchlorat,mit
Teilchendurchmessern von 0,045 mm, wobei die Teilchen mit einem dünnen Film aus
Eisenstearat überzogen waren, und 15,0 g einer schwarzen Methylzellulosemiscbung
nach Verfahrensschritt 1 schnell gemischt. Das Gemisch wurde mittels eines Streichmessers
in eine Dicke von 0,05 mm über das Sieb auf der Druckfarbenseite gestrichen, d.h.
auf der Seite, wo die Druckfarbe autgenoemen wird Das Einkapselt der Körner war
so vorgenommen worden, daß man ihnen 1 Gew.-% Eisenstearat gelöst in 10 ml Xylol
zugab und dann bis zum Trocknen auf einem Wasserbad unter dauernd cm Rühren verdampfte.
-
Nach dem Überziehen wurde der Film durch Anblasen mit heißer Luft
bis zur fast vollständigen Trockenheit getrocknet. Zum Schluß wurde kohle Luft aufgeblasen,
bis der Film vollständig trocken war.
-
Restliche Feuchtigkeit wurde durch 30-minütiges Erhitzen bei 1020C
entfernt. Dann zog man den Träger aus Polyäthylen von dem Sieb ab.
-
Eine fotografische Negativmaske mit einem umgekehrten Bilde wurde
in den Vakuumrahmen gebracht. Dann wurde das Ganze mit einer Energie von 1150 Watt-Sekunden
belichtet. Die erhaltene Si ebdruckschahlone hatte eine ausgezeichnete Auflösung.
Dnick farben auf der Basis von Lacken und Ölen konnten mit Erfolg verwendet werden.
-
Ein Film nach diesem Beispiel X vereinigte ausgezeichnete Filmeigenschaften
von Methylzellulose mit den oxydativen Eigenschaften aon Ammoniumperchlorat, ohne
die ersteren Eigenschaften zu verschlechtern. Hierbei wird der Film aus Methylzeilulose
bis zur Verbrennung erhitzt zusammen mit dem unterliegenden Film, de das Oxydationsmittel
enthält. Das Mengenverhältnis des gesamten Filmbildners, Methylzellulose, zum Oxydationsmittel
bei diesem Beispiel lag bei etwa i : 2,5.