DE3910450C2 - Verfahren zur Herstellung eines Druckplattenträgers aus Aluminium - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Druckplattenträgers aus Alumini­ um und insbesondere ein Verfahren zum Herstellen eines Aluminium-Druckplattenträgers, gebildet durch eine oberflächenaufgerauhte Aluminiumplatte, geeignet für eine Offset-Druckplatte.

Es ist vorgeschlagen worden, eine Aluminiumplatte (einschließlich einer Aluminiumlegie­ rungsplatte) als Druckplattenträger zu verwenden und insbesondere als Träger für eine Offset-Druckplatte.

Um eine Aluminiumplatte als Träger zum Offsetdrucken verwenden zu können, ist es erfor­ derlich, daß die Aluminiumplatte eine geeignete Adhäsion bzw. Anhaftung für photoemp­ findliches Material und eine geeignete Wasserhaltefähigkeit (Retention) aufweist.

Zu diesem Zweck ist es erforderlich, die Aluminiumplatte an ihrer Oberfläche aufzurauhen, um eine gleichmäßige und feingekörnte Oberfläche zu erhalten. Dieses Aufrauhen beein­ trächtigt beträchtlich das Leistungsvermögen und die Dauerhaftigkeit eines Blech- bzw. Plattenmaterials, wenn mit einer solchen Platte Offset-Druck ausgeführt wird. Daher ist die Qualität des Aufrauhens ein wichtiger Faktor bei der Herstellung des Blech- bzw. Platten­ materials gewesen.

Im allgemeinen wurde ein elektrolytisches Wechselstrom-Aufrauhverfahren zum Aufrauhen der Oberfläche eines Druckplattenträgers aus Aluminium verwendet. Dieses Beizverfahren verwendet einen sinusförmigen Wechselstrom oder einen speziellen Wechselstrom, wie z. B. einen mit einem Rechteckstromwellenprofil. Durch Verwendung einer geeigneten bzw. richtigen Elektrode (wie z. B. aus Graphit) als Gegenelektrode wird das Aufrauhen an einer Aluminiumplatte mit einem Wechselstrom ausgeführt. Die Behandlung wird üblicherweise einmal durchgeführt und im allgemeinen ist die Tiefe der so erhaltenen Vertiefungen so gering bzw. sind die Vertiefungen so flach, daß die Platte gegenüber ihrer Beanspruchung beim Druckvorgang in ihrer Standfestigkeit verhältnismäßig schlecht ist. Verschiedene Verfahren sind daher vorgeschlagen worden, um eine Aluminiumplatte zu erhalten, die als Druckplattenträger geeignet ist und die eine körnige Oberfläche aufweist, in der Vertiefun­ gen mit ausreichender Tiefe im Verhältnis zu ihrem Durchmesser gleichmäßig und feinver­ teilt über die Oberfläche ausgebildet sind. Die vorgeschlagenen Verfahren umfassen die folgenden: ein Oberflächen-Aufrauhverfahren unter Verwendung einer speziellen Wellen­ form der elektrolytischen Energiequelle (vgl. Japanische Patentveröffentlichung 53-67507), ein Verfahren unter Verwendung eines bestimmten Verhältnisses der Elektrizitätsmengen während der Anodenzeit und während der Kathodenzeit bei elektrolytischem Aufrauhen unter Verwendung eines Wechselstromes (vgl. japanische Patentveröffentlichung 54- 65607), ein Verfahren unter Verwendung einer bestimmten Wellenform der Energiequelle (vgl. Japanische Patentveröffentlichung 55-25381), ein Verfahren unter einer Kombination von bestimmten Mengen der Stromleitung pro Flächeneinheit (vgl. japanische Patentveröf­ fentlichung 56-29699) etc.

Aus DE 26 50 762 C3 geht hervor, daß man bei Verwendung höherer Frequenzen als die üblichen von 50-60 Hz feinere Poren auf der gekörnten Aluminiumoberfläche erhält. In den Beispielen werden Wechselstrom mit Frequenzen von 60 Hz und 100 Hz verwendet. Aus dieser Druckschrift geht zudem hervor, daß die Topographie und die Porengröße durch die Verwendung eines regulierten Wechselstroms variiert werden können.

US 4,548,683 beschreibt ein Verfahren zur elektrolytischen Körnung von Druckplatten, bei dem Wechselstrom mit Frequenzen von 140-400 Hz verwendet wird.

Die Verwendung unterschiedlicher Wellenformen für den Wechselstrom zum Aufrauhen von Druckplatten aus Aluminium geht aus DE 26 50 762 C3 und aus US 4,476,006 hervor.

Bei der Ausführung einer elektrochemischen Oberflächen-Aufrauhung an einer Aluminium­ legierungsplatte, bestehend aus JIS 3003-Material, fehlt den Vertiefungen, die durch die vorerwähnten Verfahren erhalten werden, eine ausreichende Tiefe und Gleichmäßigkeit und die Vertiefungen haben eine komplizierte, unebene und ungleichmäßige Form. Über­ dies hat dann, wenn eine Offset-Druckplatte unter Verwendung einer derartigen Aluminium­ legierungsplatte gebildet wird, die Druckplatte eine unzureichende Druckleistungsfähigkeit und -dauerhaftigkeit, und es ist schwierig, eine zufriedenstellende Druckplatte zu erhalten. Um dieses Problem zu lösen, ist in der US-PS 4,482,434 eine elektrische Oberflächen- Aufrauhung unter Verwendung eines Wechselstromes von niedriger Frequenz in einem Bereich von 1,5 bis 10 Hz beschrieben. Wenn jedoch eine Aluminiumplatte solch einem kontinuierlichen elektrochemischen Aufrauhen unter Verwendung eines Wechselstromes mit derart niedriger Frequenz unterzogen wird, hat die so gebildete Druckplatte den Fehler, daß bei ihrer Behandlung Ungleichmäßigkeiten in Gestalt eines Querstreifenmusters rechtwinklig zur Vorschubrichtung der Aluminiumplatte auftritt. Überdies wird Kohlenstoff der herkömmlich für elektrochemisches Aufrauhen verwendet wird, schnell gelöst, wenn Wechselstrom mit niedriger Frequenz eingesetzt wird, weshalb es schwierig ist, dieses Verfahren zum Aufrauhen einer Oberfläche industriell zu nützen.

Es ist daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung, die vorerwähnten Probleme zu überwin­ den und ein Verfahren zum Herstellen eines Druckplattenträgers aus Aluminium, gebildet durch eine Aluminiumplatte, anzugeben, so daß diese eine zufriedenstellende Drucklei­ stungsfähigkeit und Dauerhaftigkeit besitzt, ohne daß Unebenheiten bzw. Ungleichmäßig­ keiten in Form eines Streifenmusters auftreten und wobei eine strukturierte, gekörnte Ober­ fläche erreicht wird, deren Vertiefungen im Verhältnis zu ihrem Durchmesser ausreichend tief sind und die gleichmäßig und fein verteilt ausgebildet sind.

Das vorerwähnte und weitere Ziele der vorliegenden Erfindung werden erfindungsgemäß durch ein Verfahren zum Herstellen eines Druckplattenträgers erreicht, bei dem ein Alumi­ niumträger elektrochemisch unter Verwendung eines Wechselstromes in einem sauren Elektrolyt bzw. Säureelektrolyt, der Salpetersäure enthält, aufgerauht wird, wobei sich das Verfahren dadurch auszeichnet, daß ein Wechselstrom verwendet wird von einer Wellen­ form, bei der die Frequenz in einem Bereich von 80 bis 120 Hz liegt und das Verhältnis ei­ ner Anodenzeit t_F zu einer Periode T, d. h. t_F/T innerhalb eines Bereiches von 0,25 bis 0,20 liegt und ein derartiger Wechselstrom als elektrolytische Energiequelle verwendet wird.

Bevorzugte Ausgestaltungen eines Erfindungsgegenstandes sind in den Unteransprüchen dargelegt.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels und einer zugehörigen Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Beispieles einer Wellenform der Energie­ quelle nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.

Die vorliegende Erfindung besteht in einem Verfahren zum Herstellen eines Druckplatten­ trägers aus Aluminium. Im Rahmen des Verfahrens wird eine Platte bzw. ein Blech aus rei­ nem Aluminium oder einer Aluminiumlegierung elektrochemischem Aufrauhen unter Ver­ wendung eines Wechselstromes in einem Säureelektrolyt, der Salpetersäure enthält, unter­ zogen. Der Wechselstrom, der als elektrolytische Energiequelle verwendet wird, hat eine Wellenform mit einer Frequenz im Bereich von 80-120 Hz, und das Verhältnis von An­ odenzeit t_F zur Periode T(t_F/T) beträgt zwischen 0,25 und 0,20.

Der Druckplattenträger aus Aluminium nach der vorliegenden Erfindung kann so eine Reinaluminiumplatte oder eine Legierungsplatte sein, die Aluminium als Grundbestandteil enthält, z. B. ein Material nach den japanischen Industriestandards JIS 1050, JIS 1100, JIS 3003, eine Legierungsplatte, die Mangan (Mn) in einem Anteil von nicht weniger als 0,3 Gew.-% enthält, etc. Der Effekt ist bemerkenswert, wenn eine Legierungsplatte verwendet wird, die Aluminium als Haupt- und Grundbestandteil aufweist.

Ein spezielles Beispiel solch einer Platte aus einer Aluminiumlegierung, die Aluminium als Grundkomponente enthält, ist eine Aluminiumplatte, die zumindest 0,3 Gew.-% Mangan (Mn) enthält, z. B. das Material JIS 3003.

Als Salpetersäure enthaltender, saurer Elektrolyt kann eine wäßrige Lösung, die Stickstoff oder Salzsäure als Hauptbestandteil enthält, eine aus einem Gemisch aus Salpetersäure und Salzsäure bestehende Lösung und eine wäßrige Lösung verwendet werden, in der eine Phosphorsäure, Schwefelsäure, Salpetersäure, Fluorsäure, organische Säure etc. mit einer Salpeter- oder Salzsäure vermischt sind. Erfindungsgemäß wird jedoch bevorzugt eine wäßrige Lösung verwendet, die eine Salpetersäure als Hauptbestandteil enthält.

Selbstverständlich kann das erfindungsgemäße Verfahren des elektrochemischen Aufrau­ hens unter Verwendung eines Wechselstromes in Verbindung und in Kombination mit je­ dem bekannten elektrochemischen Aufrauhverfahren verwendet bzw. angewendet werden, z. B. in Kombination mit einer elektrolytischen Zelle, die mit einem Strom anderer Frequenz betrieben wird, als Aufrauhverfahren, bei dem gleichzeitig ein Belag entfernt (desmutting) wird, als Verfahren, bei dem das elektrochemische Aufrauhen mit unterteilten Behand­ lungszellen ausgeführt wird, etc.

Die Wellenform der elektrolytischen Energiequelle hat bei dem Verfahren nach der vorlie­ genden Erfindung eine Frequenz im Bereich von 80-120 Hz sowie ein Tastverhältnis bezüglich der relativen Einschaltdauer, d. h. ein Verhältnis von Anodenzeit t_F zur Periode T(t_F/T) von 0,25 bis 0,20.

Vor der Ausführung des elektrochemischen Aufrauhens nach der vorliegenden Erfindung kann ein Druckplattenträger aus Aluminium der nachfolgend erläuterten, bekannten Be­ handlung unterzogen sein. D.h., eine Vorbehandlung kann ausgeführt werden. Z.B. kann der Druckplattenträger aus Aluminium in eine wäßrige Lösung aus Natriumhydroxid einge­ taucht werden, um ein alkalisches Ätzen zum Beseitigen einer äußeren Rost- oder natürli­ chen Oxidschicht auszuführen, unter anschließendem Eintauchen in eine wäßrige Salpeter- oder Schwefelsäurelösung, um eine Neutralisation und Belagentfernung (desmutting) her­ beizuführen. Die Behandlung kann z. B. eine Reinigung sein, bei der die Oberfläche des Druckplattenträgers durch elektrolytisches Abtragen durch Eintauchen in einen Elektrolyt, der als Hauptbestandteil eine Schwefel- oder Phosphorsäure enthält, gereinigt wird etc. Diese und andere Behandlungen können je nach Erfordernis des Einzelfalles wahlweise angewandt werden. Im allgemeinen müssen jedoch diese Behandlungen nicht ausgeführt werden.

Die Wellenform des Wechselstromes, die für das elektrochemische Aufrauhen nach der vorliegenden Erfindung verwandt wird, ist eine Wellenform eines Stromes, die bzw. der durch alternierendes Wechseln der positiven und negativen Polarität erhalten wird, wie z. B. einer Rechteckwelle, einer Trapezwelle, einer Sinuswelle, einer Dreieckwelle oder derglei­ chen. Unter diesen Wellenformen wird eine Rechteckwellenform bevorzugt, obwohl die vor­ liegende Erfindung darauf nicht beschränkt ist.

Obwohl es möglich ist, jedwede Art von Bad unter Verwendung eines Wechselstromes zum elektrochemischen Aufrauhen zu verwenden, wird als elektrolytisches Bad die Verwendung einer wäßrigen Lösung bevorzugt, die Salpetersäure in einer Menge von 5 bis 25 g/l (Gramm pro Liter) enthält und die eine Temperatur von 20-60°C aufweist. Außerdem wird bevorzugt, die mittlere Stromdichte zwischen 10 A/dm² bis 50 A/dm² auszuwählen. Es wird insbesondere bevorzugt, die Salpetersäuredichte in einem Bereich von 7,5 bis 12,5 g/l zu wählen und es ist optimal, die Temperatur der Lösung in einem Bereich von 35 bis 45°C zu halten. Es wird auch besonders bevorzugt, eine durchschnittliche Stromdichte in einem Be­ reich von 15 bis 30 A/dm² zu verwenden.

Nach der vorliegenden Erfindung ist der Begriff "durchschnittliche oder mittlere Stromdich­ te" als der nachfolgende Quotient definiert. Wenn eine Energiequellen-Wellenform eine Periode T aufweist und die Elektrizitätsmenge einen Wert Q_F (oder Q_R) aufweist, eine Aluminiumplatte sich in einer Anodenzeit (oder Kathodenzeit) während der Periode T befin­ det und die Fläche der Platte, die der Behandlung unterzogen wird, durch A repräsentiert wird, wird die "mittlere Stromdichte" definiert als (Q_F/T)/A oder (Q_R/T)/A.

Eine optimal aufgerauhte Oberfläche wird nicht erhalten, wenn die elektrolytische Behand­ lungszeit zu lang oder zu kurz ist, und es ist daher bevorzugt, daß die Behandlungszeit im Bereich von 10-120 s liegt.

Es ist möglich, das elektrochemische Aufrauhen nach der vorliegenden Erfindung durch einen chargenweisen, d. h. diskontinuierlichen Prozeß, einen halbkontinuierlichen Prozeß oder einen kontinuierlichen Prozeß auszuführen.

Der elektrochemisch oberflächenaufgerauhte Druckplattenträger aus Aluminium, der durch das vorerläuterte Verfahren erhalten wird, kann in eine wäßrige Lösung, die eine Säure oder eine Base enthält, eingetaucht werden, um jedweden Belag (smut), bestehend aus Aluminiumhydroxid (ein Nebenprodukt des elektrochemischen Aufrauhens) zu besei­ tigen und eine leichte Ätzung zu bewirken, um hierdurch noch eine weit bessere und überlegene Druckträgerplatte aus Aluminium zu erhalten. Die schwache Ätzung kann ausgeführt werden unter Einsatz elektrolytischen Abtragens, ausgeführt in einem Phos­ phorsäure- oder Schwefelsäure-Elektrolyt.

Die so erhaltene oberflächenaufgerauhte Platte wird einer anodischen Oxidationsbehandlung in einem Elektrolyt unterworfen, der eine Schwefel- oder Phosphorsäure enthält, wobei diese Oxidationsbehandlung in einer allgemeinen Weise ausgeführt wird, so daß der Druckplattenträ­ ger sich anschließend durch überlegene hydrophile Eigenschaften, Wasseraufnahme bzw. Haftungsfähigkeit (Retention) und Verschleißfestigkeit bei der Verwendung im Druck auszeich­ net. Nach der anodischen Oxidationsbehandlung kann der Aluminiumträger zur hydrophilen Behandlung in eine wäßrige Lösung eingetaucht werden, die Natriumsilikat oder dergleichen enthält.

Ausführungsbeispiele

Obwohl die vorliegende Erfindung nachfolgend unter Bezugnahme auf spezielle Ausfüh­ rungsbeispiele erläutert wird, ist die vorliegende Erfindung nicht auf diese spezifischen Bei­ spiele beschränkt.

Eine gewalzte Aluminiumplatte (JIS 3003-H14) wurde in eine wäßrige 1%ige Natrium­ hydroxidlösung von 25°C für 5 s eingetaucht, um eine Entfettungs- und Reinigungsbehand­ lung auszuführen und wurde anschließend abgespült. Die Aluminiumplatte wurde dann in eine wäßrige Lösung für 10 s eingetaucht, die 1% Salpetersäure enthielt und anschließend wieder abgespült. Die Platte wurde anschließend elektrochemischem Aufrauhen für 20 s in einer wäßrigen Lösung unterzogen, die Salpetersäure in einer Menge von 10 g/l enthielt und bei 45°C gehalten wurde, indem ein Wechselstrom zwischen der Aluminiumplatte und einer Elektrode, die der Platte gegenüberlag, angelegt wurde. Der Wechselstrom hatte eine mittlere Stromdichte von 25 A/m², wenn die Platte im Kathodenzeitbereich war, mit einem Tastverhältnis bzw. Arbeitsfaktor und einer Frequenz, die auf verschiedene Werte festge­ legt wurden, wie dies in Tabelle 1 dargestellt ist.

Als nächstes wurde die Platte wieder abgespült und anschließend in eine wäßrige Lösung eingetaucht, die Salpetersäure in einer Menge von 300 g/l bei 60°C enthielt, und zwar für 30 s, um jedwede Ablagerungen (in erster Linie bestehend aus Aluminiumhydroxid) zu be­ seitigen. Die Aluminiumplatte wurde anschließend wieder abgespült bzw. gewässert.

Die so erhaltene Aluminiumplatte wurde einer anodischen Oxidationsbehandlung in einer wäßrigen Lösung unterzogen, die Schwefelsäure in einer Menge von 100 g/l bei 35°C ent­ hielt, so daß eine Oxidbeschichtungsmenge von 2,0 g/m² erhalten wurde. Nach dem Zwi­ schenspülen bzw. Wässern wurde die Aluminiumplatte in eine wäßrige Lösung eingetaucht, die Natriumsilikat Nr. 3 (2,5%ig) bei 70°C enthielt, wobei das Eintauchen 20 s lang als hy­ drophile Behandlung erfolgte.

Die so erhaltene Platte wurde mit einer lichtempfindlichen Schicht beschichtet und von die­ ser wurde so eine Druckplatte hergestellt und eine Bewertung der Druckplatte erfolgte.

Tabelle 1 zeigt die Ergebnisse dieser Bewertung.

Die Bewertung der Färbung an einem Bürstenzylinder (der Grad der Anhaftung von Druckfarbe an dem Bürstenzylinder) wurde mit einer Druckmaschine vom Harris-System ausgeführt und eine Bewertung der Standfestigkeit gegen die Druckbeanspruchung wurde mit einer Druckmaschine vom Sprint-System durchgeführt.

Bei Untersuchung eines Musters, das sowohl bezüglich Farbaufnahme als auch Abnutzung bei der Anwendung im Druckvorgang überlegen war und mit einem Abtast-Elektronen­ mikroskop untersucht wurde, wurde die Ausbildung von honigwabenförmigen Vertiefungen mit einem mittleren Vertiefungsdurchmesser von 1,5 µm unter gleichmäßiger Verteilung über die Oberfläche festgestellt, so daß die Probe eine gleichmäßig aufgerauhte Oberfläche aufwies.

Tabelle 1

In Tabelle 1 bedeuten:
f = Frequenz der elektrolytischen Energiequelle,
A = Bewertung der Farbe auf dem Druckzylinder
0: hervorragend W: gut x: ausreichend,
B = Index der Standfestigkeit gegenüber Beanspruchung im Druckvorgang,
Maßstab: 100 entspricht 50 000 Bogen,
Tastverhältnis = t_F/T

Das erfinderische Verfahren zum Herstellen eines Druckplattenträgers aus Aluminium, bei der ein Aluminiumträger elektrochemisch aufgerauht wird, unter Verwendung eines Wechselstromes in einem Säureelektrolyt, der Salpetersäure enthält, verwendet als elektrolytische Energiequelle einen Wechselstrom mit einer Wellenform, bei der die Frequenz im Bereich von 80 bis 120 Hz liegt und das Tastverhältnis im Bereich von 0,25 bis 0,20 liegt. Es ist so möglich geworden, einen Aluminium-Druckplattenträger herzustellen, der eine körnige Oberfläche aufweist mit Vertiefungen, deren Tiefe relativ zu ihrem Durchmesser gleichmäßig und fein ausgebildet ist und der eine überlegene Druckleistungsfähigkeit und -dauerhaftigkeit aufweist, ohne daß streifenförmig gemusterte Ungleichmäßigkeiten oder Unebenheiten beim Offsetdrucken und dergleichen auftreten.

Claims (11)

1. Verfahren zum Herstellen von Druckplattenträgern aus Aluminium oder Alumini­ umlegierungen, bei welchem die Druckträgerplattenoberfläche elektrochemisch in einem Säureelektrolyten unter Verwendung eines Wechselstromes aufgerauht wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein Wechselstrom mit einer Frequenz von 80 bis 120 Hz verwendet wird, welcher ein Verhältnis (t_F/T) von Anodenzeit t_F zur Periodenzeit T von 0,25 bis 0,20 aufweist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Druckplattenträ­ ger aus Aluminium mit einem Mangangehalt von zumindest 0,3 Gew.-% verwen­ det wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Säure Salpeter­ säure verwendet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte vor dem elektrochemischen Aufrauhen durch Eintauchen in wäßrige Natronlauge geätzt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte nach dem Ätzen in eine wäßrige Säurelösung eingetaucht wird, um eine Neutralisation und Beseitigung von Ablagerungen auszuführen.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Strom in Form einer Rechteckwelle, einer Trapezwelle, einer Sinuswelle oder einer Dreieckswelle verwendet wird.

7. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zum Aufrauhen eine wäßrige Lösung verwendet wird, die Salpetersäure in einer Menge von 5 bis 25 g/l enthält und eine Temperatur von 20 und 60°C aufweist.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine wäßrige Lö­ sung verwendet wird, die 7,5 bis 12,5 g/l Salpetersäure enthält und eine Tempe­ ratur im Bereich von 35 bis 45°C aufweist.

9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Wechselstrom mit einer mittleren Stromdichte von 10 bis 50 A/dm² angelegt wird. 10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine mittlere Stromdichte von 15 bis 30 A/dm² angelegt wird.

11. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche der Platte nach dem elektrochemischen Aufrauhen mit einer lichtempfindlichen Schicht beschichtet wird.

12. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrochemi­ sche Oberflächenaufrauhung 10 bis 120 s lang durchgeführt wird.