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Verfahren zum Fettsäureempfänglichmachen von Flachdruckplatten aus
Aluminium durch Behandeln mit heißen alkalischen Laugen Die Erfindtihg betrifft
ein Verfahren zum Fettsäureempfänglichmachen von Flachdruckplatten aus Aluminium
durch Behandeln mit heißen alkalischen Laugen und bezweckt die Erzielung einer samtartigen
_ Oberfläche, wie sie durch das bisher am besten geeignete mechanische Körnungsverfahren
erhalten wird, jedoch in wesentlich kürzerer Zeit und auf einfacherem und billigerem
Wege.
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Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Aluminiumplatten
ohne vorheriges Körnen in eine heiße Lösung eines Alkalialuminats so lange eingetaucht
werden, bis die Plattenoberfläche von Fett befreit und mit zahlreichen kleinen Ätzgruben
bedeckt ist, die einen mikroporösen, eine Spur Alkali enthaltenden Niederschlag
von Aluminiumoxyd enthalten.
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Vorteilhaft wird erfindungsgemäß die Behandlung so weit fortgesetzt,
bis auch die zwischen den Ätzgruben befindlichen Oberflächenteile mit einem mikroporösen,
eine Spur Alkali enthaltenden Aluminiumoxydüberzug bedeckt sind.
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Gegenüber dem bekannten Verfahren der Behandlung von Aluminiumflachdruckplatten
mit heißen alkalischen Laugen, z. B. Ätznatronlösungen, bietet die Erfindung den
Vorteil einer wesentlich gleichmäßigeren Beschaffenheit der Oberfläche, die frei
von Flecken und Verfärbungen ist, sowie den erheblichen Vorteil einer gleichbleibenden
Alkalinität der Laugen, während die bekannten Laugen unter sonst gleichen Bedingungen
des pH-Wertes und der Temperatur bereits nach kürzester Zeit in der Wirkung außerordentlich
nachlassen.
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Ein besonderer Vorteil der Erfindung gegenüber den heute ausschließlich
gebräuchlichen mechanischen Körnungsverfahren besteht in der gleichzeitigen Behandlung
beider Seiten der Aluminiumplatten und in der Möglichkeit, Platten beliebiger Abmessungen
zu behandeln, so daß ein nachträgliches Zerschneiden nicht mehr notwendig ist. Durch
die Behandlung gemäß der Erfindung wird in einer einzigen Verfahrensstufe, nämlich
durch das Eintauchen der Druckplatte in die heiße Lösung eines Alkalialuminateswährend
etwa einer halben Minute von der Oberfläche das Fett entfernt, das Metall gekörnt
und innerhalb der Ätzgruben ein Niederschlag von
Aluminiumoxyd erzeugt.
Es bedarf mithin keiner besonderen vorhergehenden Körnungsbehandlung der Platten.
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Die erfindungsgemäß vorbereiteten Platten sind nach dem Abspülen und
Trocknen ohne weiteres zur Aufnahme eines Druckbildes für den Flachdruck geeignet
und können beliebige Zeit unverändert gelagert werden.', sie sind zur Aufnahme von
Druckbildern mittels Federn, Farbstiftes oder Schreibmaschine geeignet und sind
zufolge ihrer eigentümlichen mikroporösen Struktur auch unter Verwendung der üblichen
Durchschreibpapiere zu beschriften. Für letztere Zwecke eignen sich besonders Platten,
bei denen auch die zwischen den Ätzgruben befindlichen Oberflächenteile mit dem
Aluminiumoxydüberzug bedeckt sind, während für die Herstellung von Druckformen auf
photomechanischem Wege eine lediglich in den Ätzgruben mit Niederschlag versehene
Platte vorzuziehen ist.
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In der Zeichnung ist schematisch eine erfindungsgemäß behandelte Druckplatte
veranschaulicht, und zwar zeigt Fig. i einen Teil einer Druckplatte io mit
dein Buchstaben i i auf der Oberfläche 12; Fig. 2 und 3 sind vergrößerte Teilschnitte
durch die Platte mit den Vertiefungen 15 und einem Überzug 16 aus Aluminiumoxyd.
In Fig. 2 sind lediglich die Vertiefungen finit dem Überzug versehen, während in
Fig. 3 sowohl die Vertiefungen als auch die übrige Oberfläche den Überzug aufweist.
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Fig. q. stellt eine vergrößerte Draufsicht eines Teils der Druckplatte
gemäß Fig. i dar. Die dunkleren Flächen des Überzuges, den Körnern 15 entsprechend,
sind finit dem Bezugszeichen 1;7 versehen und die helleren Flächen mit dein Bezugszeichen
18.
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Für die Zwecke der Erfindung ist vorteilhaft Aluminium höheren Reinheitsgrades
zu verwenden.
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Ein zur Ausübung der Erfindung geeignetes Bad kann dadurch bereitet
werden, daß man Natriumaluminat in gewöhnlichem Leitungswasser auflöst. Das Natriumaluininat
kann teilweise oder ganz durch andere Alkalialuminate ersetzt werden, beispielsweise
durch Kaliumaluminat; aber N atriumaluminat allein wird bevorzugt. Während es sich
als bequem erwiesen hat, die beste handelsübliche Sorte von 1 atriumaluminat, das
sogenannte weiße lösliche 9o "f oige @TaAl O=, zu verwenden, können diese Verbindungen
auch nach bekannten Verfahren hergestellt werden, beispielsweise durch die Einwirkung
von N atriumhy droxyd auf metallisches Aluminium oder ein Aluminiumsalz.
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Es wurde gefunden, claß die Temperatur des Bades, die Konzentration
des Alkalis im Bad, die Zeitdauer der Behandlung sowie das Verhältnis von Aluminiumoberfläche
zur Radmenge innerhalb gewisser Grenzen verändert werden können, ohne daß das Ergebnis
wesentlich beeinträchtigt wird.
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Im allgemeinen wird ein Bad bevorzugt, «-elches 5 g des obenerwähnten
yoo;Qigen \atriumaluminats auf je ioo ccm Wasser enthält. Die besten Ergebnisse
erzielt man, wenn das Bad bei einer Temperatur wenig unterhalb des Kochpunktes gehalten
wird. Eine Temperatur von 9o° C -i- .3@ erwies sich als zweckmäßig. Bei ununterbrochenem
Arbeiten ergeben i#g.uo 1 der obigen Radlösung für je 930 qcin Aluniiniunifläclie
bei einer F_intauchzeit von il/, Minuten ein befriedigendes Ergebnis. Damit im wesentlichen
gleichwertig ist ein Verfahren. bei dem io.2 1 Lösung auf je iooo qcin Aluminiumfläche
bei einer Tauchzeit von il;'2Minuten mit einer Pause zwischen den Behandlungen von
1',@ Minuten angewendet- «-erden.
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Eine Wirkung der Behandlung von Aluininium in einem Bad eines Alkalialuininates
besteht in einer Erosion oder Anätzung der Oberfläche des Metalls. Diese Anätzung
ist mit einem Gewichtsverlust und einer Dickenabnahme der Aluminiumplatte verknüpft.
Die Behandlung wird dann als optimal betrachtet, wenn eine möglichst gute Körnung
bei einem 4Iindestverlust an Dicke erzielt wird. Die optimale Behandlung von Aluminiumblech
gemäß der Erfindung kann über einen weiten Konzentrationsbereich des N atriumaluniinates
erreicht werden, indem man die obenerwähnten Veränderlichen aufeinander abstimmt.
Es ist nur dann nötig, ganz bestimmte Badverhältnisse innezuhalten, wenn sich der
Dickenverlust ständig auf einem niedrigen Wert halten soll.
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Das Verhalten von heißen Alkalialuminatbädern bei der Einwirkung auf
käufliches Aluminium ist noch nicht völlig geklärt; aber gewisse theoretische Überlegungen,
welche im :\achstehenden mitgeteilt werden, erwiesen sich als brauchbar, um die
wahrscheinliche Beziehung der einzelnen Faktoren aufzuklären.
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Eine frisch bereitete 1Natriumaluminatlösung in der bevorzugten Konzentration
von 5 g käuflichem Aluminat auf je ioo ccm Wasser scheint für eine Zeitdauer von
mehreren Stunden stabil zu sein. Wenn eine solche heiße Lösung finit käuflichem
Aluminium zur Einwirkung kommt, verliert das Bad seine Stabilität und das Natriumaluminat
hydrolysiert unter Bildung von Aluiniiiiumhydroxyd oder -oxyd und Natriumhydroxyd.
Ersteres wird zum größten Teil als Niederschlag ausgefällt; letzteres bildet offenbar
die wirksame Verbindung des Bades und reagiert unter Bildung von N atriumaluminat
mit dem Aluinillium.
Hierbei körnt es das Metall und erschöpft sich
dementsprechend. Für eine gegebene Anfangskonzentration des Natriumaluminates hängt
die Menge des zu irgendeinem Zeitpunkt im Bad vorhandenen N atriumhydroxydes nach
Einleitung der Hydrolyse zufolge der Anwesenheit des metallischen Aluminiums und
unter sonst gleichbleibenden Bedingungen vom Verhältnis der Oberfläche des in das
Bad eingetauchten Aluminiums zur Badmenge ab.
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Sieht man von den geringen Mengen vorhandener Verunreinigungen ab,
dann ist das Alkali im Bad in Form von -Natriumhydroxyd und Natriumaluminat zugegen
und kann durch Titration ermittelt -werden. Es ist zweckmäßig, die Konzentration
des Natriumhydroxydes in Malprozenten auszudrücken, (f h. das Verhältnis der Mole
N'atriumhy droxy d zu den Molen gesamt vorhandenem Alkali in Prozenten anzugeben.
Während eine befriedigende Plattenbehandlung mit Alkalialuminatbädern über eineh
weiten Bereich der Molarkonzentrationen von Natriumhydroxyd erzielbar ist, wurde
gefunden, daß etwa eine Konzentration von 15 Malprozenten Natriumhydroxyd dem Gleichge)vicht
bei einer großen Behandlungsgeschwindigkeit und einem zweckmäßigen Verhältnis von
Badmenge zu eingetauchter Aluminiumfläche entspricht .
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Frisch bereitete Lösungen von käuflichem go %igem Natriumaluminat,
welche 5 g der Verbindung auf je ioo ccm Wasser enthalten, ergaben durch Titration
zwischen i i und 16 Malprozente Natriumhydroxyd: Wird Aluminium in eine frisch bereitete
Lösung eingetaucht, dann nimmt die Konzentration des Natriuinhydroxyds rasch in
dem Maße ab, wie das Aluminium damit reagiert; danach steigt die Konzentration des
i"Zatriumhydroxv ds wieder an, da die Hydrolyse. anscheinend durch diese Reaktion
gefördert wird. Wenn daher eine Aluminiumfläche von etwa gßo qcm in 18,9o 1 Lösung,
die auf je ioo ccm Wasser 5 g Natriumaluminat enthält, eingetaucht und die Temperatur
auf etwa 9o° C gehalten wird, dann bleibt das Bad bei etwa 15 Malprozent Natriulnhydroxydkonzentration
im wesentlichen im Gleichgewicht und die optimale .Behandlung der Aluminiumfläche
wird in etwa 11/= Minuten erreicht. Der Gewichtsverlust an Aluminium ist direkt
proportional der Eintauchzeit, und unter den angegebenen Bedingungen beträgt der
Gewichtsverlust für 93o qcm eingetauchter Fläche etwa a g. Wenn die beschriebenen
Bedingungen eingehalten wurden, ergab sich in der Praxis eine Abweichung des mittleren
Gewichtsverlustes von der Größenordnung -I- 0,1 g. Da durch Verdampfung etwas
Wasser verlorengeht und beim Herausheben des 1letalls aus dem Bad etwa: Lösung mitgenommen
wird, ist es von Zeit zu Zeit notwendig, beides zu ersetzen. Es erwies s'ch als
zweckmäßig, den Wasserverlust derart auszugleichen, daß ein bestimmtes Badniveau
erhalten bleibt, und das Alkali zeitweilig durch Zusatz von N atriumaluminat in
einer durch die Titration angezeigten Menge zu ergänzen. Im allgemeinen ist ein
Lösungsverlust entsprechend io % des ursprünglichen Gesamtalkalis zulässig. Es wurde
im praktischen Betrieb festgestellt, daß solche Verluste bei drei- bis sechsstündigem
Betrieb auftreten können, je nachdem ob ununterbrochen oder mit Pausen gearbeitet
wird. Das unterbrochene Arbeiten setzt die Verwendung von Haltegeräten für die einzelnen
Aluminiumplatten voraus und führt so zur Mitnahme von mehr Lösung, als es beim Hindurchziehen
eines fortlaufenden Bandes aus Aluminiumblech durch ein Bad der Fall ist. Letztere
Arbeitsweise wird daher bevorzugt.
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Arbeitet man mit Unterbrechungen, dann werden die einzelnen Aluminiumbleche
vorzugsweise in senkrechter Lage und finit einem gegenseitigen Abstand von mindestens
5 cin gehalten. Bei fortlaufender Arbeitsweise wird das Metallband durch das Bad
in einer oder mehreren Schleifen hindurchgeführt, so daß ein großer Teil des Bandes
im Bad ebenfalls senkrecht hängt.
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Verwendet man zur Herstellung der Bildsteilen Stoffe pulverförmiger
Natur oder solche, die wenig freie Fettsäure enthalten, ist es zweckmäßig, Aluminiumplatten
zu benutzen, die auf ihrer ganzen Oberfläche mit dem mikroporösen Oxydüberzug versehen
sind. Zu deren Gewinnung wiederholt man die Tauchbehandlung mit der Änderung, daß
die Lösung aus o.75 g Natriumaluminat in je ioo ccm Wasser hergestellt wird, und
daß für 93o qcin Oberfläche 3,80 1 Lösung verwendet werden;-außerdem wird die Behandlungsdauer
auf 3 Minuten verlängert. Arbeitet man unter diesen Bedingungen ohne Pausen zwischen
den einzelnen Tauchbehandlungen, dann beträgt die Molarkonzentration des Natriumhydroxydes
angenähert 5 0/0: hierbei sollte darauf geachtet werden, daß die Molarkonzentration
des Natriumhydroxy ds 1 o o.'o nicht übersteigt, um unnötige Gewichtsverluste zu
vermeiden. Nenn unter den angegebenen Bedingungen die Molarkonzentration des Natriuinllydroxvdes
etwa 50/0 beträgt, dann ist fier Gewichtsverlust von der Größenordnung o,1 g für
93o qcm Oberfläche und daher zu vernachlässigen; der erhaltene Überzug ist etwa
o,ooi mm dick.
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Um die gesamte Oberfläche des Aluminiumbleches mit der mikroporösen
Schicht zu
überziehen und falls vergleichsweise dicke Überzüge erwünscht
sind, d. h. solche, die zwischen o,oo2 und 0,003 inin liegen, kann das Aluminiumblech
auch in einem Bad gekörnt werden, welches durch Auflösen von 1,5 g Natriumaluininat
auf je ioo ccin '\Vasser hergestellt und auf eine Molarkonzetttration von 5 bis
10 °i'0 Natriiimhydroxvd eingestellt ist: die Tauchzeit beträgt .hierbei ro Minuten.
Unter diesen Bedingungen ist der Gewielttsverlust von der Größenordnung i 5 für
930 qcm Oberfläche, und der Dickenverlust ist äußerst gering. Übrigens zeigen
Bäder mit geringem Natriumaluminatgehalt den Nachteil, daß sie die auf dem Metall
befindlichen Fettspuren nicht restlos beseitigen.
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Wie bereits bemerkt, wird Aluminiutnhy droxyd in Form eines Niederschlages
ausgeschieden, und es ist zweclsmäßig, diesen Niederschlag sich zunächst auf dem
Boden des Badbehälters absetzen zu lassen. Bei dein täglich einmal vorzunehmenden
Entfernen des Niederschlages soll dieser möglichst nicht aufgerührt werden.
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Das Aluminiumblech sollte nach der Behandlung unmittelbar in fließendem
Wasser abgespült werden, um die anhaftende Lösung zu entfernen. W:rd das Abspülen
verzögert, dann bildet sich manchmal auf dem Metall eine unansehnliche braune Verfärbung,
die allerdings das Verhalten des Aluminiums als Druckplatte nicht schidlich zu beeinflussen
scheint. Nach dein Spülen wird das Aluminium mit einem weichen Kautschukschwamm
oder mit einem Baumwollbausch abgerieben. Wird mit Mangan legiert-s Aluminium in
den Bädern gemäß der Erfindung behandelt, dann überzieht es sich mit einem lose
-haftenden dunkelgrauen -N#:ederschlag, welcher durch Abreiben leicht entfernbar
ist. Nach dein Abspülen und Abreiben wird das Aluminiumblech getrocknet und ist
dann ohne weitere Behandlung gebrauchsfertig.
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Obgleich die Druckplatten gemäß der Erfindung unter weit schtüankenden
Badhedingungen herstellbar sind, erzielt inan die optimale Behandlung für dauerhafteüberzüge,
wenn die Molarkonzentration des Allcalihydroxyd@es im Bad konstant :gehalten wird,
d. h. wenn die Geschwindigkeit des Alkalihydroxydverbrauchs gleich der Geschwindigkeit
seiner Freisetzung durch die Hydrolyse des Alkalialuininates ist. Obgleich hohe
Molarkonzentrationen von Alkalihydroxy d einen raschen Gewichtsverlust verursachen.
erfordert das Gleichgewicht des Bades bei diesen Konzentrationen ein niedriges Verhältnis
von Plattenoberfläche zur Badmenge, was eine niedriäere Ausbeute zur Folge hat.
In der Tat wurde gefunden. daß die Leisttiiigsf:iliigke:t eines Bades, wenigstens
bei mäßig konzentrierten Bädern, umgekehrt proportional der Molarkonzentration ist.
Es ist daher im allgerneinen vorzuziehen. so zu arbeiten, daß eine vergleichsweise
niedrige Molarkonzentration an All;aliltvdrox@-d aufrecht erhalten wird, weil man
sich dann der höchstmöglichen Ausbeute an behandelter Oberfläche nähert.
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Unter den Bedingungen der oben mitgeteilten Beispiele werden die folgenden
Ergebnisse erhalten. Die Zahl Ätzgruben je Quadratmillinie ter Oberfläche liegt
zwischen 2000 und 5ooo. Die einzelnen meist kreisförmigen Ätzgruben sind im allgemeinen
voneinander durch Abstände getrennt, obgleich sie sich gelegentlich auch überdecken
können. Der mittlere Durchmesser der Ätzgruben liegt etwa unterhalb o,noi bis o,oi5
inm. Es wird bemerkt, daß iin allge meinen der Durchschnitt des mittlerün Durchmessers
in einer gegebenen Fläche angenähert umgekehrt proportional der Dichte der Ätzgruben
in jener Fläche ist. Wenn daher die Anzahl Ätzgruben je Quadratmillimeter etwa 5000
beträgt, ist der mittlere Durchmesser im Durchschnitt von der Größenordnung 0,oo8
inin. Wenn dagegen cüe Dichte 2ooo Ätzgruben je Quadratmillimeter beträgt, ist der
durchschnittliche mittlere Durchmesser von der Größenordnung 0,012 min. Das Verhältnis
von gekörnter zu nichtgekörnter Fläche scheint viel weniger zu schwanken als die
Dichte an 'Ätzgruben von einem. Flächenteil zum nächsten. Die Tiefe der tzgruben
scheint angenähert proportional ihrem mittleren Durchmesser zu sein. Das Korn, welches
durch die Ätzgruben gebildet wird, ist sehr fein iin Vergleich zu dem Korn, welches
man durch die übliche Behandlung mit Steinkugeln und Sand erhält; dennoch ist das
Korn voll «-irksain, um entgegen der Ou2tscli«-irlzung der rarbu-alzen eine genügende
@lettge Wasser oder Feuchtlösung zurückzuhalten. Ein Vorteil der Druckplatten getniila
der Erfindung ist. daß weniger gefeuchtet zti werfen braucht, tim die nichtdruckenden
Teile tonfrei zu halten als es bei Platten der Fall ist, welche das durch mechanische
Behandlung erzielbare feinste Korn aufweisen.