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Verfahren zum Herstellen von Druckformen aus organischen Kunststoffen
durch Ätzen Die Erfiidung betrifft ein Verfahren. zum Herstellen von' Druckformen
durch Ätzen, wobei nichtentflammbare Kunststoffe den Werkstoff der Dmckformen bilden.
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Unter Kunststoffen werden hierbei auf Cellulose aufgebaute Werkstoffe,
z. B. Acetylcelluloisen., Polykondiensätionsprodukte, z. B. Phenopla,ste, . und
Polymerisationsprodukte; z. B. Polystyrol, verstanden. Sämtlichen diesen Stoffen
gemeinsam ist der Aufbau aus Makromolekülen.
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Es ist bereits vorgeschlagen worden, Druckform-en ,aus Gelluloid durch
Ätzen herzustellen. Celluloid hat sich jedoch für diesen Zweck als ungeeignet erwiesen,
so daß es nicht zu einer Verwendung iin praktischen Betriebe ;gekommen ist. -Celluloid
ist in höchstem Maße entflammbar. Demgegenüber haben die Kunststoffe, die gemäß
der Erfindung verwendet werden, durch ihre Nichtentflammbarkeit Vorteile, .die gerade,
für die Anwendung zur Druckformenherstellung durch Ätzen von besonderer Bedeutung
sind. Die geätzten Druckformen müssen mechanisch bearbeitet werden (sägen, bestoßen,
fräsen, bohren, nageln), wobei Abfall in Form von Spänen entsteht. Gerade Späne
aber neigen durch ihre vergrößerte Obcrfläche und damit vervielfachte Reaktionsgeschwindigkeit
besonders zum Entflammen und stellen ein erhöhtes Gefahrenmoment dar, zumal bei
der mechanischen Bearbeitung Funkenbildung besonders leicht auftritt.
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Aus dem gleichen Grunde sind Wärmebehandlungen bei der Vorbereitung
und Durchführung des Ätzvorganges bei Celluloid nicht anwendbar, die jedoch gerade
für diesen Vorgang, z. B. für das Härten der lichtempfindlichen Schicht oder für
das Aufschmelzen von Abdeckmitteln, besonders vorteilhaft und für ein rasches und
gutes Arbeiten geradezu unentbehrlich sind.
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Die Erfindung eröffnet einen Weg, die beim Ätzen: von Metallen erprobten
Arbeitsweisen für Kunststoffe in ähnlicher Weise anzuwenden.
| Ein weiterer Vorteil der nach der Erfin- |
| dung verwendeten Stoffe besteht in ihrer ge- |
| genüber Celluloid höheren Wärmebeständig- |
| keit, was für das VVarmprägen von Matern |
| von derartigen. Druckformen wichtig ist. |
| Wärmebeständigkeit nach Martens: Celluloid |
| etwa 4o°, Polystyrol etwa 70°. Mit diesem |
| Unterschied ist gerade die Grenze überschnit- |
| ten, die für die Festigkeit gegenüber :dem |
| Warmprägen entscheidend ist. Darüber hin- |
| aus hat eine Anzahl der verwendeten Kunst- |
| stoffe Wärmefestigkeiten bis zu 15o° und |
| mehr. |
| Besonlders vorteilhaft ist weiter die im |
| Vergleich zu Celluloid verschwindend ge- |
| ringe `'@'asseraufrialime der synthetischen |
| Kunststoffe. |
| Beispiel |
| Wasseraufnahme von Cellul:oid: r,25% |
| nach 2.1 Stunden. Wasseraufnahme eines |
| Mischpolym:erisats: o;i20;'o nach 7 Tagen. |
| Wasseraufnahme von Polystyrol: unmeßbar |
| klein. |
| Mit der Wasseraufnahme oder der Auf- |
| nahme von anderen Flüssigkeiten, wie sie |
| beim üblichen Ätzvorgang unvermeidbar sein |
| dürfte, geht jedoch eine Verschlechterung der |
| Eigenschaften des Werkstoffes Hand inHan@d. |
| Eine weitere Eigenschaft, durch die sich |
| die nach der Erlindung vei@vendeten Kunst- |
| stoffe von Celluloid vorteilhaft unterscheiden, |
| ist die Tatsache, daß Celluloid beim Angriff |
| der zum Ätzen verwendeten Lösemittel so |
| weit quillt, daß auch die stehenbleibenden |
| Teile zumindest in ihren Randzonien azu@e- |
| quollen «-erden, und infolgedessen so viel an |
| Festigkeit verlieren.. daß die Druckformen |
| unbrauchbar sind. |
| Zur Beseitigung dieses übelstandesist vor- |
| geSchlagen worden, mit Hilfe von Eisessiig |
| enthaltenden Lösemitteln das Celluloid an |
| der Oberfläche breiartig zu erweichen und |
| dann Gelatine so auf diesen Brei in flüssi- |
| gem -Zustand aufzubringen, daß sich diese |
| finit dem Cellu,loi.d zu einem innigen Gemenge |
| verbindet. Hierdurch soll erreicht werden, |
| da.ß durch die Lösemittel die unbelichteten |
| Teile der Gelatine entfernt werden, während |
| die belichteten Teile der Gelatine glaich- |
| ze-itig finit ihrer Unterlage, bestehend aus |
| Celluloid in inniger Verbindung mit Gelatine, |
| durch das Lösungsmittel nicht angegriffen |
| werden. |
| Abgesehen davon, daß in diesem Falle |
| das an sich wegen seiner E:etfiammbarkeit |
| ungeeignete Celluloi:d verwendet wird und |
| daß nach diesem Vorschlage das Celluloid |
| nicht einmal Werkstofi des druckendeeTeils |
| der Form, sondern eigentlich nur Träger der |
| Druckelemente ist, bestätigen diese Vor- |
| schläge die Erfahrung der Erfinder, daß |
| Celluloi.d infolge seiner Anquellung durch die |
| Lösemittel für Druckformen. nicht-geeignetist. |
| Demgegenüber sind die gemäß der Erfin- |
| dung verwendeten synthetischen Kunststoffe |
| besonders vorteilhaft für die Herstellung von |
| Druckformen durch Ätzen. Man hat es bei |
| dT'.esen Kunststoffen, und zwar sowohl bei den |
| Polykondensaten als auch bei den Polymeri- |
| Baten, in der Hand, den Konndensations-oder |
| den Polymerisationsvorgang bei einem be- |
| stimmten, erwünschten Zustand abzubrechen. |
| Das bedeutet, daß je nach dem Zeitpunkt, |
| in dem der Vorgang unterbrochen wird, |
| von dem E,influß der Temperatur, |
| des gewählten Katalysators usw.. der Werk- |
| stoff :Makromoleküle von geringerer oder grö- |
| ßerer Ausdehnung enthält. |
| Gemäß der Erfindung werden nun Kunst- |
| stoffe verwendet, bei denen der Polykonden- |
| sations- oder Polymerisationsvorgang so weit |
| geführt wurde, daß einerseits ausreichende |
| Festigkeitseigenschaften erzielt werden, ande- |
| rerseits bei Verwendung bestimmter, ausge- |
| wälilter L ösu@ngsm.ittel überhaupt kein oder |
| praktisch kein nachteiliges Quellen des |
| Kunststoffes auftritt, das ihn zur Druckformen- |
| herstellung durch Ätzen unbrauchbar machen |
| würde. An und für sich stellen die beiden |
| Forderungen., einmal nach Festigkeit, wie |
| Druckfestigkeit, Elastizität, Tafelbildungsver- |
| mögen o. dgl., und andererseits nach Lös- |
| lichkeit ohne Quellen, zueinander in Wider- |
| sprncb, insofern als ausgedehnte lIakromole- |
| küle. z. B. fadenartige Kettenbildungen oder |
| Vernut,ungen, hohe Festigkeitseigenschaften |
| er-ehen. bei der Behandlung mit Lösemitteln |
| jedoch ein Quellen eintritt, während bei |
| Makromolekülen geringerer Ausdehnung das |
| Umgekehrte der Fall ist. Letztere entspre- |
| dien beispielsweise einem Polymerisations- |
| grad unter etwa Zoo, während für die erste- |
| ren ein Polymerisationsgrad von z. B. über |
| i ooo in Frage kommt. |
| Es wurde gefunden, daß bei den Kunst- |
| stoffarten nach der Erfindung ein optimaler |
| Bereich der Polymersation oder Polykonden- |
| sation vorhanden ist, in dem sie sowohl in |
| bezug auf die Festigkeitseigenschaften als |
| auch auf ihre Löslichkeit zum Herstellen voll |
| Druckformen durch Ätzen geeignet sind. |
| Die Polymerisation beispielsweise eines |
| Acralsäureesters kann so vorgenommen wer- |
| den, daß der monomere Ester in eine Poly- |
| merisationskammer eingebracht wird, die be- |
| heizbar ist. Als Katalysator kann beispiels- |
| weise ein Peroxyd, vorzugsweise ein orgarni- |
| s:ches Peroxyd, verwendet werden, das dem |
| mononieren Stoff in geringen Mcn,-en beige- |
| fügt wird. Die Polymerisation wird beispiels- |
| weise durch Erhitzen eingeleitet und die Er- |
| hitzung so lange durchgeführt. bis der ge- |
wünschte Polymerisatio.nsgrad erreicht ist. Die Feststellung, ob
der gewünschte Polymerisationsgrad erreicht ist, geschieht durch einen Polymerlsatmonsversuch,
bei dem Proben entnommen v,Terdeai. An Hand der Proben wird festgestellt, nach welcher
Polymeri:-sationsdauer unter bestimmten Polymerisationsbedingungen, z. B: der Temperatur,
.des Katalysato,ranteils wsw., ausreichende Festigkeitseigenschaften des Polymerisats
vorhanden sind, um daraus b:eispielswen:se widerstandsfähige Platten herzustellen.
Andererseits darf die Polymerisatlon noch nicht so weit.fortgeschritten sein, daß
das Polvmerisat zu schwer löslich ist: Die Bestimmung des optimalen Produktionsgrades
ist also eine durch Versuche zu erlangende Erfahrungstatsache. Durch geeignete Wahl
der einzelnen Faktoren, welche die S;ondere:gensichaften des Polymerisats bestimmen,
z. B. der Temperatur, der Dauer der Behandlung, des Katalysators, der Beimengung
von Weichmachern, des Zusatzes von Füllstoff, z. B. auch von Farbpigmenten, läßt
sich eine w eitgeiiende Variation erreichen, so d:aß man in der Lage ist, auch die
für die verschiedenen Anwendungsfälle bestgeeigneten Produkte zu erzielen.
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Bei Polyrnerisationsvorgängen; beispielsweise des S@tyrods, tritt
auch häufig, nachdem diese eingeleitet sind, eine Temperatur-Steigerung durch die
entstehende Polymeiisationswärm;e ein. Um den Prozeß in der Hand zu behalten und
eine unerwünschte Erhöhung der Temperaturen und deren Folgen zu vermeiden, wendet
man beispielsweise Kühlung, z. B. indirekte Kühlung durch Külils@chlangen usw.,
an. Man kann jedoch auch den Druck im Polymead,sationsgefäß erniedrigen und ihn
so weit herabsetzen, daß die Siedetemperatur der zu polymerisierenden Flüssigkeit
bei diesem Druck etwa derjenigen Temperatur :entspricht, die nicht überschritten
werden soll. Man hat es also in der Hand, durch die Wahl des Druckes diese Temperatur
zu beeinflussen und damit andererseits auch den Folymerisationsgrad in gewünschter-
Weise einzustellen, indem man: bei dieser Temperatur die Polymerisation nach einer
bestimmten Dauer abbricht. Dabei kann man auch so vorgehen, daß man das mGnomere
Produkt in Lösung einbringt, w ob:e!i das Lösemittel auf das monomere Produkt lösend
wirken kann, während @es für das polymere Produkt nicht lösend ist, so daß dieses
also ausgefällt wild. Ein anderer Weg, um den Polymeris:ationsvorgang und damit
den Polymerisatlonsgrad regelbar zu beeinliu:ssen, ist der, das monomere Produkt
in Emulsion, z. B. in Wasser, unter Zusatz von geeigneten VerseEungsmitteln zu polymer
sieren. Will man einer unerwünschten Temp,eratursteigerung und damit :einem zu rasche
n Fortschreiten der Polym@erisation entgegenarbeiten, so. kann man auch weiteres
m,on:omeres Produkt zusetzen.
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Die Zahl der Mögli:chkeiteh, den Polymeris:ationsgrad willkürlich
:einzustellen, ist also sehr groß. Je nach dem Stoff und den gewünschten Eigenschaften
des Endprodukts wird man den einen oder anderen Weg vorziehen.
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Es wurde weiterhin - efunden, daß auch die Art dies verwendeten Lösungsmittels
von Bedeutung ist, d. h. daß bei dem gleichen Kunststoff mit z. B. gleichem P:olymeris:ationsgrad
daseine - Lösungsmltel quellend w=irkt, während das andere Lösungsmittel ,eine Lösung
ohne Quellung herbeiführt. Bei einigen Lösungsmitteln werden die gelösten Bestandteile
der Form nicht vollständig durch das Lösungsmittel entfernt, sondern bleiben als
gallertige Masse. an der Form sitzen. Es wurde gefunden, daß sich diese Reste durch
mechanische Wirkung, z. B. durch Ausbürsten oder Spülwirkung einer Flüssigkeit ohne
weiteres entfernen lassen und daß diejenigen Teile der Druckform, die stehenbleiben
sollen, in keiner Weise angegriffen sind.
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Das Lösungsverhalten der Kunststoffe, die nach der Erfindung verwendet
werden, sei an einigen Beispielen erörtert, wobei es im Rahmen. der Erfindung liegt,
andere den vorbeschriebenen Voraussetzungen ;entsprechende Lösungsmittel und andere
Kunststoffe der bezeichneten Gattungen anzuwenden.
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Ein Werkstoff für Druckformen aus :einem Polystyrol mittleren PolymerisatiDnsgrades
löst sich weitgehend in Benzol und Essigäther, etwas geringer in Aceton, während
er von Alkohol oder Essigsäure nicht angegriffen wird.
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Ein Polym-etacryls,äureester löst sich beispielsweise in Methylenchlorid,
Essigäther, Aceton :oder Benzol, wird jedoch andererseits von Alkohol oder Benzin
nicht angegriffen.
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Ein Mischpolymerisat, dessen einer Bestandteil Polystyrol ist, löst
sich in M@ethylenchlorid, während Benzol eine Quellung und bei längerer Behandlung
eine GefügezerrüttuAg des. Werkstoffs herbeiführt.
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Celluloseacetat wird beispielsweise vonAceton und Essigsäure gelöst,
während Alkohol, Benzin und Benzol nicht angreifen, Essigäther und Methylchlorid
quellend wirken.
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Polykondensationsprodukte, z. B. KonJe@ns:ationsprodukte von Phenol
und Folgial;d:ehyd, lösen sich bei nicht vollständiger Kondensation ebenfalls mit
zahlreichen organäschen Lösungsmitteln.
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Je nach der gewünschten Ätzwirkung wird für den jeweiligen Kunststoff
das eine ;oder
smittel angewendet. Es wird andere Lösung dabei zweckmäßig
bei der Abstimmung der Kunststofflösungsmittel so vorgegangen, daß z. B. die Lösemittel
der in Lösung aufzubringenden lichtempfindlichen Schicht, des Entwicklers usw. den
Druckformwerkstoff nicht angreifen, während als Ätzmittel ein rasch v@irkendes Lösemittel
verwendet wird.
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Eine weitere vorteilhafte Anwendungsform der Erfindung isst folgende:
Bei Polykondensationsprodukten, bei denen die Polykondensation so weit geführt wurde,
daß bei zum Ätzen ausreichender Festigkeit beste Löslichkeitsverhältnisse erreicht
werden, wird nach dem Ätzen eine Nachhärtung, d. h. eine weitere Kondensation, gegebenenfalls
bis zur Endstufe, durchgeführt. Dies kann z. B. dadurch geschehen, daß die Ätzungen
nach dem Ätzen erwärmt werden. Es ist auch möglich, zusätzlich einen Druck auszuüben,
der verbältnismäßig hoch sein kann, ohne daß eine Verformung der Druckelemente eintritt.
Soweit 'derartige Ätzungen zum Verziehen neigen, werden sie ;in geeigneter Weise
eingespannt, z. B. tafelförmige Ätzungen zwischen: planparallelen, geheizten Platten.
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Durch das Nachhärten gemäß dem Vorschlag dieser Erfindung wird der
Vorteil erreicht, daß nach dem Ätzen etwa noch vorhandene Lösemittelreste unter
der Wärmeeinwirkung rasch beseitigt werden und die Platte für gewisse Anwendungsfälle
eine größere Härte besitzt und daß sie außerdem für gewisse Lösemittel, gegen die
sie etwa vorher noch empfindlich war, nach dem weitergehenden. Aushärten nicht mehr
empfindlich ist. Solche Lösemittel können beispielsweise in bestimmten Spgzialdruckfarben
enthalten: sein, mit denen die geätzte Druckplatte bei ihrer Verwendung in Berührung
kommt.
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Der praktische Vorgang der Druckformenllerstellung soll an dem Beispiel
der Ätzung eines Buchdruckklischees beschrieben werden: Die genau eben geschliffene
Tafel eines Kunststoffes, z. B. eines Mischpolymerisats,, wird in der Schleudermaschine
bei gleichzeitiger Anwendung einer gelinden übertemperatur mit ,der lichtempfindlichen
Schicht versehen, in an sich bekannter Weise unter einem Negativ belichtet, mit
in Alkohol gelöstem Methylviolettentwickelt, wodurch die nichtbelichteten Teile
der lichtempfindlichen Schicht entfernt-werden. Die stehenbleibenden Teile der Schicht
werden durch Einwirkung von Wärme gehärtet, worauf die Tafel .ätzfertig ist. Es
besteht die Möglichkeit der stufen,veisen Ätzung durch Abdecken bereits genügend
geätzter Teile, wobei das Abdeckmittel vom Ätzmittel praktisch nicht weggelöst wird.
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Der vorstehend beschriebene Vorgang ist ein einfaches Beispiel. Es
lassen sich ohne weiteres die verfeinerten Verfahren der Ätztechnik durchführen.
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Man hat als Werkstoff zum Herstellen von `Druckformen durch Ätzen
Linoleum und Hartgummi vorgeschlagen. In beiden Fällen handelt es sich nicht um
Kunststoffe im Sinne vorliegender Erfindung, sondern um veredelte Naturprodukte,
und zwar beim Linoleum um mit entsprechenden Zusätzen versehenes oxydiertes Leinöl
und beim Hartgummi um vulkanisierten Kautschuk. Stoffe dieser Art haben den grundsätzlichen
Nachteil, daß die Eigenschaften des Erzeugnisses in gleichem Maße schwanken wie
die der Ausgangsnaturprodukte und daß solche Schwankungen unvermeidlich sind. Aus
diesem Grunde und wegen noch anderer Nachteile haben sich Linoleum und HartgumnLi
für die Herstellung von Druckformen durch Ätzen als ungeeignet erwiesen.