CH380166A - Atzverfahren und Mittel zu dessen Durchführung - Google Patents

Description

      Ätzverfahren    und Mittel zu dessen Durchführung    Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren  zum Atzen von metallischen Druckplatten, besonders  solchen aus Zink und seinen Legierungen. Gleich  zeitig betrifft die Erfindung ein Mittel zur Durch  führung des Verfahrens.  



  Es ist das Hauptziel der     Erfindung,    die unter der  Bezeichnung  pulverloses Ätzen  bekannte Technik  zu verbessern. Beispielsweise wird beim  pulver  losen Atzen>> die zu ätzende metallische Platte in  bekannter Weise vorbehandelt, um einen säure  beständigen Überzug oder eine Schutzschicht an be  stimmten Stellen der Oberflächen zu erzeugen, und  dann der Einwirkung eines     Atzbades    in einer ein  zigen ununterbrochenen Behandlung unterworfen,  während welcher die Platte bis zur gewünschten  Tiefe geätzt wird, ohne dass ein Hinterschneiden und  die sich daraus ergebende Beeinträchtigung der Kon  turen der     ätzbeständigen    hochstehenden Flächen er  gibt.

   Um ein derartiges Ergebnis bei dem ununter  brochenen Ätzen zu erzielen, muss das     Ätzmedium     die Fähigkeit besitzen, mit dem blanken Metall an  den von dem säurebeständigen Überzug freien Stel  len selektiv zu reagieren und eine derartige Reaktion  entlang den Absätzen, die die Bildflächen begrenzen,  zu verhüten oder auf ein Minimum herabzusetzen.  



  Der     Ätzvorgang    wird in einer geschlossenen Kam  mer durchgeführt, in welcher die zu ätzende Platte  mit der zu bearbeitenden Fläche nach unten der  Einwirkung eines     Ätzmediums    ausgesetzt wird, das  durch Spritzen oder Sprühen oder auf andere Weise  nach oben gegen sie gerichtet wird.  



  Die bisher vorgeschlagenen Ätzmittel und -ver  fahren waren auf die Erzeugung eines     entfernbaren     säurebeständigen Films auf der Oberfläche des blan  ken     Metalles    abgestellt. Ein mit dieser Art des     Ätzens     verbundener ernster Nachteil besteht darin, dass ein  derartiger Film durch das Strömungsbild beeinträch-         tigt    wird, das sich beim Auftreffen der Flüssigkeit  auf die Platte und ihrem Strömen über die Ober  fläche ergibt.

   Dieser laterale Flüssigkeitsstrom     ero-          diert        schliesslich    die die Bildflächen begrenzenden  Absätze, wenn man das Ätzmittel bis zu der Tiefe  einwirken lässt, die für Photogravüren für die offe  nen Flächen eines Bildes gewöhnlich erforderlich ist.  Wenn dagegen ausreichende Mengen filmbildender  Bestandteile dem Bad zugesetzt werden, um die  Erzielung einer ausreichenden Tiefe an grossen blan  ken Stellen zu ermöglichen,     hört    die     Ätzwirkung    in  den kleinen Flächen des Bildes, die durch Linien der  Schutzschicht eingeschlossen sind, auf, wie dies bei  Druckmatern oder bei     Halbtondrucken    der Fall ist.  



  Ein weiterer Nachteil der bisher vorgeschlagenen  Ätzmittel besteht in dem Erfordernis, dass die     Ätz-          flüssigkeit    senkrecht oder nahezu senkrecht gegen  die Platte gerichtet wird, damit die seitlichen Ab  sätze, die die Bildfläche begrenzen, keinen mit  kinetischer Energie verbundenen Auftreffen der  Flüssigkeit ausgesetzt sind.  



  Es ist eines der Ziele der Erfindung, die Not  wendigkeit für eine derart kritische richtungsmässige  Lenkung der     Ätzflüssigkeit    zu vermeiden.  



  Es wurde gefunden, dass man eine flüssige     Ätz-          mischung    so ausbilden kann, dass das Metall gegen  dieselbe abweisend ist und sie trotzdem-eine beson  dere Affinität     zu    dem Material aufweist, aus dem  der säurebeständige Überzug besteht. Diese doppelte       Fähigkeit    kann dem     Ätzbad    mit     Hilfe    eines ersten  Bestandteils mit besonderer Affinität für den Schutz  überzug und eines zweiten Bestandteils mit geringer  Fähigkeit, an blankem Metall zu haften, verliehen  werden.

   Die Wirkung     hiervon    besteht darin, dass  1. eine vollständige ungehinderte Ätzung der  blanken     Metallflächen,    gleichgültig welcher Grösse,  mit scharf geschnittenen Rändern erreicht wird,      2. dass entlang den Kanten der mit der Schutz  schicht überzogenen Flächen eine haftende Ablage  rung aufgebaut wird, die den Aufbau eines Schutz  films entlang den Seitenkanten dieser Flächen ini  tiiert, und  3. dass diese wünschenswerten selektiven Wir  kungen eintreten können, ohne dass eine kritische  richtungsmässige Lenkung der     Ätzflüssigkeit    erfor  derlich ist.  



  Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ätzen  einer metallischen Druckplatte, deren Bildfläche teil  weise mit einem säurebeständigen Überzug versehen  ist, welches Verfahren dadurch     gekennzeichnet    ist,  dass man die Platte mit der zu ätzenden Fläche nach  unten der Einwirkung einer nach oben bewegten,  salpetersäurehaltigen     Ätzflüssigkeit    aussetzt, die  einen Bestandteil mit einer besonderen Affinität für  den säurebeständigen     LTberzug    und einen zweiten  Bestandteil mit einem besonderen Unvermögen, an  unbedecktem Metall anzuhaften,     enthält.     



  Der erste Bestandteil kann ein     Alkalisulforieinat     und der zweite Bestandteil eine freie Fettsäure, z. B.       Ricinusölsäure,    sein. Ein Produkt, das     Alkalisulfo-          ricinat    und     Ricinusölsäure    enthält, kann zum Beispiel  durch     Sulfieren    von     Ricinusöl    und teilweise Neutrali  sation des     Sulfierungsproduktes    mit     Alkalimetallver-          bindungen    hergestellt werden.  



  Die     Sulfierung    des     Ricinusöls    kann in beliebiger  üblicher Weise durchgeführt und in der Weise ge  steuert werden, dass die gewünschten Endprodukte in  den gewünschten Verhältnissen erhalten werden.       Ricinusöl    ist im wesentlichen ein     Triglycerid,    das mit  3     Mol    Fettsäure verestert ist.

   Die im     Ricinusöl    haupt  sächlich enthaltene Fettsäure ist     Ricinusölsäure,        eine     einfach ungesättigte     Monooxysäure    der folgenden  Formel  
EMI0002.0025     
    Während der     Sulfierung    mit Schwefelsäure kann  diese mit der     Hydroxylgruppe    der     Ricinusölsäure     oder mit der     Doppel(Olefin)-Bindung    oder mit bei  den reagieren.

   Ausserdem     erfolgt    noch eine weitere       Umsetzung,    da der     Schwefelsäureüberschuss    den Ester  spaltet, was zur Bildung von freiem Glycerin und  freier     Ricinusölsäure    führt. Vor der Neutralisation  liegen daher als Produkte der     Sulfierung    nicht um  gesetztes     Ricinusölsäure-triglycerid,    nicht     umgesetzte          Schwefelsäure,    mono- und     disulfierte        Ricinusölsäure,     freie     Fett(Ricinusöl)-säure,    freies Glycerin und Was  ser vor.  



  Dann wird das Gemisch neutralisiert, wobei sich  ein     Alkalisulforicinat    (eine Seife) bildet. Die Neu  tralisierung wird so weit geführt, bis das Mengen  verhältnis dieser Seife zu der freien Fettsäure inner  halb eines bestimmten Bereiches, nämlich 55-60  Teilen des     Ricinats    zu 45-40 Teilen freier     Ricinusöl-          säure    liegt. Die Neutralisation erfolgt     zweckmässig     derart, dass alkalisches Waschwasser zugesetzt wird,    wodurch Wärme entsteht.

   Hierdurch und durch die  Gegenwart grosser Mengen Wasser kann der     Schwe-          felsäureüberschuss    einen Teil des     sulfierten    Öls     hy-          drolysieren.    Um eine zu rasche Hydrolyse zu verhin  dern und das Fortschreiten einer kontrollierbaren,  langsamen Hydrolyse des     Triglycerids    zu sichern,  belässt man das Gemisch im schwach sauren Gebiet;  die Menge freier Fettsäure wird wiederholt be  stimmt, um festzustellen, dass genügend Säure frei  gesetzt ist, um das Gemisch in den gewünschten  Bereich zu bringen. Solange dies noch nicht der  Fall ist, lässt man das Gemisch stehen, bis die erfor  derlichen Werte erreicht sind.

   Bei dieser Stufe wird  gerade so viel weiteres Alkali zugesetzt, um die ver  bleibende Schwefelsäure zu neutralisieren, wonach  dann sorgfältig Salz zugegeben wird, um eine mög  lichst scharfe Trennung zwischen dem gewünschten       sulfierten    Öl und der     wässrigen    Phase, auf welcher es  schwimmt, zu erreichen. Die untere     wässrige    Phase  wird dann abgezogen, und mit ihr werden freies     Gly-          cerin,    Natriumsulfat und     Natriumchlorid    entfernt,  so dass das     sulfierte    Öl, das von diesen Stoffen so  weitgehend wie möglich befreit ist, zurückbleibt.  



  Es wird angenommen, dass der gewünschte Effekt  mit dem so erhaltenen     sulfierten    Öl auf Grund des  in demselben vorhandenen     Alkalisulforicinats    er  reicht wird. Vermutlich bildet sich bei seinem Zusatz  zu Salpetersäure ein säurebeständiges Reaktionspro  dukt, das an dem säurebeständigen Überzug der  Platte stark anhaftet und daher auch an den Rän  dern der mit der Schutzschicht überzogenen Flächen,  wo das Hinterschneiden verhütet werden soll. Gleich  zeitig verhütet die in dem Bad vorhandene freie un  gesättigte     Ricinusölsäure    die Bildung eines haften  den Films auf dem blanken Metall in den Bereichen  zwischen den geschützten Absätzen der Bildflächen.

    Zur Erzielung bester Ergebnisse ist es erforderlich,  ein genau ausgewogenes Verhältnis zwischen den  Mengen von     Alkalisulforicinat    und freier     Ricinusöl-          säure    aufrechtzuerhalten.  



  Es wurde ferner gefunden,     dass    bei der Verwen  dung einer     sulfierten    Substanz dieses Typs in Ver  bindung mit einem aromatischen Lösungsmittel im  Gemisch mit verdünnter Salpetersäure Reaktions  produkte entstehen, die die oben beschriebenen Ei  genschaften selektives Haften bzw. Nichthaften so  wie die Fähigkeit besitzen, an den seitlichen Absatz  bereichen der Platte eine wirksame     ätzbeständige     Schutzschicht aufzubauen.  



  Für diesen Zweck eignen sich aromatische Lö  sungsmittel, z. B. das     im    Handel unter dem Namen        Solvesso    150  erhältliche. Dieses Produkt ist ein  Erdölprodukt, das aus etwa     92,5'/o    aromatischen       Kohlenwasserstoffen    und     Naphthenverbindungen    und       Aliphaten    als Rest besteht.

   Andere verwendbare Lö  sungsmittel sind     Vinylbenzol,        Äthylbenzol    und     Iso-          propylbenzol,    da sie in Gegenwart von Salpetersäure  gemeinsam mit     sulfierten    Fettsäuren ebenfalls     Poly-          merisationsprodukte    klebriger Natur bilden, die eine      Affinität für die mit Schutzschicht überzogenen Flä  chen der zu ätzenden Platte aufweisen.  



  Eine der günstigen Wirkungen des aromatischen  Lösungsmittels, die von seiner     Polymerisation    in Ge  genwart von Salpetersäure herrührt, besteht darin,  dass das     Ätzbad    als Ganzes stabilisiert wird, wodurch  die Lebensdauer des Bades ansteigt.  



  Beispielsweise wird bei der praktischen Durch  führung des     Ätzens    das das     Alkalisulforicinat,    die freie  Fettsäure und das aromatische Lösungsmittel enthal  tende Gemisch zu einer verdünnten Salpetersäure  lösung (wie sie üblicherweise bei einem bekannten       Ätzverfahren    verwendet wird) in einer Menge von 2       bis    5     %        des        gesamten        Flüssigkeitsgehaltes        des        Bades     gegeben. Das Ätzen wird in einer Vorrichtung durch  geführt, die im wesentlichen aus einem Behälter aus  rostfreiem Stahl besteht.

   Die Platte wird mit der zu  ätzenden Fläche nach unten an einem Träger ange  bracht, der am unteren Ende einer Welle befestigt  ist, die sich von oben nach unten durch die obere  Wandung oder den Deckel des Behälters erstreckt.  Während die Platte in einer horizontalen Ebene so  wohl rotierend als auch mit seitlicher Bewegung be  wegt wird, wird die     Ätzflüssigkeit    durch einen hier  für geeigneten Mechanismus nach oben gegen sie ge  spritzt. Das Bad     wird    mit Hilfe eines     Umlaufsystems     bei gleichmässiger Temperatur und in homogenem  Zustand gehalten. Es ist nicht erforderlich, besonders  darauf zu achten oder Mittel dafür vorzusehen, dass  die Flüssigkeit durch Verspritzen oder auf andere  Weise in genau vertikale oder nahezu vertikale Rich  tung gelenkt wird.  



  Unter Verwendung eines Bades folgender Zu  sammensetzung:  
EMI0003.0016     
  
    Salpetersäure, <SEP> technisch, <SEP> 42  <SEP> Be <SEP> 11 <SEP> Liter
<tb>  Zusatzmittel <SEP> (ein <SEP> beliebiges <SEP> der <SEP> weiter
<tb>  unten <SEP> angegebenen <SEP> Beispiele) <SEP> 2 <SEP> "
<tb>  Wasser <SEP> 75 <SEP> "
<tb>  88 <SEP> Liter       bei einer Temperatur von 27  C (80  F) und von  Druckplatten der besten im Handel erhältlichen Sorte  aus reinstem (elektrolytischem) Zink, das nicht mehr       als        0,159/o        Aluminium,        0,01'%        Mangan        und        0,02%     Magnesium enthält, werden folgende Ergebnisse er  zielt:

    In bekannter Weise wurden die Platten licht  empfindlich gemacht und belichtet, dann entwickelt  und weiterbehandelt, um selektiv überzogene und     un-          überzogene    Flächen zu bilden, wobei die überzoge  nen Flächen gegenüber dem Ätzmittel widerstands  fähig und die anderen Flächen diejenigen sind, auf  welche das Ätzmittel einwirkt.

   Um die Wirksamkeit  des erfindungsgemässen Verfahrens und des neuen       Ätzmittels    zu zeigen, bestand das Druckbild auf die  ser Platte aus 5014 gekreuzter     Schraffur    und     5019/o          Halbton-Rastern.    Von den letzteren wiesen einige  27     Linien,cm    (65     mesh),    die anderen 41,5 Linien/cm  (100     mesh)    auf.

   Nach     15minutigem    Ätzen ohne jede         Veränderung    der     Badzusammensetzung    oder der Ge  schwindigkeit des     Aufbringens    des Bades wurden  folgende Tiefen erreicht:

   0,76 mm (0,030     roch)    in  den offenen Flächen, 0,15 mm (0,006 Inch) in den  27 Linien/cm     (65-mesh)-Siebflächen    und 0,1     mm     (0,004     inch)    in den 41,5 Linien/cm     (100-mesh)-Sieb-          flächen.    Die Ätzungen wiesen keinerlei     Hinterschnei-          dungen    und Bläschen auf, und der Grund der Platten  in den grossen offenen Flächen war vollkommen glatt.  



  Bei ähnlichen Versuchen mit Platten, die voll  ständig mit 2 7 Linien/cm     (65-mesh)-Halbtoneindrük-          ken    versehen waren, wurde in nur 2 Minuten eine  Tiefe von 0,15 mm (0,006 Inch) erreicht und Plat  ten mit     Feinsieb-41,5-Linien/cm        (100-mesh)-Eindrük-          ken    wurden in einer so geringen Zeit wie     11/,>    Minu  ten bis zu der richtigen Tiefe geätzt.

   Diese Ergeb  nisse wurden mit einem einzigen Bad in einer ein  zigen Behandlung und bei einer einzigen Geschwin  digkeitsstufe der Aufbringung der     Ätzflüssigkeit-          zusammensetzung    erreicht, ohne dass     Hinterschnei-          dungen    oder eine Beeinträchtigung der     scharfen    Bild  begrenzungen auftraten.  



  Eine Analyse des     sulfierten        Ricinusöls    in einem  Bad, dem     sulfiertes        Ricinusöl    und ein aromatisches       Lösungsmittel    zugesetzt worden waren und     mit    wel  chem wiederholt und zuverlässig befriedigende Ätzun  gen erzielt worden waren, ergab, dass der Fettsäure  gehalt     33,89/e    betrug, wovon die gebundene Fett  säure     (Alkalisulforicinat)        18,8 /o    und die freie     Fett-          (Ricinusöl)-säure        15,09/0    ausmachte.

   Das Verhältnis  von gebundener Säure zu freier Säure     betrug    dem  nach 55:45. Versuche haben gezeigt, dass bei Ver  wendung eines     sulfierten        Ricinusöls,    bei welchem  dieses Verhältnis im Bereich     zwischen    55:45 und  <B>60:</B> 40 liegt, die in der beschriebenen     Weise    behan  delten Platten von gleichbleibender ausgezeichneter  Qualität sind.

   Wenn dagegen dieses Verhältnis in der       sulfierten    Substanz in dem Masse abweicht, dass die  Menge an gebundener Fettsäure weniger als<B>55:45</B>  oder mehr als 60:40 der freien Fettsäure beträgt,  dann     sinken    die     Ätzergebnisse    in     qualitativer    Hin  sicht stark ab. Im folgenden werden einige Beispiele  von Mitteln, die verdünnter Salpetersäure zugesetzt  werden können, gegeben.

    
EMI0003.0077     
  
    <I>Beispiel <SEP> 1</I>
<tb>  759/o <SEP> sulfiertes <SEP> Ricinusöl <SEP> (Wasser  gehalt <SEP> 25 <SEP> 0/e) <SEP> 38-42%
<tb>  aromatisches <SEP> Lösungsmittel
<tb>  ( Solvesso <SEP> 150 ) <SEP> <B>62-5811/o</B>
<tb>  <I>Beispiel <SEP> 2</I>
<tb>  Alkalisulforicinat <SEP> 24-22%
<tb>  Ricinusölsäure <SEP> 18-169/o
<tb>  aromatisches <SEP> Lösungsmittel
<tb>  ( Solvesso <SEP> 150 ) <SEP> 58-620/0
<tb>  <I>Beispiel <SEP> 3</I>
<tb>  75 <SEP> % <SEP> sulfiertes <SEP> Ricinusöl
<tb>  (Wassergehalt <SEP> 25 <SEP> 9/o) <SEP> 38-421/o       
EMI0004.0001     
  
    aromatisches <SEP> Lösungsmittel <SEP> (Isopropyl  benzol) <SEP> <B>62-5811/9</B>
<tb>  <I>Beispiel <SEP> 4</I>
<tb>  Alkalisulforicinat <SEP> 24-22%,
<tb>  Ricinusölsäure <SEP> <B>18-16%</B>
<tb>  aromatisches <SEP> Lösungsmittel <SEP> (Isopropyl  benzol) <SEP> 62-58 <SEP> 0/0.

         Es sei darauf hingewiesen, dass die mit den be  schriebenen     Mitteln        erzielten    Vorteile nur innerhalb  bestimmter Bereiche     mit    bestem Erfolg erzielt wer  den. Folgende kritischen Werte und Mengenverhält  nisse sollen zweckmässig aufrechterhalten werden:  a) Das Verhältnis von     Alkalisulforicinat    zu freier  Fettsäure soll innerhalb des oben     erwähnten    Berei  ches     liegen,    gleichgültig, ob diese Substanzen aus der  wie beschrieben gesteuerten     Sulfierung    von     Ricinusöl     oder aus anderen Quellen stammen.  



  b) Das Lösungsmittel soll ein aromatisches sein,  und das Verhältnis von     sulfiertem    Öl oder     sulfierter     Säure     +    freier Säure zu     Lösungsmittel    soll etwa  40: 60 betragen. Ein aromatisches Lösungsmittel ist       erforderlich,    da es im Gegensatz zu dem     aliphati-          schen    Typ mit     pflanzlichen    Ölen verträglich und       mischbar    ist und in Berührung mit Salpetersäure  polymerisiert.  



  Die jeweils besten Zusammensetzungen hängen  von dem jeweiligen     Ätzproblem    und von anderen  Faktoren ab, die bei jedem speziellen     Ätzverfahren     eine Rolle spielen, beispielsweise der     Acidität    des  Bades, seiner Temperatur, der Geschwindigkeit,  mit welcher die     Ätzmischung    auf die Platte aufge  bracht wird, der     Geschwindigkeit,    mit der die Ätz  mittelströme auf die Platte auftreffen, der chemischen  Zusammensetzung und der chemischen     Vorbehand-          lung    der Platte selbst.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE 1. Verfahren zum Ätzen einer metallischen Druckplatte, deren Bildfläche teilweise mit einem säurebeständigen Überzug versehen ist, dadurch ge kennzeichnet, dass man die Platte mit der zu ätzen den Fläche nach unten der Einwirkung einer nach oben bewegten salpetersäurehaltigen Ätzflüssigkeit aussetzt, die einen ersten Bestandteil mit einer beson deren Affinität für den säurebeständigen Überzug und einen zweiten Bestandteil mit einem besonderen Unvermögen, an unbedecktem Metall anzuhaften, enthält. 1I. Mittel zur Durchführung des Verfahrens nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass es Alkalisulforicinat, freie Fettsäure und ein aromati sches Lösungsmittel enthält.

   UNTERANSPRÜCHE 1. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch ge kennzeichnet, dass man als ersten Bestandteil ein AI- kalisulforicinat und als zweiten Bestandteil Rieinusöl- säure verwendet. 2. Mittel nach Patentanspruch 1I, dadurch ge- kennzeichnet, dass es etwa 60% aromatisches Lö- sungsmittel enthält. 3.

   Mittel nach Patentanspruch 1I, dadurch ge kennzeichnet, dass das Alkalisulforicinat und die freie Fettsäure im Verhältnis von 55-60:45-40 vorlie gen. 4. Mittel nach Patentanspruch II, dadurch ge kennzeichnet, dass das Alkalisulforicinat und die freie Fettsäure in Form von Bestandteilen von sulfiertem und teilweise mit Alkali neutralisiertem Ricinusöl vorliegen. 5. Mittel nach Unteranspruch 2, dadurch gekenn zeichnet, dass es das Alkalisulforicinat und die freie Fettsäure im Verhältnis von 55-60:45-40 enthält. 6.

   Mittel nach Patentanspruch 1I, dadurch ge kennzeichnet, dass es Salpetersäure und Wasser ent hält.