книги из ГПНТБ / Геодаков, А. И. Изготовление форм офсетной печати

висят от величины частиц абразивного материала, силы удара о поверхность, продолжительности обработки, расстояния от горлови­ ны пескопровода до поверхности пластины и т. д.

Пескоструйный аппарат не дает равномерной зернистости, по­ этому его в настоящее время не применяют.

§ 9. ТРЕБОВАНИЯ К КАЧЕСТВУ ЗЕРНЕНИЯ ПЛАСТИН

От качества шлифования и зернения поверхности пластин за­ висит и качество изготовленной формы. Поэтому режим процесса зернения поверхности пластин должен выполняться точно. Чем больше вес шарика, вдавливающего зерна абразива в поверхность пластины, тем больше будут образованные ими углубления. При этом следует учесть, что от чрезмерно большого веса шариков абра­ зивный материал быстрее разбивается и переходит в шлиф.

в два ряда; кроме того, фарфоровые шарики изнашиваются и де­ формируются быстрее металлических.

Размер и глубина зерна зависят также от скорости движения шариков и от радиуса кругообразных движений короба машины. Чем чаще эти движения и чем меньше их радиус, тем мельче и глубже получится зерно. Если же взмахи короба машины будут слишком быстрыми, то шарики заскользят по поверхности пластины и зерно получится плоским. Поэтому рекомендуется при радиусе взмахов короба машины 25—27 мм придерживаться скорости дви­ жения 170 об/мин.

На качество зерна влияет и характер абразивного материала: корунда, электрокорунда, пемзового порошка, песка и др. Он дол­ жен состоять из однородных частей с острыми режущими углами. Чем крупнее эти частицы, тем крупнее зерно на поверхности плас­ тины. Многое зависит от режима смачивания водой. Если воды мно­ го, то абразив находится в ней во взвешенном состоянии, плавает. Если же воды мало, то он быстро превращается в шлиф, шарики слипаются в группы и не зернят, а, наоборот, полируют острия зерен пластины.

Хорошо зерненная поверхность металлической пластины долж­ на иметь ровную шероховатую поверхность с мелким и достаточно

30

ГЛАВА 3

ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКАЯ ПОДГОТОВКА ПОВЕРХНОСТИ ФОРМНОГО МАТЕРИАЛА

пластин дают возможность получать более устойчивые печатающие и пробельные элементы формы.

Электрохимическое зернение исключает старый способ зернения в зернильных машинах. Существует и ряд других процессов при изготовлении офсетных форм, которые наиболее рационально ве­ дутся только с применением электрохимии.

Электрохимические процессы сравнительно легко контролиро­ вать и регулировать.

§ 11. НЕКОТОРЫЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ЭЛЕКТРОХИМИИ

Если концы цинковой и медной пластинок соединить через галь­ ванометр при помощи проводника (тонкой медной проволоки), то гальванометр не обнаружит тока. Если эти же концы опустить в раствор медного купороса, налитого в отключенную от внешнего ис­ точника тока электролизную 1 ванну, то стрелка гальванометра по­ кажет наличие в цепи электрического тока.

Следовательно, пока металлические пластинки-электроды не соприкасались с электролитом, тока во внешней цепи не было. Как только поверхности электродов вошли в контакт с электролитом, они зарядились и в цепи появился ток.

Чтобы разобраться в том, что происходит при опускании элект­ родов в электролит, необходимо прежде всего понять процесс, про­ исходящий на границе металл — электролит.

Известно, что большая часть металлов в электролите стремится раствориться, образуя при этом ионы. Причем растворимость ме­ таллов различна. В нашем примере цинк лучше растворяется в электролите, чем медь. На растворение металлов большое.влияние оказывает концентрация ионов в растворе. Чем больше их концент­ рация, тем меньше металла переходит в раствор, и наоборот, с

1 Э л е к т р о л и з о м называется процесс, происходящий под влиянием элек­ трического тока в водных растворах кислот, солей и щелочей — электролитах. При этом в электролитах происходит свободное перемещение электрически заря­ женных частиц-ион'ов.

32

уменьшением концентрации ионов возможность металла раство­ ряться увеличивается.

Если концентрация ионов становится чрезмерно высокой, то ме­ талл на электроде начинает выделяться в виде осадка. Таким об­ разом, там, где электрод соприкасается с электролитом, происхо­ дит и растворение металла, и его восстановление.

Переход металла в раствор и, наоборот, ионов на металл создает на границе между электродом и раствором определенное электриче­ ское поле, имеющее постоянное напряжение. Величина напряжения

Так как степень растворимости металлов неодинакова, они обра­ зуют в растворе различные концентрации ионов, а значит, и созда­ ют различные по величине электродные потенциалы. Поэтому при выборе металла для электродов гальванованн необходимо знать, насколько он химически активен и какова величина его электрод­ ного потенциала.

Практически пользуются не абсолютной величиной электродно­ го потенциала, а разностью потенциалов между условным эталон­ ным потенциалом, так называемого нормального водородного элек­ трода (нулевой электрод), и потенциалом измеряемого электрода.

Чтобы измерить потенциал любого электрода, его подсоединяют к нормальному водородному электроду, при этом образуется галь­ ванический элемент. Разность потенциалов (напряжение) на элект­ родах такого элемента легко определить при помощи электроизме­

Т а б л и ц а I

Все металлы, расположенные в таблице выше водорода, называ­

мещенный в таблице, можно оценить с точки зрения его электрохи­ мических свойств. При этом следует знать, что металлы, стоящие выше водорода, лучше растворяются в электролите, а следователь­ но, и лучше вытесняют водород и все ионы металлов, стоящие за водородом, из раствора.

Если сравнить, например, разность потенциалов железного и нормального водородного электродов (—0,44) с разностью потен­

ка), необходимо их движение сделать закономерным, упорядочен­ ным. Дл я этого электролит (рис. 9) при помощи двух проводниковэлектродов присоединяют к внешнему источнику тока, имеющему два полюса: положительный ( + ) и отрицательный ( — ) . Электрод, соединенный с положительным полюсом источника тока, называет­

Для получения металлических покрытий используют только пос­ тоянный ток. Переменный ток служит лишь для ведения отдельных электрохимических процессов.

Постоянный ток в гальванованны подается от генераторов пос­ тоянного тока. Его можно получить от гальванических элементов и аккумуляторов, а также преобразованием переменного тока че­ рез специальные выпрямители.

В офсетном производстве для получения металлических покры­ тий используют в качестве катода пластину, на которую необходи­ мо нанести пленку металла. Анодом при этом чаще всего служит пластина металла, который требуется для осаждения. В электроли­ те, как правило, содержатся растворенные соли этого металла.

34

В качестве анода применяют и такой металл, который не раство­ ряется и не переходит в раствор в виде ионов. В этом случае анод является только проводником. Через него электричество переходит от внешнего источника тока в электролит. Осаждение металла на катоде при этом происходит за счет его солей, растворенных в элек­ тролите. Примером такого анода служит свинец, используемый при хромировании пластин.

Процесс электролиза происходит так (для примера возьмем мед­ нение пластин). В качестве электролита для меднения пластин ис­ пользуют водные растворы сернокислой меди CuS04 и серной кис­ лоты H2SO4. В растворе происходят обратимые процессы, которые можно представить следующим образом:

C u S O i ^ C u ^ + ' S O f " .

катоду и, достигнув его, теряют свой заряд электричества и выделя­ ются в виде нейтральных атомов или групп атомов. Нейтральные атомы меди представляют собой металлический осадок.

Нейтральные атомы водорода, соединяясь между собой, образу­ ют молекулы водорода и выделяются в виде пузырьков газа. Выде­ ление водорода часто приводит к нежелательным последствиям. Ухудшается качество осаждаемой металлической пленки, она де­ лается хрупкой, и увеличивается продолжительность процесса.

На аноде анионы $04 2 ~— и О Н 2 - также разряжаются, превра­ щаясь соответственно в нейтральные кислотные остатки и гидроксильные группы.

Однако группы кислотных остатков и гидроксилов существовать самостоятельно не могут, поэтому после разряда на аноде группы

Гидроксильные группы ОН образуют воду, также выделяя кис­ лород:

4 0 H - - ^ 2 H 2 0 + 0 2 f .

Серная кислота, образовавшаяся в растворе, сразу же подвер­ гается электролитической диссоциации. Частично диссоциирует и вода. Выделившийся кислород окисляет либо составленные части электролита, либо металл анода.

Медный анод при разряде анионов растворяется, « ионы ме­ талла переходят в раствор электролита.

Облицовывают ванны кислотоупорными плитами, винипластом, полихлорвиниловым пластикатом и другими материалами, которые не вступают во взаимодействие с электролитом. Лучший из них ви­ нипласт.

Ванны для щелочных растворов внутренней обкладки не требу­ ют, так как эти растворы на железо почти не действуют.

Промывные ванны обычно изготовляют из железа. Их внутрен­ ние и внешние стенки покрывают бакелитовым лаком.

В зависимости от режима электрохимического процесса в гальванаваннах устанавливают устройства для подогрева, охлаждения, перемешивания, фильтрации электролита. Например, для переме­ шивания используют специальные трубы с отверстиями, к которым подается сжатый воздух. Продувание электролита сжатым возду­ хом взмучивает осадок в ванне, поэтому требуется непрерывная фильтрация раствора, которая чаще всего проводится так называе­ мыми аэрофильтрами.

Для удаления выделяющихся при электролизе газов и паров ванна снабжена бортовыми отсосами.

В зависимости от назначения процесса на штанги навешивают пластины. В одном случае они играют роль катодов, в другом — анодов. Если на пластину необходимо нанести слой металла, ее навешивают на катодную штангу. Когда хотят растворить наращен­ ный слой металла, пластину навешивают на анодную штангу. То же самое делают при анодной оксидации алюминия.

При меднении пластин применяют медные аноды, при хромиро­ вании —• свинцовые (нерастворимые) аноды.

В процессе работы штанги покрываются налетом и начинают плохо проводить электрический ток, поэтому их периодически нуж­ но зачищать наждачной шкуркой. Особенно заметна потеря тока в ваннах для хромирования, в которых для электролиза используют более высокую плотность тока

Свинцовые аноды, идущие для хромовых ванн, рекомендуют очи­ щать от налетов стальными щетками, а также раствором соляной кислоты (1:1) или 10-процентным раствором щелочи с тщательной промывкой водой после обработки. На ночь их вынимают из ванны и помещают в воду.

После использования растворимых анодов, например медных, их следует укладывать в чехлы из хлорвиниловой ткани. Медные и никелевые аноды перед употреблением травят в 10-процентной азот­ ной «ислоте, тщательно очищают поверхность стальной щеткой и промывают проточной водой.

§13. ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЕ ЗЕРНЕНИЕ ПЛАСТИН

Втечение последних лет в ВНИИ комплексных проблем поли­

графии работают над заменой механического способа зернения ме-

1 Плотность тока — сила тока, приходящаяся на единицу поверхности элект­ родов, измеряется в а/дм2. Катодная плотность тока обозначается буквами DK, анодная — 1)а .

37

таллических пластин электрохимическим. Новый способ имеет ряд преимуществ. Он дает возможность управлять режимом зернения, чего нельзя достигнуть при механической обработке поверхности пластин абразивным материалом; поверхность пластины имеет бо­ лее тонкое зерно, а следовательно, обладает лучшей разрешающей способностью, что особенно важно при репродуцировании высоколиниатурных растровых изображений. Процесс печатания ведется с меньшим увлажнением поверхности формы, что благотворно сказы­ вается на качестве продукции.

Применение этого способа на крупных предприятиях дает воз­ можность механизировать и автоматизировать процесс. Он более экономичен и облегчает условия труда.

Внастоящее время электрохимическому зернению подвергают алюминиевые пластины и алюминиевую фольгу при изготовлении монометаллических либо биметаллических печатных форм, на кото­ рых пробельные элементы расположены на основе формы. Пласти­ ны обрабатывают переменным током в разбавленном растворе соля­ ной кислоты. В электролитическую ванну помещают одновременно несколько алюминиевых пластин, поэтому каждая из них при пере­ менном токе испытывает и анодный, и катодный полупериоды.

Ванодный полупериод под воздействием напряжения алюми­ ний, растворяясь, переходит в ионное состояние:

А1 ч± А1*+- + Зе.

Кроме того, в результате химического взаимодействия с водой происходит еще растворение алюминия в воде с образованием оки­ си алюминия и молекул водорода:

А1 + З Н 2 0 - ^ А 1 2 О з + ЗН2 .

В катодный полупериод ионы алюминия и гидроксильных групп, взаимодействуя между собой, образуют гидроокисную пленку:

А 1 ^ + З О Н - - > А 1 (ОН)з.

В этот же полупериод выделившийся на электроде водород в ви­ де пузырьков газа активизирует поверхность электролита и способ­ ствует равномерному растворению металла и вместе с тем получе­ нию более развитой зерненной поверхности пластины.

2Н+ + 2е-> Н2 .

Технологическая схема электрохимического зернения пластин

Пластина, бывшая в употреблении, или новая

Выравнивание между вальцами станка, показанного на рис. 6

38

39