книги из ГПНТБ / Синяков Н.И. Технология изготовления фотомеханических печатных форм учебник

медь марки Ml (ОСТ 441—39).ВСШАдля изготовления печатных форм используют пластины и из медных сплавов. Травление печатных форм на этих пластинах производят эмульсионным способом.

Алюминиевые пластины применяются в некоторых странах за ру­ бежом для изготовления однопроцессным эмульсионным травлением форм высокой печати. Проведенная в УНИИППе поисковая работа по использованию алюминиевых пластин для однопроцессного эмуль­ сионного травления дала положительные результаты *. Предполагают, что это перспективный материал для изготовления гибких печатных форм. В настоящее время алюминиевые пластины у нас не применяют­ ся. Алюминиевые пластины изготовляют из такого, например, сплава: 97,85% алюминия, 1% магния, 0,25% меди, 0,25% хрома, 0,6% крем­ ния и минимальное количество железа и титана. Указываются следую­ щие положительные качества алюминиевых пластин: более высокая тиражеустойчивость, чем у цинка, возможность оксидирования по­ верхности, что повышает ее прочность, легкий вес (легче микроцинковых пластин в 2,5 раза) полученных на алюминиевых пластинах пол­ ноформатных печатных форм.

Подготовка поверхности формных пластин при изготовлении форм высокой печати обеспечивает хорошее сцепление копировального слоя с поверхностью формного материала. При использовании формных ма­ териалов, которые химически взаимодействуют с бихроматом, пласти­ ны дополнительно обрабатывают для создания на их поверхности инертных пленок.

Подготовка поверхности металлических пластин заключается в тща­ тельном шлифовании щеткой, смоченной водой, электрокорундом или карборундом черным № 3—4. При копировании на поливиниловый копировальный слой и при применении в дальнейшем дубителя ФФС цинковые пластины после шлифования обрабатывают раствором, со­ держащим 1 % азотной кислоты и 6 % алюмокалиевых квасцов, и вы­ держивают в нем до образования матовой поверхности. Иначе обра­ батывают магниевые пластины. Сначала их нагревают до 70—80° и стирают с них защитную смазку. Затем шлифуют, применяя для этого микропорошок электрокорунд М14, и, наконец, обрабатывают пасси­ вирующим раствором, содержащим 1 0 % бихромата аммония, в течение 2 мин. Медные пластины после шлифования обрабатывают для полу­

§ 67

Технологическая характеристика формного оборудования

Состав оборудования для производства форм высокой печати определяется тех­ нологией их изготовления. Так, при обычном и эмульсионном травлении в качестве основного оборудования служат травильные машины, при изготовлении фотополимерных печатных форм — специальные копировальные установки и ванны для одно­ временного проявления копии и получения вымывного рельефа, а при фотоэлектро-

*В. Е. Андреев. Алюминиевые печатные формы эмульсионного травления.— «Полиграфия», 1971, № 6 .

210

Рис. 61 Схема шестироторной машины эмульсионного травления:

гравировальном— фотоэлектрогравировальные машины. Отделение для изготов­ ления печатных форм травлением размещают в нескольких помещениях. Травильные машины располагают в особом помещении, оборудованном мощной системой приточ­ но-вытяжной вентиляции и другими средствами техники безопасности, предусмотрен­ ными для вредных процессов. К травильному помещению примыкают помещения для выкрывания и гравирования клише, для запудривания, пробопечатное. В от­ дельном помещении размещается оборудование для обработки клише и юстировки их на подставках. Число помещений травильного отделения и их размер определяют­ ся характером производства и объемом продукции. При малом объеме продукции не­ которые помещения совмещают. Например, помещение для выкрывания и гравиро­ вания совмещают с пробопечатным, для запудривания — с травильным. Способ изготовления клише также влияет на число помещений и их размер. Так, при одно­ процессном эмульсионном способе исключается корректурное травление с выкрываниями, следовательно, нет необходимости иметь рабочие места для выкрывания, а также для запудривания. При применении фотоэлектрогравирования требуется только одно помещение для установки фотоэлектрогравировальных машин.

Травильные машины можно разделить на две группы: для обычного и эмульсион­ ного травления. Существует много разнообразных травильных машин, отличающихся конструкцией и способом нанесения травящего раствора. По способу нанесения тра­ вящего раствора различают четыре типа травильных машин: 1) роторные; 4) соп­ ловые (струйные); 3) пневматические; 4) турбинные. Практическое применение пока получили только роторные и сопловые травильные машины. Из роторных травильных

211

подтравливание удалось только при эмуль­ сионном травлении, т. е. при применении специального травящего раствора и усо­ вершенствованных травильных машин. В отличие от обычных травильных машин

вмашинах для эмульсионного травления предусмотрено следующее: 1 ) перпендику­ лярная подача на пластину эмульсионного травящего раствора; 2 ) регулирование си­ лы подачи травящего раствора; 3) равномерное травление всей пластины; 4) постоянная температура травящего раствора; 5) поддержание постоянства эмульгированного состояния травящего раствора.

Технологические возможности машин эмульсионного травления характеризуются максимальным размером металлической формной пластины и большим объемом эмуль­ сионного травящего раствора, заливаемого в резервуар машины. Роторные машины

взависимости от максимального размера печатной формы имеют от трех до шести

роторов (рис. 61). Отличительная особенность роторных машин эмульсионного трав­ ления — это прежде всего увеличенное число роторов по сравнению с машинами с тем же максимальным размером формной пластины. Например, у машины КТ-3 для травления пластины размером 50X65 см три ротора, а у всех без исключения машин эмульсионного травления для обработки пластин такого же размера имеются шесть роторов. Травильные машины эмульсионного травления отличаются еще и увеличен­ ным числом оборотов роторов, а также устройством для сложного передвижения пла­ стинодержателя, благодаря которому горизонтально расположенная пластина во время травления вращается вокруг вертикальной оси и совершает возвратно-посту­ пательное движение. У этих машин можно изменять число оборотов ротора.

Разработкой роторных машин эмульсионного травления у нас занимается УНИИПП, а сопловых — ВНИИОПИТ. Со времени изготовления первой машины роторного типа ТМО-3 в 1959 г. и по настоящее время УНИИППом выпущено 11 ма­ шин, отличающихся друг от друга форматом пластин и объемом эмульсионного травя­ щего раствора, заливаемого в резервуар машины. ВНИИОПИТом разработаны две сопловые машины, причем последняя машина ФТЭ-50Н имеет переменную емкость резервуара (60 и 120 л). Схема сопловой машины показана на рис. 62.

В работе по конструированию и производству отечественных травильных машин принимают участие Одесский завод полиграфических машин и его СКВ. Роторные травильные машины как у нас, так и за рубежом выпускаются для разных форматов пластин от 25X25 см до размера формы ротационной печатной машины. Особый интерес представляет машина, опытно-промышленный образец которой создан в УНИИППе, а именно ТОР-65М, предназначенная для травления микроцинковых пластин стандартного размера 50X65 см*. Эта машина имеет шесть роторов. Емкость резервуара 80 л эмульсионного травящего раствора. В этом объеме можно вытравить 4— 6 штриховых или 16— 18 растровых печатных форм. Машина ТОР-65М отличает­ ся надежностью системы эмульгирования травящей жидкости. Машина снабжена программирующим устройством и работает по заданной программе, в которую вхо­ дит автоматическое изменение числа оборотов роторов в процессе травления и пере-

Г. С. Дубков и др. Современное оборудование для изготовления цинкограф­ ских печатных форм.— «Полиграфия» 1972, № 6 .

212

вильной машины 1 набрасывают эмульсионный травящий раствор на два дополни­ тельных ротора 2 и на изогнутую пластину, закрепленную на вращающемся цилинд­ рическом пластинодержателе 3. Устройство заключено в изогнутую крышку из прозрачной пластмассы 4.

Травильные машины для однопроцессного эмульсионного травления выпускают­ ся во многих странах за рубежом. Из них наибольшую известность получили имею­ щиеся на наших полиграфических предприятиях роторные машины Литотекс, Литлджон (Англия), Мастер (США), Хирт SM-80 (ФРГ).

В отделении изготовления печатных форм устанавливается вспомогательное оборудование: станки для рубки формных пластин на нужные форматы, пробопечатные станки для печатания пробных и шкальных оттисков, фрезерные и фацетные станки, а также станки для обработки подставок под клише. Для запудривания копий служат специальные шкафы. Кроме указанного оборудования, в отделении изготовления печатных форм устанавливается разная мебель: столы-мойки с подводкой водопровода и канализации, столы для накатывания краски, для выкрывания и гравирования. На многих полиграфических предприятиях имеются также вытяжные шкафы, в которые помещают кюветы с травящими растворами. Часто эти кюветы оснащают устройства­ ми для механического покачивания.

Несмотря на то, что электрогравирование нашло практическое решение в машине, изготовленной русским механиком Н. И. Захаровым еще в 1882 г., начало созданию современных фотоэлектрогравировальных машин с применением электроники было положено только в 40-х гг. нашего столетия советским изобретателем Н. П. Толма­ чевым, создавшим пять моделей фотоэлектрогравировальных машин, после чего американская фирма «Фэрчайлд» выпустила в 1948 г. машины Скэн-э-Грейвер. В пос­ ледующие годы ряд фирм в разных странах начали выпускать различные по конструк­ ции и по технологическим возможностям фотоэлектрогравировальные машины. В 1957 г. появились отечественные электрогравировальные автоматы ЭГА с линейной структурой резания, получившие применение в наших типографиях, особенно в рай­ онных. Из зарубежных автоматов наибольшее распространение получили разные модели фирмы Хелл (ФРГ), выпускаемые под названием Клишограф, с точечной струк­ турой гравирования. Общим для всех без исключения фотоэлектрогравировальных машин является наличие просматривающего устройства — фотоголовки и исполни­ тельного механизма — гравирующего устройства. Общие принципы работы фото­ электрогравировальных автоматов были рассмотрены ранее *. Подробные сведения о конструкции, кинематике, электронике и возможностях фотоэлектрогравироваль­ ных автоматов излагаются в специальной литературе **.

Из имеющихся фотоэлектрогравировальных машин с линейным и точечным гра­ вированием предпочтение отдают последним, так как точечное гравирование поз­ воляет получить лучшую градационную передачу. В последние годы отечественные

*Н. Н. Полянский. Общая полиграфия. М., «Книга», 1964.

**А. Д. Рабинович, И. Я. Духовный. Полиграфические электронные гравироваль­ ные автоматы. М., «Искусство», 1961; А. Д. Рабинович. Электроника в полигра­

фии. М., «Книга», 1966.

213

ЭГА с линейным гравированием успешно используются многими предприятиями для изготовления гравированной приправки на мелорельефной бумаге.

Более совершенными из всех имеющихся в настоящее время фотоэлектрогравировальных машин являются выпущенные фирмой Хелл Вариоклишограф К-180 и К-181. По сравнению с другими машинами они дают наибольший размер клише — 31X43 см. Вариоклишограф позволяет получить непрерывное изменение масштаба клише от 1 : 3 до 4 : 1. Клише можно изготовить как на металле, так и на пластмас­ се. Машина имеет четыре линиатуры растра. Как и предыдущие Клишографы, дает точечную структуру гравирования. Вариоклишограф К-180 предназначен только для изготовления однокрасочных растровых клише, а К-181 — для изготовления и цветоделенных растровых клише непосредственно с цветного оригинала. В послед­ нее время К-181 используется как у нас, так и за рубежом не только для изготовле­ ния цветоделенных клише, но и для изготовления цветоделенных растровых диапо­ зитивов путем гравирования черного лака, нанесенного на прозрачную пластмассовую пластину.

§ 68

Физико-химическая сущность травления

Химизм процесса травления форм высокой печати зависит от при­ меняемых формных материалов и травящих растворов.

Травление цинковых клише производится в растворах азотной кислоты. Иногда для ускорения травления, например при глубоком травлении штриховых клише, применяют раствор азотной кислоты в смеси с соляной. Для составления травящего раствора берут азотную кислоту (уд. вес 1,33). При таком удельном весе данная кислота в пере­ счете на 100%-ную содержит 52% H N 03. При обычном травлении цинковых клише применяют азотную кислоту разной концентрации — от 5 до 27% (уд. вес 1,33) в зависимости от характера клише (штрихо­ вое, растровое), а при изготовлении штриховых клише — и от стадии травления. Химизм травления цинка в разбавленных растворах азот­ ной кислоты может быть показан следующими реакциями. Сначала образуется азотнокислый цинк и выделяется водород

Zn + 2HN03 -> Zn (N03 ) 2 + 2Н.

При травлении клише в кювете о начале травления и его скорости можно судить по интенсивности выделения пузырьков водорода на пробельных элементах и по образованию на них по истечении некото­ рого времени черного осадка азотнокислого цинка. При травлении клише в кювете этот осадок периодически удаляют с пробельных эле­ ментов щетинной кистью, а при травлении в травильной машине его сбивает сильная струя травящего раствора.

Взаимодействие водорода с азотной кислотой приводит к появлению аммиака, а взаимодействие последнего с азотной кислотой — к появ­ лению в травящем растворе азотнокислого аммония

2HN03 + 8 Н — NH4 N 0, + ЗН2 0.

Суммарная реакция травления цинка азотной кислотой

4Zn + IOHNO3 4Zn (NOs ) 2 + NH4 N 03 + 3H2 0 .

Следовательно, в процессе травления цинка количество азотной кислоты все время уменьшается, а в травящем растворе накаплива­

214

ются продукты реакции — азотнокислый цинк и азотнокислый аммо­ ний, что и приводит к истощению травящего раствора.

Реакция травления цинка в растворе азотной кислоты экзотерми­ ческая, на 1 г-моль цинка выделяется 32 кал. Следовательно, при трав­ лении цинка происходит сильное нагревание цинковой пластины и тра­ вящего раствора, что нарушает режим травления, так как скорость травления зависит не только от концентрации азотной кислоты в тра­ вящем растворе, но и от его температуры. Влияние концентрации азот­ ной кислоты и температуры травящего раствора на скорость травления показано в табл. 13*. Все данные таблицы получены при применении каждый раз свежих порций травящего раствора. Скорость травления определялась для получения во всех случаях постоянной глубины травления 25 мкм.

Таблица 13

Из табл. 13 видно, что, например, при концентрации азотной кисло­ ты 14% и температуре травящего раствора 2 1 ° время травления для получения глубины травления 25 мкм 16 с, а при концентрации 6 % — 38 с. В то время как при температуре 10° время травления в 6 %-ном растворе азотной кислоты равно 46 с, при температуре 32° оно состав­ ляет 30 с: Таким образом, с повышением температуры травящего раст­ вора увеличивается скорость травления.

Одновременно с травлением пробельных элементов в глубину про­ исходит боковое подтравливание печатающих элементов, в результате чего при травлении их площадь уменьшается. На этом основано регу­ лирование градационной передачи на растровом клише путем коррек­ турного травления с выкрываниями. Однако боковое подтравливание— отрицательный фактор, так как оно увеличивает трудоемкость изго­ товления фотомеханических форм высокой печати. Это обстоятельство вместе с проблемой замены стереотипных печатных форм в высокой печати фотомеханическими гибкими и предварительно изогнутыми

* А. Гигакс. Теория и практика современной цинкографии. М., «Книга», 1964.

215

где go — ширина штриха или диаметр растровой точки до травления; gt — то же после травления.

Чем больше фактор травления, тем на большую глубину можно вы­ травить на клише пробельные элементы. Фактор травления в опреде­ ленной мере характеризует степень бокового подтравливания. Однако в связи с тем что в результате бокового подтравливания может полу­ чаться разный профиль печатающих элементов, оценка разных спосо­ бов травления должна производиться и по характеру этого профиля *.

На рис. 64 показаны разные профили печатающих элементов, ко­ торые могут характеризоваться углом крутизны профиля К, что видно на рисунке. При К<.90° профиль грибообразный, что приводит к умень­ шению прочности печатающих элементов, а следовательно, и к сниже­ нию тиражеустойчивости клише. При К > 125° профиль печатающих элементов слишком пологий, что может привести при печатании к за­ грязнению оттисков. Наилучшим будет такое клише, у которого угол крутизны профиля печатающих элементов находится в пределах 95—

110°.

Травление магниевых клише производится так же, как и цинко­ вых, растворами азотной кислоты. При этом химизм процесса аналоги­ чен химизму процесса травления цинковых клише. Вначале образуется азотнокислый магний и выделяется водород

Mg + 2HN03 —>- Mg (N03);j + 2Н.

Водород взаимодействует с азотной кислотой, в результате чего в растворе образуется азотнокислый аммоний

2HN03 + 8 Н — NH4N03 + ЗН20.

Суммарная реакция травления магния азотной кислотой

4Mg + IOHNO3 — 4Mg (Ш 3 ) 2 + NH4N03 + 3H20.

*В. Д. Глушко и др. Методика оценки качества клише, вытравленных эмульсион­ ным способом.— «Полиграфическое производство», 1960, № 4 .

216

Магниевые пластины применяются только для эмульсионного трав­ ления форм высокой печати. Для этой же цели применяются и пласти­ ны микроцинка.

Травление медных клише чаще всего производится в растворах хлорного железа. Растворы азотной кислоты не применяются, так как травление меди в этих растворах протекает слишком бурно, с вы­ делением удушливого бурого газа І\Ю2. Однако для травления меди пригодны травящие растворы, содержащие азотную и уксусную ки­ слоты. Применяют также растворы соляной кислоты с хлористым ка­ лием.

При травлении меди растворами хлорного железа образуются раст­ воримые соединения — хлористое железо и хлорная медь, переходя­ щие в раствор, а также хлористая медь, выпадающая в осадок (см. § 86).

§ 6 9

Обычное травление штриховых и растровых клише

Обычное травление клише, в отличие от эмульсионного травления, называют х и м и ч е с к и м , или к и с л о т н ы м т р а в л е н и- е м. Этот старейший способ изготовления клише за последние десяти­ летия также существенно совершенствовался, что характеризуется при­ менением новых копировальных слоев, изменением приемов работы и, самое главное, повсеместным машинным травлением взамен применяв­ шегося в прошлом травления в кюветах. Выбор состава травящего ра­ створа зависит от металла (§ 68).

Травление штрихового клише в связи со значительным боковым подтравливанием производится в несколько стадий для сохранения ко­ нусообразности боковых стенок печатающих элементов. Для этого, как известно*, несколькими травлениями с промежуточным накатыванием типографской краски и сплавлением ее со смоляным порошком (ка­ нифоли и асфальта) для создания кислотоустойчивого слоя на печатаю­ щих элементах, и главным образом на их боковых стенках, получают ступенчатые боковые стенки печатающих элементов. После достиже­ ния необходимой глубины пробельных элементов ступеньки стравли­ вают также несколькими травлениями с промежуточным закатыванием

так как во время закатывания краской после затравки она попадает на дно относительно больших по площади пробельных элементов, в результате чего после припудривания смоляным порошком на дне про­ бельных элементов образуется кислотоустойчивый слой, который перед последующим травлением удаляют шабером. Эта операция и увеличи­ вает трудоемкость изготовления штрихового клише «сухим» способом. Поэтому технологической инструкцией «Травление штриховых кли­ ше» предусматривается изготовление клише« м о к р ы м » т р а в л е ­ н и е м . В этом способе после затравки перед закатыванием краской

* Н . Н , П о л я н с к и й . О б щ а я п о л и г р а ф и я . М . , « К н и г а » , 1 9 6 4 .

217

на клише наносят гидрофильный раствор, который, смачивая пробель­ ные элементы, препятствует попаданию на них краски. В результате дно пробельных элементов остается чистым.

Для травления штриховых клише, не содержащих тонких штри­ хов (менее 0,3 мм), технологическими инструкциями предусматрива­ ется также и более производительное «масляное» травление, при кото­ ром число травлений сокращается до четырех за счет того, что после затравки производят более длительное травление и получают большую глубину пробельных элементов. Для защиты от бокового подтравливания во время такого продолжительного травления на клише после за­ травки наносят тонкий слой мела, затем накатывают машинное масло так, чтобы оно закрыло боковые стенки печатающих элементов. После этого припудривают канифолью и подогреванием сплавляют масло с канифолью.

Травление растровых клише обычным способом характеризуется применением так называемого к о р р е к т у р н о г о т р а в л е ­ н и я с выкрываниями. Назначение корректурного травления— ис­ правление градационной передачи путем соответствующего уменьше­ ния растровых элементов в светах и полутонах. После затравки и углубления с клише печатают пробные оттиски. Сравнивая их с ориги­ налом, исправляют градационную передачу корректурным травле­ нием. Сущность корректурного травления заключается в том, что типографской иллюстрационной краской, разбавленной скипидаром, кисточкой закрывают те участки клише, на которых печатающие растро­ вые элементы должны остаться такого размера, который получен после углубления. Обычно это самые темные места изображения. После этого клише запудривают канифолью, сплавляют ее с краской и травят. За­ тем на клише закрывают краской темные полутона, повторяют ту же операцию запудривания и сплавления с канифолью. Так постепенно, защищая краской с канифолью те участки клише от теней к светам изоб­ ражения, на которых размеры растровых элементов не должны умень­ шаться в дальнейшем, выполняют ряд корректурных травлений. В ре­ зультате в самых светлых местах на клише остается минимальная по размеру растровая точка.

Обычное травление растровых клише применяется и при репроду­ цировании цветных оригиналов. В данном случае корректурное трав­ ление с выкрываниями используется для устранения на цветоделенных растровых клише цветоделительных искажений по избытку краски путем уменьшения размеров растровых элементов в тех местах, где на­ блюдается избыток данной краски.

Один из основных показателей качества клише, независимо от спо­ соба изготовления,— глубина пробельных элементов. Она должна быть такой, чтобы валики при накатывании клише печатной краской и бумага во время печатания не могли коснуться дна пробельных элемен­ тов. При матрицировании глубина пробельных элементов должна обе­ спечить получение на матрице печатающих элементов достаточной глу­ бины. Но требуемая глубина пробельных элементов зависит от расстоя­ ния между печатающими элементами: чем меньше это расстояние, тем меньше требуемая глубина. Глубина пробельных элементов в зависи­

218

мости от расстояния между печатающими элементами регламентиру­ ется технологическими инструкциями «Изготовление штриховых кли­ ше» и «Травление растровых клише». Так как расстояние между печа­ тающими элементами на штриховом клише очень разнообразно, то раз­ нообразны и требуемые глубины пробельных элементов. Они находятся в пределах от 40 до 1000 мкм. Требуемая глубина травления растровых клише зависит от линиатуры растра и растровой плотности. Так, для

Однопроцессное эмульсионное травление

Для изготовления штриховых и растровых клише, а также полно­ форматных гибких и предварительно изогнутых форм высокой печати, содержащих текст и иллюстрации, широкое распространение получило о д н о п р о ц е с с н о е э м у л ь с и о н н о е т р а в л е н и е на специально предназначенных для этого травильных машинах (§ 67). Всесторонние исследования однопроцессного эмульсионного травления начались с 1953 г., в результате чего в СССР и за рубежом была разра­ ботана надежная технология изготовления клише этим способом сна­ чала на магнии, а затем и на микроцинке. Известна технология эмуль­ сионного травления клише на меди, стали и алюминии, но широкого распространения она не получила.

Однопроцессное эмульсионное травление дает возможность полу­ чить печатную форму одним травлением без промежуточных выкрываний растровых клише и без промежуточных операций защиты боковых стенок печатающих элементов штриховых клише. Таким образом, од­ нопроцессное травление более производительно, чем обычное, что дает определенный технико-экономический эффект. Кроме того, однопро­ цессное травление позволяет получить печатающие элементы пира­ мидальной формы, что существенно повышает качество клише. Одно­ процессным травлением можно одновременно травить штриховые и растровые изображения на одной форме. Пока это единственный способ изготовления металлических гибких и предварительно изогнутых форм высокой печати.

При эмульсионном травлении травящим агентом для микроцинка и магния, так же как и при обычном травлении, служит азотная кисло­ та, поэтому химизм процесса тот же, что и при обычном травлении. Од­ нако в связи с введением в травящий раствор веществ, устраняющих боковое подтравливание, при эмульсионном травлении наблюдаются сложные физико-химические явления, которые еще и сегодня не имеют полного и исчерпывающего объяснения.

В травящий раствор для эмульсионного травления помимо азотной кислоты вводят поверхностно-активное вещество и в качестве рас­ творителя различные углеводороды. Эмульсионное состояние травя­ щего раствора все время поддерживается вращением роторов и постоян­ ным перемешиванием его насосом, который откачивает травящий раст-

219