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

вор из машины и нагнетает его обратно через трубы с мелкими отвер­ стиями.

С момента первых публикаций об эмульсионном травлении было предложено довольно много рецептур эмульсионного травящего раст­ вора с различными поверхностно-активными веществами. Для магния в эмульсионный травящий раствор в качестве ПАВ вводят сложные эфи­ ры сульфоянтарной кислоты, например, смачиватель СВ-102 (натрие­ вая соль диэтилгексилового эфира сульфоянтарной кислоты). Молеку­ лы подобных ПАВ имеют асимметричное строение, причем на одном конце находится гидрофильная группа, например карбоксильная или сульфогруппа, а на другом — гидрофобная. Эти группы могут быть свя­ заны друг с другом либо непосредственно R—х (R — гидрофобная часть молекулы, х — гидрофильная), либо через промежуточную груп­ пу. К промежуточным группам относятся натриевые и калиевые соли сложных эфиров сульфоянтарной кислоты, общая формула которых

ROOC—СН— SOg Na

ROOC—CH

Сольэфиры сульфоянтарной кислоты обладают очень хорошими поверхностно-активными свойствами и являются сильными эмульга­ торами. Эти свойства обусловили их широкое применение в эмульсион­ ном травлении. В связи с разработкой способа эмульсионного травле­ ния в УНИИППе в свое время было проведено исследование сольэфиров сульфоянтарной кислоты и разработаны методы их синтеза *.

Для травления микроцинка в эмульсионный травящий раствор в качестве ПАВ вводят сульфированное касторовое масло (МКС), сульфорицинат Е—продукт, содержащий МКС и неионогенные (молекуляр­ ные) поверхностно-активные вещества (НПАВ) **. Используют следую­ щие НПАВ: Рольфор 0-304, Оттанол, ОП-20, Нафтенокс-10, представ­ ляющие собой продукты конденсации окиси этилена с числом групп СН2 СН20 от 7 до 24, с высшими жирными спиртами (Рольфор 0-304, Оттанол), с алкилфенолами (ОП-20) и с жирными кислотами (Нафте­ нокс-10)***. Перечисленные НПАВ способствуют улучшению качества клише, получаемых однопроцессным травлением, а именно: уменьшают стравливание печатающей поверхности и неровности профиля печатаю­ щих элементов. Особенно важно то, что эмульсионные травящие раст­ воры с НПАВ можно применять без предварительного насыщения их цинком****. Это увеличивает площадь клише, которую можно вытра­ вить в данном объеме раствора по сравнению с растворами без НПАВ.

* * А . Ф . Г р а б а р о в с к а я и д р . О с о б е н н о с т и и з г о т о в л е н и я р а с т р о в ы х к л и ш е н а м и к ­

22Q

чество печатной формы, получаемой однопроцессным эмульсионным травлением, и отвечать требованиям охраны труда и противопожарным требованиям. Эмульсионный травящий раствор, содержащий опреде­ ленный растворитель ПАВ, должен достаточно долго сохранять свои ра­ бочие свойства. Препарат, в состав которого входят растворитель и ПАВ, а также и НПАВ, должен быть достаточно стабильным.

Проведенные в УНИИППе изыскания по замене диэтилбензола показали, что более всего отвечает технологическим требованиям не­ фтяной растворитель, получаемый из высококипящей фракции мало­ сернистой нефти селективным растворителем*. В работе УНИИППа указывается на то, что получаемые нефтяные растворители в зависи­ мости от условий их получения могут содержать различное количество ароматических углеводородов, а от этого зависят степень защиты пе­ чатающих элементов (угол наклона), чистота травимой поверхности, проработка узких пробелов и совместимость с МКС. Наилучшим обра­ зом удовлетворяет этим показателям качества клише нефтяной раство­ ритель, содержащий 30—40% ароматических углеводородов. Токсич­ ность этого растворителя ниже, чем токсичность диэтилбензола, пре­ дельно допустимая концентрация его паров в воздухе в 10 раз выше по сравнению с диэтилбензолом, выше температура его вспышки.

Механизм защитного действия вводимых в эмульсионный травящий раствор веществ не нашел еще полного объяснения. Существуют не­ сколько толкований, не подкрепленных глубокими исследованиями. При травлении клише эмульсионным травящим раствором молекулы

талла, а гидрофобными 2 наружу. На образованную таким путем ги­ дрофобную поверхность осаждаются молекулы углеводорода 3. Угле­ водород повышает гидрофобность адсорбционной пленки ПАВ, и она становится более прочной. Следовательно, в процессе травления на свежеобразованной поверхности металла появляется двухслойная адсорбционная пленка, состоящая из ПАВ и углеводорода и защи­ щающая металл от растворения его азотной кислотой.

На вопрос, почему при травлении эмульсионным травящим раство­ ром травление металла идет вглубь пробельных элементов, а на образу­ ющихся боковых стенках отсутствует боковое подтравливание и

* П . Л . П а ш у л я и д р . Н е ф т я н о й р а с т в о р и т е л ь д л я э м у л ь с и о н н о г о т р а в л е н и я ф о р м . — « П о л и г р а ф и я » , 1 9 7 1 , № Ю .

222

печатающие элементы получают пирамидальный профиль, высказыва­ ются разные гипотезы, из которых назовем следующие: 1) направлен­ ность травящего раствора, или ударное его действие; 2) действие теп­ ловой энергии, выделяемой в результате экзотермической реакции ра­

воздействии (набрызгивании лопастями или форсунками) углеводо­ род перемещается со дна пробельных элементов к боковым стенкам пе­ чатающих элементов. Накапливаясь на стенках печатающих элемен­ тов, углеводород защищает их от травления, в то время как азотная кис­ лота 4 (рис. 65) продолжает травить незащищенное дно пробельных элементов. Защита стенок печатающих элементов и травление в глу­ бину происходят непрерывно. Перемещение углеводорода к боковым стенкам печатающих элементов зависит от ширины пробельных эле­ ментов. При правильно выбранных режимах эмульсионного травления на форме получаются конусообразные печатающие элементы. В связи с этим, чем меньше ширина пробельных элементов, тем при меньшей глубине сходятся основания печатающих элементов. При этом пере­ мещение углеводорода от ударного действия раствора прекращается, вследствие чего прекращается и травление 5.

Согласно гипотезе о д е й с т в и и т е п л о в о й э н е р г и и , в результате уменьшения прочности адсорбционных слоев при повышении температуры защитная способность слоя ПАВ и углеводорода зави­ сит от ширины пробельных элементов. Чем шире пробельный элемент, тем большее количество металла растворяется при травлении. А вслед­ ствие того, что реакция экзотермическая, выше температура нагрева, следовательно, меньше прочность защитного слоя. Поэтому чем

сионной фазы, которые представляют собой капельки углеводорода, окруженные молекулами ПАВ с обращенными наружу гидрофильными группами, наталкиваются на грани печатающих элементов, лопаются и осаждаются на боковых стенках печатающих элементов, образуя ги­ дрофобный защитный слой.

В развитие гипотезы об ударном действии эмульсионного травящего раствора было выдвинуто предположение, сущность которого заклю­ чается в том, что защита стенок печатающих элементов происходит не только благодаря наплыванию на них защитного слоя во время трав­ ления со дна пробельных элементов, но и благодаря сдвигу защитного слоя с поверхности печатающих элементов на их грани, а затем, по мере углубления пробельных элементов, благодаря сползанию слоя на бо­ ковые стенки печатающих элементов *.

С . Д . К а з ь м и н , Л . Н . П е т р о в . З а щ и т а г р а н е й п е ч а т а ю щ и х э л е м е н т о в п р и э м у л ь ­ с и о н н о м т р а в л е н и и . — « П о л и г р а ф и ч е с к о е п р о и з в о д с т в о » , 1 9 6 0 , № 1 0 .

223

Суммируя имеющиеся толкования механизма однопроцессного эмульсионного травления, можно сказать, что они не дают полную кар­ тину действия защитных веществ, противоречивы и объясняют только отдельные его стороны.

Такие основные показатели качества форм высокой печати, как характер профиля печатающих элементов и глубина травления, опре­ деляются защитными свойствами процесса эмульсионного травления. Защитные свойства этого процесса не являются постоянными. Они зависят от многих факторов, изменяя которые, можно изменять сте­ пень защиты, а от степени защиты зависят характер профиля печата­ ющих элементов и глубина пробельных элементов. Таким образом, из­ меняя защитные свойства процесса эмульсионного травления, можно получить требуемые результаты. Переменные факторы, от которых зависят защитные свойства процесса эмульсионного травления, опре­ деляются составом эмульсионного травящего раствора и режимом ра­ боты травильной машины. Согласно технологическим инструкциям *, эмульсионный травящий раствор для травления штриховых клише на магнии содержит 8 % азотной кислоты, 7,5% диэтилбензола и 0,44% СВ-102 в качестве ПАВ, а для травления растровых клише — те же компоненты соответственно 8 , 1,7 и 0,6%.

Для травления клише на микроцинке эмульсионный травящий ра­ створ содержит несколько большие концентрации азотной кислоты. В качестве ПАВ применяют сульфированное касторовое масло Сульфокаст (ТУ ШХЗ—65) или МКС (ВТУ 6-14-258—68), а в качестве рас­ творителя — диэтилбензол. По технологическим инструкциям в эмуль­ сионный травящий раствор для травления штриховых и комбинирован­ ных клише на микроцинке, имеющих линиатуру растра до 40 лин/см, входят 12,5— 14,5% азотной кислоты, 1 ,8 —2,4% диэтилбензола и 1— 1,4% ПАВ. Для диэтилбензола и ПАВ указываются объемные ко­ личества. Рекомендуется вместе с диэтилбензолом вводить дидецилбензол в количестве 10—30% от объема диэтилбензола.

Как было показано, защита при эмульсионном травлении создается адсорбционным слоем поверхностно-активного вещества, на который адсорбируется углеводород (рис. 65). Защитными свойствами обла­ дает и сам слой ПАВ, однако он не обеспечивает получения достаточно высокого фактора травления.

Поверхностно-активное вещество и его растворитель углеводород в сочетании друг с другом выполняют в эмульсионном травящем раст­ воре защитные функции. Увеличение количества этих двух веществ в эмульсионном травящем растворе ведет к повышению его защитных свойств. Однако увеличение ПАВ повышает защитные свойства эмуль­ сионного травящего раствора только до определенной концентрации, после чего устойчивость его снижается. Увеличение ПАВ ведет к уве­ личению дисперсности и смещению максимума в область мелких капель дисперсной фазы. Углеводород, в отличие от ПАВ, изменяет за­ щитные свойства эмульсионного травящего раствора в широком интер­

*Технологические инструкции по фотоцинкографским процессам. М., «Книга», 1970.

224

вале. Поэтому защитные свойства эмульсионного травящего раствора регулируют главным образом путем изменения в нем концентрации уг­ леводорода.

Защитные свойства процесса эмульсионного травления изменяются и при изменении режима работы травильной машины. Так, увеличе­ ние числа оборотов роторов, т. е. увеличение силы подачи эмульсион­ ного травящего раствора на клише, уменьшает его защитные свойства и, наоборот, уменьшение силы подачи раствора повышает их. В процессе травления приходится в довольно широком интервале изменять защит­ ные свойства эмульсионного травящего раствора. Это осуществляется главным образом за счет изменения числа оборотов роторов. Поэтому во всех травильных машинах предусматривается изменение числа оборотов роторов в пределах примерно 300— 1000 об/мин.

Возможность изменять защитные свойства эмульсионного травления имеет важное практическое значение. В этом заключается универса­ льность однопроцессного эмульсионного травления. Дело в том, что повышение защитных свойств-приводит к уменьшению глубины трав­ ления пробельных элементов и получению более пологого профиля пе­ чатающих элементов. Наоборот, при понижении защитных свойств можно получить большую глубину травления пробельных элементов и более крутой профиль печатающих элементов. Однако чрезмерное ослабление защитных свойств хотя и приведет к получению большой глубины травления, но наряду с этим вызовет боковое подтравливание печатающих элементов. Следовательно, нужно подобрать такую концентрацию защитных веществ в эмульсионном травящем растворе, чтобы получить наибольшую глубину травления пробельных элемен­

на клише находится в зависимости от расстояния между штриховыми или растровыми печатающими элементами. Чем ближе они расположе­ ны друг к другу, тем меньше необходимая глубина травления. Сдругой стороны, как показано выше (рис. 65), чем ближе расположены штри­ ховые или растровые элементы друг к другу, тем скорее при одинако­ вых защитных свойствах процесса перестанут травиться пробельные элементы между ними. Отсюда возникает необходимость изменять защитные свойства процесса эмульсионного травления в зависимости от расстояния между штриховыми и растровыми печатающими элемен­ тами, т. е. изменять либо количество углеводорода в эмульсионном тра­ вящем растворе, либо скорость вращения роторов травильной машины. Из сказанного следует, что чем меньше расстояние между штриховыми и растровыми элементами, тем слабее должны быть защитные свойства процесса эмульсионного травления.

Так как на штриховых клише расстояние между печатающими эле­ ментами больше, чем на растровых, то, несмотря на то, что пробельные элементы должны быть вытравлены на большую глубину, для полу­ чения требуемого профиля печатающих элементов в состав эмульсион­ ного раствора для травления штриховых клише вводят больше углево-

дорода, чем для травления растровых клише. Следовательно, эмульси­ онные растворы для травления штриховых клише обладают более высокими защитными свойствами, чем растворы для растровых клише. Требуемую глубину пробельных элементов на штриховом клише по­ лучают благодаря большему времени травления. Но расстояния между печатающими элементами на штриховых клише могут быть самыми разнообразными — от 0,15 до нескольких десятков миллиметров, по­ этому при травлении необходимо изменять защитные свойства процес­ са. В процессе травления число оборотов роторов периодически сни­ жают, вследствие чего повышаются защитные свойства. .

Расстояние между печатающими элементами на растровом клише зависит от линиатуры растра. Отсюда возникает необходимость под­ бирать защитные свойства процесса эмульсионного травления в зави­ симости от линиатуры растра. Чем крупнее растр, тем ниже должны быть защитные свойства процесса. Это достигается изменением числа оборотов роторов: чем больше линиатура растра клише, тем большим должно быть число оборотов роторов.

Широкое применение однопроцессного эмульсионного травления форм высокой печати — одна из особенностей современных фотоме­ ханических процессов. Объяснение этому мы находим в многосторон­ нем преимуществе эмульсионного травления по сравнению с обычным кислотным травлением клише. Однопроцессное эмульсионное травле­ ние решило проблему изготовления полноформатных гибких и предва­ рительно изогнутых форм высокой печати, а также типоофсетных пе­ чатных форм. Это стало возможным благодаря тому, что эмульсионным травлением можно травить комбинированные печатные формы, содер­ жащие текст и иллюстрации. Одновременное травление штриховых и растровых элементов, находящихся в одной печатной форме, обеспе­ чивается соответствующим подбором рецептуры эмульсионного тра­ вящего раствора и изменением числа оборотов роторов в процессе трав­ ления *. Продолжительность травления штриховых клише на магнии составляет 9— 13 мин с промежуточным снижением числа оборотов роторов от 700—800 до 400. Растровые клише на магнии травят при скорости 700 об/мин, время травления для клише с линиатурой растра 40 лин/см составляет 60 с, при более высокой линиатуре время умень­

на микроцинке технологическими инструкциями предусматривается другой режим, а именно: сначала клише травят при скорости враще­ ния роторов 430—500 об'мин в течение 5— 10 с, а затем — при скорос­ ти 400 об/мин в течение 15 мин.

При однопроцессном эмульсионном травлении трудоемкость изго­ товления клише по сравнению с обычным травлением снижается при­ мерно в 2 раза**.

*В. Д. Глушко и др. Эмульсионное травление комбинированных печатных форм,— «Полиграфическое производство», 1962, № 11.

**Л. В. Тихоненко, Е. П. Гвоздюк. Экономическая эффективность однопроцессного травления растровых клише.— «Полиграфия», 1970, № 9,

226

§ 71

Фотополимерные печатные формы

Всестороннее развитие химии полимеров привело к широкому их внедрению во многие отрасли народного хозяйства, в том числе в по­ лиграфическую промышленность*.

Использование для изготовления гибких печатных форм фотополимерных материалов открыло новые возможности для развития рота­ ционной высокой и типоофсетной печати. Этим объясняется повышен­ ный интерес у нас и за рубежом к разработке фотополимерных печат­ ных форм. В течение последних 20 лет мировая полиграфическая литература, в том числе патентная, изобилует сообщениями о всех новых

иновых предложениях, касающихся как технологии изготовления фо­ тополимерных печатных форм, так и особенно фотополимерных компо­ зиций. Вначале во многих статьях и патентах описывались преимуще­ ственно дайкриловые печатные формы ***, затем появились публикации

ио других фотополимерных печатных формах.

Начало разработке фотополимерных печатных форм в СССР было положено Украинским научно-исследовательским институтом полигра­ фической промышленности (УНИИППом), Украинским полиграфи­ ческим институтом им. Ивана Федорова (УПИ). Сообщения о результа­ тах их работы начали появляться в печати в первой половине 60-х гг. * * *

В настоящее время у нас и за рубежом ведутся разработка и внед­ рение нескольких видов фотополимерных печатных форм, которые раз­ личаются по основному материалу, применяемому для изготовления фотополимеризующихся композиций. По указанному признаку фото­ полимерные печатные формы можно разделить на пять основных видов: фотополимерные формы на основе 1 ) смешанных полиамидов, 2 ) водо­ растворимых сополиамидов, 3) полиакрилатов, 4) эфиров целлюлозы, 5) фотомономеров.

Фотополимерные слои, в отличие от копировальных слоев, выпол­ няющих роль защиты поверхности печатающих элементов от воздей­ ствия агрессивных веществ во время обработки формного материала, представляют собой не только копировальный слой, но и материал будущей печатной формы.^Обычно фотополимерные слои наносят на под ложку, чаще всего на металлическую. Для получения гибких печатных форм фотополимерные слои наносят на тонкую стальную пластину, а для получения предварительно изогнутых печатных форм— на от­ носительно толстую (толщиной от 1 до 2 мм) изогнутую по радиусу печатного цилиндра алюминиевую пластину.

*Д. П. Татиев. Химия и технический прогресс в полиграфии.— «Полиграфия», 1967, № 11— 12.

**Р. М. Уарова. Обзор патентов фирмы Дюпон по разработке печатных пластин

Дайкрил.— «Журнал научной и прикладной фотографии и кинематографии»,

т. 10, 1, 1965.

***Б. Ю. Гординский. Фотополимерные печатные формы.— «Полиграфическое про­ изводство», 1963, № 12; Б. В. Коваленко, Е. Д. Николайчук. Гибкие фотополимер­ ные печатные формы УПИ. В сб. «Полиграфия и издательское дело», № 1. Львов, издательство Львовского университета, 1964.

Рис. 6 6 Схема образования печатающих и про­

бельных элементов на фотополимерной печатной форме

Большое значение для прочности фотополимерных печатных форм и сохранения мелких отдельно стоящих печатающих элементов имеет скрепление фотополимерного слоя с подложкой. Чтобы фотополимерный слой прочно держался на подложке, его наносят не непосредственно на поверхность металлической пластины, а на предварительно нанесен­ ный на нее подслой. По данным УПИ *, наилучшее закрепление фото­ полимерного слоя на поверхности подложки обеспечивает подслой,

3) модификация полиамидной смолы с акриловой кислотой. Получить фотополимерный слой достаточной толщины можно не­

сколькими способами. Один из них состоит в том, что на подложку наносят один на другой несколько слоев с промежуточным их высу­ шиванием. Такой способ позволяет не только получить фотополимер­ ный слой требуемой толщины, но и обеспечить ее равномерность на всей поверхности больших по формату пластин.

Фотополимерные пластины можно изготовлять также припрес­ совыванием к подложке заранее изготовленной фотополимерной пленки.

Изготовление фотополимерных печатных форм состоит только из двух операций: экспонирования и проявления — растворения слоя на неосвещенных участках формы. При экспонировании под прозрачными участками негатива 1 (рис. 6 6 ) происходит полимеризация, и слой ста­ новится нерастворимым. Лучи света 2, проходя через толстый фото­ полимерный слой 3, доходят до адгезионного слоя 4, нанесенного на подложку 5, и, отражаясь, дополнительно засвечивают его у подлож­ ки. Лучи света, проходя через прозрачные участки негатива, вызывают полимеризацию слоя 6 . Вследствие диффузии света в толстом фотополимерном слое полимеризация его распространяется в стороны, что

*В. О. Дудяк, Е. Т. Лазаренко. Дослітження адгезивних шарів фотополімерних пластин. 36, «Поліграфія'і видавнича справа», вип. 7, Львов, 1971,

228

показано на увеличенном фрагменте 7. После проявления (растворения) фотополимерного слоя на неосвещенных участках 8 соответствующим растворителем в результате указанного диффузного действия света пе­ чатающие элементы приобретают конусообразную форму (в разрезе трапециевидную). Следовательно, при проявлении фотополимерной печатной формы, так же как и при однопроцессном эмульсионном трав­ лении, отсутствует боковое подтравливание. Это явление может быть от­ несено к существенным положительным качествам технологии изготов­ ления фотополимерных печатных форм. Чувствительность фотополимерных слоев находится в ультрафиолетовой области спектра. Это об­ стоятельство определяет некоторые особенности техники и технологии изготовления фотополимерных печатных форм. Так, для экспонирова­ ния фотополимерных слоев под негативом служат только богатые ульт­ рафиолетовым излучением источники света, например ртутно-кварце­ вые лампы, в частности лампы ПРК-7, а вместо покровного стекла в копировальных рамах используют синтетическую пленку, например полиэтиленовую или лавсановую, пропускающую ультрафиолетовые лучи света. В этих условиях время экспонирования находится в пре­ делах 5— 15 мин.

Недостаток ртутно-кварцевых ламп, в том числе и ламп ПРК-7 — чрезмерное выделение тепла. Это заставляет помещать их на достаточно

газоразрядные лампы ЛЭР-6 , излучение которых находится в области длин волн 280—320 нм.

Эти лампы холодного свечения, что позволяет помещать их близко к освещаемой поверхности и одновременно по нескольку штук, рас­ полагая в кожухе вокруг цилиндра, на котором крепят гибкую фотополимерную пластину с негативом, изготовленным на фототехничес­ кой пленке. Продолжительность экспонирования в такой копироваль­ ной установке, так же как и копирования, с другими лампами довольно велика (5—20 мин) *.

Негативы для копирования в условиях применения указанных ис­ точников света должны иметь высокий показатель Dmax (согласно имею­ щимся данным не менее 4) и Dmin, не превышающий допустимую ве­ личину.

Проявление (растворение) неосвещенного фотополимерного слоя осуществляют путем набрызгивания раствора на поверхность плас­ тины в роторной или сопловой (струйной) травильной машине. Соглас­ но рекомендациям УПИ, проявление можно вести в ультразвуковой ванне. При этом полное растворение фотополимерного слоя происходит примерно за 8 мин, а при введении в спирто-водный раствор родани­ стого аммония —- за 1,5—2 мин.

*В. М. Шиманский, С. И. Белицкая. Экспериментальное оборудование для изго­ товления фотополимерных печатных форм. В сб. «Новая полиграфическая тех­ ника». Львов, издательство Львовского университета, 1971.

229