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

в связи с образованием на поверхности алюминия фосфатного слоя (кривая б). Кроме того, приведенные кривые показывают, что устой­ чивость гидрофильной пленки зависит от времени обработки гидрофилизующим раствором. При этом устойчивость гидрофильной пленки непрерывно повышается при увеличении времени обработки гидрофилизующим раствором до 5 мин, после чего она практически остается постоянной.

На рис. 84 показано влияние коллоида на устойчивость пробель­ ных элементов на поверхности никеля. Кривая а характеризует устой­ чивость пробельных элементов, полученных при обработке 1 '0 %-ным раствором железистосинеродистого калия, кривая б — раствором, содержащим 1 0 % железистосинеродистого калия и 2 % крахмала. Депрессирование гидрофильной пленки производилось растворами оле­ иновой кислоты разной концентрации в неполярном вазелиновом

вор коллоида обеспечивает получение на поверхности устойчивых пробельных элементов (кривая б), в то время как при обработке раст­ вором без введения коллоида уже при депрессировании растворами с весьма малой концентрацией олеиновой кислоты происходит инвер­ сия смачивания (кривая а).

Различные свойства металлов обусловливают использование раз­ ных гидрофилизующих растворов. Со времени появления офсетной печати и перехода на применение металлических пластин было пре­ дложено много рецептов гидрофилизующих растворов, отличающихся друг от друга коллоидами и составом электролитов.

270

§ 76 Формные материалы

Физико-химические явления, протекающие при образовании пе­ чатающих и пробельных элементов, определяют требования, которые предъявляют к материалу для изготовления форм плоской печати. С точки зрения получения устойчивых печатающих и пробельных элементов основным требованием к формному материалу является возможность получения на его поверхности прочных пористых слоев, обладающих высокой адсорбционной и адгезионной способностью к жирным кислотам, смолам, синтетическим полимерам и гидрофильным коллоидам. Такие слои-адсорбенты можно получить на многих мате­ риалах, произведя соответствующую механическую и химическую об­ работку их поверхности. Этим объясняется то обстоятельство, что в настоящее время для изготовления форм плоской печати применяют довольно разнообразные формные материалы. Появление плоской пе­ чати связано с применением в качестве формного материала особой разновидности известняка, который в дальнейшем стали называть литографским камнем. Пористая структура литографского камня, об­ ладающая высокой адсорбционной способностью, надолго сделала его единственным формным материалом плоской печати. Однако исполь­ зование литографского камня для изготовления печатных форм ослож­ нялось присущими ему недостатками. Из-за его невысокой механи­ ческой прочности приходилось брать для изготовления печатных форм плиты, толщина которых доходила до 8 —10 см. Поэтому большой вес и громоздкость печатных форм затрудняли их изготовление и печата­ ние с них. Недостаточная механическая прочность поверхности пе­ чатной формы определяет и их низкую тиражеустойчивость, которая составляла 15—25 тыс. оттисков.

В настоящее время основным формным материалом для изготовле­ ния офсетных печатных форм служат металлы. Для монометаллических печатных форм используют алюминий и цинк, а для биметалличес­ ких — алюминий, сталь, медь, латунь, никель и хром. В последние годы в связи с разносторонним развитием химии пластмасс открылись широкие возможности для применения в качестве формных материалов синтетических полимеров, из которых в первую очередь следует наз­ вать производные хлорвинила (винипроз, децилит, винилит, вини­ пласт, астралон), производные целлюлозы (ацетилцеллюлоза, метилцеллюлоза), полиэфирные полимеры (милар, кронар, терилен), поли­ амидные и полиэтиленовые полимеры, слоистые материалы (пластолит, текстолит) и др. В качестве формного материала в оперативной полиграфии для изготовления малоформатных печатных форм нахо­ дит применение бумага, покрытая гидрофильным слоем.

Возможность применения для изготовления офсетных печатных форм того или иного металла определяется его молекулярно-поверх­ ностными свойствами. Общим для всех металлов является то, что свежеобразованная поверхность их обладает гидрофобными свой­ ствами. При обработке соответствующими олеофилизаторами и гидрофилизаторами на поверхности металлов образуются олеофильные

271

или гидрофильные пленки. Устойчивость этих пленок различна и зависит от молекулярно-поверхностной природы металла. Такое раз­ личие молекулярно-поверхностных свойств указанных металлов объ­ ясняют разными свойствами окислов, образуемых на их поверхности при взаимодействии с кислородом воздуха. На поверхности алюминия, никеля, хрома и нержавеющей стали слой окислов почти не изменяет присущие металлам гидрофобные свойства их поверхности. В то же время на поверхности меди и цинка, особенно при обработке водой и окислителями, образуются слои окислов, обладающие сильными гид­ рофильными свойствами. Вследствие рассмотренной ранее ориента­ ции молекул поверхностно-активных веществ на адсорбенте на гид­ рофобной поверхности образуются устойчивые гидрофильные пленки, а на гидрофильной — устойчивые гидрофобные.

Для изготовления монометаллических печатных форм выпускают алюминиевые и цинковые пластины, отвечающие стандартным требо­ ваниям. Согласно ГОСТу 10703—63, алюминиевые пластины выпуска­ ют марки АД1-Н и А1, размером 1050X1200 и 1200x1300 мм, тол­ щиной от 0,6 до 0,8 мм, а цинковые марки ЦО и Ц1— по ГОСТу 6499—53 с размером по ширине от 450 до 1200 мм и подлине от 700 до 1600 мм, толщиной от 0,35 до 1,00 мм. В производстве монометаллических печатных форм алюминий и цинк неравноценны. Прежде всего эти металлы отличаются механическими свойствами: алюминий тверже цинка (твердость алюминия 60, цинка 40—50 кг/мм2). Это позволяет получать при зернении на алюминии более развитую поверхность

сменьшим зерном, чем на цинке. Отсюда влагоемкость поверхности алюминия больше, чем поверхности цинка, что дает возможность во время печатания с алюминиевой формы подавать на нее меньше увлаж­ няющего раствора. Меньшее увлажнение печатной формы повышает выход печатной краски на оттиск и уменьшает эмульгирование краски

сводой, что, как известно, ведет к получению более насыщенных оттисков. Разрешающая способность алюминиевых печатных форм благодаря меньшим размерам зерна больше цинковых. Большая твер­ дость алюминия и особенно высокая физико-химическая устойчивость пробельных элементов обусловливают большую тиражеустойчивость алюминиевых офсетных печатных форм по сравнению с цинковыми. Печатные формы на алюминии легче цинковых, что создает большие удобства в работе. Приведенные данные свидетельствуют о значитель­ ных преимуществах алюминиевых пластин по сравнению с цинковыми, вследствие чего они постепенно почти полностью вытеснили имевшие ранее исключительное применение цинковые пластины. При изго­ товлении малоформатных форм для малых офсетных печатных машин типа Ротапринт применяют алюминиевую фольгу толщиной 0,10— 0,15 мм, выпускаемую по ГОСТу 618—50.

Появление и увеличивающиеся масштабы производства биметал­ лических офсетных печатных форм привели к использованию новых для офсетной печати металлов. Здесь нужно различать металлы, при­ меняемые в качестве основы биметаллических офсетных печатных форм, и металлы для получения на них печатающих и пробельных элементов. Известно очень большое число способов изготовления биметаллических

272

офсетных печатных форм, из них около 15 нашли практическое примене­ ние. В этих способах в качестве основы печатных форм, несущей на себе два рабочих металла, преимущественно применяют алюминиевые и стальные пластины. В некоторых способах основой служат медные или латунные пластины, поверхность которых одновременно используется и для получения печатающих элементов. В последнее время в связи с преи­ муществами стальных пластин по сравнению с алюминиевыми их все чаще стали использовать в качестве основы. С этой целью на Ленин­ градской фабрике офсетной печати № 2 использовали серийно вы­ пускаемую у нас листовую сталь холодной прокатки марок 08 КП и 10 КП по ГОСТу 1050—60. В типографии газеты «Правда» применяют листовую сталь марки 08 КП, изготовляемую по ТУ ММК-59—70 *.

Сталь обладает значительно большей твердостью, чем алюминий. Число двойных перегибов стальных пластин составляет 30—32 в про­ дольном направлении и 26—28 в поперечном, в то время как число двойных перегибов алюминиевых пластин соответственно равно 8 и 7, а после электролитического наращивания на алюминиевые пласти­ ны меди, никеля, хрома они становятся более хрупкими, и число двой­ ных перегибов снижается до трех. Для закрепления офсетной формы на формном цилиндре печатной машины края пластины загибают, а это после многократного ее использования приводит к отламыванию краев. Стальные пластины служат значительно дольше, в этом их преимущество. Недостаток стальных пластин — их коррозионная не­ устойчивость. Это приводит к необходимости подвергать пластины электролитическому меднению с обеих сторон.

В некоторых способах изготовления биметаллических форм при­ меняются стальные пластины из особой нержавеющей стали. При этом они служат одновременно и основой печатной формы и носителем пробельных элементов **. Для этих целей можно использовать нержа­ веющую сталь марки 1X13 (ГОСТ 5632—61).

Никель и хром в биметаллических способах изготовления офсет­ ных печатных форм используют в виде электролитических слоев, наращиваемых на ту или иную металлическую основу. Медь, если она не служит основой, наращивают также электролитическим путем на алюминиевые или стальные пластины. В одном из способов изго­ товления биметаллических пластин, получившем название «саксон­ ский способ», на формные цилиндры глубокой печати электролитически наращивают слой меди толщиной до 0,15 мм и на него слой хрома толщиной 3—4 мкм. Полученную двухслойную фольгу медь—хром снимают с формного цилиндра и используют в качестве формной плас­ тины. В этом случае слой меди на двухслойной фольге служит и основой и носителем печатающих элементов. В качестве основы биме­

**Е. Хоппе, Н. Синяков. Анодное травление меди на биметаллических офсетных формах нержавеющая сталь—медь.—«Полиграфия», 1971, № 1.

273

§ 7 7

Подготовка поверхности формного материала

Получаемые на печатающих элементах форм плоской печати олео­ фильные, а на пробельных элементах ■— гидрофильные пленки долж­ ны обладать определенной физико-химической и механической устой­ чивостью, которая в значительной мере зависит от предварительной подготовки поверхности формного материала.

Еще совсем недавно подготовка формных пластин (обработка их поверхности и нанесение копировального слоя) была неотъемлемой частью технологического процесса изготовления офсетных печатных форм. В последние годы подготовка пластин для получения мономе­ таллических и биметаллических печатных форм и изготовление пред­ варительно очувствленных пластин для этих форм выделились в са­ мостоятельное производство. Все чаще полиграфические предприятия сами не готовят офсетные пластины, а пользуются готовыми. Переход на централизованное снабжение полиграфических предприятий моно­ металлическими и биметаллическими офсетными пластинами с подго­ товленной для нанесения копировального слоя поверхностью и пред­ варительно очувствленными даст большой производственно-экономи­ ческий эффект.

Подготовка поверхности формного материала производится меха­ нической и электрохимической обработкой.

Механическая обработка может производиться шлифованием сво­ бодным абразивом. При механической обработке поверхности формного материала применяют особые методы шлифования, которые, в отличие

что способствует повышению адсорбции и адгезии образуемых на ней при обработке печатной формы олеофильных и гидрофильных пленок.

Алюминиевые и цинковые пластины как новые, так и бывшие в упо­ треблении подвергают обработке с целью обезжиривания и удаления печатающих и пробельных элементов прежней печатной формы. Сна­ чала с прежней печатной формы керосином удаляют печатную краску. Поверхность цинковых пластин обезжиривают 5%-ным раствором едкой щелочи (NaOH или КОН), а затем для нейтрализации щелочи обрабатывают в течение 1— 2 мин 5%-ным раствором технической серной кислоты. Поверхность алюминиевых пластин обрабатывается сначала 2%-ным раствором едкой щелочи. При этом едкая щелочь интенсивно взаимодействует с алюминием, в результате чего образует­ ся растворимый в воде алюминат натрия

2NaOH + 2А1 + 2Н20 — 2(A102)Na + ЗН2.

Наряду с этим происходит омыление щелочью олеофильной пленки печатающих элементов и растворение фосфата алюминия, находяще­ гося на пробельных элементах. После обработки раствором едкой щелочи пластину погружают на 1 0 — 1 2 ч в 2 0 %-ный раствор техни-

274

ческой серной кислоты. По второму варианту * для обезжиривания поверхности алюминиевых пластин применяют раствор, в который

нием свободным абразивом делят на две стадии: шлифование и зерне­ ние. Режим шлифования и зернения зависит от назначения формной пластины. При изготовлении монометаллических печатных форм шли­ фуют и зернят как цинковые, так и алюминиевые пластины. Если же алюминиевая пластина предназначена для изготовления биметалли­ ческой пластины ** , то ее подвергают только шлифованию. Шлифо­ вание и зернение свободным абразивом производят в зернильных ма­ шинах, которые бывают двух видов: напольные и подвесные.

Качество монометаллических печатных форм, их тиражеустойчи­ вость и влагоемкость поверхности находятся в прямой зависимости от характера микрогеометрии поверхности формных пластин, а ха­ рактер микрогеометрии, в свою очередь, зависит от режима шлифова­ ния и зернения свободным абразивом. Поэтому эти режимы строго регламентированы. На характер микрогеометрии поверхности форм­ ного материала влияют: число движений короба машины, размер ша­ риков в зависимости от материала, из которого они сделаны, природа абразива, форма и размер его частиц, время зернения.

Электрохимическая обработка состоит из нескольких имеющих различное назначение операций: электрохимического зернения, анод­ ного оксидирования и электролитического наращивания.

Э л е к т р о х и м и ч е с к о е з е р н е н и е имеет то же назна­ чение, что и механическое, но отличается от него существенным преи­ муществом.

Преимущество электрохимического зернения перед механическим состоит прежде всего в высоком качестве зерненой поверхности и большой производительности процесса. Мелкое и равномерное зерно по всей поверхности пластины создает условие для получения лучше­ го качества как монометаллических, так и биметаллических офсетных печатных форм и повышает их тиражеустойчивость. Электрохимичес­ кое зернение обладает высокими технико-экономическими показате­ лями и по сравнению с механическим значительно улучшаются усло­ вия труда. Этим объясняется происходящая в последние годы интен­ сивная замена механического зернения электрохимическим.

Электрохимическое зернение применяют для обработки алюминие­ вых пластин при изготовлении монометаллических офсетных печатных форм. После зернения поверхность пластин оксидируют.

*Второй вариант осуществляют в том случае, когда невозможно провести обработ­ ку серной кислотой, но при этом алюминиевые пластины изнашиваются быстрее.

**Имеется в виду триметаллическая пластина, однако, как сказано выше, в получе­ нии печатной формы участвуют во всех способах только два металла. Поэтому в литературе все офсетные печатные формы, на которых печатающие элементы получены на одном металле, а пробельные — на втором, независимо от того, имеется ли третий металл — основа, называют биметаллическими офсетными пе­

чатными формами.

275

последующих исследованиях проводилось уточнение этой технологии. При электрохимическом зернении на поверхности алюминиевой пластины образуется плотная, прочно сцепленная с поверхностью

пленка трехводной окиси алюминия А120 3-ЗН20 **. Микрогеометрия поверхности алюминиевой пластины при электро­

химическом зернении зависит от нескольких факторов: концентрации НС1, плотности тока и времени зернения. При этом, чтобы получить тот же характер поверхности при увеличении концентрации НС1, необходимо увеличить плотность тока, и наоборот.

На рис. 85 показана зависимость высоты зерна h и расстояния между вершинами зерен (частота зерна) I от плотности тока для трех концентраций НС1.

Зависимость высоты зерна от плотности тока показана сплошными линиями: кривая 1 — для 0,3%-ного раствора НС1, кривая 2 — для 0,7%-ного раствора НС1 и кривая 3 — для 1%-ного раствора НС1. Пунктирная кривая характеризует зависимость расстояния между

276

тины, а при концентрации НС1 0,7 и 1% высота зерен с повышением плотности тока растет медленно. Пунктирная линия характеризует увеличение / (иначе говоря, рост зерен) при повышении плотности тока (концентрация НС1 0,7%). Таким образом, с повышением плот­ ности тока зерна увеличиваются, следовательно, поверхность углуб­ ляется. В результате уменьшается ее разрешающая способность. Нор­

Процесс электрохимического зернения регламентируется отдельной технологической инструкцией * и состоит в следующем. После обез­ жиривания в 2 %-ном растворе щелочи при температуре 60° в течение 30—40 с алюминиевую пластину промывают водой и нейтрализуют в 15%-ном растворе НС1 в течение 1 мин. Электролитическое зерне­ ние проводят в электролите, содержащем 0,4—0,6% НС1. Две алюми­ ниевые пластины завешивают в гальванованну в качестве электродов, которые попеременно служат катодом и анодом. Зернение проводят переменным током при плотности тока 0,8— 1,0 А/дм2 и напряжении на клеммах 12— 15 В. Расстояние между алюминиевыми пластинами 5 см.

Оксидирование (анодирование) алюминиевых пластин производится электролитическим путем с целью получения на их поверхности проч­ ной и весьма пористой оксидной пленки с мелкозернистой структурой, являющейся сильным адсорбентом. Для этого пластину помещают в гальванованну в качестве анода. Катодом служит листовой свинец, электролитом — раствор реактивной серной кислоты (уд. вес 1,84). При электролизе в результате выделения на аноде кислорода и взаи­ модействия его с алюминием на поверхности алюминиевой пластины образуется оксидная пленка, которая, как предполагают, состоит из двух слоев. Прилегающий к металлу слой представляет собой безводную окись алюминия А120 3, он имеет небольшую толщину и обладает большой твердостью. Верхний слой состоит из гидратиро­ ванной окиси алюминия А120 3 -Н 20, он очень пористый, следова­ тельно, имеет сильно развитую поверхность.

Оксидирование поверхности алюминиевых пластин осуществляют при изготовлении как монометаллических, так и биметаллических офсетных печатных форм. При этом разница состоит в том, что пласти­ ны для биметаллических форм оксидируют непосредственно после обезжиривания их поверхности, а не после электролитического зерне­ ния, как это имеет место при подготовке пластин для монометалли­ ческих форм.

Для уменьшения пористости оксидной пленки, полученной окси­ дированием поверхности алюминиевой пластины, и, следовательно, уменьшения адсорбционной способности производят наполнение ее

Технологические инструкции по процессам офсетной печати. М., «Книга», 1970, с. 295.

277

обработкой в растворе соли кремневой кислоты *, например в 5%-ном растворе силиката натрия Na2S i03**. В результате наполнения оксид­ ная пленка становится менее пористой и более прочной, что облегчает удаление задубленного копировального слоя при позитивном копиро­ вании и повышает тиражеустойчивость монометаллических печатных форм.

Изготовление биметаллических пластин с использованием в ка­ честве основы стальных пластин вкратце состоит в следующем. Стальные пластины подвергают механическому и электрохимическому обезжириванию. Сначала пластину обрабатывают при помощи щетки водой и мелом, затем помещают в гальванованну с электролитом, в который входит едкий натрий, углекислый натрий и жидкое стекло Na2S i03. Электрохимическое обезжиривание проводят при плотности тока 5— 10 А./дм2 и температуре электролита 50—60°. При этом в ка­ честве катода пластина находится в течение 1 мин, в качестве анода — 1 мин. После электрохимического обезжиривания пластину декапиру­ ют 5%-ным раствором НС1. После такой предварительной подготовки стальной пластины на обе ее стороны электролитическим путем нано­ сят слой никеля, а затем слой меди.

Восстановление биметаллических пластин выполняют электролити­ ческим путем после смывки керосином остатков краски и машинного масла и обезжиривания с помощью щетки 3%-ным раствором щелочи с мелом. Для одного травления слоя никеля или хрома пластину завеши­ вают в гальванованну с электролитом, содержащим серную кислоту и глицерин.

Анодное травление хрома можно проводить и в щелочном электро­ лите. Бутилксантогенат закиси меди удаляют также путем анодного травления в электролите, содержащем хромовый ангидрид и серную кислоту. Восстановленные пластины шлифуют и подвергают электро­ химическому меднению, или, как говорят, подмедняют, так как слой меди при восстановлении пластин, как видно из предыдущего, не снимают.

Дальнейшие операции никелирования или хромирования пластин выполняют так же, как и при изготовлении новых биметаллических пластин.

Несмотря на то, что биметаллические офсетные печатные формы, казалось бы, полностью удовлетворяют требованиям современной тех­ нологии офсетной печати, возможности их совершенствования еще не исчерпаны. Об этом свидетельствуют, например, исследования ВНИИ полиграфии в области повышения физико-химической устойчивости пробельных элементов биметаллических форм. В результате было предложено вместо никеля использовать электролитический сплав никель— кобальт ***.

Электролитический сплав никель— кобальт имеет ряд преимуществ

бальт.— «Полиграфия», 1970, № 5.

278

по сравнению с твердым никелем, получаемым из электролита, со­ держащего нафталиндисульфокислоту. Во-первых, пробельные эле­ менты требуют меньше увлажняющего раствора; во-вторых, гидро­ фильные пленки, образованные на поверхности электролитического сплава никель— кобальт, более устойчивы, что кроме повышения тира­ жеустойчивости позволяет при коротких остановках печатных машин не наносить на поверхность печатной формы защитный коллоид.

В состав электролита для наращивания на формные пластины слоя никель — кобальт входят: сернокислый никель (200—250 г,л,) хлорис­ тый натрий (15 г/л), сернокислый кобальт (10 г/л), борная кислота (30 г/л), муравьинокислый натрий (35 г/л) и формалин (1 г/л). Режи­ мы электролитического наращивания сплава никель—кобальт те же, что и при наращивании твердого никеля. Электролитический сплав никель— кобальт можно применять не только взамен никеля при анод­

Офсетные печатные формы, для изготовления которых служат различные металлы, делятся на монометаллические и биметалличес­ кие *.

Монометаллические офсетные печатные формы по многим техноло­ гическим показателям, и прежде всего по тиражеустойчивости, усту­ пают более совершенным биметаллическим формам, однако они еще применяются наряду с последними. Это объясняется в основном тем, что технология их изготовления проще, а себестоимость ниже. Моно­ металлические офсетные печатные формы применяются при относи­ тельно небольших тиражах печатной продукции — до 1 0 0 тыс. оттис­ ков. Широкое применение они получили при выпуске малоформатной и малотиражной продукции, печатаемой на машинах типа Ротапринт.

Монометаллические формы получают позитивным и негативным копированием в зависимости от природы полимера, используемого для получения копировального слоя (§ 62). Готовую копию обрабаты­ вают гидрофилизующим раствором, затем выполняют отделку и пере­ катку печатной формы.

Биметаллические офсетные печатные формы по способу изготов­ ления можно разделить на две группы. В 1-ю группу входят биметал­ лические печатные формы, получаемые наращиванием металла на пробельные элементы, а во 2 -ю группу ■— получаемые травлением металла на печатающих элементах. Биметаллические формы 1-й груп­ пы применяются редко, а при полном переходе на централизованное

* Офсетные печатные формы, в изготовлении .которых используют три и более металлов, иногда называют триметаллическими и полиметаллическими. Однако в образовании печатающих и пробельных элементов на печатной форме во всех

независимо от того, на какой подложке находятся эти два рабочих металла, вполне обосновано.

279