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

Промышленное значение в полиграфии получила другая разно­ видность — современная глубокая печать. Здесь используют жидкую маловязкую краску с летучими растворителями (ксилолом, толуолом, бензином). Печатную форму изготовляют фотомеханическим способом с применением растра при получении пигментной копии (§ 63). Причем растр расчленяет и тоновое и штриховое изображение (в том числе и текст). При травлении на печатной форме образуются углубленные печатающие элементы, величина и форма которых зависят от струк­ туры и линиатуры растра, а глубина их находится в прямой зависи­ мости от оптической плотности передаваемых на форме полутонов ори­ гинала, т. е. чем больше плотность, тем больше глубина печатающих элементов. Таким образом, печатная форма, изготовляемая непосред­ ственно на формном цилиндре, состоит из мелких, одинаковых по размеру печатающих элементов — растровых ячеек разной глубины, разделенных пробельными элементами — перекрещивающимися ли­ ниями (перегородками), поверхность которых находится на уровне поверхности формного цилиндра.

При печатании жидкая маловязкая печатная краска либо непосред­ ственно смачивает поверхность частично погруженного в красочный ящик и вращающегося в нем формного цилиндра, либо наносится на него промежуточным валиком. Поэтому в отличие от печатных машин высокой и плоской печати в машинах глубокой печати отсутствует си­ стема раскатных и накатных валиков. Краска быстро заполняет пе­ чатающие элементы, а с пробельных элементов она снимается сколь­ зящим по поверхности формного цилиндра стальным ножом — раке­ лем. Малые по размеру углубленные печатающие элементы служат резервуарами, удерживающими жидкую печатную краску до пере­ носа ее на бумагу. Перекрещивающиеся линии — перегородки — образуют стенки этих резервуаров, а их поверхность, находящаяся на уровне поверхности формного материала, служит опорой ракелю.

Из сказанного следует, что основная особенность глубокой печати состоит в применении при копировальном процессе пигментной бума­ ги и растра, а при печатном — жидкой печатной краски, ракеля и ро­ тационного принципа печатания, поэтому она называется г л у б о ­ к а я р а с т р о в о - р а к е л ь н а я п е ч а т ь .

В дальнейшем при изложении технологии изготовления печатных форм для глубокой растрово-ракельной печати будем называть ее, как и принято в полиграфии, г л у б о к о й п е ч а т ь ю .

Глубокая печать, благодаря рассмотренным выше особенностям, обладает высокой производительностью, но область ее применения опре­ деляется в первую очередь ее качественными особенностями, кото­ рыми она существенно отличается от других видов печати.

Основная отличительная особенность глубокой печати и в то же время ее основное преимущество — воспроизведение полутонов не за счет разных по площади растровых печатных элементов, что имеет место в высокой и плоской печати, а за счет разной толщины слоя пе­ чатной краски на оттиске. Такой принцип образования полутонов более совершенен. Он аналогичен принципу фотографии, где полуто­ на получаются за счет разного количества металлического серебра.

300

Выход на оттиск различного по толщине слоя печатной краски определяется неодинаковой глубиной печатающих элементов на форме глубокой печати. В темных местах печатающие элементы имеют наибольшую глубину, следовательно, и выход краски здесь наибольший. В темных местах на оттиск передается такое количество жидкой краски, при котором еще до закрепления ее на оттиске она, расплываясь, за­ полняет пробельные участки между растровыми печатающими эле­ ментами. Вследствие этого в темных местах растровая структура исче­ зает, и здесь образуется плашка. Таким образом, то, что в офсетной репродукции, а иногда и в репродукции высокой печати получают ре­ тушью (отмазкой) темных мест на растровом диапозитиве или удалением растровых точек в тенях растрового негатива химической ретушью, в глубокой печати происходит автоматически в процессе печатания. Кроме того, £>тах черных печатных красок глубокой печати значи­ тельно превышает Dmax красок высокой и офсетной печати и нахо­ дится в пределах 1,4— 1,6.

Уменьшение глубины печатающих элементов на форме глубокой печати от теней к светам изображения приводит и к систематическому уменьшению выхода печатной краски на оттиск. И здесь жидкая краска создает благоприятные условия для передачи полутонов, так как с уменьшением ее толщины уменьшается и оптическая плотность пе­ чатного элемента на оттиске. Вследствие этого печатный элемент ста­ новится серым и все более светлеет по мере уменьшения толщины слоя краски. Следовательно, жидкая печатная краска позволяет в града­ ционной передаче использовать эффект просвечивания белой под­ ложки, что, как известно, используется в акварельной живописи, а также при получении тоновых изображений отмывкой тушью. На ре­ продукции глубокой печати в светлых полутонах печатные растровые элементы имеют светло-серый цвет, благодаря чему контраст между ними и пробельными элементами снижается настолько, что создается полное впечатление непрерывности светлых полутонов.

Большая толщина слоя краски в темных местах репродукции и от­ носительно большая ее Dmax, а также уменьшение оптической плот­ ности печатных элементов по мере уменьшения слоя краски создают благоприятные условия для более точного воспроизведения тоновых оригиналов, интервал плотностей которых выходит за пределы мак­ симально достижимого интервала в высокой и офсетной печати. Иначе говоря, в глубокой печати можно воспроизвести более широкую шка­ лу яркостей, чем в высокой и офсетной печати.

При печатании черно-белой репродукции большей частью приме­ няют печатную краску не с нейтральным черным цветом, а с какимлибо хроматическим оттенком (зеленоватым, коричневатым, синева­ тым и т. д.). При этом передача полутонов происходит не только путем изменения их яркости, но и путем некоторого изменения цветового тона, так как известно, что изменение толщины или концентрации кра­ сителей, пигментов и печатных красок сопровождается определенным смещением в области их спектрального отражения. Это создает на репродукции благоприятный эффект цветности подобно эффекту, по­

301

лучаемому на репродукции дуплекс или при печатании так называемы­ ми двухтоновыми красками.

Благоприятные условия воспроизведения шкалы яркостей в глубо­ кой печати, обусловленные образованием полутонов благодаря раз­ ной толщине слоя печатной краски и применению жидкой маловяз­ кой краски, вполне понятно, действуют и в цветной репродукции. Расширение шкалы яркостей приводит к получению в цветовом синтезе большего цветового охвата, а большая /)тах, получаемая при наложении красок, создает возможность во многих случаях обходиться без четвертой краски. Немаловажно и то, что отмеченное выше исчез­ новение в темных и светлых местах структуры растра снимает в цвет­ ной репродукции глубокой печати проблему образования муара.

Взаключение общей характеристики глубокой печати следует об­ ратить внимание еще на одну ее особенность, состоящую в том, что все отмеченные выше благоприятные условия воспроизведения шкалы яркостей в определенной мере сохраняются и для разных сортов бума­ ги и разных скоростей печатания. В этом состоит существенное преиму­ щество глубокой печати по сравнению, например, с высокой, где на формах для больших скоростей печатания на рулонных ротационных машинах приходится применять растры крупной линиатуры или огра­ ничиваться применением только штриховых иллюстраций, а также уменьшать выход краски на оттиск. Все это ведет к ухудшению качест­ ва иллюстраций.

Вглубокой печати пользуются растрами только мелкой линиатуры (70, 80 лин/см), и выбор линиатуры растра не зависит от условий пе­ чатного процесса. Особенности градационной передачи в глубокой печати определяют возможности получения высоких показателей ка­ чества воспроизведения тоновых и цветных оригиналов и в высокоху­

302

деляют область применения глубокой печати. Способом глубокой пе­ чати издают массовые иллюстрированные и научно-популярные журна­ лы («Огонек», «Советский Союз», «Работница», «Здоровье», «Техника — молодежи» и др.), в которых много репродукций тоновых оригиналов, главным образом фотографий. Способом глубокой печати выпускают одно- и многокрасочные художественные репродукции, альбомы, от­ крытки, вклейки, марки, наглядные пособия, в том числе и на прозрач­ ной подложке. Расширяется область применения глубокой печати для упаковочной печатной продукции на пластмассе, бумаге и картоне.

Схема изготовления форм глубокой печати с применением пиг­ ментной бумаги от травления до печатания с этих форм дана на рис. 94 *. На рис. 94, а показана схема травления формного цилиндра растворами хлорного железа сквозь пигментную копию и получения в результате этого углубленных печатающих элементов. На рис. 94,6 изображена печатная форма после удаления с нее задубленного пигмент­ но-желатинового слоя, на рис. 94,в — печатная форма с нанесенной на нее жидкой печатной краской, на рис. 94,г — момент удаления печат­ ной краски ракелем с пробельных элементов, на рис. 94,д — переход краски во время печатания с формы на бумагу.

§85

Подготовка формных цилиндров

Единственным материалом для изготовления форм глубокой пе­ чати в настоящее время служит электролитическая медь, наращи­ ваемая на формные цилиндры. Формный цилиндр с печатной формой устанавливают в машине, а по окончании печатания тиража вынимают из машины и его поверхность вновь подготовляют для получения но­ вой печатной формы. Заводы-изготовители машин глубокой печати снабжают каждую машину несколькими формными цилиндрами. Это обеспечивает требуемую их оборачиваемость между формным и пе­ чатным цехами.

Современные машины глубокой печати имеют преимущественно стальные полые формные цилиндры с цапфами. У некоторых машин эти цилиндры вставляют на керн. На новых стальных формных ци­ линдрах, получаемых вместе с машиной от завода-изготовителя, есть так называемый основной слой меди толщиной 2—3 мм. На полиграфи­ ческом предприятии на этот слой наращивают электролитическим пу­ тем тонкий слой меди толщиной 0,09—0,12 мм. На нем получают пе­ чатную форму. Наращивается он на разделительный слой, пред­ варительно наносимый на основной слой меди, что позволяет снимать его после печатания тиража. Поэтому тонкий слой меди называют мед­ ной, или тиражной, рубашкой.

Если от завода-изготовителя получен формный цилиндр без основ­ ного слоя меди на его поверхности, то на токарном станке специаль­ ным резцом делают на цилиндре рваную резьбу, которая обеспечивает прочное сцепление с ним наращиваемого металла. Затем на поверхность цилиндра наращивают слой никеля толщиной 5— 10 мкм, после этого —

* Схема изготовления пигментной копии показана на рис. 56.

303

основной слой меди. Перед наращиванием медной рубашки поверх­ ность цилиндра обрабатывают специальным раствором, чтобы полу­ чить на ней разделительный подслой серебра.

Операции по подготовке формных цилиндров, режимы электроли­ тического наращивания и рецептура электролитов изложены в тех­ нологических инструкциях * и рассматриваются в курсе гальванотех­ ники **.

Подготовка новых формных цилиндров — весьма трудоемкий про­ цесс. Общее время электролитического наращивания составляет от 62 до 75 ч. В него входит время никелирования — 1—2,5 ч, время на­ ращивания основного слоя меди, которое производится трижды,— 60—70 ч (первое наращивание 26—33 ч, второе 30—33 ч, третье 3—4 ч) и время электролитического наращивания медной рубашки 2—2,5 ч. Кроме того, много труда и времени отнимает промежуточная обработ­ ка цилиндров. Так, при наращивании основного слоя меди после пер­ вого наращивания слоя толщиной 1,2— 1,5 мм производят проточку поверхности формного цилиндра на проточно-шлифовальном стан­ ке. После обезжиривания и декапирования делают второе наращивание слоя меди толщиной 1,3—1,5 мм, а затем вторую проточку и шлифо­ вание шифером и наждачной бумагой на том же станке. Затем снова производят обезжиривание и декапирование, после чего следует третье наращивание тонкого слоя меди толщиной 0,15—0,20 мм. Для уплотнения слоя меди во время наращивания используют прикатной ролик. После этого поверхность медного слоя полируют на полировальном станке матерчатым кругом из кирзы и бязи с приме­ нением полировочной пасты.

Медную рубашку наращивают после обезжиривания, декапирова­ ния и серебрения поверхности меди. Поверхность медной рубашки тщательно полируют. К чистоте окончательной обработки предъяв­ ляют особые требования, так как мельчайшие углубления на поверх­ ности формного цилиндра будут вести себя как печатающие элементы,

формы, после использования ееснимают с формного цилиндра надрезыванием по образующей. Если на поверхности основного слоя меди после снятия медной рубашки нет следов повреждения, то после указанной выше обработки и серебрения на него наращивают новую медную рубашку. Если же поверхность основного слоя меди поврежде­ на в результате сквозного протравливания медной рубашки или ка­ ких-либо других причин, то ее шлифуют и полируют и только после этого подготовляют к наращиванию медной рубашки.

***Б. В. Назаретский. Экспериментальное исследование процессов механической обработки формных цилиндров машин глубокой печати. НИИ полиграфмаш. Сборник трудов, 1957, № 3.

304

При обычном электролитическом наращивании полировка поверх­ ности медной рубашки довольно трудоемка. Процесс полировки сокра­ щается при проведении блестящего твердого электролитического мед­ нения из медных электролитов с органическими добавками (блескообразователями) *.

§86

Ф и з и к о - х и м и ч е с к а я с у щ н о с т ь т р а в л е н и я ф о р м г л у б о к о й п е ч а т и

Особенность травления форм глубокой печати состоит в том, что травящий раствор действует не непосредственно на открытую поверх­ ность металла, а после диффундирования через слой задубленного желатина. При этом толщина задубленного слоя служит регулятором глубины печатающих элементов. Отсюда выбор травящего раствора определяется тем, ч т о он, растворяя медь, не должен разрушать задубленный слой пигментной копии. Этому требованию отвечает рас­ твор хлорного железа FeCl3, чем и объясняется его повсеместное при­ менение.

Сложные физико-химические явления, протекающие при травле­ нии меди через слой пигментной копии, оказывают решающее влияние на градационный процесс воспроизведения шкалы яркостей в глу­ бокой печати. А так как получение требуемой градационной переда­ чи — основная цель воспроизведения тоновых оригиналов, то по­ нятно, что без изучения явлений и закономерностей травления форм глубокой печати, определения зависимости получаемых результатов от режимов травления немыслимо сознательное управление процес­ сом изготовления форм глубокой печати с целью обеспечения их вы­ сокого качества.

Можно считать, что процесс травления форм глубокой печати через слой пигментной копии протекает в три стадии: 1) набухание пигментно-желатинового слоя в водном растворе хлорного железа; 2) диффузия раствора хлорного железа через слой до поверхности меди; 3) диффузионная реакция хлорного железа с медью (травление). Набухание слоя протекает быстрее при уменьшении концентрации хлорного железа в травящем растворе. По мере приближения к макси­ муму набухание замедляется. При набухании происходит некоторое поглощение пигментно-желатиновым слоем FeCl3 из травящего рас­ твора. Хлорное железо дубит желатин. Это видно по повышению его точки плавления при введении в него разных концентраций FeCl3. Так, например, точка плавления 10%-ного желатинового студня при введении в него 2% хлорного железа повышается с 30 до 40°, при вве­ дении 5% — до 453, а при введении 10% — до 55°.

Так как FeCl3 оказывает на желатин дубящее действие, то одно­ временно с набуханием пигментно-желатиновый слой дополнительно дубится. При этом чем выше концентрация травящего раствора, тем сильнее дубление и тем меньше набухание слоя пигментной копии.

*В. Г. Солохина и др. О влиянии органических добавок на структуру и твердость электролитических осадков меди на цилиндрах глубокой печати. Сборник трудов ВНИИППа, 1958, Ws 8.

305

бумаги, свойств желатина, условий хранения пигментной бумаги, влажности пигментной копии, продолжительности хранения пигментной копии до травления, толщины пигментно-желатинового слоя, кон­ центрации FeCl3 в травящем растворе, температуры раствора, нали­ чия в нем примесей.

FIpHcyTCTBHe пигмента в составе слоя пигментной бумаги способ­ ствует ускорению диффузии, причем с увеличением толщины слоя диффузия постепенно замедляется, что обеспечивает получение тре­ буемого интервала глубин печатающих элементов от теней к светам тоновой шкалы. При увеличении твердости желатина, входящего в состав пигментного слоя, снижается скорость диффузии. При умень­ шении влажности пигментной копии, а также при длительном хране­ нии ее в сухом помещении замедляются набухание и диффузия через нее травящего раствора.

Скорость травления, а следовательно, и глубина печатающих эле­ ментов находятся в обратной зависимости от толщины задубленного пигментно-желатинового слоя. Увеличение концентрации хлорного железа в травящем растворе приводит к увеличению скорости трав­ ления, но до определенного предела, после чего скорость травления уменьшается. Кроме того, увеличение концентрации FeCl3 ведет к увеличению разницы во времени диффузии травящего раствора в тон­ ких и толстых слоях пигментной копии. Указанные зависимости ле­ жат в основе градационного процесса на этапе травления форм глу­ бокой печати через пигментно-желатиновый рельеф — пигментную копию.

Зависимость времени диффузии травящих растворов разного удель­ ного веса от толщины слоя пигментной копии характеризуется кри­ выми, показанными на рис. 95. Как видим, травящие растворы с уд. весом 1,30 и 1,32, т. е. наименьшей из приведенных концентраций FeCl3, проникают довольно быстро, при этом разница во времени диф­ фузии в тонких (2 мкм) и в толстых (14 мкм) слоях небольшая. Растворы

306

FeCl з с уд. весом 1,30 и 1,32 проникают через слой толщиной 2 мкм за 0,7 мин. Через слой толщиной 14 мкм раствор с уд. весом 1,30 про­

эта разница все время увеличивается. Так, для растворов FeCl3 с уд. весом 1,35 она составляет уже около 13 мин. Для растворов с уд. ве­ сом 1,37 и выше время диффузии через толстые слои выходит за пре­ делы графика. Хотя время диффузии растворов с большим удельным весом через тонкие слои и увеличивается, например, через слой тол­ щиной 2 мкм оно для раствора с уд. весом 1,41 составляет уже 3 мин, а для раствора с уд. весом 1,43— 6 мин. Однако разница во времени диффузии через тонкие и толстые слои составляет уже значительную величину, так как для этих растворов время диффузии через толстые слои выходит далеко за пределы графика. Отсюда следует, что при травлении формы глубокой печати травящим раствором с относительно низкой концентрацией FeCl3 он будет травить поверхность меди под всеми растровыми ячейками пигментной копии практически почти независимо от толщины находящегося в них пигментно-желатинового слоя. Наоборот, травящие растворы относительно высокой концент­ рации будут травить поверхность меди только под теми растровыми ячейками пигментной копии, в которых находится тонкий слой.

Рассмотренное увеличение разницы диффузии растворов FeCl3 через тонкие и толстые слои пигментной копии с увеличением их кон­ центрации позволяет сделать весьма важный вывод о зависимости контраста изображения от концентрации травящего раствора. Так, если травить формный цилиндр через пигментную копию одним рас­ твором FeCl3относительно небольшого удельного веса, то изображение на оттиске с такой печатной формы получится вялым, а если травить раствором FeCl3 с большим удельным весом, то на оттиске получится слишком контрастное изображение с потерей деталей в светлых частях изображения. Градация на пигментной копии определяется толщинами рельефа, а от скорости диффузии травящего раствора зависит глубина печатающих элементов, т. е. градация печатной формы. Поэтому пред­ ставление о градационной передаче, получаемой при разных концент­ рациях травящего раствора, дают кривые скорости его диффузии в зависимости от толщины пигментно-желатинового слоя (рис. 95).

Зависимость градационного воспроизведения от концент­ рации FeCl3 лежит в основе широко применяемой в практике техноло­ гии травления форм глубокой печати несколькими травящими раство­ рами с уменьшающейся концентрацией FeCl3. При этом регулирование градационной передачи осуществляется изменением соотношения вре­ мени травления этими растворами. На рис. 96 приведены градацион­ ные кривые, полученные при травлении форм глубокой печати одним травящим раствором (кривая а) и несколькими растворами разной концентрации FeCl3 (кривая б). Как видим, в последнем случае полу­ чается более близкое к правильному градационное воспроизведение.

Большое влияние на скорость диффузии через пигментную копию оказывает температура травящего раствора. Причем с повышением тем­

307

травления его температуру. Однако в практике пользуются травящими растворами разной концентрации, так как травление одним раствором с постепенным повышением его температуры в обычных условиях затруднительно.

308

рез слой толщиной около 7 мкм травящий раствор проникает при относительной влажности воздуха 44% через 3,9 мин, при 65% —■ через 3,7 мин, при 80% —■через 3,0 мин. Через слой толщиной около 15 мкм травящий раствор проникает при указанных величинах отно­ сительной влажности воздуха соответственно через 17, 15,3 и 14,8 мин.

В травящих растворах, кроме хлорного железа, имеются различные примеси. Они содержатся в свежеприготовленных растворах, а также накапливаются в рабочих растворах в результате химического взаимо­ действия хлорного железа с медью. Из примесей существенное влия­ ние на травление оказывают свободная соляная кислота, гидрат окиси железа, хлористое железо и хлорная медь. Все эти примеси тем или иным образом влияют на скорость набухания и диффузии травящего раствора. Так, соляная кислота ускоряет, а гидрат окиси железа за­ медляет набухание и диффузию. Это видно из зависимости скорости диффузии через пигментно-желатиновый слой толщиной 10 мкм при разном количестве соляной кислоты и гидрата окиси железа, вводи­ мых в 100 мл раствора хлорного железа (уд. вес 1,35). Без введения НС1 и Fe(OH)3 время диффузии составляет 9 мин. С введением 0,6 мл 1%-ного раствора НС1 на 100 мл раствора FeCl3 с уд. весом 1,35 вре­ мя диффузии составит 7 мин, при введении 1,2 мл — 6 мин 10 с, 2,5 мл — 4 мин 40 с, 5,0 мл — 3 мин 30 с. С введением 0,3 г Fe(OH)3 — 11 мин, 0,6 г — 12 мин 30 с, 1,2 г — 14 мин, 2,5 г — 24 мин, 5,0 г — 30 мин.

Как следует из приведенных данных, соляная кислота и гидрат оки­ си железа существенно меняют скорость диффузии травящего раствора через пигментную копию. Это имеет практическое значение, так как введением соответствующих количеств соляной кислоты или гидрата окиси железа можно изменять в нужном направлении рабочие свой­ ства травящих растворов. Однако при относительно больших коли­ чествах соляной кислоты в травящем растворе она разрушает пигмент­ ную копию. При излишнем содержании соляной кислоты ее нейтрали­ зуют, вводя в травящий раствор Fe(OH)3. Чтобы устранить слишком замедленное травление, вызванное излишним содержанием Fe(OH)3, в травящий раствор вводят соляную кислоту.

После набухания пигментной копии и диффузии травящий раствор достигает поверхности формного цилиндра, в результате этого начи­ нается третья стадия травления формы глубокой печати — химическое взаимодействие хлорного железа с медью

Cu + 2FeCl3 —►СиС12 -р 2FeCl2; Си + FeCl3 — СиСІ + FeCl2.

Образовавшееся хлористое железо и хлорная медь переходят в тра­ вящий раствор, а труднорастворимая хлористая медь образует в нем осадок. Хлорная медь имеет темно-зеленый цвет, в связи с этим при травлении в местах ее появления в сочетании с красно-коричневым цве­ том пигментной копии образуется темное изображение. По мере рас­ творения меди и вместе с тем углубления печатающих элементов появ­ ляются все большие количества хлорной меди, вследствие чего темное изображение все больше проступает на фоне красно-коричневого цве­ та пигментной копии. Это позволяет вести визуальный контроль про­

3U9