Раствор для травления форм высокой печати на микроцинке

 

Использование: травление форм высокой печати на микроцинке. Сущность изобретения: раствор содержит, г/л: азотная кислота 60-80, щавелевая кислота 10-12, тиодиуксусная кислота 1-8, бензимидазол 5-10.

Изобретение относится к травлению металла химическими способами и может быть использовано в полиграфической промышленности для изготовления форм высокой печати, а также в любых отраслях, использующих процессы размерного травления цинка и его сплавов.

Известен раствор для однопроцессного травления печатных форм на микроцинке, содержащий азотную и щавелевую кислоты, моноалкилфосфорную кислоту, натриевую соль диалкилового эфира сульфоянтарной кислоты многоатомного спирта.

Недостатками данного раствора являются: повышенная защита растровых участков печатных форм и тонких, близкорасположенных друг к другу штрихов, что может привести при печати к загрязнению оттисков; многокомпонентность растворов; накопление осадка оксалата цинка на форме и дне ванны; токсичность травящей ванны.

Указанные недостатки приводят к непроизводительной трате щавелевой кислоты и к необходимости введения дополнительных операций по удалению пропитанного азотной кислотой оксалата цинка из травильной машины и очистке поверхности формы. Резко ухудшаются условия труда рабочих на участке изготовления клише. Использование вредных веществ в полиграфии в высоких концентрациях отрицательно действует на органы и функции человека, приводит к тяжелым профессиональным заболеваниям.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому раствору является раствор травления, содержащий азотную и щавелевую кислоты и бензимидазол, при следующем соотношении компонентов, г/л: Азотная кислота 60-80 Щавелевая кислота 10-20 Бензимидазол 5-7 Использование данного раствора позволяет в общем повысить качество печатных форм, но имеет и следующие недостатки: при травлении тонких отдельно расположенных штриховых элементов наблюдается их частичное стравливание, что вызывает градационные искажения при печати и затрудняет процесс - матрицирование с такой формы вообще; при травлении тонких отдельно расположенных штрихов на форме в результате их частичного стравливания, профиль печатающих элементов получается прямоугольным, что снижает тиражеустойчивость оригинальной формы.

Цель изобретения - повышение качества травления штриховых печатных форм с шириной штриха 100 мкм при ширине пробела 1000 мкм.

Поставленная цель достигается тем, что в раствор, содержащий азотную, щавелевую кислоты и бензимидазол, дополнительно вводят тиодиуксусную кислоту при следующем соотношении компонентов, г/л: Азотная кислота 60-80 Щавелевая кислота 10-12 Тиодиуксусная кислота 1-8 Бензимидазол 5-10 П р и м е р 1. Раствор готовят следующим образом. К 3/4 необходимого объема воды добавляют требуемое количество азотной кислоты (удельный вес 1,38). В половину полученного раствора вводят расчетное количество щавелевой кислоты, тщательно перемешивают ее до полного растворения. Затем в раствор смеси азотной и щавелевой кислот вводят добавку бензимидазола. Во второй половине приготовленного раствора азотной кислоты растворяют расчетное количество тиодиуксусной кислоты. Затем обе части раствора смешивают, тщательно перемешивают и доводят объем раствора до 1 л. Обработанную по стандартной технологии копию, содержащую отдельно стоящие тонкие штрихи шириной ≅100 мкм при ширине пробела 1000 мкм подвергали травлению в машине роторного типа в следующем режиме: температура раствора 22-28^оС, скорость вращения роторов 42 рад/с^-1, при следующем содержании компонентов раствора, г/л: Азотная кислота 80 Щавелевая кислота 12 Тиодиуксусная кислота 8 Бензимидазол 10 Угол наклона боковых граней печатающих элементов находится в пределах 27-30^о, стравливание штриховых печатающих элементов 18-29 мкм, поверхность травления чистая, профиль печатной формы - конусообразный.

П р и м е р 2. Состав раствора, г/л: Азотная кислота 80 Щавелевая кислота 12 Тиодиуксусная кислота 8 Бензимидазол 10
Условия травления и характер печатной формы аналогичны условиям примера 1. Угол наклона боковых граней печатающих элементов 17-18^о. Поверхность травления чистая, стравливание печатающих элементов 27-28 мкм. Профиль печатающих элементов конусообразный.

П р и м е р 3. Состав раствора, г/л: Азотная кислота 60 Щавелевая кислота 10 Тиодиуксусная кислота 2 Бензимидазол 5
Характер печатной формы аналогичен примеру 1. Условия травления, скорость вращения роторов 42 рад/с^-1, температура раствора 22-28^оС. Угол наклона боковых граней 23-25^о, стравливание печатающих элементов 21-25 мкм. Профиль печатающих элементов: конусообразный. Поверхность травления чистая.

П р и м е р 4. Состав раствора, г/л: Азотная кислота 60 Щавелевая кислота 10 Тиодиуксусная кислота 8 Бензимидазол 5
Характер печатной формы аналогичен примеру 1. Условия травления: вращение роторов 42 рад/с^-1, температура раствора 22-28^оС. Угол наклона боковых граней 27-29^о, стравливание печатающих элементов находится в пределах 18-20 мкм, профиль печатающих элементов - конусообразный, поверхность - чистая.

П р и м е р 5. Состав раствора, г/л: Азотная кислота 80 Щавелевая кислота 5 Тиодиуксусная кислота 1 Бензимидазол 1
Характер печатной формы аналогичен примеру 1. Режим процесса: температура 22^оС, скорость вращения роторов 42 рад/с-1. Угол наклона боковых граней 0^о, стравливание печатающих элементов более 40 мкм; поверхность травления - отдельные бугры, профиль печатающих элементов - грибообразный.

П р и м е р 6. Состав раствора, г/л: Азотная кислота 80 Щавелевая кислота 12 Бензимидазол 10
Условия травления: температура 22-28^оС; скорость вращения роторов 42 рад/с-1, характер печатной формы аналогичен примеру 1. Угол наклона боковых граней находится в пределах 0-7^о, стравливание печатающих элементов - до 35 мкм, поверхность травления - сыпь; профиль печатающих элементов - прямой.

П р и м е р 7. Состав раствора, г/л: Азотная кислота 80 Щавелевая кислота 12 Тиодиуксусная кислота 12 Бензимидазол 10
Характер печатной формы аналогичен примеру 1. Условия травления: скорость вращения роторов 42 рад/с^-1, температура 22-28^оС. Угол наклона грани печатного элемента 45-49^о, стравливание печатающего элемента 19-22 мкм, поверхность травления - чистая, профиль печатающего элемента - пологий.

П р и м е р 8. Состав раствора, г/л: Азотная кислота 75 Щавелевая кислота 12 Тиодиуксусная кислота 6 Бензимидазол 8
Характер печатной формы и условия травления аналогичны примеру 1. Стравливание печатающих элементов 18-19 мкм; угол наклона грани печатающего элемента 25-32^о, профиль печатающего элемента - конусообразный, поверхность травления - чистая.

Как следует из приведенных примеров предлагаемый раствор обеспечивает:
возможность одноступенчатого травления печатных форм;
травление в глубину пробела практически не сопровождается боковым подтравливанием;
осадка на дне ванны и форме не образуется.

1. Введение в раствор травления тиодиуксусной кислоты позволяет при наличии в растворе второго ингибитора - бензимидазола, снизить содержание щавелевой кислоты до 10-12 г/л, практически в два раза. При этом селективность травления не нарушается. Согласно проведенным исследованиям, тиодиуксусная кислота является нетоксичным соединением при данной концентрации и не оказывает вредного действия на организм.

2. Введение тиодиуксусной кислоты в раствор, при совместном присутствии указанных добавок, позволяет значительно повысить качество штриховых печатных форм, на которых производится отдельно стоящие тонкие штрихи. Защита боковых граней в данном случае происходит за счет образования тонкой пленки оксалата цинка - продукта взаимодействия цинка с щавелевой кислотой, которая под действием потока раствора мигрирует на боковую поверхность печатающих элементов и на которой образующаяся в результате взаимодействия цинка и бензимидазола новая соленая пленка адсорбируется. Тиодиуксусная кислота может вести себя следующим образом: с одной стороны эта добавка может адсорбироваться на поверхности новой фазы, с другой на поверхности цинка непосредственно. В первом случае усиливается блокировка азотной кислоты к поверхности цинка, а во втором происходит дополнительное усиление за счет образования вторичной фазы. Под действием давления потока многослойная адсорбционная солевая пленка остается на боковых гранях, защищая их от растравливания металла, и обеспечивает травление в глубину пробела.

В случае отсутствия тиодиуксусной кислоты прочность защитной солевой пленки недостаточна и она легко сбивается с боковой поверхности при подаче новой порции травящего раствора, образующаяся незащищенная а свежевытравленная поверхность цинка на боковой грани легко подвергается растравливанию, возникает подтравка под очко печатающегося элемента.

Таким образом, введение тиодиуксусной кислоты является необходимым и существенным отличием.

Результаты технологических испытаний хорошо согласуются с проведенными нами исследованиями по изучению влияния щавелевой и тиодиуксусной кислот на скорость растворения цинка в растворе и избирательность травления, его защитную способность. Как показали результаты проведенных нами исследований, коэффициент торможения (полученный методом поляризационного сопротивления) для щавелевой кислоты равен 0,88, а для тиодиуксусной кислоты - 0,93, т. е. тиодиуксусная кислота оказывает наибольший ингибирующий эффект в процессе травления, чем щавелевая и введение ее в травящий раствор является существенным отличием.

Технико-экономические преимущества предлагаемого раствора:
хорошее качество штриховых печатных форм с отдельностоящими тонкими элементами изображениями;
простота состава и его пониженная токсичность за счет чего значительно улучшаются условия труда работающих на участке изготовления клише;
отсутствие осадка на дне формы.

Формула изобретения

РАСТВОР ДЛЯ ТРАВЛЕНИЯ ФОРМ ВЫСОКОЙ ПЕЧАТИ НА МИКРОЦИНКЕ, содержащий азотную кислоту, щавелевую кислоту, бензимидазол и воду, отличающийся тем, что, с целью повышения качества травления штриховых форм с шириной штриха 100 мкм при ширине пробела 1000 мкм, он дополнительно содержит тиодиуксусную кислоту при следующем соотношении компонентов, г/л:
Азотная кислота 60 - 80
Щавелевая кислота 10 - 12
Тиодиуксусная кислота 1 - 8
Бензимидазол 5 - 10