Светочувствительный лак
307593
0ПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
Союз Севетскил
Социалиствчвскил
Республик
К ПАТЕНТУ
МПК 0 03е 1/66
С 09ci 3/74
Заявлено 24.VI.1968 (№ 1250605/23-5) Приоритет 14Х11.1967, № 6709776, Нидерланды
Опубликовано 21.Ч1.1971. Бюллетень № 20
Номитет Ао делаю ивооретений и открытий при Совете Министров
СССР
УДК, 771.531(088.8) Дата опубликования описания 26Х111.1971
Автор изобретения
Иностранец
Ринзе Дикстра (Нидерланды) Иностранная фирма
«Н, В. Филипс Глуйлампенфабрикен» (Нидерланды) Заявитель
СВЕТОЧУВСТВИТЕЛЬНЫЙ ЛАК
Зависимый от патента №
Изобретение относится к светочувствительhbMy лаку, применяемому для получения изображений фотомеханическим способом.
Известен светочувствительный лак, содержащий поливиниловый спирт, соединение шестивалентного хрома, дипольное апротонное вещество и воду.
Качество светочувствительного лака определяется сроком хранения, светочувствительностью слоев этого лака и степенью развития темновой реакции в слое лака, которая приводит к затвердеванию слоя лака в неэкспонированных участках, что нежелательно.
Степень нерастворимости вследствие темновой реакции зависит от интервала времени между нанесением светочувствительного слоя на подложку и проявлением после экспозиции и от температуры.
Последняя зависимость проявляется в сравнительно длительном времени сушки, поскольку сушку проводят при комнатной температуре и тщательно выдержанной относительной влажности воздуха.
Цель изобретения — подавление тем новой реакции в светочувствительном лаке и обеспечение сушки слоев лака при температуре выше комнатной.
Это достигается введением в светочувствительный лак нелетучего основания в количестве, обеспечивающем рН лака в пределах от 6,7 до 8,2.
При изготовлении светочувствительного лака используют пол иви ниловы и спирт со
5 средним молекулярным весом от 60000 до
120000 и степенью омыления около 88%.
Можно применять спирты с большей и меньшей степенью омыления.
В качестве дипольного апротонного веще1р ства применяют диметилсульфоксид, у-бутиролактон, N-метил-а-пирролидон, этиленкарбонат, сульфолан, диметилацетамид, диметилформамид, гексаметилфосфорамид, тетраметилмочевину и др. Для получения гомогенно15 го слоя лака необходимо, чтобы дипольное апротонное вещество смешивалось с водой во всех отношениях при комнатной температуре и чтобы температура кипения дипольного апротонного вещества была выше температуры
20 кипения воды.
Нужное количество шестивалентного хрома добавляют в лак в виде хромового соединения, в качестве которого применяют хромовую кислоту, бихроматы и хроматы нелету25 чих оснований, бихроматы и хроматы летучих оснований, после чего в зависимости от типа хромового соединения поступают следующим образом. К лаку, содержащему хромовую кислоту (H Cr04), добавляют нелетузр чее основание, например NaOH, КОН, LiOH, 307593
Поливиниловый спирт (эльванол
52-22)
Хромат лития
7,5
3 мг моль (соответствует 3 мг атом шестив алентного хрома)
2,25 до 100
6,8.
Диметилсульфоксид
Вода рН лака
65 в количестве, необходимом для образования бихромата, затем добавляют столько нелетучего основания, чтобы рН находилось в пределах от 6,7 до 8,2.
К лаку, содержащему бихромат нелетучего основания (Na2Cr 07, К Сг От, 1 4Сг 07, MgCr>O ), добавляют столько нелетучего основания, например NaOH, КОН, LiOH, чтобы рН находилось в пределах от 6,7 до 8,2.
К лаку, содержащему хромат нелетучего основания (Na2Cr04, К2СгО, Li Cr04), добавляют столько кислоты, чтобы рН находи. лось в пределах от 6,7 до 8,2, для этой цели можно использовать хромовую кислоту, если при сушке слоя лака могут возникнуть трудности.
К лаку, содержащему хромат или бихромат летучего основания t (NH4) Сг 07 и (NH<) CrO,), добавляют столько нелетучего основания, чтобы произошло полное превращение нелетучего основания в хромат. Величина рН лака в этом случае менее пригодна в качестве регулирующего фактора, так как может произойти временное увеличение рН в результате выделения летучего основания, например аммиака: (NH4) Сг От+4МаОН вЂ” + — +-2М агСг04+2ХНЗ+ЗН20.
В этом случае добавляют такое количество нелетучего основания, которое рассчитано согласно опыту, полученному при изготовлении светочувствительных лаков при рН от
6,7 до 8,2 с бихроматами нелетучих оснований.
В результате присутствия аммиака рН может быть больше 8,2, но это не влияет на темновую реакцию и светочувствительность слоя лака, поскольку аммиак исчезает из слоя лака после сушки.
Степень темновой реакции в зависимости от времени сушки слоя лака при 25 и 40 С для предлагаемого и обычного светочувствительных лаков показана на прилагаемом чертеже.
Кривые А и В относятся к светочувствительным слоям лака толщиной 5 мкм, высушенным при 40 и 25 С и приготовленным из лака следующего состава, г: (NH4) Сг 07 0,4 мг ° моль
Поливи нилов ый спирт (эльванол 52-22) 1
N-Метил-а-пирролидон 0,2
Вода до 14 рН лака 5,2
Кривая С/Д; которая в действительности состоит из двух совпадающих кривых, относится к светочувствительному слою лака, высушенному при 40 и 25 С, приготовленному из лака следующего состава, г:
Тетраметиламмонийхромат 0,4 мг моль
Поливиниловый спирт 1
Диметилсульфоксид 0,3
Зо
Вода до 14 рН лака 6,95.
Слой лака после сушки при 25 и 40 С подвергают в течение нескольких минут действию света.
Между источником света и светочувствительным слоем устанавливают экран, снабженный отверстиями, расположенными в определенном порядке и так называемым градуированным серым фильтром с коэффициентом 0,15, это значит, что разница между логарифмами проникания в двух последовательных стадиях равна 0,15.
Далее определяют долю общего количества света, необходимую для получения удовлетворительно прочного изображения пунктиров на подложке с светочувствительным слоем при данном времени сушки. В случае темновой реакции для этой цели необходимо меньшее количество света, поскольку в светочувствительном слое уже прошло известное затвердевание.
Полученные таким образом точки образуют кривые, показанные на чертеже.
По вертикальной оси графика отложены количества света в процентах, по горизонтальной — время сушки.
В качестве источника света применяют ртутную разрядную лампу сверхвысокого давления с охлаждением водой, мощностью
500 вт со стеклянным окошком, длительность экспозиции 4 мин.
Кривая А показывает, что при сушке слоя лака при 40 С идет сильная темновая реакция и относительное количество света, требующееся для удовлетворительно прочного изображения пунктира, быстро уменьшается.
При времени сушки больше 60 мин не получают определенного изображения пунктира, так как слой лака большей частью становится нер астворимым без экспозиции.
Кривая В показывает, что при сушке слоя лака при 25 С получают ту же картину, но в этом случае темновая реакция идет медленнее.
Кривая С/Д показывает, что при сушке слоя лака при 40 и при 25 С идет темновая реакция.
Относительное количество света, требующееся для получения прочного точечного изображения, остается постоянным.
В описываемых ниже примерах составы лака приводятся в граммах.
Пример 1.
307593
2 мг моль
1,2 до 100
7,5
3 мг моль
2,25
100
Ппимер 3.
Поливиниловый спирт (эльванол 52-22)
Хпомат натрия
Диметилсульфоксид
Вода
7,5
1 мг.моль
2,25 до 100
На стеклянные пластинки, предварительно обезжиренные смесью бихромата и серной кислоты и промытые дистиллированной водой, наносят слой лака толщиной 0,01—
0,012 мм. Лак равномерно распределяют на поверхности стекла центрифугированием, причем нужную толщину слоя получают регулированием числа оборотов. Затем слой лака сушат при 50 С в течение 15 мин.
Высушенный слой лака экспонируют светом ртутной лампы высокого давления с водяным охлаждением на расстоянии 50 см, Между слоем лака и источником света устанавливают экран с большим числом правильно расположенных отверстий диаметром
0,4 мм на расстоянии 1 мм от слоя лака, параллельно ему.
Между экраном и источником света помещают диафрагму, с помощью которой экспонируют отдельные участки светочувствительного слоя размером 1,5 6 см в течение 0,5, 1, 2, 3, 4 и 8 мин. Экспонирование проводят сразч или через некоторое время в интервале 15 мин после сушки.
После сушки слой проявляют при комнатной температуре, т. е. неэкспонированные части слоя лака вымывают медленно протекающей водой и полученное изображение сушат воздухом.
Для определения светочувствительности устанавливают время экспозиции, необходимое для получения правильной репродукции.
Ппи этом необходимо, чтобы все отверстия в экране были репродуцированы в правильных местах в виде точек несколько большего диаметра.
Для определения темновой реакции исследуют наличие лака на неэкспонированных местах после проявления. Правильное изобпажение получают после экспозиции 2,4 и
8 мин. l åìíoâàÿ реакция не идет.
Пп и мер 2.
Поливиниловый спирт 7,5 (эльванол 52-22)
Хромат лития 3 мг моль
Этиленкарбонат 1.5
Вода до 100 рН лака доводят до 6,8 небольшим количеством серной кислоты.
Светочувствительность и темновую реакцию определяют по методике примепа 1, они идентичны светочувствительности и темновой реакции лака из примера 2.
Для получения указанного количества хромата натрия в лак добавляют 2 мг моль хромовой кислоты и менее, чем расчетное количество раствора гидроокпси натрия; затем добавляют раствор гидроокиси натрия для получения рН 7,4.
Пример 4.
Поливиниловый спирт 7,5 (эльванол 52-22)
Хром ат натрия
Сульфолан
Вода
Получают хромат натрия и добиваются нужной рН, как в примере 3.
15 Светочувствительность и темновую реакцию в примерах 3 и 4 определяют так же, как и в примере 1. Значения их идентичны светочувствительности и темновой реакции лака из примера 1.
Пример 5.
Пол ивиниловый спирт (эльванол 52-22)
Хромат тетраметил25 аммония
Диметилсульфоксид
Вода до
Хромат тетраметиламмония и нужную величину рН получают, как в примере 3, но вместо раствора гидроокисп натрия поименяют четвептичное тетраметиламмониевое основание. Светочувствительность и темновую реакцию в этом и последующих приме35 рах определяют по методике примера 1, но при различных значениях рН которые регулируют с помощью нелетучего основания.
Светочувствительность: при рН 7,2 — правильное изображение при экспозиции 2,4 и
40 8 лаан; при рН 6,9 — правильное изображение при экспозиции 1, 2, 4 и 8 л ин; при рН 6,7— правильное изображение при экспозиции 1, 2,4 и 8 мин.
Темновая реакция: незначительная темно45 вая реакция начинается только при рН 6,7 после экспозиции 8 л ин, при рН 6,9 и 7,2 темновой реакции нет.
Пример 6.
Поливиниловый спирт 7,5 (эльванол 52-22)
Хромат тетраметиламмония 3 л г.л оль
N-Метил-а-пирролидон 1,5
Вода до 100
Получение хромата тетраметиламмония и регулирование рН проводят так же, как и в примере 5.
60 Светочувствительность: при рН 7,3 — правильное изображение при экспозиции 2, 4, 8 мин, при рН 6,9 — правильное изображение при экспозиции 2,4 и 8 мин.
Темновая реакция: при рН 7,3 и рН 6,9
65 нет темновой реакции.
307593 до 100
5,2.
Вода рН лака
Время экспозиции, мин
Светочувствительность
0,5
3 мг.моль
2,25 до 100
Пример 12.
Поливиниловый спирт (эльванол 52-22) (NH4) 2СГ207
Этиленкар бои ат
Вода до рН лака
2 мг моль
5,2
Время экспозиции, мин
Светочувствительиость
0,5
Пример 7.
Поливиниловый спирт ?,5
Хромат тетраметиламмония 3 мг моль
Лиметилсульфоксид 2,25
Вода до 100
При получении этого лака применяют бихромат аммония, из которого добавлением расчетного количества четвертичного тетраметиламмониевого основания получают хром ат тетр а метил аммония.
Светочувствительность: при рН 9,8 — правильное изображение при экспозиции 2, 4 и
8 мин; при рН 9,3 — правильное изображение при экспозиции 1, 2, 4 и 8 мин.
Темновая реакция: при рН 9,8 и 9,3 темновая реакция не идет.
Поскольку значения рН 9,8 и 9,3 получаются вследствие наличия летучего основания, которое улетучивается при сушке лака, свойства лака идентичны свойствам лаков с рН от 6,9 до 8,2, не содержащих летучих оснований.
Пример 8.
Поливиниловый спирт 7,5 (винавилол 42-88)
Хромат тетраметиламмония
Диметилсульфоксид
Вода
Получение хромата тетраметиламмония и регулирование рН проводят так же, как и в примере 5.
Светочувствительность: при рН 7,2 — правильное изображение при экспозиции 4 и
8 мин, при рН 6,9 и 6,7 — правильное изображение при экспозиции 2, 4 и 8 мин, Темновая реакция не идет.
Пример 9.
Поливиниловый спирт 7,5 (родовиол 50-125)
Хромат тетраметиламмония 3 мг.моль
N-Метил-а-пирролидон 2
Вода до 100
Светочувствительность: при рН 7,2, 6,9 и
6,7 — правильное изображение при экспозиции 1,2,4 и 8 мин.
Темновая реакция: при рН 7,2 и 6,9 — отсутствует; при рН 6 7 — заметна только при экспозиции 8 мин.
Пример 10.
В состав лака из примера 9 вместо 2 г
N-метил-а-пирролидона вводят 2,25 г диметилсульфоксида.
Светочувствительность и темновая реакция такие же, как и для лака из примера 9.
Пример 11.
Поливиниловый спирт 5 (эльванол 52-22) (NH4) Сг207 2 мг.моль
Светочувствительность и темновую реакцию определяют, как и в примере 1 с той разницей, что сушку ведут не при 50 C в воздухе, как в примерах 1 — 10, а при комнатной температуре и относительной влажности
50е/о
Несколько точек
Есть точки, изображение неправильное
То же
Изображение менее беспорядочное
Почти правильное изображение
8 Правильное изображение
25 Темновая реакция: при экспозиции 4 и
8 мин идет темновая реакция. При сушке лака при температуре выше 30 С в слое лака идет недопустимая темновая реакция, которая идет также в случае слишком большого
30 промежутка времени между сушкой и проявлением.
Лак сушат при комнатной температуре и о-носительной влажности 50%. Светочувствительность и темновую реакцию определяют, 45 как в примере 1.
Все точки налицо, но изображение неправильное
Почти правильное изобра>.:спие
Правильное изображение
То же
Темновая реакция: после экспозиции 8 мин идет темновая реакция. Сушка при температуре выше 30 С невозможна из-за темновой реакции. Между сушкой и проявлением не
65 должен быть слишком большой перерыв, 307593
1О
Предмет изобретения
Светочувствительный лак, содержащий поливиниловый спирт, соединение шестивалентного хрома, дипольное апротонное вещество
20 мин
0 50 60
120
Составитель Г. Судакова
Техред Л. Я. Левина Корректор Л. А. Царькова
Редактор Е. П. Хорина
Заказ 2232/16 Изд. ¹ 880 Тираж 473 Подписное
ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР
Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Типография, пр. Сапунова, 2
3D
04
25 и воду, отличающийся тем, что, с целью по-давления темновой реакции и сушки лака. при нагревании, в него введено вещество основного характера, обеспечивающее рН лака
5 в пределах от 6,7 до 8,2.
