DE2328606A1 - Verfahren zum vorbereiten von aluminium fuer die herstellung von lithografischen platten - Google Patents

Verfahren zum vorbereiten von aluminium fuer die herstellung von lithografischen platten

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Description

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Alcan Research and Development Limited, Montreal / Kanada
Verfahren zum Vorbereiten von Aluminium für die Herstellung von lithografischen Platten.
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Vorbereiten von Aluminium für die Herstellung von lithografischen Platten, insbesondere auf das Herstellen von lithografischen Druckplatten aus Aluminium, welche manchmal auch als Plachdruckplatten bezeichnet werden.
Es ist bereits bekannt, eine lichtempfindliche Beschichtung auf eine Aluminiumplatte aufzubringen und- wasserabweisende Bildbereiche auf der Platte zu erzeugen, indem die Beschichtung durch ein Negativ belichtet wird und die bildlosen Bereiche
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im Verlauf der Entwicklung von der Platte entfernt werden. Die wasserabweisenden Bildbereiche der Platte können dann fettige Druckfarben aufnehmen, während die Bereiche der Platte, von denen die Beschichtung entfernt wurde, im wesentlichen wasserbindend bleiben und keine Druckfarben der Art aufnehmen, die beim lithografischen Drucken verwendet werden.
Es ist bekannt, die Oberfläche der Platte durch mechanische oder chemische Behandlungen aufzurauhen, um die Adhäsion der Beschichtung an der Platte und die wasserbindenden Eigenschaften der Plattenoberfläche zu verbessern.
Diese billigen lithografischen Platten aus Aluminium können erzeugt werden, indem sie vor dem Beschichten mit lichtempfindlichem Material durch Hatriumphosphat geätzt werden oder sandgestrahlt und in Natriumsilikat getaucht werden. Diese Behandlungen sind für kurzzeitig benutzte Platten wirksam (5000 bis 25 000 Drucke) und wenn die Druckq.ualität weniger wichtig ist..
Die Adhäsion der Beschichtung auf den Bildbereichen und die Wasserhaltekraft der bildlosen Bereiche werden beide durch Anrauhen der Oberfläche der Platte verbessert. Aus diesem Grunde werden Aluminiumplatten häufig gekörnt, entweder durch eine elektrolytische Behandlung oder durch "Bürstenkörnen11 mit einer Drahtbürste oder "Schlammkörnen", wobei eine Hylonbürste in Verbindung mit Bimsstein als abrasives Mittel verwendet wird. Das elektrolytische Körnen wird wegen der höchsten Qualität vorgezogen, weil dieses Körnen im Vergleich zum Bürstekörnen ungerichtet ist.
Insbesondere, wenn dieses feine Körnen angewendet wird, ist festzustellen, daß eine große Verbesserung der Plattenlebensdauer erhalten wird, wenn die Oberfläche der Platte nach dem Körnen anodisiert wird. Der anodische Oxydfilm erzeugt zu-
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friedenstellende Wasserbindeeigenschaften an den unbedeckten Bereichen und eine dauerhafte Unterlage für die wasserabweisenden Bildbereiche. Dieses ergibt sich aus der abschließenden Entwicklung der aufgebrachten lichtempfindlichen Beschichtung.
Normalerweise wird auf eine lithografische Platte aus Aluminium ein anodischer Oxydfilm von 5 Mikron Dicke aufgebracht, indem das Aluminium zuerst auf herkömmliche Weise entfettet wird und dann das Anodisieren in einer 15^-igen Schwefelsäure mit einer Temperatur von ungefähr 20 bis 25u durchgeführt wird, wobei die Behandlungszeit ungefähr 10 Minuten beträgt. Au^?und der relativ langen Behandlungszeit wurde dies als herkömmliche Chargenanodisierung durchgeführt. Es wurde auch festgestellt, daß der poröse anodische Oxydfilm, der durch Anodisieren erzeugt wurde, höhere wasserbindende Eigenschaften auf einer gekörnten Fläche erzeugt, die nicht anodisiert wurde. Es versteht sich jedoch, daß die auf diese Weise hergestellten lithografischen Platten aufgrund der Kosten der anadischen Oxydation relativ teuer sind.
Es wurde auch vorgeschlagen, die Oberfläche einer lithografischen Platte aus Aluminium vorzubereiten, indem darauf durch Behandlung in Dampf oder heißem Wasser unter neutralen. Bedingungen in entionisiertem Wasser eine sehr dünne Schicht von Boehmit, Aluminiumoxyd-monohydrat erzeugt wird.
Die Bildung der Boehmitschicht kann durch den Einschluß von Ammoniak oder einem organischen Amin etwas beschleunigt werden welche beim Entfernen der restlichen, an der Oberfläche der Platte adsorbierten Öle und Fette helfen. Gemäß einem späteren Vorschlag wird vorgezogen, das Verfahren in heißem, entionisierten Wasser ohne alkalischen Zusatz durchzuführen, während ein Strom zwischen der.Platte und in das Wasser getauchten Elektroden fließt. Weg^n der ,Abwesen-heit ionischer Zusätze
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des Wassers ist die Stromdichte bei einer solchen Behandlung sehr niedrig, und die auf dem Metall gebildete Schicht ist von der durch Anodisieren in Schwefelsäure verschieden.
In der deutschen Patentanmeldung P 17 71 057.5 ist ein Verfahren beschrieben, bei dem die Oberfläche eines durchgehenden Aluminiumbandes ohne eine vorherige Entfettung zum Entfernen des Walzschmiermittels zur Aufnahme einer Schutzlackierung vorbereitet wird, indem das Band durch ein? η Elektrolyten aus heißer Schwefelsäure geführt wird, welcher auf ungefähr 900C. gehalten wird, und in dem im Abstand angeordnete Elektroden außerhalb einer Berührung mit dem Band angeordnet sind.
Wechselstrom mit hoher Stromdichte im Bereich von 10,8 A/dm (100 Ampere/ft ) fließt zwischen den Elektroden durch das vorbeilaufende Band. Auf diese Weise kann bei einer Verweilzeit von 2 bis 5 Sekunden ein anodischer Oxydfilm von etwa 0,05 Mikron Dicke in der elektrolytischen Behandlungszone aufgebaut werden. Sogar schnellere Behandlungen bei der elektrolytischen Behandlung von Aluminium zur Aufnahme schützender Lackschichten sind in der deutschen Patentanmeldung P 21 56 677.8 beschrieben. Bei dieser Behandlung wird die Oberfläche des Metalls aisreichend kathodisch, anodisch und schließlich kathodisch während des Durchgangs des sich bewegenden Bandes durch das Schwefelsäurebad gemacht.
Durch Überprüfung mit dem Elektronenmikroskop wurde festgestellt, daß der sehr dünne anodische Oxydfilm, der durch diese zwei Verfehren erzeugt wird, durch das Vorhandensein einer großen Anzahl von Grübchen mit einer Größe von 300 bis 400 a gekennzeichnet ist, die, wie wir voraussetzten, der Grund für die ausgezeichnete Adhäsion der Schutzlackierung am Aluminiumstreifen ist, der der in der deutschen Patentanmeldung P 17 057.5 beschriebenen Vor behandlung ausgesetzt wurde. Als das vorbehandelte Material jedoch auf seine Eignung als Basis für eine Beschichtung mit einem lichtempfindlichen Material geprüft
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wurde, wurde festgestellt, daß es nicht zufriedenstellend ist.
Der Erfindung liegt dieAufgabe zugrunde die obigen Machteile zu vermeiden und ein Verfahren zum Vorbereiten von Aluminium für die Herstellung von . lithografischen Platten zu schaffen, das schnell und sicher arbeiteto
Diese Aufgabe wird erfindungsgenäß dadurch gelöst, daß das Aluminium in IjOrm eines fortlaufenden Bandes nach einer wahlweisen elektrolytischen oder mechanischen Behandlung zur Ent^- wicklung einer glatten, porösen^ flexiblen,, anodischen Oxydbeschichtung mit einer Dicke zwischen 0,1 bis 1 Mikron anodisiert wird, das Anodisieren während des Durchgangs des Bandes durch einen anodisierenden Elektrolyten aus Schwefelsäure erfolgt, der auf einer temperatur oberhalb 700O gehalten wird, und das Band während des Durchgangs durch den Elektrolyten für einen Zeitraum von 10 bis 50 Sekunden einer elektrolytischen
ρ Behandlung mit einer zugeführten Ladung von mindestens 53 t 8 dm
(500 Coulomb/ft ) ausgesetzt wird.
So wurde nun überraschenderweise herausgefunden, daß außerordentlich zufriedenstellende Ergebnisse mit Aluminium erzielt werden können, das in heißer Schwefelsäure mit einer Temperatur über 7O0C und vorzugsweise bei einer Temperatur im Bereich von 80 bis 900C anodisiert wurde, vorausgesetzt, daß die Vorbehandlung fortgesetzt wird, bis die Dicke des anodischen Oxydfilmes mindestens 0,1 Mikron beträgt und vorzugsva.se im Bereich über 0,5 Mikron oder sogar bis 1 Mikron dick ist. Es wurde gefunden, daß mit auf diese Weise erzeugten anodischen Oxydfilmen die erzielten Er^nisse bei der Verwendung des Materials als Druckplatte zumindest gleich sind und häufig den mit Druckplatten, auf denen, ein viel dickerer anodischer Oxydfilm durch herkömmliches Anodisieren mit Schwefelsäure bei einer relativ niederen Temperatur erzeugt wurde, überlegen sind.
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Es wurde gefunden, daß für das Aufbringen lichtempfindlichen Materials geeignete Oberflächen auf Aluminium mit großer Geschwindigkeit entwickelt werden können, wenn das Anodisieren in einem fortlaufenden Verfahren durchgeführt wird, "bei welchem das Band durch einen Elektrolyten aus wässriger Schwefelsäure mit einer Temperatur über 70° und vorzugsweise im Bereich von 80 bis 900C geführt wird, während es Wechselstrom oder Gleichstrom ausgesetzt wird, wenn das Band zu Beginn kathodisch und anschließend anodisch und schließlich vorzugsweise kathodisch ist, so daß das Band auf dem ersten Teil seines Weges durch das Bad einer elektrolytischen Reinigung ausgesetzt ist. Um einen genügend schweren anodischen Film zur Erzeugung einer lithografischen Platte mit einer verlängerten Lebensdauer in einem fortlaufenden Verfahren zu erzeugen,, werden hohe Stromdichten verwendet« Während seines Durchgangs durch die Behandlungskammer wird dem Band vorzugsweise eine Ladung von minde-
p ρ
stens 53»8 G/dm (500 Coulomb/ft ) und noch besser mindestens 161 C/dm2 (1500 Goulomb/ft2) und noch am besten über 323 C/dm2 (3000 Coulomb/ft2) zugeführt.
Die Dauer des Anodisierens sollte mindestens 10 Sekunden betragen, und die Stromdichte sollte vorzugsweise mindestens 16,1 A/
? ρ
dm (150 Ampere/ft ) betragene Während es keine obere Grenze für die Fortsetzung des Anodisierens gibt, ergeben wirtschaftliche Betrachtungen eine obere Grenze von ungefähr 60 Sekunden. Die oberen Grenzen der Stromdichte sind durch die Gefahr des Verbrennens der Oberfläche des Aluminiums aufgrund übermäßigen Temperaturanstiegs bestimmt. Während höhere Stromdichten verwendet werden können? würde die bei der wirtschaftlichen Her-
p ρ
stellung maximale ungefähr 108 A/dm (1000 Ampere/ft ) betragen
p ?
und gewöhnlich unterhalb 5358 A/dm (500 Ampere/ft ) betragen.
Beispielsweise würden ungefähr 16,1 bis 26,9 A/dm (150 bis 25O Ampere/ft ) vorgezogen. Üblicherweise würde die obere Grenze der su—geführten Ladung aus wirtschaftlichen Gründen tei iiiir 538 C/öjb2 (5000 Coulomb/**2) liegen»
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Die Wechsel- oder Gleichstromvorbehandlung entfettet die Aluminiumplatte und erzeugt eine saubere Oberfläche mit einem' dünnen, gleichmäßigen, porösen, anodischen Oxydfilm. Ungleich einem herkömmlichen anodischen Mim mit Brüchen und Kratzern beim Deformieren ist der dünne, anodische Vorbehandlungsfilm flexibel und bricht nicht, oder löst sich beim Verformen nicht vom Metall. Der unter den oben beschriebenen Bedingungen gebildete Oxydfilm ist ungefähr 0,3 bis 0,5 Mikron dick, wie mit einem Meßelektronenmikroskop gemessen wurde, wobei eine Zellengröße von ungefähr 0,05 /U und ein Porendurchmesser von ungefähr 0,02 /U vorhanden ist. Im Gegensatz zum Verfahren, das zum Verbessern der Haftung von Schutzlacken entwickelt wurde, hat· der Film keine größeren Grübchen mit einem Durchmesser im Bereich von 0,03 bis 0,04 Mikron.
Der unter diesen Vorbehandlungsbedingungen erzeugte anodische PiIm kann für lithografische Anwendungen entweder allein oder in Kombination mit einem vorhergehenden elektrischen Körnen oder Bürsten angewandt werden. Dem Anodisieren kann eine weitere chemische Behandlung der Oberfläche folgen, z.B. eine Silikatbehandlung, z.B. wenn negativ arbeitende Aufwischbeschichtungen auf Diazo-Grundlage verwendet werden.
Die Konzentration des Schwefelsäureelektrolyten und irgendeine normal beim Anodisieren verwendete Schwefeisäurenkonzentration können verwendet werden. So kann die Schwefelsäure z.B. 5 bis 30 io Schwefelsäure, gemessen in Gewichtsanteilen, enthalten.
Der Vorteil der elektrolytischen Vorbehandlung im Vergleich zum herkömmlichen Anodisieren sind seine niedrigen Kosten aufgrund der kurzen verwendeten Verfahrenszeit und anderer, sich aus der fortlaufenden Rollenbehandlung ergebende Vorteile, die einen großen Ausstoß mit niedrigen Kosten im Vergleich mit dem herkömmlichen Anodisierverfahren ergeben, das normalerweise als Chargenverfahren durchgeführt wird.
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Beispiel I
Aluminium von 99,5 % Reinheit und o,3 mm (o,ol2") Dicke in Form eines fortlaufenden Bandes, wurde durch Bürsten mit rotierenden, schwingenden Nylonbürsten gekörnt, wobei eine Schlämme aus Bimsstein und Wasser auf die Oberfläche des Bandes gesprüht wurde. Dies wurde auf einer Schlämmbürstmaschine durchgeführt, die von der Fuller Brush Company in Hartfort, Conn., USA, hergestellt war. Das Band wurde dann mit Wechselstrom vorbehandelt, indem es durch ein Bad geführt wurde, das 15 $-ige (Gewichts) Schwefelsäure bei 8o° C enthielt. Seine Verweilzeit im Bad betrug 15 Sekunden und es wurde einem Wechselstrom von ungefähr 2o A/dm (2oo Ampere/ft ) und einer Spannung von 8. V ausgesetzt. Das vorbehandelte Band wurde gespült und dann in eine 5 %-ige (Gewichts) von Natriumsilikat bei einer Temperatur von 8o C für eine Minute eingetaucht, sorgfältig gespült und getrocknet und in Tafeln geschnitten. Eine negativ arbeitende Diazo-Aufwischbeschichtung, welche von der Western Litho Plate & Supply Co., St. Louis, Missouri, USA, verkauft wird, wurde aufgebracht, dann einem Negativ ausgesetzt und entwickelt. Es wurde eine lithografische Platte erhalten, die ein starkes Bild und saubere bildfreie Bereiche ergab. Es wurde festgestellt, daß diese Platte eine Lebensdauer von mehr als 5o ooo Drucken ohne Verlust an Klarheit aufwies.
Beispiel II
Aluminiumfolie mit 99 % Reinheit und o,15 mm (0,006")Dicke in" Form eines Bandes wurde mit Wechselstrom vorbehandelt, indem sie durch eine 15 %-ige (Gewichts)'Schwefelsäure mit 8o C für
2 2
15 Sekunden bei ungefähr 2o a/dm (2oo Ampere/ft ) und 8 V hindurchgeführt wurde. Das Band wurde sorgfältig gewaschen und
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getrocknet. Eine lichtempfindliche Beschichtung aus Polyvinyl-Zinnamat,. das unter dem Handelsnamen KPR von der Kodak Limited, London, England, verkauft wird, wurde auf von diesem Band abgeschnittene Folien aufgebracht, diese einem Negativ ausgesetzt und entwickelt. Von dieser Platte wurden Probedrucke erhalten, die ein starkes Bild und saubere bildlose Bereiche zeigten. Es wurde festgestellt, dass diese Platte eine Lebensdauer von mehr als 4o ooo Kopien ohne Verlust an bildlicher Klarheit hatte.
Bei einer weiteren Reihe, von Versuchen wurde festgestellt, daß
ο bei derselben Beschichtung die Stromdichte auf ungefähr 5 A/dm
(5o Ampere/ft ) bei einer Behandlungszeit von Io bis 2o Sekunden verringert werden kann, um Platten zu erzeugen, die eine Lebensdauer von 3o ooo bis 5o ooo Drucken aufweisen. Wenn die Behandlungszeiten jedoch unter Io Sekunden verringert werden, wird die Anzahl der erzielbaren Drucke stark vermindert.
Bei weiteren Versuchen wurde Aluminiumband (99,5 % Reinheit einer Schlämmbürstung, wie es in Beispiel I beschrieben wurde, ausgesetzt, und dann einer Wechselstrombehandlung in 15 #-iger Schwefelsäure bei 8o° für eine Dauer von 15 Sekunden bei 15 A/dm (15o A/ft ) ausgesetzt. Von dem vorbehandelten Aluminium abgeschnittene Bleche wurden mit einer positiv arbeitenden, vorsensibilisierenden Diazo-Beschichtung beschichtet. Die beschichteten Bleche wurden dann einem Positiv ausgesetzt und entwickelt. Die sich ergebende lithografische Platte hatte eine Lebensdauer von ungefähr 5o ooo Kopien.
- Io
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Claims (2)

Patentansprüche
1. Verfahren zum Torbereiten von Aluminium für die Herstellung von lithografischen Platten, dadurch g e k e η η ζ e i c h η e t,daß das Aluminium in Form eines fortlaufenden Bandes nach einer wahlweisen elektrolytischen oder mechanischen Behandlung zur Entwicklung einer glatten, porösen, flexiblen, anodischen Oxydbeschichtung mit einer Dicke zwischen 0,1 bis 1 Mikron anodisiert wird, das Anodisieren während des Durchgangs des Bandes durch einen anodisierenden Elektrolyten aus Schwefelsäure erfolgt, der auf einer Temperatur oberhall) 70 C gehalten wird, und das Band während des Durchgangs durch den Elektrolyten für einen Zeitraum von 10 bis 60 Sekunden einer elektrolytischen Behandlung mit einer zugeführten Ladung
ρ Ο
von mindestens 53,8 G/dm (500 Coulomb/ft ) ausgesetzt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zugeführte Ladung währenddes elektrolytischen Anodisierens in einem Bereich zwischen 161,5 und 538 C/dm2 (1500 bis 5000 Coulomb/ft2) liegt.
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