[0001] Verfahren zur Herstellung von Trägermaterialien für Offsetdruckplatten
[0002] Die Erfindung betrifft ein zweistufiges anodisches Oxidationsverfahren für Aluminium,
das als Trägermaterial für Offsetdruckplatten eingesetzt wird.
[0003] Trägermaterialien für Offsetdruckplatten werden entweder vom Verbraucher direkt oder
vom Hersteller vorbeschichteter Druckplatten ein- oder beidseitig mit einer lichtempfindlichen
Schicht (Kopierschicht) versehen, mit deren Hilfe ein druckendes Bild auf photomechanischem
Wege erzeugt wird. Nach Herstellung des druckenden Bildes trägt der Schichtträger
die druckenden Bildstellen und bildet zugleich an den bildfreien Stellen (Nichtbildstellen)
den hydrophilen Bilduntergrund für den lithographischen Druckvorgang.
[0004] An einen Schichtträger für lichtempfindliches Material zum Herstellen von lithographischen
Platten sind deshalb folgende Anforderungen zu stellen:
- Die nach der Belichtung relativ löslicher gewordenen Teile der lichtempfindlichen
Schicht müssen durch eine Entwicklung leicht zur Erzeugung der hydrophilen Nichtbildstellen
rückstandsfrei vom Träger zu entfernen sein.
- Der in den Nichtbildstellen freigelegte Träger muß eine große Affinität zu Wasser
besitzen, d. h. stark hydrophil sein, um beim lithographischen Druckvorgang schnell
und dauerhaft Wasser aufzunehmen und gegenüber der fetten Druckfarbe ausreichend abstoßend
zu wirken.
- Die Haftung der lichtempfindlichen Schicht vor bzw. der druckenden Teile der Schicht
nach der Belichtung muß in einem ausreichenden Maß gegeben sein.
- Das Trägermaterial soll eine gute mechanische Beständigkeit z. B. gegen Abrieb und
eine gute chemische Resistenz, insbesondere gegenüber alkalischen Medien besitzen.
[0005] Als Basismaterial für derartige Schichtträger wird besonders häufig Aluminium verwendet,
das nach bekannten Methoden durch Trockenbürstung, Naßbürstung, Sandstrahlen, chemische
und/oder elektrochemische Behandlung oberflächlich aufgerauht wird. Zur Steigerung
der Abriebfestigkeit werden insbesondere elektrochemisch aufgerauhte Substrate noch
einem Anodisierungsschritt zum Aufbau einer dünnen Oxidschicht unterworfen. Diese
anodischen Oxidationsverfahren werden üblicherweise in Elektrolyten wie
H2S04, H
3PO
4, H
2C20
4, H
3B0
31 Amidosulfonsäure, Sulfobernsteinsäure, Sulfosalicylsäure oder deren Mischungen durchgeführt.
Die in diesen Elektrolyten oder Elektrolytgemischen aufgebauten Oxidschichten unterscheiden
sich in Struktur, Schichtdicke und Widerstandsfähigkeit gegenüber Chemikalien. In
der Praxis der Produktion von Offsetdruckplatten werden insbesondere wäßrige H
2S0
4- oder H
3P0
4-Lösung eingesetzt.
[0006] Es wird beispielsweise auf folgende Standardmethoden für den Einsatz von H
2S0
4 enthaltenden wäßrigen Elektrolyten für die anodische Oxidation von Aluminium hingewiesen
(s. dazu z. B. M. Schenk, Werkstoff Aluminium und seine anodische Oxydation, Francke
Verlag - Bern, 1948, Seite 760; Praktische Galvanotechnik, Eugen G. Leuze Verlag -
Saulgau, 1970, Seite 395 ff und Seiten 518/519; W. Hübner und C. T. Speiser, Die Praxis
der anodischen Oxidation des Aluminiums, Aluminium Verlag - Düsseldorf, 1977, 3. Auflage,
Seiten 137 ff):
- Das Gleichstrom-Schwefelsäure-Verfahren, bei dem in einem wäßrigen Elektrolyten
aus üblicherweise ca. 230 g H2S04 pro 1 1 Lösung bei 10° bis 22°C und einer Stromdichte von 0,5 bis 2,5 A/dm2 während 10 bis 60 min anodisch oxidiert wird. Die Schwefelsäurekonzentration in der
wäßrigen Elektrolytlösung kann dabei auch bis auf 8 bis 10 Gew.-% H2S04 (ca. 100 g H2S04/1) verringert oder auch auf 30 Gew.-% (365 g H2S04/1) und mehr erhöht werden.
- Die "Hartanodisierung" wird mit einem wäßrigen, H2S04 enthaltenden Elektrolyten einer Konzentration von 166 g H2S04/1 (oder ca. 230 g H2S04/1) bei einer Betriebstemperatur von 0° bis 5°C, bei einer Stromdichte von 2 bis 3
A/dm2, einer steigenden Spannung von etwa 25 bis 30 V zu Beginn und etwa 40 bis 100 V gegen
Ende der Behandlung und während 30 bis 200 min durchgeführt.
[0007] Derart erzeugte Aluminiumoxidschichten sind amorph und besitzen bei Offsetdruckplatten
üblicherweise ein Schichtgewicht von etwa 1 bis 8 g/m
2, entsprechend einer Schichtdicke von etwa 0,3 bis 2,5 µm. Die Oxidschichten zeichnen
sich durch eine feine kanalartige Struktur aus; sie weisen eine gute mechanische Beständigkeit
auf, wodurch sie insbesondere die Filigranstruktur eines elektrochemisch aufgerauhten
Aluminiums gegen Abrieb schützen. Nachteilig ist bei der Verwendung eines so anodisch
oxidierten Trägermaterials für Offsetdruckplatten die relativ geringe Resistenz der
in H
2S0
4-Elektrolyten erzeugten Oxidschichten gegenüber alkalischen Lösungen, wie sie beispielsweise
bei der Verarbeitung von vorsensibilisierten Offsetdruckplatten in steigendem Umfang
zum Einsatz kommen, bevorzugt in zeitgemäßen Entwicklerlösungen für belichtete negativ-
oder insbesondere positiv-arbeitende lichtempfindliche Schichten.
[0008] Die anodische Oxidation von Aluminium in Phosphorsauerstoffsäuren oder Phosphaten
enthaltenden wäßrigen Elektrolyten ist ebenfalls bekannt:
In der DE-PS 16 71 614 (= US-PS 3 511 661) wird ein Verfahren zur Herstellung einer
lithographischen Druckplatte beschrieben, bei dem der Aluminiumträger bei einer Temperatur
von mindestens 17° C in einer 42, 50, 68 oder 85%- igen wäßrigen H3P04-Lösung anodisch oxidiert wird, bis die Aluminiumoxidschicht eine Dicke von mindestens
50 nm hat.
[0009] Aus der DE-OS 18 09 248 (= US-PS 3 594 289) ist ein Verfahren bekannt, bei dem ein
Druckplattenträgermaterial aus Aluminium in einer 50%igen wäßrigen H
3P0
4-Lösung bei einer Stromdichte von 0,5 bis 2,0 A/dm
2 und einer
Tempe- ratur von 15 bis 40° C anodisch oxidiert wird.
[0010] Das Verfahren zur anodische Oxidation von Aluminiumträgern, insbesondere für Druckplatten,
gemäß der DE-OS 23 28 311 (US-PS 3 836 437) wird in einer 5 bis 50%igen wäßrigen Na
3P0
4-Lösung bei einer Temperatur von 20 bis 40° C, einer Stromdichte von 0,8 bis 3,0 A/dm
2 und während einer Zeitspanne von 3 bis 10 min durchgeführt. Die so erzeugte Aluminiumoxidschicht
soll ein Gewicht von 10 bis 200 mg/m
2 aufweisen.
[0011] Das wäßrige Bad zur elektrolytischen Behandlung von Aluminium, das danach mit einer
wasserlöslichen oder wasserdispergierbaren Beschichtungssubstanz versehen werden soll,
nach der DE-AS 23 49 113 (= US-PS 3 960 676) enthält 5 bis 45 % an Silikaten, 1 bis
2,5 % an Permanganaten oder von l % bis zur Sättigung an Boraten, Phosphaten, Chromaten,
Molybdaten oder Vanadaten.
[0012] In der DE-OS 25 07 386 (= GB-PS 1 495 861) wird die anodische Oxidation von Druckplattenträgermaterialien
aus Aluminium beschrieben, die bei 10 bis 40° C unter Anwendung von Wechselstrom in
einer 1 bis 20%igen wäßrigen H
3P0
4- oder Polyphosphorsäure-Lösung bei einer Stromdichte von 1 bis 5
A/dm
2 durchgeführt wird.
[0013] Aus der DE-OS 27 29 391 (= GB-PS 1 587 260) ist ein Trägermaterial für Druckplatten
bekannt, das eine Oxidschicht trägt, die durch anodische Oxidation von Aluminium in
einer wäßrigen Lösung aus H
3P0
3 oder einem Gemisch aus H
2S0
4/H
3P0
3 erzeugt wird; danach wird dieser relativ porösen Oxidschicht noch ein zweiter Oxidfilm
vom "Sperrschicht"-Typ überlagert, der beispielsweise in Borsäure, Weinsäure oder
Borate enthaltenden wäßrigen Lösungen durch anodische Oxidation entstehen kann. Sowohl
die erste Stufe (Beispiel 3, 5 min) als auch die zweite Stufe (Beispiel 3, 2 min)
werden sehr langsam ausgeführt, außerdem die zweite bei einer relativ hohen Temperatur
(8
00) .
[0014] Eine in diesen Elektrolyten erzeugte Oxidschicht ist zwar oftmals gegenüber alkalischen
Medien beständiger als eine in einem Elektrolyten auf Basis von H
2S0
4-Lösung erzeugte Oxidschicht; sie weist auch noch einige andere Vorteile wie hellere
Oberfläche, bessere Wasserführung oder geringe Adsorption von Farbstoffen ("Schleierbildung"
in den Nichtbildstellen) auf, sie hat aber auch signifikante Nachteile. In einer modernen
Bandanlage zur Herstellung von Druckplattenträgern können bei praxisgerechten Spannungen
und Verweilzeiten beispielsweise nur Oxidschichtgewichte von bis zu etwa 1,5 g/m
2 erzeugt werden, einer Schichtstärke, die naturgemäß einen geringeren Schutz gegen
mechanischen Abrieb bietet als eine dickere, in einem H
2S0
4-Elektrolyten hergestellte Oxidschicht. Aufgrund des größeren Porenvolumens und -durchmessers
einer in H
3P0
4 aufgebauten Oxidschicht ist auch die mechanische Stabilität des Oxids selbst geringer,
was eine weitere Einbuße bezüglich der Abriebfestigkeit zur Folge hat.
[0015] Es sind auch bereits Verfahren bekanntgeworden, welche die Vorteile beider Elektrolyten
zu vereinigen suchen, indem Elektrolytgemische aus H
2S0
4 und H
3P0
4 eingesetzt werden oder eine zweistufige Behandlungsweise stattfindet.
[0016] Das Verfahren zur Herstellung von Druckplattenträgermaterialien aus Aluminium gemäß
der DE-OS 22 51 710 (= GB-PS 1 410 768) wird so durchgeführt, daß das Aluminium zunächst
in einem H
2S0
4 enthaltenden Elektrolyten anodisch oxidiert und diese Oxidschicht anschließend in
einer 5 bis 50 Vol.-%igen wäßrigen H
3P0
4-Lösung ohne Einwirkung von elektrischem Strom nachbehandelt wird. Die eigentliche
Oxidschicht soll ein Flächengewicht von 1 bis 6 g/m
2 aufweisen, wobei dieses Gewicht beim Eintauchen in die wäßrige H
3P0
4-Lösung signifikant abnimmt, beispielsweise pro min Tauchzeit bei einer wäßrigen H
3P0
4-Lösung um etwa 2 bis 3 g/m
2. Auch eine elektrochemische Behandlung in der H
3P0
4-Lösung soll möglich sein (Beispiel 11) oder der Einsatz eines Mischelektrolyten aus
H
3P0
4/H
2S0
4 (Beispiel 12), wobei auch in diesen Fällen ein Oxidschicht-Abtrag erfolgt.
[0017] Ähnliche Verfahren, bei denen jedoch die Behandlung mit der wäßrigen H
3P0
4-Lösung ausschließlich ohne Einfluß von elektrischem Strom erfolgt, sind auch aus
der DE-OS 23 14 295 (= US-PS 3 808 000) oder der DE-OS 24 04 657 (= GB-PS 1 441 476)
zu entnehmen. Eine zweistufige elektrochemische Behandlung in zunächst einem Elektrolyten
auf der Basis von H
2S0
4 und dann in einem Elektrolyten auf der Basis von H
3P0
4 beschreiben auch die DE-OS 25 48 177 oder die US-PS 3 940 321.
[0018] Einen Mischelektrolyten aus H
2S0
4 und H
3P0
4 zur Herstellung von Druckplattenträgermaterialien beschreiben die DE-OS 27 07 810
(= US-PS 4 049 504) und DE-OS 28 36 803 (= US-PS 4 229 266), wobei letztere auch noch
einen spezifischen Gehalt an Aluminiumionen nennt.
[0019] In den EP-OS 0 007 233 und 0 007 234 werden Trägermaterialien für Druckplatten aus
Aluminium so anodisch oxidiert, daß sie als Mittelleiter zuerst durch ein Bad mit
wäßriger H
3P0
4 und einer Anode und dann in ein Bad wäßriger H
2S0
4 und einer Kathode laufen. Die beiden Elektroden können auch an einer Wechselspannungsquelle
angeschlossen werden. Es wird auch angegeben, aber nicht weiter spezifiziert, daß
die Behandlung mit H
3P0
4 eine reine
Tauchbehandlung sein könne oder daß statt der Säuren auch neutrale oder alkalische
Lösungen möglich wären.
[0020] Die Verfahren mit Mischelektrolyten führen zwar dazu, daß - mit steigendem H
3P0
4-Gehalt - die Eigenschaften der Oxidschicht in Richtung einer anodische Oxidation
in reinen wäßrigen H
3P0
4-Lösungen verschoben werden, sie erreichen diese allerdings nie. Andererseits gehen
auch die positiven Eigenschaften einer anodischen Oxidation in reinen wäßrigen H
2S0
4-Lösungen (Oxidschichtdicke, Abriebfestigkeit) zurück. Produktionstechnisch ist außerdem
eine Badüberwachung (bei einer Lösung mit mehreren
Kompo- nenten) sehr aufwendig und schwierig zu steuern. Die zweistufige anodische Oxidation
bzw. Behandlungsweise führt dazu, daß die im H
2SO
4-Elektrolyten aufgebaute Oxidschicht in der H
3P0
4-Lösung unter den bisher bekannten Bedingungen wieder in zu starkem Maße zurückgelöst
wird.
[0021] Es sind auch noch folgende Nachbehandlungsschritte für in wäßriger H
2S0
4-Lösung anodisch oxidiertes Aluminium auf dem Gebiet der Druckplattenträgermaterialien
bekannt:
- die Tauchbehandlung in wäßrigen Lösungen von TiF4, ZrF4, HfF4 oder entsprechenden komplexen Säuren oder Salzen aus der DE-AS 13 00 415 (= US-PS
3 440 050),
- die Tauchbehandlung in wäßrigen Lösungen von Silikaten, Bichromaten, Oxalaten oder
Farbstoffen aus der DE-AS 14 71 701 (= US-PS 3 181 461 und 3 280 734),
- die Tauchbehandlung in einer wäßrigen Polyvinylphosphonsäurelösung aus der DE-PS
16 21 478 (= US-PS 4 153 461),
- die elektrolytische Behandlung in einer wäßrigen Natriumsilikat-Lösung aus der DE-OS
25 32 769 (= US-PS 3 902 976),
- das teilweise Ablösen der Oxidschicht mit wäßrigen Säuren oder Basen (u. a. mit
einer wäßrigen Na3P04-Lösung) ohne Einwirkung von elektrischem Strom oder unter kathodischen Elektrolysebedingungen
in einem ersten Schritt, und das Behandeln mit heißem Wasser oder Wasserdampf in einem
zweiten Schritt aus der DE-OS 25 40 561 (= GB-PS 1 517 746), das Wasser kann auch
gelöste Salze in einer Menge bis zu 20 Gew..-% enthalten (u. a. Phosphate oder Borate),
und sein pH-Wert soll im Bereich von 2 bis 11 liegen; die Behandlungstemperatur liegt
bei 70 bis 130° C, oder
- eine Wärmebehandlung bei 100 bis 300° C während etwa 1 min in trockener Luft oder
unter Verwendung von Wasserdampf aus der DE-OS 27 16 604 (= AU-OS. 77/24040).
[0022] Von diesen Nachbehandlungsmethoden führen nur die Silikatisierung und die Böhmitbildung
(Umsetzung mit H
20 bei höherer Temperatur) zu einer gewissen Verbesserung der Alkaliresistenz der Oxidschichten.
Bei der Silikatisierung kann es aber zu einer Verschlechterung der Lagerfähigkeit
von vorsensibilisierten (bereits beschichteten) Druckplatten kommen; und die Böhmitbildung
ist in modernen, 'schnellaufenden Bandanlagen nur erschwert durchzuführen, da sie
eine verhältnismäßig lange Behandlungsdauer (von mehr als 1 min, z. B. von 5 min)
erfordert, außerdem kann die Böhmitbildung zu einer Verschlechterung der Schichthaftung
führen.
[0023] Es wird gelegentlich auch beschrieben, bestimmte Oberflächenmodifizierungen bereits
vor der anodischen Oxidation in H
2S0
4-Lösungen durchzuführen, beispielsweise
- in der EP-OS 0 008 212' eine Elektrolyse in einem Borationen enthaltenden Bad vor der anodischen Oxidation in einem zweiten Bad (z. B.
einer wäßrigen H2S04-Lösung), der pH-Wert des ersten Bades sollte bei 9 bis 11 liegen und die Behandlungstemperatur bei
50 bis 80° C; die Stärke der ersten Schicht soll bei mindestens 2 µm liegen, die der
zweiten bei höheren Werten (z. B. bei etwa 20 µm),
- in der DE-AS 26 51 346 (= GB-PS 1 523 030) eine Elektrolyse in einer wäßrigen Lösung
aus einem Salz (wie einem Borat oder Phosphat) und gegebenenfalls einer Säure oder
einem Salz als Sperrschicht-Bildner (z. B. Borsäure oder Ammoniumborat).
[0024] Beide Veröffentlichungen beziehen sich jedoch nur auf Aluminium, das für Fensterrahmen,
Platten (Vertäfelungen) und Befestigungen für Gebäudekonstruktionen oder dekorative
Aluminiumformkörper für Fahrzeuge oder Haushaltsartikel eingesetzt werden soll. Außerdem
würde eine Bildung von dünneren Schichten dazu führen, daß diese bei der
Zweitbehandlung zu leicht wieder aufgelöst werden könnten.
[0025] In der DE-AS 24 31 793 (= GB-PS 1 412 929) wird eine Aluminiumoberfläche mit heißem
Wasser oder Dampf (unter Bildung einer Böhmit-Schicht) behandelt und anschließend
noch eine Elektrolyse in einer wäßrigen Lösung. eines Salzes der Kiesel-, Phosphor-,
Molybdän-, Vanadin-, Permangan-, Zinn- oder Wolframsäure durchgeführt. Diese Behandlung
soll zu einer größeren Schichtdicke, einer verbesserten Zähigkeit, einer feineren
Struktur und damit zu größerer Korrosionsbeständigkeit (z. B. gegen Säuren oder Alkali)
führen. Ein ähnliches Verfahren beschreibt auch 3ie DE-AS 24 32 364 (= US-PS 3 945
899), wobei die Oberfläche des Aluminiums dort nicht nur als Böhmitschicht, sondern
auch als chemische "Umwandlungsschicht" als Folge einer Chromat- oder Phosphatbehandlung
vorliegen kann. Die Elektrolysedauern liegen in den Beispielen im Bereich von 2 bis
10 min. Beide Behandlungsschritte sind aber für moderne Bandanlagen zu langwierig,
und außerdem sind die nichtelektrolytisch erzeugten Aluminiumschichten für die an
Hochleistungsdruckplatten gestellten Praxisforderungen weniger geeignet (z. B. bezüglich
der Abriebfestigkeit und der Wechselwirkungen mit der lichtempfindlichen Schicht).
[0026] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, ein Verfahren zur Erhöhung der
Alkaliresistenz von Trägermaterialien für Offsetdruckplatten auf der Basis von aufgerauhtem
und anodisch oxidiertem Aluminium vorzuschlagen, das in einer modernen Bandanlage
relativ schnell und ohne großen Aufwand durchgeführt werden kann, bei dem der Anteil
der Oxidrücklösung gering ist bzw. eine Rücklösung nicht auftritt, und das die von
der anodischen Oxidation in wäßriger H
2S0
4-Lösung her bekannten positiven Eigenschaft der Oxidschicht erhält.
[0027] Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Herstel-. lung von platten-, folien-
oder bandförmigen Trägermaterialien für Offsetdruckplatten aus chemisch, mechanisch
und/oder elektrochemisch aufgerauhtem Aluminium oder einer seiner Legierungen durch
eine zweistufige anodische Oxidation in a) einem wäßrigen Elektrolyten auf der Basis
von Schwefelsäure und anschließend b) einem wäßrigen von dem in der Stufe a) verschiedenen
Elektrolyten. Das erfindungsgemäße Verfahren ist dann dadurch gekennzeichnet, daß
die Stufe b) in einem wäßrigen Elektrolyten mit einem Gehalt an gelösten Oxoanionen
von Bor, Vanadin, Molybdän, Wolfram und/oder Kohlenstoff während eines Zeitraums von
1 bis 60 sec, bei einer Spannung zwischen 10 und 100 V und bei einer Temperatur von
10 bis 60°
C durchgeführt wird. Unter dem Begriff "Oxoanionen" sind auch Anionen von Heteropolysäuren
zu verstehen, d. h. solche, die neben Sauerstoff auch noch andere Atome wie Phosphor
oder Silicium enthalten.
[0028] In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Stufe
b) während eines Zeitraums von 5 bis 60 sec, bei einer Spannung zwischen 20 und'80
V und bei einer Temperatur von 15 bis 50° C durchgeführt.
[0029] Der wäßrige Elektrolyt mit dem genannten Gehalt an Oxoanionen von Bor, Vanadin, Mblybdän,
Wolfram und/oder Kohlenstoff enthält entweder eine Säure oder bevorzugt ein Salz mit
dem entsprechenden Anion, insbesondere ein Salz mit einem Alkali-, Erdalkali- oder
Ammonium-Kation. Die Konzentration des wäßrigen Elektrolyten kann in weiten Grenzen
variiert werden, bevorzugt liegt sie zwischen 5 g/1 und der jeweiligen Sättigungsgrenze.
Beispiele für geeignete Verbindungen im Elektrolyten sind:

[0030] Die Alkaliresistenz der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Schichten
bleibt im allgemeinen - verhältnismäßig unabhängig von der Elektrolytkonzentration
- in einer vergleichbaren Größenordnung, d. h. in einem Bereich von etwa
= 50 %, sofern die Zinkattestzeiten als Basis genommen werden; Konzentrationen unter
etwa 10 g/1 liefern Zinkattestzeiten, die eher im unteren Bereich liegen, aber immer
noch deutlich besser sind, als die unbehandelten Oxidschichten; ab Konzentrationen
von etwa 10 g/1 macht sich dann kaum noch ein größerer Konzentrationseinfluß bemerkbar.
Der Stromverlauf kann etwa so charakterisiert werden, daß nach einer sehr kurzzeitigen
Anfangsstromdichte von etwa
3 bis 10 A/dm
2 diese bereits nach etwa 2 bis 5 sec auf Werte von unter 1 A/dm
2 absinkt, um nach etwa 10 bis 20 sec bereits gegen 0 abzufallen. Mit der Anwendung
höherer Spannungen steigt im allgemeinen auch die Alkaliresistenz der Schichten. Bei
den im erfindungsgemäßen Verfahren angewandten Einwirkzeiten von maximal 60 sec tritt
bei dem Einsatz von Säuren in der Stufe b) nur eine sehr geringe Rücklösung der Oxidschicht
von beispielsweise etwa 2,8 g/m
2 auf etwa 2,5 bis 2,7 g/m
2 auf, d. h. von bis zu etwa 0,3 g/m
2. Werden dagegen Salze, insbesondere Neutralsalze, in der Stufe b) eingesetzt, so tritt
praktisch keine Veränderung des Oxidschichtgewichts auf. Bei der Anwendung höherer
Temperaturen im erfindungsgemäßen Verfahren kann gelegentlich die Rücklösung der Oxidschicht
beschleunigt werden, so daß in diesen Fällen eher im mittleren oder unteren Temperaturbereich
gearbeitet werden oder statt einer Säure bevorzugt der Einsatz von Neutralsalzen erfolgen
sollte.
[0031] Geeignete Substrate zur Herstellung der Trägermaterialien sind solche aus Aluminium
oder einer seiner Legierungen. Dazu gehören beispielsweise:
- "Reinaluminium" (DIN-Werkstoff Nr. 3.0255), d. h. bestehend aus > 99,5 % Al und
den folgenden zulässigen Beimengungen von (maximale Summe von 0,5 %) 0,3 % Si, 0,4
% Fe, 0,03 % Ti, 0,02 % Cu, 0,07 % Zn und 0,03 % Sonstigem, oder
- "Al-Legierung 3003" (vergleichbar mit DIN-Werkstoff Nr. 3.0515), d. h. bestehend
aus ≧ 98,5 % Al, den Legierungsbestandteilen 0 bis 0,3 % Mg und 0,8 bis 1,5 % Mh und
den folgenden zulässigen Beimengungen von 0,5 % Si, 0,5 % Fe, 0,2 % Ti, 0,2 % Zn,
0,1 % Cu und 0,15 % Sonstigem.
[0032] Diese Aluminiumträgermaterialien werden noch mechanisch (z. B. durch Bürsten und/oder
mit Schleifmittel-Behandlungen), chemisch (z. B. durch Ätzmittel) oder elektrochemisch
(z. B. durch Wechselstrombehandlung in wäßrigen HCI-, HN0
3- oder in Salzlösungen) aufgerauht. Im erfindungsgemäßen Verfahren werden insbesondere
Aluminium-Druckplatten mit elektrochemischer Aufrauhung eingesetzt.
[0033] Im allgemeinen liegen die Verfahrensparameter in der Aufrauhstufe in folgenden Bereichen:
die Temperatur des Elektrolyten zwischen 20 und 60° C, die Wirkstoff-(Säure-, Salz-)Konzentration
zwischen 5 und 100 g/l, die Stromdichte zwischen 15 und 130 A/dm
2, die Verweilzeit zwischen 10 und 100 sec und die Elektrolytströmungsgeschwindigkeit
an der Oberfläche des zu behandelnden Werkstücks zwischen 5 und 100 cm/sec; als Stromart
wird meistens Wechselstrom eingesetzt, es sind jedoch auch modifizierte Stromarten
wie Wechselstrom mit unterschiedlichen Amplituden der Stromstärke für den Anoden-
und Kathodenstrom möglich. Die mittlere Rauhtiefe R
z der aufgerauhten Oberfläche liegt dabei im Bereich von etwa 1 bis 15 µm, insbesondere
im Bereich von 3 bis 8 µm.
[0034] Die Rauhtiefe wird nach DIN 4768 in der Fassung vom Oktober 1970 ermittelt, die Rauhtiefe
R ist dann das arithmetische Mittel aus den Einzelrauhtiefen fünf aneinandergrenzender
Einzelmeßstrecken. Die Einzelrauhtiefe ist definiert als der Abstand zweier Parallelen
zur mittleren Linie, die innerhalb der Einzelmeßstrecken das Rauhheitsprofil am höchsten
bzw. am tiefsten Punkt berühren. Die Einzelmeßstrecke ist der fünfte Teil der senkrecht
auf die mittlere Linie projizierten Länge des unmittelbar zur Auswertung benutzten
Teils des Rauhheitsprofils. Die mittlere Linie ist die Linie parallel zur allgemeinen
Richtung des Rauhheitsprofils von der Form des geometrisch-idealen Profils, die das
Rauhheitsprofil so teilt, daß die Summe der werkstofferfüllten Flächen über ihr und
der werkstofffreien Flächen unter ihr gleich sind.
[0035] Nach dem Aufrauhverfahren schließt sich dann in einer weiteren Verfahrensstufe [Stufe
a)J eine erste anodische Oxidation des Aluminiums an. Diese wird in einem Elektrolyten
auf der Basis von H
2S0
4 durchgeführt, so wie es eingangs bei der Würdigung des Standes der Technik dargestellt
ist. Neben H
2S0
4 in der Hauptsache wird ein geeigneter Elektrolyt auch Al
3+ -Ionen enthalten, die entweder während des Verfahrens entstehen oder bereits von
vornherein, beispielsweise in Form von Al
2(SO
4)
3, zugesetzt werden. Dabei kann, wie in der DE-OS 28 11 396 = US-PS 4 211 619 beschrieben,
der A1
3+ -Gehalt auch auf Werte von mehr als 12 g/1 eingestellt werden. Zur anodischen Oxidation
in dieser, aber auch in der weiter oben erläuterten Stufe b), wird bevorzugt Gleichstrom
verwendet, es kann jedoch auch Wechselstrom oder eine Kombination dieser Stromarten
(z. B. Gleichstrom mit überlagertem Wechselstrom) eingesetzt werden. Die Schichtgewichte
der in der Stufe a) erzeugten
Aluminiumoxidschicht können sich im Bereich von etwa 1 bis
8 g/m
2, entsprechend einer Schichtdicke von etwa 0,3 bis 2,5 µm, bewegen, sie liegen bevorzugt
bei etwa 1,4 bis 3,0 g/m
2, entsprechend etwa 0,4 bis 1,0 µm. Diese Oxidschicht wird dann nach Spülen mit Wasser
in der Stufe b) weiterbehandelt.
[0036] Diese aufgerauhten und zweistufig anodisch oxidierten Trägermaterialien finden bei
der Herstellung von eine lichtempfindliche Schicht aufweisenden Offsetdruckplatten
Verwendung, wobei sie vorher auch noch, wie bei der Darlegung des Standes der Technik
erläutert, beispielsweise zusätzlich hydrophiliert werden können.
[0037] Als lichtempfindliche Schichten sind grundsätzlich alle Schichten geeignet, die nach
dem Belichten, gegebenenfalls mit einer nachfolgenden Entwicklung und/oder Fixierung
eine bildmäßige Fläche liefern, von der gedruckt werden kann. Sie werden entweder
beim Hersteller von vorsensibilisierten Druckplatten oder direkt vom Verbraucher auf
eines der üblichen Trägermaterialien aufgebracht.
[0038] Neben den auf vielen Gebieten verwendeten Silberhalogenide enthaltenden Schichten
sind auch verschiedene andere bekannt, wie sie z. B. in "Light-Sensitive Systems"
von
Jaromir Kosar, John Wiley & Sons Verlag, New York 1965 beschrieben werden: die Chromate
und Dichromate enthaltenden Kolloidschichten (Kosar, Kapitel 2); die ungesättigte
Verbindungen enthaltenden Schichten, in denen diese Verbindungen beim Belichten isomerisiert,
umgelagert, cyclisiert oder vernetzt werden (Kosar, Kapitel 4); die photopolymerisierbare
Verbindungen enthaltenden Schichten, in denen Monomere oder Präpolymere gegebenenfalls
mittels eines Initiators beim Belichten polymerisieren (Kosar, Kapitel 5); und die
o-Diazo-chinone wie Naphthochinondiazide, p-Diazo-chinone oder Diazoniumsalz-Kondensate
enthaltenden Schichten (Kosar, Kapitel 7). Zu den geeigneten Schichten zählen auch
die elektrophotographischen Schichten, d. h. solche die einen anorganischen oder organischen
Photoleiter enthalten. Außer den lichtempfindlichen Substanzen können diese Schichten
selbstverständlich noch andere Bestandteile wie z. B. Harze, Farbstoffe oder Weichmacher
enthalten. Insbesondere können die folgenden lichtempfindlichen Massen oder Verbindungen
bei der Beschichtung der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Trägermaterialien
eingesetzt werden:
Positiv arbeitende o-Chinondiazid-, bevorzugt o-Naphthochinondiazid-Verbindungen,
die beispielsweise in den DE-PSen 854 890, 865 109, 879 203, 894 959, 938 233, 1 109 521, 1 144 705, 1 118 606,
1 120 273 und 1 124 817 beschrieben werden.
[0039] Negativ arbeitende Kondensationsprodukte aus aromatischen Diazoniumsalzen und Verbindungen
mit aktiven Carbonylgruppen, bevorzugt Kondensationsprodukte aus Diphenylamindiazoniumsalzen
und Formaldehyd, die beispielsweise in den DE-PSen 596 731, 1 138 399, 1 138 400,
1 138 401, 1 142 871, 1 154 123, den US-PSen 2 679 498 und 3 050 502 und der GB-PS
712 606 beschrieben werden.
[0040] Negativ arbeitende Mischkondensationsprodukte aromatischer Diazoniumverbindungen,
beispielsweise nach der DE-OS 20 24 244, die mindestens je eine Einheit der allgemeinen
Typen A(-D)
n und B verbunden durch ein zweibindiges, von einer kondensationsfähigen Carbonylverbindung
abgeleitetes Zwischenglied aufweisen. Dabei sind diese Symbole wie folgt definiert:
A ist der Rest einer mindestens zwei aromatische carbo- und/oder heterocyclische Kerne
enthaltenden Verbindung, die in saurem Medium an, mindestens einer Position zur Kondensation
mit einer aktiven Carbonylverbindung befähigt ist. D ist eine an ein aromatisches
Kohlenstoffatom von A gebundene Diazoniumsalzgruppe; n ist eine ganze Zahl von 1 bis
10; und B der Rest einer von Diazoniumgruppen freien Verbindung, die in saurem Medium
an mindestens einer Position des Moleküls zur Kondensation mit einer aktiven Carbonylverbindung
befähigt ist.
[0041] Positiv arbeitende Schichten nach der DE-OS 26 10 842, die eine bei Bestrahlung Säure
abspaltende Verbindung, eine Verbindung, die mindestens eine durch Säure abspaltbare
C-O-C-Gruppe aufweist (z. B. eine Orthocarbonsäureestergruppe oder eine Carbonsäureamidacetalgruppe)
und gegebenenfalls ein Bindemittel enthalten.
[0042] Negativ arbeitende Schichten aus photopolymerisierbaren Monomeren, Photoinitiatoren,
Bindemitteln und gegebenenfalls weiteren Zusätzen. Als Mbnomere werden dabei beispielsweise
Acryl- und Methacrylsäureester oder Umsetzungsprodukte von Diisocyanaten mit Partialestern
mehrwertiger Alkohole eingesetzt, wie es beispielsweise in den US-PSen 2 760 863 und
3 060 023 und den DE-OSen 20 64 079 und 23 61 041 beschrieben wird. Als Photoinitiatoren
eignen sich u. a. Benzoin, Benzoinether, Mehrkernchinone, Acridinderivate, Phenazinderivate,
Chinoxalinderivate, Chinazolinderivate oder synergistische Mischungen verschiedener
Ketone. Als Bindemittel können eine Vielzahl löslicher organischer Polymere Einsatz
finden, z. B. Polyamide, Polyester, Alkydharze, Polyvinylalkohol, Polyvinylpyrrolidon,
Polyethylenoxid, Gelatine oder Celluloseether.
[0043] Negativ arbeitende Schichten gemäß der DE-OS 30 36 077, die als lichtempfindliche
Verbindung ein Diazoniumsalz-Polykondensationsprodukt oder eine organische Azidoverbindung
und als Bindemittel ein hochmolekulares Polymeres mit seitenständigen Alkenylsulfonyl-
oder Cycloalkenylsulfonylurethan-Gruppen enthalten..
[0044] Es können auch photohalbleitende Schichten, wie sie z. B. in den DE-PSen 11 17 391,
15 22 497, 15 72 312, 23 22 046 und 23 22 047 beschrieben werden, auf die erfindungsgemäß
hergestellten Trägermaterialien aufgebracht werden, wodurch hochlichtempfindliche,
elektrophotographische Druckplatten entstehen.
[0045] Die aus den nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Trägermaterialien
erhaltenen beschichteten Offsetdruckplatten werden in bekannter Weise durch bildmäßiges
Belichten oder Bestrahlen und Auswaschen der Nichtbildbereiche mit einem Entwickler,
beispielsweise einer wäßrig-alkalischen Entwicklerlösung, in die gewünschte Druckform
überführt. überraschenderweise zeichnen sich Offsetdruckplatten, deren Trägermaterialien
nach dem erfindungsgemäßen Verfahren behandelt wurden, gegenüber solchen Platten,
bei denen das gleiche Trägermaterial ohne Anwendung der Stufe b) behandelt wurde,
durch eine erheblich verbesserte Alkaliresistenz aus. Daneben weisen die erfindungsgemäß
hergestellten Trägermaterialien bzw. die aus ihnen hergestellten Offsetdruckplatten
bzw. -druckformen die folgenden Charakteristika auf:
- Das Schichtgewicht des im H2SO4-haltigen Elektrolyten aufgebauten Aluminiumoxids wird nicht oder nur in geringem
Maße beeinträchtigt, wodurch die mechanische Festigkeit (gute Abriebfestigkeit) erhalten
bleibt.
- Die Oberfläche ist heller als bei einer alleinigen Anodisierung in H2S04-haltigen Elektrolyten, was zu einem verbesserten Kontrast zwischen Bild- und Nichtbildstellen
der Druckform führt.
- Die Alkaliresistenz ist der in einem H3P04-haltigen Elektrolyten aufgebauten Oxidschicht qualitativ zumindest gleichwertig und
wegen der größeren Schichtdicke quantitativ sogar überlegen.
- Die Adsorption des Oxids für beispielsweise Farbstoffe aus der lichtempfindlichen
Schicht wird deutlich reduziert oder sogar unterdrückt, wodurch eine "Farbschlei-
er"-Bildung nach dem Entwicklungsvorgang verhindert werden kann.
- Die Wasserführung des Oxids beim Drucken ist gegenüber einem nur in Stufe a) erzeugten
Oxid verbessert; die Auflagenleistung ist mit der herkömmlicher Druckplatten, d. h.
einstufig in H2S04-haltigen Elektrolyten anodisch oxidiert, vergleichbar.
[0046] In der vorstehenden Beschreibung und den nachfolgenden Beispielen bedeuten %-Angaben,
wenn nichts anderes bemerkt wird, immer Gew.-%. Gew.-Teile stehen zu Vol.-Teilen im
Verhältnis von g zu cm
3. Im übrigen wurden folgende Methoden zur Prüfung der Alkaliresistenz der Oberfläche
in den Beispielen angewandt, deren jeweilige Ergebnisse in Tabellen zusammengefaßt
wurden:
Zinkattest (nach US-PS 3 940 321, Spalten 3 und 4, Zeilen 29 bis 68 und Zeilen 1 bis
8) :
Als Maß für die Alkaliresistenz einer Aluminiumoxidschicht gilt die Auflösegeschwindigkeit
der Schicht in sec in einer alkalischen Zinkatlösung. Die Schicht ist umso alkalibeständiger
je länger sie zur Auflösung braucht. Die Schichtdicken sollten in etwa vergleichbar
sein, da sie natürlich auch einen Parameter für die Auflösegeschwindigkeit darstellen.
Man bringt einen Tropfen einer Lösung aus 500 ml H20 dest., 480 g KOH und 80 g Zinkoxid auf die zu untersuchende Oberfläche und bestimmt
die Zeitspanne bis zum Auftreten von metallischem Zink, was an einer Dunkelfärbung
der Untersuchungsstelle zu erkennen ist.
Gravimetrischer Abtrag
[0047] Die auf der Rückseite durch eine Lackschicht geschützte Probe von definierter Größe
wird in einem Bade bewegt, das eine wäßrige Lösung eines Gehalts von 6 g/1 an NaOH
enthält. Der in diesem Bad erlittene Gewichtsverlust wird gravimetrisch bestimmt.
Als Behandlungsdauer in dem alkalischen Bad werden Zeiten von 1, 2, 4 oder 8 min gewählt.
Vergleichsbeispiel V1 .
[0048] Ein walzblankes Aluminiumblech der Dicke 0,3 mm wurde mit einer wäßrig-alkalischen
Beizlösung bei einer Temperatur von etwa 50 bis 70° C entfettet. Die elektrochemische
Aufrauhung der Aluminiumoberfläche erfolgte mit Wechselstrom in einem HN0
3 enthaltenden Elektrolyten, wobei eine Oberflächenrauhigkeit mit einem R
z-Wert von etwa 6 µm erhalten wurde. Die anschließende anodische Oxidation wurde entsprechend
dem in der DE-OS 28 11 396 beschriebenen Verfahren in einem wäßrigen Elektrolyten
mit einem Gehalt an
H2S0
4 und Al
2(SO
4)
3 durchgeführt, was zu einem Schichtge- . wicht von 2,8 g/m
2 führte.
Beispiel 1
[0049] Ein nach den Angaben des Vergleichsbeispiels VI vorbereitetes Aluminiumband wurde
bei Raumtemperatur bei einer Gleichspannung von 40 V in einer wäßrigen Lösung mit
einem Gehalt an 20 g/1 H
3B0
3 während 30 sec anodisch nachbehandelt. Als Kathode wurde in allen Beispielen eine
Stahlelektrode eingesetzt. Die Oxidgewichtsbestimmung des jetzt im vergleich zu Vergleichsbeispiel
Vl helleren Oxids ergab einen Wert von 2,7 g/m
2. Weitere Ergebnisse und Verfahrensvariationen siehe Tabelle 1.
Beispiel 2
[0050] Ein nach den Angaben des Vergleichsbeispiels V1 vorbereitetes Aluminiumband wurde
bei Raumtemperatur bei einer Gleichspannung von 40 V in einer wäßrigen, an Na
2B
20
6 gesättigten Lösung während 30 sec anodisch nachbehandelt. Das Aussehen der Oberfläche
entsprach der des Beispiels l. Die Oxidgewichtsbestimmung ergab einen Wert von 2,8
g/m
2. Weitere Ergebnisse und Verfahrensvariationen siehe Tabelle 1.
[0051] Zur Herstellung einer Offsetdruckplatte wurde dieser
Trä- ger mit der folgenden negativ-arbeitenden lichtempfindlichen Lösung beschichtet:

[0052] Nach dem Belichten durch eine Negativmaske wurde mit einer Lösung von

entwickelt.
[0053] Die so hergestellte Druckplatte war zügig und schleierfrei zu entwickeln. Durch das
helle Aussehen der Trägeroberfläche ergab sich ein sehr guter Kontrast zwischen Bild-
und Nichtbildbereichen. Die Auflagenhöhe lag bei mehr als 150 000.
Beispiel 3
[0054] Ein nach den Angaben des Beispiels 2 vorbereitetes und anodisch nachbehandeltes Aluminiumband
wurde zur Herstellung einer Offsetdruckplatte mit folgender positiv-arbeitender lichtempfindlicher
Lösung beschichtet:

[0055] Das beschichtete Band wurde im Trockenkanäl bei Temperaturen bis 120° C getrocknet.
Die so hergestellte Druckplatte wurde unter einer Positivvorlage belichtet und mit
einem Entwickler der folgenden Zusammensetzung entwickelt:

[0056] Die erhaltene Druckform war kopier- und drucktechnisch einwandfrei und besaß einen
sehr guten Kontrast nach dem Belichten, die Druckauflage betrug 180 000.
Beispiele 4 bis 16
[0057] Ein nach den Angaben des Vergleichsbeispiels V1 gebeiztes, elektrochemisch aufgerauhtes
und anodisch oxidiertes Aluminiumblech wurde mit den in der Tabelle 1 aufgeführten
wäßrigen Elektrolytlösungen bei Raumtemperatur anodisch mit Gleichspannung nachbehandelt.
Dazu wurden die ebenfalls in der Tabelle 1 angegebenen Behandlungsparameter angewandt.
[0058]

Beispiele 17 bis 39
[0059] Ein nach den Angaben des Vergleichsbeispiels V1 vorbereitetes Aluminiumblech wurde
mit den in der Tabelle 2 aufgeführten wäßrigen Elektrolytlösungen bei Raumtemperatur
für 30 sec anodisch nachbehandelt. Die dazu angewandten Spannungen und Konzentrationen
sind ebenfalls dieser Tabelle zu entnehmen.
Beispiel 41
[0061] Ein gemäß Beispiel 31 mit einer Spannung von 60 V während 30 sec anodisch nachbehandelter
Träger wurde zur Herstellung einer elektrophotographisch arbeitenden Offsetdruckplatte
mit folgender Lösung beschichtet:
[0062]

[0063] Die Schicht wurde im Dunkeln mittels einer Corona auf etwa 400 V negativ aufgeladen.
Die aufgeladene Platte wurde in einer Reprokamera bildmäßig belichtet und anschließend
mit einem elektrophotographischen Suspensionsentwickler entwickelt, der eine Dispersion
von 3,0 Gew.-Teilen Magnesiumsulfat in einer Lösung von 7,5 Gew.-Teilen Pentaerythritharzester
in 1200 Vol.-Teilen eines Isoparaffingemisches mit einem Siedebereich von 185 bis
210° C darstellt. Nach Entfernen der überschüssigen Entwicklerflüssigkeit wurde der
Entwickler fixiert und die Platte während 60 sec in eine Lösung aus

getaucht. Die Platte wurde dann mit einem kräftigen Wasserstrahl abgespült, wobei
die nicht mit Toner bedeckten Stellen der Photoleiterschicht entfernt wurden, die
Platte war dann druckfertig.
Beispiel 42
[0064] Ein nach den Angaben des Beispiels 2 vorbereitetes Aluminiumband wurde in einem weiteren
Behandlungsschritt (zusätzliche Hydrophilierung) in eine 0,2%ige wäßrige Lösung von
Polyvinylphosphonsäure bei 50° C während 20 sec getaucht. Nach der Trocknung wurde
das derart zusätzlich hydrophilierte Trägermaterial wie im Beispiel 2 beschrieben,
weiterverarbeitet, wobei die farbabstoßende Wirkung der Nichtbildstellen verbessert
werden konnte. Eine noch günstigere Hydrophilierung wurde mit den in der DE-OS 31
26 636 beschriebenen komplexartigen Umsetzungsprodukten aus a) solchen Polymeren wie
Polyvinylphosphonsäure und b) einem Salz eines mindestens zweiwertigen Metallkations
erreicht.