Способ изготовления печатной формы для офорта Российский патент 2020 года по МПК B41N1/06 

Изобретение относится к печатной графике, в частности к способу изготовления печатной формы для офорта.

Известен способ изготовления печатной формы для офорта, включающий гравирование рисунка на металлическом основании, покрытом защитным слоем лака, углубление обнаженного металла травлением, удаление защитного слоя. [Звонцов В.М., Шистко В.И. Офорт: Техника, история. - СПб.: Аврора, 2004. - С. 41].

Недостатком способа является невозможность использования для печатной формы оцинкованной стали. Известно, что очередность реагирования контактирующих металлов с травильным раствором определяется их электродными потенциалами. В первую очередь будет травиться тот контактирующий металл, который обладает более отрицательным потенциалом, то есть цинк, и пока компромиссный потенциал коррозионной пары не достигнет значения потенциала стали, последняя не будет подвергаться травлению.

Известен способ изготовления печатной формы для офорта, включающий гравирование рисунка на металлическом основании, имеющем электродный потенциал более отрицательный, чем электродный потенциал меди, и покрытом защитным слоем из меди или ее сплава, углубление обнаженного металла травлением в растворе, обеспечивающем растворение металла основания преимущественно вследствие реакции контактного обмена с ионами меди, удаление защитного слоя [Пат. 2699750 РФ, СПК B41N 1/06. Способ изготовления печатной формы для офорта и травильный раствор для его осуществления. / С.Г. Каплунов. - №2019103513; заявл. 07.02.2019; опубл. 09.09.2019, Бюл. №25].

Недостаток способа заключается в невозможности использования для печатной формы оцинкованной стали. Это ограничение вызвано особенностями травления контактным обменом. Известно, что чем более отрицательнее потенциал одного металла относительно другого, тем активнее этот металл растворяется в растворе соли другого металла. Так как потенциал цинка отрицательнее потенциала стали, скорость его травления вследствие контактного обмена с ионами меди больше скорости травления стали, что приводит к существенной коррозии в продольном направлении по поверхности раздела слоев медь-цинк и изменению контуров рисунка. Другой недостаток способа в сложности гравирования, световые блики медного покрытия мешают работе и рисунок трудноразличим на светлом фоне.

Исходя из вышеизложенного, в основу настоящего изобретения была положена задача упростить гравирование рисунка и обеспечить возможность изготовления печатной формы из оцинкованной стали.

Поставленная цель достигается тем, что в способе изготовления печатной формы для офорта, включающем гравирование рисунка на металлическом основании, имеющем электродный потенциал более отрицательный, чем электродный потенциал меди, и покрытом защитным слоем из меди или ее сплава, углубление обнаженного металла травлением в растворе, обеспечивающем растворение металла основания преимущественно вследствие реакции контактного обмена с ионами меди, удаление защитного слоя, углубление обнаженного металла осуществляют травлением в растворе, не травящем защитный слой.

Использование для травления печатной формы раствора, не оказывающего разрушающего действия на защитный слой, значительно изменяет процесс травления, что позволяет использовать для изготовления доски оцинкованную сталь. Обусловлено это следующим.

При травлении печатной формы, выполненной из оцинкованной стали с защитным слоем из меди с выгравированным в нем рисунком, на начальном этапе площадь цинкового слоя равна площади стали и сталь защищена от действия травильного раствора механически и анодно. Медный слой в электрическом контакте с цинковым образуют гальваническую пару с весьма значительной разницей потенциалов, в которой цинк является анодом и интенсивно растворяется. После полного растворения цинка на месте награвированного рисунка, площадь цинкового слоя становится меньше площади стали и равной площади слоя меди. В образовавшейся трехэлектродной системе медь-цинк-сталь, потенциалы меди и цинка выравниваются, промежуточный электрод изменяет свою полярность, переходит в катодное состояние и перестает растворяться, а сталь оказывается анодом и начинается ее растворение. Подтверждением предположения является тот факт, что подтравливания цинка под защитным слоем меди не наблюдается. В результате растворение стали протекает по двум механизмам - химическому и электрохимическому с высокой скоростью и небольшим боковым подтравливанием, что позволяет воспроизводить награвированный рисунок на оцинкованной стали с высокой точностью.

В одном из вариантов реализации способа защитный слой во время или после осаждения тонируют. Как известно, медь и ее сплавы легко оксидируются и патинируются, что дает возможность придать защитному слою темную окраску. Тонирование не влияет на защитные свойства покрытия, а гравировать на темном фоне проще, так как отчетливо видны все недостатки и появляется возможность их своевременного устранения. При окраске меди, в зависимости от состава раствора, могут получаться окисные, карбонатные, сернистые и другие пленки от светло-коричневого до черного цвета. Тонирующие пленки можно получить химическим путем после осаждения защитного слоя, подвергая пластину обработке в специальных растворах, или непосредственно в процессе осаждения, изменяя состав электролита или режим электролиза. Очевидно, что второй способ проще в реализации, так как не требует для окраски никаких дополнительных материалов и операций.

В качестве раствора травления не оказывающего разрушающего действия на защитный слой может быть использован раствор содержащий (в весовых %): щавелевую кислоту 4-22%, перекись водорода 1-6% и воду остальное. Процесс травления рекомендуется проводить в температурном интервале 18-35°С. Этот интервал определен прежде всего растворимостью щавелевой кислоты. Щавелевая кислота умеренно растворимая, при 20°С насыщенный раствор получается при ее содержании 8,7%, повышение температуры позволяет применять более концентрированные растворы.

Специфической особенностью процесса травления стали, в том числе оцинкованной, в предлагаемом растворе является то, что при площади поверхности защитного слоя больше площади поверхности открытых участков, травление не начинается или начинается и прекращается после стравливания цинка или имеет циклический характер, что заметно по изменению интенсивности газообразования с мест травления. Пассивное состояние стали, по-видимому, вызвано смещением электродных потенциалов металлов, образующих гальваническую пару, вследствие деполяризующего действия перекиси водорода. Соотношение площади поверхности защитного слоя и открытых участков, при котором проявляется указанный эффект, зависит от концентрации и температуры раствора и обычно более или равно 1. В этом случае травление заготовки следует вести в контакте с отрезком стали, причем площадь его поверхности должна быть выбрана такой, чтобы сталь находилась в состоянии активного растворения.

Настоящее изобретение поясняется примерами, наглядно демонстрирующими возможность достижения приведенной совокупностью признаков требуемого технического результата.

Пример 1. На подготовленную пластину (подготовка поверхности включает шлифование, полирование, обезжиривание, активирование в 5% растворе H₂SO₄) из тонколистовой оцинкованной стали марки 08КП осаждают слой гальванической меди толщиной 4-5 мкм в электролите содержащем, г/л: CuSO₄⋅5H₂O - 50, C6H8O7⋅H₂O - 200-220, NaOH - 120-130 до рН=11, при плотности тока 0,3-0,5 А/дм² и температуре 18-25°С. В этом электролите, вследствие окисления лигандом, медь осаждается от светло-коричневого до темно-коричневого цвета. Затем офортной иглой по меди гравируют рисунок, обнажая металл основания, и осуществляют травление в растворе содержащем, вес., %: перекись водорода 2%, щавелевую кислоту 8%, воду остальное, при температуре 18-25°С до получения рельефа требуемой глубины. После окончания травления поверхность пластины промывают и сушат. На оцинкованной пластине получено углубленное рельефное изображение с четким контуром без подтравливания цинка. Качество рельефа оценивали визуальным осмотром при увеличении 16-32^х.

Пример 2. На подготовленную пластину (подготовка поверхности включает шлифование, полирование, обезжиривание, активирование в 5% растворе H₂SO₄) из тонколистовой стали марки 08КП осаждают слой гальванической меди толщиной 4-5 мкм в электролите содержащем, г/л: CuSO₄⋅5H₂O - 50, C6H8O7⋅Н₂О - 100-110, NaOH - 60-65 до рН=7-8, при плотности тока 0,3-0,5 А/дм² и температуре 18-25°С. Затем медь патинируют в черный цвет в растворе содержащем, г/л: NaOH - 50, KMnO₄ - 20, CH₄N₂S - 100, при температуре 18-25°С, промывают и сушат. Офортной иглой по меди гравируют рисунок, обнажая металл основания, и осуществляют травление в растворе содержащем, вес., %: перекись водорода 5, щавелевую кислоту 20, воду остальное, при температуре 33-35°С до получения рельефа требуемой глубины. После окончания травления поверхность пластины промывают и сушат.

В соответствии с изобретением было найдено, что для изготовления печатной формы для офорта можно использовать оцинкованную сталь. Выбор для доски оцинкованной стали обусловлен ее доступностью, невысокой стоимостью и, прежде всего, простотой механической подготовки поверхности. Кроме того, преимуществом использования оцинкованной стали является то, что гравировать по меди на более мягком и податливом подслое из цинка легче, чем на стали. Тонирование защитного слоя в темный цвет упрощает гравирование рисунка благодаря повышению наглядности процесса.

Изобретение относится к печатной графике, в частности к способу изготовления печатной формы для офорта. Способ включает гравирование рисунка на металлическом основании, имеющем электродный потенциал более отрицательный, чем электродный потенциал меди, и покрытом защитным слоем из меди или ее сплава, углубление обнаженного металла травлением, удаление защитного слоя, причем углубление обнаженного металла осуществляют травлением в растворе, не травящем защитный слой. Техническими результатами изобретения являются упрощение гравирования рисунка и возможность изготовления печатной формы из оцинкованной стали. 2 з.п. ф-лы, 2 пр.

1. Способ изготовления печатной формы для офорта, включающий гравирование рисунка на металлическом основании, имеющем электродный потенциал более отрицательный, чем электродный потенциал меди, и покрытом защитным слоем из меди или ее сплава, углубление обнаженного металла травлением в растворе, обеспечивающем растворение металла основания преимущественно вследствие реакции контактного обмена с ионами меди, удаление защитного слоя, отличающийся тем, что углубление обнаженного металла осуществляют травлением в растворе не травящем защитный слой.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что защитный слой во время или после осаждения тонируют.

3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что в качестве раствора не травящего защитный слой применяют раствор содержащий (в весовых %): щавелевую кислоту 4-22%, перекись водорода 1-6% и воду остальное.