Введение к работе
Актуальность темы. Значительная доля производимых в мире форм высокой печати (ФВП) и штампов изготавливается путём кислотного травления магниевых сплавов. Разработанная в СССР в начале 60-х гг. технология эмульсионного травления магниевого сплава МА-2-2М, использовавшаяся в течение примерно 15 лет ,многими полиграфическими предприятиями, в дальнейшем в большинстве из них была заменена технологией одноступенчатого травления микроцинка, л работы по магнию в отраслевых полиграфических институтах СССР были свёрнуты. Совершенно иначе обстояло дело в некоторых зарубежных странах с развитой полиграфической промышленностью, в которых с момента изобретения способа эмульсионного травления ФВП не прекращались работы по совершенствованию магниевых сплавов, технологии травления и конструкции травильных машин.
На сегодняшний день лидирующее положение в мировом производстве магниевых пластин для полиграфии прочно занимает американская фирма Revere Graphic Products (RGP), зот уже 25 лет поставляющая очувствлённые магниевые пластины клиентам (в настоящее время их свыше тысячи) в десятках стран мира. Кроме традиционных легирующих доба-зок алюминия и цинка, магниевый сплав РЕ, используемый фирмой RGP, содержит кальций, что принципиально отличает гго от других сплавов магния. Специалисты Dow Chemical разработали способ одноступенчатого травления ФВП и ггампов из магний-кальциевого сплава РЕ. К сожалению, !ти разработки нигде не были опубликованы, и до недавнего времени российским полиграфистам практически ничего іе было известно о сплаве РЕ и технологии его травления, і 1994-1995 гг. кафедра химии и материаловедения МГАП занималась сравнительной оценкой качества опытных партий :плава PES производства ВИЛСа, идентичных по составу щастинам РЕ американского производства, в связи с пла-іировавшимися поставками пластин PES в США. При этом ка->едре были предоставлены пластины, травильная машина и ice необходимые расходные материалы и приспособления. 'аким образом, у нас появилась уникальная возможность [зучить во всех деталях американскую технологию изготов-:ения магниевых ФВП. Исследовательская часть программы кспериментов американской стороной не финансировалась и іьша выполнена в рамках плана НИР МГАП.
Анализ преимуществ и недостатков данной технологии редставляет интерес как для нормализации процесса трав-ения магниевых штампов, так и для разработки (в пер-пективе) экологически чистого и ресурсосберегающего пособа одноступенчатого травления ФВП. Для проведения
такого анализа необходимы данные по кинетике реакции растворения магний-кальциевого сплава в азотной кислоте, осложненной ингибирующим эффектом адсорбции защитного препарата на поверхности травления. Поэтому изучение процессов взаимодействия магний-кальциевого сплава с компонентами раствора при одноступенчатом травлении ФВП представляет собой важную и актуальную научно-техническую проблему.
Цели и задачи работы. Основной целью данной работы являлось изучение процессов взаимодействия сплава РЕ с азотной кислотой и защитным препаратом Rev-Flex и раскрытие на этой основе особенностей американской технологии травления штриховых печатных форм. Побочная цель работы заключалась в оценке возможности производства в России высококачественного магний-кальциевого сплава для полиграфии.
Для достижения этих целей необходимо было решить следующие задачи:
- исследовать кинетику реакции травления сплава РЕ в
диффузионной и кинетической областях;
определить избирательность процесса травления и усовершенствовать процедуру корректирования раствора;
исследовать кинетику адсорбционного ингибирования в условиях травления сплава РЕ в азотной кислоте с добавкой Rev-Flex;
разработать метод прогностической оценки качества клише на основе кинетических тестов;
провести сопоставление геометрических параметров вытравливаемого рельефа и качества поверхности при травлении пластин РЕ и PES;
обсудить причины возможных отклонений свойств опытных партий сплава PES от американского эталонного сплава РЕ.
Научная новизна. Изучена кинетика процесса растворения магний-кальциевого сплава в азотной кислоте. Определены параметры температурной зависимости коэффициента диффузии. Методом искусственной блокировки поверхности впервые удалось перевести процесс кислотного травления магния в кинетическую область и определить истинные кинетические параметры реакции. Изучена избирательность процесса травления сплава РЕ. Найдено уравнение движения межфазной границы при травлении сплава РЕ в азотнокислых растворах, содержащих защитный препарат Rev-Flex. Впервые экспериментально подтверждена адекватность двумерной модели адсорбционной теории ингибирования процессов травления и на основе расчётов комплексного безразмерно-
го параметра N (см. ниже) объяснена сильная зависимость защиты боковых граней от температуры.
Практическая ценность работы. Разработан метод прогностической оценки качества клише. Метод экономит время и материалы, поскольку измерения проводятся на образцах с площадью поверхности порядка 1 см2. Установлено, что ряд партий сплава PES не отличается по качеству получаемых печатных форм от американского эталона, что свидетельствует о способности отечественной промышленности производить высококачественные пластины магний-кальциевого сплава для полиграфии. Обсуждены причины отклонений свойств других партий сплава PES от сплава РЕ. Разработана процедура корректирования травящего раствора, обеспечивающая поддержание стабильных значений параметров технологического процесса травления серии пластин. Раскрыты детали американской технологии изготовления магниевых ФВП и проанализированы её преимущества и недостатки.
Данные сравнительного статистического анализа сплавов PES и РЕ использованы ВИЛСом и R.G.P. при решении вопросов, связанных с поставками пластин PES в США. Разработанный метод кинетического анализа процессов травления печатных форм внедрён в НИР кафедры химии и материаловедения МГАП и учебный процесс (лекции по кинетике травления, курсовые и дипломные работы).
Апробация работы. Основные результаты работы были доложены и обсуждены на 35-й и 36-й научно-технических конференциях МГАП (Москва, 1994 и 1996 гг); I, II и III Международных научных конференциях отделения "Информационные технологии в печати" Международной Академии Ин-формиатизации (Москва, 1994, 1995 и 1996 гг).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 17 печатных работ (8 научных статей и тезисы 9 докладов на научных конференциях).
Объём работы. Диссертация состоит из введения, четырёх глав, выводов и списка использованной литературы (307 наименований). Работа изложена на 208 страницах и включает 39 рисунков и 18 таблиц.
Положения, выносимые на защиту:
-
Особенности диффузионной кинетики процесса растворения магний-кальциевого сплава в азотной кислоте и кинетические параметры реакции; значения коэффициента избирательности и данные по кинетике образования промежуточного продукта восстановления азотной кислоты - нитрит-иона.
-
Кинетические закономерности процесса травления магний-кальциевого сплава в азотнокислых растворах, со-
держащих защитный препарат Rev-Flex. Интерпретация (с учётом найденных значений энергий активации диффузии, реакции и адсорбции защитного препарата) сильной температурной зависимости защиты боковых граней вытравливаемого рельефа.
-
Метод прогностической оценки качества клише, основанный на измерении относительного отклонения средней скорости травления испытуемого образца магний-кальциево-. го сплава от средней скорости травления эталонного образца.
-
Результаты сравнительного статистического анализа распределений скорости травления и профильного угла при травлении пластин РЕ и PES различных партий.
