DD252799A1 - Verfahren zum herstellen von druckplatten aus aluminium fuer das offset-druckverfahren - Google Patents

Abstract

Verfahren zum Herstellen von Druckplatten aus Aluminium fuer das Offset-Druckverfahren, bei dem Aluminium 99,5 nach dem Schmelzen und einer speziellen Kornfeinung durch ein Bandgiesswalzverfahren bei definierter Warmumformung zwischen den Kuehlwalzen zu Band oder Blech verarbeitet und einer Bearbeitung unterzogen wird. Die endgueltige Bearbeitung durch Kaltwalzen mit Stichabnahmen zwischen 40 und 65%, durch Biegestrecken, Entfetten und Schneiden und Aufrauhen fuehrt zu einsatzbereiten Offset-Druckplatten.

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung ist dazu bestimmt, Druckplatten aus Aluminium herzusteilen, die beim Offset-Druckverfahren zum Einsatz kommen.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Nach dem Stand der Technik werden für das Offset-Druckverfahren Druckplatten aus Aluminium in weitem Umfang eingesetzt, weil sie geringes Gewicht besitzen und hervorragende Bearbeitungseigenschaften aufweisen, hydrophil sind und sich leicht einer Oberflächenbehandlung unterziehen lassen. Diese Oberflächenbehandlung dient der Herstellung einer gleichmäßigen Aufrauhung und erfolgt mechanisch durch Kugelkörnung oder Bürsten bzw. durch chemische oder elektrochemische Verfahren. Zur Stabilisierung der physikalisch-chemischen Oberflächeneigenschaften und zur Verbesserung der Abriebfestigkeit beim Druck kann eine anodische Behandlung nachgeschaltet sein. Das so behandelte Aluminium-Format wird mit einer Kopierschicht beschichtet. Nach einer Weiterbearbeitung mit bekannten Verfahren, wie beispielsweise Belichten mit nachfolgendem Entwickeln, ist die Offset-Druckplatte druckfertig. Für eine derartige Verwendung muß eine Druckplatte aus Aluminium bestimmte Anforderungen erfüllen. Sie muß bei der Oberflächenbehandlung eine einheitlich gerauhte Oberfläche ergeben, damit die Kopierschicht gleichmäßig aufgebracht werden kann, deren Haftung gewährleistet und die Benetzung mit Wasser beim Druckprozeß ausreichend gesichert ist. Nach der Belichtung muß sich die Kopierschicht rückstandsfrei von den Nichtbildstellen entfernen lassen, ohne daß das Aluminium vom Entwickler angegriffen wird. Das Aluminium der Nichtbildsteilen muß ausreichend hydrophil sein, um beim Druckprozeß schnell und dauerhaft Wasser aufzunehmen und dadurch gegenüber der ölhaltigen Druckfarbe genügend abstoßend zu wirken. Das Aluminium der Druckplatten muß chemisch resistent, insbesondere gegenüber alkalischen Medien sein, und die Druckplatten aus Aluminium und seinen Legierungen müssen gute mechanische Eigenschaften aufweisen, um die geforderte hohe Zahl der Überrollungen ohne Ermüdungsbrüche und ohne die Druckqualität beeinträchtigenden Abrieb realisieren zu können.

Nach dem Stand derTechnik wird zur Lösung dieser Aufgabe Walzhalbzeug aus Aluminium und seinen Legierungen eingesetzt, das nach dem Strangguß-Warmwalzverfahren gefertigt wird. Damit die genannten Anforderungen an die Oberflächengüte erfüllt werden, sind einige Besonderheiten der üblichen Technologie zu beachten. Bereits beim Strangguß ist ein Walzblock mit gleichmäßig feinkörnigem Gefüge zu erreichen. Die Oberflächenschicht, die verfahrenstypisch einen anderen Gefügeaufbau aufweist als der Kern, ist durch Abfräsen zu entfernen. Beim anschließendem Warmwalzen muß die thermomechanische Bearbeitung, die Kombination von Blocktemperaturführung und Warmverformung, so gewählt und abgestimmt werden, daß die gewünschte Gefügestruktur erzielt wird.

Dieser Lösung haftet der Nachteil an, daß eine Schicht von 8 bis 12 mm je Blockseite und damit etwa 5% des Gußmaterials abgefräst werden müssen. Außerdem entsteht beim Stranggußverfahren ein grobzellulares Gefüge mit großen Dendritenästen, zwischen denen sich harte ternäre Phasen ausscheiden. Sie werden beim Walzen nicht zertrümmert, sondern nur in Walzrichtung ausgerichtet und erzeugen bei derfür Offset-Druckplatten üblichen Materialdicke von 0,1 bis 0,3mm streifen- und flächenhafte Oberflächen mangel.

Weiterhin nachteilig ist, daß die vom Strangguß herrührenden Gefügebereiche unterschiedlicher Kornorientierung bei der späteren Oberflächenbehandlung verschieden stark angegriffen werden und damit zu streifen- oder fleckenartigen Differenzen in der Aufrauhung, der Haftung der Kopierschicht und der Benetzung mit Wasser führen. Die

Manipulation der Walzblöcke vordem Warmwalzen und im Blockanwärmofen sowie der Transport des Warmbandes beim Warmwalzprozeß durch den Warmwalzrollgang ergeben zwangsläufig Oberflächenverletzungen, die sich negativ bei der fertigen Offset-Druckplatte auswirken. In gleicherweise nachteilig ist der beim Warmwalzprozeß durch das Warmwalzen und den Transportrollgang entstehende Abrieb, dessen teilweises Einwalzen in die Warmbandoberfläche nicht zu vermeiden und der nicht mit dem Grundmaterial verschweißt ist und der bei der späteren Oberflächenbehandlung der Druckplatte in störender Weise ausbricht.

Weiterhin bekannt ist die Verwendung des Werkstoffs Aluminium 99,5. Mit ihm läßt sich nach entsprechender Oberflächenbehandlung eine gleichmäßig gerauhte Oberfläche erzielen. Nachteilig sind die ungenügenden mechanischen Eigenschaften, insbesondere Ermüdungs- und Abriebbeständigkeit.

ZurBeseitigung dieser Nachteile ist die Verwendung plattierter Aluminium-Werkstoffe bekannt. Ihnen haftet der Mangel an,daß neben einer aufwendigen Herstellungstechnologie in der Trennzone Kernwerkstoff-Plattierschicht leicht Blasen auftreten, die bei der späteren Verarbeitung zur Druckplatte abplatzen und sie unbrauchbar machen. Bekannt ist zur Abstellung dieses Mangels die Verwendung von Aluminium-Legierungen. In der DE-OS 1112496 wird als geeignetes Grundmaterial Aluminium 98,5 mit Legierungsanteilen an Silizium, Eisen, Titan, Kupfer und Zink genannt. In der DE-OS 3232810 wird auf die Verwendung der Aluminium-Legierungen YIS1100 (Aluminium mit 0,05 bis 0,20% Kupfer) und YIS3003 (Aluminium mit 0,05 bis 0,20% Kupfer und 1,0 bis 1,5% Mangan) hingewiesen und die Verwendung einer Aluminium-Legierung in der Zusammensetzung: 0,05 bis 0,30% Magnesium, 0,05-0,30% Silizium und 0,15 bis 0,30% Eisen für den Einsatz als Offset-Druckplatten unter Schutz gestellt. Allen diesen Lösungen haftet der Nachteil an, daß sie nach dem Strangguß-Warmwalzverfahren gefertigt werden müssen. Durch die Zugabe der Legierungsbestandteile verstärkt sich der verfahrensspezifische Nachteil der grobzellularen Gefügebildung und die Ausscheidung derternären Phasen. Die anderen genannten, für das Herstellungsverfahren typischen Mangel bleiben auch bei Verwendung von Aluminium-Legierungen erhalten. Weiterhin nachteilig sind der größere Aufwand in der Gießerei durch die Legierungsarbeit und die höheren Kosten durch die Legierungsmetalle. In einigen Einsatzfällen werden zusätzliche Wärmebehandlungsschritte zum Ausgleich legierungsbedingter Nachteile genannt, wodurch auch zusätzlicher Energie- und Arbeitsaufwand entsteht.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, ein Herstellungsverfahren für kaltgewalztes Aluminium-Halbzeug zu entwickeln, das für Offset-Druckplatten verwendet werden kann, die genannten Nachteile des Strangguß-Warmwalzverfahrens und des Einsatzes von Aluminium-Legierungen beseitigt sowie-zusätzliche Aufwendungen für Walzplattieren oder Wärmebehandlungen verhindert.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Herstellungsverfahren für kaltgewalztes Aluminium-Halbzeug zum Einsatz als Offset-Druckplatten vorzuschlagen, welches durch Verwendung eines auf besondere Weise hergestellten Vorbandes und bei spezieller Verarbeitung desselben unter Beachtung bestimmtertechnisch-technologischer Bedingungen eine Offset-Druckplatte mit gleichmäßig aufgerauhter Oberfläche ergibt, die die geforderten Eigenschaften aufweist und die an sie gestellten Ansprüche in vollem Maße erfüllt.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß zur Herstellung kaltgewalzter Bleche/Bänder für Offset-Druckplatten ein Vorband aus Aluminium 99,5 eingesetzt wird, dessen Fertigung nach dem Bandgießwalzverfahren erfolgt. Das Bandgießwalzverfahren ist gekennzeichnet durch Erstarrung des schmelzflüssigen Metalls zwischen zwei sich drehenden, wassergekühlten Walzen, wobei das erstarrte Metallband noch eine Warmverformung zwischen 5 und 30% erfährt. Die zur Erstarrung zur Verfugung stehende Kühlfläche und-zeit ist sehr kurz. Der sich verengende Spalt zwischen den Kühlwalzen sorgt dafür, daß kein Schrumpfspalt und ein nur kurzer Sumpf entstehen, womit eine sehr hohe Wärmeabführung gesichert ist. Die Erstarrungsgeschwindigkeit liegt um ein bis zwei Zehnerpotenzen über der des Stranggusses. Somit erfolgt eine sehr feine und gleichmäßige Verteilung der Gußheterogenitä.ten. Ausscheidungsfähige Elemente werden im gelösten Zustand belassen. Beides wirkt festigkeitssteigemd. Deshalb liegt die Festigkeit bei Gießwalzband und dem daraus gefertigten Kaltband 20 bis 30% über dem vergleichbaren Halbzeug nach dem Strangguß-Warmwalzverfahren.Weiterhin erzeugt das Bandgießwalzverfahren ein feinzellulares Gefüge mit Zellgrößen zwischen 5 und 10μ.Γη gegenüber 40 bis 80μ. beim Strangguß. Die nach diesem Herstellungsverfahren erreichbare Banddicke liegt zwischen 6 und 12mm, wobei keine weitere Warmverformung erfolgt, das feinzellulare Gefüge mit den in fester Lösung befindlichen Beimengungen also beibehalten wird.

Bei der Verwendung von Gießwalzband für Offset-Druckplatten sind einige Vorkehrungen zu treffen, um die verfahrenstypischen Einflüsse auf das Band, die eine spätere Nutzung beeinträchtigen könnten, zu vermeiden. So muß die Schmelze an jeder Stelle mit geringstem Temperaturunterschied und in weitgehend gleichen Mengenanteilen aus der Gießdüse zwischen die Kühlwalzen austreten. Turbulenzen und Querströmungen senkrecht zur Gießrichtung müssen vermieden werden, da ein Ausgleich derartiger Unterschiede durch den Sumpf oder die kräftige Warmverformung wie beim Strangguß-Warmwalzverfahren nicht gegeben ist. Eine entsprechende Ausbildung der Gießdüse und der gesamten Schmelze-Zuführung sowie ihre Dimensionierung sind zur Realisierung dieser Forderung vorzunehmen. Zusätzliche Kornfeinung in ausreichendem Maße wirkt ausgleichend zwischen Streifen feiner und gröberer Gefügeausbildung in Gußrichtung. Besondere Beachtung ist der das Bandgießverfahren kennzeichnenden Querstreifigkeit oder „Makrelenstruktur" zu schenken. Bedingt durch die Rotation der Kühlwalzen, den sich verengenden Walzspalt und seine geringe Höhe wechselt ständig die Erstarrungsrichtung und Abkühlintensität und damit periodisch globulares Korn mit gestreckten Stengelkristalliten. Durch Einhaltung bestimmter Verhältnisse zwischen Temperatur des Flüssigmetalls, metallostatischem Druck, Abstand Walzspaltebene-Gießdüsenmund sowie Gießbanddicke, Kornfeinung und Abkühlgeschwindigkeit wird die Querstreifigkeit so reduziert, daß sie die spätere Verwendbarkeit beim Offset-Druck nicht beeinträchtigt.

Ausführungsbeispiei

Die Erfindung soll nachstehend an zwei Beispielen näher erläutert werden.

Beispiel 1:

Reinaluminium Al 99,5 nach TGL 147/2 Bl. 2 (max. 0,40% Fe, max. 0,30% Si) wird in bekannter Weise erschmolzen und einer sorgfältigen Schmelzreinigung mit Raffinationssalzen unterzogen. Die Kornfeinung der Schmelze erfolgt mit einer ΑΙΤΪ5Β1-Vorlegierung so, daß im Gießwalzband ein Gehalt von 250 ppm Ti vorliegt. Der Gießwalzvorgang erfolgt zwischen zwei sich gegenläufig drehenden, horizontal parallel nebeneinander angeordneten Kühlwalzen nach dem Prinzip des vertikal steigenden Gusses. Die Temperatur der Schmelze im Gießtiegel beträgt 71O⁰C, der metallostatische Druck 23 mm und der Abstand Gießdüsenmund-Walzspaltebene 43mm. In der Gießdüse sind die Strömungsteiler und Abstandshalter so ausgebildet und angeordnet, daß ein turbulenzarmer und temperatur-/mengengleicher Ausfluß der Schmelze gesichert ist. Die Düsenlippen schleifen nicht an den Kühlwalzen. Ein Ausfransen der Düsenlippen bzw. Festsetzen von Metallpartikeln an ihnen ist durch sorgfältige Konstruktion und Fertigung vermieden. Das Aufbringen der Trennflüssigkeit, einer Graphit-Wasser-Emulsion, auf die Kühlwalzen erfolgt gleichmäßig und in vorgeschriebenen Schichtdicken, um den erforderlichen Kühleffekt zu gewährleisten. Die Kühl-bzw. Gießwalzen haben einen Durchmesser von 635 mm. Bei einer Gießgeschwindigkeit von 0,75m/min wird das Band beim Austritt aus dem Gießwalzenpaar auf 350⁰C abgekühlt. Die unmittelbar an die Erstarrungsphase anschließende Warmverformung zwischen den Gießwalzen beträgt 20%. Es entsteht ein Gießwalzband von 8 mm Dicke und einer Breite von 1000 mm, die durch das vorgegebene Druckplattenformat bestimmt wird. Aus Gründen einer besseren Verarbeitbarkeit beim Kaltwalzen wird die Bandkante besäumt. Das Kaltwalzen erfolgtauf einem kräftigen Kaltwalzwerk in folgenden Stichen:

von mm auf mm Walzgeschwin-

digkeitm/min

I.Stich 8,00 3,80 250

2. Stich 3,80 1,90 400

3.Stich 1,90 0,95 450

4. Stich 0,95 0,50 ' 400

5. Stich 0,50 0,30 350

Es schließen sich die üblichen Arbeitsgänge Biegestreckrichten, Entfetten und Schneiden auf Formate bzw. zu Band in bekannter und für die Herstellung von Aluminium-Offset-Druckplatten üblicher Weise an. Das so hergestellte KaltbandAblech erreicht bei einer Dicke von 0,3 mm Festigkeiten R_m = 210 χ 240MPa und Dehnungswerte Ai₀ = 6 bis 10%.

Das Gefüge in der oberflächennahen Zone ist auf beiden Seiten gleichmäßig feinkörnig und feinzellular und gestattet damit die gewünschte gleichmäßig feine Aufrauhung, die nach einem mechanischen oder chemisch-elektrochemischen Verfahren erfolgt. Die beim Herstellungsprozeß entstandene Gefügeausbildung sichert eine ausreichende mechanische Festigkeit und Abriebbeständigkeit der Offset-Druckplatten, wie sie sonst nur durch Zugabe von Legierungselementen erreicht wird.

Beispiel 2:

Reinaluminium Al 99,5 wird in dergleichen Weise erschmolzen, gereinigt und korngefeint wie im Beispiel 1. Der Gießwalzvorgang erfolgt jedoch nach dem Pechiney-Verfahren, das heißt, zwischen zwei sich gegenläufig drehenden, horizontal parallel übereinander angeordneten Kühlwalzen nach dem Prinzip des horizontalen Gusses. Bei diesem Verfahren unterscheiden sich die Erstarrungszonen an der Ober-und Unterwalze. Sie werden wesentlich durch die Höhe des metallostatischen Druckes beeinflußt. Bedingt durch die Schwerkraft ist die Erstarrungszone an der Unterwalze weitgehend konstant, und die Gefügeausbildung gleicht der nach Beispiel 1. An der Oberwalze verändert sich die Erstarrungszone infolge der in der üblichen Praxis nicht völlig zu vermeidenden Schwankungen des metallostatischen Druckes. Das Gefüge erstarrt grobkörniger und grobzellularer als an der Unterseite des Gießwalzbandes und zeigt Fiederkristallbildung. Die „Makrelenstruktur" ist deutlicher. Auf Grund dieser Gefügeausbildung ist eine nach diesem Verfahren hergestellte Offset-Druckplatte vorzugsweise für die mechanische und nur bedingt für die chemisch-elektrochemische Aufrauhung einsetzbar. Die mechanische Festigkeit und Abriebbeständigkeit entsprechen den Werten nach Beispiel 1.

Claims (2)

1. Verfahren zum Herstellen von Druckplatten aus Aluminium für das Offset-Druckverfahren, bei dem als Vormaterial Aluminium 99,5 eingesetzt und nach dem Schmelzen und einer Kornfeinung durch Gießen, Walzen und abschließender Bearbeitung wie Biegestreckrichten, Entfetten und Schneiden zu einsatzbereiten Offset-Druckplatten verarbeitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß das geschmolzene Aluminium 99,5 eine Kornfeinung erfährt, die im Endprodukt einen Gehalt von 200 bis 350 ppm Titan sichert, daß bei einer Bearbeitung nach dem Bandgießwalzverfahren die Schmelze an jeder Stelle mit geringstem Temperaturunterschied und gleichen Mengenanteilen aus der Gießdüse zwischen die Kühlwalzen gebracht wird, daß Turbulenzen und Querströmungen senkrechtzur Gießrichtung ausgeschlossen sind, daß bei Ausführung des Bandgießwalzverfahrens eine Warmverformung zwischen den Kühlwalzen von 5 bis 30% realisiert wird und daß nach dem Erstarren des Gießwalzbandes durch Kaltwalzen mit Stichabnahmen zwischen 40 und 65% und Walzgeschwindigkeiten > 250 m/min ein Aluminium-Kaltband oder-blech hergestellt wird und daß dieses mittels eines geeigneten Verfahrens eine feine Aufrauhung erfährt.

2. Verfahren zum Herstellen von Druckplatten nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bandgießwalzvorgang sowohl zwischen horizontal nebeneinander als auch zwischen horizontal übereinander befindlichen Kühlwalzen vollzogen werden kann.