EP1820866B1 - Aluminiumcarbidfreie Aluminiumlegierung - Google Patents

Aluminiumcarbidfreie Aluminiumlegierung Download PDF

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EP1820866B1
EP1820866B1 EP06002809.9A EP06002809A EP1820866B1 EP 1820866 B1 EP1820866 B1 EP 1820866B1 EP 06002809 A EP06002809 A EP 06002809A EP 1820866 B1 EP1820866 B1 EP 1820866B1
Authority
EP
European Patent Office
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aluminium
aluminum
strip
aluminium alloy
stirring
Prior art date
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Expired - Lifetime
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EP06002809.9A
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English (en)
French (fr)
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EP1820866B2 (de
EP1820866A1 (de
Inventor
Werner Droste
Bernhard Dr. Kernig
Henk-Jan Dr. Brinkman
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Speira GmbH
Original Assignee
Hydro Aluminium Rolled Products GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=36711690&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=EP1820866(B1) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Hydro Aluminium Rolled Products GmbH filed Critical Hydro Aluminium Rolled Products GmbH
Priority to EP06002809.9A priority Critical patent/EP1820866B2/de
Priority to ES06002809.9T priority patent/ES2524005T5/es
Priority to CN200780010378.8A priority patent/CN101405415B/zh
Priority to PCT/EP2007/051404 priority patent/WO2007093605A1/de
Priority to US12/279,107 priority patent/US20090220376A1/en
Priority to BRPI0707735A priority patent/BRPI0707735B8/pt
Publication of EP1820866A1 publication Critical patent/EP1820866A1/de
Priority to US13/423,602 priority patent/US8869875B2/en
Publication of EP1820866B1 publication Critical patent/EP1820866B1/de
Publication of EP1820866B2 publication Critical patent/EP1820866B2/de
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B21/00—Obtaining aluminium
    • C22B21/06—Obtaining aluminium refining
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C21/00—Alloys based on aluminium

Definitions

  • the invention relates to an aluminum alloy for producing an aluminum strip for lithographic printing plate support, a method for producing an aluminum alloy according to the invention for lithographic printing plate support, wherein in the production of aluminum alloy after the electrolysis of the aluminum oxide, the liquid aluminum is supplied to a plurality of purification steps and an aluminum strip for lithographic Printing plate support and a corresponding use of the aluminum strip for lithographic printing plate support.
  • Print plate supports for lithographic printing from an aluminum alloy must meet very high requirements for their suitability for today's printing technology.
  • the pressure plate carrier produced from an aluminum strip must be able to be roughened homogeneously, whereby mechanical, chemical and electrochemical roughening methods and their combination are used.
  • the printing plates are often after baking and developing a baking process between 220 to 300 ° C with an annealing time of 3 to 10 min. subjected to cure the applied photoresist.
  • various aluminum alloys have been developed to meet the requirement profile.
  • further developments in the field of Coatings of the printing plate support carried out which should further improve the stability of the printing plate support during printing and thus their life.
  • the US patent US 4,003,738 discloses a method for removing carbide from an aluminum melt by fuming with the melt with chlorine gas. The production of an aluminum alloy for lithographic printing plate supports is not disclosed.
  • the Japanese patent application JP 2004292862 discloses pure aluminum, an Al-Mn, Al-Mn-Mg or Al-Mg alloy having a very low aluminum carbide content. According to the teaching of this document, it should be achieved with the aluminum alloys mentioned that no errors occur even with long storage times in the photosensitive layer of the lithographic printing plate supports.
  • a method for producing a aluminum alloy with a low aluminum carbide content is also known from US 2004/0173053 A1 known.
  • JP 2000-309829 A a method of removing impurities, especially aluminum carbide, from an aluminum melt.
  • an inert gas is supplied to the molten aluminum in a stirring station for a period of 30 minutes.
  • a method for producing an aluminum alloy for lithographic printing plate support is not apparent from this document.
  • the object of the present invention is to provide an aluminum alloy for producing an aluminum strip for lithographic printing plate supports and a corresponding aluminum strip for lithographic printing plate supports, from which or with which lithographic printing plate supports can be produced that require the use of almost gas-tight coatings enable.
  • the invention has for its object to propose a method for producing a corresponding aluminum alloy and an advantageous use of the aluminum strip for lithographic printing plate support.
  • printing plate support which have been made of an aluminum alloy with a correspondingly low Aluminiumcarbidrent allow the use of gas-tight coatings, since the blistering is extremely low. It is believed that the least traces of aluminum carbide (Al 4 C 3 ) and its reaction with Moisture causing formation of methane gas leads to bubble formation under the gas-tight coatings. Surprisingly, it has been found that, in particular, the composition of the aluminum alloy of the printing plate support plays an important role in bubble formation, although it has hitherto been considered that it is essentially a phenomenon attempted through the surface of the printing plate supports. Previous aluminum alloys have therefore not been optimized for the lowest possible aluminum carbide content.
  • the aluminum carbide content of the aluminum alloy according to the invention is preferably set to less than 1 ppm, so that blistering is prevented when the pressure plate carrier is gas-tightly coated.
  • the further composition of the aluminum alloy corresponds to an aluminum alloy of the type AA1xxx, AA3xxx, AA8xxx, preferably AA1050, or AA3103.
  • the aluminum alloys mentioned it is known that they at least partially meet the requirements for lithographic printing plate supports and have hitherto been used for their production.
  • This aluminum alloy is particularly well suited for the production of lithographic printing plate supports due to its balanced properties in terms of mechanical stability, chemical and electrochemical Aufraushi. Again, this aluminum alloy is significantly improved by the reduction of the aluminum carbide content according to the invention in relation to the production of printing plate supports provided with a virtually gas-tight coating.
  • the above object is procedurally achieved in that after the electrolysis of the alumina, the liquid aluminum is fed to a stirring station in which inert gases are introduced with stirring in the liquid aluminum, the duration of stirring and blowing of the inert gas into the molten aluminum in the stirring station for at least 10 minutes, preferably at least 15 minutes. is and the proportion of aluminum carbides in the aluminum alloy to less than 10 ppm, preferably less than 1 ppm, is lowered.
  • the purification steps of aluminum alloys have been aimed at reducing other impurities such as alkaline earth or alkali metals, of course, aluminum carbides were removed from the molten aluminum. For this reason, the aluminum carbide contents of the conventionally produced aluminum alloys were clearly above the values according to the invention.
  • the liquid aluminum is fed to a stirring station in which inert gases are introduced with stirring into the liquid aluminum, the duration of stirring and blowing the inert gas into the molten aluminum in the stirring station for at least 10 minutes, preferably 15 minute is. It has hitherto been known that in the stirring station, while blowing in inert gases and stirring, essentially the alkali metals and alkaline earth metals are removed from the aluminum melt. Stirring and gassing times of typically 6 to 8 minutes were for this purpose. sufficient.
  • the extended stirring time results in a reduction of the aluminum carbide content of molten aluminum in that the liquid aluminum supplied to the stirring station has been at least partially obtained from cold metal.
  • Cold metal is already out Aluminum which has undergone some process steps after the electrolysis, for example a stirring station.
  • the aluminum carbide content of the supplied cold metal is therefore typically much lower than that of a liquid aluminum originating from the electrolysis. It is believed that the burnup of the graphite electrodes used in the electrolysis contribute to the aluminum carbide content of the aluminum melt produced from alumina.
  • the aluminum carbide content of the aluminum alloy according to the invention is additionally reduced further by adding aluminum fluorides to the stirring station during the stirring of the liquid aluminum. These remove the alkali metals sodium, calcium and lithium, but also via oxidation, in particular elements such as titanium and phosphorus. At the same time, however, it was found that the aluminum carbide content of the aluminum melt is also reduced.
  • the aluminum is fed to a furnace for adding the alloying constituents, the aluminum being heated in the furnace for at least 15 minutes. up to a maximum of 90 minutes, preferably 30 to 60 minutes. after alloying has taken place in the oven by stirring and adding the alloying ingredients. This ensures that the aluminum carbide compounds usually contained in gas bubbles of the gas previously introduced into the molten aluminum melt can migrate together with them to the surface of the aluminum melt and there form part of the scraps to be removed from the melt.
  • the aluminum alloy may be subjected to at least one segregation step in which the aluminum alloy is heated to slightly above the solidus temperature of the aluminum alloy so that molten heavily contaminated phases may be extruded from the aluminum alloy.
  • These highly contaminated phases of the aluminum alloy additionally contain aluminum carbide compounds, which can be removed in this way from the aluminum melt.
  • the inventive method for producing an aluminum alloy for lithographic Printing plate support with respect to a reduction of the aluminum carbide content further be improved by the aluminum alloy is filtered before the strand or strip casting, the filter has a high filter efficiency for particles having a size of less than or equal to 5 microns. It goes without saying that the filter efficiency of these filters is also high even for larger particles with a size of significantly more than 5 ⁇ m. It has been found that the aluminum carbides are typically present predominantly in impurity particles larger than 10 ⁇ m in size, so that filtering the aluminum alloy provides additional reduction of the aluminum carbide content. Since the filtering of the aluminum alloy takes place immediately before the casting of the aluminum alloy, this step, in particular in combination with the measures described above, a high control value beigemesseri.
  • two-stage filters which consist of a first ceramic foam filter with a downstream Tiefbettfilter.
  • the addition of grain refining material can take place between the two filters in order to ensure the highest possible effectiveness of the ceramic foam filter through the construction of a filter cake and a long service life of the downstream deep bed filter.
  • the above-mentioned object for an aluminum strip for lithographic printing plate supports is achieved by providing them by continuous or discontinuous casting of an aluminum alloy according to the invention with subsequent hot and / or cold forming is, wherein the aluminum alloy according to the invention has been prepared using the method according to the invention.
  • the aluminum strip according to the invention then consists of an extremely low-aluminum-carbide material, so that it is ideally suited for the production of printing plate supports with a gas-tight coating.
  • An aluminum strip with only a few aluminum carbide compounds on its surface and in the core material can be provided by removing the rolling oil residues on the aluminum strip for lithographic printing plate supports by annealing and degreasing the strip.
  • the aluminum strip is subjected to a first degreasing using an acidic or basic medium and then further cleaning using a pickling process so that the removal of aluminum carbide on the surface is even more thorough.
  • an aluminum strip with a further reduced amount of aluminum carbide compounds can be provided on its surface.
  • the aluminum alloy of the aluminum strip according to the invention itself has very low proportions of aluminum carbocompound compounds, so that in combination with the almost aluminum carbide-free surface of the aluminum strip, an aluminum strip, ideal for coating with gas-tight coatings, is available for lithographic printing plate supports.
  • the above-described object with respect to the use of the aluminum strip is characterized solved that the aluminum strip according to the invention is used for the production of lithographic printing plate supports with a gas-tight coating.
  • the production of an aluminum alloy according to the invention begins by an electrolysis 1 of aluminum oxide.
  • the liquid aluminum is then fed to a stirring station 2, alternatively or cumulatively to the aluminum obtained directly from aluminum oxide, as shown in the figure, cold metal 3 are fed to the stirring station.
  • the cold metal contains, as already described, less aluminum carbide than an aluminum melt produced directly from aluminum oxide, since the latter burns off by burning
  • Graphite electrode additionally contains carbon compounds and thus also aluminum carbide.
  • the minimum gassing and stirring time should be between 10 and 20 min. lie.
  • the aluminum melt is fed to a furnace 4.
  • a gas flushing with reactive and / or inert gases are carried out in the furnace 4 and the alloy constituents are added.
  • the gas flushing leads to a further reduction of the aluminum carbide content in the aluminum melt.
  • the aluminum alloy is in the oven for a certain period of time, so that the gas bubbles previously dissolved in the melt have enough time to get to the surface of the molten aluminum.
  • the standing of the melt in the oven can for a period of 15 to 90 min., Preferably from 30 to 60 min. be made.
  • the gas bubbles which have reached the surface of the molten aluminum during gas purging with reactive and / or inert gases are skimmed off from the melt by scraping off the aluminum alloy and thus removed from the aluminum alloy.
  • the dross then contains the aluminum carbides flushed out of the aluminum melt.
  • the liquid aluminum alloy is fed to a rotor degassing 5, which operates, for example, by the SNIF process (Spinning Nozzle Inert Flotation), for example purged with argon and / or chlorine. Due to the fine gas bubbles turn the impurities to the bath surface In particular, the chlorine uptake causes the addition of chlorine to the setting of sodium and calcium contaminants to salts, which are then deposited with the gas bubbles in a scratch layer on the aluminum alloy. The scratching layer is then removed again.
  • SNIF process Spinning Nozzle Inert Flotation
  • the aluminum alloy according to the invention is preferably subjected to filtering with a filter 6 which has a high filter efficiency for particles having a size of less than or equal to 5 ⁇ m.
  • filters 6 having a filter efficiency of at least 50% can be used for these particles. Since aluminum carbides usually adhere to larger particles, usually with a size of about 10 microns, the aluminum carbide content of the aluminum alloy can be effectively reduced by the filtering step further. Subsequently, the aluminum alloy can be fed to a continuous or discontinuous casting process 7, 8.
  • the aluminum alloy may be subjected to at least one segregation step in a segregation station, not shown, in which the aluminum alloy is heated to a temperature just above the solidus temperature of the aluminum alloy. Heavily contaminated phases of the aluminum melt melt below the solidus temperature so that they can be pressed out of the molten aluminum and removed. Since the contaminated phases usually also contain aluminum carbides, their proportion in the aluminum alloy according to the invention is further reduced by the optional segregation.

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Aluminiumlegierung zur Herstellung eines Aluminiumbandes für lithographische Druckplattenträger, ein Verfahren zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Aluminiumlegierung für lithographische Druckplattenträger, bei welchem bei der Herstellung der Aluminiumlegierung nach der Elektrolyse des Aluminiumoxids das flüssige Aluminium einer Mehrzahl von Reinigungsschritten zugeführt wird sowie ein Aluminiumband für lithographische Druckplattenträger und eine entsprechende Verwendung des Aluminiumbandes für lithographische Druckplattenträger.
  • Druckplattenträger für den lithographischen Druck aus einer Aluminiumlegierung müssen zu deren Eignung für die heutige Drucktechnik sehr hohe Anforderungen erfüllen. Einerseits muss der aus einem Aluminiumband hergestellte Druckplattenträger homogen aufgeraut werden können, wobei mechanische, chemische und elektrochemische Aufrauverfahren sowie deren Kombination angewendet werden. Andererseits werden die Druckplatten nach dem Belichten und Entwickeln häufig einem Einbrennvorgang zwischen 220 bis 300 °C bei einer Glühzeit von 3 bis 10 min. unterzogen, um die aufgebrachte Fotoschicht auszuhärten. Einerseits sind zur Erfüllung des Anforderungsprofils verschieden Aluminiumlegierungen entwickelt worden. Andererseits wurden Weiterentwicklungen im Bereich der Beschichtungen der Druckplattenträger durchgeführt, welche die Standfestigkeit der Druckplattenträger beim Drucken und damit deren Lebensdauer weiter zu verbessern sollen.
  • Gute Ergebnisse haben neuartige Beschichtungen erzielt, die nahezu gasdicht sind. Allerdings neigen die Druckplattenträger, hergestellt aus den bisher zur Verfügung stehenden Aluminiumlegierungen, zur Blasenbildung zwischen dem Druckplattenträger und der Beschichtung. Diese Blasenbildung führt dann schließlich zum Reißen der Beschichtung und damit zum Ausfall der Druckplatte.
  • Die US-Patentschrift US 4,003,738 offenbart ein Verfahren zur Entfernung von Carbid aus einer Aluminiumschmelze durch Begasung mit der Schmelze mit Chlorgas. Die Herstellung einer Aluminiumlegierung für lithographische Druckplattenträger wird nicht offenbart.
  • Aus der Druckschrift US 3,721,546 ist ebenfalls ein Verfahren zur Herstellung einer carbidfreien Aluminiumlegierung bekannt, wobei das Aluminiumcarbid durch einen Graphitfilter von der Aluminiumschmelze getrennt wird. Die Eignung der offenbarten Aluminiumlegierungen für die Herstellung lithographischer Druckplattenträger wird jedoch nicht offenbart.
  • Die japanische Offenlegungsschrift JP 2004292862 offenbart reines Aluminium, eine Al-Mn-, A1-Mn-Mg- oder Al-Mg-Legierung mit einem sehr geringen Aluminiumcarbidgehalt. Mit den genannten Aluminiumlegierungen soll nach der Lehre dieser Druckschrift erreicht werden, dass auch bei langen Lagerzeiten in der photosensitiven Schicht der lithographischen Druckplattenträger keine Fehler entstehen.
  • Ein Verfahren zur Herstellung einer Aluminiumlegierung mit geringem Aluminiumcarbidgehalt ist auch aus der US 2004/0173053 A1 bekannt.
  • Schließlich offenbart die Druckschrift JP 2000-309829 A ein Verfahren zur Entfernung von Verunreinigungen, insbesondere von Aluminiumcarbid, aus einer Aluminiumschmelze. Gemäß der japanischen Offenlegungsschrift wird der Aluminiumschmelze ein inertes Gas in einer Rührstation für eine Dauer von 30 min zugeführt. Ein Verfahren zur Herstellung einer Aluminiumlegierung für lithographischen Druckplattenträger ist diesem Dokument jedoch nicht zu entnehmen.
  • Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Aluminiumlegierung zur Herstellung eines Aluminiumbandes für lithographische Druckplattenträger und ein entsprechendes Aluminiumband für lithographische Druckplattenträger zur Verfügung zu stellen, aus welcher bzw. mit welchem lithographische Druckplattenträger hergestellt werden können, die den Einsatz von nahezu gasdichten Beschichtungen ermöglichen. Daneben liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung einer entsprechenden Aluminiumlegierung sowie eine vorteilhafte Verwendung des Aluminiumbandes für lithographische Druckplattenträger vorzuschlagen.
  • Gemäß einer ersten Lehre der vorliegenden Erfindung wird die oben aufgezeigte Aufgabe dadurch gelöst, dass die Aluminiumlegierung einen Aluminiumcarbidgehalt von kleiner 10 ppm, vorzugsweise kleiner 1 ppm und die folgenden Legierungsbestandteile in Gew.-% aufweist:
    • 0,05 % ≤ Mg ≤ 0,3 %,
    • Mn ≤ 0,3 %,
    • 0,4 % ≤ Fe ≤ 1 %,
    • 0,05 % ≤ Si ≤ 0,5 %,
    • Cu ≤ 0,04 %,
    • Ti ≤ 0,04 %,
    • unvermeidbare Verunreinigungen einzeln max. 0,01 %, in Summe max. 0,05 % und Rest Al.
  • Es hat sich überraschenderweise herausgestellt, dass Druckplattenträger, welche aus einer Aluminiumlegierung mit entsprechend geringem Aluminiumcarbidgehalten hergestellt worden sind, den Einsatz von gasdichten Beschichtungen zulassen, da die Blasenbildung äußerst gering ist. Es wird vermutet, dass geringste Spuren von Aluminiumcarbid (Al4C3) und dessen Reaktion mit Feuchtigkeit unter Bildung von Methangas zur Blasenbildung unter den gasdichten Beschichtungen führt. Überraschenderweise wurde festgestellt, dass insbesondere die Zusammensetzung der Aluminiumlegierung des Druckplattenträgers eine wichtige Rolle bei der Blasenbildung spielt, obwohl man bisher davon ausgegangen war, dass es sich im Wesentlichen um einen durch die Oberfläche der Druckplattenträger versuchtes Phänomen handelt. Bisherige Aluminiumlegierungen wurden daher nicht auf einen möglichst geringen Aluminiumcarbidgehalt optimiert. Es zeigt sich jedoch, dass bereits bei einem Aluminiumcarbidgehalt von weniger als 10 ppm die Blasenbildung deutlich zurück geht und entsprechende Aluminiumlegierungen zur Herstellung geeigneter Druckplattenträger verwendbar sind. Vorzugsweise wird der Aluminiumcarbidgehalt der erfindungsgemäßen Aluminiumlegierung auf kleiner als 1 ppm eingestellt, so dass eine Blasenbildung bei gasdichter Beschichtung des Druckplattenträgers verhindert wird.
  • Um die weiteren, an einen lithografischen Druckplattenträger gestellten mechanischen, chemischen bzw. elektrochemischen Anforderungen zu gewährleisten, ist es auch vorteilhaft, wenn die weitere Zusammensetzung der Aluminiumlegierung einer Aluminiumlegierung vom Typ AA1xxx, AA3xxx, AA8xxx, vorzugsweise AA1050, oder AA3103 entspricht. Von den genannten Aluminiumlegierungen ist bekannt, dass sie zumindest teilweise die gestellten Anforderungen für lithographische Druckplattenträger erfüllen und bisher zu deren Herstellung verwendet wurden. Durch die erfindungemäße Verringerung des Aluminiumcarbidgehaltes auf weniger als 10 ppm bzw. 1 ppm können die guten mechanischen, chemischen und elektrochemischen Eigenschaften der genannten Aluminiumlegierungen auch bei Druckplattenträgern mit einer gasdichten Beschichtung ausgenutzt werden.
  • Erfindungsgemäß weist die erfindungsgemäße Aluminiumlegierung die folgenden Legierungsbestandteile in Gew.-% auf:
    • 0,05 % ≤ Mg ≤ 0,3 %,
    • Min ≤ 0,3 %,
    • 0,4 % ≤ Fe ≤ 1 %,
    • 0,05 % ≤ Si ≤ 0,5 %,
    • Cu ≤ 0,04 %,
    • Ti ≤ 0,04 %,
    • unvermeidbare Verunreinigungen einzeln max. 0,01 %, in Summe max. 0,05 % und Rest Al.
  • Diese mit einer auf die Anmelderin zurückgehenden europäischen Patentanmeldung mit der Anmeldenummer 05 022 772 geschützte Aluminiumlegierung kombiniert gute chemische und elektrochemische Aufraueigenschaften mit verbesserten mechanischen Eigenschaften, insbesondere nach Durchführung eines Einbrennvorgangs.
  • Gemäß einer zweiten Lehre der vorliegenden Erfindung weist die erfindungsgemäße Aluminiumlegierung einen Aluminiumcarbidgehalt von kleiner 10 ppm, vorzugsweise kleiner 1 ppm und alternativ die folgenden Legierungsbestandteile in Gew.-% auf:
    • 0,1 % ≤ Mg ≤ 0,3 %,
    • Mn ≤ 0,05 %,
    • 0,3 % ≤ Fe ≤ 0,4 %,
    • 0,05 % ≤ Si ≤ 0,25 %,
    • Cu ≤ 0,04 %,
    • Ti ≤ 0,04 %,
    • unvermeidbare Verunreinigungen einzeln max. 0,01 %, in Summe max. 0,05 % und Rest Al; vgl. EP- 1065071-A1
  • Diese Aluminiumlegierung eignet sich aufgrund ihrer ausgewogenen Eigenschaften bezüglich mechanischer Stabilität, chemischer und elektrochemischer Aufraubarkeit besonders gut zur Herstellung von lithographischen Druckplattenträgern. Wiederum wird diese Aluminiumlegierung in Bezug auf die Herstellung von mit nahezu gasdichter Beschichtung versehener Druckplattenträger durch die erfindungsgemäße Reduktion des Aluminiumcarbidgehaltes entscheidend verbessert.
  • Gemäß einer dritten Lehre der vorliegenden Erfindung wird die oben aufgezeigte Aufgabe verfahrensmäßig dadurch gelöst, dass nach der Elektrolyse des Aluminiumoxids das flüssige Aluminium einer Rührstation zugeführt wird, in welcher inerte Gase unter Rühren in das flüssige Aluminium eingebracht werden, wobei die Dauer des Rührens und Einblasens des inerten Gases in die Aluminiumschmelze in der Rührstation mindestens 10 min., vorzugsweise mindestens 15 min. beträgt und der Anteil der Aluminiumcarbide in der Aluminiumlegierung auf kleiner als 10 ppm, vorzugsweise auf kleiner 1 ppm, gesenkt wird. Die Reinigungsschritte von Aluminiumlegierungen zielten bisher auf die Reduzierung anderer Verunreinigungen, wie beispielsweise Erdalkali- oder Alkalimetalle ab, wobei natürlich auch Aluminiumcarbide aus der Aluminiumschmelze entfernt wurden. Die Aluminiumcarbidgehalte der konventionell hergestellten Aluminiumlegierungen lagen aus diesem Grund deutlich über den erfindungsgemäßen Werten.
  • Es hat sich aber gezeigt, dass durch gezieltes Abstimmen einzelner bekannter Reinigungsschritte auf die Entfernung von Aluminiumcarbiden aber auch durch deren Kombination mit konventionellen ausgebildeten Reinigungsschritten sehr geringe Aluminiumcarbidgehalte bei der Herstellung der Aluminiumlegierungen unmittelbar vor dem Gießen der Aluminiumlegierung erreicht werden können. Die nachfolgend beschriebenen Reinigungs- und Verarbeitungsschritte der Aluminiumlegierung können daher erfindungsgemäß sowohl einzeln als auch kombiniert angewendet werden.
  • Erfindungsgemäß wird nach der Elektrolyse des Aluminiumoxids das flüssige Aluminium einer Rührstation zugeführt, in welcher inerte Gase unter Rühren in das flüssige Aluminium eingebracht werden, wobei die Dauer des Rührens und Einblasens des inerten Gases in die Aluminiumschmelze in der Rührstation mindestens 10 min., vorzugsweise 15 min. beträgt. Bisher war bekannt, dass in der Rührstation unter Einblasen von inerten Gasen und Rühren im Wesentlichen die Alkali- und Erdalkalimetalle aus der Aluminiumschmelze entfernt werden. Hierzu waren Rühr- und Begasungszeiten von typischerweise 6 bis 8 min. ausreichend. Überraschenderweise wurde jedoch festgestellt, dass insbesondere bei der Elektrolyse des Aluminiumoxids in die Aluminiumschmelze gelangter Kohlenstoff, welcher im Wesentlichen zur Bildung von Aluminiumcarbidverbindungen in der Aluminiumschmelze führt, durch eine längere Dauer des Rührens und Einblasens von inerten Gasen deutlich reduziert werden kann. Eine maximale Dauer kann aus diesem Grund nicht angegeben werden. Versuche haben jedoch gezeigt, dass die Dauer des Rührens und Einblasens der Gase auf etwa 15 bis 20 min. verlängert werden kann, um einen Kompromiss zwischen Wirtschaftlichkeit und effektiver Entfernung des Aluminiumcarbids aus der Aluminiumlegierung zu erzielen.
  • Alternativ oder kumulativ zur verlängerten Rührzeit ergibt sich eine Reduktion des Aluminiumcarbidgehaltes des geschmolzenen Aluminiums dadurch, dass das der Rührstation zugeführte flüssige Aluminium zumindest teilweise aus Kaltmetall gewonnen worden ist. Kaltmetall ist bereits aus einer Elektrolyse von Aluminiumoxid hervorgegangenes Aluminium, welches einige Verfahrensschritte nach der Elektrolyse durchlaufen ist, beispielsweise auch eine Rührstation. Der Aluminiumcarbidgehalt des zugeführten Kaltmetalls ist daher typischerweise wesentlich geringer als der eines aus der Elektrolyse stammenden flüssigen Aluminiums. Es wird vermutet, dass der Abbrand der bei der Elektrolyse verwendeten Graphitelektroden zu dem Aluminiumcarbidgehalt der aus Aluminiumoxid erzeugten Aluminiumschmelze beitragen.
  • Der Aluminiumcarbidgehalt der erfindungsgemäßen Aluminiumlegierung wird zusätzlich dadurch weiter verringert, dass beim Rühren des flüssigen Aluminiums in der Rührstation Aluminiumfluoride zugegeben werden. Diese entfernen die Alkalimetalle Natrium, Calcium und Lithium aber auch über Oxidation insbesondere Elemente wie Titan und Phosphor. Gleichzeitig konnte jedoch festgestellt werden, dass auch der Aluminiumcarbidgehalt der Aluminiumschmelze reduziert wird.
  • Zur weiteren Reduktion des Aluminiumcarbidgehaltes wird das Aluminium, gemäß einer nächsten weitergebildeten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, zur Zugabe der Legierungsbestandteile einem Ofen zugeführt, wobei das Aluminium in dem Ofen für mindestens 15 min. bis maximal 90 min., vorzugsweise 30 bis 60 min. absteht, nachdem durch Rühren und Zugabe der Legierungsbestandteile das Legieren im Ofen stattgefunden hat. Hierdurch wird erreicht, dass die zumeist in Gasbläschen des zuvor in die Aluminiumschmelze eingebrachten Gases enthaltenen Aluminiumcarbidverbindungen mit diesen zusammen an die Oberfläche der Aluminiumschmelze wandern können und dort einen Teil der von der Schmelze zu entfernenden Krätze bilden.
  • Erfolgt im Ofen eine Gasspülung mit reaktiven und/oder inerten Gasen, können nicht nur weitere Aluminiumcarbidverbindungen aus der Aluminiumschmelze mit dem Gas ausgespült werden, sondern auch gleichzeitig die zugegebenen Legierungsbestandteile homogen in der Aluminiumschmelze verteilt werden.
  • Eine weitere Entfernung von unerwünschten Substanzen aus der Aluminiumschmelze, insbesondere auch Aluminiumcarbidverbindungen, wird dadurch erreicht, dass die Aluminiumlegierung einer Rotorentgasung zugeführt und mit einem Gemisch aus inerten und/oder reaktiven Gasen, insbesondere Argon, Stickstoff und/oder Chlor, gespült wird. Durch diese Rotorentgasung können die bei der Zugabe der Legierungsbestandteile in die Aluminiumschmelze gelangten Aluminiumcarbidverbindungen sowie andere unerwünschte Verbindungen aus der Schmelze der Aluminiumlegierung entfernt werden.
  • Vorzugsweise kann die Aluminiumlegierung mindestens einem Seigerungsschritt unterzogen werden, bei welchem die Aluminiumlegierung auf etwas über der Solidustemperatur der Aluminiumlegierung erwärmt wird, so dass aufgeschmolzene, stark verunreinigte Phasen aus der Aluminiumlegierung ausgepresst werden können. Diese stark verunreinigten Phasen der Aluminiumlegierung enthalten zusätzlich Aluminiumcarbidverbindungen, die auf diese Weise aus der Aluminiumschmelze entfernt werden können.
  • Schließlich kann das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung einer Aluminiumlegierung für lithographische Druckplattenträger in Bezug auf eine Verringerung des Aluminiumcarbidgehaltes dadurch weiter verbessert werden, dass die Aluminiumlegierung vor dem Strang- oder Bandguss gefiltert wird, wobei der Filter eine hohe Filtereffektivität für Partikel mit einer Größe von kleiner oder gleich 5 µm aufweist. Es versteht sich von selbst, dass die filtereffektivität dieser Filter auch für größere Partikel mit einer Größe von deutlich mehr als 5µm ebenfalls hoch ist. Es wurde festgestellt, dass die Aluminiumcarbide in der Regel vorwiegend in Verunreinigungspartikeln mit einer Größe von mehr als 10 µm vorhanden sind, so dass durch die Filterung der Aluminiumlegierung eine zusätzliche Reduktion des Aluminiumcarbidgehaltes erzielt wird. Da die Filterung der Aluminiumlegierung unmittelbar vor dem Gießen der Aluminiumlegierung stattfindet, wird diesem Schritt, insbesondere in Kombination mit den zuvor geschilderten Maßnahmen, ein hoher Stellwert beigemesseri. Um diese Filterung zu gewährleisten werden beispielsweise zweistufige Filter eingesetzt, die aus einem ersten Keramikschaumfilter mit einem nachgeschalteten Tiefbettfilter bestehen. Vorzugsweise kann zwischen beiden Filtern die Zugabe von Kornfeinungsmaterial stattfinden, um eine möglichst hohe Effektivität des Keramikschaumfilters durch den Aufbau eines Filterkuchens und eine lange Lebensdauer des nachgeschalteten Tiefbettfilters zu gewährleisten.
  • Gemäß einer vierten Lehre der vorliegenden Erfindung wird die oben hergeleitete Aufgabe für ein Aluminiumband für lithographische Druckplattenträger dadurch gelöst, dass diese durch kontinuierliches oder diskontinuierliches Gießen einer erfindungsgemäßen Aluminiumlegierung mit anschließendem Warm- und/oder Kaltumformen hergestellt wird, wobei die erfindungsgemäße Aluminiumlegierung unter Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellt worden ist. Das erfindungsgemäße Aluminiumband besteht dann aus einem extrem aluminiumcarbidarmen Werkstoff, so dass es sich ideal zur Herstellung von Druckplattenträgern mit einer gasdichten Beschichtung eignet.
  • Ein Aluminiumband mit nur wenigen Aluminiumcarbidverbindungen auf dessen Oberfläche und im Kernmaterial kann dadurch zur Verfügung gestellt werden, dass die Walzölrückstände auf dem Aluminiumband für lithographische Druckplattenträger durch Glühen und Entfetten des Bandes entfernt worden sind.
  • Vorzugsweise wird das Aluminiumband unter Verwendung eines sauren oder basischen Mediums einer ersten Entfettung und anschließend unter Verwendung eines Beizprozess einer weiteren Reinigung unterzogen, so dass die Entfernung von Aluminiumcarbid auf der Oberfläche noch gründlicher ist. Damit kann ein Aluminiumband mit einer weiter verringerten Menge an Aluminiumcarbidverbindungen auf dessen Oberfläche zur Verfügung gestellt werden. Wie bereits zuvor beschrieben, weist die Aluminiumlegierung des erfindungsgemäßen Aluminiumbandes selbst sehr geringe Anteile an Aluminiumcarbiczverbindungen auf, so dass in Kombination mit der dann nahezu aluminiumcarbidfreien Oberfläche des Aluminiumbandes ein für die Beschichtung mit gasdichten Beschichtungen ideales Aluminiumband für lithographische Druckplattenträger zur Verfügung steht. Schließlich wird gemäß einer fünften Lehre der vorliegenden Erfindung die oben aufgezeigte Aufgabe in Bezug auf die Verwendung des Aluminiumbandes dadurch gelöst, dass das erfindungsgemäße Aluminiumband zur Herstellung von lithographischen Druckplattenträgern mit einer gasdichten Beschichtung verwendet wird.
  • Es gibt nun eine Vielzahl von Möglichkeiten die erfindungsgemäße Aluminiumlegierung zur Herstellung eines Aluminiumbandes für lithographische Druckplattenträger, das Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Aluminiumlegierung sowie das erfindungsgemäße Aluminiumband für lithographische Druckplattenträger und dessen Verwendung auszugestalten und weiterzubilden. Hierzu wird verwiesen einerseits auf die den unabhängigen Patentansprüchen 1, 2, 3 und 11 nachgeordneten Patentansprüchen. Andererseits wird verwiesen auf die Beschreibung eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung einer Aluminiumlegierung in Verbindung mit der Zeichnung.
  • In der Zeichnung zeigt die einzige Figur schematisch die Folge der einzelnen Verfahrensschritte zur Herstellung eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Aluminiumlegierung.
  • Gemäß dem in der einzigen Figur dargestellten Ausführungsbeispiel beginnt die Herstellung einer erfindungsgemäßen Aluminiumlegierung durch eine Elektrolyse 1 von Aluminiumoxid. Das flüssige Aluminium wird dann einer Rührstation 2 zugeführt, alternativ oder kumulativ zu dem direkt aus Aluminumoxid gewonnenen Aluminium kann, wie in der Figur dargestellt, Kaltmetall 3 der Rührstation zugeführt werden. Das Kaltmetall enthält, wie bereits zuvor beschrieben, weniger Aluminiumcarbid als eine unmittelbar aus Aluminiumoxid hergestellte Aluminiumschmelze, da letztere durch Abbrand der Graphitelektroden zusätzlich Kohlenstoffverbindungen und damit auch Aluminiumcarbid enthält. Um die Aluminiumcarbide aus der Aluminiumschmelze zu entfernen wird in der Rührstation 2 das Einleiten von inerten Gasen oder einem Gasgemisch und das Rühren länger, als üblicherweise vorgesehen, durchgeführt. Die minimale Begasungs- und Rührzeit sollte zwischen 10 und 20 min. liegen. Es können aber auch längere Rühr- und Begasungszeiten eingestellt werden. Anschließend wird die Aluminiumschmelze einem Ofen 4 zugeführt. Anschließend werden im Ofen 4 eine Gasspülungen mit reaktiven und/oder inerten Gasen vorgenommen und die Legierungsbestandteile zugegeben. Die Gasspülungen führen zu einer weiteren Reduzierung des Aluminiumcarbidgehaltes in der Aluminiumschmelze. Anschließend steht die Aluminiumlegierung im Ofen einen bestimmten Zeitraum ab, damit die zuvor in der Schmelze gelösten Gasbläschen genügend Zeit haben, um an die Oberfläche der Aluminiumschmelze zu gelangen. Das Abstehen der Schmelze im Ofen kann für einen Zeitraum von 15 bis 90 min., vorzugsweise von 30 bis 60 min. vorgenommen werden. Die bei der Gasspülung mit reaktiven und/oder inerten Gasen an die Oberfläche der Aluminiumschmelze gelangten Gasbläschen werden durch Abkrätzen der Aluminiumlegierung von der Schmelze abgeschöpft und somit aus der Aluminiumlegierung entfernt. Die Krätze enthält dann die aus der Aluminiumschmelze ausgeschwemmten Aluminiumcarbide.
  • Nach der Behandlung im Ofen 4 wird die flüssige Aluminiumlegierung einer Rotorentgasung 5 zugeführt, welche beispielsweise nach dem SNIF-Verfahren (Spinning Nozzle Inert Flotation) arbeitet, beispielsweise mit Argon und/oder Chlor gespült. Durch die feinen Gasbläschen werden wiederum die Verunreinigungen an die Badoberfläche geschwemmt, wobei die Einspreisung von Chlor insbesondere das Abbinden von Natrium- und Kalziumverunreinigungen zu Salzen verursacht, die dann mit den Gasbläschen in einer Krätzeschicht auf der Aluminiumlegierung abgelagert werden. Die Krätzeschicht wird dann wieder entfernt.
  • Schließlich wird die erfindungsgemäße Aluminiumlegierung vor dem Gießen vorzugsweise einem Filtern mit einem Filter 6 unterzogen, welcher eine hohe Filtereffektivität für Partikel mit einer Größe von kleiner oder gleich 5 µm aufweist. Beispielsweise können Filter 6 mit einer Filtereffektivität von mindestens 50% für diese Partikel verwendet werden. Da Aluminiumcarbide in der Regel an größeren Partikeln, zumeist mit einer Größe von etwa 10 µm anhaften, kann der Aluminiumcarbidgehalt der Aluminiumlegierung durch den Filterschritt effektiv weiter reduziert werden. Anschließend kann die Aluminiumlegierung einem kontinuierlichen oder diskontinuierlichen Gießverfahren 7, 8 zugeführt werden.
  • Optional kann die Aluminiumlegierung mindestens einem Seigerungsschritt in einer nicht dargestellten Seigerungsstation unterzogen werden, bei welchem die Aluminiumlegierung auf eine Temperatur knapp oberhalb der Solidustemperatur der Aluminiumlegierung erhitzt wird. Stark verunreinigte Phasen der Aluminiumschmelze schmelzen unterhalb der Solidustemperatur auf, so dass diese aus der Aluminiumschmelze gepresst und entfernt werden können. Da die verunreinigten Phasen in der Regel auch Aluminiumcarbide enthalten, wird deren Anteil in der erfindungsgemäßen Aluminiumlegierung durch die optionale Seigerung weiter verringert.
  • Schöpfproben der Aluminiumlegierung, welche nach der Filterung und damit unmittelbar vor dem Gießen gezogen wurden, zeigten einen extrem geringen Aluminiumcarbidanteil von weniger als 1 ppm.

Claims (14)

  1. Aluminiumlegierung zur Herstellung eines Aluminiumbandes für lithographische Druckplattenträger,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Aluminiumlegierung einen Aluminiumcarbidgehalt von kleiner 10 ppm, vorzugsweise kleiner 1 ppm und die folgenden Legierungsbestandteile in Gew.-% aufweist:
    0,05 % ≤ Mg ≤ 0,3 %,
    Mn ≤ 0,3 %,
    0,4 % ≤ Fe ≤ 1 %,
    0,05 % ≤ Si ≤ 0,5 %,
    Cu ≤ 0,04 %,
    Ti ≤ 0,04 %,
    unvermeidbare Verunreinigungen einzeln max. 0,01 %, in Summe max. 0,05 % und Rest Al.
  2. Aluminiumlegierung zur Herstellung eines Aluminiumbandes für lithographische Druckplattenträger,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Aluminiumlegierung einen Aluminiumcarbidgehalt von kleiner 10 ppm, vorzugsweise kleiner 1 ppm und alternativ die folgenden Legierungsbestandteile in Gew.-% aufweist:
    0,1 % ≤ Mg ≤ 0,3 %,
    Mn ≤ 0,05 %,
    0,3 % ≤ Fe ≤ 0,4 %,
    0,05 % ≤ Si ≤ 0,25 %,
    Cu ≤ 0,04 %,
    Ti ≤ 0,04 %,
    unvermeidbare Verunreinigungen einzeln max. 0,01 %, in Summe max. 0,05 % und Rest Al.
  3. Verfahren zur Herstellung einer Aluminiumlegierung nach Anspruch 1 oder 2 für lithographische Druckplattenträger, bei welchem bei der Herstellung der Aluminiumlegierung nach der Elektrolyse des Aluminiumoxids das flüssige Aluminium bis zum Gießen der Aluminiumlegierung einer Mehrzahl von Reinigungsschritten zugeführt wird,
    dadurch gekennzeichnet, dass nach der Elektrolyse des Aluminiumoxids das flüssige Aluminium einer Rührstation zugeführt wird, in welcher inerte Gase unter Rühren in das flüssige Aluminium eingebracht werden, wobei die Dauer des Rührens und Einblasens des inerten Gases in die Aluminiumschmelze in der Rührstation mindestens 10 min., vorzugsweise mindestens 15 min. beträgt und der Anteil der Aluminiumcarbide in der Aluminiumlegierung auf kleiner als 10 ppm, vorzugsweise auf kleiner 1 ppm, gesenkt wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 3,
    dadurch gekennzeichnet, dass das der Rührstation zugeführte flüssige Aluminium zumindest teilweise aus Kaltmetall gewonnen worden ist.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 oder 4,
    dadurch gekennzeichnet, dass beim Rühren des flüssigen Aluminiums in der Rührstation Aluminiumfluoride zugegeben werden.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Aluminium zur Zugabe der Legierungsbestandteile einem Ofen zugeführt wird und in dem Ofen für mindestens mehr als 30 min., vorzugsweise mindestens mehr als 60 min., absteht, nachdem durch Rühren und Zugabe der Legierungsbestandteile das Legieren im Ofen stattgefunden hat.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 6,
    dadurch gekennzeichnet, dass im Ofen eine Gasspülung mit inerten und/oder reaktiven Gasen erfolgt.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 7,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Aluminiumlegierung nach dem Ofen einer Rotorentgasung zugeführt und mit einem Gemisch aus inerten und/oder reaktiven Gasen, insbesondere Argon, Stickstoff und/oder Chlor gespült wird.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 8,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Aluminiumlegierung mindestens einem Seigerungeschritt unterzogen wird.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 9,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Aluminiumlegierung vor dem Strang- oder Bandguss gefiltert wird, wobei der Filter eine hohe Filtereffektivität für Partikel mit einer Größe von kleiner oder gleich 5 µm aufweist.
  11. Aluminiumband für lithographische Druckplattenträger hergestellt durch kontinuierliches oder diskontinuierliches Gießen einer Aluminiumlegierung nach Anspruch 1 oder 2, mit anschließender Warm- und/oder Kaltumformung, wobei die Aluminiumlegierung unter Verwendung eines Verfahrens nach Anspruch 3 bis 10 hergestellt ist.
  12. Aluminiumband nach Anspruch 11,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Walzölrückstände auf dem Aluminiumband für lithographische Druckplattenträger durch Glühen und Entfetten des Bandes entfernt worden sind.
  13. Aluminiumband nach Anspruch 11 oder 12,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Aluminiumband unter Verwendung eines sauren oder basischen Mediums einer ersten Entfettung und anschließend unter Verwendung eines Beizprozesses einer weiteren Entfettung unterzogen wird.
  14. Verwendung des Aluminiumbandes für lithographische Druckplattenträgeres nach einem der Ansprüche 11 bis 13 zur Herstellung von lithographischen Druckplattenträgern mit einer gasdichten Beschichtung.
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