EP1937860B2 - Verfahren zur herstellung eines aluminiumbandes für lithographische druckplattenträger - Google Patents

Verfahren zur herstellung eines aluminiumbandes für lithographische druckplattenträger Download PDF

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EP1937860B2
EP1937860B2 EP06819101.4A EP06819101A EP1937860B2 EP 1937860 B2 EP1937860 B2 EP 1937860B2 EP 06819101 A EP06819101 A EP 06819101A EP 1937860 B2 EP1937860 B2 EP 1937860B2
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EP
European Patent Office
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aluminum
printing plate
aluminum strip
strip
roughening
Prior art date
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Bernhard Kernig
Henk-Jan Brinkman
Arve Sund
Gerd Steinhoff
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Speira GmbH
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Hydro Aluminium Rolled Products GmbH
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    • C23G—CLEANING OR DE-GREASING OF METALLIC MATERIAL BY CHEMICAL METHODS OTHER THAN ELECTROLYSIS
    • C23G1/00—Cleaning or pickling metallic material with solutions or molten salts
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    • B41M2205/12—Preparation of material for subsequent imaging, e.g. corona treatment, simultaneous coating, pre-treatments

Definitions

  • the aluminum strip produced according to the invention has, on the one hand, very good properties with regard to electrochemical roughening of the strip and, on the other hand, improved mechanical properties, in particular after a stoving process has been carried out.
  • This is all the more surprising since the experts have previously believed that only an Fe content of max. 0.4% by weight may be present in an aluminum strip for lithographic printing plate supports in order not to lead to uneven roughening of the strip due to coarse precipitation phases in the cast, which are preferably attacked during electrochemical roughening.
  • the elimination of coarse phases in the cast does not occur in the aluminum strip produced according to the invention, since a uniform roughening structure is achieved during the electrochemical roughening.
  • the aluminum strip according to the invention has an elastic limit Rp0.2 of at least 180 MPa and a tensile strength Rm of at least 190 MPa in the rolling direction and / or an elastic limit Rp0 , 2 of at least 190 MPa and a tensile strength Rm of at least 200 MPa transverse to the rolling direction at room temperature.
  • the aluminum strip produced according to the invention has a heat treatment of 240 ° C for 10 min. a yield strength Rp0.2 of at least 140 MPa and a tensile strength Rm of at least 150 MPa across or in the direction of rolling, the aluminum strip produced according to the invention is particularly suitable for lithographic printing plate supports for particularly long runs, since these lose as little strength as possible after the baking process should.
  • the aluminum strip produced according to the invention is further improved in that the alternating bending strength of the aluminum strip in the rolling direction is more than 3000 bending cycles, preferably more than 3200 bending cycles in the rolling direction.
  • the above-mentioned number of bending cycles in the rolling direction is achieved by the aluminum strip produced according to the invention, in particular in the hard-rolled state, and thus exceeds conventional ones Aluminum strips in hard-rolled condition clearly.
  • the flexural fatigue strength was measured by taking samples with a length of 100 mm and a width of 20 mm from the aluminum strip, the longitudinal axis of the samples corresponding to the rolling direction. The samples were then subjected to an alternating bend over a radius of 30 mm and the number of bends to break was determined.
  • the number of bends is a measure of the stability of a printing plate carrier made from the aluminum strip during the printing process. In the present case, the number of bending cycles was statistically determined from twelve samples.
  • the aluminum strip produced according to the invention thus enables the production of printing plate carriers with a particularly long service life.
  • Aluminum strips in condition H18 were also produced from the melts V486 and V488, with intermediate annealing taking place during cold rolling.
  • the degree of rolling down to the final thickness was limited to 65% to 85% after the intermediate annealing.

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Aluminiumbandes für lithographische Druckplattenträger.
  • Druckplattenträger für den lithographischen Druck aus einer Aluminiumlegegierung 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 Kombinationen der beschriebenen Aufrauverfahren 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. Bei diesem Einbrennvorgang soll der Druckplattenträger möglichst wenig an Festigkeit verlieren, damit die Druckplattenträger weiterhin einwandfrei handhabbar sind. Im Einsatz der Druckplattenträger spielt darüber hinaus die Ermüdungs- bzw. Biegewechselfestigkeit der Druckplattenträger eine Rolle, um eine lange Standfestigkeit der Druckplattenträger garantieren zu können.
  • Die bisher eingesetzten AlMn-Legierungen vom Typ AA3003, AA3103 zeigen zwar eine gute Ermüdungsfestigkeit gegenüber den ebenfalls eingesetzten Druckplattenträgern aus einer Aluminiumlegierung vom Typ AA1050, jedoch ist das Aufrauverhalten bei dem bevorzugt eingesetzten elektrochemischen Aufrauen schlecht, so dass vorzugsweise eine Aluminiumlegierung vom Typ AA1050 eingesetzt werden.
  • Eine Weiterentwicklung der Aluminiumlegierung vom Typ AA1050 ist nun aus der auf die Anmelderin zurück gehenden deutschen Offenlegungsschrift DE 199 56 692 A1 bekannt, wobei die Aluminiumlegierung neben Aluminium folgende Legierungsbestandteile in Gew.-% umfasst:
    • 0,3 bis 0,4 % Fe,
    • 0,1 bis 0,3 % Mg,
    • 0,05 bis 0,25 % Si,
    • max. 0,05 % Mn,
    • max. 0,04 % Cu.
  • Bei der Herstellung von lithographischen Druckplattenträgern aus einem Aluminiumband mit der oben genannten Zusammensetzung wurde nun festgestellt, dass insbesondere für das bevorzugt angewendete elektrochemische Aufrauen des Aluminiumbandes bis zur Erzielung einer homogenen Aufrauung ein relativ hoher Ladungsträgereintrag notwendig ist, so dass der Aufrauprozess sehr kostenintensiv ist. Darüber hinaus wurde festgestellt, dass auch die mechanischen Eigenschaften der bisher für die Herstellung von Aluminiumbändern für lithographische Druckplattenträger verwendeten Aluminiumlegierung verbesserungswürdig sind. Dies betrifft insbesondere die thermische Stabilität der Druckplattenträger nach einem Einbrennvorgang.
  • Neuere Entwicklungen zielen darauf ab, bei gleich bleibendem Eisengehalt den Mangangehalt der Aluminiumlegierung zu erhöhen, um eine höhere Festigkeit nach dem Einbrennvorgang zu erzielen. Eine entsprechende Aluminiumlegierung ist aus der internationalen Patentanmeldung WO 02/48415 A1 bekannt. Allerdings zeigten sich bei erhöhten Magnesium- und Manganwerten der Aluminiumlegierung weiterhin Probleme in der elektrochemischen Aufrauhbarkeit.
  • Schließlich ist aus der US 2005/0013724 A1 bekannt, dass zur Verbesserung der Festigkeit und der Warmfestigkeit bei sehr guten Aufraueigenschaften Magnesium und Zink zu einer Aluminiumlegierung vom Typ JIS A1050 hinzugefügt werden müssen, wobei darin eine Legierungszusammensetzung vorgeschlagen wird, die folgende Legierungsbestandteile in Gew.-% aufweist:
    • 0,1 % ≤ Mg ≤ 0,3 %,
    • 0,05 % ≤ Zn ≤ 0,5 %,
    • 0,2 % ≤ Fe ≤ 0,6 %,
    • 0,03 % ≤ Si ≤ 0,15 %,
    • Cu ≤ 0,02 %,
    • 0,003 % ≤ Ti ≤ 0,05 %,
    Rest Al und Verunreinigungen.
  • Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines Aluminiumbandes für lithographische Druckplattenträger zur Verfügung zu stellen, mit welchem Druckplattenträger mit einer verbesserten Aufraubarkeit und gleichzeitig verbesserten mechanischen Eigenschaften, insbesondere nach einem Einbrennvorgang hergestellt werden können.
  • Die oben hergeleitete Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Aluminiumband bestehend aus einer Aluminiumlegierung bereitgestellt, dass die Aluminiumlegierung folgende Anteile an Legierungsbestandteilen in Gew.-% aufweist:
    • 0,05 % ≤ Mg ≤ 0,3 %,
    • 0,008 % ≤ 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, wobei das Verhältnis der Anteile der Legierungsbestsandteile Fe/Mn 2 bis 15 beträgt.
  • Es hat sich überraschenderweise gezeigt, dass das erfindungsgemäß hergestellte Aluminiumband trotz des hohen Fe-Gehaltes einerseits sehr gute Eigenschaften im Hinblick auf ein elektrochemisches Aufrauen des Bandes und andererseits verbesserte mechanischen Eigenschaften, insbesondere nach Durchführung eines Einbrennvorgangs, aufweist. Dies ist um so überraschender, als dass die Fachwelt bisher der Auffassung war, dass nur ein Fe-Gehalt von max. 0,4 Gew.-% in einem Aluminiumband für lithographische Druckplattenträger vorhanden sein darf, um nicht aufgrund grober Ausscheidungsphasen im Guss, welche beim elektrochemischen Aufrauen bevorzugt angegriffen werden, zu einem ungleichmäßigen Aufrauen des Bandes zu führen. Vermutlich tritt die Ausscheidung von groben Phasen im Guss bei dem erfindungsgemäß hergestellten Aluminiumband nicht auf, da eine gleichmäßige Aufraustruktur beim elektrochemischen Aufrauen erzielt wird. Der Mg-Gehalt von 0,05 Gew.-% bis 0,3 Gew.-% des erfindungsgemäß hergestellten Aluminiumbandes gewährleistet die Rekristallisation der Aluminiumlegierung bereits im Warmband, welche zu einer globulitischen Konstruktur mit geringen Korndurchmessern führt. Hieraus resultiert eine Verringerung von Streifigkeitseffekten bei der elektrochemischen Aufrauung. Gleichzeitig erhöht der Mg-Gehalt in der Aluminiumlegierung die Aufrau-Geschwindigkeit in einem elektrochemischen Aufrauverfahren, wobei jedoch bei einem Mg-Gehalt von größer als 0,3 Gew.-% der beschleunigte Ätzangriff zu einer inhomogenen Aufraustruktur führen kann und der Aufrauprozess problematisch wird.
  • Der Mn-Gehalt von 0,008 Gew.-% bis 0,3 Gew.-% führt insbesondere in Verbindung mit den relativ hohen Fe-Gehalten von 0,4 bis 1,0 Gew.-% zu einer Verbesserung der thermischen Stabilität der Aluminiumlegierung, so dass die Festigkeit von der aus der Aluminiumlegierung hergestellten Druckplattenträgern nach einem Einbrennvorgang erhöht wird. In Kombination mit dem hohen Fe-Gehalt führt der Zusatz an Mangan gleichzeitig zu einer erhöhten Reaktivität in den elektrochemischen Aufrauprozessen, aber auch in den vor dem elektrochemischen Aufrauen zumeist durchgeführten Beizverfahren. Insgesamt wird ein geringerer Ladungsträgereintrag beispielsweise zur Erzielung einer vollständigen Aufrauung eines erfindungsgemäß hergestellten Aluminiumbandes benötigt, so dass die Prozesszeiten für das elektrochemische Aufrauen und damit die Herstellkosten für Druckplattenträger gesenkt werden können.
  • Der erfindungsgemäße Si-Gehalt von 0,05 Gew.-% bis 0,5 Gew.-% beeinflusst ebenfalls das Erscheinungsbild elektrochemisch aufgerauter Druckplattenträger. Ist der Si-Gehalt zu gering so entsteht beim elektrochemischen Aufrauen eine zu hohe Anzahl an zu kleinen Vertiefungen im Aluminiumband. Bei einem zu großen Si-Gehalt ist die Anzahl der Vertiefungen im aufgerauten Aluminiumband zu gering und die Verteilung inhomogen.
  • Der Cu-Gehalt der erfindungsgemäßen Aluminiumlegierung muss zur Vermeidung extrem inhomogener Strukturen beim Aufrauen auf max. 0,04 Gew.-% beschränkt werden. Dies gilt auch für den zumeist durch die Kornfeinungsmaterialien in die Schmelze der Aluminiumlegierung gelangenden Anteile an Titan. Daher ist eine Beschränkung des Ti-Gehaltes auf max. 0,04 Gew.-% notwendig. Die Beschränkung der Verunreinigungen der Aluminiumlegierung auf einzeln max. 0,01 Gew.-% und in Summe max. auf 0,05 Gew.-% führt zu einer weiteren Stabilisierung der Eigenschaften des Aluminiumbandes für lithographische Druckplattenträger insbesondere im Hinblick auf fertigungstechnische Toleranzen der Zusammensetzung der Aluminiumlegierung und deren Prozesseigenschaften. Damit eignet sich das erfindungsgemäß hergestelltee Aluminiumband sehr gut zur Herstellung von lithographischen Druckplattenträger, da dieses neben sehr guten Aufraueigenschaften gleichzeitig sehr gute mechanische Eigenschaften, insbesondere nach der Durchführung von Einbrennvorgängen, bereitstellt.
  • Eine weitere Verringerung des notwendigen Ladungsträgereintrages zur Erzielung einer homogen aufgerauten Oberfläche wird dadurch erreicht, dass das Verhältnis der Anteile der Legierungsbestandteile Fe/Mn 2 bis 15, vorzugsweise 3 bis 8 beträgt. Die Ursache wird in der erhöhten Anzahl von spezifischen Fe- und Mn-haltigen Ausscheidungen gesehen, die neben den mechanischen und thermischen Eigenschaften auch die Reaktivität beim Aufrauen der Aluminiumlegierung positiv beeinflussen.
  • Weist das erfindungsgemäße Aluminiumband einen Mn-Gehalt in Gew.-% von 0,008 % < Mn < 0,2 %, vorzugsweise von 0,008 % < Mn < 0,1 % auf, so kann bei deutlicher Verbesserung der thermischen Stabilität nach einem Einbrennvorgang gleichzeitig die Neigung zur Inhomogenität nach einem elektrochemischen Aufrauen weiter verringert werden.
  • In gleicher Weise kann das Aufrauverhalten des erfindungsgemäß hergestellten Aluminiumbandes dadurch verbessert werden, dass die Aluminiumlegierung einen Ti-Gehalt in Gew.-% von max. 0,01 % aufweist.
  • Schließlich hat sich gezeigt, dass die thermische Stabilität des Aluminiumbandes in Bezug auf die Festigkeitswerte nach einem Einbrennvorgang dadurch verbessert werden kann, dass das Verhältnis der Anteile der Legierungsbestandteile von Fe/Si mindestens 2 beträgt.
  • Um die Handhabbarkeit der aus einem erfindungsgemäß hergestellten Aluminiumband hergestellten Druckplattenträger zu verbessern, weist das erfindungsgemäße Aluminiumband, gemäß einer nächsten vorteilhaften Ausführungsform, eine Dehngrenze Rp0,2 von mindestens 180 MPa und eine Zugfestigkeit Rm von mindestens 190 MPa in Walzrichtung und/oder eine Dehngrenze Rp0,2 von mindestens 190 MPa und eine Zugfestigkeit Rm von mindestens 200 MPa quer zur Walzrichtung bei Raumtemperatur auf.
  • Weist das erfindungsgemäß hergestellte Aluminiumband nach einer Wärmebehandlung von 240 °C für 10 min. eine Dehngrenze Rp0,2 von mindestens 140 MPa und eine Zugfestigkeit Rm von mindestens 150 MPa quer zur oder in Walzrichtung auf, so eignet sich das erfindungsgemäß hergestellte Aluminiumband insbesondere für lithographische Druckplattenträger für besonders hohe Auflagen, da diese nach dem Einbrennvorgang möglichst wenig an Festigkeit verlieren sollten.
  • Weiter verbessert wird das erfindungsgemäß hergestelltee Aluminiumband gemäß einer weiteren Ausgestaltung dadurch, dass die Biegewechselfestigkeit des Aluminiumbandes in Walzrichtung mehr als 3000 Biegezyklen, vorzugsweise mehr als 3200 Biegezyklen in Walzrichtung beträgt. Die genannte Anzahl an Biegezyklen in Walzrichtung erreicht das erfindungsgemäß hergestellte Aluminiumband insbesondere im walzharten Zustand und übertrifft damit konventionelle Aluminiumbänder in walzhartem Zustand deutlich. Gemessen wurde die Biegewechselfestigkeit indem aus dem Aluminiumband Proben mit einer Länge von 100 mm und einer Breite von 20 mm entnommen wurden, wobei die Längsachse der Proben der Walzrichtung entspricht. Die Proben wurden dann maschinell über einen Radius von 30 mm einer wechselnden Biegung unterzogen und die Anzahl der Biegungen bis zum Bruch bestimmt. Die Anzahl der Biegungen ist ein Maß für die Stabilität eines aus dem Aluminiumband gefertigten Druckplattenträgers beim Druckprozess. Vorliegend wurde die Anzahl der Biegezyklen statistisch aus zwölf Proben ermittelt. Das erfindungsgemäß hergestellte Aluminiumbänd ermöglicht damit die Fertigung von Druckplattenträgern mit besonders hoher Standzeit.
  • Eine weiter verlängerte Standzeit von aus dem erfindungsgemäß hergestellten Aluminiumband hergestellten Druckplattenträgern wird dadurch erreicht, dass die Biegewechselfestigkeit des Aluminiumbandes nach einer Wärmebehandlung von 240°C für 10 Min. in Walzrichtung von mehr als 3300 Biegezyklen, vorzugsweise mehr als 3400 Biegezyklen in Walzrichtung beträgt. Die Ursache für die Steigerung der Biegezyklen wird einerseits in der Entfestigung des Aluminiumbandes während des Einbrennvorganges, andererseits aber auch in der thermischen Stabilität des erfindungsgemäß hergestellten Aluminiumbandes gesehen.
  • Schließlich kann ein elektrochemischer Aufrauprozess des Aluminiumbandes, welcher zur Herstellung von Druckplattenträgern üblicherweise durchgeführt wird, dadurch verbessert werden, dass das Aluminiumband eine feinkörnige, globulitischen Körner aufweisende Oberfläche mit mehr als 250 Körnern pro mm2, vorzugsweise mehr als 350 Körnern pro mm2 aufweist. Eine feinkörnige Struktur mit der angegebenen Korndichte bewirkt ein homogeneres Erscheinungsbild in aufgerautem oder beschichteten Zustand. Dies beschleunigt insgesamt den Aufrauprozess. Die Kornstruktur kann beispielsweise durch das erfindungsgemäße Herstellverfahren mit nach einer Zwischenglühung speziell eingestellten Abwalzgraden während des Kaltwalzens auf Enddicke erreicht werden.
  • Die oben aufgezeigte Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Herstellung eines Aluminiumbandes dadurch gelöst, dass ein Walzbarren aus einer Aluminiumlegierung mit folgenden Legierungsbestandteilen in Gew.-%:
    • 0,05 % ≤ Mg ≤ 0,3 %,
    • 0,008 % ≤ 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, wobei das Verhältnis der Anteile der Legierungsbestsandteile Fe/Mn 2 bis 15 beträgt, diskontinuierlich gegossen wird, vor dem Warmwalzen der Walzbarren vorgewärmt oder homogenisiert wird, der Walzbarren zu einem Warmband warmgewalzt wird und das Warmband mit oder ohne Zwischenglühung auf Enddicke kaltgewalzt wird. Dabei wird in der Regel nach dem Gießen zur Verbesserung der Reinheit und Gleichmäßigkeit des Aluminiumbandes die Gusshaut des Walzbarrens vor dem Warm- und Kaltumformen abgefräst und das Fertigwalzen mit fein geschliffenen Stahlwalzen durchgeführt. Vorzugsweise kann vor dem Warmwalzen eine Vorwärmung oder Homogenisierung bei Temperaturen von 380 °C bis 600 °C stattfinden. Darüber hinaus beträgt die Warmbandendtemperatur vorzugsweise zwischen 280 und 370°C.
  • Eine für die Verarbeitung des Aluminiumbandes zu Druckplattenträgern und deren Verwendung optimierter Zustand wird gemäß einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens dadurch erreicht, dass mindestens eine Zwischenglühung während des Kaltwalzens erfolgt und nach der Zwischenglühung der Abwalzgrad bis zur Enddicke zwischen 65% und 85 % beträgt. Hierdurch wird ein optimierter Zustand zwischen weichgeglüht und walzhart eingestellt, so dass das Aluminiumband einerseits ausreichende Festigkeitswerte, insbesondere auch nach einem Einbrennvorgang, aufweist. Andererseits kann eine feinkörnige Oberfläche zur Verfügung gestellt werden, so dass en homogeneres Erscheinungsbild nach dem Aufrauen gewährleistet ist.
  • Die Enddicke des Aluminiumbandes beträgt vorzugsweise 0,15 mm bis 0,5 mm, insbesondere 0,15 mm bis 0,35 mm. Insbesondere bei geringen Dicken kann mit einem nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Aluminiumband ein für die Herstellung von Druckplattenträger optimiertes Aluminiumband zur Verfügung gestellt werden, da es bei verbesserter Wärmebeständigkeit und verbesserter Festigkeitswerte ein verbessertes Aufrauverhalten aufweist.
  • Zur Herstellung eines Aluminiumbandes für lithographische Druckplattenträger wird das fertiggewalzte Aluminiumband nach dem Walzen einer Entfettung mit einem alkalischen oder sauren Medium unterzogen und das entfettete Aluminiumband elektrochemisch aufgeraut. Die Aufrauung des Aluminiumbandes erfolgt vorzugsweise in Bädern aus Salpetersäure HNO3 oder Salzsäure HCl. Darüber hinaus kann das elektrochemische Aufrauen auch in Mischsäurelösungen vorgenommen werden.
  • Um das fertiggewalzte Aluminiumband optimal auf den bevorstehenden elektrochemischen Aufrauprozess vorzubereiten, ist eine besonders gründliche Entfettung notwendig. Dazu wird das Aluminiumband vorzugsweise mit einem Entfettungsmedium entfettet, das mindestens 1,5 bis 3 Gew.-% einer Zusammensetzung aus 5 bis 40 Gew.-% Natriumpolyphosphat, 3 bis 10 Gew.-% Natriumgluconat, 30 bis 70 % Natriumkarbonat und 3 bis 8 Gew.-% eines Gemisches eines nicht-ionischen und eines ionischen Tensids enthält. Das Entfettungsmedium gewährleistet einerseits die nahezu vollständige Beseitigung von eventuell vorhandenen Walzölrückständen. Andererseits wird durch den leicht beizenden Charakter des Entfettungsmediums die Walzoxidschicht des Aluminiumbandes abgelöst.
  • Es gibt nun eine Vielzahl von Möglichkeiten das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Aluminiumbandes für lithographische Druckplattenträger weiterzubilden und auszugestalten. Hierzu wird verwiesen einerseits auf die dem Patentanspruch 1 nachgeordneten Patentansprüche, andererseits auf die nachfolgende Beschreibung von Ausführungsbeispielen.
  • In der Tabelle 1 sind nun die untersuchten Aluminiumlegierungen und ihre Zusammensetzungen im Hinblick auf die Legierungsbestandteile Fe, Mn und Mg dargestellt. Die Aluminiumlegierungen V402 und V404 weisen eine dem Stand der Technik entsprechende Zusammensetzung auf und dienen daher als Vergleichslegierungen. Die Walzbarren bestehend aus den verschiedenen, in Tabelle 1 angegebenen Aluminiumlegierungen wurden nach dem Abtrennen der Gusshaut und einer Vorwärmung bis zu einer Dicke von 4,0 mm warmgewalzt, anschließend einem Kaltwalzen auf eine Enddicke von 0,3 mm unterzogen und optional zwischen zwei Kaltwalzstichen zwischengeglüht. Es wurden jeweils Aluminiumbänder im Zustand H18, mit einer Zwischenglühung bei 2,2 mm, und im Zustand H19 ohne eine Zwischenglühung hergestellt. Tabelle 1
    Schmelze Fe Mn Mg Si
    V402 0,36 0,008 0,22 0,10 Stand der Technik
    V403 0,48 0,008 0,22 0,10 Nicht Erfindungsgemäß
    V404 0,35 0,010 0,22 0,10 Stand der Technik
    V405 0,52 0,010 0,22 0,10 Nicht Erfindungsgemäß
    V407 0,4 0,050 0,21 0,10 Erfindungsgemäß
    V408 0,54 0,050 0,2 0,10 Erfindungsgemäß
    V409 0,43 0,095 0,22 0,10 Erfindungsgemäß
    V410 0,59 0,095 0,2 0,10 Erfindungsgemäß
  • Sowohl die mit Zwischenglühung als auch die ohne Zwischenglühung hergestellten Aluminiumbänder wurden Zugversuchen gemäß der DIN EN 10002 unterzogen, welche sowohl bei Raumtemperatur als auch nach einem Einbrennvorgang bei 240 °C für 10 min. durchgeführt wurden. Die Ergebnisse der Zugversuche sind einerseits für Aluminiumbänder mit Zwischenglühung in Tabelle 2 (Versuchs-Nr. 1 bis 8) und andererseits ohne Zwischenglühung in Tabelle 3 (Versuchs-Nr. 9 bis 16) dargestellt. Für die mit Zwischenglühung hergestellten Aluminiumbänder zeigt sich im Vergleich zwischen den Vergleichsaluminiumbändern aus den Versuchen Nr. 1 und 3, dass die Dehngrenze Rp0,2 sowie die Zugfestigkeit der Aluminiumbänder mit steigendem Eisen- und Mangangehalt ansteigen. Die thermische Stabilität, d.h. die Dehngrenze Rp0,2 sowie die Zugfestigkeit Rm nach einem Einbrennvorgang verändert sich jedoch nicht. Im Gegensatz dazu zeigen die erfindungsgemäß hergestellten Aluminiumbänder im Vergleich zu den Vergleichslegierungsbänder aus den Versuchen Nr. 9 und 11 einerseits einen Anstieg der Dehngrenze Rp0,2 und der Zugfestigkeit Rm und andererseits ebenfalls erhöhte Werte für die Dehngrenze Rp0,2 und die Zugfestigkeit Rm nach einem Einbrennvorgang von 240 °C für 10 min..
  • Besonders deutlich ist die Erhöhung der thermischen Stabilität aufgrund der erfindungsgemäßen Kombination hoher Fe-Gehalt und erhöhter Mn-Gehalte an den Versuchen Nr. 13 bis 16 zu erkennen. Bei nahezu identischen Fe-Gehalten zeigten die Versuche Nr. 13 und 14 zwar bereits eine. erhöhte Dehngrenze Rp0,2 nach einem thermischen Einbrennvorgang im Vergleich zu konventionellen Aluminiumbändern, mit steigendem Mn-Gehalt stieg die Dehngrenze Rp0,2 jedoch erneut an, wie die Versuche 15 und 16 zeigen.
  • Überraschenderweise zeigt sich insbesondere bei hohen Fe- und Mn-Werten (vgl. Versuch-Nr. 16) im Zustand H19 besonders eindrucksvoll der Anstieg der thermischen Stabilität nach einem Einbrennvorgang. Die Werte für die Dehngrenze Rp0,2 steigen von unter 140 MPa auf etwa 150 MPa sowie für die Zugfestigkeit von 140 MPa auf etwa 160 MPa. Tabelle 2
    Nr. Schmelze Raumtemperatur 240 °C/10 min D
    Rp0,2 (MPa) Rm (MPa) Rp0,2 (MPa) Rm (MPa) Rp0,2 (MPa) Rm (MPa)
    Stand der Technik 1 V402 192 199 145 158 47 41
    Nicht erfingdungsgemäß 2 V403 197 204 147 158 50 46
    Stand der Technik 3 V404 193 199 144 157 49 42
    Nicht erfindungsgemäß 4 V405 198 205 148 159 50 46
    erfindungsgemäß 5 V407 196 203 145 156 51 47
    erfindungsgemäß 6 V408 200 208 147 156 53 52
    erfindungsgemäß 7 V409 197 203 144 156 53 47
    erfindungsgemäß 8 V410 203 211 148 157 55 54
    Tabelle 3
    Nr. Schmelze Raumtemperatur 240 °C/10 min D
    Rp0,2 (MPa) Rm (MPa) Rp0,2 (MPa) Rm (MPa) Rp0,2 (MPa) Rm (MPa)
    Stand der Technik 9 V402 194 208 137 140 57 68
    Nicht erfindungsgemäß 10 V403 196 213 140 151 56 62
    Stand der Technik 11 V404 192 206 136 149 56 57
    Nicht erfindungsgemäß 12 V405 197 214 140 151 57 63
    erfindungsgemäß 13 V407 197 212 143 155 54 57
    erfindungsgemäß 14 V408 200 217 145 155 56 62
    erfindungsgemäß 15 V409 198 211 150 163 48 48
    erfindungsgemäß 16 V410 203 221 149 160 54 61
  • In der Tabelle 4 sind nun die Ergebnisse hinsichtlich des Aufrauverhaltens der erfindungsgemäßen Aluminiumlegierungen im Vergleich zu den bisher verwendeten Aluminiumlegierungen aus Versuchs-Nr. 17 und 19 dargestellt. Die Ergebnisse aus den Aufrauversuchen der Aluminiumbänder hergestellt mit und ohne Zwischenglühung wurden in der Tabelle qualitativ zusammengefasst. Die Aufrauung wurde in einem HNO3-Bad durchgeführt, welches insbesondere sensitiver in Bezug auf auftretende Streifigkeiten oder Inhomogenitäten reagiert. Das Aufrauverhalten der bisher bevorzugt verwendeten Schmelzen aus den Versuchen Nr. 17 und 19 wurde im Hinblick auf die Höhe des Ladungsträgereintrages als Referenz verwendet und mit zufriedenstellend "o" bewertet. Ein verringerter Ladungsträgereintrag zur Erzielung einer flächendeckenden Aufrauung wurde mit einem "+" bewertet. Ein "+" bedeutet daher eine Verringerung des Ladungsträgereintrages ein "++" eine stärkere Verringerung und "+++" eine wesentliche Verringerung des Ladungsträgereintrages. Darüber hinaus wurde die Homogenität der Aufrauung bewertet. Auch hier wurden als Referenz die Aluminiumlegierungen mit Versuchs-Nr. 17 und 19 herangezogen und mit einem "o" bewertet. Es zeigt sich das insbesondere im Bereich des Verhältnisses von Fe/Mn von 2 bis 15 bzw. 3 bis 8 die Werte für den Ladungsträgereintrag zur homogenen Aufrauung des Aluminiumbandes sich verringern. Bei den Versuchen unter Laborbedingungen wurden bei den erfindungsgemäßen Aluminiumlegierungen eine Reduzierung des Ladungsträgereintrages um bis zu 25 % unterhalb des üblichen Ladungsträgereintrags erzielt. Gleichzeitig zeigte sich eine weiter verbesserte Homogenität der Aufrauung, insbesondere bei den Versuchen Nr. 22 und 24. Tabelle 4
    Nr. Schmelze Fe Mn Mg Aufraubarkeit Homogenität der
    17 V402 0,36 0,008 0,22 o o
    18 V403 0,48 0,008 0,22 o/+ o/+
    19 V404 0,35 0,01 0,22 o o
    20 V405 0,52 0,01 0,22 + o/+
    21 V407 0,4 0,05 0,21 o/+ +
    22 V408 0,54 0,05 0,2 ++ ++
    23 V409 0,43 0,095 0,22 ++ o/+
    24 V410 0,59 0,095 0,2 +++ +++
  • Im Ergebnis kann durch die erfindungsgemäß hergestelltene Aluminiumlegierungsbänder sowohl das Aufrauverhalten als auch die Homogenität der Aufrauung wesentlich verbessert werden. Dadurch, dass die erfindungsgemäß hergestelltene Aluminiumlegierungsbänder gleichzeitig gute oder auch bessere mechanische Eigenschaften, insbesondere nach einem Einbrennvorgang, aufweist, können bei der Herstellung von Druckplattenträgern bei Verringerung von Prozesszeiten nicht nur kostengünstigere, sondern auch verbesserte Produkte, d.h. verbesserte Druckplattenträger hergestellt werden.
  • Weitere Untersuchungen wurden an zusätzlichen nicht erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen im Vergleich zu einem konventionellen Aluminiumband für lithographische Druckplattenträger durchgeführt. Die Legierungsbestandteile der verwendeten Aluminiumlegierungen sind in Tabelle 5 wiedergegeben. Tabelle 5
    Schmelze Fe Mn Mg Si Cu Zn Ti B
    V486 0,36 0,05 0,2 0,08 0,004 0,02 47ppm 8ppm SdT
    V488 0,64 0,1 0,19 0,10 0,001 0,02 44ppm 8ppm Nicht Erf.
  • Aus den Schmelzen V486 und V488 wurden ebenfalls Aluminiumbänder im Zustand H18 hergestellt, wobei also beim Kaltwalzen eine Zwischenglühung erfolgte. Im Unterschied zu den vorherigen Ausführungsbeispielen wurde nach dem Zwischenglühen der Abwalzgrad bis zur Enddicke auf 65 % bis 85 % beschränkt.
  • Gemessen wurde die Dehngrenze Rp0,2 und die Zugfestigkeit in Walzrichtung (1) und quer zur Walzrichtung (q) in Abhängigkeit von der Temperatur eines Einbrennvorgangs. Die Ergebnisse sind in Tabelle 6 wiedergegeben. Tabelle 6
    Schmelze Zustand Rp0,2 (MPa) (q) Rm (MPa) (q) Rp0,2 (MPa) (1) Rm (MPa) (1)
    V486 walzhart 187 196 178 183
    200°C/10 Min 166 178 154 167
    220°C/10 Min 157 169 143 158
    240°C/10 Min 149 159 137 150
    V488 walzhart 194 205 187 192
    200°C/10 Min 173 186 159 173
    220°C/10 Min 163 175 151 164
    240°C/10 Min 155 164 144 154
  • Es zeigte sich, dass das Aluminiumband in Verbindung mit den Verfahrensparametern eine verbesserte Dehngrenze sowohl quer als auch längs zur Walzrichtung gegenüber dem konventionellen Aluminiumband, wie erwartet, aufweist.
  • Bei der Untersuchung des Oberflächenkorngefüges des Aluminiumbandes stellte sich zudem aber heraus, dass das Aluminiumband trotz gleicher Verfahrensparameter einen deutlich geringeren mittleren Korndurchmesser von 54mm besitzt und die Anzahl an globulitischen Körnern auf der Oberfläche 391 pro mm2 beträgt. Das konventionelle Band erreicht hier nur eine Kornanzahl von 123 pro mm2 bei einem mittleren Korndurchmesser von 95 mm. Die Kornstreckung war bei beiden Aluminiumbändern ähnlich mit 2,3 (erfindungsgemäßes Al-Band) respektive 2,9 (konventionelles Al-Band). Die wesentlich feinere Kornstruktur des Aluminiumbandes führt beim elektrochemischen Aufrauen zu einem deutlich homogeneren Erscheinungsbild nach einer Aufrauung.
  • Bei den anschließend durchgeführten Messungen zur Biegewechselfestigkeit in Walzrichtung erreichte das Ausführungsbeispiel des Aluminiumbandes, hergestellt aus der Schmelze V488, in walzhartem Zustand 3390 Biegezyklen, nach einem Einbrennvorgang von 240°C/10 Min. 3500 Biegezyklen und nach einem Einbrennvorgang von 260 °C/4 Min. sogar 4060 Biegezyklen. Zum Vergleich erreichte das konventionelle Aluminiumband, hergestellt aus der Schmelze V486, walzhart lediglich 2830 Biegezyklen sowie 2950 respektive 3250 Biegezyklen nach Einbrennvorgängen mit 240 °C/10 Min. bzw. 260 °C/4 Min.. Maximal beträgt der Anstieg der Anzahl der Biegezyklen etwa 25% im Vergleich zum konventionellen Aluminiumband. Insgesamt ist damit eine deutliche Erhöhung der Standzeiten der aus dem Aluminiumband hergestellten Druckplattenträger möglich.

Claims (6)

  1. Verfahren zur Herstellung eines Aluminiumbandes für lithographische Druckplattenträger,
    dadurch gekennzeichnet, dass ein Walzbarren aus einer Aluminiumlegierung mit folgenden Legierungsbestandteilen in Gew.-%:
    0,05 % ≤ Mg ≤ 0,3 %,
    0,008 % ≤ 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, wobei das Verhältnis der Anteile der Legierungsbestandteile Fe/Mn 2 bis 15 beträgt, diskontinuierlich gegossen wird, vor dem Warmwalzen der Walzbarren vorgewärmt oder homogenisiert wird, der Walzbarren zu einem Warmband warmgewalzt wird und das Warmband anschließend mit oder ohne Zwischenglühungen auf Enddicke kaltgewalzt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das Verhältnis der Anteile der Legierungsbestandteile Fe/Mn 3 bis 8 beträgt.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Aluminiumlegierung einen Mn-Gehalt in Gew.-% von 0,008 % ≤ Mn ≤ 0,2 % oder 0,008 % ≤ Mn ≤ 0,1 % aufweist.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Aluminiumlegierung einen Ti-Gehalt in Gew.-% von maximal 0,01 % aufweist.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das Verhältnis der Anteile der Legierungsbestandteile Fe/Si mindestens 2 beträgt.
  6. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Enddicke des Aluminiumbandes 0,15 mm bis 0,5 mm oder 0,15 mm bis 0,35 mm beträgt.
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