EP2243848B1 - Mangan- und magnesiumreiches Aluminiumband - Google Patents

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EP2243848B1
EP2243848B1 EP09158702.2A EP09158702A EP2243848B1 EP 2243848 B1 EP2243848 B1 EP 2243848B1 EP 09158702 A EP09158702 A EP 09158702A EP 2243848 B1 EP2243848 B1 EP 2243848B1
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EP
European Patent Office
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printing plate
strip
intermediate annealing
content
aluminum
Prior art date
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Application number
EP09158702.2A
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English (en)
French (fr)
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EP2243848A1 (de
Inventor
Bernhard Kernig
Jochen Hasenclever
Gerd Steinhoff
Christoph Settele
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
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Publication date
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Application filed by Hydro Aluminium Rolled Products GmbH filed Critical Hydro Aluminium Rolled Products GmbH
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Priority to CN201080018271XA priority patent/CN102421924A/zh
Priority to BRPI1015254A priority patent/BRPI1015254A2/pt
Priority to JP2012506518A priority patent/JP5537652B2/ja
Priority to PCT/EP2010/055434 priority patent/WO2010122143A1/de
Priority to RU2011147703/02A priority patent/RU2522242C2/ru
Priority to KR1020117027958A priority patent/KR101477251B1/ko
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B41N1/083—Printing plates or foils; Materials therefor metallic for lithographic printing made of aluminium or aluminium alloys or having such surface layers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
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    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
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    • C22F1/047—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of aluminium or alloys based thereon of alloys with magnesium as the next major constituent
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    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B3/00—Rolling materials of special alloys so far as the composition of the alloy requires or permits special rolling methods or sequences ; Rolling of aluminium, copper, zinc or other non-ferrous metals
    • B21B2003/001—Aluminium or its alloys

Definitions

  • the invention relates to an aluminum alloy for the production of lithographic printing plate supports and to an aluminum strip produced from the aluminum alloy, to a method for producing the aluminum strip and to its use for the production of lithographic printing plate supports.
  • Aluminum strips for the production of lithographic printing plate carriers must have a very high quality and are therefore subject to constant further development.
  • the aluminum strip has to live up to a complex property profile.
  • the aluminum strip is subjected to an electrochemical roughening, which must ensure a structureless appearance without streaking effects at the highest processing speed.
  • the roughened structure of the aluminum strip has the task that photosensitive layers, which are subsequently exposed, can be permanently applied to the printing plate support.
  • the photographic layers are baked at temperatures of 220 ° C to 300 ° C for a period of 3 to 10 minutes. Typical combinations of bake times and temperatures are for example 240 ° C for 10 minutes or 280 ° C for 4 minutes.
  • the printing plate support must continue to be easy to handle, to allow a clamping of the printing plate support in the printing device.
  • the softening of the pressure plate carrier after the Burning in should therefore not be too strong. Although it can be achieved by the highest possible tensile strength prior to baking, that the tensile strength after firing is sufficiently high.
  • the straightening of the aluminum strip ie the elimination of a "coil set" of the aluminum strip prior to processing to the printing plate support is made difficult by a high tensile strength before baking.
  • increasingly printing presses are used with the largest possible printing surfaces, so that the printing plate support no longer need to be clamped longitudinally to the rolling direction but transverse to the rolling direction in order to provide oversized printing widths.
  • the publication JP 62-086143 A discloses an aluminum alloy for the production of printing plates having improved roughening properties, good swap strength and heat resistance, having the following composition: Fe ⁇ 0.5 wt%, 0.05 ⁇ Mg ⁇ 0.3 wt%, Si ⁇ 0 , 2 wt .-%, 0.05 ⁇ Mn ⁇ 3 wt .-% and Cu ⁇ 1 wt .-%.
  • the document WO 0248415 A1 also relates to an aluminum alloy for printing plates. It discloses an aluminum alloy having an Si content of up to 0.25 wt.%, An Fe content of 0.11 to 0.40 wt.%, A Mg content of 0.05 to 0.30 Wt .-%, an Mn content of 0.05 to 0.25 wt .-%, a Ti content of up to 0.03 wt .-%, a B content of up to 0.01 wt. -%, a Cu content of up to 0.01 wt .-%, a Cr content of up to 0.03 wt .-% and a Zn content of up to 0.15 wt .-%.
  • the JP 06-256916 A relates to the production of aluminum alloy sheets. It discloses an aluminum alloy having an Si content of up to 0.5 wt.%, an Fe content of up to 0.5 wt.%, an Mg content of 0.05 to 0.50 wt Mn content of 0.05 to 1.0 wt%, a Ti content of 0.001 to 0.1 wt%, B content of 0.0001 to 0.02 wt% , a Cu content of up to 0.3 wt .-%, a Cr content of up to 0.3 wt .-% and a Zr content of 0.001 to 0.1 wt .-%.
  • the EP 1 293 579 A2 describes a printing plate support, which is made of an aluminum alloy. It discloses an aluminum alloy having an Si content of up to 0.5 wt.%, An Fe content of up to 1.0 wt.%, A Mg content of 0.1 to 1.5 wt. -%, an Mn content of 0.1 to 1.5 wt .-% and a Cu content of up to 0.2 wt .-%.
  • the present invention has the object to provide an aluminum alloy and an aluminum strip made of aluminum alloy, which or which enables the production of printing plate supports with improved flexural fatigue resistance transverse to the rolling direction and with improved heat resistance without deteriorating Aufraueigenschaften be.
  • the object of the present invention is to specify a production method for an aluminum strip which is particularly suitable for the production of lithographic printing plate supports to be transversely clamped.
  • the above-mentioned object for an aluminum alloy for producing lithographic printing plate supports is achieved in that the aluminum alloy has the following alloy components in% by weight: 0.35% ⁇ Fe ⁇ 0.5%, 0.2% ⁇ mg ⁇ 0.7%, 0.08% ⁇ Si ⁇ 0.25%, 0.5% ⁇ Mn ⁇ 0.6%, Cu ⁇ 0.002%, Ti ⁇ 0.0075%, Zn ⁇ 0.012%, Cr ⁇ 0.003%,
  • Residual Al and unavoidable impurities individually a maximum of 0.075%, in total a maximum of 0.075%.
  • the present aluminum alloy according to the invention combines high manganese contents of at least 0.5% by weight with relatively high magnesium contents of 0.2 to 0.7% by weight.
  • the aluminum alloy according to the invention not only has a very good flexural fatigue resistance transverse to the rolling direction. Due to the excellent heat resistance, the handling of the pressure plate carrier produced from the aluminum alloy according to the invention is good and the process reliability during production to ensure the mechanical properties before and after the baking process is particularly high.
  • the permitted high levels of manganese and magnesium contrary to the expectations of the experts, there were no problems with being stolen.
  • a good roughening behavior is also effected by silicon, which is contained in a content of 0.08 wt .-% to 0.25 wt .-% in the aluminum alloy according to the invention.
  • the Si content according to the invention ensures that a high number of depressions which are sufficiently deep are produced in order to ensure optimum absorption of the photosensitive paint.
  • Copper should be limited to avoid inhomogeneous structures when roughening. Titanium, which is introduced into the aluminum alloy for grain refining of the melt, leads to roughening problems at higher levels. The contents of zinc and chromium negatively influence the roughening result and should therefore be limited.
  • the heat resistance of the aluminum alloy can be increased according to the invention by the aluminum alloy having the following Mn content in% by weight: 0 . 5 % ⁇ Mn ⁇ 0 . 6 % ,
  • this has a Mg content in% by weight of: 0 . 5 % ⁇ mg ⁇ 0 . 7 % on .
  • the bending fatigue strength can be increased again transverse to the rolling direction.
  • an aluminum strip for producing lithographic printing plate supports consisting of an aluminum alloy according to the invention having a thickness of 0.15 mm to 0.5 mm.
  • the invention Not only does aluminum strip stand out for its excellent roughening properties, but due to its very good heat resistance with moderate tensile strength values, it also ensures optimized handling in relation to the use of oversized printing devices with transversely clamped printing plate supports. This is mainly due to the excellent bending fatigue strength transverse to the rolling direction of the aluminum strip according to the invention.
  • this has, after a baking process with a temperature of 280 ° C and a duration of 4 min a tensile strength Rm of more than 150 MPa, a yield strength Rp 0.2 of more than 140 MPa and a bending resistance transverse to the rolling direction of at least 1950 cycles in the bending cycle test. Since the aluminum strip according to the invention has a very good hot strength, it is possible by conventional process parameters to set the tensile strength values before the baking process in an ideal processing range, for example to perform the correction of a "coil set" and at the same time excellent handling and stability when used in oversized printing devices to enable.
  • the object indicated above is also achieved by the use of the aluminum strip according to the invention for the production of lithographic printing plate supports according to a third teaching of the present invention.
  • the above-described object is achieved by a method for producing an aluminum strip for lithographic printing plate support consisting of an aluminum alloy according to the invention characterized in that a rolling ingot is poured, the rolling ingot optionally at a temperature of 450 ° C to 610 ° C is homogenized, the slab is hot rolled to a thickness of 2 to 9 mm and the hot strip is cold rolled with or without intermediate annealing to a final thickness of 0.15 mm to 0.5 mm.
  • the intermediate annealing if an intermediate annealing is carried out, takes place in such a way that a desired final strength of the aluminum strip in the hard-rolling state is set by the subsequent cold-rolling process to final thickness.
  • an intermediate annealing is carried out at an intermediate thickness of 0.5 to 2.8 mm, wherein the intermediate annealing takes place in a coil or in a continuous furnace at a temperature of 230 ° C to 470 ° C.
  • the final strength of the aluminum strip in the hard-rolled state can be adjusted.
  • a final annealing can preferably be dispensed with in order to keep the production costs as low as possible.
  • the flexural fatigue resistance transverse to the rolling direction is very high and, at the same time, a softening of the aluminum strip due to the necessary baking procedure is reduced.
  • the inventive method printing plate support available, which combine not only excellent Aufrauley excellent heat resistance with a high bending fatigue strength transverse to the rolling direction.
  • the drawing shows in the single figure is a schematic sectional view of the device used to determine the bending fatigue resistance.
  • Table 1 now shows the alloy composition of a reference aluminum alloy Ref and aluminum alloys I5, I6 and I7 according to the invention, which have been studied below.
  • the composition details in Table 1 are in weight percent.
  • Table 1 alloy Si Fe Cu Mn mg Cr Zn Ti rest Ref 0.08 0.35 ⁇ 0.002 0.0075 0.2 ⁇ 0.003 0,012 0.0075 0.0075 15 0.08 0.35 ⁇ 0.002 0.5 0.2 ⁇ 0.003 0,012 0.0075 0.0075 16 0.08 0.35 ⁇ 0.002 0.5 0.41 ⁇ 0.003 0,012 0.0075 0.0075 17 0.08 0.35 ⁇ 0.002 0.5 0.6 ⁇ 0.003 0,012 0.0075 0.0075
  • the alloys I5, I6 and I7 according to the invention contain a significantly higher manganese content of 0.5% by weight than the reference aluminum alloy.
  • the Mg content was varied from 0.2% by weight to 0.6% by weight.
  • Rolled ingots were cast from the aluminum alloys with the just mentioned compositions. The ingot was then homogenized at a temperature of 450 ° C to 610 ° C and hot rolled to a hot strip thickness of 4 mm. The cold rolling to a final thickness of 0.3 mm was carried out without and with intermediate annealing, wherein the intermediate annealing was carried out at a strip thickness of 0.9 to 1.2 mm, preferably at 1.1 mm. Two different temperature ranges were used in the intermediate annealing, namely 300 ° C to 350 ° C and 400 ° C to 450 ° C.
  • the aluminum strips produced according to the method just described were subjected to electrochemical roughening to test suitability for the manufacture of printing plate supports. Surprisingly, despite the relatively high magnesium and manganese contents of the aluminum alloys according to the invention, contrary to the expectation of the experts, there were no negative signs with regard to possible streaking effects after roughening.
  • the aluminum alloys according to the invention are therefore all characterized by a very good or good roughening behavior.
  • the results of the roughening tests are shown in Table 2. Table 2 alloy roughening Ref ++ 15 ++ 16 + 17 +
  • Table 3 shows on the one hand the results of the bending change test and the associated values for the intermediate annealing thickness and the intermediate annealing temperature ranges.
  • Table 3 Bending cycles across the rolling direction alloy Experiment No. Thickness of intermediate annealing (mm) Temperature of intermediate annealing (° C) As-rolled Branded (280 ° C / 4 min) Ref R 2.2 400 - 450 1928 1274 15 5.1 - - 2252 2300 I5 5.2 0.9 - 1.2 300 - 350 2716 2857 15 5.3 0.9 - 1.2 400 - 450 2210 2406 16 6.1 - - 3208 2425 16 6.2 0.9 - 1.2 300 - 350 2808 3099 16 6.3 0.9 - 1.2 400 - 450 2937 3599 I7 7.1 - - 4951 2958 17 7.2 0.9 - 1.2 300 - 350 3506 3372 17 7.3 0.9 - 1.2 400 - 450 3058 3230
  • the number of possible bending cycles could be significantly increased, both in the hard-rolled state and in the baked state.
  • the minimum number of bending cycles across the rolling direction when baked is 2300 Bending cycles by a factor of 1.8 higher than the reference alloy.
  • the aluminum alloy according to the invention is therefore particularly suitable for the production of oversized printing plate supports which are clamped in printing devices transversely to the rolling direction.
  • the high manganese contents also resulted in improved hot strength, which is reflected in higher values for tensile strength and yield strength.
  • the mechanical characteristics of the alloy examples are shown in Table 4. They have been measured according to EN standard. Table 4 Burned in at 280 ° C / 4 min, measured along the rolling direction Experiment No. Rp0.2 (Mpa) Rm (Mpa) R 136 145 5.1 180 193 5.2 153 170 5.3 148 164 6.1 181 192 6.2 154 170 7.3 151 169 7.1 178 193 7.2 162 182 7.3 161 179
  • FIG. 1a is now schematically the bending change test device 1, which has been used to determine the number of possible bending cycles, shown.
  • the Biege grilltestvoruze 1 consists on the one hand of a movable segment 3, which is arranged on a fixed segment 4 such that the segment 3 is reciprocated in the bending change test by a rolling movement on the fixed segment 4, so that the attached sample 2 bends perpendicular to Extension of the sample 2 is exposed.
  • a sample of the aluminum strip according to the invention must only be cut transversely to the rolling direction and clamped in the bending cycle test device 1.
  • the radius of the segments 3, 4 is 30 mm. The number of bending cycles was measured, whereby one bending cycle is completed when the starting position of the segment 3 is reached.

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Aluminiumlegierung zur Herstellung lithographischer Druckplattenträger sowie ein aus der Aluminiumlegierung hergestelltes Aluminiumband, ein Verfahren zur Herstellung des Aluminiumbandes sowie dessen Verwendung zur Herstellung von lithographischen Druckplattenträgern.
  • Aluminiumbänder für die Herstellung von lithographischen Druckplattenträgern müssen eine sehr hohe Qualität aufweisen und unterliegen deshalb einer ständigen Weiterentwicklung. Das Aluminiumband muss einem komplexen Eigenschaftsprofil gerecht werden. So wird das Aluminiumband bei der Herstellung des lithographischen Druckplattenträgers einer elektrochemischen Aufrauung unterzogen, welche ein strukturloses Aussehen ohne Streifigkeitseffekte bei höchster Verarbeitungsgeschwindigkeit gewährleisten muss. Die aufgeraute Struktur des Aluminiumbandes hat die Aufgabe, dass fotosensitive Schichten, welche anschließend belichtet werden, dauerhaft auf den Druckplattenträger aufgebracht werden können. Die Fotoschichten werden bei Temperaturen von 220 °C bis 300 °C bei einer Dauer von 3 bis 10 min eingebrannt. Typische Kombinationen an Einbrennzeiten und Temperaturen sind beispielsweise 240 °C für 10 min oder 280 °C für 4 min. Anschließend muss der Druckplattenträger weiterhin gut handhabbar sein, um ein Einspannen des Druckplattenträgers in die Druckvorrichtung zu ermöglichen. Die Entfestigung des Druckplattenträgers nach dem Einbrennvorgang darf daher nicht zu stark sein. Zwar kann durch eine möglichst hohe Zugfestigkeit vor dem Einbrennvorgang erreicht werden, dass die Zugfestigkeit nach dem Einbrennen ausreichend hoch ist. Allerdings wird durch eine hohe Zugfestigkeit vor dem Einbrennvorgang das Richten des Aluminiumbandes, d.h. die Beseitigung eines "Coil-Sets" des Aluminiumbandes vor der Verarbeitung zum Druckplattenträger erschwert. Zusätzlich werden zunehmend Druckmaschinen mit möglichst großen Druckflächen eingesetzt, so dass die Druckplattenträger nicht mehr längs zur Walzrichtung sondern quer zur Walzrichtung eingespannt werden müssen, um übergroße Druckbreiten bereitzustellen. Das bedeutet, dass die Biegewechselbeständigkeit der Druckplattenträger quer zur Walzrichtung an Bedeutung gewinnt. Um die Eigenschaften des Aluminiumbandes hinsichtlich der Aufraubarkeit, der Warmfestigkeit, der mechanischen Eigenschaften vor und nach dem Einbrennvorgang sowie die Biegewechselfestigkeit längs zur Walzrichtung zu optimieren, ist aus dem auf die Anmelderin zurückgehenden europäischen Patent EP 1 065 071 B1 ein Band zur Herstellung von lithographischen Druckplattenträgern bekannt, welches sich durch eine gute Aufraubarkeit kombiniert mit einer hohen Biegewechselbeständigkeit längs zur Walzrichtung und einer ausreichenden thermischen Stabilität nach einem Einbrennvorgang auszeichnet. Aufgrund der zunehmenden Größe der Druckmaschinen und der daraus resultierenden Vergrößerung der benötigten Druckplattenträger hat sich jedoch die Notwendigkeit ergeben, die Eigenschaften der Aluminiumlegierungen und der daraus hergestellten Druckplattenträger im Hinblick auf ein Einspannen quer zur Walzrichtung zu verbessern, ohne die Aufraubarkeit des Aluminiumbandes negativ zu beeinflussen.
  • Aus der ebenfalls auf die Anmelderin zurückgehenden internationale Patentanmeldung WO 2007/045676 ist darüber hinaus bekannt, hohe Eisengehalte 0,4 Gew.-% bis 1 Gew.-% mit einem relativ hohen Mangangehalt und Magnesiumgehalten von bis zu maximal 0,3 Gew.-% zu kombinieren. Mit dieser Aluminiumlegierung konnte die Warmfestigkeit und die Biegewechselbeständigkeit längs zur Walzrichtung nach einem Einbrennvorgang verbessert werden. Bisher ging man aber davon aus, dass insbesondere Mangan- oder Magnesiumgehalte von mehr als 0,3 Gew.-% problematisch bezüglich der Aufraubarkeit der Aluminiumlegierung sind.
  • Die Offenlegungsschrift JP 62-086143 A offenbart eine Aluminiumlegierung für die Herstellung von Druckplatten mit verbesserten Aufraueigenschaften, guter Wechselfestigkeit und Wärmebeständigkeit, welche die folgende Zusammensetzung aufweist: Fe ≤ 0,5 Gew.-%, 0,05 ≤ Mg ≤ 0,3 Gew.-%, Si ≤ 0,2 Gew.-%, 0,05 ≤ Mn ≤ 3 Gew.-% und Cu ≤ 1 Gew.-%.
  • Das Dokument WO 0248415 A1 betrifft ebenfalls eine Aluminiumlegierung für Druckplatten. Es offenbart eine Aluminiumlegierung mit einem Si-Gehalt von bis zu 0,25 Gew.-%, einem Fe-Gehalt von 0,11 bis 0,40 Gew.-%, einem Mg-Gehalt von 0,05 bis zu 0,30 Gew.-%, einem Mn-Gehalt von 0,05 bis zu 0,25 Gew.-%, einem Ti-Gehalt von bis zu 0,03 Gew.-%, einem B-Gehalt von bis zu 0,01 Gew.-%, einem Cu-Gehalt von bis zu 0,01 Gew.-%, einem Cr-Gehalt von bis zu 0,03 Gew.-% und einem Zn-Gehalt von bis zu 0,15 Gew.-%.
  • Die JP 06-256916 A betrifft die Herstellung von Blechen aus Aluminiumlegierungen. Sie offenbart eine Aluminiumlegierung mit einem Si-Gehalt von bis zu 0,5 Gew.-%, einem Fe-Gehalt von bis zu 0,5 Gew.-%, einem Mg-Gehalt von 0,05 bis zu 0,50 Gew.-%, einem Mn-Gehalt von 0,05 bis zu 1,0 Gew.-%, einem Ti-Gehalt von 0,001 bis zu 0,1 Gew.-%, einem B-Gehalt von 0,0001 bis zu 0,02 Gew.-%, einem Cu-Gehalt von bis zu 0,3 Gew.-%, einem Cr-Gehalt von bis zu 0,3 Gew.-% und einem Zr-Gehalt von 0,001 bis zu 0,1 Gew.-%.
  • Die EP 1 293 579 A2 beschreibt einen Druckplattenträger, der aus einer Aluminiumlegierung gefertigt ist. Sie offenbart eine Aluminiumlegierung mit einem Si-Gehalt von bis zu 0,5 Gew.-%, einem Fe-Gehalt von bis zu 1,0 Gew.-%, einem Mg-Gehalt von 0,1 bis zu 1,5 Gew.-%, einem Mn-Gehalt von 0,1 bis zu 1,5 Gew.-% und einem Cu-Gehalt von bis zu 0,2 Gew.-%.
  • Die in den zuvor genannten Druckschriften offenbarten Gehalte der einzelnen Legierungselemente, insbesondere die offenbarten Mn-Gehalte, sind sehr breit gefasst.
  • Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Aluminiumlegierung sowie ein Aluminiumband aus einer Aluminiumlegierung zur Verfügung zu stellen, welche bzw. welches die Herstellung von Druckplattenträgern mit verbesserter Biegewechselbeständigkeit quer zur Walzrichtung und mit verbesserter Warmfestigkeit ermöglicht, ohne dass Aufraueigenschaften verschlechtert werden. Gleichzeitig liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Herstellverfahren für ein Aluminiumband anzugeben, welches insbesondere gut für die Herstellung von quer einzuspannenden lithographischen Druckplattenträgern geeignet ist.
  • Gemäß einer ersten Lehre der vorliegenden Erfindung wird die oben aufgezeigte Aufgabe für eine Aluminiumlegierung zur Herstellung lithographischer Druckplattenträger dadurch gelöst, dass die Aluminiumlegierung die folgenden Legierungskomponenten in Gew.-% aufweist:
    0,35 % ≤ Fe ≤ 0,5 %,
    0,2 % ≤ Mg ≤ 0,7 %,
    0,08 % ≤ Si ≤ 0,25 %,
    0,5 % ≤ Mn ≤ 0,6 %,
    Cu < 0,002 %,
    Ti ≤ 0,0075 %,
    Zn ≤ 0,012 %,
    Cr < 0,003 %,
  • Rest Al und unvermeidbare Verunreinigungen einzeln maximal 0,075 %, in Summe maximal 0,075 %.
  • Abweichend von den bisher verwendeten Aluminiumlegierungen zur Herstellung von lithographischen Druckplattenträgern, welche insgesamt sehr geringe Mangan- und Magnesiumanteile aufweisen, kombiniert die vorliegende erfindungsgemäße Aluminiumlegierung hohe Mangan-Gehalten von mindestens 0,5 Gew.-% mit relativ hohen Magnesium-Gehalten von 0,2 bis 0,7 Gew.-%. Im Ergebnis zeigte sich, dass die erfindungsgemäße Aluminiumlegierung aufgrund der Kombination hoher Mangan- und Magnesium-Gehalte nicht nur eine sehr gute Biegewechselbeständigkeit quer zur Walzrichtung aufweisen. Aufgrund der ausgezeichneten Warmfestigkeit ist die Handhabbarkeit der aus der erfindungsgemäßen Aluminiumlegierung hergestellten Druckplattenträger gut und die Prozesssicherheit bei der Herstellung zur Sicherstellung der mechanischen Eigenschaften vor und nach dem Einbrennvorgang besonders hoch. Trotz der zugelassenen hohen Mangan- und Magnesiumwerte zeigten sich entgegen den Erwartungen der Fachwelt keine Probleme in der Aufraubarkeit.
  • Ein gutes Aufrauverhalten wird auch durch Silizium bewirkt, welches in einem Gehalt von 0,08 Gew.-% bis 0,25 Gew.-% in der erfindungsgemäßen Aluminiumlegierung enthalten ist. Beim elektrochemischen Aufrauen bzw. Ätzen sorgt der erfindungsgemäße Si-Anteil dafür, dass eine hohe Anzahl von ausreichend tiefen Vertiefungen erzeugt wird, um eine optimale Aufnahme des fotosensitiven Lacks zu gewährleisten.
  • Kupfer sollte beschränkt werden, um inhomogene Strukturen beim Aufrauen zu vermeiden. Titan, welches zur Kornfeinung der Schmelze in die Aluminiumlegierung eingebracht wird, führt bei höheren Gehalten zu Problemen bei der Aufrauung. Die Gehalte von Zink und Chrom beeinflussen das Aufrauergebnis negativ und sollten deshalb begrenzt werden.
  • Die Warmfestigkeit der Aluminiumlegierung kann erfindungsgemäß dadurch gesteigert, dass die Aluminiumlegierung folgenden Mn-Gehalt in Gew.-% aufweist: 0 , 5 % ≤ Mn ≤ 0 , 6 % .
    Figure imgb0001
  • Es hat sich zudem gezeigt, dass höhere Mangan-Gehalte nicht nur zur weiteren Verbesserung der Warmfestigkeit, d.h. zu einer geringeren Entfestigung nach einem Einbrennvorgang führen, sondern gleichzeitig die Biegewechselfestigkeit quer zur Walzrichtung in Bezug auf das gewählte Herstellverfahren stabilisieren. Dieser Effekt ist insbesondere bei einem Mangangehalt von 0,5 Gew.-% bis 0,6 Gew.-% ausgeprägt. stabilisieren. Dieser Effekt ist insbesondere bei einem Mangangehalt von 0,5 Gew.-% bis 0,6 Gew.-% ausgeprägt.
  • Weist gemäß einer ersten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Aluminiumlegierung diese einen Mg-Gehalt in Gew.-% von: 0 , 5 % ≤ Mg ≤ 0 , 7 % auf ,
    Figure imgb0002
     so kann die Biegewechselfestigkeit quer zur Walzrichtung noch einmal gesteigert werden. Sowohl bei höheren Mangangehalten von mindestens 0,5 Gew.-% als auch in Kombination mit Magnesiumgehalten von mindestens 0,5 Gew.-% zeigten sich keine Probleme im Hinblick auf die elektrochemische Aufraubarkeit der aus einer entsprechenden Aluminiumlegierung hergestellten Aluminiumbänder.
  • Ti, Zn und Cr können, wie bereits ausgeführt, das Aufrauergebnis negativ beeinflussen und prinzipiell zu Streifigkeitseffekten auf den Aluminiumbändern führen. Gemäß einer zweiten Lehre der vorliegenden Erfindung wird die oben aufgezeigte Aufgabe durch ein Aluminiumband zur Herstellung lithographischer Druckplattenträger bestehend aus einer erfindungsgemäßen Aluminiumlegierung mit einer Dicke von 0,15 mm bis 0,5 mm gelöst. Das erfindungsgemäße Aluminiumband zeichnet sich nicht nur durch seine hervorragende Aufraubarkeit aus, sondern gewährleistet aufgrund der sehr guten Warmfestigkeit mit moderaten Zugfestigkeitswerten eine optimierte Handhabbarkeit in Bezug auf die Verwendung von übergroßen Druckvorrichtungen mit quer eingespannten Druckplattenträgern. Hierzu trägt vor allem die hervorragende Biegewechselfestigkeit quer zur Walzrichtung des erfindungsgemäßen Aluminiumbandes bei.
  • Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Aluminiumbandes, weist dieses nach einem Einbrennvorgang mit einer Temperatur von 280°C und einer Dauer von 4 min eine Zugfestigkeit Rm von mehr als 150 MPa, eine Dehngrenze Rp 0,2 von mehr als 140 MPa sowie eine Biegewechselbeständigkeit quer zur Walzrichtung von mindestens 1950 Zyklen im Biegewechseltest auf. Da das erfindungsgemäße Aluminiumband eine sehr gute Warmfestigkeit aufweist, besteht die Möglichkeit durch konventionelle Verfahrensparameter die Zugfestigkeitswerte vor dem Einbrennvorgang in einem idealen Verarbeitungsbereich einzustellen, um beispielsweise die Korrektur eines "Coil-Sets" durchzuführen und gleichzeitig eine hervorragende Handhabbarkeit und Standfestigkeit beim Einsatz in übergroßen Druckvorrichtungen zu ermöglichen.
  • Aufgrund des zuvor beschriebenen Eigenschaftsprofils der Aluminiumlegierung und der daraus hergestellten Aluminiumbänder wird die oben aufgezeigte Aufgabe gemäß einer dritten Lehre der vorliegenden Erfindung auch durch die Verwendung des erfindungsgemäßen Aluminiumbands zur Herstellung von lithographischen Druckplattenträgern gelöst. Schließlich wird gemäß einer vierten Lehre der vorliegenden Erfindung die oben aufgezeigte Aufgabe durch ein Verfahren zur Herstellung eines Aluminiumbandes für lithographische Druckplattenträger bestehend aus einer erfindungsgemäßen Aluminiumlegierung dadurch gelöst, dass ein Walzbarren gegossen wird, der Walzbarren optional bei einer Temperatur von 450 °C bis 610 °C homogenisiert wird, der Walzbarren auf eine Dicke von 2 bis 9 mm warmgewalzt wird und das Warmband mit oder ohne Zwischenglühung auf eine Enddicke von 0,15 mm bis 0,5 mm kaltgewalzt wird. Die Zwischenglühung, falls eine Zwischenglühung durchgeführt wird, erfolgt so, dass durch den anschließenden Kaltwalzprozess auf Enddicke eine gewünschte Endfestigkeit des Aluminiumbandes im walzharten Zustand eingestellt wird.
  • Vorzugsweise wird eine Zwischenglühung bei einer Zwischendicke von 0,5 bis 2,8 mm durchgeführt, wobei die Zwischenglühung im Coil oder in einem Durchlaufofen bei einer Temperatur von 230 °C bis 470 °C erfolgt. Durch diese Zwischenglühung, kann abhängig von der Dicke des Bandes bei welcher die Zwischenglühung durchgeführt wird, die Endfestigkeit des Aluminiumbands im walzharten Zustand eingestellt werden. Auf eine abschließende Glühung kann vorzugsweise verzichtet werden, um die Herstellkosten so gering wie möglich zu halten.
  • Durch die erfindungsgemäße Aluminiumlegierung wird im Zusammenhang mit den soeben beschriebenen Parametern erreicht, dass die Biegewechselbeständigkeit quer zur Walzrichtung sehr hoch ist und gleichzeitig eine Entfestigung des Aluminiumbandes aufgrund des notwendiger Weise durchgeführten Einbrennvorgangs reduziert wird. Im Ergebnis können mit dem erfindungsgemäßen Verfahren Druckplattenträger zur Verfügung gestellt werden, die neben einer ausgezeichneten Aufraubarkeit eine hervorragende Warmfestigkeit mit einer hohen Biegewechselbeständigkeit quer zur Walzrichtung kombinieren.
  • Es gibt nun eine Vielzahl von Möglichkeiten, die erfindungsgemäße Aluminiumlegierung, das erfindungsgemäße Aluminiumband, dessen Verwendung sowie das Verfahren zur Herstellung des Aluminiumbandes auszugestalten und weiterzubilden. Hierzu wird verwiesen auf die den Patentansprüchen 1, 6 und 9 nachgeordneten Patentansprüche sowie auf die Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung.
  • Die Zeichnung zeigt in der einzigen Figur eine schematische Schnittansicht der verwendeten Vorrichtung zur Bestimmung der Biegewechselbeständigkeit.
  • Tabelle 1 zeigt nun die Legierungszusammensetzung von einer Referenz-Aluminiumlegierung Ref sowie erfindungsgemäßen Aluminiumlegierungen I5, I6 und I7, welche im Weiteren untersucht worden sind. Die Zusammensetzungsangaben in Tabelle 1 sind in Gewichtsprozent. Tabelle 1
    Legierung Si Fe Cu Mn Mg Cr Zn Ti Rest
    Ref 0,08 0,35 < 0,002 0,0075 0,2 < 0,003 0,012 0,0075 0,0075
    15 0,08 0,35 < 0,002 0,5 0,2 < 0,003 0,012 0,0075 0,0075
    16 0,08 0,35 < 0,002 0,5 0,41 < 0,003 0,012 0,0075 0,0075
    17 0,08 0,35 < 0,002 0,5 0,6 < 0,003 0,012 0,0075 0,0075
  • Die erfindungsgemäßen Legierungen I5, I6 und I7 enthalten gegenüber der Referenz-Aluminiumlegierung einen deutlich höheren Mangan-Gehalt von 0,5 Gew.-% auf. Der Mg-Gehalt wurde variiert von 0,2 Gew.-% bis 0,6 Gew.-%-. Aus den Aluminiumlegierungen mit den soeben genannten Zusammensetzungen wurden Walzbarren gegossen. Der Walzbarren wurde danach bei einer Temperatur von 450 °C bis 610°C homogenisiert und auf eine Warmbandenddicke von 4 mm warmgewalzt. Das Kaltwalzen auf eine Enddicke von 0,3 mm erfolgte ohne und mit Zwischenglühung, wobei die Zwischenglühung bei einer Banddicke von 0,9 bis 1,2 mm, vorzugsweise bei 1,1mm durchgeführt wurde. Es wurden zwei verschiedene Temperaturbereiche bei der Zwischenglühung verwendet, nämlich 300°C bis 350 °C sowie 400 °C bis 450 °C.
  • Die gemäß dem eben beschriebenen Verfahren hergestellten Aluminiumbänder wurden einem elektrochemischen Aufrauen unterzogen, um die Eignung für die Herstellung von Druckplattenträgern zu prüfen. Überraschenderweise zeigten sich auch bei den relativ hohen Magnesium- und Mangan-Gehalten der erfindungsgemäßen Aluminiumlegierungen entgegen der Erwartung der Fachwelt keine negativen Anzeichen in Bezug auf eventuell auftretende Streifigkeitseffekte nach dem Aufrauen. Die erfindungsgemäßen Aluminiumlegierungen zeichnen sich daher alle durch ein sehr gutes oder gutes Aufrauverhalten aus. Die Ergebnisse der Aufrauversuche sind in Tabelle 2 dargestellt. Tabelle 2
    Legierung Aufrauverhalten
    Ref ++
    15 ++
    16 +
    17 +
  • Tabelle 3 zeigt einerseits die Ergebnisse des Biegewechseltests und die zugehörigen Werte für die Zwischenglühdicke und die Zwischenglühtemperaturbereiche. Tabelle 3
    Biegewechselzyklen quer zur Walzrichtung
    Legierung Versuch Nr Dicke der Zwischenglühung (mm) Temperatur der Zwischenglühung (°C) walzhart Eingebrannt (280 °C / 4 min)
    Ref R 2,2 400 - 450 1928 1274
    15 5.1 - - 2252 2300
    I5 5.2 0,9 - 1,2 300 - 350 2716 2857
    15 5.3 0,9 - 1,2 400 - 450 2210 2406
    16 6.1 - - 3208 2425
    16 6.2 0,9 - 1,2 300 - 350 2808 3099
    16 6.3 0,9 - 1,2 400 - 450 2937 3599
    I7 7.1 - - 4951 2958
    17 7.2 0,9 - 1,2 300 - 350 3506 3372
    17 7.3 0,9 - 1,2 400 - 450 3058 3230
  • Wie Tabelle 3 deutlich zeigt, konnte gegenüber der Referenzlegierung die Anzahl der möglichen Biegezyklen sowohl im walzharten Zustand als auch im eingebrannten Zustand deutlich erhöht werden. Die minimale Anzahl an Biegezyklen quer zur Walzrichtung in eingebranntem Zustand ist mit 2300 Biegezyklen um den Faktor 1,8 höher als bei der Referenzlegierung. Die erfindungsgemäße Aluminiumlegierung ist daher besonders gut für die Herstellung übergroßer Druckplattenträger, welche quer zur Walzrichtung in Druckvorrichtungen eingespannt werden, geeignet.
  • Mit den hohen Mangangehalten ergab sich auch eine verbesserte Warmfestigkeit, was sich in höheren Werten für die Zugfestigkeit und die Dehngrenze bemerkbar macht. Die mechanischen Kennwerte der Legierungsbeispiele sind in Tabelle 4 angegeben. Sie sind gemäß EN-Norm gemessen worden. Tabelle 4
    Eingebrannt mit 280 °C / 4 min, gemessen längs zur Walzrichtung
    Versuch Nr Rp0,2 (Mpa) Rm (Mpa)
    R 136 145
    5.1 180 193
    5.2 153 170
    5.3 148 164
    6.1 181 192
    6.2 154 170
    7.3 151 169
    7.1 178 193
    7.2 162 182
    7.3 161 179
  • Selbstverständlich ist der Einfluss der Zwischenglühung auf die Werte Rm und Rp0,2 zu erkennen. In den Versuchen 5.1, 6.1 und 7.1 sind die höchsten Werte für die Zugfestigkeit Rm und die Dehngrenze Rp0,2 zu finden. Dies ist auf die Herstellung der Bänder ohne Zwischenglühung zurückzuführen. Die Zwischenglühung bei 0,9 mm bis 1,2 mm, bevorzugt bei 1,1 mm ergab moderatere Werte für die Zugfestigkeit und Dehngrenze nach dem Einbrennvorgang, wobei mit steigender Zwischenglühungstemperatur die Werte noch einmal verringert wurden, wie die Ausführungsbeispiele 5.3, 6.3 und 7.3 zeigen.
  • Alle Messwerte für die Zugfestigkeit Rm und die Dehngrenze Rp0,2 der erfindungemäßen Aluminiumbänder liegen deutlich über den bisher erreichten Werten der Referenzlegierung im Versuch R, obwohl bei gleicher Zwischenglühtemperatur eine geringere Dicke für die Zwischenglühung bei den erfindungsgemäßen Aluminiumbändern gewählt wurde.
  • In Figur 1a ist nun schematisch die Biegewechseltestvorrichtung 1, welche zur Bestimmung der Anzahl der möglichen Biegewechselzyklen verwendet worden ist, dargestellt. Die Biegewechseltestvorrichtung 1 besteht einerseits aus einem beweglichen Segment 3, welches auf einem feststehenden Segment 4 derart angeordnet ist, dass das Segment 3 beim Biegewechseltest durch eine Abrollbewegung auf dem feststehenden Segment 4 hin- und herbewegt wird, so dass die befestigte Probe 2 Biegungen senkrecht zur Erstreckung der Probe 2 ausgesetzt ist. Um die Biegewechselbeständigkeit quer zur Walzrichtung zu prüfen, muss eine Probe aus dem erfindungsgemäßen Aluminiumband lediglich quer zur Walzrichtung ausgeschnitten und in die Biegewechseltestvorrichtung 1 eingespannt werden. Der Radius der Segmente 3, 4 beträgt 30 mm. Gemessen wurde die Anzahl der Biegezyklen, wobei ein Biegezyklus bei Erreichen der Ausgangsposition des Segmentes 3 abgeschlossen ist.
  • Die Messungen der Biegewechselbeständigkeit der erfindungsgemäßen Legierungen zeigten deutlich, dass bei erhöhtem Mangan- und Magnesium-Gehalten die Anzahl der Biegezyklen generell gesteigert werden kann, wobei auch ohne Zwischenglühungen eine hohe Anzahl an Biegezyklen erreicht wurde, bis die Probe riss. Insbesondere näherte sich die Anzahl der erreichten Biegezyklen bei Durchführung einer Zwischenglühung im Walzharten sowie im eingebrannten Zustand mit höheren Mangan- und Magnesiumgehalten deutlich an. Insofern konnte ein positiver Effekt der Mangan- und Magnesium-Gehalte auf die mechanischen Eigenschaften der erfindungsgemäßen Aluminiumbänder nachgewiesen werden.

Claims (7)

  1. Aluminiumlegierung zur Herstellung lithographischer Druckplattenträger,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Aluminiumlegierung die folgenden Legierungskomponenten in Gewichtsprozent aufweist: 0,35 % ≤ Fe ≤ 0,5 %, 0,2 % ≤ Mg ≤ 0,7 %, 0,08 % ≤ Si ≤ 0,25 %, 0,5 % ≤ Mn ≤ 0,6 %, Cu < 0,002 %, Ti ≤ 0,0075 %, Zn ≤ 0,012 %, Cr < 0,003 %,
    Rest Al und unvermeidbare Verunreinigungen einzeln maximal 0,075 %, in Summe maximal 0,075 %.
  2. Aluminiumlegierung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Aluminiumlegierung folgenden Mg-Gehalt in Gewichtsprozent aufweist: 0 , 5 % ≤ Mg ≤ 0 , 7 % .
    Figure imgb0003
  3. Aluminiumband zur Herstellung lithographischer Druckplattenträger aus einer Aluminiumlegierung nach einem der Ansprüche 1 oder 2 mit einer Dicke von 0,15 mm bis 0,5 mm.
  4. Aluminiumband nach Anspruch 3,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Aluminiumband nach einem Einbrennvorgang mit einer Temperatur von 280 °C und einer Dauer von 4 Minuten eine Zugfestigkeit Rm von mehr als 150 MPa, eine Dehngrenze von Rp0,2 von mehr als 140 MPa sowie eine Biegewechselbeständigkeit quer zur Walzrichtung von mindestens 1950 Zyklen im Biegewechseltest aufweist.
  5. Verwendung eines Aluminiumbandes nach Anspruch 3 oder 4 zur Herstellung von Druckplattenträgern.
  6. Verfahren zur Herstellung eines Aluminiumbandes für lithographische Druckplattenträger bestehend aus einer Aluminiumlegierung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, bei welchem ein Walzbarren gegossen wird, der Walzbarren bei einer Temperatur von 450 °C bis 610 °C homogenisiert wird, der Walzbarren auf eine Dicke von 2 bis 9 mm warmgewalzt wird und das Warmband mit oder ohne Zwischenglühung auf eine Enddicke von 0,15 mm bis 0,5 mm kaltgewalzt wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 6,
    dadurch gekennzeichnet, dass eine Zwischenglühung bei einer Zwischendicke von 0,5 mm bis 2,8 mm, vorzugsweise zwischen 0,9 mm und 1,2 mm durchgeführt wird und die Zwischenglühung im Coil oder in einem Durchlaufofen bei einer Temperatur von 230 °C bis 470 °C erfolgt.
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