JP2023515242A - 平坦なトポグラフィーを有するリソストリップおよびそれから製作される印刷版 - Google Patents

平坦なトポグラフィーを有するリソストリップおよびそれから製作される印刷版 Download PDF

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Abstract

本発明は、少なくとも1つのストリップの表面において圧延形成された表面トポグラフィーを有する平版印刷版支持体用のアルミニウム合金ストリップ、このアルミニウム合金ストリップを製造するための方法およびアルミニウム合金でできた印刷版支持体を含む平版印刷用の印刷版に関する。画像形成用コーティングの厚さが減少しても印刷プロセスにおいて長い有効寿命を提供し、より少ない電荷担体流入量で粗面処理される、平版印刷版支持体用のアルミニウム合金ストリップを提案する目的は、アルミニウム合金ストリップの表面が、≦50cm-1、好ましくは≦45cm-1または好ましくは≦40cm-1の、アルミニウム合金ストリップの圧延方向に垂直に測定された平均ピーク数RPcを有し、RPc測定のための基準線としてc1=+0.25μmおよびc2=-0.25μmが選ばれたことで実現される。【選択図】図1

Description

本発明は、少なくとも1つのストリップ表面において圧延形成された(独:eingewalzte,英:rolled-in)表面トポグラフィーを有する平版印刷版支持体用のアルミニウム合金ストリップ、このアルミニウム合金ストリップを製造するための方法およびアルミニウム合金でできた印刷版支持体を含む平版印刷用の印刷版に関する。
リソストリップ、すなわち平版印刷版支持体用アルミニウム合金ストリップの表面特性には、それらに対する非常に高度な要求が寄せられている。リソストリップは、通常、広範な粗面化および均一な外観を生む結果とならなければならない電気化学的粗面処理に付される。粗面処理された構造は、リソストリップから製造される印刷版支持体の画像形成層にとって重要である。従って、均一に粗面処理された表面を製造することができるように、特に平坦なリソストリップの表面が求められる。リソストリップ表面のトポグラフィーは、基本的に最終冷間圧延パスのローラートポグラフィーが転写されたもの(独:Abdruck,英:impression)である。ローラー表面の凹凸が印刷版支持体の製造のための後続の製造ステップにおいて一部保持され得るリソストリップ表面の溝(独:Riefen,英:grooves)またはウェブ(独:Stegen,英:web)を生む。リソストリップ表面、ひいては印刷版支持体の品質は、ローラー表面の品質によって、ひいては一方ではローラーの表面処理における研磨のされ方、他方では進行するローラーの摩耗によって決定される。
本出願人に由来する特許文献1によれば、従来、平版印刷版支持体用アルミニウム合金ストリップの製造において、ローラー表面が滑らかすぎるとリソストリップ表面の低い摩擦力に起因してローラーとリソストリップとの間の滑り、ひいては圧延プロセスの乱れまたはアルミニウムストリップへの損傷の恐れがあるので、既に最適に研磨されたローラーを使用することが前提とされていた。しかし、粗すぎるローラーは、アルミニウム合金ストリップの粗さを高くするかまたは高くしすぎる結果となり、そのためアルミニウム合金ストリップは、もはや印刷版支持体の製造に適さない。従って、それまでにアルミニウム合金ストリップの表面で実現された約0.15μm~0.25μmの平均粗さ値Raが多くの利用分野にとって十分とみなされていた。従って、特許文献1は、ストリップ表面が特定のピックリング除去率を有するピックリング方法によって処理され、その後、最大ピーク高さRpおよび/またはSpが最大1.4μm、好ましくは最大1.2μm、特に最大1.0μmであるトポグラフィーを有すると提案している。
先行技術から公知のその他の方法、例えば特許文献2から公知の方法および特許文献3から公知の方法によれば、リソストリップは、ストリップの表面にある邪魔な島状酸化物を除去し、それによって後続の電気化学的粗面処理を改善するために圧延後に洗浄される。
特許文献4は、最大4μmの最大ピーク高さRpを有する、粗面処理され陽極酸化された表面を有する印刷版支持体を開示している。
現行の印刷版支持体の場合、特に、新しい「機上現像」印刷版支持体の場合、現像時間を減らし製造コストを節約するために画像形成用コーティングの厚さが絶えず減少している。さらに、同じく印刷版支持体の製造におけるコストを節約するが印刷運転時に厚さが減少する、より柔らかな画像形成用コーティングも用いられている。これまで平版印刷版支持体用に製造されたアルミニウム合金ストリップは、これらの追加の難題に最適に適応していない。化学ピックリングがこの課題を解決することはできないことも示された。従って、周知のアルミニウム合金ストリップから製造された印刷版支持体は、新規な印刷版支持体を用いる印刷プロセスにおいて有効寿命が短くなる傾向がある。
最後に、アルミニウム合金ストリップは、通常、印刷版支持体を製造するために電気化学的に粗面処理される。画像形成用コーティングに面する印刷版支持体の表面の均一な粗面処理のために必要な電荷キャリア流入量の削減も望ましい。
算術平均粗さRaに加えて、粗さプロファイルの最大プロファイルピークの高さRp(要するにピーク高さ)、最大プロファイル谷の深さRv(要するにトラフ深さ)および非特許文献1および非特許文献2に定義されているピーク数RPcならびに非特許文献3に定義されている負荷面積率(独:Traganteil,英:contact area portion)Smr(c)および表面性状のアスペクト比Strがリソストリップおよび電気化学的に粗面処理された印刷版支持体の表面品質を決定するために重要である。
ここで言及される表面パラメータRa、Rp、Rv、RPc、Smr(c)およびStrは、共焦点顕微鏡(面内測定点間隔1.6μm以下)で測定され、解析ソフトウェアで決定された、少なくとも4.5mm×4.5mmの測定用区域での光学的な区域別測定値を指す。この目的で、前述のサイズの3つの測定用区域においてこれらのパラメータの区域別の光学測定が行われ、それぞれのパラメータの算術平均が決定された。プロファイルパラメータRa、Rp、RvおよびRPcは、圧延方向に垂直な測定用区域毎に、取得可能な区域別測定値のプロファイル区間からの算術平均値として計算される。測定データは、二次多項式を用いる形状補償(Fフィルター)によって準備される。λc=250μmを有するガウシアンフィルターがうねりフィルターとして用いられる。微細な粗さのフィルタリングはない。Rp、Rv、RPcおよびSmr(c)について、このように決定された値は、平均ピーク高さRp、平均トラフ深さRv、平均ピーク数RPcおよび平均負荷面積率Smr(c=+0.25μm)として与えられる。
表面の負荷面積率Smr(c)の場合、圧延方向に配向している表面、特に、圧延によって発生し、一般に電気化学的粗面処理によって除去されない、この方向に配向している溝およびウェブの率は、特に重要である。しかし、これらは、測定された表面のフーリエ変換後に圧延方向にある率を分離し、逆変換することによって検出することができ、次に、逆変換された表面率からこれらの構造体の負荷面積率Smr(c=+0.25μm)が決定される。
印刷版支持体の粗面処理の等方性は、非特許文献3による表面性状のアスペクト比Strによって指定される。Str値の計算のために、測定用区域の測定点の数は、2のべき乗に合わされる。合わされた数値は、リサンプリング操作によって計算される。
圧延方向に垂直に測定された平均ピーク数RPcは、典型的に、アルミニウム合金ストリップ上にローラーウェブとして存在する凸領域の数を示す一方で、算術平均粗さ値Raおよび平均ピーク高さRpは、アルミニウム合金ストリップまたは印刷版支持体のトポグラフィーにおけるこれらの凸部の高さについての情報を提供する。
平均負荷面積率Smr(c=+0.25μm)は、ここではc=+0.25μmを用いて選ばれた材料比率曲線(アボット曲線)との特定の交線より上にある調べられた表面の表面積率に関する情報を提供する。従って、表面の凸領域の表面積率、例えば、圧延方向に配向している表面率(独:Oberflaechenanteile,英:surface portions)は、アルミニウム合金ストリップまたは印刷版支持体の材料比率曲線において基準線c=+0.25μmより上にあることが示される。
平均ピーク高さRpと平均トラフ深さRvとの比は、表面トポグラフィーがトラフによってより多く支配されている(値<1)のかまたはピークによってより多く支配されている(値>1)のかを示す。Rp/Rv比は、電気化学的粗面処理時の電荷担体流入量にほとんど依存しない。
欧州特許出願公開第2 444 254(A2)号 国際公開第2006/122852(A1)号 国際公開第2007/141300(A1)号 欧州特許出願公開第0 778 158(A1)号
ドイツ工業規格欧州規格国際標準化機構(DIN EN ISO)第4287号 ドイツ工業規格欧州規格(DIN EN)第10049号 DIN EN ISO第25178号
従って、本発明の目的は、画像形成用コーティングの厚さが減少しても印刷プロセスにおいて長い有効寿命を提供し、より少ない電荷担体流入量で粗面処理することができる、平版印刷版支持体用のアルミニウム合金ストリップを提案することである。さらに、本発明は、所望の特性を有するアルミニウム合金ストリップを製造するための方法を提供し、特に、長い有効寿命を有する「機上現像」印刷版用または水なしオフセット印刷用の印刷版のための印刷版支持体を提供することを目的とするものである。
この目的は、請求項1~16の主題によって実現される。
本発明の第1の教示によれば、アルミニウム合金ストリップの表面は、≦50cm-1、好ましくは≦45cm-1または特に好ましくは≦40cm-1の、アルミニウム合金ストリップの圧延方向に垂直に測定された平均ピーク数RPcを有し、RPc測定のための基準線としてc1=+0.25μmおよびc2=-0.25μmが選択される。アルミニウム合金ストリップは、最終冷間圧延パス時に圧延形成される表面トポグラフィーを最適化することによって印刷版支持体の製造への適合性の点でさらに改善することができることが示された。本発明によるアルミニウム合金ストリップによって非常に薄い画像形成用コーティングの有効寿命を延ばすことができるからである。
平均ピーク数RPcが減少すると、圧延方向に垂直なストリップ上に存在する盛り上がり(独:erhabene Bereiche,英:raised areas)が顕著に少なくなるので、有効寿命の増加が可能になると考えられる。従って、本発明によるアルミニウムストリップは、「機上現像」印刷版および水なしオフセット印刷のための印刷版の印刷版支持体として特に好ましく用いられる。
本アルミニウム合金ストリップの第1の実施形態において、アルミニウム合金ストリップの表面は、最大1.1μm、好ましくは0.45μm~1.1μmの平均ピーク高さRpも有する。平均ピーク高さRpの減少も、存在する場合のローラーウェブの高さが減少することをさらに確実にし、有効寿命の改善に寄与する。
このことは、アルミニウム合金ストリップの表面のうち圧延方向に配向している表面部分の%での平均負荷面積率Smr(c=+0.25μm)が、圧延方向の表面のフーリエ変換からの結果である表面部分だけが考慮される場合、最大5%、最大4%または最大3.5%であるアルミニウム合金ストリップのさらなる実施形態にもあてはまる。アルミニウム合金ストリップのうち圧延方向に配向している表面部分の平均負荷面積率Smr(c=+0.25μm)が減少すると、アルミニウム合金ストリップ上の圧延ウェブの長さおよび幅が減少する。長さおよび幅が減少した本発明の知見による圧延ウェブは、本発明によるアルミニウム合金ストリップから製造された印刷版の有効寿命を改善する。
圧延ウェブを調べるために、区域測定型の表面粗さ測定が光学的に行われる。生データの多項式調整(2次)およびガウシアンフィルター(限界波長250μm)の助けを借りたうねり成分の除去後に、N×M次元の行列aの形で高さデータが入手可能である。この行列は、離散的高速フーリエ変換(FFT)によって圧延方向に延在する表面率と圧延方向に垂直な表面率とを分離することができる周波数空間に変換される。
Figure 2023515242000002
圧延方向に配向している表面率のフーリエ成分cjkだけが局所空間に逆変換される。
Figure 2023515242000003
次に、逆変換された表面率を評価することによって、圧延方向に配向している表面部分の平均負荷面積率Smr(c=+0.25μm)が決定される。この目的で、逆変換されたデータからアボット曲線の形の材料比率曲線が生成され、材料比率曲線とc=+0.25μmにおける直線との交点として負荷面積率Smr(c=+0.25μm)が決定される。
好ましくは、さらなる実施形態によるアルミニウム合金ストリップの厚さは、0.10mm~0.5mm、好ましくは0.10mm~0.4mmである。特に、0.10mm~0.4mmの厚さを有するアルミニウムストリップが平板印刷版支持体用に用いられる。特別な型式は、0.4mm~0.5mmの間の厚さも用いる。
アルミニウム合金ストリップの次の実施形態によれば、アルミニウム合金ストリップは、以下の組成、
0.02重量%≦Si≦0.50重量%、好ましくは0.02重量%≦Si≦0.25重量%、
0.2重量%≦Fe≦1.0重量%、好ましくは0.2重量%≦Fe≦0.6重量%、
Cu≦0.05重量%、好ましくは≦0.01重量%、
Mn≦0.3重量%、好ましくは<0.1重量%、特に好ましくは≦0.05重量%、
0.05重量%≦Mg≦0.6重量%、好ましくは0.1重量%≦Mg≦0.4重量%、
Cr≦0.01重量%、
Zn≦0.1重量%、好ましくは≦0.05重量%、
Ti≦0.05重量%、
残りはAlおよび個々で最大0.05重量%、全体で最大0.15重量%の不純物、
を有する。
0.02重量%~0.50重量%のSi含量も電気化学的に粗面処理された印刷版支持体の外観に影響を及ぼす。Si含量が0.02重量%未満の場合、電気化学的粗面処理時にアルミニウムストリップ中に過剰な数の凹みが生まれる。Si含量が高すぎ、0.50重量%を超える場合、粗面処理されたアルミニウムストリップ中の凹みの数は低すぎ、分布は不均一である。好ましくは、0.02重量%≦Si≦0.25重量%のSi含量が用いられる。
銅は、低い含量でも電気化学的粗面処理に悪影響を及ぼす。従って、Cu含量は、≦0.05重量%、好ましくは≦0.01重量%である。
鉄は、アルミニウム合金ストリップの機械的および熱的強度に寄与し、そのため、0.2重量%~1重量%の鉄が許容される。含量がさらに増加すると、電気化学的粗面処理時に粗面処理挙動が悪化する。好ましいFe含量は、0.2重量%~0.6重量%の間または0.4重量%~0.6重量%の間である。
マグネシウムは、特に、強く圧延された印刷版支持体の状態における強度の増加を確実にする。同時に、多すぎるマグネシウムは、高すぎる強度に起因して以降の加工および電気化学的粗面処理時の特性の点で悪影響を及ぼし得る。従って、アルミニウム合金は、好ましくは0.05重量%≦Mg≦0.6重量%のMg含量を有する。好ましい範囲である0.1重量%≦Mg≦0.4重量%または0.25重量%~0.4重量%において強く圧延された状態における高い強度およびプロセス信頼性のある粗面処理挙動を有するストリップを提供することができる。
マンガンは、アルミニウム合金ストリップの熱的強度だけでなくアルミニウム合金ストリップから製造された印刷版支持体の電気化学的粗面処理に必要な電荷担体流入量も増加させる。従って、マンガンは、0.3重量%、好ましくは<0.1重量%、特に好ましくは≦0.05重量%に制限される。
良好な粗面処理挙動を実現するためにCr、ZnおよびTiも制限される。含量は、Cr≦0.01重量%、Zn≦0.1重量%、好ましくは≦0.05重量%、Ti≦0.05重量%である。
最後に、アルミニウム合金ストリップは、次の実施形態に応じて硬質圧延された状態(独:Zustand walzhart,英:work-hardened state)にある。このことは、印刷版支持体の製造時の取り扱いの改善を生む結果となる。マグネシウム含量に起因して、アルミニウム合金ストリップはこれらの状態において比較的高い強度を有し、そのため、電気化学的粗面処理時およびストリップ形状の状態における画像形成層の施用時に良好な加工が可能になる。例えば、硬質圧延された状態として、好ましくは中間焼鈍を行う冷間圧延によって製造された状態H18または中間焼鈍を行わない冷間圧延によって製造された状態H19が用いられる。
本発明のさらなる教示によれば、平版印刷版支持体用アルミニウム合金から圧延用インゴットが鋳造され、任意選択として熱間圧延の前に予熱されるかまたは均質化され、圧延用インゴットは、熱間圧延されてホットストリップとされ、ホットストリップは次に中間焼鈍が行われるかまたは行われずに冷間圧延されて最終厚さにされ、0.18μm未満、好ましくは0.17μm未満または好ましくは最大0.15μmの平均粗さRaを有するワーク(工作物)ロールが最終冷間圧延パスにおいて用いられる、本発明によるアルミニウム合金ストリップを製造するための方法が提供される。リソストリップの表面トポグラフィーは、基本的に最終冷間圧延パスにおけるワークロールの表面トポグラフィーによって決定される。本発明による方法では、さらに加工して印刷において改善された有効寿命を有する印刷版支持体とすることができるアルミニウム合金ストリップを製造することができることが示された。印刷における長い有効寿命は、特に、薄い画像形成用コーティングを有する、「機上現像」印刷版または水なしオフセット印刷のための印刷版でも実現される。
ワークロールの平均粗さRaは、DIN EN ISO第4287号によって決定され、本発明によるローラー表面は、少なくともワークロールの長軸に平行に0.18μm未満、好ましくは0.17μm未満または好ましくは最大で0.15μmの平均粗さRaを有する。
本方法の好ましい実施形態によれば、最終冷間圧延パスにおけるワークロールは、ワークロールの縦軸に平行に測定された平均トラフ深さRvが最大1.2μmであるローラー表面を有することも示された。これは、本発明によるアルミニウムストリップトポグラフィーの提供において特に良好な結果を実現した。
少なくとも0.07μm、好ましくは少なくとも0.10μmの平均粗さRaを有するワークロールが最終冷間圧延パスにおいて用いられる場合、ロールとリソストリップとの間の滑りを信頼性高く避けることができ、従来の考えに反して安定した製造プロセスを提供することができる。
本方法の次の実施形態によれば、最終冷間圧延パスにおいてローラー表面の表面トポグラフィーの十分な転写(独:Abpraegung,英:imprinting)を実現するために、最終冷間圧延パスにおける圧延度(独:Abwalzgrad,英:degree of unrolling)は、少なくとも20%、好ましくは少なくとも30%である。
できるだけ問題のない表面を提供し、同時にアルミニウム合金ストリップの最も経済的な製造を可能にするために、最終冷間圧延パスにおける圧延度は、最大65%、好ましくは最大60%である。
本発明のさらなる教示によれば、アルミニウム合金から製造された、特に、本発明によるアルミニウム合金ストリップから製造された印刷版支持体を含む平版印刷用印刷版であって、少なくとも画像形成層に面する印刷版支持体の表面は、印刷版支持体の電気化学的粗面処理後に圧延方向に配向している表面部分の負荷面積率Smr(c=+0.25μm)が5%未満、4.5%未満または最大で4%である平版印刷用印刷版が提供される。負荷面積率Smr(c=+0.25μm)の減少によって印刷における本印刷版の有効寿命を顕著に改善することができることが示された。
特に、電気化学的粗面処理後に、本発明によるアルミニウム合金ストリップの使用は、平均負荷面積率Smr(c=+0.25μm)の顕著に5%未満もしくは4.5%未満または最大4%へのいっそうの減少を示した。この減少は、印刷における印刷版の有効寿命をさらに改善する。
本印刷版のさらなる実施形態によれば、印刷版支持体の電気化学的粗面処理後に少なくとも画像形成層に面する印刷版支持体の表面は、最大0.45、好ましくは最大0.4の、平均トラフ深さに対する平均ピーク高さの比Rp/Rvを有する。平均トラフ深さに対する平均ピーク高さのこの特定の比は、電気化学的粗面処理時の電荷担体流入量に依存することなく印刷版支持体の表面のトポグラフィーを定義し、平均ピーク高さは、平均トラフ深さの2分の1より小さい。従って、印刷版支持体のトポグラフィーは、トラフによって支配され、画像形成用コーティングの方向において非常に平坦に形成され、このことが印刷における薄いコーティング、例えば「機上現像」印刷版または水なしオフセット印刷のための印刷版のコーティングの有効寿命を顕著に改善する。
電気化学的粗面処理後、好ましくは少なくとも画像形成層に面する印刷版支持体の側は、1.2μm未満、最大1.1μmまたは好ましくは最大で1μmの平均ピーク高さRpを有する。平均ピーク高さRpの絶対値の減少によって、印刷版、例えば「機上現像」印刷版または水なしオフセット印刷のための印刷版の有効寿命における改善も実現することができる。これは、例えば、本発明によるアルミニウム合金ストリップを用いることによって実現される。
印刷版支持体が本発明によるアルミニウム合金ストリップで製造される場合、印刷版支持体は、より少ない電荷キャリア流入量で均一にまたは等方的に粗面処理することもできる。本発明によるアルミニウム合金ストリップは、低い電荷キャリア流入量の場合に既に高い表面性状のアスペクト比Strを示した。従って、一実施形態によれば、少なくとも500C/dmの電荷キャリア流入量での電気化学的粗面処理後に少なくとも画像形成層に面する印刷版支持体の表面は、少なくとも50%の、DIN EN ISO第25178号による表面性状のアスペクト比Strを有する。表面性状のアスペクト比Strは、表面性状の均一性の指標である。100%または1の値のとき表面性状は等方的、すなわち方向に依存しない。従って、本発明による印刷版支持体は、低い電荷キャリア流入量でも既に高い表面性状のアスペクト比Strを提供し、そのため電気化学的粗面処理のために必要な努力を減らすことができる。このことは、印刷版がより低いコストで製造されることを可能にする。
これは、400C/dmの電荷キャリア流入量での電気化学的粗面処理後に少なくとも画像形成層に面する印刷版支持体の表面が、少なくとも20%の、DIN EN ISO第25178号による表面性状のアスペクト比Strに達するさらなる印刷版の実施形態にもあてはまる。
最後に、さらなる実施形態によれば、本発明による水なしオフセット印刷用印刷版は、本発明によるアルミニウム合金ストリップから製造された印刷版支持体を有する。水なしオフセット印刷用印刷版の画像形成用コーティングも特に低い厚さを有し、そのためこの水なしオフセット印刷用印刷版の有効寿命は、アルミニウム合金ストリップの表面トポグラフィーの恩恵を大いに受ける。しかし、水なしオフセット印刷用印刷版のための印刷版支持体は、画像形成用に被覆される前に電気化学的に粗面処理されない。
本発明は、実施形態によってさらに説明される。この目的で以下の表および図面が参照される。
種々の電荷キャリア流入量で電気化学的に粗面処理された比較例リソストリップの光学的に測定された測定用表面を高さ値のフォルスカラー表示で示す。 種々の電荷キャリア流入量で電気化学的に粗面処理された比較例リソストリップの光学的に測定された測定用表面を高さ値のフォルスカラー表示で示す。 種々の電荷キャリア流入量で電気化学的に粗面処理された比較例リソストリップの光学的に測定された測定用表面を高さ値のフォルスカラー表示で示す。 種々の電荷キャリア流入量で電気化学的に粗面処理された比較例リソストリップの光学的に測定された測定用表面を高さ値のフォルスカラー表示で示す。 種々の電荷キャリア流入量で電気化学的に粗面処理された本発明によるリソストリップの光学的に測定された測定用表面を高さ値のフォルスカラー表示で示す。 種々の電荷キャリア流入量で電気化学的に粗面処理された本発明によるリソストリップの光学的に測定された測定用表面を高さ値のフォルスカラー表示で示す。 種々の電荷キャリア流入量で電気化学的に粗面処理された本発明によるリソストリップの光学的に測定された測定用表面を高さ値のフォルスカラー表示で示す。 種々の電荷キャリア流入量で電気化学的に粗面処理された本発明によるリソストリップの光学的に測定された測定用表面を高さ値のフォルスカラー表示で示す。 負荷面積率Smr(c)を決定するためのアボット曲線の形の材料比率曲線を示す。
測定用表面が図1~図8に示されるリソストリップは、以下の組成、
0.02重量%≦Si≦0.50重量%、好ましくは0.02重量%≦Si≦0.25重量%、
0.2重量%≦Fe≦1.0重量%、好ましくは0.2重量%≦Fe≦0.6重量%、
Cu≦0.05重量%、好ましくは≦0.01重量%、
Mn≦0.3重量%、好ましくは<0.1重量%、特に好ましくは≦0.05重量%、
0.05重量%≦Mg≦0.6重量%、好ましくは0.1重量%≦Mg≦0.4重量%、
Cr≦0.01重量%、
Zn≦0.1重量%、好ましくは≦0.05重量%、
Ti≦0.05重量%、
残りは、Alおよび個々で最大0.05重量%、全体で最大0.15重量%の不純物、
を有するアルミニウム合金でできた圧延用インゴットから製造された。
製造は、圧延用インゴットを鋳造し、圧延用インゴットを450~610℃で少なくとも1時間均質化し、圧延用インゴットを熱間圧延して約2~7mmの厚さを有するホットストリップにすることおよび中間焼鈍を行うかまたは行わない冷間圧延によってホットストリップを最終厚さにすることによって行われる。
最終冷間圧延パスにおいて、図5~図8の本発明によるリソストリップでは表面トポグラフィーが0.18μm未満、好ましくは最大で0.17μmまたは最大で0.15μmの、DIN ISO第4287号による算術平均粗さRaを有するワークロールが用いられる。本発明による実施形態のワークロールの表面の平均トラフ深さRvは、最大で1.2μmであった。
他方で、図1~図4の比較例リソストリップは、最終冷間圧延パスにおいて0.22μm~0.25μmの算術平均粗さRaを有するワークロールを用いて冷間圧延された。1.6μmの最大値において、平均トラフ深さRvも、本発明によって用いられるワークロール中より高かった。この方法で製造された薄板は、電解質としてのHCl中400C/dm~800C/dmの様々な電荷キャリア流入量で電気化学的に粗面処理された。
光学的に測定された測定用表面区域の高さ値が図1~図8にフォルスカラーで示され、凹みには灰色~黒色の色合いが割り当てられ、凸部には薄灰色~白灰色の色調が割り当てられている。ヒトの眼で見て、この方法で図示された測定用表面において粗面処理されていない状態での差異を既に検出することができる。従って、本発明によるリソストリップは、圧延方向において構造化の程度が顕著に低い表面を示す。この効果は、粗面処理の増加とともに強くなる。
表1によるアルミニウム合金組成を有する実施形態a、b、c、dおよびmならびに比較例f、g、hのリソストリップについてさらなる測定が行われた。
測定された実施形態および比較例のRp、RPc、Rv、Ra、SmrおよびStrのすべての値は、共焦点顕微鏡を用いてサイズ4.5mm×4.5mmの3つの測定用区域において光学的に測定され、解析ソフトウェア(デジタルサーフ社のMountainsMap(登録商標))で決定された。測定用区域は、ストリップおよび印刷版支持体上でドイツ工業規格(DIN)A4サイズの区域内にランダムに配置された。ストリップ上の対応する点に表面損傷はなかった。各パラメータについて3つの測定用区域の算術平均が計算され、測定用区域内で圧延方向に垂直なプロファイルパラメータRp、RPc、Rv、Raが算術平均値として計算された。測定データは、二次多項式を用いる形状補償(Fフィルター)によって準備された。λc=250μmを用いるガウシアンフィルターがうねりフィルターとして用いられた。微細な粗さは、フィルター処理されなかった。
リソストリップa、b、c、dおよびmは、圧延用インゴットの鋳造で始まり、圧延用インゴットの均質化、圧延用インゴットの熱間圧延と、中間焼鈍を行う(H18)および中間焼鈍を行わない(H19)最終厚さにホットストリップを冷間圧延する上述の方法によって同一に製造された。
結果として得られるリソストリップの表面の、結果として得られる厚さ、材料状態および算術平均粗さ値Raが表1において特定される。最終冷間圧延パス用に使用された種々のローラートポグラフィーは、表7に見いだすことができる。
従って、本発明によるリソストリップは、最終冷間圧延パスにおいて、表7によれば算術平均粗さRaが0.11μm~0.17μmであるローラー表面を有するワークロールを用いて、表示されている圧延度で冷間圧延された。平均トラフ深さRvは、1.2μm未満と測定された。40%~55%において、圧延度は、本発明によれば少なくとも20%の範囲にあった。さらに、圧延度は、最大55%で、60%未満または65%未満であり、そのため可能な最も低い圧延パスの数で良好な表面特性が実現された。
比較例ストリップの最終冷間圧延パスにおけるワークロールのローラー表面の算術平均粗さ値Raは、0.22μm~0.25μmの間であった。1.6μmの最大値において、平均トラフ深さRvも本発明によって用いられるワークロール中より顕著に高かった。
本発明による実施形態の製造においては、専門家の従来の意見に反して、冷間圧延と圧延されるリソストリップとの間の滑りに起因して冷間圧延時に起こる混乱がない安定した製造プロセスが示された。
本発明によるリソストリップa、b、c、dおよびmの算術平均粗さ値Raにおいて、比較例ストリップと本発明によるリソストリップとの間の第1の差異が見いだされた。0.09μm~0.11μmにおいて、これらは、約0.19μmを有する比較例f、gおよびhの値より顕著に低かった。圧延方向に垂直な算術平均粗さ値Raのこれらの値は、0.18μm未満の算術平均粗さ値Raを有するローラー表面の提供の結果である。
本発明によるアルミニウムストリップa、b、c、dおよびmも、表2に示されるように、50cm-1より顕著に小さい、圧延方向に垂直に測定された平均ピーク数RPcを示した。他方で、68cm-1より小さい平均ピーク数RPcを有する比較例ストリップは、本発明によるアルミニウムストリップの結果より顕著に上にあった。
0.74μmの最大値において、本発明によるアルミニウム合金ストリップにおける平均ピーク高さRpも、平均ピーク高さRpとして少なくとも0.88μmを有する比較例ストリップの平均ピーク高さRpより顕著に小さく、この低い平均ピーク高さRpは、より低いローラー表面のトラフ深さRvによるものと考えられる。
圧延方向に配向している表面部分の平均負荷面積率Smr(c=+0.25μm)は、本発明による実施形態において顕著に低かった。図9は、例として、アボット曲線の形の材料比率曲線からどのようにして値cについて負荷面積率Smr(c)を決定することができるかを示す。値c=0は、図9において分かるように100%の材料比率の結果である。c-値は、表面トポグラフィーの高さ値に対応するZ軸上で読み取られる。負荷面積率Smr(c)を決定するために、材料比率曲線と直線Z=cとの交点が決定され、対応する材料比率がX軸上で読み取られる。
平均負荷面積率Smr(c=+0.25μm)を決定するために、上記で説明されたように、光学測定結果がフーリエ変換の粗さ測定に付され、圧延方向に配向している表面率だけが逆変換される。逆変換された表面データから、図9に示されるように材料比率曲線および負荷面積率Smr(c=+0.25μm)についての値が決定される。圧延方向に配向している表面部分の3つの測定用区域において決定された負荷面積率Smr(c=+0.25μm)から、次に、平均負荷面積率Smr(c=+0.25μm)を決定するために算術平均が計算された。
本発明によるアルミニウム合金ストリップの、圧延方向に配向している表面部分の平均負荷面積率Smr(c=+0.25μm)は、最大で3.79%であり、5%より顕著に小さかった。他方で、圧延方向に配向している比較例ストリップの表面部分の負荷面積率Smr(c=+0.25μm)は、少なくとも8.09%であり、本発明によるアルミニウムストリップの圧延方向に配向している表面部分の測定された最大の平均負荷面積率Smr(c=+0.25μm)の2倍を超える高さであった。
本発明によるアルミニウムストリップから製造された印刷版支持体は、比較例と比較して「機上現像」コーティングを用いるとき、印刷において顕著に改善された有効寿命を示した。これは、表面トポグラフィーにおける差異によるものと考えられる。水なしオフセット印刷用の印刷版にも同じことがあてはまると考えられる。
電気化学的粗面処理におけるアルミニウムストリップの特性がHClを電解質として試験され、種々の電荷担体流入量が用いられた。電解質の濃度は、25~30℃において6g/LのHClおよびAlClの形の1g/LのAl3+であり、20A/dmの電流密度、交流が用いられた。
図1~図8は、電荷キャリア流入が、これらの図において黒で示される小さな凹みの原因となり、それらの凹みは、電荷キャリア流入量の増加とともに数が増えることを既に示した。
同時に、電気化学的粗面処理は、印刷版の画像形成用コーティングに面するアルミニウム合金ストリップ表面の他の表面パラメータにも影響を及ぼす。
電気化学的に粗面処理されたアルミニウムストリップから製造された印刷版支持体は、表4において分るように、圧延方向に配向している表面部分の平均負荷面積率Smr(c=+0.25μm)について顕著な差異を示した。本発明による印刷版支持体は、圧延方向に配向している表面部分の平均負荷面積率Smr(c=+0.25μm)が顕著に低くなり、この率は、特に700C/dmまたは800C/dmにおける非常に高い電荷キャリア流入量でさらにいっそう減少した。はるかに高いレベルにおいてではあるが、比較例ストリップにおいても同様な挙動が示された。全体として、比較例ストリップの電気化学的粗面処理によっては、圧延方向に配向している表面部分の平均負荷面積率Smr(c=+0.25μm)は、4%の下限を下回るほどには減少しない。
本発明によるアルミニウムストリップは、最大0.45の比Rp/Rvも示し、値の大部分が0.41未満であった。予想されるように、電気化学的粗面処理時の電荷キャリア流入量への依存性は非常に低かった。比較例は、これらの値より顕著に高かった。400C/dmおよび500C/dmの電荷キャリア流入量における0.43の値は、比較例fにおいてしか測定することができなかった。
しかし、試験ストリップa、b、c、dおよびmから製造された本発明による印刷版支持体は、600C/dmから0.40~0.34の比Rp/Rv、従って比較例ストリップにおけるよりも顕著に低いRp/Rv比を示した。従って、本発明による印刷版支持体の表面トポグラフィーは、比較例ストリップから製造された印刷版支持体の場合よりさらに平坦になるように設計された。
電気化学的粗面処理後の表面性状のアスペクト比Strの検討は、顕著な差異を示した。アスペクト比Strは、粗面処理された表面の等方性の指標である。値Strは、表面が完全に等方性であるとき100%に達する。本発明による試験ストリップから製造された印刷版支持体a、b、c、dおよびmは、500C/dmにおいて少なくとも20%または400C/dmにおいて少なくとも50%の表面組織のアスペクト比Strを既に提供するが、比較例ストリップは、700C/dmにおいて少なくとも20%の表面組織のアスペクト比Strを示すにすぎない。
このことから、本発明によるアルミニウムストリップは、より少ない電荷担体流入量で等方的に粗面処理された表面を提供することができ、従ってより経済的に印刷版に加工することができることになる。同時に、本発明による印刷版は、非常に薄い画像形成用コーティングを有する印刷版に、より長い有効寿命も提供する。
表1 重量%での試験ストリップの組成、残りは、Al、個々で最大0.05重量%、全体で最大0.15重量%の不可避不純物、DIN EN第10049号に定義される、圧延方向に垂直な算術平均粗さRa、冷間圧延時に中間焼鈍が行われる状態H18、中間焼鈍が行われない状態H19
Figure 2023515242000004
表2 圧延後のアルミニウム合金ストリップの表面測定値、較正された光学的粗さ測定システムによる、DIN EN ISO第4287号およびDIN EN第10049号に定義される平均ピーク高さRp、平均ピーク数RPc、較正された光学的粗さ測定システムによる、DIN EN ISO第25178号に定義されるSmr
Figure 2023515242000005
表3 粗面処理された印刷版支持体における、HCl中の電気化学的粗面処理のための電荷キャリア流入量に依存するDIN EN ISO第4287号に定義される平均ピーク高さRp
Figure 2023515242000006
表4 粗面処理された印刷版支持体における、HCl中の電気化学的粗面処理のための電荷キャリア流入量に依存するDIN EN ISO第25178号による%でのc=+0.25μmにおける負荷面積率Smr
Figure 2023515242000007
表5 粗面処理された印刷版支持体における、HCl中の電気化学的粗面処理のための電荷キャリア流入量に依存するDIN EN ISO第4287号に定義される、それぞれの場合の比Rp/Rv
Figure 2023515242000008
表6 粗面処理された印刷版支持体における、HCl中の電気化学的粗面処理のための電荷キャリア流入量に依存するDIN EN ISO第25178号による表面性状のアスペクト比Str
Figure 2023515242000009
表7 DIN ISO第4287号によるローラー表面の算術平均粗さRa
Figure 2023515242000010
本発明は、平版印刷版を製造するためのまたは水なしオフセット印刷用の印刷版を製造するためのアルミニウム合金ストリップの使用、少なくとも1つのストリップ表面において圧延形成された(独:eingewalzte,英:rolled-in)表面トポグラフィーを有する平版印刷版支持体用のアルミニウム合金ストリップ、このアルミニウム合金ストリップを製造するための方法およびアルミニウム合金でできた印刷版支持体を含む平版印刷または水なしオフセット印刷用の印刷版に関する。
特許文献4は、最大4μmの最大ピーク高さRpを有する、粗面処理され陽極酸化された表面を有する印刷版支持体を開示している。
特許文献5は、飲料缶の缶体用のアルミニウム合金薄板と飲料缶の製造方法を開示している。平版印刷版用のアルミニウム合金ストリップの使用は開示されていない。
電子機器用のアルミニウム箔とその製造方法を開示する特許文献6も同様である。電子機器は、例えば、LCDディスプレイ、OLEDディスプレイ、電子新聞等が挙げられる。
特許文献7も、高品質の化粧品ボトルキャップを製造するための、調湿状態H14のアルミニウム合金タイプ1100からなるアルミニウム合金ストリップの製造方法にのみ関連する発明で、平版印刷版用支持体または平版印刷版そのものは開示されていない。
特許文献8は、アルミニウム合金箔の製造に関する発明である。これら箔については、化学物質や食品の包装材料の用途しか開示されていない。
特許文献9は、紫外線反射材料用のアルミニウム箔の製造に関する発明である。特許文献9にも、平版印刷版用支持体用のアルミニウム合金ストリップの使用は開示されていない。
特許文献10には、平版印刷版用の印刷板キャリアが開示されている。しかし、特許文献10は、アルミニウム合金製で感光性コーティングが施された、粗面処理された印刷板の表面特性を開示しているに過ぎない。
欧州特許出願公開第2 444 254(A2)号 国際公開第2006/122852(A1)号 国際公開第2007/141300(A1)号 欧州特許出願公開第0 778 158(A1)号 特開2015-004095号 欧州特許出願公開第3 254 772(A1)号 中国特許出願公開第110102580(A)号 特開2002-224710号 米国特許出願公開第2019/0076897(A1)号 欧州特許出願公開第1 172 228(A2)号
従って、本発明の目的は、平版印刷版のための、ならびに水なしオフセット印刷用の印刷版のためのアルミニウム合金ストリップの使用と、画像形成用コーティングの厚さが減少しても印刷プロセスにおいて長い有効寿命を提供し、より少ない電荷担体流入量で粗面処理することができる、平版印刷版支持体用のアルミニウム合金ストリップと、を提案することである。さらに、本発明は、所望の特性を有するアルミニウム合金ストリップを製造するための方法を提供し、印刷版、特に、長い有効寿命を有する「機上現像」印刷版または水なしオフセット印刷用の印刷版を提供することを目的とするものである。

Claims (16)

  1. 少なくとも1つのストリップ表面において圧延形成された表面トポグラフィーを有する、平版印刷版支持体用のアルミニウム合金ストリップであって、
    前記アルミニウム合金ストリップの表面は、≦50cm-1、好ましくは≦45cm-1または特に好ましくは≦40cm-1の、前記アルミニウム合金ストリップの圧延方向に垂直に測定された平均ピーク数RPcを有し、前記RPc測定のための基準線としてc1=+0.25μmおよびc2=-0.25μmが選択される、
    ことを特徴とする、アルミニウム合金ストリップ。
  2. 前記アルミニウム合金ストリップの表面は、最大1.1μm、好ましくは0.45μm~1.1μmの平均ピーク高さRpを有することを特徴とする、請求項1に記載のアルミニウム合金ストリップ。
  3. 前記アルミニウム合金ストリップの表面のうち前記圧延方向に配向している表面部分の%での平均負荷面積率Smr(c=+0.25μm)は、前記圧延方向の前記表面のフーリエ変換からの結果である表面部分だけが考慮される場合、最大5%、最大4%または最大3.5%であることを特徴とする、請求項1または2に記載のアルミニウム合金ストリップ。
  4. 前記アルミニウム合金ストリップの厚さは、0.10mm~0.5mm、好ましくは0.10mm~0.4mmであることを特徴とする、請求項1~3の何れか一項に記載のアルミニウム合金ストリップ。
  5. 前記アルミニウム合金ストリップは、以下の組成、
    0.02重量%≦Si≦0.50重量%、好ましくは0.02重量%≦Si≦0.25重量%、
    0.2重量%≦Fe≦1.0重量%、好ましくは0.2重量%≦Fe≦0.6重量%、
    Cu≦0.05重量%、好ましくは≦0.01重量%、
    Mn≦0.3重量%、好ましくは<0.1重量%、特に好ましくは≦0.05重量%、
    0.05重量%≦Mg≦0.6重量%、好ましくは0.1重量%≦Mg≦0.4重量%、
    Cr≦0.01重量%、
    Zn≦0.1重量%、好ましくは≦0.05重量%、
    Ti≦0.05重量%、
    残りはAlおよび個々で最大0.05重量%、合計で最大0.15重量%の不純物、
    を有することを特徴とする、請求項1~4の何れか一項に記載のアルミニウム合金ストリップ。
  6. 前記アルミニウム合金ストリップは、硬質圧延された状態を有することを特徴とする、請求項1~5の何れか一項に記載のアルミニウム合金ストリップ。
  7. 平版印刷版支持体用のアルミニウム合金から圧延用インゴットが鋳造され、任意選択として前記圧延用インゴットの熱間圧延の前に予熱されるかまたは均質化され、前記圧延用インゴットは、熱間圧延されてホットストリップとされ、前記ホットストリップは、次に中間焼鈍が行われるかまたは行われずに冷間圧延されて前記最終厚さにされる、請求項1~6の何れか一項に記載のアルミニウム合金ストリップを製造するための方法であって、前記最終冷間圧延パスにおいて0.18μm未満、好ましくは0.17μm未満または好ましくは最大0.15μmの、DIN ISO第4287号による平均粗さRaを有するワークロールが用いられることを特徴とする方法。
  8. 少なくとも0.07μm、好ましくは少なくとも0.10μmの平均粗さRaを有するワークロールが前記最終冷間圧延パスにおいて用いられることを特徴とする、請求項7に記載の方法。
  9. 前記最終冷間圧延パスにおける圧延度は、少なくとも20%、好ましくは少なくとも30%であることを特徴とする、請求項7または8に記載の方法。
  10. 前記最終冷間圧延パスにおける圧延度は、最大65%、好ましくは最大60%であることを特徴とする、請求項7~9の何れか一項に記載の方法。
  11. アルミニウム合金から製造された、特に請求項1~6に記載のアルミニウム合金ストリップから製造された印刷版支持体を含む平版印刷用印刷版であって、
    少なくとも前記画像形成層に面する前記印刷版支持体の表面は、前記印刷版支持体の電気化学的粗面処理後に前記圧延方向に配向している表面部分の負荷面積率Smr(c=+0.25μm)が、前記圧延方向における前記表面のフーリエ変換後に結果として得られる表面率だけが考慮され場合、5%未満、4.5%未満、または最大4%であることを特徴とする平版印刷用印刷版支持体。
  12. 前記印刷版支持体の電気化学的粗面処理後に、少なくとも前記画像形成層に面する印刷版支持体の表面は、最大0.45、好ましくは最大0.4の、前記平均トラフ深さに対する前記平均ピーク高さの比Rp/Rvを有することを特徴とする、請求項11に記載の印刷版。
  13. 前記印刷版支持体の電気化学的粗面処理後に、少なくとも前記画像形成層に面する表面は、1.2μm未満、最大1.1μmまたは最大1μmの平均ピーク高さRpを有することを特徴とする、請求項11または12に記載の印刷版。
  14. 少なくとも500C/dmの電荷担体流入量での電気化学的粗面処理後に、少なくとも前記画像形成層に面する前記印刷版支持体の表面は、少なくとも50%の、DIN EN ISO第25178号による前記表面性状のアスペクト比Strを有することを特徴とする、請求項11~13の何れか一項に記載の印刷版。
  15. 少なくとも400C/dmの電荷担体流入量での電気化学的粗面処理後に、少なくとも前記画像形成層に面する前記印刷版支持体の表面は、少なくとも20%の、DIN EN ISO第25178号による前記表面性状のアスペクト比Strを有することを特徴とする、請求項14に記載の印刷版。
  16. 請求項1~6に記載のアルミニウム合金ストリップから製造された印刷版支持体を含む水なしオフセット印刷用の印刷版。
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