EP3445887B1 - Lithobandfertigung mit hoher kaltwalzstichabnahme - Google Patents

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EP3445887B1
EP3445887B1 EP17717202.0A EP17717202A EP3445887B1 EP 3445887 B1 EP3445887 B1 EP 3445887B1 EP 17717202 A EP17717202 A EP 17717202A EP 3445887 B1 EP3445887 B1 EP 3445887B1
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EP
European Patent Office
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cold rolling
strip
pass
cold
rolling
Prior art date
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EP17717202.0A
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EP3445887A1 (de
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Christoph Settele
Bernhard Kernig
Jochen Hasenclever
Gerd Steinhoff
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Speira GmbH
Original Assignee
Hydro Aluminium Rolled Products GmbH
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Publication date
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Publication of EP3445887A1 publication Critical patent/EP3445887A1/de
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41C—PROCESSES FOR THE MANUFACTURE OR REPRODUCTION OF PRINTING SURFACES
    • B41C1/00—Forme preparation
    • B41C1/10—Forme preparation for lithographic printing; Master sheets for transferring a lithographic image to the forme
    • B41C1/1075—Mechanical aspects of on-press plate preparation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41N—PRINTING PLATES OR FOILS; MATERIALS FOR SURFACES USED IN PRINTING MACHINES FOR PRINTING, INKING, DAMPING, OR THE LIKE; PREPARING SUCH SURFACES FOR USE AND CONSERVING THEM
    • B41N1/00—Printing plates or foils; Materials therefor
    • B41N1/04—Printing plates or foils; Materials therefor metallic
    • B41N1/08—Printing plates or foils; Materials therefor metallic for lithographic printing
    • 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
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C21/00—Alloys based on aluminium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/04—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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • 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

  • Aluminum tapes must simultaneously meet a variety of requirements to provide sufficient quality for lithographic printing plate supports.
  • An area-wide roughening of the aluminum strip must result in a structureless appearance of the aluminum strip without streaking effects.
  • a photosensitive layer is applied, which depending on the application type is baked after application at a temperature of 220 ° C to 300 ° C for 3-10 minutes. Typical combinations of bake times are for example 240 ° C for 10 minutes, 260 ° C for 6 minutes, 270 ° C for 7 minutes and 280 ° C for 4 minutes.
  • the printing plate support may lose as little as possible after firing to strength, so this is still easy to handle and can be easily clamped in a printing device. In the case of large-format printing plate supports in particular the handling after the burning of the photosensitive layer is problematic. Finally, the printing plate should survive later in use as many printing cycles, so that the aluminum strip should have the highest possible bending fatigue strength.
  • EP 2 192 202 A1 investigates how an aluminum alloy strip can be adjusted to a desired final strength so that, for example, a set of coils present in the aluminum strip can be eliminated again, and at the same time high bending cycle cycles and good roughening properties can be provided. By choosing the Eisenglühdicke depending on the aluminum alloy composition, the goal could be achieved here.
  • the JP H11229101 also discloses the processing of magnesium-free aluminum alloys containing magnesium only as an impurity at levels of at most 0.05% by weight. Magnesium levels are also considered problematic.
  • magnesium offers particular advantages in terms of fatigue resistance when using the printing plate supports and the roughening of the printing plates. Therefore, magnesium is alloyed to a specified content of the aluminum alloy.
  • the ribbons for lithographic printing plate supports are generally not rolled in rolling stands with multiple stitches. Maximum control of the individual cold rolling passes is desired. In a simple cold rolling pass, however, it is sometimes necessary to cool the strips after each cold roll pass in the coil until they can be used again for a next cold-rolled pass. Become too big Stichabsure made in a cold roll pass, area of the surface of the aluminum strip material can be broken, resulting in surface defects and a streaky appearance of the surface. Due to the risk of surface defects, experts in the field of magnesium-containing aluminum alloys have hitherto refrained from the use of large punctures above about 50% reduction per cold rolling pass during cold rolling. As a result, in a typical production of lithographic printing plate carriers with final thicknesses in the range 0.2 mm to 0.4 mm so far at least four cold rolling passes were required.
  • the object of the present invention is to provide a method for producing an aluminum strip for lithographic printing plate supports comprising magnesium-containing aluminum alloys, with which aluminum strips can be produced for lithographic printing plate supports with high quality and at the same time the costs can be reduced.
  • the above-described object is achieved for a process for producing an aluminum strip for lithographic printing plate support that during cold rolling of the hot strip, the product of the relative end thicknesses of the aluminum strip after the first and after the second cold rolling pass of the aluminum strip 17% 22%.
  • the relative final thickness (b) after a cold rolling pass is the thickness of the aluminum strip after a cold rolling pass in relation to the starting thickness before the cold rolling pass in percent, ie the quotient of resulting thickness and initial thickness.
  • the product P of the relative end thicknesses b 1 and b 2 of the first and second cold rolling passes then the relative final thickness in relation to the initial thickness before both cold rolling passes and thus a measure of the thickness decrease of the aluminum strip within the first two cold rolling passes in relation to the starting thickness of the aluminum strip before Cold rolling according to:
  • a 1 and a 2 are respectively the percent reduction of the first and second cold rolling pass in percent.
  • a preferred embodiment of the method according to the invention is provided by the fact that during cold rolling of the hot strip, the product of the relative final thicknesses of the aluminum strip after the first and after the second cold roll pass is preferably 17% to 20%. This achieves a good compromise with regard to process reliability for providing high surface qualities and the possibility of saving a cold roll pass.
  • the production of an aluminum strip with a final thickness of 0.1 mm to 0.5 mm after cold rolling can be achieved according to a further embodiment of the method in two or three cold rolling passes, when the hot strip thickness from 2.3 mm to 3.7 mm, preferably 2 , 5 mm to 3.0 mm. Below 2.3 mm there is a risk that during hot strip production the hot strip may collapse during winding. Above 3.7 mm Hot Strip Thickness, excessively high passes for the first or second cold roll pass must be selected to reduce the number of cold rolling passes. Too high a choice of cold rolling pick-up is not only the risk of surface defects on the aluminum strip, but also the risk of damage to the cold roll itself. A hot strip thickness of 2.5 mm to 3.0 mm prevents both the collapse of the hot strip and the use Too high Stichabtsum during cold rolling.
  • the first cold rolling pass is carried out with a maximum reduction of 65%, preferably with a maximum of 60%. It has been found that above a 65% reduction in the first cold roll pass after hot rolling the risk of surface defects increases significantly. At a maximum of 60% reduction in the first cold roll pass, even more homogeneous surfaces in the aluminum strip are preferably achieved.
  • the second cold roll pass it was found that this preferably has a maximum reduction of 60% in order to reliably avoid corresponding errors in the end product process.
  • the second cold rolling pass is therefore to be assessed more critically with regard to the surface quality.
  • Both the first and the second cold roll pass preferably have more than 50% reduction in stitches, since this can better distribute the stitch decreases to achieve the desired relative final thicknesses on both cold roll passes. Overall, then in both cold rolling passes no maximum Stichab remain necessary.
  • three cold rolling passes are made to final thickness, wherein the final thickness of the aluminum strip after cold rolling is 0.2 mm to 0.4 mm. So far, at least four cold rolling passes have been required for these final thicknesses. In particular, for end thicknesses of 0.2 mm to 0.4 mm, such a method can be provided, which in addition to an adequate surface quality has reduced costs.
  • the inventive method can contribute to cost reduction.
  • the third or fourth cold rolling pass preferably the last cold rolling pass of the cold rolling, preferably has a maximum stitch loss of 52%, so that the third or fourth or last cold roll pass affecting the surface has as little influence as possible on the surface quality of the aluminum strip.
  • the selected range of the alloying constituent silicon ensures in electrochemical roughening that a high number of sufficiently deep depressions can be introduced into the aluminum strip, which ensure optimum absorption of the photosensitive layer .
  • the aluminum alloy preferably has almost no chromium.
  • the chromium content is limited to a maximum of 100 ppm, preferably a maximum of 50 ppm. Higher chromium contents have been found to be negative for the roughening properties of the aluminum strip during electrochemical roughening.
  • Zinc lowers the electrochemical potential of the aluminum alloys of the aluminum strip so that the electrochemical roughening is accelerated.
  • Zinc is therefore present in the aluminum alloy at a level of up to a maximum of 500 ppm.
  • Higher zinc contents in turn negatively influence the roughening properties of the aluminum strip.
  • the presence of zinc with a content of 50 ppm to 250 ppm reliably leads to an accelerated roughening of the aluminum strip without negative effects on the surface.
  • the aluminum strip according to the invention is moreover almost free of titanium. It contains less than 0.030% by weight of titanium, which negatively influences the properties of the aluminum alloys during electrochemical roughening above the stated limit value.
  • unavoidable impurities to a maximum of 0.03 wt .-% and a maximum of 0.15 wt .-% may be present without affecting the properties of the aluminum alloy strip in the given manufacturing process negative.
  • the aluminum alloy according to a next embodiment has a magnesium content of 0.26% to 0.35% by weight, a very good compromise can be achieved from improved fatigue strength properties of the printing plate supports, good roughening behavior and reduced production costs.
  • Fig. 1 schematically the various process steps in the production of an aluminum strip for lithographic printing plate support.
  • step 1 the aluminum alloy is poured into a rolling ingot.
  • the ingot is subjected to homogenization in step 2, wherein the ingot is heated to temperatures of 450 ° C to 600 ° C with a residence time of at least 1 hour.
  • the homogenised ingot is prepared for hot rolling and then hot rolled at temperatures in excess of 280 ° C.
  • the temperature of the billet is about 450 ° C to 550 ° C.
  • the hot rolling end temperature is usually 280 ° C to 350 ° C.
  • the hot strip thicknesses can be between 2 mm and 9 mm, but preference is given to hot strip thicknesses of 2.3 mm to 3.7 mm.
  • the hot strip is fed to cold rolling in step 4. During cold rolling, the hot strip is cold rolled to final thickness. Cold rolling, and in particular the last cold rolling pass, determines the surface properties of the cold rolled aluminum strip, as the surface topography of the cold roll is transferred directly to the cold rolled aluminum strip. During the rolling pass, errors can occur during cold rolling which are then transferred to the surface or remain directly visible on the surface.
  • the cold rolling according to step 4 can take place both with and without intermediate annealing.
  • the intermediate annealing is carried out at temperatures of 230 ° C to 490 ° C for at least 1 h in the chamber furnace or continuously in the continuous strip furnace for at least 10 s, usually before the last cold rolling pass.
  • the intermediate annealing can be used to set the final strength of the aluminum strip for lithographic printing plate supports in certain areas before the last cold-rolled pass.
  • the intermediate annealing also causes costs, so that a particularly cost-efficient production is preferably carried out without intermediate annealing.
  • Fig. 2 shows a corresponding rolling stand 5, which comprises a take-off reel 6, a take-up reel 7 and a roller assembly 11 with two work rolls 9 and 10.
  • Fig. 2 shows an example of a four-high rolling stand.
  • the roller arrangements can be designed both as a duo, quarto or sexto rolling stand.
  • an additional roller assembly 11 ' so that the belt 8 after passing through the roller assembly 11 in the roller assembly 11' is subjected to a further rolling pass, so a total of a multiple stitch.
  • the aluminum strip 8 can be fed again to a cold rolling pass.
  • FIGS. 3a) to 3c are shown scanning electron micrographs of cold rolled aluminum strips for lithographic printing plate supports.
  • Fig. 3a shows at identical magnification
  • Fig. 3b a band regarded as inconspicuous from the surface.
  • the roll bars can be recognized by the ground rolls, which have been pressed in the aluminum strip. Perpendicular to Rolling direction, however, hardly any structures exist, so that the overall impression of the surface is classified as non-streaky.
  • FIGS. 3b) and 3c show, on the other hand, a surface area of an aluminum strip classified as non-homogeneous which results in a streaky appearance of the aluminum strip. A corresponding tape would not meet the surface requirements of lithographic printing plate supports.
  • FIGS. 3b) and 3c ) show surface defects, especially magnified in Figure 3c ), which has transversely extending to the rolling direction areas in which material has been lifted from the surface of the belt. It is believed that this error is due to cold rolling.
  • the width of the problematic area is about 20 ⁇ m perpendicular to the rolling direction and is visible on visual inspection.
  • Aluminum ribbons of six different aluminum alloys A to H have now been applied using the methods discussed above and in US Pat Fig. 1 produced process steps 1 to 3.
  • the aluminum strips were produced without intermediate annealing during cold rolling, whereby the hot strip thickness and the number of passes during cold rolling were varied.
  • the aluminum alloys differ in particular in different contents in the range of silicon, iron, manganese and magnesium.
  • the various alloy compositions are shown in Table 1 with their weight percent alloying ingredients.
  • all of the alloys containing chromium less than 50 ppm and unavoidable impurities individually contained a maximum of 0.03 wt% and a maximum of 0.15 wt%.
  • the hot strip thickness of the aluminum strips produced was varied from 2.3 mm to 3.0 mm and produced from the different thickness hot strips aluminum strips for lithographic printing plate support by cold rolling without intermediate annealing with a final thickness of 0.274 mm to 0.285 mm.
  • the first and second cold rolling passes were selected so that a maximum of three cold rolling passes of final thickness were required starting from the final hot strip thickness, with the last cold roll pass having a maximum stitch loss of 51%.
  • the product P of the relative final thicknesses after the first and after the second cold-rolled passes is 18.57% to 21.74% due to the reduction in the first two cold-rolling passes. That is, through the first two cold rolling passes, the strip was rolled to an intermediate thickness of 18.57% to 21.74% of the final hot strip thickness.
  • Table 2 shows the embodiments according to the invention and the associated stitching decreases and the values for the product of the relative final thicknesses after the first and second cold rolling passes.
  • Table 2 No Leg. Hot strip end thickness [mm] 1st KW stitch (a1) [%] 2nd KW stitch (a2) [%] Produces P [%] 3rd KW stitch [%] Final thickness [mm] 1 A 2.3 57 50 21.74 45 0,275 2 B 2.3 57 50 21.74 45 0,275 3 C 2.8 57 53 20.00 51 0.274 4 C 2.8 57 53 20.00 51 0.274 5 C 2.8 57 53 20.00 51 0.274 6 D 2.8 57 53 20.00 51 0.274 7 D 2.8 57 53 20.00 51 0.274 8th D 2.8 57 53 20.00 51 0.274 9 D 2.8 57 53 20.00 51 0.274 10 e 2.8 50 60 20.00 51 0,275 11 F 2.8 64 48 18.57 45 0.285 12 F 2.8 64 48 18.57 45 0.285 13 G
  • test procedures serve to emphasize possible streaking errors by means of a surface repair and to be able to recognize them visually better.
  • K-test the grain stringency of the aluminum alloy strips is examined.
  • the surfaces must be prepared specifically to expose the grain structure.
  • 250 mm long and 45 mm wide, rectangular samples are cut out of the bands in the rolling direction. The samples are taken in relation to the rolling direction both at the edge and in the middle of the bands.
  • the K-test is intended to reveal whether, due to the grain distribution, a stiffness effect can be recognized in the surface.
  • the macroetching takes place at about 25-30 ° C for 30 seconds. It is then rinsed again with water and the sample immersed for 15 seconds again in 30% sodium hydroxide solution at a temperature of 60 ° C. A final neutralization is carried out with a solution of 40.5 ml of 85 percent phosphoric acid and 900 ml of water at room temperature for about 60 seconds. The sample is then rinsed with water and dried at room temperature. After drying, the samples are visually evaluated for streakiness. Reference samples with Numbers from 1 to 10 are used to determine streakiness in the K test. There is a comparison between the reference pattern and the sample with the human eye. Subsequently, the samples are assigned the value numbers of the most similar reference patterns. The value 10 stands here for non-streaky. The value 1 corresponds to a striped appearance. This streakiness is, as already stated, caused by the grain distribution of the aluminum strips and can be evaluated well with this test.
  • a rectangular blank with 250 mm edge length in the rolling direction and 80 mm edge length is used perpendicular to the rolling direction, which is first subjected to degreasing in aqueous solution with a degreasing medium, here with the brand name Nabuclean 60S at 60 ° C for 10 seconds.
  • the concentration of the degreasing medium is 15 g / l.
  • the sample is immersed in a caustic soda solution and etched at 50 ° C for about 10 seconds.
  • the sodium hydroxide solution is 50 g / l.
  • a rinse with water and drying in a drying oven at about 70 ° C are performed.
  • the samples are evaluated, also using reference samples, each of which is assigned values from 0 to 5, with the value 0 of one rated as non-streaky and the value 5 of one as is assigned to a striped evaluated surface.
  • the pickling test the samples were compared and evaluated with reference samples before and after pickling.

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Aluminiumbandes für lithografische Druckplattenträger aus einer Aluminiumlegierung, wobei die Aluminiumlegierung des Aluminiumbandes für lithografische Druckplattenträger folgende Legierungsbestandteile in Gew.-% aufweist:
    • 0,05 % ≤ Si ≤ 0,25 %,
    • 0,2 % ≤ Fe ≤ 1%,
    • Cu max. 400 ppm,
    • Mn ≤ 0,30 %,
    • 0,10 % ≤ Mg ≤ 0,50 %,
    • Cr ≤ 100 ppm,
    • Zn ≤ 500 ppm,
    • Ti < 0,030 %,
  • Rest Al und unvermeidbare Verunreinigungen einzeln maximal 0,03 %, in Summe maximal 0,15 %, mit zumindest den folgenden Schritten:
    • Gießen eines Walzbarrens aus einer Aluminiumlegierung,
    • Homogenisierung des Walzbarrens,
    • Warmwalzen des Walzbarrens auf eine Warmbandenddicke und
    • Kaltwalzen des Warmbandes an Enddicke, wobei die Enddicke nach dem Kaltwalzen zwischen 0,1 mm und 0,5 mm beträgt.
  • Aluminiumbänder müssen gleichzeitig eine Mehrzahl an Anforderungen erfüllen, um eine ausreichenden Qualität für lithografische Druckplattenträger bereitzustellen. Eine der wichtigsten Eigenschaften des Aluminiumbandes, welche erfüllt werden muss, ist ein homogenes Verhalten in einer elektrochemischen Aufrauhung. Eine flächendeckende Aufrauhung des Aluminiumbandes muss ein strukturloses Aussehen des Aluminiumbandes ohne Streifigkeitseffekte zur Folge haben. Auf die aufgeraute Struktur wird eine fotosensitive Schicht aufgebracht, welche je nach Anwendungstyp nach dem Aufbringen bei einer Temperatur von 220 °C bis 300 °C für 3-10 Minuten eingebrannt wird. Typische Kombinationen von Einbrennzeiten sind beispielsweise 240 °C für 10 Minuten, 260 °C für 6 Minuten, 270 °C für 7 Minuten und 280 °C für 4 Minuten. Der Druckplattenträger darf nach dem Einbrennen möglichst wenig an Festigkeit verlieren, sodass dieser noch gut handhabbar ist und leicht in eine Druckvorrichtung eingespannt werden kann. Bei großformatigen Druckplattenträgern ist insbesondere die Handhabbarkeit nach dem Einbrennen der fotosensitiven Schicht problematisch. Schließlich soll die Druckplatte später beim Einsatz möglichst viele Druckzyklen überstehen, sodass das Aluminiumband eine möglichst hohe Biegewechselfestigkeit besitzen soll. Neben diesen allgemeinen Voraussetzungen für den Einsatz eines Druckplattenträger wurde beispielsweise in der europäischen Patentanmeldung EP 2 192 202 A1 untersucht, wie ein Aluminiumlegierungsband auf eine gewünschte Endfestigkeit eingestellt werden kann, sodass beispielsweise ein im Aluminiumband vorhandener Coil-Set wieder beseitigt werden kann und gleichzeitig hohe Biegewechselzyklen sowie gute Aufraueigenschaften bereitgestellt werden können. Durch die Wahl der Zwischenglühdicke in Abhängigkeit mit der Aluminiumlegierungszusammensetzung konnte hier das Ziel erreicht werden.
  • Aus der DE 699 20 831 T2 ist ein Verfahren zur Herstellung von Bändern für lithografische Druckplattenträger bekannt, bei welchen eine magnesiumfreie Aluminiumlegierung durch Anwendung von Kaltwalzstichen mit Stichabnahmen oberhalb von 50 % verarbeitet wird. Magnesiumgehalte oberhalb von 0,02 Gew.-% werden als problematisch in Bezug auf die Erholung des kaltgewalzten Bandes und das Auftreten exzessiv hoher Festigkeiten nach dem Kaltwalzen angesehen.
  • Die JP H11229101 offenbart ebenfalls die Verarbeitung von magnesiumfreien Aluminiumlegierungen, die Magnesium lediglich als Verunreinigung mit Gehalten von maximal 0,05 Gew.-% aufweisen. Magnesiumgehalte darüber hinaus werden als problematisch angesehen.
  • Bei der Herstellung von Aluminiumbändern für lithografische Druckplattenträger stehen heute im Wesentlichen Aluminiumlegierungen im Fokus, welche magnesiumhaltig sind. Es wurde festgestellt, dass Magnesium insbesondere Vorteile bei der Dauerfestigkeit beim Einsatz der Druckplattenträger und der Aufrauung der Druckplatten bietet. Deshalb wird Magnesium bis zu einem genau vorgegebenen Gehalt der Aluminiumlegierung hinzu legiert.
  • Ein weiterer Schwerpunkt der Entwicklung sind die Herstellungskosten der Druckplattenträger. Mit einer Minimierung der Schichtdicke der fotosensitiven Schicht und der Dicken der Trägermaterialien für die Druckplatten, also der Dicke des Aluminiumbandes für lithografische Druckplattenträger auf unter 0,3 mm, haben bereits Optimierungen im Hinblick auf die Herstellungskosten in der Fertigung Einzug gehalten. Bei der Herstellung der Lithobänder ist das Kaltwalzen als abschließender, die Oberflächentopografie des Lithobandes bestimmender Prozess als kritisch einzustufen. Zum Kaltwalzen werden sogenannte "Mill-Finish" Oberflächen erzeugende Arbeitswalzen, also geschliffene Arbeitswalzen verwendet. Das Kaltwalzen erfolgt aufgrund der enormen Anforderungen an die spätere Oberflächenqualität häufig auf Walzgerüsten mit einem einzigen Kaltwalzstich unter Verwendung der folgenden Schritte:
    • Abwickeln des Aluminiumbandes von einem Coil mit einem Abwickelhaspel,
    • Walzen des Aluminiumbandes unter Verwendung eines Walzgerüstes mit einem einzigen Kaltwalzstich und
    • Aufwickeln des kaltgewalzten Aluminiumbandes.
  • Aufgrund der Temperaturentwicklung beim Kaltwalzen durch die aufgewendete Umformungsenergie werden die Bänder für lithografische Druckplattenträger in der Regel nicht in Walzgerüsten mit Mehrfachstichen gewalzt. Eine maximale Kontrolle der einzelnen Kaltwalzstiche ist gewünscht. Bei einem einfachen Kaltwalzstich ist es teilweise aber notwendig, die Bänder nach jedem Kaltwalzstich im Coil abzukühlen, bis diese wieder für einen nächsten Kaltwalzstich einsetzbar sind. Werden zu große Stichabnahmen in einem Kaltwalzstich vorgenommen, kann aus dem Aluminiumband bereichsweise Material der Oberfläche ausgebrochen werden, was zu Oberflächenfehlern bzw. einem streifigen Aussehen der Oberfläche führt. Aufgrund der Gefahr von Oberflächenfehlern hat die Fachwelt bei magnesiumhaltigen Aluminiumlegierungen bisher von der Verwendung großer Stichabnahmen oberhalb etwa 50% Stichabnahme je Kaltwalzstich beim Kaltwalzen abgesehen. Hieraus resultiert, dass bei einer typischen Fertigung von lithografischen Druckplattenträgern mit Enddicken im Bereich 0,2 mm bis 0,4 mm bisher mindestens vier Kaltwalzstiche benötigt wurden.
  • Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zur Herstellung eines Aluminiumbandes für lithografische Druckplattenträger aufweisend magnesiumhaltige Aluminiumlegierungen zur Verfügung zu stellen, mit welchem Aluminiumbänder für lithografische Druckplattenträger mit hoher Qualität hergestellt und gleichzeitig die Kosten gesenkt werden können.
  • Gemäß einer ersten Lehre der vorliegenden Erfindung wird die oben aufgezeigte Aufgabe für ein Verfahren zur Herstellung eines Aluminiumbandes für lithografische Druckplattenträger dadurch gelöst, dass beim Kaltwalzen des Warmbandes das Produkt der relativen Enddicken des Aluminiumbandes nach dem ersten und nach dem zweiten Kaltwalzstich des Aluminiumbandes 17 % bis 22 % beträgt.
  • Unter der relativen Enddicke (b) nach einem Kaltwalzstich wird vorliegend die Dicke des Aluminiumbandes nach einem Kaltwalzstich im Verhältnis zur Ausgangsdicke vor dem Kaltwalzstich in Prozent verstanden, also der Quotient aus resultierender Dicke und Anfangsdicke. Die relative Enddicke ergibt sich aus der Stichabnahme a des jeweiligen Kaltwalzstiches, welche ebenfalls in Prozent angegeben wird, wie folgt: b 1 = 100 ⁢ % − a 1 .
    Figure imgb0001
     Das Produkt P der relativen Enddicken b1 und b2 des ersten und zweiten Kaltwalzstiches ergibt dann die relative Enddicke im Verhältnis zur Ausgangsdicke vor beiden Kaltwalzstichen und damit ein Maß für die Dickenabnahme des Aluminiumbandes innerhalb der ersten beiden Kaltwalzstiche im Verhältnis zur Ausgangsdicke des Aluminiumbandes vor dem Kaltwalzen gemäß: P = b 1 ⋅ b 2 = 100 % − a 1 ⋅ 100 % − a 2 ,
    Figure imgb0002
     wobei a1 und a2 jeweils der Stichabnahme des ersten bzw. zweiten Kaltwalzstiches in Prozent sind.
  • Die Optimierung der ersten beiden Kaltwalzstiche, so dass das Produkt P der relativen Enddicken nach dem ersten und nach dem zweiten Kaltwalzstich zwischen 17 % und 22 % beträgt, hat gezeigt, dass durch die gezielte Auswahl höherer Stichabnahmen im ersten und/oder zweiten Kaltwalzstich die Dickenabnahme des Aluminiumbandes in den beiden ersten Kaltwalzstichen die Möglichkeit eröffnet, einen kompletten Kaltwalzstich im Fertigungsprozess einzusparen. Überraschenderweise wurde dabei festgestellt, dass die Oberflächenqualität trotz der höheren Stichabnahmen in Bezug auf die Streifigkeit noch annehmbare Ergebnisse liefert und damit prozesssicher ein Kaltwalzstich eingespart werden kann. Dieses Ergebnis betrifft die Fertigung von Lithobändern, welche aufgrund der Warmbandenddicke und der Enddicke nach dem Kaltwalzen bisher drei, vier oder fünf Kaltwalzstiche benötigten. Mithin kann ein Verfahren zur Herstellung eines Aluminiumbandes für lithografische Druckplattenträger zur Verfügung gestellt werden, welches eine Reduktion der Herstellkosten ermöglicht. Die Reduktion der Herstellkosten tritt zwar auch bei einem Walzgerüst mit Mehrfachstichabnahmen aufgrund einer reduzierten Anzahl an zu verwendenden Kaltwalzen im Gerüst auf. Der wirtschaftliche Effekt ist jedoch größer, wenn ein Walzgerüst mit genau einem Kaltwalzstich verwendet wird. Diese Walzgerüste werden, wie bereits ausgeführt, in der Regel beim Kaltwalzen von Aluminiumbändern zur Erzielung sehr hoher Oberflächenqualitäten verwendet. In diesem Fall durchläuft das warmgewalzte Aluminiumband unter Einhaltung der Vorgabe für das Produkt der ersten beiden Kaltwalzstiche vorzugsweise die folgenden Arbeitsschritte:
    • Abwickeln des Aluminiumbandes von einem Coil mit einem Abwickelhaspel,
    • Walzen des Aluminiumbandes unter Verwendung eines Walzgerüstes mit einem einzigen Kaltwalzstich und
    • Aufwickeln des kaltgewalzten Aluminiumbandes.
  • Eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird dadurch bereitgestellt, dass beim Kaltwalzen des Warmbandes das Produkt der relativen Enddicken des Aluminiumbandes nach dem ersten und nach dem zweiten Kaltwalzstich bevorzugt 17 % bis 20 % beträgt. Hierdurch wird ein guter Kompromiss in Bezug auf die Prozesssicherheit zur Bereitstellung hoher Oberflächenqualitäten und der Möglichkeit, einen Kaltwalzstich einzusparen, erreicht.
  • Die Herstellung eines Aluminiumbandes mit einer Enddicke von 0,1 mm bis 0,5 mm nach dem Kaltwalzen kann gemäß einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens in zwei oder drei Kaltwalzstichen erreicht werden, wenn die Warmbandenddicke 2,3 mm bis 3,7 mm, vorzugsweise 2,5 mm bis 3,0 mm, beträgt. Unterhalb von 2,3 mm besteht das Risiko, dass bei der Warmbandherstellung das Warmband beim Aufwickeln kollabieren kann. Oberhalb von 3,7 mm Warmbandenddicke müssen zu hohe Stichabnahmen für den ersten bzw. zweiten Kaltwalzstich gewählt werden, um die Anzahl der Kaltwalzstiche zu reduzieren. Bei einer zu hohen Wahl der Kaltwalzstichabnahme besteht nicht nur die Gefahr von Oberflächenfehlern auf dem Aluminiumband, sondern auch die Gefahr einer Beschädigung der Kaltwalze selbst. Eine Warmbandenddicke von 2,5 mm bis 3,0 mm verhindert sowohl das Kollabieren des Warmbandes als auch die Verwendung zu hoher Stichabnahmen beim Kaltwalzen.
  • Um die relativen Enddicken des Aluminiumbandes von 17 % bis 22 % innerhalb der ersten beiden Kaltwalzstiche unter Vermeidung von Oberflächenfehlern und Gefahren für die Kaltwalze prozesssicher zu erreichen, wird gemäß einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens beim Kaltwalzen vorzugsweise der erste Kaltwalzstich mit einer Stichabnahme von maximal 65 %, bevorzugt mit maximal 60 % durchgeführt. Es hat sich herausgestellt, dass oberhalb einer Stichabnahme von 65 % im ersten Kaltwalzstich nach dem Warmwalzen die Gefahr von Oberflächenfehlern deutlich ansteigt. Bevorzugt werden bei maximal 60 % Stichabnahme im ersten Kaltwalzstich noch homogenere Oberflächen im Aluminiumband erzielt.
  • In Bezug auf den zweiten Kaltwalzstich wurde festgestellt, dass dieser vorzugsweise eine Stichabnahme von maximal 60 % aufweist, um entsprechende Fehler am Endproduktprozess sicher zu vermeiden. Der zweite Kaltwalzstich ist demnach kritischer in Bezug auf die Oberflächenqualität zu bewerten.
  • Sowohl der erste als auch der zweite Kaltwalzstich weisen bevorzugt Stichabnahmen von mehr als 50 % auf, da hierdurch die Stichabnahmen zum Erreichen der angestrebten relativen Enddicken auf beide Kaltwalzstiche besser verteilt werden können. Insgesamt werden dann bei beiden Kaltwalzstichen keine maximalen Stichabnahmen notwendig.
  • Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden drei Kaltwalzstiche an Enddicke durchgeführt, wobei die Enddicke des Aluminiumbandes nach dem Kaltwalzen 0,2 mm bis 0,4 mm beträgt. Für diese Enddicken wurden bisher in der Regel mindestens vier Kaltwalzstiche benötigt. Insbesondere für Enddicken von 0,2 mm bis 0,4 mm kann so ein Verfahren zur Verfügung gestellt werden, welches neben einer adäquaten Oberflächenqualität verringerte Kosten aufweist.
  • Vorzugsweise werden gemäß einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens vier Kaltwalzstiche an Enddicke durchgeführt, wobei die Enddicke des Aluminiumbandes nach dem Kaltwalzen weniger als 0,2 mm beträgt. Bei Bändern für lithografische Drucklattenträger mit Enddicken von 0,1 mm bis weniger als 0,2 mm wurden bisher fünf Kaltwalzstiche benötigt. Auch hier kann das erfindungsgemäße Verfahren zur Kostensenkung beitragen.
  • Ein weiteres Potenzial in Bezug auf das Einsparen von Herstellkosten kann dadurch erreicht werden, dass während des Kaltwalzens keine Zwischenglühung durchgeführt wird. Es hat sich herausgestellt, dass trotz der Einsparung eines Kaltwalzstichs Aluminiumbänder im Zustand H19 bereitgestellt werden können, deren Oberflächenqualität und auch die weiteren mechanischen Eigenschaften für die Herstellung von lithografische Druckplattenträger ausreichen. Alternativ zur Herstellung von Aluminiumbändern im Zustand H19 können auch Aluminiumbänder mit Zwischenglühung im Zustand H18 erfindungsgemäß hergestellt werden.
  • Der dritte oder vierte Kaltwalzstich, bevorzugt der letzte Kaltwalzstich des Kaltwalzens weist vorzugsweise eine maximale Stichabnahme von 52 % auf, sodass der dritte oder vierte bzw. letzte, die Oberfläche stärker beeinflussende Kaltwalzstich einen möglichst geringen Einfluss auf die Oberflächenqualität des Aluminiumbandes besitzt.
  • Das kosteneffiziente Herstellungsverfahren wird erfindungsgemäß mit einem Aluminiumband bestehend aus einer Aluminiumlegierung mit folgenden Legierungsbestandteilen in Gew.-% durchgeführt:
    • 0,05 % ≤ Si ≤ 0,25 %,
    • 0,2 % ≤ Fe ≤ 1 %, bevorzugt 0,3 % ≤ Fe ≤ 1 %, besonders bevorzugt 0,3 % ≤ Fe ≤ 0,6 % oder 0,4 % ≤ Fe ≤ 0,6 %,
    • Cu maximal 400 ppm, bevorzugt maximal 100 ppm,
    • Mn ≤ 0,30 %, optional 30 ppm bis 800 ppm,
    • 0,10 % ≤ Mg ≤ 0,50 %, 0,15 % ≤ Mg ≤ 0,45 %, bevorzugt 0,24 % ≤ Mg ≤ 0,45 %,
    • Cr maximal 100 ppm, bevorzugt maximal 50 ppm
    • Zn ≤0,05 %, bevorzugt 50 ppm bis 250 ppm
    • Ti < 0,030 %,
    • Rest Al und unvermeidbare Verunreinigungen einzeln maximal 0,03 %, in Summe maximal 0,15 %.
  • Es hat sich herausgestellt, dass Aluminiumbänder mit der angegebenen Aluminiumlegierungszusammensetzung besonders gut für das erfindungsgemäße Verfahren geeignet sind. Versuche innerhalb der Legierungsspezifikation haben gezeigt, dass bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens eine ausreichend gute Oberfläche bereitgestellt werden kann, die nicht zur Streifigkeit neigt und dennoch ein Kaltwalzstich eingespart werden kann. Es wird davon ausgegangen, dass dieses Ergebnis unter anderem auf die Gesamtkombination der Legierungszusammensetzung zurückzuführen ist. Der ausgewählte Bereich des Legierungsbestandteils Silizium von 0,05 Gew.-% bis 0,25 Gew.-% gewährleistet beim elektrochemischen Aufrauen, dass eine hohe Anzahl an ausreichend tiefen Vertiefungen in das Aluminiumband eingebracht werden können, welche eine optimale Aufnahme der fotosensitiven Schicht gewährleisten. Der Eisengehalt von 0,2 % ≤ Fe ≤ 1 %, bevorzugt 0,3 % ≤ Fe ≤ 1 %, besonders bevorzugt 0,3 % ≤ Fe ≤ 0,6 % oder 0,4 % ≤ Fe ≤ 0,6 %, sorgt in Kombination insbesondere mit dem Mangananteil bis maximal 0,30 Gew.-% für eine möglichst warmfeste Aluminiumlegierung, welche nach dem Einbrennen der fotosensitiven Schicht nur einen geringen Festigkeitsabfall bezüglich Streckgrenze und Zugfestigkeit aufweist. Der Kupfergehalt von maximal 400 ppm, bevorzugt maximal 100 ppm, besonders bevorzugt maximal 50 ppm ist besonders gering, da sich Kupfer auf das Aufrauverhalten des Aluminiumbandes negativ auswirkt. Der bevorzugte Mangangehalt von bis 0,30 Gew.-%, vorzugsweise 30 ppm bis 800 ppm, gewährleistet, wie bereits ausgeführt, in Kombination mit dem Eisengehalt eine verbesserte Warmfestigkeit des Aluminiumbandes nach einem Einbrennvorgang und beeinflusst die Biegewechselbeständigkeit des Aluminiumbandes positiv. Magnesiumgehalte von 0,10 Gew.-% bis 0,5 Gew.-%, bevorzugt 0,15 Gew.-% bis 0,45 Gew.-%, besonders bevorzugt von 0,24 Gew.-% bis 0,45 Gew.-% führen zu einer Festigkeitssteigerung beim Kaltwalzen aufgrund von Kaltverfestigung und bieten zudem den Vorteil einer guten Biegewechselbeständigkeit auch im walzharten Zustand. Die Aluminiumlegierung weist darüber hinaus vorzugsweise nahezu kein Chrom auf. Der Chrom-Gehalt ist auf maximal 100 ppm, bevorzugt maximal 50 ppm beschränkt. Höhere Chromgehalte haben sich als negativ für die Aufraueigenschaften des Aluminiumbandes während des elektrochemischen Aufrauens herausgestellt. Zink senkt das elektrochemische Potential der Aluminiumlegierungen des Aluminiumbandes ab, so dass die elektrochemische Aufrauung beschleunigt wird. Zink ist daher mit einem Gehalt von bis maximal 500 ppm in der Aluminiumlegierung vorhanden. Höhere Zinkgehalte beeinflussen die Aufraueigenschaften des Aluminiumbandes wiederum negativ. Das Vorhandensein von Zink mit einem Gehalt von 50 ppm bis 250 ppm führt prozesssicher zu einer beschleunigten Aufrauung des Aluminiumbandes ohne negative Auswirkungen auf die Oberfläche. Das erfindungsgemäße Aluminiumband ist darüber hinaus nahezu frei von Titan. Es enthält weniger als 0,030 Gew.-% Titan, welches oberhalb des angegebenen Grenzwertes die Eigenschaften der Aluminiumlegierungen beim elektrochemischen Aufrauen negativ beeinflusst. Darüber hinaus können in der Aluminiumlegierung zusätzlich unvermeidbare Verunreinigungen bis maximal 0,03 Gew.-% und in Summe maximal 0,15 Gew.-% vorhanden sein, ohne die Eigenschaften des Aluminiumlegierungsbandes im vorgegebenen Herstellprozess negativ zu beeinflussen.
  • Weist die Aluminiumlegierung gemäß einer nächsten Ausführungsform einen Magnesiumgehalt von 0,26 % bis 0,35 Gew.-% auf, so kann ein sehr guter Kompromiss aus verbesserten Dauerfestigkeitseigenschaften der Druckplattenträger, gutem Aufrauverhalten und verringerten Herstellkosten erzielt werden.
  • Die Erfindung soll nun anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert werden. Die Zeichnung zeigt in
    • Fig. 1
    in einer schematischen Ansicht die grundsätzlichen Verfahrensschritte zur Herstellung eines Aluminiumband es für lithografische Druckplattenträger,
    Fig. 2
    in einer schematischen Schnittansicht die Durchführung eines Kaltwalzstiches mit einem oder mehreren Kaltwalzstichen und
    Fig. 3a)-3c)
    ein Vergleich von REM-Aufnahmen von als gut bewerteten und schlecht bewerteten Oberflächenbereichen eines Aluminiumbandes für lithografische Druckplattenträger.
  • Zunächst zeigt Fig. 1 schematisch die verschiedenen Verfahrensschritte bei der Herstellung eines Aluminiumbandes für lithografische Druckplattenträger. Zunächst wird gemäß Schritt 1 die Aluminiumlegierung zu einem Walzbarrens gegossen. Der Walzbarren wird in Schritt 2 einer Homogenisierung unterzogen, wobei der Walzbarren auf Temperaturen von 450 °C bis 600 °C bei einer Verweildauer von mindestens 1 Stunde erhitzt wird. Der homogenisierte Walzbarren wird für das Warmwalzen vorbereitet und anschließend bei Temperaturen von mehr als 280 °C warmgewalzt. Zu Beginn des Warmwalzens beträgt die Temperatur des Barrens etwa 450 °C bis 550 °C. Die Warmwalzenendtemperatur beträgt üblicherweise 280 °C bis 350 °C. Die Warmbandenddicken können zwischen 2 mm und 9 mm liegen, bevorzugt werden allerdings Warmbandenddicken von 2,3 mm bis 3,7 mm. Das Warmband wird in Schritt 4 dem Kaltwalzen zugeführt. Beim Kaltwalzen wird das Warmband auf Enddicke kaltgewalzt. Das Kaltwalzen und insbesondere der letzte Kaltwalzstich bestimmen die Oberflächeneigenschaften des kaltgewalzten Aluminiumbandes, da die Oberflächentopographie der Kaltwalze unmittelbar auf das kaltgewalzte Aluminiumband übertragen wird. Während des Walzstichs können beim Kaltwalzen Fehler auftreten, die dann auf die Oberfläche übertragen werden bzw. auf der Oberfläche unmittelbar sichtbar bleiben. Aufgrund dieser Tatsache wurden bisher nur moderate Stichabnahmen von maximal 50 % für die einzelnen Kaltwalzschritte vorgesehen, da bekannt ist, dass bei zu hoher Stichabnahme entweder die Gefahr der Beschädigung der Kaltwalzen besteht oder Bereiche aus der Oberfläche des Aluminiumbandes herausgebrochen werden, so dass Oberflächenfehler entstehen. In Bezug auf die hohen Anforderungen an die Homogenität der Oberfläche lithografischer Druckplattenträger können inhomogen aussehende, beispielsweise streifige Oberflächen nicht akzeptiert werden.
  • Das Kaltwalzen gemäß Schritt 4 kann sowohl mit als auch ohne Zwischenglühung stattfinden. Die Zwischenglühung wird bei Temperaturen von 230 °C bis 490 °C für mindestens 1 h im Kammerofen oder kontinuierlich im Banddurchlaufofen für mindestens 10 s in der Regel vor dem letzten Kaltwalzstich durchgeführt. Durch die Zwischenglühung kann die Endfestigkeit des Aluminiumbandes für lithografische Druckplattenträger in gewissen Bereichen vor dem letzten Kaltwalzstich eingestellt werden. Allerdings verursacht die Zwischenglühung auch Kosten, so dass eine besonders kosteneffiziente Fertigung vorzugsweise ohne Zwischenglühung durchgeführt wird.
  • Üblicherweise werden beim Kaltwalzen Walzgerüste verwendet, welche einen einzigen Kaltwalzstich vornehmen und das Aluminiumband unmittelbar nach dem Kaltwalzstich erneut aufgewickelt wird. Fig. 2 zeigt ein entsprechendes Walzgerüst 5, welches ein Abwickelhaspel 6, ein Aufwickelhaspel 7 sowie eine Walzenanordnung 11 mit zwei Arbeitswalzen 9 und 10 umfasst. Fig. 2 zeigt beispielhaft ein Quarto-Walzgerüst. Die Walzenanordnungen können aber sowohl als Duo-, Quarto- oder Sexto-Walzgerüst ausgebildet sein. Angedeutet ist auch eine zusätzliche Walzenanordnung 11', sodass das Band 8 nach dem Durchlauf durch die Walzenanordnung 11 auch in der Walzenanordnung 11' einem weiteren Walzstich, insgesamt also einem Mehrfachstich unterzogen wird. Üblicherweise werden aber, wie bereits ausgeführt, einzelne Kaltwalzstiche durchgeführt und das Aluminiumband 8 anschließend auf dem Aufwickelhaspel 7 zu einem Coil aufgewickelt. Gegebenenfalls nach dem Abkühlen des Aluminiumbandes 8 im Coil nach dem Kaltwalzstich kann das Aluminiumband erneut einem Kaltwalzstich zugeführt werden.
  • In den Figuren 3a) bis 3c) sind Rasterelektronenmikroskopaufnahmen von kaltgewalzten Aluminiumbändern für lithografische Druckplattenträger dargestellt. Fig. 3a) zeigt bei identischer Vergrößerung zu Fig. 3b) ein von der Oberfläche als unauffällig angesehenes Band. Deutlich sind die Walzstege von den geschliffenen Walzen zu erkennen, die sich im Aluminiumband abgedrückt haben. Senkrecht zur Walzrichtung sind jedoch kaum Strukturen vorhanden, so dass der Gesamteindruck der Oberfläche als nicht streifig eingestuft wird.
  • Die Figuren 3b) und 3c) zeigen dagegen einen als nicht homogen eingestuften Oberflächenbereich eines Aluminiumbandes, welcher ein streifiges Aussehen des Aluminiumbandes zur Folge hat. Ein entsprechendes Band würde den Oberflächenanforderungen an lithografische Druckplattenträger nicht genügen. Figuren 3b) und 3c) zeigen Oberflächenfehler, insbesondere vergrößert in Figur 3c), welcher sich quer zur Walzrichtung erstreckende Bereiche aufweist, in denen Material von der Oberfläche des Bandes abgehoben wurde. Es wird davon ausgegangen, dass diese Fehler auf das Kaltwalzen zurückzuführen ist. Die Breite des problematischen Bereichs beträgt etwa 20 µm senkrecht zur Walzrichtung und ist bei visueller Prüfung sichtbar.
  • Es wurden nun Aluminiumbänder aus sechs verschiedenen Aluminiumlegierungen A bis H unter Anwendung der oben erläuterten und in Fig. 1 dargestellten Verfahrensschritte 1 bis 3 hergestellt. Die Aluminiumbänder wurden ohne Zwischenglühung beim Kaltwalzen hergestellt, wobei die Warmbandenddicke und die Stichabnahmen beim Kaltwalzen variiert wurden. Die Aluminiumlegierungen unterscheiden sich insbesondere in unterschiedlichen Gehalten im Bereich Silizium, Eisen, Mangan und Magnesium. Die verschiedenen Legierungszusammensetzungen zeigt Tabelle 1 mit ihren Legierungsbestandteilen in Gewichtsprozent. Zusätzlich enthielten alle Legierungen Chrom mit weniger als 50 ppm sowie unvermeidbare Verunreinigungen einzeln maximal 0,03 Gew.-% und in Summe maximal 0,15 Gew.-%. Tabelle 1
    Legierung Si Fe Cu Mn Mg Zn Ti
    in Gew.-%
    A 0,092 0,438 0,0019 0,039 0,262 0,0114 0,0051
    B 0,084 0,420 0,0019 0,255 0,244 0,0124 0,0051
    C 0,077 0,435 0,0018 0,040 0,264 0,0093 0,0072
    D 0,128 0,429 0,0016 0,040 0,285 0,0087 0,0068
    E 0,085 0,374 0,0016 0,003 0,196 0,0090 0,0050
    F 0,116 0,438 0,0015 0,040 0,324 0,0136 0,0075
    G 0,119 0,436 0,0010 0,040 0,323 0,0137 0,0058
    H 0,085 0,374 0,0016 0,003 0,196 0,0090 0,0050
  • Die Warmbandenddicke der hergestellten Aluminiumbänder wurde von 2,3 mm bis 3,0 mm variiert und aus den unterschiedlich dicken Warmbändern Aluminiumbänder für lithografische Druckplattenträger durch Kaltwalzen ohne Zwischenglühung mit einer Enddicke von 0,274 mm bis 0,285 mm hergestellt. Die Stichabnahmen des ersten und zweiten Kaltwalzstiches wurden so gewählt, dass ausgehend von der Warmbandenddicke maximal drei Kaltwalzstiche an Enddicke benötigt wurden, wobei der letzte Kaltwalzstich eine maximale Stichabnahme von 51 % aufweist. Wie Tabelle 2 zeigt, liegt das Produkt P der relativen Enddicken nach dem ersten und nach dem zweiten Kaltwalzstich aufgrund der Stichabnahmen in den beiden ersten Kaltwalzstichen bei 18,57 % bis 21,74 %. D.h., dass durch die ersten beiden Kaltwalzstiche das Band auf eine Zwischendicke von 18,57 % bis 21,74 % der Warmbandenddicke gewalzt wurde.
  • Die Tabelle 2 zeigt die erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiele und die zugehörigen Stichabnahmen und die Werte für das Produkt der relativen Enddicken nach dem ersten und zweiten Kaltwalzstich. Tabelle 2
    Nr Leg. Warmband-enddick [mm] 1. KW Stich (a1) [%] 2. KW Stich (a2) [%] Produckt P [%] 3. KW Stich [%] Enddicke [mm]
    1 A 2,3 57 50 21,74 45 0,275
    2 B 2,3 57 50 21,74 45 0,275
    3 C 2,8 57 53 20,00 51 0,274
    4 C 2,8 57 53 20,00 51 0,274
    5 C 2,8 57 53 20,00 51 0,274
    6 D 2,8 57 53 20,00 51 0,274
    7 D 2,8 57 53 20,00 51 0,274
    8 D 2,8 57 53 20,00 51 0,274
    9 D 2,8 57 53 20,00 51 0,274
    10 E 2,8 50 60 20,00 51 0,275
    11 F 2,8 64 48 18,57 45 0,285
    12 F 2,8 64 48 18,57 45 0,285
    13 G 2,8 64 48 18,57 45 0,285
    14 G 2,8 64 48 18,57 45 0,285
    15 H 3,0 60 53 18,67 51 0,275
  • Um die Oberflächen in Bezug auf ihre Eignung für lithografische Druckplattenträger zu untersuchen, wurden zwei Tests entwickelt, mit welchen die Streifigkeit der Oberflächen der kaltgewalzten Aluminiumbänder bewertet werden sollen. Die Testverfahren dienen dazu, durch eine Oberflächenpreparierung mögliche Streifigkeitsfehler hervorzuheben und diese visuell besser erkennen zu können.
  • Bei dem sogenannten "K-Test" wird die Kornstreifigkeit der Aluminiumlegierungsbänder untersucht. Hierzu müssen die Oberflächen spezifisch präpariert werden, um die Kornstruktur freizulegen. Zunächst werden in Walzrichtung 250 mm lange und 45 mm breite, rechteckige Proben aus den Bändern herausgeschnitten. Die Proben werden bezogen auf die Walzrichtung sowohl am Rand als auch in der Mitte der Bänder entnommen. Der K-Test soll aufdecken, ob aufgrund der Kornverteilung, ein Steifigkeitseffekt in der Oberfläche zu erkennen ist.
  • Die so herausgeschnittenen Proben werden zunächst für 60 Sekunden mit einem Schwingschleifer geschliffen, wobei der Schwingschleifer mit einem feuchten Tuch umwickelt ist und Scheuermilch zum Polieren der Proben verwendet wird. Als Scheuermilch kann hier eine einfache Haushaltscheuermilch verwendet werden. Nach einer Spülung der Oberfläche mit Wasser werden die Proben in 30-% Natronlauge bei einer Temperatur von 60 °C für 15 Sekunden getaucht und anschließend mit Wasser gespült. Dann erfolgt eine Makroätzung in einer Makroätzlösung. Diese besteht aus
    • 400 ml Wasser,
    • 300 ml HCl mit einer Konzentration von 37 %,
    • 133,6 ml HNO3 mit 65-% Konzentration sowie
    • 43,34 ml 40-% Flusssäure.
  • Die Makroätzung findet bei etwa 25-30 °C für 30 Sekunden statt. Anschließend wird wieder mit Wasser gespült und die Probe für 15 Sekunden erneut in 30-% Natronlauge bei einer Temperatur von 60 °C getaucht. Eine abschließende Neutralisierung erfolgt mit einer Lösung aus 40,5 ml 85-prozentiger Phosphorsäure und 900 ml Wasser bei Raumtemperatur für ca. 60 Sekunden. Anschließend wird die Probe mit Wasser gespült und bei Raumtemperatur getrocknet. Nach dem Trocknen werden die Proben visuell in Bezug auf die Streifigkeit bewertet. Referenzproben mit Wertzahlen von 1 bis 10 werden zur Bestimmung der Streifigkeit im K-Test verwendet. Es findet ein Vergleich zwischen Referenzmuster und Probe mit dem menschlichen Auge statt. Anschließend werden den Proben die Wertzahlen der ähnlichsten Referenzmuster zugeordnet. Die Wertzahl 10 steht hier für nicht streifig. Die Wertzahl 1 entspricht einem streifigen Aussehen. Diese Streifigkeit wird, wie bereits ausgeführt, durch die Kornverteilung der Aluminiumbänder verursacht und kann mit diesem Test gut bewertet werden.
  • Wie anhand der Tabelle 3 zu erkennen ist, zeigen die Ausführungsbeispiele mit hohen Stichabnahmen von 64 % im ersten Kaltwalzstich zwar gute Werte bezüglich der Wertzahlen des K-Tests. Ihre Oberfläche ist aber insgesamt etwas schlechter als die der Ausführungsbeispiele mit niedrigeren Stichabnahmen im ersten Kaltwalzstich.
  • Es wurde festgestellt, dass neben dem etablierten K-Test ein weiterer Test herangezogen werden muss, da insbesondere die Oberflächenfehler durch Kaltwalzen, dargestellt in den Figuren 3b) und 3c) vom bisherigen K-Test offensichtlich nicht erfasst werden. Dies zeigen die Ergebnisse des neu entwickelten Tests.
  • Es wurde ein zusätzlicher Beiztest entwickelt. Als Probe wird ein rechteckiger Zuschnitt mit 250 mm Kantenlänge in Walzrichtung und 80 mm Kantenlänge senkrecht zur Walzrichtung verwendet, welcher zunächst einer Entfettung in wässriger Lösung mit einem Entfettungsmedium, hier mit dem Markennamen Nabuclean 60S bei 60 °C für 10 Sekunden unterzogen wird. Die Konzentration des Entfettungsmediums beträgt 15 g/l. Nach einem Spülen mit Wasser wird die Probe in eine Natronlaugenlösung eingetaucht und bei 50 °C für etwa 10 Sekunden lang geätzt. Die Natronlaugenkonzentration beträgt dabei 50 g/l. Anschließend werden eine Spülung mit Wasser und eine Trocknung im Trockenschrank bei ca. 70 °C durchgeführt. Nach dem Trocknen werden die Proben bewertet, wobei ebenfalls Referenzproben verwendet wurden, welchen jeweils Werte von 0 bis 5 zugeordnet sind, wobei der Wert 0 einer als nicht streifig bewerteten und der Wert 5 für eine als streifig bewertete Oberfläche zugeordnet wird. Beim Beiztest wurden die Proben vor und nach dem Beizen mit Referenzproben verglichen und bewertet.
  • Oberflächen mit der Wertzahl 5 im Beiztest wurden nicht gefunden. In den Versuchen 11bis 14 wurde eine Kaltwalzstichabnahme von 64 % im ersten Kaltwalzstich verwendet, welche sich bei der Bewertung der Proben im Beiztest sowohl vor der Durchführung des Beiztests als auch nach dem Beizen signifikant auf die Oberflächenqualität auswirkt. Im Vergleich zu den mit niedrigeren Stichabnahmen hergestellten Versuchen Nummer 1 bis Nummer 10 zeigen die Versuche 11-14 im Beiztest Ergebnisse mit den Wertzahlen 3-4 und 3. Diese deuten auf eine schlechtere Oberflächenqualität bei diesem Test hin. Stichabnahmen von 65 % im ersten Kaltwalzstich sind daher als maximal anzusehen. Eine Erhöhung darüber hinaus führt nach dem jetzigen Kenntnisstand zu deutlichen Nachteilen bezüglich der Oberflächenqualität.
  • Alle anderen Proben zeigten nach dem Beiztest Werte von 2-3 oder 3 und damit ausreichend gute Oberflächenqualitäten. Das bedeutet, dass zu niedrigeren Stichabnahmen im ersten Kaltwalzstich hin die Oberflächenqualität im Beiztest steigt. Allgemein zeigte sich, dass Stichabnahmen von maximal 60 % im ersten und im zweiten Kaltwalzstich trotz Einsparung eines Kaltwalzstiches gute Oberflächen im Beiztest erzielt wurden.
  • Damit konnte für verschiedene magnesiumhaltige Aluminiumlegierungen bei unterschiedlichen Warmbandenddicken gezeigt werden, dass ein Kaltwalzstich bei der Herstellung von kaltgewalzten Aluminiumbändern für lithografische Druckplattenträger eingespart werden kann, ohne die Oberflächenqualität zu stark zu beeinflussen. Im Ergebnis kann damit ein Fertigungsweg zur Verfügung gestellt werden, welcher unter Einsparung eines Kaltwalzstichs kostengünstigere Aluminiumbänder für lithografische Druckplattenträger zur Verfügung stellen kann. Tabelle 3
    Nr Legierung K Test Beiztest
    Rand Mitte vor nach
    1 A 5 3 - 4 1 2 - 3
    2 B 4 - 5 4 1 3
    3 C 2 - 3 2 1 2 - 3
    4 C 2 - 3 2 - 3 2 2 - 3
    5 C 3 3 0 3
    6 D 3 - 4 3 2 2-3
    7 D 2 - 3 3 2 2 - 3
    8 D 3 3 - 4 0 3
    9 D 4 3 - 4 0 2 - 3
    10 E 5 1 - 2 1 - 2 2 - 3
    11 F 7 3 - 4 3 3
    12 F 6 - 7 4 3 3
    13 G 7 4 - 5 2 3 - 4
    14 G 7 4 - 5 3 2 - 3
    15 H 5 - 6 2 1 - 2 2 - 3

Claims (10)

  1. Verfahren zur Herstellung eines Aluminiumbandes für lithografische Druckplattenträger aus einer Aluminiumlegierung, wobei die Aluminiumlegierung des Aluminiumbandes für lithografische Druckplattenträger folgende Legierungsbestandteile in Gew.-% aufweist:
    0,05 % ≤ Si ≤ 0,25 %,
    0,2 % ≤ Fe ≤ 1 %,
    Cu max. 400 ppm,
    Mn ≤ 0,30 %,
    0,10 % ≤ Mg ≤ 0,50 %,
    Cr ≤ 100 ppm,
    Zn ≤ 500 ppm,
    Ti < 0,030 %,
    Rest Al und unvermeidbare Verunreinigungen einzeln maximal 0,03 %, in Summe maximal 0,15 %, mit zumindest den folgenden Schritten:
    - Gießen eines Walzbarrens aus einer Aluminiumlegierung,
    - Homogenisieren des Walzbarrens,
    - Warmwalzen des Walzbarrens auf eine Warmbanddicke und
    - Kaltwalzen des Warmbandes an Enddicke,
    wobei die Enddicke des Aluminiumbandes nach dem Kaltwalzen zwischen 0,1 mm und 0,5 mm beträgt,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    beim Kaltwalzen das Produkt (P) der relativen Enddicken (b1,b2) des Aluminiumbandes des ersten und zweiten Kaltwalzstiches 17 % bis 22 % beträgt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Warmbandenddicke 2,3 mm bis 3,7 mm, vorzugsweise 2,5 mm bis 3,0 mm beträgt.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    beim Kaltwalzen der erste Kaltwalzstich mit einer Stichabnahme von maximal 65 % durchgeführt wird.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der zweite Kaltwalzstich eine Stichabnahme von maximal 60 % aufweist.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    drei Kaltwalzstiche an Enddicke durchgeführt werden und die Enddicke des Aluminiumbandes nach dem Kaltwalzen 0,2 mm bis 0,4 mm beträgt.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    vier Kaltwalzstiche an Enddicke durchgeführt werden und die Enddicke des Aluminiumbandes nach dem Kaltwalzen weniger als 0,2 mm beträgt.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    während des Kaltwalzens keine Zwischenglühung durchgeführt wird.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der dritte oder vierte Kaltwalzstich eine maximale Stichabnahme von 52 % aufweist.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Aluminiumlegierung des Aluminiumbandes für lithografische Druckplattenträger einen Magnesiumgehalt von 0,15 % ≤ Mg ≤ 0,45 % aufweist.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Aluminiumlegierung des Aluminiumbandes für lithografische Druckplattenträger einen Magnesiumgehalt von 0,24 % bis 0,45 Gew.-%, bevorzugt von 0,26 % bis 0,35 Gew.-% aufweist.
EP17717202.0A 2016-04-20 2017-04-19 Lithobandfertigung mit hoher kaltwalzstichabnahme Active EP3445887B1 (de)

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