用於石版印刷板支持體的鋁帶的製作方法

2023-06-15 06:31:56 2

專利名稱：：用於石版印刷板支持體的鋁帶的製作方法用於石版印刷板支持體的鋁帶本發明涉及一種由鋁合金組成的用於石版印刷板支持體的鋁帶，生產用於石版印刷板支持體的鋁帶的方法，以及印刷板支持體。為了適用現代印刷技術，由鋁合金製成的用於石版印刷的印刷板支持體必須滿足非常嚴格的條件。一方面，必須能夠使用機械、化學和電化學粗糙法以及所述粗糙法的組合使由鋁帶生產的印刷板支持體均勻粗糙化。另一方面，在曝光和顯影后常常在220-300。C下對印刷板進4亍加熱時間為3-10分鐘的老化處理(burn-inprocess)，以佳:塗;霞的光學層固化。印刷板支持體在該老化處理過程中應當儘可能少地喪失強度，以使印刷板支持體能夠繼續容易處理。印刷板支持體的耐疲勞或抗彎強度(bendingcycleendurance)在印刷板支持體的操作過程中起作用，以便能夠保證印刷板支持體具有長使用壽命。儘管以前使用的AA3003、AA3103型AlMn合金較同樣使用的由AA1050型鋁合金製成的印刷板支持體具有更好的耐疲勞強度，但是在優選使用的電化學粗糙化過程中的粗糙化性能較差，因此優選使用AA1050型鋁合金。現在從本申請人的德國公開說明書DE19956692Al中得知了AA1050型鋁合金的進一步進展，所述鋁合金除了鋁以外還含有以下合金組分(wt.%):0.3-0.4%Fe，0.1-0,3%Mg,0.05-0.25%Si，最多0.05。/。Mn，最多0.04%Cu。當由具有上述組成的鋁帶生產石版印刷板支持體時，現在發現在實現均勻的粗糙化之前需要相對較高的電荷載體輸入，特別是對於優選使用的鋁帶的電化學粗糙化來說，這使得粗糙化處理成本極高。而且還發現需要改善以前用來生產用於石版印刷板支持體的鋁帶的鋁合金的機械性能。這尤其涉及印刷板支持體在老化處理後的熱穩定性。最近的發展針對於在保持鐵含量不變的情況下提高鋁合金的錳含量，以在老化處理後達到較高的強度。由國際專利申請WO02/48415Al可知相應的鋁合金。然而，提高鋁合金的鎂和錳值也帶來了電化學可粗糙性相關的問題。基於此，本發明的一個目的是提供一種用於石版印刷板支持體的鋁帶，由這種鋁帶可以生產(特別是在老化處理後)具有改善的可粗糙性、同時具有改善的機械性能的印刷板支持體。另外的目的是提供一種生產用於石版印刷板支持體的鋁帶的方法，以及相應的印刷板支持體。根據本發明第一方面的教導，利用由一種鋁合金組成的鋁帶實現了上述目的，其中所述鋁合金具有如下合金組分比例(wt.%):0.05%《MgS0.3%,0駕％SM"0.3%,0.4%SF"1%，0.05%SS"0.5%,CuS0.04%,TiS0.04%，不可避免的雜質單種最多為0.01%、總計最多為0.05%，其餘為A1。令人驚訝地發現，儘管具有高Fe含量，但是本發明的鋁帶一方面在鋁帶的電化學粗糙化方面具有極好的性能，另一方面具有改善的機械性能，特別是在進行老化處理後。這更加令人驚訝，因為以前的專家觀點是，用於石版印刷板支持體的鋁帶的Fe含量最多只能為0.4wt.%,以避免由於鑄造中的粗糙沉澱相而導致鋁帶的不均勻粗糙化，這些粗糙沉澱相在電化學粗糙化過程中被優先攻擊。本發明的鋁帶在鑄造中可能不發生粗相沉澱，因為電化學粗糙化獲得了均勻粗糙化的結構。本發明的鋁帶中0.05wt.。/。至0.3wt.。/。的Mg含量確保了已存在於熱軋帶中的鋁合金的再結晶，這產生了具有小晶粒直徑的球雛晶粒(globuliticgrain)結構。這導致電化學粗糙化過程中的條紋效應(striationeffect)減小。同時，鋁合金中的Mg含量提高了電化學粗糙化方法中的粗糙率，儘管在0.3wt.。/。以上的Mg含量的情況下，加速的蝕刻攻擊可能產生不均勻粗糙化的結構，而且粗糙化過程也存在問題。特別是與0.4-1.0wt.。/。的相對較高的Fe含量結合起來，0.008wt.%至0.3wt,/。的Mn含量導致鋁合金的熱穩定性改善，使得由本發明鋁合金生產的印刷板支持體在老化處理後的強度提高。與高Fe含量結合起來，同時添加錳導致在電化學粗糙化處理中的反應性提高，而且導致在通常於電化學粗糙化之前進行的酸洗處理中的反應性提高。總體上，例如，為了實現本發明的鋁帶的完全粗糙化，需要較低的電荷載體輸入，因此電化學粗糙化的加工時間可以縮短，印刷板支持體的生產成本可以降低。本發明的0.05wt，/。至0.5wt.Q/。的Si含量還影響到電化學粗糙化的印刷板支持體的外觀。如果Si含量太低，則在鋁帶中形成太多的不夠小的凹陷。如果Si含量太高，則在粗糙化的鋁帶中的凹陷數目太少，並且分布不均勻。為了避免在粗糙化過程中的極其不均勻的結構，本發明的鋁合金的Cu含量必須限制在最多0.04wt.%。該比例也適用於通常通過晶粒細化材料進入鋁合金熔料的鈦的比例。因此，必須將Ti含量限制在最多0.04wt.%。將鋁合金的雜質限制在單種最多O.Olwt.。/o並且總共最多0.05wt.o/o導致用於石版印刷板支持體的鋁帶的性質進一步穩定化，特別是在鋁合金組合物的製造公差和其加工性能方面。本發明的鋁帶因此非常適合於生產石版印刷板支持體，因為除了非常好的粗糙化性能外，同時還提供了非常好的機械性能，特別是在進行老化處理後。根據本發明鋁合金的第一種有利的構造，當合金組分Fe/Mn的比例為2-15,優選為3-8時，實現了獲得均勻粗糙化表面所需的電荷載體輸入的進一步減少。原因在於特定含Fe和含Mn的沉澱物的數量增加，除了機械和熱性能以外，這還正面影響粗糙化鋁合金時的反應性。如果本發明鋁帶的Mn含量(wt.%)為0.008o/。^MnS0.20/0，優選為0.008%SMn《0.1%,則在老化處理後其熱穩定性顯著改善的同時，在電化學粗糙化後產生不均勻性的可能性同時進一步降低。同樣地，當鋁合金的Ti含量(wt.%)最多為0.01%時，也能夠改善本發明的鋁帶的粗糙化性能。最後，現發現，當合金組分Fe/Si的比例至少為2時，對於老化處理後的強度值來說，鋁帶的熱穩定性可以進一步改善。為了改善由本發明鋁帶生產的印刷板支持體的可處理性，根據下一個有利的實施方案，本發明的鋁帶在室溫下在軋制方向的屈服點Rp0.2至少為180MPa且抗拉強度Rm至少為190MPa,和/或在軋制方向的橫向上的屈服點Rp0.2至少為190MPa且抗拉強度Rm至少為200MPa。如果本發明的鋁帶在240。C熱處理10分鐘後在軋制方向的橫向上的屈服點Rp0.2至少為140MPa且抗拉強度Rm至少為150MPa，則本發體，因為預期在老化處理後喪失儘可能少的強度。根據另一種構造，當鋁帶在軋制方向的抗彎強度超過3000次軋制方向的彎曲，優選超過3200次彎曲時，本發明的鋁帶進一步改善。本述彎曲次數，因此顯著優於軋制淬硬狀態的傳統鋁帶。抗彎強度的測量是如下進行的從鋁帶上取長度為IOOmm、寬度為20mm的樣品，樣品的縱軸對應於軋制方向。然後用機器使樣品經受交替的、半徑為30mm的彎曲，確定直到折斷的彎曲次數。彎曲次數是由鋁帶製成的印刷板支持體在印刷過程中的穩定性的量度。在本申請的情況下，由12個樣品以統計學方法確定彎曲次數。因此本發明的鋁帶能夠製造具有特別長使用壽命的印刷板支持體。當鋁帶在240。C熱處理IO分鐘後在軋制方向上的抗彎強度超過3300次軋制方向的彎曲、優選超過3400次彎曲時，由本發明鋁帶生產的印刷板支持體的使用壽命進一步延長。彎曲次數提高的原因一方面在於鋁帶在老化處理過程中的軟化，另一方面在於本發明的鋁帶的熱穩定性。最後，當鋁帶的表面具有每mir^超過250粒、優選每mn^超過350粒的細球雛晶粒時，通常為了生產印刷板支持體而進行的鋁帶的電化學粗糙化處理得到改善。具有所述晶粒密度的細晶粒結構導致粗糙化或塗覆狀態的外觀更均勾。這在總體上加速了粗糙化過程。例如，利用本發明的生產方法，利用在冷軋到最終厚度的過程中在中間退火後特別調節的軋制係數，可以獲得所述晶粒結構。根據本發明第二方面的教導，利用用於生產印刷板支持體的本發明鋁帶實現了所述目的。關於鋁帶的本發明用途的優點，參見以上關於本發明鋁帶的論述。根據本發明第三方面的教導，利用一種生產鋁帶的方法實現了上述目的，該方法包括連續或分批鑄造具有以下合金組分(wt.%)的鋁合金的扎制用鑄錠0.05%SMgS0.3%，0遍％《MnS0.3%,0.4%SF"1%，0.05%《Si^0.5%,CuS0.04%,Ti《0.04%,不可避免的雜質單種最多為0.01%、總共最多為0.05%,其餘為A1，任選地在熱軋之前將扎制用鑄錠預加熱或者均勻化，將扎制用鑄錠熱到最終厚度r在這;情況下，3在鑄造後，通;銑掉丄制用鑄錠的:皮，以在熱成型和冷成型之前改善鋁帶的純度和均一性，並且用細磨鋼輥進行最終的軋制。優選地，在熱軋前可以在380。C至600。C的溫度下進行熱預處理或均勻化。而且，熱軋帶的最終溫度優選地為280-370。C。根據本發明方法的另外一種設置，當在冷軋過程中至少進行一次中間退火，並且在中間退火後相對於最終厚度的軋制係數為65%至85%時，實現了為加工鋁帶形成印刷板支持體而優化的狀態以及它們的用途。這在軟退火和軋制淬硬之間建立了優化的狀態，使得鋁帶一方面具有足夠的強度值，特別是在老化處理後。另一方面，可以提供細晶粒表面，使得在粗糙化後確保更均勻的外觀。鋁帶的最終厚度優選地為0.15mm至0.5mm,特別是0.15mm至0.35mm。特別是在厚度較小的情況下，利用通過本發明方法生產的鋁帶，可以提供為生產印刷板支持體而優化的鋁帶，因為它具有改善的粗糙化性能以及改善的熱穩定性和改善的強度值。為了生產用於石版印刷板支持體的鋁帶，在軋制後用鹼性或酸性介質對最終軋制的鋁帶進行脫脂，並將脫脂後的鋁帶進行電化學粗糙化。鋁帶的粗糙化優選地在硝酸HN03或鹽酸HC1浴中進行。此外，電化學粗糙化也可以在混合酸溶液中進行。為了給隨後的電化學粗糙化處理最好地準備最終軋制的鋁帶，徹底的脫脂是特別必要的。為此，優選地用脫脂介質將鋁帶脫脂，該脫脂介質含有至少1.5-3wt.。/。的以下組合物5-40wt.。/。的多磷酸鈉，3-10wt.。/。的葡萄糖酸鈉，30-70%的碳酸鈉，和3-8wt.。/。的非離子型表面活性劑和離子型表面活性劑的混合物。該脫脂介質一方面確保了可能存在的軋輥油殘餘物的實際完全清除，另一方面，該脫脂介質的輕微酸洗性質溶解了鋁帶的軋制氧化層。最後，根據本發明第四方面的教導，利用由本發明鋁帶生產的印刷板支持體實現了上述目的，所述鋁帶優選地利用本發明的方法生產。的使用壽命和改善的粗糙化性能。對於微調和設置本發明的鋁合金、本發明的鋁帶和生產用於石版印刷板支持體的鋁帶的本發明方法存在許多可能性。對此，一方面參考權利要求1和11的從屬權利要求，另一方面參考以下示例性實施方案的描述。表1顯示了所研究的鋁合金和它們的合金組分Fe、Mn和Mg的組成。鋁合金V402和V404的組成對應於現有技術，因此用作對比合金。將由表l所述各種鋁合金組成的扎制用鑄錠在除去鑄皮和預加熱後熱軋到4.0mm的厚度，然後冷軋到0.3mm的最終厚度，任選地在兩次冷軋操作之間進行中間退火。分別在2.2mm處進行中間退火生產H18狀態的鋁帶和不進行中間退火生產H19狀態的鋁帶。表ltableseeoriginaldocumentpage10進行中間退火生產的鋁帶和不進行中間退火生產的鋁帶都按照DINEN10002進行拉伸試驗，拉伸試-驗在室溫下以及在240。C老化處理IO分鐘後進行。一方面在表2中示出了進行中間退火的鋁帶的拉伸試驗結果(試驗號l-8),另一方面在表3中示出了不進行中間退火的鋁帶的結果(試驗號9-16)。對於進行中間退火生產的鋁帶，通過比較試驗號l和3的對比鋁帶發現鋁帶的屈服點Rp0.2和抗拉強度隨著鐵和錳含量的提高而提高。但是在老化處理後的熱穩定性，即屈服點Rp0.2,和抗拉強度Rm沒有改變。與之相反，本發明的鋁帶與試驗號9和11的對比合金帶相比一方面顯示出屈服點Rp0.2和抗拉強度Rm提高，另一方面在240。C老化處理10分鐘後同樣顯示出屈服點Rp0.2和抗拉強度Rm值提高。在試驗號13-16中，可以特別清楚地看到由於本發明的高Fe含量和提高的Mn含量的組合引起的熱穩定性提高。儘管在Fe含量基本上相同的情況下，試驗號13和14已經顯示在加熱老化處理後的屈服點Rpo.2比傳統鋁帶提高，但是如試驗15和16所示，隨著Mn含量提高，屈服點Rpo.2進一步升高。令人驚訝的是，在H19狀態下，特別是對於高Fe和Mn值來說(參見試驗號16),在老化處理後熱穩定性的提高特別顯著。屈服點Rp0.2的值從140MPa以下提高到大約150MPa，抗拉強度的值從140MPa提高到大約160MPa。tableseeoriginaldocumentpage12tableseeoriginaldocumentpage13表4顯示了本發明的鋁合金與試驗號17和19的以前使用的鋁合金相比的粗糙化性能。進行和不進行中間退火生產的鋁帶的粗糙化試驗結果定性地總結在該表中。粗糙化在HN03浴中進行，特別是對可能發生的條紋化或不純一性更靈敏地反應。來自試驗號17和19的過去優選使用的熔料的粗糙化性能用作電荷載體輸入水平的參照，被評價為令人滿意的"o"。實現表面寬粗糙化的電荷栽體輸入減少被評價為"+"。因此"+"表示電荷載體輸入的減少，"++"表示更大的減少，"+++"表示電荷載體輸入的顯著減少。此外還評價了粗糙化的均勻性。另外，試驗號17和19的鋁合金用作參照，被評價為令人滿意的"o"。特別是在分別為2-15和3-8的Fe/Mn比的範圍內，用於鋁帶均勻粗糙化的電荷載體輸入值降低。在實驗室條件下的測試中，使用本發明的鋁合金可以使電荷載體輸入減少到低於正常電荷載體輸入達25%。同時，發現粗糙化的均勻性進一步改善，特別是在試驗號22和24中。表4tableseeoriginaldocumentpage14結果，使用本發明的鋁合金，粗糙化性能和粗糙化均勻性都可以顯著提高。由於本發明的鋁合金同時具有良好的或者甚至更好的機械性能，特別是在老化處理後，當生產印刷板支持體時，可以生產出不僅更經濟而且改良的產品，即改良的印刷糹反支持體，而加工時間縮短。對本發明鋁帶的另外一個示例性實施方案進行了進一步的研究，與用於石版印刷板支持體的傳統鋁帶進行比較。所使用的鋁合金的合金組分報告在表5中。表5tableseeoriginaldocumentpage15同樣用V486和V488熔料生產H18狀態的鋁帶，因此在冷軋過程中進行中間退火。與以前的示例性實施方案不同，在中間退火後相對於最終厚度的軋制係數限制為65%-85%。作為老化處理溫度的函數，測量軋制方向(l)和軋制方向的橫向(t)上的屈服點Rp0.2和抗拉強度。結果報告在表6中。表6tableseeoriginaldocumentpage15發現如預期的那樣，本發明的鋁帶，與本發明的方法參數相結合,在軋制方向的橫向和縱向上具有比傳統鋁帶改善的屈服點。當研究鋁帶的表面晶粒結構時，還發現儘管方法參數相同，但是本發明的鋁帶具有顯著較小的54pm的平均晶粒直徑，表面上的球雛晶粒數目為每mn^391個。在這種情況下，傳統鋁帶僅能達到每mm2123個的晶粒數，平均晶粒直徑為95pm。兩種鋁帶的晶粒拉伸類似，即2.3(本發明的鋁帶)和2.9(傳統鋁帶)。本發明鋁帶的顯著更細的晶粒結構在電化學粗糙化後導致顯著更均勻的外觀。在隨後進行的軋制方向的抗彎強度測量中，由V488熔料生產的本發明鋁帶的示例性實施方案在軋制淬硬狀態下達到3390次彎曲，在240。C/10分鐘老化處理後達到3500次彎曲，在260。C/4分鐘後甚至達到4060次彎曲。與之相比，由V486熔料生產的傳統鋁帶在軋制淬硬時僅達到2830次彎曲，在240。C/10分鐘和260。C/4分鐘老化處理後分別達到2950和3250次彎曲。與傳統鋁帶相比，彎曲次數最多提高大約25%。總之，由本發明鋁帶生產的印刷板支持體的使用壽命因而可能顯著延長。權利要求1.由鋁合金組成的用於石版印刷板支持體的鋁帶，其特徵在於，所述鋁合金具有以下以wt.％計的合金組分比例0.05％≤Mg≤0.3％，0.008％≤Mn≤0.3％，0.4％≤Fe≤1％，0.05％≤Si≤0.5％，Cu≤0.04％，Ti≤0.04％，不可避免的雜質單種最多為0.01％、總計最多為0.05％，其餘為Al。2.根據權利要求1的鋁帶，其特徵在於，合金組分Fe/Mn的比例為2至15,優選為3至8。3.根據權利要求1或2的鋁帶，其特徵在於，所述鋁合金的Mn含量以wt.o/o計為0.0080/。《MnS0.2%,優選為0.008%SMnS0.1%。4.根據權利要求l-3中任一項的鋁帶，其特徵在於，所述鋁合金的Ti含量以wt.。/。計最多為0.01%。5.根據權利要求l-4中任一項的鋁帶，其特徵在於，合金組分Fe/Si的比例至少為2。6.根據權利要求l-5中任一項的鋁帶，其特徵在於，所述鋁帶在室溫下在軋制方向上的屈服點Rp0.2至少為180MPa且抗拉強度Rm至少為190MPa，和/或在室溫下在軋制方向的橫向上的屈服點Rp0.2至少為190MPa且抗拉強度Rm至少為200MPa。7.根據權利要求l-6中任一項的鋁帶，其特徵在於，所述鋁帶在Rp0.2至少為140MPa且抗:扭強度至少為150MPa。8.根據權利要求l-7中任一項的鋁帶，其特徵在於，所述鋁帶在軋制方向上的抗彎強度超過3000次軋制方向上的彎曲，優選地超過3200次彎曲。9.根據權利要求卜8中任一項的鋁帶，其特徵在於，所述鋁帶在240。C熱處理10分鐘後在軋制方向上的抗彎強度超過3000次軋制方向的彎曲，優選地超過3400次彎曲。10.根據權利要求l-9中任一項的鋁帶，其特徵在於，所述鋁帶的表面具有每mm2250粒以上的細球雛晶粒，優選地每mm2350粒以上。11.根據權利要求1-10中任一項的鋁帶在生產石版印刷板支持體中的用途。12.生產用於石版印刷板支持體的鋁帶，特別是根據權利要求1-10中任一項的鋁帶的方法，其特徵在於，連續或分批鑄造具有以下以wt.0/0計的合金組分的鋁合金的軋制用鑄錠0.05%SMgS0.3%,0.008%SM"0.3%，0.4%SF"1%，0.05%SSiS0.5%,CuS0.04%,Ti《0.04%，不可避免的雜質單種最多為0.01%、總計最多為0.05%，其餘為Al,任選地在熱軋之前將軋制用鑄錠預加熱或者均勻化，將軋制用鑄錠熱到最終厚度。13.根據權利要求12的方法，其特徵在於，在冷軋過程中至少進行一次中間退火，並且在中間退火後相對於最終厚度的軋制係數為65%至85%。14.根據權利要求12或13的方法，其特徵在於，所述鋁帶的最終厚度為0.15mm至0.5mm,^f尤選為0.15mm至0.35mm。15.由根據權利要求1-10中任一項的鋁帶生產的印刷板支持體，所述鋁帶優選地是利用根據權利要求12-14中任一項的方法生產的。全文摘要本發明涉及一種由鋁合金組成的用於石版印刷板支持體的鋁帶，生產用於石版印刷板支持體的鋁帶的方法，以及印刷板支持體。本發明的目的是提供一種用於石版印刷板支持體的鋁帶，由這種鋁帶可以生產(特別是在退火處理後)具有改善的粗糙化能力、同時具有改善的機械性能的印刷板支持體。為此，由鋁合金製成的用於石版印刷板支持體的鋁帶具有如下的合金組分比例(wt.％)0.05％≤Mg≤0.3％，0.008％≤Mn≤0.3％，0.4％≤Fe≤1％，0.05％≤Si≤0.5％，Cu≤0.04％，Ti≤0.04％，不可避免的雜質單種不超過0.01％、總計不超過0.05％，其餘為Al。文檔編號B41N1/08GK101321882SQ200680044346公開日2008年12月10日申請日期2006年10月19日優先權日2005年10月19日發明者A·松德,B·克爾尼格,G·施泰因霍夫,H-J·布林克曼申請人:海德魯鋁業德國有限責任公司