Träger für eine lithographische Druckplatte

Abstract

 Ein Träger für eine lithographische Druckplatte besteht aus einem Aluminiumlegierungswalzblech folgender Zusammen­setzung: 0.8 bis 2.0% Fe, bis 0.8% Si, bis 1.0% Mn, wobei die Summe der Si- und Mn-Gehalte zwischen 0.3 und 1.3 % liegt, bis 0.5% Cu, bis 0.8% Mg, bis 2.0% Zn und je bis 0.3, insgesamt bis 1.0% andere Bestandteile, Rest Alu­minium.
Ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Trägers besteht darin, eine Schmelze dieser Zusammensetzung zu einem Band von 5 bis 12 mm Dicke zu vergiessen und zu einem Walzblech von 0.03 bis 0.6 mm Dicke zu verarbeiten.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft einen Träger für eine lithographi­sche Druckplatte aus einem Walzblech, bestehend aus einer Aluminium-Legierung mit bis zu 2% Eisen. Zudem liegt im Rahmen der Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Trägers.

[0002] Lithographische Druckplatten bestehen in der Regel aus ei­nem mit einer lichtempfindlichen Schicht versehenen Alumi­niumblech. Dieses muss einer Reihe von Anforderungen genü­gen. Die in schnellaufenden Rotationszylindern eingespann­ten Druckplatten müssen hohe Streck- und Bruchfestigkeiten aufweisen und dürfen auch nach einer langen Betriebsdauer von mehreren hunderttausend Durchgängen mechanisch nicht versagen. Die Einspannbedingungen verlangen eine hohe Duk­tilität. Ein allfälliges Einbrennen der lichtempfindlichen Schicht setzt das Aluminiumblech Temperaturen von 220 bis 270 °C aus; auch nach einer solchen Behandlung muss das Blech genügend hohe statische und dynamische Fertigkeit aufweisen. Um die Wasserführung beim Druck zu gewährlei­sten, um eine reflexionsarme gleichförmige Oberfläche zu erreichen, sowie um einen geeigneten Haftgrund für die Fo­toschicht zu erstellen, wird die Blechoberfläche mecha­nisch, chemisch oder elektrolytisch aufgerauht. Diese Auf­rauhung darf keine zu grossen Poren entstehen lassen, wel­che undefinierte Aufnahme und Abgabe von Druckflüssigkeit zur Folge hätten. Die Blechoberfläche muss deshalb frei von grossen ausgeschiedenen intermetallischen Partikeln und auch frei von grösseren Ansammlungen feiner Partikel sein, da eine Herauslösung derselben beim Aufrauhen entsprechend grosse Poren hinterliesse.

[0003] Gebräuchliche Werkstoffe für Druckplattenbleche sind die Aluminiumlegierungen AA 1050 (mit 99.5% Al), AA 1200 (mit 99.2% Al) und AA 3003 (mit mindestens 1% Mn). Während die Legierungen AA 1050 und AA 1200 zwar eine gute Oberfläche, jedoch für viele Druckplattenanwendungen eine zu tiefe sta­tische und dynamische Festigkeit aufweisen, führt die Le­gierung AA 3003 zu hohen Festigkeiten, bietet aber infolge grober Ausscheidungen und Ausscheidungsnestern Probleme bei höheren Druckqualitätsanforderungen.

[0004] Es wurden auch Legierungen mit höheren Eisengehalten vorge­schlagen, beispielsweise in der EP-A-67056 eine Aluminium­legierung mit höchstens 1.2% Fe, Rest Aluminium und Verun­reinigungen in einer Menge von jeweils höchstens 0.15%. Von noch höheren Eisengehalten wird in dieser Schrift abgera­ten, da diese zu störenden groben Ausscheidungen führen; für eine weitere Festigkeitssteigerung wird jedoch empfoh­len, als Druckplattenträger einen Verbund zu verwenden, welcher die genannte Legierung lediglich als Deckblech zu einem Kernmaterial aus einer beliebigen Aluminiumlegierung höherer Festigkeit einsetzt. Aus der JP-A-52 029 301 ist eine Aluminiumlegierung für lithographische Druckplatten bekannt, welche 0.6 bis 2% Fe, höchstens 0.15% Si, gege­benenfalls mindestens 0.5% Mg, Rest Aluminium und Verun­reinigungsspuren enthält. Da aus einer Schmelze mit dieser Zusammensetzung gegossene Stranggussbarren an der Ober­fläche Al₃Fe Partikel und im Barreninnern Al₆Fe - Parti­kel als Ausscheidungen aufweist, den Al₃Fe - Partikeln je­doch eine gröbere ungünstigere Form als den Al₆Fe - ­ Partikeln zu eigen ist, müssen diese Barren stark überfräst werden.

[0005] Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Trä­ger für lithographische Druckplatten aus einem Walzblech, bestehend aus einer Aluminiumlegierung bereitzustellen, welcher den genannten hohen Anforderungen an die mechani­schen Eigenschaften und die Oberflächenbeschaffenheit bzw. Aetzbarkeit genügt, ohne hierzu aufwendige Zusatzoperatio­nen zu erfordern. Weiter soll ein Verfahren geschaffen werden, welches zu solchen Trägern führt.

[0006] Erfindungsgemäss wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass das Blech folgende Legierungszusammensetzung aufweist (Ge­wichts-%):
0.8 bis 2.0% Eisen, bis 0.8% Silizium, bis 1.0% Mangan, wo­bei die Summe der Si- und Mn-Gehalte zwischen 0.3 und 1.3 liegt, bis 0.5% Kupfer, bis 0.8% Magnesium, bis 2.0% Zink und je bis 0.3%, insgesamt bis 1.0% andere Bestandteile, Rest Aluminium.

[0007] Durch die Auswahl der Legierungszusammensetzung, insbeson­dere der Fe-, Mn- und Si-Gehalte, gelingt es, hohe sta­tische und dynamische Festigkeiten des Druckplattenträgers, auch nach einer thermischen Belastung von bis zu 270 °C bei der Behandlung der Druckplatte, zu erreichen. Die erfin­dungsgemässe Auswahl führt zudem zu einer für die chemische oder elektrolytische Aufrauhung nötige, gleichmässig feine Oberflächenstruktur. Die beim Giessen sich ausscheidende Al₆(Fe,Mn) - Phase bleibt aufgrund dieser Legierungszusam­mensetzung stabil und wird nicht, wie bei anderen Fe - ­ reichen Aluminiumlegierungen, bei folgenden Wärmebehand­lungen in die unerwünschte Al₃Fe - Phase umgewandelt. Die zudem auftretende ternäre AlFeSi - Phase zeichnet sich durch eine feine Struktur aus. Ohne das vorzügliche Verhal­ten der Legierung zu beeinträchtigen, kann bei allfällig noch höher liegenden Festigkeitsanforderungen Cu, Mg oder Zn bis zur angegebenen Höchstmenge zulegiert werden.

[0008] Als vorteilhaft hat sich erwiesen, einen Fe-Gehalt zwischen 1.1 und 1.8%, einen Mn-Gehalt zwischen 0.25 und 0.6%, einen Si-Gehalt zwischen 0.1 und 0.4% sowie einen Cu-Gehalt von höchstens 0.3% zu wählen. Besonders geeignet sind Träger, deren Gewichtsverhältnis Fe-Gehalt zu Mn-Gehalt zwischen 2.5 und 4.5 liegt.

[0009] In bezug auf das Verfahren zur Herstellung eines Trägers mit erfindungsgemässer Legierungszusammensetzung wird die Aufgabe vorteilhaft gelöst, indem die Legierung zu einem Band von 5 bis 12 mm Dicke vergossen und zu einem Walzblech von 0.03 bis 0.6 mm Dicke verarbeitet wird. Die beim Band­giessen herrschenden Bedingungen lassen die Vorzüge der Le­gierungszusammensetzung sich voll entwickeln. Hierzu eignen sich insbesondere Giessanlagen, bei welchen die Schmelze dem Spalt zwischen zwei innengekühlten Walzen zugeführt wird.

[0010] Ein weiteres zweckmässiges Verfahren zur Herstellung eines Trägers im Rahmen der Erfindung besteht darin, die erfin­dungsgemässe Legierung in einer elektromagnetischen Kokille bekannter Bauart zu vergiessen, bei welcher der Metall­strang, ohne vorgängige Wärmeabführung über eine Kokille, direkt mit einer Flüssigkeit gekühlt wird. Der Strang wird sodann auf übliche Weise warm- und kaltgewalzt bis zu einer Enddicke von 0.03 bis 0.6 mm. Die mit dieser Giessmethode verbundenen Abkühlbedingungen führen bei der Strang- und sodann bei der Blechoberfläche zu einer zusätzlichen Ver­feinerung der Ausscheidungsstruktur, was ein verbessertes Aetzverhalten im Sinne der Aufgabe zur Folge hat.

[0011] Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines be­vorzugten Ausführungsbeispiels.

[0012] Zum Vergleich mit konventionellen Druckplattenträger wurde ein Stranggussbarren der erfindungsgemässen Zusammensetzung (E) und 3 konventioneller Zusammensetzungen (V1, V2 und V3) an 4.2 mm warmgewalzt und anschliessend über 1.1 mm an 0.25 mm kaltgewalzt (Tab. 1). Alle 4 Muster wurden elektro­lytisch aufgerauht, gebeizt und anodisch oxidiert. Die Rau­higkeit dieser Trägerbleche wurde ausgemessen (Tab. 4).

[0013] Zudem wurde ein Teil der 0.25 mm dicken Bleche einer Glü­hung von 270 °C während 3 Stunden ausgesetzt. Sowohl an den walzharten als auch an den geglühten Proben wurden Zugver­suche durchgeführt (Tab. 2). Zur Bestimmung der Biegefe­sstigkeit wurden bei einer Zwischendicke von 1.1 mm Blech­proben entnommen, welche einer Wechselbelastung von 100 MPa bis zum Bruch ausgesetzt wurden (Tab. 3).

[0014] Das Resultat der Zugproben zeigt, dass im walzharten Zu­stand das erfindungsgemässe Trägerblech (E) sowohl höhere Zugfestigkeit und höhere Streckgrenze, als auch höhere Deh­nung als die Vergleichsbleche (V1) und (V2) aufweist. Fe­stigkeit und Streckgrenze von (E) wird nur durch das Ver­gleichsblech (V3) übertroffen, dieses weist jedoch eine wesentlich tiefere Dehnung auf. Die während 3 Stunden bei 270 °C geglühten Bleche zeigen das unterschiedliche Entfe­stigungsverhalten der erfindungsgemässen Variante (E) ei­nerseits und der Vergleichsvarianten (V1) und (V2) anderer­seits; (E) weist bei höherer Festigkeit und wesentlich höherer Streckgrenze eine nur geringfügig kleinere Bruch­dehnung auf. Das Vergleichsblech (V3) übertrifft (E) auch im geglühten Zustand bzgl. Festigkeit und Streckgrenze und steht diesem bzgl. Bruchdehnung erheblich nach.

[0015] Das angesichts der Einsatzbedingungen lithographischer Druckplatten bedeutungsvolle dynamische Verhalten der Trä­gerbleche wird durch das Resultat der Biegewechselfestig­keitsversuche demonstriert. Die Anzahl Lastspiele bis zum Bruch liegen bei der Variante (E) um 25% höher als bei der Vergleichsvariante (V1).

[0016] Die aufgabengemässe Aetzbarkeit wurde durch eine Rauhig­keitsmessung der behandelten Trägerbleche quantifiziert. Bezüglich der mittleren Rauhigkeit entspricht das erfin­dungsgemässe Trägerblech (E) dem Vergleichsblech (V1). Der laterale Abstand der Rauhigkeitsspitzen ist bei (E) jedoch um etwa 25% geringer als bei (V1), Ausdruck einer feineren Oberflächenstruktur. Die Höhendifferenz zwischen den höch­sten Spitzen und den tiefsten Tälern ist bei (V1) um 25% grösser als bei (E) und birgt somit bereits eine erhöhte Gefahr unkontrollierter Ablagerungen von Druckflüssigkeit. Das Vergleichsblech (V3) schliesslich, weist eine etwa 50% höhere mittlere Rauhigkeit auf; die maximale Höhendifferenz liegt gar um 125% oberhalb des entsprechenden Wertes bei (E) bzw. 80% oberhalb (V1). Diese Messungen bestätigen die aus Druckversuchen bekannte schlechtere Druckqualität mit der für (V3) eingesetzten Legierung AA 3003 im Vergleich mit der für (V1) eingesetzten Legierung AA 1200, sodass bei hohen Druckqualitäts-Anforderungen die Legierung AA 3003 trotz ihrer hohen Festigkeit gemieden wird.

[0017] Die erfindungsgemässen Trägerbleche jedoch vereinen hohe statische und dynamische Festigkeit und hohe Duktilität mit vorzüglichem Aetzverhalten.

Tab. 3

[0018] Resultat der Biegewechselfestigkeits-Versuche bei 1.1 mm, hart. Anzahl Lastspiele bis zum Bruch:
E 585 000
V1 470 000

[0019] R_a: = arithm. Mittel der Abweichungen von der Mittellinie
R_tm: = Höhendifferenz zwischen den höchsten Spitzen und den tiefsten Tälern.

Ansprüche

1. Träger für eine lithographische Druckplatte aus einem Walzblech bestehend aus einer Aluminiumlegierung mit bis zu 2% Eisen,
gekennzeichnet
durch folgende Legierungszusammensetzung:
0.8 bis 2.0 Gew.-% Eisen, bis 0.8% Silizium, bis 1.0% Mangan, wobei die Summe der Silizium- und Mangangehalte zwischen 0.3 und 1.3% liegt, bis 0.5% Kupfer, bis 0.8% Magnesium, bis 2.0% Zink und je bis 0.3%, insgesamt bis 1.0% andere Bestandteile, Rest Aluminium.

2. Träger aus einer AlFe-Legierung nach Anspruch 1, ge­kennzeichnet durch einen Fe-Gehalt von 1.1 bis 1.8%, einen Mn-Gehalt von 0.25 bis 0.6%, einen Si-Gehalt von 0.1 bis 0.4% und einen Cu-Gehalt von höchstens 0.3 %.

3. Träger aus einer AlFe-Legierung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gewichtsverhältnis Fe-Gehalt zu Mn-Gehalt zwischen 2.5 und 4.5 liegt.

4. Verfahren zur Herstellung eines Trägers für eine litho­graphische Druckplatte aus einer AlFe-Legierung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­zeichnet, dass die Legierung zu einem Band von 5 bis 12 mm Dicke vergossen und zu einem Walzblech von 0.03 bis 0.6 mm Dicke verarbeitet wird.

5. Verfahren zur Herstellung eines Trägers für eine litho­graphische Druckplatte aus einer AlFe-Legierung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­zeichnet, dass die Legierung durch elektromagnetische Formgebung mit direkter Flüssigkeitskühlung zu einem Strang vergossen und zu einem Walzblech von 0.03 bis 0.6 mm Dicke verarbeitet wird.