印刷用鋁板帶的發(fā)展現(xiàn)狀及其市場需求

2016-01-14 02:10周偉,劉巖

有色金屬材料與工程 2015年1期

周偉, 劉巖

(中冶東方工程技術有限公司, 山東青島266555)

摘要：綜述了近年來膠印版材的發(fā)展概況,并對印刷用鋁板帶的質量要求、生產工藝和技術裝備狀況進行了詳細闡述,同時從市場供需角度分析了印刷用鋁板帶的發(fā)展趨勢:未來CTP版將占據(jù)主導地位.

關鍵詞：PS/CTP鋁板基; 熱軋; 鑄軋; 拉伸矯直

收稿日期：2014-07-28

作者簡介：周偉(1985—),男,工程師,主要從事金屬壓力加工工程設計. E-mail: zhouwei@beris.cn

中圖分類號：TG 339文獻標志碼： A

The Development and Market Demand of Aluminum Sheet and Strip for PrintingZHOU Wei, LIU Yan

(Beris Engineering and Research Co., Ltd., Qingdao 266555, China)

Abstract：Based on an overview of the development of offset printing plate in recent years,quality requirements,production technology and technical equipment status of aluminum sheet and strip for printing are elaborated in the paper.In addition,analyses of market supply and demand indicate that in the future the CTP plate will occupy the dominant position in aluminum sheet and strip for printing.

Keywords：PS/CTP aluminum substrate; hot-rolling; casting and rolling; tension leveling

0引言

膠印是一種傳統(tǒng)的印刷方式,是平版印刷的主要方式,是指使用PS/CTP印版將想要表達、傳播的圖文信息轉移到承印物上,最終制作成書刊、報紙等紙質傳媒.PS版(Pre-sensitized Plate)即預涂感光版,CTP版(Computer-to-plate)即計算機直接制版,都是通過熱冷軋工藝,將鋁合金坯料軋制成一定厚度的薄板,板材表面經(jīng)特定工藝處理后涂上一層感光樹脂,干燥后制成各種用途的印刷版[1].

PS/CTP印版具有印刷品質高、耐印力強、環(huán)保性良好、成本合理、分辨率高、速度快和再現(xiàn)性強等優(yōu)點.相對其他版基而言,鋁板基材因其質輕、強度高、耐磨性適中、親水性良好、穩(wěn)定性高和表面易處理等特點,已經(jīng)在印刷版基材中占據(jù)了主導地位.

1PS/CTP版發(fā)展簡述

根據(jù)中國印刷及設備器材工業(yè)協(xié)會印刷器材分會對全國版材生產企業(yè)的調查統(tǒng)計,2013年,中國膠印版材總生產量為3.46億m2,占全球產量一半左右.其中PS版生產量為1.01億m2,CTP版生產量為2.45億m2,CTP版生產量自2012年首次超越PS版后又呈現(xiàn)出10%左右的增幅.中國已經(jīng)成為世界上膠印版材生產量最大的國家,也是膠印版材國際市場最大的供應國.

我國PS版工業(yè)發(fā)展起步較早,迄今為止已有30多年.目前生產技術較為成熟,規(guī)格品種齊全.產品除了滿足國內需求外還大量出口,銷往全世界多個國家和地區(qū)[2].2008—2013年中國PS版材產銷量如圖1所示[3].

圖1　2008—2013年中國PS版產銷量

隨著電子技術、激光技術的不斷發(fā)展及普及應用,印刷行業(yè)技術也不斷革新,CTP技術問世并得到了較快發(fā)展.CTP技術是通過激光光源在印刷版上直接掃描成像,省去了表面毛面粗化、曬版、修版等工序,不僅節(jié)省了制版的時間和成本,而且大大提高了制版質量.

在中國CTP版起步發(fā)展已有十幾年時間,起步階段還只是國外公司的專有壟斷產品.從2008年開始,CTP版受到國內許多企業(yè)的重視,一些有實力的企業(yè)開始研發(fā)或進入中試階段,少數(shù)企業(yè)實現(xiàn)了規(guī)?；a[4].由于CTP版的上述諸多優(yōu)點,加之國民經(jīng)濟不斷發(fā)展、人民生活水平不斷提高,CTP版發(fā)展步入快車道.CTP版的使用量更是逐年遞增,2010年達到版使用總量的35%,2011年上升至47%;而2012年CTP版使用量達到了58%,首次超過了PS版;2013年其比例更是達到了70%,成為印刷市場的主導產品.2008—2013年中國CTP版產銷量如圖2所示[5].

2012年膠印版全年出口量為1.23億m2,其中PS版出口量0.63億m2,CTP版出口量0.60億m2.2013年,CTP版出口量已經(jīng)一舉反超PS版.2008—2013年中國PS/CTP版出口量見圖3[1].從圖3中可以看出,我國膠印版出口量穩(wěn)步增長,尤其是CTP版.

圖2　2008—2013年中國CTP版產銷量

圖3　2008—2013年中國PS/CTP版出口量

2印刷用鋁板帶的質量要求

鋁板帶是PS/CTP版材的核心基礎材料.常用合金牌號為1050、1052、1060和1070,其鋁的質量分數(shù)分別≥99.50%、≥99.52%、≥99.60%、≥99.70%,厚度規(guī)格一般在0.13～0.30 mm范圍內[6].

高質量印刷版的核心生產工藝就是要在印刷版上制造出均勻的細砂目和合理的砂目結構.在光潔的鋁板帶表面上通過機械或電化學的方法得到大量密集的凹凸微小砂目.目前最廣泛的使用方法是電解腐蝕,即通過電解的方法,對放置在電解液中的鋁板帶材表面進行腐蝕,從而形成細砂目.從鋁板基角度來看,影響印刷版砂目狀態(tài)的因素大致可分為以下3類[7]:

(1) 表面質量:在生產過程中,鋁板帶表面產生的一些缺陷,包括表面粗糙度、表面粘鋁、表面劃傷和軋制油痕等.

(2) 板形平直度:印刷版對鋁板基的板形要求很高.PS版鋁板基的平直度要求<2.5I,CTP版鋁板基的平直度要求為1～2I.

(3) 內部質量:主要指板帶材內部化學成分不均勻、組織粗大、化合物形狀尺寸異常等.

對生產普通鋁板帶而言,這些缺陷也是常見的,少部分產品對這些缺陷可以接受.但是對表面質量要求極高以及對電解腐蝕砂目要求高的印刷用鋁板帶材而言,上述缺陷都是致命的[8].

3印刷用鋁板帶的生產工藝

質量要求決定了印刷用鋁板帶的生產工藝,也決定了其生產工藝的特殊性.

3.1印刷用鋁板帶的供坯方式

印刷用鋁板帶其坯料供應方式有3種:連續(xù)鑄軋、連鑄連軋和鑄錠熱軋.

(1) 連續(xù)鑄軋法是將熔融、凈化后的鋁液喂入到兩個旋轉軋輥之間形成的“輥縫”中,通過兩個軋輥的強行冷卻、結晶和變形,得到厚度為6～8 mm的鑄軋帶坯.在鑄軋過程中,鋁液在兩個軋輥之間較窄輥縫中受到軋輥的急劇冷卻而結晶,凝固后的坯料同時受到軋輥一定程度的軋制變形,所得到的鑄軋板內部組織屬于半鑄態(tài)結構,晶體的方向性較強[9].

(2) 連鑄連軋法是將熔化的鋁熔體,經(jīng)保溫、調質處理后,通過流槽和鑄嘴注入由同步運行的上、下兩條鋼帶或履帶及兩側邊部擋塊組成的結晶器間,連續(xù)鑄造出19 mm厚的帶坯,然后經(jīng)在線熱連軋(或熱軋)后卷取成卷.液態(tài)鋁在雙帶式鑄機內結晶,連鑄機的冷卻速率高達50～70 ℃/s,這就容易獲得較小的晶粒度,帶坯的晶體組織致密細小、枝晶間距小、合金元素固溶度大,使產品組織性能得到一定程度的提高.

(3) 鑄錠熱軋法是將熔融鋁液經(jīng)過精煉、凈化處理后鑄造成扁錠,而后經(jīng)過銑床銑面,去除扁錠表面的氧化夾雜,然后加熱,在高于再結晶溫度的條件下軋制至幾毫米厚的熱軋卷.由于熱軋扁錠的體積較大,在塑性變形過程中,內部組織經(jīng)歷了多次回復、再結晶,顯著改善了內部組織,減少了成品缺陷.

盡管連續(xù)鑄軋法生產的產品存在內部質量較差、表面偏析、生產難度大、質量不穩(wěn)定等問題,但鑄軋法具有投資少、效率高、成本低等優(yōu)點.因此近年來華北鋁業(yè)有限公司、瑞閩鋁板帶有限公司、明泰鋁業(yè)有限公司等許多鋁加工企業(yè)采用連續(xù)鑄軋法生產PS鋁板基.但用鑄軋方式生產CTP鋁板基是比較困難的,穩(wěn)定性差、成材率偏低.

連鑄連軋法屬于短流程生產工藝,因其節(jié)能減排等諸多優(yōu)點,國家提倡積極推廣及應用.該方法省去了鋁錠切頭、銑面及鋁錠預加熱的能耗,熱軋帶厚度下限為1 mm,可省去部分冷軋道次.且連鑄連軋成材率在94%～96%,是其他方法無法比擬的.但其產品的表面質量和性能較鑄錠熱軋法略差.目前國內建成的該類生產線僅有一條,另一條正在建設中.該方法生產PS版基能夠滿足下游用戶的質量要求,但能否生產CTP版基還有待考證.

3.2印刷用鋁板帶的生產工藝

(1) 連續(xù)鑄軋法生產工藝[10]

目前,國內許多鋁加工企業(yè)采用鑄軋工藝生產PS鋁板基.其工藝流程為:熔煉—鑄軋—冷軋—(退火)—冷軋—拉彎矯直—(縱切)—成品.

熔融鋁液經(jīng)過合金化、成分與溫度均勻化、晶粒細化、除氣過濾凈化“四化處理”后,通過鑄嘴喂入兩個旋轉的軋輥中,最終生產出厚度6～8 mm的鑄軋帶坯.鑄軋帶坯經(jīng)冷軋機進行多道次不可逆軋制至厚0.27 mm左右的冷軋帶材,軋制過程中根據(jù)實際需要進行中間退火.為了保證板形平直度,需要對冷軋帶材進行拉彎矯直處理.然后根據(jù)下游用戶要求,通過縱切機組對帶材進行分條,最后進行檢查、包裝,防止在運輸過程中發(fā)生擦傷、劃傷等.

(2) 連鑄連軋法生產工藝

國內河南豫港龍泉鋁業(yè)有限公司采用連鑄連軋法生產PS鋁板基,其工藝流程為:熔煉—鑄造—熱軋—冷軋—(退火)—冷軋—拉彎矯直—(縱切)—成品.

熔煉、保溫后的鋁液通過鋁熔體在線處理系統(tǒng)進行除氣過濾凈化后,通過鑄嘴喂入鑄造機中,鑄造成厚度19 mm左右的帶坯.然后將鋁帶坯通過輥道運輸至三機架熱連軋機組進行熱軋,軋成厚度為1～8 mm的熱軋卷.熱軋卷經(jīng)冷軋機進行多道次不可逆軋制至成品厚度,軋制過程中根據(jù)實際需要進行中間退火.為了保證板形平直度,需要對冷軋帶進行拉彎矯直處理.根據(jù)下游用戶要求,通過縱切機組對帶材進行分條,最后對其進行檢查、包裝,防止在運輸過程中發(fā)生擦傷、劃傷等.

(3) 熱軋法生產工藝[11]

國內東北輕合金有限責任公司、西南鋁業(yè)(集團)有限責任公司等企業(yè)均采用熱軋工藝生產印刷用鋁板基.熱軋法生產的產品質量好且穩(wěn)定性高.熱軋法生產工藝流程:熔煉—鑄造—銑面—加熱—熱軋—冷軋—(退火)—冷軋—拉矯—(縱切)—成品.

熔煉、保溫后的鋁液通過在線鋁熔體凈化裝置對其進行除氣、過濾,接著通過半連續(xù)鑄造機鑄成大扁錠,經(jīng)過鋸切、銑面工序切去頭尾、去除表面夾雜物.接著對扁錠進行均勻化熱處理、加熱工序后,通過熱軋機組將其軋至厚度為2～10 mm的熱軋卷.熱軋卷經(jīng)冷軋機多道次不可逆軋制或冷連軋機1～2道次軋制至成品厚度,軋制過程中根據(jù)實際需要進行中間退火.為了保證產品的表面質量和精度、帶材的平直度等,需要對冷軋帶材進行拉彎矯直或純拉伸矯直處理.然后根據(jù)下游用戶要求產品寬度,通過縱切機組對帶材進行分條,最后對其進行檢查、包裝,防止在運輸過程中發(fā)生擦傷、劃傷等.

3.3印刷用鋁板帶的生產工藝設備

印刷用鋁板帶的主要生產設備包括熔煉爐、保溫爐、在線鋁熔體凈化裝置、鑄軋機/鑄造機、鋸切機、銑面機、均熱爐、鑄錠加熱爐、熱軋機組、冷軋機組、拉彎矯直機組/純拉伸機組、縱切機組、退火爐等.

印刷用鋁板基生產工藝中,拉矯是關鍵工序,對產品平直度與性能的保證起著重要作用.對于板形平直度要求更高的CTP鋁板基,純拉伸矯直生產線是必不可少的.拉彎矯直機制造商有:德國恩格勒(UNGERER)、德國布威格(BWG)、美國STAMCO、意大利賽力瑪(SELEMA)、上海捷如重工、北京建萊等.純拉伸矯直機制造商目前有德國布威格、意大利賽力瑪公司等.

截止2011年,中國引進純拉伸矯直生產線有三條,分布于渤海鋁業(yè)有限公司、中鋁瑞閩鋁板帶有限公司和廈順鋁箔有限公司,三條生產線都是引進德國布威格公司.估計未來即將引進該類生產線的企業(yè)有南山輕合金有限公司、中孚實業(yè)股份有限公司、忠旺集團、魏橋創(chuàng)業(yè)集團有限公司和萬基控股集團有限公司等[2].

4印刷用鋁板帶的生產與需求

4.1印刷用鋁板帶的生產概況

近幾年在國內鋁加工企業(yè)的努力下,PS/CTP版鋁板基生產能力及質量得到了大大提高,實現(xiàn)了國產化.目前國內熱軋生產線越來越多,生產技術水平大幅提高,質量水平也有了顯著進步.過去國內外很多人認為鑄軋法生產不了PS版,現(xiàn)在連續(xù)鑄軋技術也取得很大進步,已經(jīng)成功生產出了PS版.

2011年中國PS/CTP 鋁板基的生產能力已達45萬t/年.2011年中國PS/CTP鋁板基產量最多的是明泰鋁業(yè)有限公司、棟梁鋁業(yè)有限公司和中鋁瑞閩鋁板帶有限公司,它們的產量約占全國總產量的46.5%,其他生產廠家如西南鋁業(yè)、東北輕合金、華北鋁業(yè)、龍馬鋁業(yè)、東陽光鋁業(yè)等公司.2011年中國進口了約1萬t CTP鋁板基,主要是廈門柯達膠片有限公司進口的.但是隨著瑞閩鋁板帶有限公司與廈順鋁箔有限公司熱軋線及純拉伸矯直生產線的達產,產量會有較大上升,足以滿足國內日益增長的需求.從2013年起,中國會成為CTP鋁板基凈出口國[12].

4.2印刷用鋁板帶的需求

PS/CTP版鋁板帶的需求量與印刷業(yè)的發(fā)展密不可分.中國印刷業(yè)已經(jīng)成為全球增長最快的市場,我國印刷總量已位居世界前列,但我國的人均印刷產值比例還比較低,僅相當于美國的1/13、日本的1/14,與世界發(fā)達國家相比還有相當大的差距.由此可見,我國印刷業(yè)還有很大的發(fā)展空間.據(jù)統(tǒng)計,2013年我國膠印版材總生產量為3.46億m2,需要各類鋁板基30萬t左右.2008—2013年中國印刷鋁板基需求量見表1[13].

表1　2008—2013年中國印刷鋁板基需求量

中國印刷強國與文化強國的宏偉目標,將帶動印刷業(yè)持續(xù)高速、健康發(fā)展,PS/CTP鋁板基產業(yè)將會長期興旺發(fā)達.預計2015年直接掃描成像的CTP版比例有望達到80%,同時PS/CTP鋁板基出口比例將繼續(xù)增大,主要面向東南亞各國[14].

5結論

從技術發(fā)展的規(guī)律來看,生產技術的不斷革新都是先進水平淘汰落后水平的發(fā)展進程.在膠印行業(yè)中,CTP制版必然要代替?zhèn)鹘y(tǒng)制版技術,但是PS版也不會馬上消失,而且較長時間內不會消失[15].

國家新聞出版總署發(fā)布的印刷行業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃確定:到2015年底全國印刷行業(yè)的總產值將達到1.1萬億元,總體目標是實現(xiàn)印刷強國.要求在“十二五”期間,我國印刷業(yè)總產值增長速度與國民經(jīng)濟發(fā)展基本保持同步;建立和完善國家印刷示范基地;實現(xiàn)綠色印刷;并以數(shù)字化為重點,建設數(shù)字化印刷體系.相信隨著國家政策的鼓勵及引導,我國印刷業(yè)將持續(xù)不斷飛速發(fā)展,勢必也將會促進印刷用鋁板帶行業(yè)又好又快的發(fā)展.

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