JP2003170205A - アルミニウム箔およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 組成および製造条件を限定する必要がなく高
い汎用性を備え、ピンホールの発生を大幅に低減し、光
輝性に優れた厚さ７μｍ以下のアルミニウム箔およびそ
の製造方法を提供する。 【解決手段】 厚さが７μｍ以下のアルミニウム箔であ
って、ピンホールの個数が１００個／ｍ^２以下であり、
光の反射率が６５％以上であることを特徴とするアルミ
ニウム箔。厚さが８〜１６μｍの仕上げ圧延前アルミニ
ウム箔であって、箔表面に圧延方向に沿って延びた多数
の畝状凸部を有し、該畝状凸部の９０％以上は、高さが
０．０５μｍ以上、長さが０．５ｍｍ以上であり、かつ
近接する畝状凸部の間隔が１００μｍ以下である仕上げ
圧延前アルミニウム箔を仕上げ箔圧延することにより、
厚さ７μｍ以下のアルミニウム箔とすることを特徴とす
るアルミニウム箔の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、煙草包装用、食料
品包装用、化学包装用及び薬品包装用等に使用されるア
ルミニウム箔に関し、特に厚さ７μｍ以下でピンホール
の少ない極薄の光輝性に優れたアルミニウム箔およびそ
の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、薄箔用のアルミニウム箔は、例え
ばＪＩＳ１Ｎ３０等の純アルミニウム及び８０７９合金
又は８０２１合金等のアルミニウム合金が使用されてい
る。なお、本明細書では、純アルミニウム及びアルミニ
ウム合金を総称してアルミニウムという。アルミニウム
箔は、一般的に、アルミニウム鋳塊に均質化処理、熱間
圧延、冷間圧延、中間焼鈍、冷間圧延を施し０．３mm前
後の箔地とし、該アルミニウム箔地をさらに冷間で箔圧
延し、最後に仕上げ箔圧延と呼ばれる最終パスを施して
薄いアルミニウム箔としている。また、必要により最終
焼鈍することもある。

【０００３】アルミニウム箔の製品は多種あるが、厚さ
７μｍ以下の薄箔は、フィルム等と貼り合わせて煙草包
装用、食料品包装用、化学包装用、ペーパーコンデンサ
ー等に使用されている。厚さが７μｍ以下の薄箔は、ピ
ンホールが発生し易く、箔に求められる光、気体及び液
体等に対する遮断性が低下することが知られている。

【０００４】薄箔の場合、一般的には、アルミニウム箔
を１枚で仕上げ箔圧延すると箔厚を薄くするのが困難に
なってくる。そのため、１０μｍ程度より薄い、たとえ
ば７μｍ以下に薄くする場合は、通常２枚の箔を重ねて
圧延するいわゆる合わせ箔圧延により行われることが多
い。仕上げ箔圧延により得られたアルミニウム箔は、１
枚で仕上げ箔圧延した場合は箔の両面がいずれもワーク
ロールと直接接触して箔圧延された面となり、合わせ箔
圧延した場合は箔の一方の面はワークロールと直接接触
して圧延された面となり、箔の他方の面はアルミニウム
箔同士が接した状態で圧延された面となる。

【０００５】仕上げ箔圧延は、図４に模式的に示したよ
うに、一般的な板の圧延として説明される。符号１はワ
ークロール（図では上下一対のうち上側のワークロール
のみを示す）、符号２はワークロール入側の箔、符号３
はワークロール出側の箔である。即ち、ワークロール入
側の箔２は上下にあるワークロール１、１で圧延されて
ワークロール出側の箔３となる。通常ワークロール１の
直径は２００〜３３０mm程度のものが使用されている。
ワークロール入側から、厚さ８〜２０μｍ程度の箔が、
一枚単独で、または二枚重ねて、ワークロール１、１間
に挿入される。ワークロール入側の箔２はワークロール
入口４で最初にワークロール１の圧延面と接し、圧延さ
れながらワークロール出口５でワークロール１から離れ
る。ワークロール出側の箔３の厚さは用途によって異な
るが典型的には７μｍ以下である。箔２がワークロール
１に接している長さの投影距離を接触長さ６と呼んでい
る。この接触長さ６は上述した通常の装置で２mm程度で
ある。

【０００６】ここで、ワークロールの周速をＶ、ワーク
ロール入側の箔２の速度（入口速度）をＶ１、ワークロ
ール出側の箔３の速度（出口速度）をＶ２とすると、こ
れら３者の間には、Ｖ１＜Ｖ＜Ｖ２の関係がある。すな
わち、圧延中の箔速度は入口速度Ｖ１から出口速度Ｖ２
まで増加する過程でワークロール周速Ｖに等しくなる点
があり、この点は中立点７と呼ばれる。箔速度は接触長
さ６の領域内で増加して、中立点７でワークロール周速
に等しくなる。したがって、ワークロール入口４から中
立点までの箔８の速度は、ワークロール１の周速の方が
速く、その結果その部分の箔８の表面は、ワークロール
１との接触面で圧延方向の引張力を受ける。一方、中立
点７からワークロール出側５までの箔９の速度は、ワー
クロール１の周速の方が遅く、その結果その部分の箔９
の表面は、ワークロール１との接触面で圧延方向とは逆
の引き戻し力を受ける。

【０００７】仕上げ箔圧延には、通常の圧延と同様に潤
滑剤として圧延油が用いられると共に、箔の圧延仕上げ
面の平面性を確保するために、ワークロール面を鏡面仕
上げしたワークロールが用いられる。

【０００８】ワークロールと直接接触して圧延された箔
表面には、圧延油が巻き込まれてひび割れ状の窪みが発
生する。これはオイルピットと呼ばれ、圧延方向に対し
て直角に細長く延びた溝状の窪みであり、ワークロール
と箔の間に挟まれた圧延油が逃げ場を失い、箔面に押し
込まれるために生じて、中立点７よりワークロール入側
の箔部分８（図４）で発生しかつ成長すると本発明者は
考える。その際、圧延速度が速くなるほど圧延油の巻き
込まれる量が増加し、それに伴いオイルピット数が増加
する結果、光輝性が劣化する。

【０００９】また、箔を２枚重ねて圧延した場合、アル
ミニウム箔同士が接していた面には多数の波状のうねり
が形成される。

【００１０】図２に示すように、ピンホールＨの発生の
原因は、仕上げ箔圧延の際における、図２（１）に示す
ワークロールとの直接接触面に形成されたオイルピット
Ｐ同士の連結、あるいは図２（２）に示すアルミニウム
箔同士の接触面に形成された波状うねりＷと上記オイル
ピットＰとの連結によると考えられる。

【００１１】そこで、アルミニウム箔同士の接触面に形
成される波状うねりを低減させるべく、特開昭６３−２
６３２２号公報には、Ｆｅ含有量の増加や均質化処理以
降の製造条件の調整により、Ｆｅ固溶量を減少させ、ア
ルミニウム箔の結晶粒を微細化することにより、箔圧延
時の箔の加工硬化を抑制しながら圧延する箔の圧延技術
が提案されている。

【００１２】また、特開２０００−５４０９４号公報に
は、特定量のＦｅ，Ｓｉを含有するＡｌ溶湯を鋳造凝固
時の冷却速度、均質化処理温度、熱間圧延終了温度およ
び中間焼鈍の製造条件の調整により、金属間化合物粒子
のサイズおよび平均粒子間距離を制御した箔地とし、該
箔地を７０〜１１０℃の温度範囲で箔圧延することによ
り、アルミニウム箔同士の接触面における大きな波状う
ねりの数を低減する技術が提案されている。

【００１３】一方、ワークロールとの直接接触面におけ
るオイルピットの生成については、軽金属学会第７０回
春期大会講演概要３３，３４，３５に、圧下率や後方張
力といった箔圧延条件の影響が大きいことが示されてお
り、箔圧延条件を変えることでオイルピットの生成を制
御できることが示唆されている。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
解決方法はいずれも組成や圧延方法を変えるものであっ
て、特定の組成および製造条件に限定する必要があり、
どのような組成、どのような製造方法にも適応できる汎
用性はない。その上、例えば６μｍというような薄い箔
を製造するためには、圧延速度を高めて圧延油の巻き込
み量を増加させ、これにより油膜を形成して高圧下率を
実現することが必須である。このように圧延油の巻き込
み量を増加させると、意図に反してオイルピット数が増
加してしまい、結果的に光輝性を劣化させることが避け
られない。

【００１５】そこで本発明は、組成および製造条件を限
定する必要がなく高い汎用性を備え、ピンホールの発生
を大幅に低減し、光輝性に優れた厚さ７μｍ以下のアル
ミニウム箔およびその製造方法を提供することを目的と
する。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、仕上げ箔
圧延のワークロールと、これに接触して圧延される箔表
面とに挟まれた圧延油の挙動を適切に制御すれば、組成
や圧延方法を変えることなくピンホールの少ないアルミ
ニウム箔が得られることを見いだして本発明を完成した
ものである。

【００１７】即ち第１の発明は、厚さが７μｍ以下のア
ルミニウム箔であって、ピンホールの個数が１００個／
ｍ^２以下であり、光の反射率が６５％以上であることを
特徴とするアルミニウム箔である。反射率が高いことは
すなわち平滑性が高いことであり、塵埃等の残留が少な
いため各種の包装材に適する。

【００１８】また、第２の発明は、厚さが８〜１６μｍ
の仕上げ圧延前アルミニウム箔であって、箔表面に圧延
方向に沿って延びた多数の畝状凸部を有し、該畝状凸部
の９０％以上は、高さが０．０５μｍ以上、長さが０．
５ｍｍ以上であり、かつ近接する畝状凸部の間隔が１０
０μｍ以下である仕上げ圧延前アルミニウム箔を仕上げ
箔圧延することにより、厚さ７μｍ以下のアルミニウム
箔とすることを特徴とするアルミニウム箔の製造方法で
ある。

【００１９】第２発明の方法においては、仕上げ圧延前
の箔表面に畝状凸部を分散して設けたことにより、仕上
げ圧延時に箔表面の圧延油を分散させ、オイルピットの
発生原因となる圧延油溜の均一性を高めた状態で仕上げ
圧延することにより、オイルピットの数を少なく大きさ
を小さくして、ピンホールが少なく、光の反射率の高い
アルミニウム箔を得ることができる。なお、ここで９０
％以上とは、測定したもののうち９０％以上のものが、
規定値を満たすことを意味する。また、畝状凸部として
観測できる測定能力の限界値は、高さ０．０１μｍ、長
さ０．１ｍｍである。また、仕上げ圧延は、パス当たり
の圧下率の確保の観点から、１パスで行なうことが最も
望ましいが、複数パスで行なうことを特に制限するもの
ではない。

【００２０】

【発明の実施の形態】図１に、本発明の製造方法に用い
る、畝状凸部Ｂを有し厚さが８〜１６μｍである仕上げ
圧延前のアルミニウム箔Ｆを示す。図１(1)は畝状凸部
Ｂを有する箔Ｆの表面を示す平面図、図１(2)および(3)
は図１(1)の線Ａ-Ａにおける断面図であり、図１(2)は
箔Ｆが両面に畝状凸部Ｂを有する場合、図１(3)は箔Ｆ
が片面にのみ畝状凸部Ｂを有する場合である。仕上げ圧
延前アルミニウム箔Ｆは、図３に示すようにワークロー
ルＲと直接接触して圧延された面に、圧延方向に沿って
長く延びた畝状凸部Ｂが多数存在する。この長い畝状凸
部ＢはワークロールＲの溝状凹部Ｄによって形成される
ものである。

【００２１】以下、本発明における仕上げ前アルミニウ
ム箔の箔厚さおよび箔表面の形状限定理由について説明
する。

【００２２】〔畝状凸部を有する仕上げ圧延前アルミニ
ウム箔の厚さ：８〜１６μｍ〕仕上げ圧延の圧下率はせ
いぜい６０％程度であるので、仕上げ圧延により厚さ７
μｍ以下とするためには仕上げ圧延前アルミニウム箔の
厚さを１６μｍ以下とする必要がある。しかし、仕上げ
圧延前アルミニウム箔の厚さが８μｍ未満であると、仕
上げ圧延による圧下率が不足して、畝状凸部が平坦にな
らず、６５％以上の反射率を確保できない。なお、箔の
厚さとは、箔の両面に畝状凸部がある場合（図１(2)）
は一方の面の畝状凸部の頂点と他方の面の畝状凸部の頂
点との間隔Ｔを言い、箔の片面のみに畝状凸部がある場
合（図１(3)）は片面の畝状凸部の頂点と他方の面との
間隔Ｔを言う。

【００２３】以下において、畝状凸部の高さ、長さ、間
隔について、測定限界以上のもののうち９０％以上のも
のが各規定値を満たす必要がある。 〔畝状凸部Ｂの高さｈＢが０．０５μｍ以上〕図３に示
すように、畝状凸部を有する仕上げ圧延前アルミニウム
箔Ｆにおいて、ワークロールＲと直接接触して圧延され
た面に設ける圧延方向と平行な長い畝状の凸部Ｂは、ワ
ークロール面に設けられた長い溝状の凹部Ｄで形成され
る。前述したように、粗大なオイルピットの発生は、仕
上げ圧延における圧延油溜の大きさに関連するものと考
えられる。すなわち、大きな圧延油溜が生成しないよう
に、畝状凸部Ｂは仕上げ圧延時の圧延油を分散させる仕
切りとして機能する必要があり、そのために畝状凸部の
高さｈＢは０．０５μｍ以上とする必要がある。高さｈ
Ｂが０．０５μｍ未満であると圧延油の分散効果が不十
分になり、仕上げ圧延時に大きい圧延油溜が生成して粗
大なオイルピットが発生し易く、仕上げ圧延により得ら
れたアルミニウム箔（製品アルミニウム箔）に多数のピ
ンホールが発生することが避けられない。高さｈＢは、
０．１μｍ以上であることが望ましい。しかし、高さｈ
Ｂが高くなると仕上げ圧延により得られる製品アルミニ
ウム箔の光の乱反射が大きくなり、箔の光沢度が低下し
て箔の用途を限定するので、箔の光沢度からのみ判断す
れば、好ましくは１．０μｍ以下、順次０．５μｍ以
下、０．４μｍ以下、０．３μｍ以下である。

【００２４】ところで畝状凸部の詳細を観察すれば、小
さな凸部即ち０．０５μｍに達しないものも若干数存在
するわけで、そのようなものを取り上げては本発明は成
り立たず、本発明の主旨から外れる。本発明を把握する
には大部分のものにおいてどの様になっているかが肝要
である。従って本発明では、大部分を９０％以上のもの
と定め、上述した要件を例にとれば、測定できるものの
内９０％以上のものが、その高さにおいて０．０５μｍ
以上であることをいう。この考え方は本明細書全体に共
通する。

【００２５】〔畝状凸部Ｂの長さが０．５mm以上〕畝状
凸部Ｂが連続して長いほど圧延油の分散が適切に行わ
れ、効果が期待できる。この効果が得られるのは畝状凸
部Ｂの長さが０．５mm以上である。好ましくは０．６mm
以上、順次０．７以上、０．８以上、０．９以上、１．
０以上であって、上限は限定されるものではない。

【００２６】畝状凸部Ｂの幅は、仕上げ圧延時に圧延油
を分散させる仕切りとして機能する限り特に限定する必
要はない。ただし、畝状凸部Ｂの幅が広すぎると、その
上面において油溜が生成してしまい仕切り効果が低下す
るので、幅２０μｍ程度を上限とする。

【００２７】〔近接する畝状凸部Ｂの間隔ｄＢが１００
μｍ以下〕近接する畝状凸部Ｂの間隔ｄＢとは、図３に
示すように相隣る畝状凸部Ｂの間隔ｄＢを指す。間隔は
畝状凸部Ｂの長さに直角方向(図３の左右方向)に直線を
３００μｍ引き、その間における畝状凸部の間隔を測定
する。この間隔が広過ぎると、この広い間隔の部位が従
来の箔圧延と同じ条件となって圧延油を好ましい状態に
分散できず、粗大なオイルピットを生じるので、間隔の
上限値を１００μｍとする。この凸部の間隔は狭い方が
よく順次９０μｍ以下、８０μｍ以下、７０μｍ以下、
６０μｍ以下、５０μｍ以下、４０μｍ以下、３０μｍ
以下が好ましい。

【００２８】本発明のアルミニウム箔の製造について
は、仕上げ箔圧延前の圧延に使用するワークロール面の
溝形状を除き従来の方法を採用できる。

【００２９】箔面の長い畝状の凸部Ｂは、ワークロール
面にワークロールＲの回転方向に平行方向の溝状の凹部
Ｄ（図３）を設け、そのワークロールＲで仕上げ箔圧延
前のアルミニウム箔を圧延することで形成できる。ワー
クロール面の溝状の凹部Ｄは、砥石の粒子で削り取った
り或いはエッチングしたりすること等の手段で刻する事
ができる。

【００３０】ワークロール面に設ける前記の溝状凹部Ｄ
の形状は、深さとして０．０５ｍｍ以上とする。

【００３１】箔面に設ける畝状の凸部Ｂの高さｈＢは、
ワークロール面に設けたこの溝状凹部Ｄの深さｈＤで決
まる。しかし凹部Ｄには圧延滓が付着し、また圧延油も
存在するので、凹部Ｄの深さｈＤが深くても凸部Ｂの高
さｈＢが低くなることがある。凹部Ｄの深さｈＤが深過
ぎると箔Ｆの凸部Ｂの高さｈＢが高くなって、仕上げ圧
延により良好な平坦性が得られず、製品アルミニウム箔
の光沢度が低下してその用途が限定されてしまう。

【００３２】溝状凹部の長さは、箔面に設ける畝状凸部
Ｂの長さに対応する長さとすればよく、０．５ｍｍ以上
とする。箔面に設ける畝状凸部Ｂの高さと同様に、畝状
凸部Ｂの長さは、ロール面に設けた溝状凹部Ｄの長さで
決定される。

【００３３】圧延中は溝状凹部に圧延滓が詰まり易いの
で、ブラシ等で圧延滓を取り除くとよい。

【００３４】

【実施例】以下、本発明の実施例について比較例と共に
具体的に説明する。

【００３５】下記の表１に示す組成を有し、各種寸法の
畝状凸部を設けた厚さ１２．８μｍの仕上げ圧延前アル
ミニウム箔を仕上げ合わせ箔圧延し、厚さ６μｍの仕上
げ圧延箔（製品箔）を製作した。仕上げ合わせ箔圧延の
条件は、後方張力４〜５kgf／mm²、ワークロールの回転
周速度４００〜５００ｍ／min および圧延油温度は５５
〜６０℃である。本発明例および比較例ともに、算術平
均粗さ（Ｒａ）が０．０２５μｍのワークロールを用い
た。

【００３６】ワークロール面は、ワークロールを回転さ
せながら、砥石を用いて長い溝を刻した。

【００３７】箔表面の畝状凸部の形状測定は、箔をレー
ザーテック製走査型レーザー顕微鏡１ＬＭ２１Ｐによっ
て、凸部における高さおよび間隔を測定した。また、試
料をオリンパス製実体顕微鏡ＳＺＨ−ＰＴにより倍率３
０倍によって撮影した写真から凸部における長さを測定
した。箔面をランダムに１０点測定した。寸法の測定
は、測定点視野内の全数を測定した。測定限界値は高さ
０．０１μｍ、長さ０．１ｍｍである。結果を表２に示
す。

【００３８】暗室内で該６μｍのアルミニウム箔に、３
０００ＬＵＸの電球光を当て、光が透過したものを目視
で数えた。測定できたピンホールのサイズは、５μｍ以
上のものであった。更に、箔の光沢を評価するために、
入射角６０°で反射率を測定した。結果を表２に示す。

【００３９】

【表１】

【００４０】

【表２】

【００４１】上記表２に示すように、試料番号１、２、
３の本発明例は、本発明の規定範囲内である表面形状の
仕上げ圧延前アルミニウム箔を仕上げ圧延して得られた
仕上げ圧延アルミニウム箔（製品箔）であり、ピンホー
ル数および光沢度がいずれも良好な値であり、良好なア
ルミニウム箔を得ることができた。

【００４２】一方、試料番号４、５、６の比較例は、仕
上げ圧延前アルミニウム箔の表面形状が本発明の規定範
囲外であったため、いずれも仕上げ圧延アルミニウム箔
（製品箔）にピンホールが多発してしまい、良好なアル
ミニウム箔を得ることができなかった。

【００４３】試料番号７の比較例は、仕上げ圧延前アル
ミニウム箔の表面に畝状凸部を設けず、製品箔厚さ６μ
ｍを達成するためにロール周速を上げて仕上げ圧延した
例である。箔とロールとの間に巻き込まれる圧延油量が
多く、得られた製品アルミニウム箔の光沢度が低かっ
た。

【００４４】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、仕
上げ圧延前アルミニウム箔の表面に畝状凸部を形成する
ことにより、ピンホールの発生が少なく、光輝性に優れ
たアルミニウム箔を得ることができる。従って各種の箔
に使用でき、しかもさらに薄箔にできる等の効果を有す
る発明である。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、箔面に畝状凸部を形成した本発明の仕
上げ圧延前アルミニウム箔の表面形状を模式的に示す
（１）平面図、（２）断面図および（３）断面図であ
る。

【図２】図２は、（１）表裏面のオイルピット同士が連
結してピンホールとなることを模式的に示す断面図およ
び（２）オイルピットと波状うねりが連結してピンホー
ルとなることを模式的に示す断面図である。

【図３】図３は、本発明による仕上げ圧延前アルミニウ
ム箔の畝状凸部およびその形成のためのワークロールの
溝状凹部を示す断面図である。

【図４】図４は、圧延中の箔とワークロールとの関係を
示す断面図である。

【符号の説明】

１…ワークロール ２…ワークロール入側の箔 ３…ワークロール出側の箔 ４…ワークロール入口 ５…ワークロール出口 ６…接触長さ ７…中立点 ８…中立点より入側部分の箔 ９…中立点より出側部分の箔 Ｐ…オイルピット Ｗ…波状うねり Ｈ…ピンホール Ｒ…ワークロール Ｄ…ワークロールＲの溝状凹部 ｗＤ…溝状凹部Ｄの幅 ｈＤ…溝状凹部Ｄの深さ ｄＤ…溝状凹部Ｄの間隔 Ｆ…仕上げ圧延前アルミニウム箔 Ｂ…箔Ｆの畝状凸部 ｗＢ…畝状凸部Ｂの幅 ｈＢ…畝状凸部Ｂの高さ ｄＢ…畝状凸部Ｂの間隔

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岡本 一郎 静岡県庵原郡蒲原町蒲原１丁目34番１号 日本軽金属株式会社グループ技術センター 内 (72)発明者 小林 康夫 静岡県庵原郡蒲原町蒲原１丁目34番１号 株式会社日軽分析センター内 (72)発明者 梅原 潤 静岡県庵原郡蒲原町蒲原4984番地 東海ア ルミ箔株式会社内 (72)発明者 林 正高 静岡県庵原郡蒲原町蒲原4984番地 東海ア ルミ箔株式会社内 Ｆターム(参考） 4E002 AA08 AD13 BB01 BB09 BC02 BC03 BC08 CB03 4E016 AA02 DA13 DA19

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 厚さが７μｍ以下のアルミニウム箔であ
   って、ピンホールの個数が１００個／ｍ^２以下であり、
   光の反射率が６５％以上であることを特徴とするアルミ
   ニウム箔。
2. 【請求項２】 厚さが８〜１６μｍの仕上げ圧延前アル
   ミニウム箔であって、箔表面に圧延方向に沿って延びた
   多数の畝状凸部を有し、該畝状凸部の９０％以上は、高
   さが０．０５μｍ以上、長さが０．５ｍｍ以上であり、
   かつ近接する畝状凸部の間隔が１００μｍ以下である仕
   上げ圧延前アルミニウム箔を仕上げ箔圧延することによ
   り、厚さ７μｍ以下のアルミニウム箔とすることを特徴
   とするアルミニウム箔の製造方法。