JP2010095348A - アルミニウムコイル用巻芯、アルミニウムコイルおよびアルミニウムコイルの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】コイル外径を大きくしてもコイル外周長周期の擦り疵を発生させないアルミニウムコイル用巻芯、アルミニウムコイルおよびアルミニウムコイルの製造方法を提供する。
【解決手段】アルミニウムコイル用巻芯１は、紙製のシートを円筒状に平巻きした紙管２からなり、紙管２の内周側にシート３の巻き始めとなる一端部５を備えると共に、紙管２の外周側にシート３の巻き終わりとなる他端部７を備え、一端部５の紙管２の内周面４からの高さＨ１（ｍｍ）が０．５ｍｍ以下であり、他端部７に接着テープ８を介してアルミニウム板９の端部が対向するように固定されたときに、他端部７の紙管２の外周面６からの高さＨ２（ｍｍ）が、アルミニウム板９の板厚Ｔ（ｍｍ）および接着テープ８のテープ厚ｔ（ｍｍ）とＨ２−０．２≦Ｔ＋ｔ≦Ｈ２＋０．２の関係を満足することを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、缶用材料、印刷版用材料などとしてのアルミニウム板またはアルミニウム合金板（以下、アルミニウム板とする）を円筒状に巻き取る際に使用されるアルミニウムコイル用巻芯、その巻芯を用いて製造されるアルミニウムコイルおよびアルミニウムコイルの製造方法に関する。

一般に、アルミニウム板は、鋳造、面削、均質化処理を施したスラブを、熱間圧延を施して板条とした後に、必要に応じて冷間圧延、焼鈍、精整工程（適正製品寸法の巾にスリットする工程や平滑な平面性にする矯正工程など）、必要に応じて表面処理工程を施して製造される。また、アルミニウム板を使用する顧客においては、低コスト化のために連続的な生産方式が採用される場合が多いことから、一般的なアルミニウム板の製品形態は、円筒状（コイル状）に巻き取られた形態が採用されている。

コイル状に巻き取られたアルミニウム板（以下、アルミニウムコイルとする）は、アルミニウム板の先端を、テンションリールに装着されたスプール（巻芯）に固定し、巻芯の外周にアルミニウム板を巻き取ることによって製造される。一方、テンションリールに巻芯を装着しない場合には、テンションリールからアルミニウムコイルを外すと、アルミニウムコイルの内周部がバックリングして巻きが緩み易くなる。その結果、顧客製造ラインでアルミニウムコイルをアンコイラーに容易に装着できなくなる。従って、アルミニウムコイルの製品形態としては、巻芯を用いる形態が一般的であり、広く使われている。

この様なアルミニウムコイルでは、アルミニウム板が積層状に巻き取られるために、巻き取られた上下のアルミニウム板同士が互いにすべり、摩擦し、しばしば擦り疵が発生する。この様な擦り疵は、製品の外観の美麗さばかりか、製品の機能を損なう重大な品質欠陥となり、製品歩留まりを低下させると同時に、この欠陥除去のために多くの工数を要し、生産性を阻害する要因となっている。

この様な擦り疵は、全ての金属材料にとって重要な表面欠陥の一つである。そして、アルミニウム板においては、近年、缶用材料、箔用材料、印刷版（ＰＳ版）用材料としての使用が増加すると共に、アルミニウム板の一層の薄肉化、アルミニウムコイル重量の増加、および、アルミニウムコイル外径の大型化が急速に進行しつつある。従って、前記用途に使用されるアルミニウム板においては、製造中に発生する表面疵は、たとえ非常に微細であっても、最終製品の機能にとって致命的な欠陥となり、その製造工程における製品歩留まりおよび生産性にも著しい影響を及ぼす。例えば、高精度の印刷品質が要求される印刷版支持体用材料としてアルミニウム板を使用する場合には、厚さ７μｍ以下の薄箔に圧延され、大きさが０．１ｍｍ程度の微小な擦り疵であっても許容され得ない欠陥となる。なお、これらの微小疵の検査の合否判定は特に訓練された特定の熟練者によって行われている。

この様な擦り疵の発生防止に関する技術については、従来から種々の技術が提案されている。例えば、鉄鋼材料においても、コイルに発生する擦り疵の発生防止は大きな課題であり、特許文献１には、熱延鋼板をコイル状にノースプールで(巻芯を用いることなく)巻き取る際、巻芯部隙間またはコイル巻取張力を適性化することによって、擦り疵の発生を防止することが記載されている。

一方、アルミニウム材料は、鉄鋼材料と比べて、軟らかく、疵つき易く、ヤング率が低いため、コイル巻取張力の制御方法が困難である。また、熱膨張率および熱伝導率が大きいため、アルミニウムコイル内の材料挙動が、鉄鋼材料とは大きく異なる。従って、アルミニウム材料では、擦り疵防止が鉄鋼材料のように容易なものではない。

アルミニウム板における擦り疵の発生防止に関する技術は、特許文献２には、コイル外周部の巻取温度をコイル内周部の巻取温度より高くすることによって、積層されるアルミニウム熱延板間の熱収縮差に起因したすべりの影響を解消することが記載されている。また、特許文献３には、内周部に円筒状の巻芯を装着したアルミニウム冷間圧延板のコイル状製品の巻取りや、その輸送および巻き取ったコイル状製品をアンコイラーで再び板条に払い出す際に、積算される板クラウンの影響に対処するために、巻取張力を順次低減させることによって、擦り疵発生を防止することが記載されている。
なお、特許文献１〜３のいずれにも、擦り疵発生防止のために、潤滑剤を併用する方法が記載されている。
特開平７−１２４６２１号公報（段落０００６） 特開平１０−１７５０１６号公報（請求項１） 特開２００４−２９８９４７号公報（段落００１１、００１２）

従来の擦り疵発生防止方法（アルミニウム板の巻取方法）において問題とされる擦り疵には特徴があり、巻き取られるアルミニウム板（アルミニウムコイル）の外周部で発生し、かつ、コイル長さ方向では周期性がないものであった。そして、本発明者らは、従来の製品巻取方法では、コイル外周部で発生するランダムな微細疵は解消されたものの、アルミニウムコイルの製造に巻芯を用いた場合には、前記従来の巻取方法では解消できない周期性のある擦り疵を発見した。

本発明者らは、この解消できなかった擦り疵の発生状況を鋭意調査した結果、図４に示すように、コイル外周部の最終部分に擦り疵が発生しているアルミニウムコイル４０は全て、その擦り疵の発生部位（アルミニウム板３０）を剥がすと、その下側のアルミニウム板３０の外表面に同様の擦り疵があり、更に１枚、１枚とアルミニウム板３０を剥がしても同じ位置に同様の擦り疵が連続して存在することを見出した。すなわち、本発明者らは、擦り疵の発生位置Ｘ１、Ｘ２が、巻芯１０の内周側に形成された段差Ｐ１、外周側に形成された段差Ｐ２の垂線Ｓ１、Ｓ２上に相当する位置にコイル外周長の周期で発生し、その原因が解決しないと擦り疵の発生が解消しないことを見出した。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、コイル外径を大きくしてもコイル外周長周期の擦り疵を発生させないアルミニウムコイル用巻芯、アルミニウムコイルおよびアルミニウムコイルの製造方法を提供することを目的とする。

本発明らは、前記課題を解決するために鋭意研究した結果、アルミニウムコイルの製造の際に用いられるアルミニウムコイル用巻芯の内周部形状および外周部へのアルミニウム板の固定方法を適正化することにより、コイル外周長周期の擦り疵の発生を改善するに至った。

本発明に係るアルミニウムコイル用巻芯は、アルミニウム板を円筒状に巻き取るアルミニウムコイル用巻芯であって、紙製のシートを円筒状に平巻きした紙管からなり、
前記紙管の内周側に前記シートの巻き始めとなる一端部を備えると共に、前記紙管の外周側に前記シートの巻き終わりとなる他端部を備え、前記一端部の前記紙管の内周面からの高さＨ１（ｍｍ）が０．５ｍｍ以下であり、前記他端部に接着テープを介して前記アルミニウム板の端部が対向するように固定されたときに、前記他端部の前記紙管の外周面からの高さＨ２（ｍｍ）が、前記アルミニウム板の板厚Ｔ（ｍｍ）および前記接着テープのテープ厚ｔ（ｍｍ）と下式（１）の関係を満足することを特徴とする。
Ｈ２−０．２≦Ｔ＋ｔ≦Ｈ２＋０．２・・・（１）

前記構成によれば、シートの一端部および他端部の高さ（Ｈ１、Ｈ２）が所定範囲内、すなわち、巻芯（紙管）の内周側および外周側のシートに形成される段差の高さが所定範囲内であることによって、アルミニウムコイルの製造において、巻芯（紙管）の内側に配置されたマンドレルをその外径を拡大して巻芯を固定した際、一端部および他端部で紙管が外周側に押し上げられて変形することが抑制される（紙管の外周側に凸部が形成されることが抑制される）。そして、紙管の変形（凸部の形成）が抑制されるため、巻き取られる（積層される）アルミニウム板の巻き取りが均一となり、一端部および他端部の垂線上に相当する位置でアルミニウム板間の隙間が部分的に小さくなることが防止され、アルミニウム板同士が擦れることが防止される。

本発明に係るアルミニウムコイルは、請求項１に記載のアルミニウムコイル用巻芯と、前記アルミニウムコイル用巻芯の外周に円筒状に巻き取られたアルミニウム板とを備え、前記アルミニウムコイル用巻芯の他端部に接着テープを介して前記アルミニウム板の端部が対向するように固定されていることを特徴とする。

前記構成によれば、所定のアルミニウムコイル用巻芯を備えることによって、巻芯の外周に巻き取られるアルミニウム板同士が擦れることが防止される。

本発明に係るアルミニウムコイルの製造方法は、請求項１に記載のアルミニウムコイル用巻芯をマンドレルに装着する装着工程と、前記アルミニウムコイル用巻芯のシートの他端部に接着テープを介してアルミニウム板の端部を対向するように固定する固定工程と、
前記マンドレルを回転させて、前記アルミニウムコイル用巻芯の外周に前記アルミニウム板を巻き取る巻取工程とを含むことを特徴とする。

前記手順によれば、装着工程において所定のアルミニウムコイル用巻芯をマンドレルに装着することによって、巻取工程で巻芯の外周に巻き取られるアルミニウム板同士が擦れることが防止される。

本発明に係るアルミニウムコイルの製造方法は、前記巻取工程の直前に、前記アルミニウム板の表面に揮発油を塗油する塗油工程を含み、前記揮発油の動粘度が１．４×１０^−６ｍ^２／ｓ以下、残油量が０．１〜１０．０ｍｇ／ｍ^２であることを特徴とする。

前記手順によれば、巻取工程の直前に所定の揮発油を塗油する塗油工程を含むことによって、巻取工程で巻芯の外周に巻き取られるアルミニウム板同士が擦れることがより一層防止される。

本発明に係るアルミニウムコイル用巻芯によれば、アルミニウムコイル外径を１８００ｍｍφ程度と大きくしても、コイル外周長周期の擦り疵が発生し難い。また、そのアルミニウムコイルを顧客ラインのアンコイラーで払い出す際にも、コイル外周長周期の擦り疵が発生し難い。

本発明に係るアルミニウムコイルによれば、アルミニウムコイル外径を１８００ｍｍφ程度と大きくしても、コイル外周長周期の擦り疵が発生し難い。さらに、そのアルミニウムコイルを顧客ラインのアンコイラーで払い出す際にも、コイル外周長周期の擦り疵が発生し難い。

本発明に係るアルミニウムコイルの製造方法によれば、アルミニウムコイル外径を１８００ｍｍφ程度と大きくしても、コイル外周長周期の擦り疵が発生し難いアルミニウムコイルを製造でき、さらに、そのアルミニウムコイルを顧客のアンコイラーで払い出す際にも、コイル外周長周期の擦り疵が発生し難いアルミニウムコイルを製造できる。また、脱脂性に優れたアルミニウムコイルを製造できる。

本発明に係るアルミニウムコイル用巻芯について、図面を参照して説明する。ここで、図１はアルミニウムコイル用巻芯の斜視図、図２はアルミニウムコイル用巻芯の部分拡大側面図、図３（ａ）はアルミニウムコイル用巻芯のマンドレルへの装着方法を示す側面図、（ｂ）はマンドレルの斜視図、図４は従来のアルミニウム板の巻取方法を示す側面図である。

図１、図２に示すように、アルミニウムコイル用巻芯（以下、巻芯と称す）１は、アルミニウム板９を円筒状に巻き取るものであって、紙製のシート３を円筒状に平巻きした紙管２からなる。そして、紙管２は、内周側にシート３の巻き始めとなる一端部５を備えると共に、外周側にシート３の巻き終わりとなる他端部７を備えるものである。

紙管２は、その外径Ｄは、紙管２の外周に巻き取られるアルミニウム板９（アルミニウムコイル）の大きさ、すなわち、顧客ラインのアンコイラーに装着できる大きさに応じて適宜決定され、特に限定されるものではないが、外径Ｄ：１５０〜６００ｍｍが一般的であり、例えば、アルミニウム板９を印刷版用材料として用いる場合には、外径Ｄ：３００〜５５０ｍｍが好ましい。また、紙管２の幅Ｗは、アルミニウム板９の使用目的に応じて適宜決定され、特に限定されるものではないが、例えば、アルミニム板９を印刷版用材料として用いる場合には、幅Ｗ：４００〜１６００ｍｍが好ましい。さらに、紙管２の厚みＡは、紙管２の強度を決定するもので、アルミニウム板９の巻取長（アルミニウム板９の単重）に応じて適宜決定され、特に限定されるものではないが、厚みＡ：２０〜３０ｍｍが好ましい。

本発明において、巻芯１として紙管２を使用する理由を以下に説明する。
アルミニウム板９を巻き取る巻芯１には、金属管（主に、鉄管）、紙管２が一般的に使用される。また、稀な例としては、アルミニウム管や樹脂管が使用されることもある。金属管および樹脂管は、紙管２と比較すると、巻芯重量が重くなるため、アルミニウム板９の巻取作業におけるマンドレル２０（図３（ａ）、（ｂ）参照）への装着作業、および、顧客ラインのアンコイラー（図示せず）への装着作業において作業性が悪い。また、アルミニウムコイルのグロス重量（アルミニウム板９の重量と巻芯重量の総重量）が、マンドレル２０の軸や巻芯両端を支持する軸(受け部)の許容荷重を超えない様にするため、巻き取れるアルミニウム板９の重量が少なくなる。その結果、アルミニウムコイルのコイル外径が小さくなるために顧客ラインで生産性が悪くなる。また、巻芯のコストも高いため、経済的ではない。したがって、本発明において、巻芯１は紙管２を使用する。なお、巻芯１として、紙管２の外周表面がスポンジ等の多孔質樹脂等の緩衝材で覆われたものもあるが、コストが高くなるため、紙管２単体での使用が好ましい。そして、紙管２は、座屈加重１４０〜１６０ｋｇ、含水率８％以下のものを使用することが好ましい。

また、本発明において、平巻きの紙管２を使用する理由を以下に説明する。
紙管には、平巻きタイプと螺旋巻きタイプの２つのタイプがある。平巻きタイプは、図１、図２に示すように、紙製のシート３が積層されるように円筒状に巻いたものである。また、螺旋巻きタイプは、図示しないが、紙製のシート３が互いに重ならないように、螺旋状に巻回して円筒状に形成したものである。

螺旋巻きタイプは、平巻きタイプと比べて強度の点で劣ることから、巻き取られるアルミニウム板９（アルミニウムコイル）の外径が大きくなると、アルミニウム板９の重量に紙管２が耐えられずに変形し、紙管２の真円度が顧客のアンコイラーに装着できる程度に保てなくなる。そのため、螺旋巻きタイプは、平巻きタイプと比べて紙管肉厚を厚くする必要があり、顧客ラインのアンコイラーに装着するアルミニウムコイルの外径に制限がある場合は、巻き取られるアルミニウム板の長さが短くなる。したがって、螺旋巻きタイプは、平巻きタイプと比べて生産性に劣るため、本発明において、紙管２は平巻きタイプを使用する。

平巻きタイプの紙管２は、所定幅Ｗの紙製のシート３を円筒状に巻く際に、巻き付けるシート３の表面に糊等の接着剤を供給しながら、シート３が積層されるように円筒状に巻いたものである。そのため、図２に示すように、紙管２の内周側には、シート３の巻き始めとなる一端部５を備え、一端部５は紙管２の内周面４と連結する。また、紙管２の外周側には、シート３の巻き終わりとなる他端部７を備え、他端部７は紙管２の外周面６と連結する。

図２に示すように、一端部５は、紙管２の内周面４からの高さＨ１が０．５ｍｍ以下、好ましくは０．２ｍｍ以下、さらに好ましくは０ｍｍである。ここで、Ｈ１＝０ｍｍは、図２の点線で示すように、シート３の一端部と、隣接するシート３の内表面４とを面一に合わせた（段差なしに連結した）一端部５Ａを意味する。そして、段差なしに連結させるために、シート３の一端部の厚みを先端に向けて薄くしている。また、一端部５の高さＨ１が０．５ｍｍ以下であることによって、アルミニウム板９の巻取径（コイル外径）を１６００ｍｍφ程度に大きくしても、巻き取ったアルミニウム板９にコイル外周長周期の擦り疵が発生し難くなる。

一端部５の高さＨ１が０．５ｍｍを超えると、図４に示すように、巻芯１０の内周側に０．５ｍｍを超える段差Ｐ１が形成されることとなる。そのため、テンションリールのマンドレル２０の外径を拡大して巻芯１０を固定させた時に、段差Ｐ１の部分で巻芯１０（紙管）が外周側に押し上げられ変形し、凸部が発生する。この様な凸部がある状態でアルミニウム板３０を巻き取ってアルミニウムコイル４０を製造すると、この凸部（図４では段差Ｐ１に相当する）の垂線Ｓ１上に相当する位置Ｘ１、Ｘ１・・・で、巻き取られたアルミニウム板同士の間隔が小さくなり、アルミニウム板表面が擦れて、コイル外周長周期の擦り疵が発生する。そして、巻き取られるアルミニウム板３０の外径（コイル外径）が大きくなるに従い、その傾向が顕著となる。

図２に示すように、他端部７は、アルミニウム板９の端部と対向するように接着テープ８を介して固定されている。このとき、他端部７の紙管２の外周面６からの高さＨ２（ｍｍ）は、アルミニウム板９の板厚Ｔ（ｍｍ）および接着テープ８のテープ厚ｔ（ｍｍ）と下式（１）の関係を満足する。
Ｈ２−０．２≦Ｔ＋ｔ≦Ｈ２＋０．２・・・（１）
また、他端部７の高さＨ２が上式（１）を満足することによって、アルミニウム板９の巻取径（コイル外径）を１６００ｍｍφ程度に大きくしても、巻き取ったアルミニウム板９にコイル外周長周期の擦り疵が発生し難くなる。

他端部７の高さＨ２が、上式（１）を満足しない場合には、図４に示すように、巻芯１０の外周側に０．２ｍｍを超える段差Ｐ２が形成されることとなる。そのため、テンションリールのマンドレル２０の外径を拡大して巻芯１０を固定させた時に、段差Ｐ２の部分で巻芯１０（紙管）が外周側に押し上げられ変形し、凸部が発生する。従って、この様な凸部がある状態でアルミニウムコイルを製造すると、前記した一端部５の場合と同様に、この凸部（図４では段差Ｐ２に相当する）の垂線Ｓ２上に相当する位置Ｘ２、Ｘ２・・・で、巻き取られたアルミニウム板表面にコイル外周長周期の擦り疵が発生する。

次に、本発明に係るアルミニウムコイルについて説明する。
図２に示すように、アルミニウムコイル１Ａは、前記した巻芯１と、巻芯１の外周に円筒状に巻き取られたアルミニウム板９とを備える。なお、巻芯１については、前記のとおりであるので、説明を省略する。

アルミニウム板９は、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなり、その品種はアルミニウム板９の使用目的に応じて適宜決定され、特に限定されるものではないが、アルミニウム板９を印刷版用材料として用いる場合には、ＪＩＳ規定の１０００系の純アルミニウムまたは３０００系のＡｌ−Ｍｎ合金が好ましい。また、アルミニウム板９の板厚Ｔは、アルミニウム板９の使用目的に応じて適宜決定され、特に限定されるものではないが、アルミニウム板９を印刷版用材料として用いる場合には、板厚Ｔは０．１０〜０．５ｍｍが好ましい。

アルミニウム板９は、通常、板幅方向で凹凸な形状、すなわち、クラウン形状を有する。このクラウン形状は、前記巻芯１の一端部５および他端部７と同様に、巻き取られたアルミニウム板同士の間隔を狭め、アルミニウム板９同士の擦れ易さを増幅する作用を有する。したがって、クラウン形状の大きさを表す下式（２）で定義されるクラウン率が０．８％以下であることが好ましい。

クラウン率（％）＝（クラウンの高さ／アルミニウム板の板厚）×１００・・・（２）

アルミニウム板９は、その製造方法において特に限定されるものではないが、通常、鋳造、面削、均質化処理を施したスラブを、熱間圧延を施して板条とした後に、必要に応じて冷間圧延、焼鈍、精整工程（適正製品寸法の巾にスリットする工程や平滑な平面性にする矯正工程など）、表面処理工程などを施して製造される。

アルミニウムコイル１Ａにおいて、アルミニウム板９の端部は、前記したように、巻芯１の他端部７と対向するように接着テープ８を介して固定されている。
ここで、接着テープ８の材質およびテープ厚ｔは、アルミニウム板９を固定できるものであれば特に限定されないが、材質としてポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）等、および、テープ厚ｔとして０．０５〜０．２ｍｍが好ましい。また、アルミニウム板９の固定作業の作業性がよいことから、テープ厚ｔ＝０．０６〜０．１５ｍｍのＰＰテープがより好ましい。なお、接着テープ８は、他端部７に乗り上げない位置に貼り付けることが好ましく、この時の他端部７とアルミニウム板９の先端との距離Ｌは１０ｍｍ以下が好ましい。

アルミニウムコイル１Ａにおいて、その大きさ（コイル外径）は、アルミニウム板９の使用目的、および、顧客ラインのアンコイラーに装着できる大きさに応じて適宜決定され、特に限定されないが、１０００〜１８００ｍｍが好ましい。

次に、本発明に係るアルミニウムコイルの製造方法について説明する。
アルミニウムコイルの製造方法は、アルミニウム板の製造ラインの最終段階であるテンションレベラーラインやスリッターラインにおいて、アルミニウム板を円筒状（コイル状）に巻き取るもので、装着工程、固定工程、巻取工程とを含む。以下、各工程について説明する。

図３（ａ）、（ｂ）に示すように、装着工程は、テンションレベラーラインやスリッターラインにおいて、テンションリールのマンドレル２０の外径を縮小の状態とし、そのマンドレル２０に前記巻芯１を通す。そして、マンドレル２０を拡大の状態にして、巻芯１をマンドレル２０に装着する。

固定工程は、巻芯１のシート３の他端部７に、接着テープ８を介して、アルミニウム板９の端部を対向するように固定する。ここで、アルミニウム板９は、圧延され円筒状（コイル状）にアンコイラーに巻き取られたアルミニウム板９を払い出して使用する。

巻取工程は、マンドレル２０を回転させて、巻芯１の外周にアルミニウム板９を巻き取る。ここで、マンドレル２０の回転速度を制御して、アルミニウム板９が一定張力或いはコイル外径が大きくなるに従い一定の減少率で張力を低くして巻き取られる（例えば、特開２００４−２９８９４７号公報参照）様にすることが好ましい。なお、張力は０．５〜１．５ｋｇ／ｍｍ^２の範囲内であることが好ましい。

アルミニウムコイルの製造方法は、前記巻取工程の直前に、アルミニウム板９の表面に所定の揮発油を塗油する塗油工程を含んでもよい。また、揮発油は、その動粘度を１．４×１０^−６ｍ^２／ｓ（１．４ｃＳｔ）以下、その残油量を０．１〜１０．０ｍｇ／ｍ^２とする。なお、揮発油の動粘度および塗油量が前記範囲内であるとき、アルミニウム板９は、ＨＥＩＤＯＮ摩擦試験機により加重３ｇとして測定した摩擦係数が１．０以下となる。そして、前記の巻芯の内外周部形状に対する工夫を組み合わせることにより、巻き取られたアルミニウム板９におけるコイル外周長周期の擦り疵の発生をより一層抑制することができる。具体的には、揮発油を塗油すると、コイル外径を１８００ｍｍφ程度に大きくしても、コイル外周長周期の擦り疵の発生が抑制できる。

揮発油の動粘度１．４ｃＳｔを超えると（動粘度の高い重質油を使用すると）、巻き取られたアルミニウム板同士が擦れる際の摩擦係数を下げられることから、コイル外径を更に大きくしてもコイル外周長周期の擦り疵は発生し難くなるが、このようなアルミニウムコイル１Ａを顧客で使用する際の脱脂コストが高くなる。また、動粘度が０．８ｃＳｔ未満であると、顧客でアルミニウムコイル１Ａをアンコイラーで払い出した際に、揮発油が揮発しやすくアルミニウム板表面に残存しないため、コイル外周長周期の擦り疵が発生し易くなる。したがって、揮発油の粘度は１．４ｃＳｔ以下、好ましくは０．８〜１．４ｃＳｔが好ましい。

揮発油の残油量が１０．０ｍｇ／ｍ^２を超えると、巻き取られたアルミニウム板同士が擦れる際の摩擦係数を下げられることから、コイル外径を更に大きくしてもコイル外周長周期の擦り疵は発生し難くなるが、このようなアルミニウムコイル１Ａを顧客で使用する際の脱脂コストが高くなる。また、残油量が０．１ｍｇ／ｍ^２未満であると、顧客でアルミニウムコイル１Ａをアンコイラーで払い出した際に、揮発油が揮発しやすくアルミニウム板表面に残存しないため、コイル外周長周期の擦り疵が発生しやすくなる。したがって、揮発油の残油量は０．１〜１０．０ｍｇ／ｍ^２である。

本発明に係るアルミニウムコイルの製造方法は、以上説明したとおりであるが、本発明を行うにあたり、前記各工程に悪影響を与えない範囲において、前記下記工程の間あるいは前後に、例えば、コイル外周長周期の擦り疵の発生したアルミニウム板９を除去する除去工程等、他の工程を含めてもよい。

次に、本発明の効果を実証するための実施例について、本発明の範囲から外れる比較例と比較して説明する。
先ず、表１に示すＪＩＳ合金品種にてＤＣ鋳造により６００ｍｍ厚の鋳塊を作製した。この鋳塊について、面削、均質化処理、熱間圧延および冷間圧延を施し、板厚（Ｔ）：０．３ｍｍのアルミニウム板を製造した。また、矯正装置の出側のテンションリールに、内径：５０５ｍｍφ、厚み（Ａ）：２０ｍｍ、外径（Ｄ）：５４５ｍｍφの表１に示す紙管（巻芯）を装着した。

使用した紙管は、座屈加重が１４０〜１６０ｋｇ、含水率が８％以下（６．１〜７.２％）の紙管を選別して使用した。そして、紙管の座屈加重は、表１に示す紙管から長さ２５０ｍｍの円筒形状に切断した試験片を用いて、株式会社アメフレックス製の富士テスター圧縮機（紙管の座屈加重測定装置）に試験片をアイサイドで置き、上と下から金属板で挟んで速度１２ｍｍ/ｍｉｎで加重して１回目の座屈点で測定した座屈加重とした。また、紙管の含水率は、株式会社サンコウ電子研究所製の含水率計ＴＧ１０ｉを用いて測定した。更に、紙管製作に使用されたシートは、王子板紙株式会社製のＡＴＬ−１（実施例（Ｎｏ．１、４〜７、１０、１２）、比較例（Ｎｏ．１４〜２０））、ＦＤＫ（実施例（Ｎｏ．２〜３、８〜９、１１、１３））の原紙を使用した。

そして、前記アルミニウム板を矯正装置に通板し、紙管（巻芯）の他端部に、表１に示す接着テープを介して、表１に示す固定条件で装着した後に、張力０．８ｋｇ/ｍｍ^２一定の条件で、アルミニウム板をコイル状に巻き取り、コイル外径で１９００ｍｍのアルミニウムコイルを製造した。

なお、実施例（Ｎｏ．１〜２）は塗油を行わないで、実施例（Ｎｏ．３〜１３）および比較例（Ｎｏ．１４〜２０）については、矯正装置の出側のテンションリールの直前でブラッシングオイラーにより表１に示す条件で揮発油を塗油した。実施例（Ｎｏ．２、３、４、７）については、冷間圧延の途中で４５０℃ｘ０ｓｅｃ相当の連続焼鈍を行った。

そして、紙管の一端部の内周面からの高さ（Ｈ１）および他端部の外周面からの高さ（Ｈ２）、揮発油の残油量、ＨＥＩＤＯＮ摩擦係数の測定は、以下の方法で行った。その結果を表１に示す。

＜紙管の一端部の内周面からの高さ（Ｈ１）および他端部の外周面からの高さ（Ｈ２）の測定方法＞
紙管の一端部の内周面からの高さ（Ｈ１）および他端部の外周面からの高さ（Ｈ２）は、紙管側面からテーパーゲージを一端部および他端部に当てて、その高さを測定した。実施例（Ｎｏ．１〜９、１３）、比較例（Ｎｏ．１４〜１７、１９）は、紙管作製時に使用されたシートの厚みのままの紙管を使用したので、（Ｈ１）および（Ｈ２）はシートの厚みのままの値であった。実施例（Ｎｏ．１０〜１２）は、一端部のみをサンドペーパーにて削って、高さ（Ｈ１）を各々０．２０ｍｍと０．０ｍｍにした紙管を使用した。比較例（Ｎｏ．１８）は、螺旋巻き（スパイラル）の紙管（シートの厚み０．６０ｍｍ）を使用したため、一端部および他端部の高さ（Ｈ１、Ｈ２）は共に０．０ｍｍであった。比較例（Ｎｏ．２０）は、一端部のみをサンドペーパーにて削って、高さ（Ｈ１）を０．３６５ｍｍにした紙管を使用した。

＜残油量の測定方法＞
テンションリールで巻き取ったアルミニウムコイル外周の幅中央部から、幅２２ｃｍ×長さ５０ｃｍの切り板（サンプル）を採取し、堀場製作所製のカーボン量測定装置ＥＭＩＡ−１１１を使用して、そのサンプルで残油量を測定した。サンプル表面に付着した揮発油を酸素気流中で全て燃焼させて生じたＣＯ_２ガス量を、予め作成したＦＴＩＲ検量線の強度換算により定量した値を得て、その値を揮発油のカーボン量で換算して、残油量ｍｇ／ｍ^２を算出した。

この揮発油の残油量測定においては、サンプル採取直後に測定する必要があり、サンプル切り出しから測定装置に装着する迄の時間を１分以内で実施した。詳細には、巻き取ったアルミニウムコイルからサンプルを切り出した直後に測定できない場合には、アルミニウムコイルからのサンプル切り出しを３枚セットで行い、そのサンプルが広がらない様に注意しながら、３枚中の真ん中のサンプルが空気に触れない様にガムテープで端面を密封した状態で測定装置の傍に持ち込み、３枚中の真ん中のサンプルを切り出しから測定装値に装着する迄の時間を１分以内で測定実施した。残油量は、各々３回測定の平均値とした。その結果を表１に示す。

＜ＨＥＩＤＯＮ摩擦係数の測定方法＞
摩擦係数の測定は、前記残油量測定と同じ切り出し方法で採取したサンプルで、ＨＥＩＤＯＮ摩擦摩耗試験機（新東化学株式会社製、ＴＹＰＥ：１８Ｌ、連続加重式引掻強度試験機）を使用して、分銅（加重）：３ｇ、スタイラス先端０．１ｍｍＲ（ダイヤモンド）、圧延方向に対して平行方向に引掻き速度６００ｍｍ/ｍｉｎで行った。そして、引掻き走査の際に触針が表面を齧った試験はＮＧとし、齧らず測定したデータを使用し、圧延方向に平行な方向で各々ｎ＝５測定し、測定値の内、最大値と最小値を除くｎ＝３データの平均値とした。その結果を表１に示す。

得られたアルミニウムコイルの外周からカッターナイフで皮むきを行い、巻芯の一端部および他端部から垂線延長線上のアルミニウム板表面を目視にて検査し、コイル外周長周期の擦り疵が発見される最小コイル外径とその擦り疵の深さを記録した。なお、擦り疵の評価基準および深さの測定方法は、以下の方法で行った。その結果を表１に示す。

＜擦り疵評価基準＞
擦り疵評価については、最小コイル外径が１８００ｍｍφを超えてもコイル外周長周期の擦り疵の発生が認められなかったものを優秀：◎、最小コイル外径が１６００ｍｍφを超えて１８００ｍｍφ以下でコイル外周長周期の擦り疵が認められ、その疵の最大深さが５μｍ以下のものを極めて良好：○、最小コイル外径が１５００ｍｍφ以上１６００ｍｍφ以下でコイル外周長周期の擦り疵が認められ、その疵の最大深さが５μｍ以下のものを良好：△、最小コイル外径が１５００ｍｍφ未満で最大深さが５μｍを超えるコイル外周長周期の擦り疵が認められたもの不良：×とし、前記評価が◎、○または△を合格とした。

＜擦り疵の最大深さの測定方法＞
目視検査にて発見されたコイル外周長周期の擦り疵サンプルをＶｅｅｃｏ ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ Ｉｎｃ．製（米国）のＷＹＣＯ ＮＴ３３００（表面形状測定システム）にて測定して、擦り疵の最大深さを算出した。

また、得られたアルミニウムコイルの脱脂性について以下の方法で評価を行った。その結果を表１に示す。
＜脱脂性評価方法＞
前記の擦り傷評価でコイル皮むきを実施した後、２分以上経過したアルミニウムコイルについて、アルミニウム板表面を目視にて検査した。そして、揮発油が揮発し油模様の残存面が視認できなかったものを脱脂性が高い（○）、揮発油が揮発し終わらずに油模様の残存面が視認できたものを脱脂性が低い（△）とした。

表１の結果より、実施例（Ｎｏ．１〜２）は、紙管の一端部および他端部の高さ（Ｈ１、Ｈ２）が適正であるため、コイル外周長周期の擦り疵が発見される最小コイル外径が１５００ｍｍφ、１６００ｍｍφで、擦り疵の最大深さが５μｍ以下となり、良好（△）な結果が得られた。また、実施例（Ｎｏ．３〜８）は、塗油による潤滑効果も加わり、コイル外周長周期の擦り疵が発見される最小コイル外径が１８００ｍｍφ、最大深さが３μｍ以下となり、極めて良好（○）な結果が得られた。実施例（Ｎｏ．９〜１３）は、塗油による潤滑効果と、紙管の一端部および他端部の更なる最適化によって、最小コイル外径が１８００ｍｍφを超えてもコイル外周長周期の擦り疵の発生が認められず、優秀（◎）な結果が得られた。なお、実施例（Ｎｏ．１〜１２）は、揮発油が適正であったため、脱脂性が高かった（○）。また、実施例（Ｎｏ．１３）は、揮発油が不適切であるため、脱脂性が低かった（△）。

これに対し、比較例（Ｎｏ．１４〜１７、１９〜２０）は、塗油による潤滑効果があっても、紙管の一端部、他端部が不適正であったため、コイル外径が１０００〜１３００ｍｍφの大きさの小径コイルとしてもコイル外周長周期の擦り疵が認められ、その疵の最大深さも５μｍを超えるもので、不良（×）な結果が得られた。比較例（Ｎｏ．１８）は、螺旋巻き（スパイラル）の紙管を使用したため、巻き取られたアルミニウム板の重量に紙管が耐えられずに変形し（楕円形状となった最小直径が４５０ｍｍとなり）、紙管の真円度が保てなかった。その結果、比較例（Ｎｏ．１８）は、比較例（Ｎｏ．１４〜１７、１９〜２０）と同様に、擦り疵について不良（×）な結果が得られた。また、顧客ライン（アンコイラー）の外径２０インチのマンドレルに巻芯を通すことができなかった。なお、比較例（Ｎｏ.１４〜１７）は揮発油が不適切であったため、脱脂性が低かった（△）。また、比較例（Ｎｏ．１８〜２０）は揮発油が適切であったため、脱脂性が高かった（○）。

本発明に係るアルミニウムコイル用巻芯の斜視図である。 本発明に係るアルミニウムコイル用巻芯の部分拡大側面図である。 （ａ）は本発明に係るアルミニウムコイル用巻芯のマンドレルへの装着方法を示す側面図、（ｂ）はマンドレルの斜視図である。 従来のアルミニウム板の巻取方法を示す側面図である。

符号の説明

１ アルミニウムコイル用巻芯（巻芯）
１Ａ アルミニウムコイル
２ 紙管
３ シート
４ 内周面
５ 一端部
６ 外周面
７ 他端部
８ 接着テープ
９ アルミニウム板
Ｈ１、Ｈ２ 高さ
Ｔ 板厚
ｔ テープ厚

Claims (4)

1. アルミニウム板を円筒状に巻き取るアルミニウムコイル用巻芯であって、
   紙製のシートを円筒状に平巻きした紙管からなり、
   前記紙管の内周側に前記シートの巻き始めとなる一端部を備えると共に、前記紙管の外周側に前記シートの巻き終わりとなる他端部を備え、
   前記一端部の前記紙管の内周面からの高さＨ１（ｍｍ）が０．５ｍｍ以下であり、
   前記他端部に接着テープを介して前記アルミニウム板の端部が対向するように固定されたときに、前記他端部の前記紙管の外周面からの高さＨ２（ｍｍ）が、前記アルミニウム板の板厚Ｔ（ｍｍ）および前記接着テープのテープ厚ｔ（ｍｍ）と下式（１）の関係を満足することを特徴とするアルミニウムコイル用巻芯。
   Ｈ２−０．２≦Ｔ＋ｔ≦Ｈ２＋０．２・・・（１）
2. 請求項１に記載のアルミニウムコイル用巻芯と、
   前記アルミニウムコイル用巻芯の外周に円筒状に巻き取られたアルミニウム板とを備え、前記アルミニウムコイル用巻芯の他端部に接着テープを介して前記アルミニウム板の端部が対向するように固定されていることを特徴とするアルミニウムコイル。
3. 請求項１に記載のアルミニウムコイル用巻芯をマンドレルに装着する装着工程と、
   前記アルミニウムコイル用巻芯のシートの他端部に接着テープを介してアルミニウム板の端部を対向するように固定する固定工程と、
   前記マンドレルを回転させて、前記アルミニウムコイル用巻芯の外周に前記アルミニウム板を巻き取る巻取工程とを含むことを特徴とするアルミニウムコイルの製造方法。
4. 前記巻取工程の直前に、前記アルミニウム板の表面に揮発油を塗油する塗油工程を含み、前記揮発油の動粘度が１．４×１０^−６ｍ^２／ｓ以下、残油量が０．１〜１０．０ｍｇ／ｍ^２であることを特徴とする請求項３に記載のアルミニウムコイルの製造方法。

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