JP3907095B2

JP3907095B2 - アルミニウム合金箔の製造方法

Info

Publication number: JP3907095B2
Application number: JP2001029179A
Authority: JP
Inventors: 知之杉田; 健二徳田
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2001-02-06
Filing date: 2001-02-06
Publication date: 2007-04-18
Anticipated expiration: 2021-02-06
Also published as: JP2002224710A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、薬品、食品などの包装に用いられるアルミニウム合金箔の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、薬品や、食品などの包装材料として、アルミニウム合金箔（以下「箔」という。）が用いられてきた。この箔は、一般的に、その用途により、５μｍ〜１００μｍ程度の箔厚で使い分けられている。そして、この箔は、以下の手順によって製造されてきた。
まず、半連続鋳造などの方法により作成したアルミニウム合金のスラブを、均熱、熱間圧延して箔厚が２ｍｍ〜８ｍｍになるようにホットコイルを作製する。次に、このホットコイルをさらに冷間圧延工程で、箔厚が０．２ｍｍ〜０．３ｍｍ程度になるまで圧延して箔地とする。そして、材料強度を軟質化してより圧延し易くするために前記冷間圧延工程の間に板厚０．４ｍｍ〜０．８ｍｍで中間焼鈍を入れる。さらに、図１に示されるように、数回の箔圧延を行うことにより、箔厚が５μｍ〜１００μｍの箔が製造されることとなる。
【０００３】
一方、箔の製造現場では、箔のコスト削減の要請による生産工程の合理化が強く求められているため、工程数の削減が課題とされてきた。そして、この課題を解消するべく、前記中間焼鈍工程を省略した箔を使用する方法が提言されるに至った。その理由は、前記中間焼鈍工程を省略することにより、中間焼鈍に必要なエネルギー費用や焼鈍設備を省略でき、ひいては、箔の製造コストを削減できるからである。その他にも、中間処理にかかる時間削減による製造納期の短縮を図ることができ、また、工程の簡略化を通じて作業性の向上を図ることができるからである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記中間焼鈍工程を省略することにより得られた、いわゆる直通箔は、加工硬化が進んでいるために、必要以上に箔の強度が高いので、箔圧延時に破断の不良が生じやすかった。また、前記直通箔は、中間焼鈍を行うことにより得られる、いわゆる中鈍箔に比べて熱により鈍りやすいため、箔圧延時にコイルの中伸び等の形状変形を起こすことに起因して圧延が困難であった。
そのため、前記問題を解決する、前記中間焼鈍工程を省略した箔の製造方法の提供が課題とされてきた。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明者らは、前記課題を解決するべく鋭意研究した結果、
後に説明する本発明の解決原理に基づいて、箔圧延後のコイル温度を所定の温度に制御することにより、前記課題を解決できることを見出した。
【０００６】
即ち、本発明は、Ｆｅを０．８０質量％以上１．７０質量％未満、Ｓｉを０．０５質量％以上０．３０質量％未満含有し、残部がＡｌと不可避的成分であるアルミニウム合金の圧延を中間焼鈍を行うことなく所定回数行うことにより、所望の箔厚のアルミニウム合金箔を得るアルミニウム合金箔の製造方法であって、全箔圧延工程における圧延時の全ての圧延パスの圧下率を３５％以上６０％未満に制御すること、かつ、圧延時の全圧延パス工程の各圧延に使用する圧延ロールの粗度Ｒａを０．０７μｍ以上０．１８μｍ以下に制御を行うことにより、アルミニウム合金箔の圧延後のコイル温度を７０℃以上１１０℃以下に制御することを特徴とするアルミニウム合金箔の製造方法として構成した。この場合、好ましくは、前記コイル温度は、８０℃以上１１０℃以下に制御される。
【０００７】
このように構成したため、中間焼鈍を省略しても圧延工程で破断を起こすことなく、良好な軟質箔強度を有するアルミニウム合金箔が製造されることとなる。そのため、前記中間焼鈍工程を省略した箔の製造方法が提供されることとなるため、箔の製造コストを削減できると共に、作業工程の簡略化を図ることが可能となる。
尚、本明細書において、「強度」とは、引張試験によって求められる引張強度を示しており、曲げ強度等とは無関係である。
【０００８】
また、好ましい態様において、前記圧下率は５０％〜６０％に制御され、圧延ロールの粗度Ｒａは０．１５μｍ〜０．１８μｍ以下に制御される。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら、詳細に説明していく。尚、本発明は、この実施の形態に限定されるものではない。
本発明は、箔圧延後のコイル温度を制御することにより、箔を製造することを発明の要旨とするものである。
そこで、図３及び図４に示されるグラフを用いて、本発明の解決原理である、箔圧延後のコイル温度を制御した理由について説明していく。
図３は、ＪＩＳ８０２１箔について、中間焼鈍を行った場合とそうでない場合の、それぞれの箔の焼鈍温度に対する伸び（％）を表わすグラフである。このグラフ中、実線で示される曲線（又は○プロット）は、前記中間焼鈍工程を省略した箔（以下、「直通箔」という。）の焼鈍温度に対する伸び挙動を表わしている。また、点線で示される曲線（又は□プロット）は、前記中間焼鈍工程を行った箔（以下、「中鈍箔」という。）の焼鈍温度に対する伸び挙動を表わしている。
このグラフから、中鈍箔の場合、焼鈍温度２２０℃前後で伸びが急激に低下し、そして、焼鈍温度２００℃以下で伸びが３％前後に安定することが分かる。
【００１０】
一方、直通箔の場合、焼鈍温度２２０℃前後で伸びが急激に低下し、焼鈍温度２００℃において伸びが最低になった後、焼鈍温度が下がるにつれて伸びが徐々に増加し、その後、焼鈍温度１００℃以下で伸びが５％前後に安定することが分かる。
以上の結果より、中鈍箔と直通箔の伸び挙動を比較した場合、中鈍箔は、約２００℃以下の焼鈍温度において安定した伸び挙動を示すのに対し、直通箔は、１００℃前後以下の焼鈍温度において５％前後の安定した伸び挙動を示すことが分かった。
【００１１】
そこで、本発明者らは、直通箔が１００℃前後以下の焼鈍温度において５％前後の安定した伸び挙動を示すことに着目した。そして、前記８０２１箔について、後に説明するコイル温度の測定条件で、箔圧延後のコイル温度と被圧延材料の伸びの関係について検討した。この検討によって得られた、箔圧延後のコイル温度と被圧延材料の伸びの関係を、図４にグラフとして表わす。
このグラフから分かるように、本発明者らは、箔圧延後コイル温度が１１０℃以下において、箔の伸びが５％前後になることを知見した。
そして、本発明者らは、この知見をアルミニウム合金箔の製造に応用することにより、前記課題を解決するに至ったのである。いいかえれば、かかる知見が本発明の解決原理となっている。
【００１２】
次に、本発明に係るアルミニウム合金箔の製造方法の圧延条件について説明していく。
（圧延後の箔コイル温度）
本発明に係るアルミニウム合金箔の製造方法にあっては、前記解決原理に基づいて、圧延後の箔コイル温度は、７０℃以上１１０℃以下に制御されて圧延が行われる。圧延後の箔コイルの温度が１１０℃より高いと材料が鈍るため、コイルの変形や破断などの原因になるからである。また、圧延後の箔コイルの温度が７０℃未満では、得られる効果が同じであることより、経済的観点より、圧延後の箔コイルの温度は、７０℃以上の温度に制御される。
【００１３】
（圧延手段）
本発明に係るアルミニウム合金箔の製造に用いられる圧延手段は、従来公知の装置が使用される。圧延手段は、箔圧延後の箔コイル温度を制御できるものであれば、特に限定されない。好ましくは、圧下率及び圧延ロール粗度を調整可能な圧延手段が用いられる。
ここで、前記圧延後の箔コイルの温度は、例えば、圧延手段の圧下率及び圧延ロール粗度を調整することにより制御される。そして、圧下率は、３５％以上６０％未満に制御される。３５％未満だと、得られる効果が３５％の場合と同等であるにもかかわらず、箔圧延１回当たりの箔厚の減少が少ないため、圧延回数を増加しなければ、所定の箔厚を得ることができないことより、生産性が低下するからである。また、圧下率が６０％以上だと、箔圧延時に材料が発熱するため、箔圧延後のコイル温度が１１０℃以上となって、コイルの変形や、破断が生じる原因となるからである。
また、圧延ロール粗度Ｒａは、０．０７μｍ以上０．１８μｍ以下に制御される。０．０７μｍ未満では、箔圧延後のコイルの発熱を抑える効果が０．０７μｍの場合と同等であるにもかかわらず、圧延ロールを研磨する必要が生じて、生産性の低下をもたらすからである。また、圧延ロール粗度Ｒａが０．１８μｍよりも高くなると、コイルの変形や、破断などが生じやすくなるからである。
【００１４】
次に、本発明において箔を製造するのに使用されるアルミニウム合金の成分について説明していく。
（Ｆｅ）
Ｆｅは、材料の強度を向上させる目的でアルミニウム地金に添加される。Ｆｅ含有量が高くなるほど強度が高くなる。Ｆｅ含有量は、０．８質量％以上１．７質量％未満である。Ｆｅ含有量が０．８質量％未満だと、強度向上効果が不十分であり、軟質強度が不足することになるからである。また、Ｆｅ含有量が１．７質量％以上だと、箔圧延中の強度が高くなりすぎるため、圧延中に割れが生じるからである。
【００１５】
（Ｓｉ）
Ｓｉは、固体―液体共存領域液を拡大する目的で加えられる。Ｓｉ含有量は、０．０３質量％以上０．３０質量％未満である。Ｓｉ含有量が０．０３質量％未満だと、鋳造時に湯漏れが発生しやすくなるからである。また、Ｓｉ含有量が０．３０質量％以上だと、箔の加工硬化挙動が不安定になり、製品箔の強度が低下するからである。
【００１６】
（任意成分）
前記成分以外にも、任意成分として、Ｃｕ，Ｔｉ，Ｍｎ，Ｍｇ，Ｚｎ，Ｃｒ等が、ＪＩＳに規定された８０７９合金の成分範囲内で必要に応じて添加される。この場合の、Ｃｕ，Ｔｉ，Ｍｎ，Ｍｇ，Ｃｒのそれぞれの含有量は０．００５質量％〜０．０５質量％である。Ｚｎの含有量は０．００５質量％〜０．１質量％である。全任意成分の総含有量は、０．０１質量％〜０．１５質量％であることが好ましい。
【００１７】
本発明に係る箔は、アルミニウム地金にＦｅ及びＳｉを所定の量添加し、また、所望により前記任意成分を所定の量添加し、その後、溶融、冷却して得られた鋳塊に、前記圧延条件で圧延を行うことにより得られる。
尚、アルミニウム地金としては、９９．７％純度以上のものを用いるものが好ましい。また、前記アルミニウム鋳塊に、従来公知の方法に従って均質化処理等を行ってもよい。
【００１８】
【実施例】
以下、実施例を示して本発明についてさらに具体的に説明するが、本発明が下記実施例に限定されない。
【００１９】
＜実施例１〜１０及び比較例１〜１０＞
表１に記載された通りにＦｅ及びＳｉ、並びにＣｕ及びＭｎの含有量が調整された、残部がＡｌである鋳塊を作成した。そして、この鋳塊を従来公知の方法に従って均質化処理し、その後、表１に示される圧延スケジュール、箔圧延後コイル温度、箔圧延時圧下率及び箔圧延ロール粗度の条件で、圧延を行うことによりアルミニウム合金箔を得た。
【００２０】
表１の圧延スケジュールの欄に記載されている数値は、左から順に第１圧延前（前記鋳塊の箔厚）、第１圧延後、第２圧延後、第３圧延後、第４圧延後の箔厚を示している。
また、表１の箔圧延後のコイル温度の欄に記載されている数値は、左から順に第１圧延後、第２圧延後、第３圧延後、第４圧延後のコイル温度を示している。この箔圧延後のコイル温度は、図２に示されるように、コイル最外周と最内周の中間点の温度を、圧延終了後１５分間以内に、接触式の温度計により測定したものである。
さらに、表１の箔圧延時圧下率の欄に記載されている数値は、左から順に第１圧延時、第２圧延時、第３圧延時、第４圧延時の圧下率（％）を示している。
【００２１】
次に、このアルミニウム合金箔の性能を調べるために、アルミニウム合金箔の箔圧延時の破断の評価、及び、軟質箔強度の測定を行った。得られた試験結果を表２にまとめて示す。
ここで、破断の評価は、表１に示される材料を、表１に記載された条件下で箔圧延を行い、破断の生じた回数を測定した。そして、次式で表わされるように、割れが生じた回数を、得られた製品箔の質量（トン数）で除して得られた値により破断を評価した。
破断＝（破断が生じた回数）／（得られた製品箔のトン数）
この場合、１．５（回／１トン）未満のものを、「圧延性が良好である」と評価し、１．５（回／１トン）以上のものを、「圧延性が劣る」として評価した。また、軟質箔強度は、引張試験機を用いて、軟質箔強度の測定を行った。そして、引張強度が７０（Ｎ／ｍｍ²）以上のものを良好と評価した。
【００２２】
【表１】

【００２３】
【表２】

【００２４】
以上の試験結果より、以下のことがいえた。
（直通箔と中鈍箔の関係）
実施例１〜１０（直通箔）の破断は、比較例１０（中鈍箔）の破断に劣らなかった。また、実施例１〜１０（直通箔）の軟質箔強度は、比較例１０（中鈍箔）の軟質箔強度よりも高かった。
このことより、本発明に係る箔は、中間焼鈍工程を省略した箔であるにも係わらず、破断及び軟質箔強度に関して、中間焼鈍を行った箔と同等かそれ以上の性能を有していたことが分かった。
【００２５】
（箔圧延後のコイル温度の影響）
箔圧延後のコイル温度が１１０℃以下の場合（実施例１〜１０）、箔の破断は、０．０回／トン〜１．０回／トンであった。一方、箔圧延後のコイル温度が１１０℃を超えた場合（比較例５〜９）、破断は、２．５回／トン〜３．５回／トンとなった。
このことより、圧延後のコイル温度が１１０℃以下の場合、破断を防止できることが分かった。
【００２６】
（Ｆｅ成分の影響）
Ｆｅ含有量が０．８質量％〜１．６質量％の場合（実施例１〜１０）、破断は、０．０回／トン〜１．０回／トンであり、また、軟質箔強度は７４Ｎ／ｍｍ²〜１１０Ｎ／ｍｍ²であった。
一方、Ｆｅ含有量が０．６質量％の場合（比較例１）、破断はなかったものの、軟質箔強度が低下した。また、Ｆｅ含有量が１．８質量％の場合（比較例２）、破断が生じたが、軟質箔強度は向上した。
【００２７】
（Ｓｉ成分の影響）
Ｓｉ含有量が０．０７質量％〜０．１５質量％の場合（実施例１〜１０）、破断は、０．０回／トン〜１．０回／トンであり、また、軟質箔強度は７４Ｎ／ｍｍ²〜１１０Ｎ／ｍｍ²であった。
一方、Ｓｉ含有量が０．０２質量％の場合（比較例３）、鋳造できなかった。また、Ｓｉ含有量が０．３１質量％の場合（比較例４）、破断は０．５回／トンであったが、軟質箔強度は低下して６８Ｎ／ｍｍ²になった。
（Ｃｕ及びＭｎ成分の影響）
実施例６及び７から分かるように、Ｃｕ及びＭｎを添加したことにより、軟質箔強度が向上した。
【００２８】
本発明に係る方法により得られたアルミニウム合金箔は、圧延性や、強度が優れている他に、断湿性（耐ピンホール特性）についても従来のものと同等かそれ以上であったため、包装材料等の用途に好適に使用することができる。
【００２９】
【発明の効果】
本発明に係るアルミニウム合金箔の製造方法によれば、中間焼鈍工程を省略したにもかかわらず、破断を起こすことなく、良好な軟質箔強度を有するアルミニウム合金箔が製造されることとなる。そのため、アルミニウム合金箔の製造工程の簡略化を通じて、アルミニウム合金箔の製造コストを削減することが可能となる。また、本発明に係る中間焼鈍工程を省略したアルミニウム合金箔の製造方法によれば、前記の成分組成を有するアルミニウム合金を用いることにより、さらに良好な軟質箔強度を有するアルミニウム合金箔が製造されることとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は箔圧延の模式図である。
【図２】図２はコイル温度の測定位置を表わす図である。
【図３】図３は中間焼鈍を行った場合とそうでない場合の箔の焼鈍温度に対する伸びを表わす（箔の軟化特性）を表わすグラフである。
【図４】図４は箔圧延後のコイル温度と被圧延材料の伸びの関係を表わすグラフである。
【符号の説明】
１箔の圧延手段
２コイル

Claims

Ｆｅを０．８０質量％以上１．７０質量％未満、Ｓｉを０．０５質量％以上０．３０質量％未満含有し、残部がＡｌと不可避的成分であるアルミニウム合金の圧延を中間焼鈍を行うことなく所定回数行うことにより、所望の箔厚のアルミニウム合金箔を得るアルミニウム合金箔の製造方法であって、
全箔圧延工程における圧延時の全ての圧延パスの圧下率を３５％以上６０％未満に制御すること、かつ、圧延時の全圧延パス工程の各圧延に使用する圧延ロールの粗度Ｒａを０．０７μｍ以上０．１８μｍ以下に制御を行うことにより、アルミニウム合金箔の圧延後のコイル温度を７０℃以上１１０℃以下に制御することを特徴とするアルミニウム合金箔の製造方法。