JP4447979B2 - 焼鈍後強度に優れるアルミニウム箔及び該アルミニウム箔の製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は箔圧延工程で箔表面に付着した圧延油を蒸散させる目的で最終焼鈍を施すことを前提とするアルミニウム箔および該アルミニウム箔の製造方法に関する。
食品包装用、薬品包装用、及びその他包装用等に使用されるアルミニウム箔、または家庭用アルミニウム箔（いわゆるアルミホイル）は、通常は、熱間圧延を経て、冷間圧延（箔圧延工程を含む）により製造されている。このアルミニウム箔は、そのまま使用されたり、さらに紙、フイルム等と接着剤を介して貼り合わされて使用される。上記アルミニウム箔には、ＪＩＳ １Ｎ３０等の純アルミニウムや同８０２１、同８０７９等のＡｌ−Ｆｅ系合金やこれら合金を改質する目的でＦｅを０．９〜１．７％を含有させたＡｌ−Ｆｅ系合金（特許文献１参照）が使用されている。
ところで、箔圧延工程で使用され、箔表面に付着する圧延油は紙やフイルムとの接着を阻害したり、包装内容物を汚染するおそれがあるため、通常、これを蒸散除去する目的で箔圧延後に最終焼鈍が施される。そして圧延油の蒸散に必要な温度は通常２００℃以上とされている。
特開２００３−２３９０５２号公報
ところで、箔圧延工程で使用され、箔表面に付着する圧延油は紙やフイルムとの接着を阻害したり、包装内容物を汚染するおそれがあるため、通常、これを蒸散除去する目的で箔圧延後に最終焼鈍が施される。そして圧延油の蒸散に必要な温度は通常２００℃以上とされている。
しかし、上記のように最終焼鈍を行うとアルミニウム箔が軟化し、強度低下が避けられないという問題がある。軟化を抑制するためには焼鈍温度をできる限り低温にすることが必要であるが、その場合には焼鈍時間を長時間とする必要があり、生産性やコストの点で問題があった。また、上記特許文献１では、鋳造凝固時の冷却速度等の製造条件を規制することによって、焼鈍後の再結晶粒を微細化し、よって焼鈍後の強度を高める方法が示されている。しかしこのような方法によっても焼鈍後は再結晶が終了していることに変わりはなく、確保できる強度には限界がある。
本発明は、上記事情を背景としてなされたものであり、圧延油を蒸散させる目的で焼鈍を施した際にも十分に高い強度を得ることができる焼鈍後強度に優れるアルミニウム箔及び該アルミニウム箔の製造方法を提供することを目的とする。
本発明者らは上述した課題に鑑み、圧延油が短時間で蒸散する温度で焼鈍を施しても高
い強度を確保する方法を検討した結果、最終焼鈍時の再結晶を抑制すれば軟化を防ぐことができるとの結論を得た。さらに検討を進めた結果、所定量のＦｅ、Ｓｉ、Ｃｕを含有し、さらに適量のＺｒを添加したアルミニウム箔は、箔圧延性を阻害することなく焼鈍時の軟化を抑制する効果があることを見出し本発明を完成するに至ったものである。
い強度を確保する方法を検討した結果、最終焼鈍時の再結晶を抑制すれば軟化を防ぐことができるとの結論を得た。さらに検討を進めた結果、所定量のＦｅ、Ｓｉ、Ｃｕを含有し、さらに適量のＺｒを添加したアルミニウム箔は、箔圧延性を阻害することなく焼鈍時の軟化を抑制する効果があることを見出し本発明を完成するに至ったものである。
すなわち本発明の焼鈍後強度に優れるアルミニウム箔は、ＤＣ鋳造後、熱間圧延、冷間圧延により製造されるアルミニウム箔であって、質量％で、Ｆｅ：０．０１％以上、０．７％以下、Ｓｉ：０．０１％以上、０．７％以下、Ｃｕ：０．００１％以上、０．１％以下、Ｚｒ：０．０２％以上、０．１％以下を含有し、残部がＡｌと不可避不純物とからなる組成を有することを特徴とする。
本発明の焼鈍後強度に優れるアルミニウム箔の製造方法は、質量％で、Ｆｅ：０．０１％以上、０．７％以下、Ｓｉ：０．０１％以上、０．７％以下、Ｃｕ：０．００１％以上、０．１％以下、Ｚｒ：０．０２％以上、０．１％以下を含有し、残部がＡｌと不可避不純物とからなる組成を有し、ＤＣ鋳造後、熱間圧延、冷間圧延を経て製造された厚さが５〜２００μｍのアルミニウム箔を、１８０℃以上４００℃以下に８時間以上１４０時間以下保持する条件で焼鈍を施すことを特徴とする。
以下に、本発明で限定する組成および製造条件について説明する。なお、各成分における含有量は、いずれも質量％で表示される。
１）Ｆｅ、Ｓｉ：０．０１〜０．７％
Ｆｅ、Ｓｉは、Ａｌ素地中に金属間化合物として分散して焼鈍後の強度を向上させる。それぞれ所定量未満では所望の効果が得られず、所定量を超えると粗大晶出物が形成されてピンホールが増加するので、それぞれの含有量を０．０１〜０．７％に限定する。
なお、同様の理由で、Ｆｅ含有量の下限を０．１％、上限を０．６％とするのが望ましく、Ｓｉ含有量の下限を０．０２％、上限を０．３％とするのが望ましい。
Ｆｅ、Ｓｉは、Ａｌ素地中に金属間化合物として分散して焼鈍後の強度を向上させる。それぞれ所定量未満では所望の効果が得られず、所定量を超えると粗大晶出物が形成されてピンホールが増加するので、それぞれの含有量を０．０１〜０．７％に限定する。
なお、同様の理由で、Ｆｅ含有量の下限を０．１％、上限を０．６％とするのが望ましく、Ｓｉ含有量の下限を０．０２％、上限を０．３％とするのが望ましい。
２）Ｃｕ：０．００１〜０．１％
Ｃｕは、Ａｌ素地中に固溶して焼鈍後の強度を向上させるとともに、最終焼鈍時の再結晶を抑制する。所定量未満では所望の効果が得られず、所定量を超えると箔圧延性が著しく低下するので、Ｃｕ含有量を０．００１〜０．１％に限定する。なお、同様の理由で、下限を０．００５％、上限を０．０５％とするのが望ましい。
Ｃｕは、Ａｌ素地中に固溶して焼鈍後の強度を向上させるとともに、最終焼鈍時の再結晶を抑制する。所定量未満では所望の効果が得られず、所定量を超えると箔圧延性が著しく低下するので、Ｃｕ含有量を０．００１〜０．１％に限定する。なお、同様の理由で、下限を０．００５％、上限を０．０５％とするのが望ましい。
３）Ｚｒ：０．０２〜０．１％
Ｚｒは、Ａｌ素地中に金属間化合物として分散して焼鈍後の強度を高めるとともに、最終焼鈍時の再結晶を著しく抑制して焼鈍後の強度を高くする。所定量未満では所望の効果が得られず、所定量を超えても一層の効果は期待できず、また箔圧延性が著しく低下するので、Ｚｒ含有量は０．０２〜０．１％に限定する。なお、同様の理由で、上限を０．０５％とするのが望ましい。
Ｚｒは、Ａｌ素地中に金属間化合物として分散して焼鈍後の強度を高めるとともに、最終焼鈍時の再結晶を著しく抑制して焼鈍後の強度を高くする。所定量未満では所望の効果が得られず、所定量を超えても一層の効果は期待できず、また箔圧延性が著しく低下するので、Ｚｒ含有量は０．０２〜０．１％に限定する。なお、同様の理由で、上限を０．０５％とするのが望ましい。
本発明に係るアルミニウム箔は、上記以外にＭｎ、Ｍｇ、Ｃｒ、Ｚｎ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｇａ等の不可避不純物、Ｔｉ、Ｂ等の鋳造微細化剤由来成分、Ｎａ、Ｋ等の鋳造フラックス由来成分を含有しても差し支えない。上記不可避不純物としては、Ｍｎ：０．０２％以下、Ｍｇ：０．０２％以下、Ｃｒ：０．０２％以下、Ｚｎ：０．０２％以下、Ｔｉ：０．０５％以下、Ｎｉ：０．０５％以下、Ｇａ：０．０５％以下を例示することができる。また、鋳造微細化剤を含有する場合、Ｔｉ：０．００２〜０．０５％、Ｂ：０．００１〜０．０１％を例示できる。さらにＮａ：０．００１％以下、Ｋ：０．００１％以下を例示することができる。
４）焼鈍温度：１８０〜４００℃
上記組成を有するアルミニウム合金箔を焼鈍する際に、所定温度未満では圧延油が十分に蒸散せず箔表面に残留し、貼り合わせを阻害したり包装内容物を汚染するなどの問題が生じる。一方、所定温度を超えると再結晶が進み焼鈍後の強度が低下する。これらの観点から、本願発明の製造方法では、冷間圧延後の最終焼鈍温度を１８０〜４００℃に限定する。なお、同様の理由で下限を１９０℃、上限を３００℃とするのが望ましい。
上記組成を有するアルミニウム合金箔を焼鈍する際に、所定温度未満では圧延油が十分に蒸散せず箔表面に残留し、貼り合わせを阻害したり包装内容物を汚染するなどの問題が生じる。一方、所定温度を超えると再結晶が進み焼鈍後の強度が低下する。これらの観点から、本願発明の製造方法では、冷間圧延後の最終焼鈍温度を１８０〜４００℃に限定する。なお、同様の理由で下限を１９０℃、上限を３００℃とするのが望ましい。
５）焼鈍時間：８〜１４０時間
上記最終焼鈍における焼鈍時間は、所定時間未満では圧延油が十分に蒸散せず箔表面に残留し、貼り合わせを阻害したり包装内容物を汚染するなどの問題が生じる。一方、所定時間を超えても一層の効果は望めず、かえってコストアップとなる。これらの観点から、本願発明の製造方法では、冷間圧延後の最終焼鈍時間を８〜１４０時間に限定する。なお、同様の理由で、下限を２０時間、上限を１２０時間とするのが望ましい。
上記最終焼鈍における焼鈍時間は、所定時間未満では圧延油が十分に蒸散せず箔表面に残留し、貼り合わせを阻害したり包装内容物を汚染するなどの問題が生じる。一方、所定時間を超えても一層の効果は望めず、かえってコストアップとなる。これらの観点から、本願発明の製造方法では、冷間圧延後の最終焼鈍時間を８〜１４０時間に限定する。なお、同様の理由で、下限を２０時間、上限を１２０時間とするのが望ましい。
すなわち、本発明の焼鈍後強度に優れるアルミニウム箔によれば、ＤＣ鋳造後、熱間圧延、冷間圧延により製造されるアルミニウム箔であって、質量％で、Ｆｅ：０．０１％以上、０．７％以下、Ｓｉ：０．０１％以上、０．７％以下、Ｃｕ：０．００１％以上、０．１％以下、Ｚｒ：０．０２％以上、０．１％以下を含有し、残部がＡｌと不可避不純物とからなる組成を有するので、冷間圧延後に施される最終焼鈍を経ても高い強度が得られる。したがって最終焼鈍条件が焼鈍後強度の面から制約されることが少なく、十分な焼鈍によって残圧延油を蒸散、除去することができ、残圧延油による諸問題が解消される。また、アルミニウム箔として十分な強度を有することから、使用用途も拡大される効果がある。
また、本発明の焼鈍後強度に優れるアルミニウム箔の製造方法によれば、質量％で、Ｆｅ：０．０１％以上、０．７％以下、Ｓｉ：０．０１％以上、０．７％以下、Ｃｕ：０．００１％以上、０．１％以下、Ｚｒ：０．０２％以上、０．１％以下を含有し、残部がＡｌと不可避不純物とからなる組成を有し、ＤＣ鋳造後、熱間圧延、冷間圧延を経て製造された厚さが５〜２００μｍのアルミニウム箔を、１８０℃以上４００℃以下に８時間以上１４０時間以下保持する条件で焼鈍を施すので、該焼鈍によって圧延油が十分に蒸散、除去され、焼鈍後強度も十分に高いものとなる。
以下に、本発明の実施形態について説明する。
本発明では、前記した組成、すなわち、質量％で、Ｆｅ：０．０１％以上、０．７％以下、Ｓｉ：０．０１％以上、０．７％以下、Ｃｕ：０．００１％以上、０．１％以下、Ｚｒ：０．０２％以上、０．１％以下を含有し、残部がＡｌと不可避不純物とからなるアルミニウム合金が用いられる。
該合金は、成分を調整してＤＣ鋳造によって製造する。ＤＣ鋳塊は熱間圧延され、熱間圧延後には箔圧延を含む冷間圧延がなされ、所定の厚さのアルミニウム箔とされる。なお、冷間圧延に際しては、適宜の中間焼鈍を行うことができ、また、中間焼鈍を省略することもできる。
上記溶製から箔圧延に至る工程は、本発明としては特定の条件に限定されるものではなく、常法等の条件によって行うことができる。アルミニウム箔の厚さは、通常の箔厚さである５〜２００μｍとされる。
本発明では、前記した組成、すなわち、質量％で、Ｆｅ：０．０１％以上、０．７％以下、Ｓｉ：０．０１％以上、０．７％以下、Ｃｕ：０．００１％以上、０．１％以下、Ｚｒ：０．０２％以上、０．１％以下を含有し、残部がＡｌと不可避不純物とからなるアルミニウム合金が用いられる。
該合金は、成分を調整してＤＣ鋳造によって製造する。ＤＣ鋳塊は熱間圧延され、熱間圧延後には箔圧延を含む冷間圧延がなされ、所定の厚さのアルミニウム箔とされる。なお、冷間圧延に際しては、適宜の中間焼鈍を行うことができ、また、中間焼鈍を省略することもできる。
上記溶製から箔圧延に至る工程は、本発明としては特定の条件に限定されるものではなく、常法等の条件によって行うことができる。アルミニウム箔の厚さは、通常の箔厚さである５〜２００μｍとされる。
冷間圧延後には、最終焼鈍を行ってアルミニウム箔に付着している残圧延油を蒸散させる。最終焼鈍は、好適には１８０〜４００℃、８〜１４０時間の条件によって行う。
得られたアルミニウム箔は、そのまま用いることができ、また、紙、フィルムなどと貼り合わせて用いることができる。 本願発明の焼鈍後強度に優れるアルミニウム箔は、特に紙、フィルム等と接着剤を介して貼り合わされ、食品包装用、薬品包装用およびその他の包装用等に使用されるアルミニウム箔、または家庭用アルミニウム箔（いわゆるアルミホイル）に好適なものである。
得られたアルミニウム箔は、そのまま用いることができ、また、紙、フィルムなどと貼り合わせて用いることができる。 本願発明の焼鈍後強度に優れるアルミニウム箔は、特に紙、フィルム等と接着剤を介して貼り合わされ、食品包装用、薬品包装用およびその他の包装用等に使用されるアルミニウム箔、または家庭用アルミニウム箔（いわゆるアルミホイル）に好適なものである。
以下に、本発明の実施例を比較例と比較しつつ説明する。
表１に示す組成（残部がＡｌと不可避不純物）のアルミニウム合金を溶製し、半連続鋳造によりスラブとした。該スラブに対し均質化処理、面削、熱間圧延、冷間圧延を施し、厚さ７μｍのアルミニウム箔とした。なお冷間圧延の途中、厚さ６００μｍで３６０℃で４時間保持の条件で中間焼鈍を施した。
得られたアルミニウム箔を大気中で表１に示す条件で最終焼鈍を施し、供試材とした。
各供試材の引張強さと濡れ性を測定し、その結果を表１に示した。なお、濡れ性は、マイクロシリンジ法により測定したものであり、残圧延油量によって濡れ性が異なることから、残圧延油量を評価する指標として用いた。
表１に示す組成（残部がＡｌと不可避不純物）のアルミニウム合金を溶製し、半連続鋳造によりスラブとした。該スラブに対し均質化処理、面削、熱間圧延、冷間圧延を施し、厚さ７μｍのアルミニウム箔とした。なお冷間圧延の途中、厚さ６００μｍで３６０℃で４時間保持の条件で中間焼鈍を施した。
得られたアルミニウム箔を大気中で表１に示す条件で最終焼鈍を施し、供試材とした。
各供試材の引張強さと濡れ性を測定し、その結果を表１に示した。なお、濡れ性は、マイクロシリンジ法により測定したものであり、残圧延油量によって濡れ性が異なることから、残圧延油量を評価する指標として用いた。
表１に示すように、本発明の供試材は、焼鈍後の強度に優れているとともに、焼鈍後の濡れ性が高く、残圧延油が効果的に除去されていることが分かる。一方、本発明の組成に対し、Ｚｒ含有量が過小である比較例ａでは、焼鈍後の強度が低く、所期の目的を達成できなかった。また、Ｚｒ含有量が過大である比較例ｂでは、圧延性が低下するという問題が生じた。さらに、Ｆｅ、Ｓｉ、Ｃｕ含有量が過大である比較例ｃでは、ピンホールが増加し、圧延性が低下した。また、Ｚｒ含有量が過小である比較例ｄでは、高温で焼鈍を行うことによって強度が顕著に低下し、使用に耐え得ないものであった。
次に、本発明の組成を有する供試材について、適切な焼鈍範囲を外れたものを試験例として評価した。焼鈍時の温度が低く、焼鈍時間も短い試験例ｅでは、焼鈍後強度は十分であったが、濡れ性が低く、すなわち残油汚染が顕著であり、焼鈍が不十分なものであった。また、焼鈍を高温で長時間行った試験例ｆでは、濡れ性は高いものの強度の低下が大きくなった。但し、本発明の成分範囲を外れているものに比べれば強度の低下度合いは小さいことが明らかになった。
Claims (2)
- ＤＣ鋳造後、熱間圧延、冷間圧延により製造されるアルミニウム箔であって、質量％で、Ｆｅ：０．０１％以上、０．７％以下、Ｓｉ：０．０１％以上、０．７％以下、Ｃｕ：０．００１％以上、０．１％以下、Ｚｒ：０．０２％以上、０．１％以下を含有し、残部がＡｌと不可避不純物とからなる組成を有することを特徴とする焼鈍後強度に優れるアルミニウム箔。
- 質量％で、Ｆｅ：０．０１％以上、０．７％以下、Ｓｉ：０．０１％以上、０．７％以下、Ｃｕ：０．００１％以上、０．１％以下、Ｚｒ：０．０２％以上、０．１％以下を含有し、残部がＡｌと不可避不純物とからなる組成を有し、ＤＣ鋳造後、熱間圧延、冷間圧延を経て製造された厚さが５〜２００μｍのアルミニウム箔を、１８０℃以上４００℃以下に８時間以上１４０時間以下保持する条件で焼鈍を施すことを特徴とする焼鈍後強度に優れるアルミニウム箔の製造方法。
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