JP4511908B2 - アルミニウム箔コイルの焼鈍方法 - Google Patents

Description

本発明は、アルミニウム箔コイルの焼鈍方法に関するものである。

アルミニウム箔は５〜２００μｍ程度の板厚を有し、主として食料品、薬品などの包装用として利用されている。このアルミニウム箔はポリエテレンやビニール、紙、樹脂などと貼り合わせて使用されることが多く、また箔に直接印刷を行った後、貼り合わされる場合も多い。
従来、このような用途のアルミニウム箔にはＪＩＳ−ＩＮ３０、ＪＩＳ−１０５０、ＪＩＳ−１１００などの純アルミニウムやＪＩＳ−８０７９、ＪＩＳ−８０２１などのアルミニウム−Ｆｅ系合金あるいは、ＪＩＳ−３００３、ＪＩＳ−３００４などのアルミニウム−Mｎ系合金が主として用いられている。このアルミニウム箔はアルミニウム溶湯から半連続鋳造法によってスラブを鋳造し、熱間圧延および冷間圧延によって０．３〜０．６ｍｍ程度の厚さの板材(箔地)とし、さらに箔圧延によって５〜２００μｍ程度の厚さまで箔圧延し、さらに焼鈍処理(箔焼鈍)を行う方法により製造されるのが一般的である。

なお必要に応じて鋳塊を熱間圧延前に均質化処理することや、冷間圧延の途中で中間焼鈍を施すことも通常行われている。
アルミニウム箔は箔圧延される際、鉱物油をベースに添加剤として脂肪酸、アルコール、エステル等を加えた圧延油を潤滑剤として使用している。貼合せに供せられる箔は圧延終了後、最終焼鈍処理を施すことによって軟化させると同時に、表面に残留している圧延油を蒸発または酸化によって除去する処理が行われている。この最終箔焼鈍処理には、コスト面から焼鈍雰囲気を不活性雰囲気等に調整しない大気雰囲気の焼鈍炉を用いる場合が多い。

アルミニウム箔コイルの焼鈍処理の際、温度の昇温、降温過程での熱膨張や収縮において、金属のコアーと外側のアルミニウム箔との熱膨張率の差や熱伝導の差によって、アルミニウム箔がお互いに密着し、コイルを巻戻す際に、アルミニウム箔が破れたり、皺が生じるなどの、ブロッキングという問題があった。

この問題について、金属コアーの外周に可燃物層を形成し、この可燃物層を介して金属箔を金属コアーに巻回して金属箔コイル状物を形成した後、このコイル状物を加熱して可燃物層を燃焼し、燃焼残滓からなる薄膜層を介して巻回した金属箔コイル状物を得ることにより解決した例がある（例えば、特許文献１参照）。
また、アゾール系誘導体含有皮膜を銅箔の表面に形成させ、巻回してコイルとし、このコイルを１５０〜４００℃で焼鈍することで、銅箔同士の積層面が接着しにくくなるようにした方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
特公昭６１−６０１４４号公報 特開平１１−１３１２０１号公報

しかし、ブロッキングの強さの程度は、コイルの巻出しに要する力に相当するものであるが、それは簡便的にはコイルから箔を巻出して垂下させ、垂下した箔の自重で巻きほぐれ始めた時の垂下長さで評価することができる。箔の破断や皺は箔が薄い方が発生し易く、巻出し力では箔の厚さを考慮する必要があるが、箔の垂下長さであれば薄箔の方が同じ垂下長さでも自重は小さくなり、箔の厚さを勘案した値が得られるという利点がある。すなわち、この垂下長さが短いとブロッキングの強さは弱く、逆に垂下長さが長いとブロッキングの強さが強くなる。そこで、ブロッキングを箔の垂下長さで評価すると、破断や皺が問題にならないためには、垂下長さが１００ｃｍ以下、より好ましくは７０ｃｍ以下で、且つ破断や皺が生じないことが必要がある。
本発明の目的はアルミニウム箔コイルの巻戻しの際、巻き出しに要する力が小さく、破断や皺の発生の無いアルミニウム箔コイルを得る焼鈍方法を提供するものである。

前記目的を達成すべく鋭意検討を重ねた結果、本発明者らはアルミニウム箔焼鈍時の雰囲気の露点(水蒸気圧)と箔のブロッキングとの間の関係を見いだし、本発明を完成するに至ったものである。
すなわち、本発明は
（１）アルミニウム箔コイルを高温の空気で加熱することによる焼鈍処理であって、焼鈍炉内の空気中の水蒸気の露点を５℃以下とすることを特徴とするアルミニウム箔コイルの焼鈍方法、
（２）前記焼鈍炉内の空気中の水蒸気の露点を−１３℃超とすることを特徴とする（１）記載のアルミニウム箔コイルの焼鈍方法、
（３）前記アルミニウム箔コイルが金属コアーに厚さ３０μｍ以下のアルミニウム箔を巻付けたものであることを特徴とする（１）又は（２）項に記載のアルミニウム箔コイルの焼鈍方法、
（４）前記焼鈍処理の保持温度を２５０〜３５０℃とすることを特徴とする（１）〜（３）項のいずれか１項に記載のアルミニウム箔コイルの焼鈍方法、および
（５）前記アルミニウム箔コイルのブロッキング強さを示すアルミニウム箔の垂下長さを７０ｃｍ以下とすることを特徴とする（１）〜（４）項のいずれか１項に記載のアルミニウム箔コイルの焼鈍方法
を提供するものである。

本発明によれば、ブロッキングが弱く、箔コイルの巻戻しの際、破断や皺の発生の極めて少ないアルミニウム箔コイルを従来と同様の加熱処理と時間で得ることができる。また、箔表面と特定の化学物質が接触することがないので、箔の変質や表面の光沢が落ちることもない。

本発明のアルミニウム箔コイルの焼鈍方法の好ましい実施の態様について、詳細に説明する。
本発明のアルミニウム箔は、通常のＪＩＳ−ＩＮ３０、ＪＩＳ−１０５０、ＪＩＳ−１１００等の純アルミニウムおよびＪＩＳ−３００３、ＪＩＳ−３００４、ＪＩＳ−８０７９、ＪＩＳ−８０２１等のアルミニウムを主体とする合金の圧延した５〜２００μｍ厚程度の箔状のものである。本発明の焼鈍方法は、アルミニウム箔コイルの最終焼鈍に適用し、特に厚さが約３０μｍ以下の薄いアルミニウム箔に適用するのが有効である。

アルミニウム箔のブロッキング問題は、金属のコアーやアルミニウム箔の熱膨張や収縮により発生する応力が関係するが、箔の表面状態も影響している。このアルミニウム箔の表面状態は焼鈍時の雰囲気の露点に影響され、低露点の雰囲気で焼鈍することによって、ブロッキングが軽減できることを見いだした。すなわち、最終の焼鈍処理中にアルミニウムと雰囲気中に存在する水蒸気が反応し箔表面に−ＯＨ基が生成して、箔同士がこの−ＯＨ基で水素結合することで密着力が発生しているものと推定される。

焼鈍炉内ガスは、本発明においてはコストの面から空気を用いる。
本発明における焼鈍炉内の空気中の水蒸気の露点は５℃以下であり、好ましくは０℃以下である。露点が５℃を越えると十分なブロッキングの低減効果が得られない。下限は特に制限するものではないが、−１３℃程度以下となってもその効果の増大は特に望めず、乾燥ガスを調製するのに見合うコストではない。
本発明における炉内空気の露点調整方法はどのような方法によってもよいが、冷却方式、固体吸収剤または液体吸収剤と接触させる吸収方式、シリカゲル、活性炭等の吸着剤で処理する吸着方式等で適宜行うことができるが、冷却凝縮器を使って除湿した空気を炉内に導入するのが好ましい。

本発明の焼鈍処理は、最終焼鈍であり、どのような方法で行ってもよいが、一度に大量のアルミニウム箔コイルを処理できるコイル焼鈍法により電気炉で行うのが好ましい。アルミニウム箔の焼鈍は、アルミニウム材の種類、使用目的などにより変わり、またコイルの製品幅や巻き径が大きいほど時間は長くなるが、通常は昇温速度５０〜２００℃／ｈ、保持温度として２５０〜３５０℃、保持時間３０〜１５０時間で、降温速度１〜２０℃／ｈで行うのが好ましい。
この焼鈍処理中に、圧延の際に使用した圧延油の除去も当然行われている。

以下、本発明を実施例に基づいてさらに詳細に説明する。
コイル幅１．０ｍ、厚さ７μｍ、重量２００ｋｇのＪＩＳ−ＩＮ３０合金のアルミニウム箔を通常の方法で製造し、外径８０ｍｍの鉄管のコアー２に巻付けて、焼鈍前の箔コイル１とした。炉内のガスとして、冷凍式除湿機により、または噴霧式増湿機により表１に示す露点をもつ空気を調製した。前記のアルミニウム箔コイルを電気炉を用いて、調湿した空気を送入し焼鈍処理を行った。なお、焼鈍の温度パターンは、昇温１００℃／ｈ、保持３００℃×２０ｈ、降温３０℃／hとして、空気の露点の相違など焼鈍条件の違いに拘わらず一定とした。表１に空気の露点等の焼鈍条件を示す。

これら焼鈍処理した箔コイルに関して、ブロッキング強さを前記ならびに下記に示した通り、垂下長さで、そして箔を巻戻した際の破断や皺の発生を評価した。
ブロッキング強さは、図１に示すように金属コアー２に巻かれたコイル１から箔を巻き出して垂下させ、垂下した箔の自重で巻きほぐれ始めた時の垂下長さ（ｃｍ）を測定した。だだし、比較例６については、巻き出しに要する力を箔端に分銅を付けて測定し、それを垂下長さに換算したものである。
破断の有無は、箔コイルを巻戻し張力０．７〜１．０ｋｇ／ｍｍ²で巻戻しながら、箔コイルの繰出し部において箔同士がブロッキングすることにより、破断が発生するか否かを評価した。
また、「皺の有無」は、破断の評価と同じラインで巻戻し、箔コイルからおよそ１ｍ間隔で設置されたガイドロールをターンさせながら通過させた時に、そのガイドロールの前後または箔コイルの繰出し部で箔の縦方向によれた皴が発生するかどうかでその評価を行なった。
これらの結果を表１に記載する。表１から明らかなように、炉内空気の露点が本発明の範囲内の条件である場合では、焼鈍した箔コイルはブロッキングが弱く、破断や皺の発生が認められなかった。

アルミニウム箔コイルとそのブロッキングの強さの評価方法を示したものである。

符号の説明

１ アルミニウム箔コイル
２ コアー

Claims (5)

1. アルミニウム箔コイルを高温の空気で加熱することによる焼鈍処理であって、焼鈍炉内の空気中の水蒸気の露点を５℃以下とすることを特徴とするアルミニウム箔コイルの焼鈍方法。
2. 前記焼鈍炉内の空気中の水蒸気の露点を−１３℃超とすることを特徴とする請求項１記載のアルミニウム箔コイルの焼鈍方法。
3. 前記アルミニウム箔コイルが金属コアーに厚さ３０μｍ以下のアルミニウム箔を巻付けたものであることを特徴とする請求項１又は２に記載のアルミニウム箔コイルの焼鈍方法。
4. 前記焼鈍処理の保持温度を２５０〜３５０℃とすることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のアルミニウム箔コイルの焼鈍方法。
5. 前記アルミニウム箔コイルのブロッキング強さを示すアルミニウム箔の垂下長さを７０ｃｍ以下とすることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のアルミニウム箔コイルの焼鈍方法。
   

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