JP5090777B2

JP5090777B2 - アルミニウム箔

Info

Publication number: JP5090777B2
Application number: JP2007114037A
Authority: JP
Inventors: 明哲呂; 裕志多田; 貴浩左近
Original assignee: TOYO ALMINIUM KABUSHIKI KAISHA; Toyo Aluminium Ekco Products Co Ltd
Current assignee: TOYO ALMINIUM KABUSHIKI KAISHA; Toyo Aluminium Ekco Products Co Ltd
Priority date: 2007-04-24
Filing date: 2007-04-24
Publication date: 2012-12-05
Anticipated expiration: 2027-04-24
Also published as: JP2008266749A

Description

この発明は、電磁調理器による加熱調理に好適な食品包装体、およびこの食品包装体の容器として用いるアルミニウム箔成形容器、およびこの容器の素材であり、一定の組成を有するアルミニウム合金から形成されるアルミニウム箔に関する。

アルミニウム箔成形容器に麺類、鍋物等の食品を収納してなる食品包装体は、別途容器に移し変えることなく、そのまま加熱調理して喫食でき、喫食後は容器を使い捨てできるため、便利であり、コンビニエンスストアで販売されるなどして広く普及している。
従来は、これらの食品包装体を、ガスコンロ等にかけることにより、直火で加熱調理するのが一般的であったが、近年は、火災に対する安全性などから電磁調理器が急速に普及してきており、電磁調理器による加熱調理が可能な食品包装体が要請されている。

このような電磁調理器の加熱の原理は、概略以下の通りである。
電磁調理器に内蔵されたコイルに交流電流を流し、その上に金属製の容器を置くと、磁力線の変化により電磁誘導が起こり、磁力線の変化を妨げる向きに容器の底面に渦電流が発生する。
この渦電流が容器に流れると、容器の素材である金属の持つ電気抵抗によってジュール熱が発生し、容器に収納された食品が加熱されるという仕組みである。

ところが、従来のガスコンロ等で加熱するための食品包装体のアルミニウム箔成形容器を電磁調理器で使用すると、加熱の効率が悪くなることがあった。
また、一般消費者に「鍋確認ランプ」等で知られている、電磁調理器が動作可能か否かを判断する基準は製造者により異なるため、一部のメーカーや型番の電磁調理器にアルミニウム箔成形容器が使用できないことがあった。

これらの問題を解決するためには、アルミニウム箔成形容器の電気抵抗値を上げて、発熱性能を向上させたり、電磁調理器の種類によらず動作させたりする必要がある。
電気抵抗値を上げる最も簡単な方法はアルミニウム箔の厚みを薄くすることであるが、あまりに薄くすると、アルミニウム箔成形容器の強度が低下し、食品を保持できなかったり変形したりするおそれがある。
電気抵抗値を上げる他の方法として、不純物の添加があるが、容器に収納された食品は塩分を含んでいることが多く、不純物の添加によりアルミニウム箔成形容器の耐食性が劣ると、容器が変色したり腐食孔から内容物が洩れたりするおそれがある。
このように、箔の厚みを薄くしたり、不純物の添加量を増やしたりするにも限界がある。

そこで、以下に述べるように、電磁調理器による加熱調理に適するように改良されたアルミニウム箔成形容器が種々考案されている。
例えば特許文献１には、２枚以上のアルミニウム箔を積層してその外面に断熱層を設けたアルミニウム箔成形容器が開示されている。
また、特許文献２には、鉄箔とアルミニウム箔を重ね合せて成形した容器が開示されている。
特許文献３には、少なくとも底面を平面状に形成すると共に、その厚さを１２μｍ〜９６μｍに形成したアルミニウム箔成形容器が開示されている。
特許文献４には、０．１５〜０．３５重量％のＳｉと、２．２〜２．８重量％のＭｇと、０．１０〜０．３５重量％のＣｒと、合計で１．５重量％以下の微量元素と、１００重量％中残部がＡｌよりなるアルミニウム箔成形容器が開示されている。
また、０．１５〜０．３５重量％のＳｉと、１．０〜１．８重量％のＭｎと、０．８〜１．８重量％のＭｇと、合計で１．５重量％以下の微量元素と、１００重量％中残部がＡｌよりなるアルミニウム箔成形容器とが開示されている。
特許文献５には、少なくとも底壁が２枚以上のアルミニウム箔を積層してなり、かつ積層された箔同士は一部で互いに接触しているアルミニウム箔成形容器が開示されている。
特許文献６には、０．１〜２．０質量％のＭｇと、０．０３〜０．５質量％のＣｒを含有し、１００質量％中残部がＡｌおよび不可避不純物からなるアルミニウム合金芯材の片面または両面に、０．０１〜０．０５質量％のＣｒと、０．０５〜０．５質量％のＴｉを含有し、１００質量％中残部がＡｌおよび不可避不純物からなるアルミニウム合金皮材を被覆した複合アルミニウム箔からなる成形容器が開示されている。

しかし、特許文献１に記載の容器は、冷凍保存に適しておらず、また断熱層が紙等の場合、空焚きしたときに燃焼する危険がある。
また、特許文献２に記載の容器は、製造工程が複雑になるうえ重量が大きくなる問題がある。
特許文献３および４に記載の容器は、十分な抵抗値に至っていないため、一部の電磁調理器では加熱調理できないという問題があった。
特許文献５に記載の容器は、容器底壁の積層されたアルミニウム箔の接触面積が異なれば抵抗値も異なってくるため、例えば、内容物充填時に底面が変形して接触面積が増せば抵抗値が小さくなり、必要な抵抗値が得られなくなる。
特許文献６に記載の容器は、芯材と皮材の組成が異なれば加工性も異なるため、合わせ箔として得られる容器の形状が限定的となり、意匠性に富んだ容器を求める市場の要求に応えることができず、また、工数もかさむため使い捨てのアルミニウム箔容器としては高価なものとなる問題がある。

このようにいずれも問題を抱えているが、上記した問題は、一定以上の抵抗値を持つアルミニウム箔単体で形成され、成形性および耐食性に優れた、電磁調理器による加熱調理に好適なアルミニウム箔成形容器を考案することができれば、すべて解決することができる。
実開昭６１−１９４２９３号公報特開平７−３３１３３号公報特開２００２−５１９０６号公報特開２００３−１５３８０２号公報特開２００４−３７９号公報特開２００２−１９８３５号公報

そこで、この発明は、一定以上の抵抗値を持つアルミニウム箔単体で形成され、成形性および耐食性に優れた、電磁調理器による加熱調理に好適なアルミニウム箔成形容器等を提供することをその課題とする。

本発明者らは、鋭意研究を重ねた結果、特定の化学組成を有するアルミニウム合金から形成され、特定の電気比抵抗値を有するアルミニウム箔が優れた性質を有することを見出し、この発明を完成するに至った。
具体的には、この発明にかかるアルミニウム箔を、１００質量％中に、９５質量％以上のＡｌと、０．１〜１．０質量％のＣｒと、１．０〜３．０質量％のＭｎと、０．００５〜０．６質量％のＴｉと、０．００５質量％以下のＣｕと、０．１質量％以下のＳｉと、０．２質量％以下のＦｅと、０．１質量％以下のＭｇとを含有したアルミニウム合金から形成し、２０℃における電気比抵抗値を５．５〜１０μΩｃｍとしたものである。
また、発明にかかるアルミニウム箔成形容器であって、少なくとも底壁と、底壁から立ち上がる周壁とを有するものをこのアルミニウム箔から形成したのである。
さらに、発明にかかる食品包装体を、このアルミニウム箔成形容器に食品を収納して形成したのである。
ここで、このアルミニウム箔の厚みは、５０〜２００μｍとするのが好ましい。
また、アルミニウム箔の平均結晶粒径は、１〜１０μｍであるのがなお好ましい。

上述した組成を有するアルミニウム合金から、上述した電気比抵抗値を有するアルミニウム箔を形成したことにより、アルミニウム箔単体で形成され、成形性および耐食性に優れた、電磁調理器による加熱調理に好適なアルミニウム箔成形容器等を得ることができる。

図１および図２に示す実施形態のアルミニウム箔成形容器１０は、アルミニウム箔単体を公知の方法により成形したものであって、角丸正方形の底壁１１と、底壁１１周縁から広がって立ち上がる周壁１２と、周壁１２上縁から水平に張り出したフランジ１３とからなる。
図示のように、底壁１１には多数のエンボスが形成され、周壁１２には多数の縦リブが形成され、フランジ１３の外周には縁巻きが設けられている。
このアルミニウム箔成形容器１０は、麺類、鍋物等の食品を収納した状態で、主として電磁調理器による加熱調理に用いられる。
ここで底壁１１の投影面積は、約７０〜２５５ｃｍ²が好ましい。７０ｃｍ²未満では電磁調理器による加熱ができず（温度が上がらない）、２５５ｃｍ²を越えると容器としての強度が不充分となるからである。
なお、この容器１０は、ガスコンロ等の直火による加熱調理に用いることも無論可能である。

アルミニウム箔成形容器１０のアルミニウム箔の電気比抵抗値は、５．５〜１０μΩｃｍ、好ましくは６〜１０μΩｃｍ、より好ましくは６．５〜１０μΩｃｍである。

アルミニウム箔成形容器１０のアルミニウム箔は、公知の方法に従って製造され、例えば、所定の組成を有する溶湯を調製したのち、１００℃／秒以上の冷却速度で１０ｍｍ以下の厚さに鋳造したアルミニウム合金に冷間圧延を施すことにより得ることができる。
また、所定の組成を有する溶湯を調製し、これを鋳造して得られたアルミニウム合金の鋳塊を、４５０〜６６０℃、好ましくは４５０〜５５０℃で均質化処理した後、熱間圧延および冷間圧延を施すことにより得てもよい。
また、冷間圧延の途中に、１５０〜４５０℃で焼鈍をしても良い。
得られたアルミニウム箔は、成形容器への加工を容易にするため、１５０〜３００℃で最終焼鈍をしても良い。

アルミニウム箔の厚みは限定的ではないが、５０〜２００μｍとすることが好ましい。
５０μｍ未満ではアルミニウム箔成形容器１０の強度が低下し、食品を保持できなかったり変形したりするおそれがあり、２００μｍを超えると成形容器への加工が困難になるおそれがあるからである。

また、アルミニウム箔の平均結晶粒径は限定的ではないが、１〜１０μｍとすることが好ましい。
１０μｍを超えると成形容器への加工が困難になるおそれがあるからであり、また平均結晶粒径は小さい方が好ましいが、通常は１μｍ程度であるからである。
このようなアルミニウム箔は、１００℃／秒以上の冷却速度で１０ｍｍ以下の厚さに鋳造したアルミニウム合金を用いることにより得ることができる。
なお、本発明でいう結晶粒径とは、冷間圧延方向に対して垂直方向の結晶粒の最大幅をいう。

アルミニウム箔の素材であるアルミニウム合金は、１００質量％中に、９５質量％以上のＡｌと、０．１〜１．０質量％のＣｒと、１．０〜３．０質量％のＭｎと、０．００５〜０．６質量％のＴｉと、０．００５質量％以下のＣｕと、０．１質量％以下のＳｉと、０．２質量％以下のＦｅと、０．１質量％以下のＭｇとを含有する。
以下に、各組成物、電気比抵抗値の順に詳述する。

アルミニウム合金に０．１〜１．０質量％含有されるＣｒは、電気比抵抗寄与率が大きく、耐食性を損なわない元素である。
また、Ｍｎと共存することにより、電気比抵抗をさらに増大させる効果をもつ。
含有率は、Ｃｒが０．１質量％未満であると、電磁調理用の成形容器１０として必要な電気比抵抗値が得られず、また、１．０質量％を超えると強度が大きくなりすぎて容器１０の成型が困難になるおそれがあることから定められている。
さらに好ましいＣｒの含有率は０．１５〜０．３質量％である。

アルミニウム合金に１．０〜３．０質量％含有されるＭｎは、電気比抵抗寄与率が大きく、耐食性を損なわない元素である。
また、Ｃｒと共存することにより、電気比抵抗をさらに増大させる効果をもつ。
含有率は、Ｍｎが１．０質量％未満であると、電磁調理用の成形容器１０として必要な電気比抵抗値が得られず、また、３．０質量％を超えると強度が大きくなりすぎて容器１０の成型が困難になるおそれがあることから定められている。
さらに好ましいＭｎの含有率は１．５〜３．０質量％であり、２．１〜２．８質量％であるとなお一層好ましい。

アルミニウム合金に０．００５〜０．６質量％含有されるＴｉは、電気比抵抗寄与率が大きく、耐食性を損なわず、アルミニウム合金の結晶粒を微細化してその成形性を向上させる元素である。
含有率は、Ｔｉが０．００５質量％未満であると、電磁調理用の成形容器１０として必要な電気比抵抗値が得られず、アルミニウム箔の平均結晶粒径が大きくなり容器１０の成型が困難になるおそれがある。
また、０．６質量％を超えると強度が大きくなりすぎて容器１０の成型が困難になるおそれがあることから定められている。
さらに好ましいＴｉの含有率は０．０８〜０．２５質量％である。

アルミニウム合金に０．００５質量％以下含有されるＣｕは、耐食性を低下させる元素である。
含有率は、Ｃｕが０．００５質量％を超えると、成形容器１０に収納する食品によってはアルミニウム箔が変色したり腐食孔が形成されたりするおそれがあることから定められている。
ここで、Ｃｕ含有率の下限は特に限定されないが、一般に０．０００５質量％程度である。さらに好ましいＣｕの含有率は０．００３質量％以下である。

アルミニウム合金に０．１質量％以下含有されるＳｉは、他の元素の析出を促進するために電気比抵抗を減少させる元素である。また、特に弱酸に対する耐食性を低下させる元素である。
含有率は、Ｓｉが０．１質量％を超えると、成形容器１０に収納する食品によってはアルミニウム箔が変色したり腐食孔が形成されたりするおそれがあることから定められている。
Ｓｉ含有率の下限は特に限定されないが、一般に０．０６質量％程度である。さらに好ましいＳｉの含有率は０．０１質量％以下である。

アルミニウム合金に０．２質量％以下含有されるＦｅは、特に機械的強度を向上させるが、耐食性を低下させる元素である。
含有率は、Ｆｅが０．２質量％を超えると、成形容器１０に収納する食品によってはアルミニウム箔が変色したり腐食孔が形成されたりするおそれがあることから定められている。
Ｆｅ含有率の下限は特に限定されないが、一般に０．００１質量％程度である。さらに好ましいＦｅの含有率は０．０８質量％以下である。

アルミニウム合金に０．１質量％以下含有されるＭｇは、特に機械的強度を向上させるが、成形性を低下させる元素である。
含有率は、Ｍｇが０．１質量％を超えると、強度が大きくなりすぎて容器１０の成型が困難になるおそれがあることから定められている。
Ｍｇ含有率の下限は特に限定されないが、一般に０．００１質量％程度である。

アルミニウム合金に９５質量％以上含有されるＡｌは、この合金の主たる組成であり、伝熱性に優れ、軽量であり、安価であり、加工が容易であることなどから使い捨て容器の原料として広く用いられている。
Ａｌの含有率は、上記各元素の含有率が上記範囲内であっても、Ａｌが９５質量％未満であると、成形容器１０に収納する食品によってはアルミニウム箔が変色したり腐食孔が形成されたりするおそれがあることから定められている。
ここで、一般にアルミニウムの製錬、精製、溶製過程でＦｅ、Ｓｉ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｖ、Ｇａ等の元素が不純物元素として混入するが、種々の品質（品位）のアルミニウムを組み合わせ配合することによってそれらの元素の含有量を調整できる。
この発明におけるアルミニウム合金は、このように不純物元素を調整した後に、有意元素としてある種の元素を添加配合することにより製造される。
なお、９５質量％以上のＡｌとは、化学分析またはグロー放電質量分析法によってＣｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｓｉ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｖ、Ｇａ、Ｍｇおよび任意の添加元素（ただし、Ｏ、Ｎ、Ｃは除く）を定量的に分析し、それらの合計値を１００から引いた差として定義する。
ここでＯ、Ｎ、Ｃを除いたのは、これらの元素が分析試料の作製工程で取り込まれ易いため、分析結果の信頼性が低いからである。

このアルミニウム箔は、電気比抵抗値が５．５〜１０μΩｃｍ、好ましくは６〜１０μΩｃｍ、より好ましくは６．５〜１０μΩｃｍとなる範囲で上記の各元素を含有する。
電気比抵抗値が５．５μΩｃｍ未満であると、電磁調理器の使用に必要な抵抗値を得るためにアルミニウム箔の厚みを薄くしなければならず、成形容器１０の強度が低下し、内容物を保持できなかったり変形したりするおそれがあるからである。
また、電気比抵抗値が１０μΩｃｍを超えると、耐食性が著しく低下したり、成形容器への加工が困難になったりするおそれがあるからである。

以下に実施例および比較例を示して、発明の特徴を一層明確にする。ただし、この発明の範囲は、これら実施例に限定されるものではない。
表１に、実施例および比較例にかかるアルミニウム箔の組成を示す。

実施例および比較例にかかるアルミニウム箔は、表１に示す組成のアルミニウム合金溶湯を調製したのち、約５００℃／秒の冷却速度で８ｍｍの厚さに鋳造した後、冷間圧延を施して厚さ１００μｍとし、２６０℃の大気中で１０時間保持して焼鈍を行うことにより作製した。
なお、箔の組成分析はＩＣＰ発光分光分析装置を用いて行った。
また、比較例１は３００４系アルミニウム箔相当材、比較例２は５０５２系アルミニウム箔相当材である。
また、表中下線が付されている数値は、発明にかかるアルミニウム箔の組成の範囲外であることを示す。

次に、表２に、実施例および比較例にかかるアルミニウム箔の電気比抵抗の値、平均結晶粒径、耐食性および成形性のテストの結果を示す。

なお、実施例および比較例で得られた試料の電気比抵抗および平均結晶粒径は、次のように測定した。
まず、電気比抵抗は、温度２９３Ｋにおいて直流四端子法で測定し、表中下線が付されている数値は、発明にかかるアルミニウム箔の電気比抵抗の範囲外であることを示す。
つぎに、平均結晶粒径は、光学顕微鏡により撮った結晶粒写真から任意の１００個の結晶粒について、冷間圧延方向に対して垂直方向の結晶粒の最大幅を測定してその平均値として求めた。表中下線が付されている数値は、発明にかかるアルミニウム箔の特に好ましい平均結晶粒径の範囲外であることを示す。

また、耐食性は、１０ｃｍ×１７ｃｍのプラスチック製バットに醤油５００ｍｌを入れ、３ｃｍ×６ｃｍの試料を浸積し２０℃で１０日間保持した後、表面の腐食状態を目視で観察することにより評価した。
表中○は変色が認められないことを、×は腐食孔が認められることを示す。

また、成形性は、３０ｃｍ×３０ｃｍの試料各１００枚を、図１および図２に示す形状にプレス成形し、各成形容器の外観を目視観察することにより評価した。
表中○は底壁および底壁から立ち上がる周壁に割れが認められる成形容器が全くないことを、×は割れが認められる成形容器が一つ以上あることを示す。

表２から、実施例においては、いずれも成形性および耐食性に優れ、電気比抵抗が電磁調理器による加熱調理に十分な値を示している。
これに対して、比較例１〜３、５、７、８においては、成形性が劣り、比較例１〜３、６〜８においては、耐食性に劣り、比較例１〜４においては電気比抵抗が小さく発熱性が不十分であり、いずれの比較例も実施例より劣ることがわかる。

アルミニウム箔成形容器の斜視図アルミニウム箔成形容器の(ａ)は平面図、(ｂ)は(ａ)の矢印断面図

符号の説明

１０アルミニウム箔成形容器
１１底壁
１２周壁
１３フランジ

Claims

１００質量％中に、９５質量％以上のＡｌと、０．１〜１．０質量％のＣｒと、１．０〜３．０質量％のＭｎと、０．００５〜０．６質量％のＴｉと、０．００５質量％以下のＣｕと、０．１質量％以下のＳｉと、０．２質量％以下のＦｅと、０．１質量％以下のＭｇとを含有し、残部が不可避不純物であり、電気比抵抗値が５．５〜１０μΩｃｍであるアルミニウム箔。
厚みが５０〜２００μｍである請求項１に記載のアルミニウム箔。
平均結晶粒径が１〜１０μｍである請求項１または２に記載のアルミニウム箔。
請求項１から３のいずれかに記載のアルミニウム箔からなり、少なくとも底壁と、底壁から立ち上がる周壁とを有するアルミニウム箔成形容器。
請求項４に記載のアルミニウム箔成形容器に食品を収納してなる食品包装体。