KR20180123528A - 자외선 반사재용 알루미늄 박 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

종래의 알루미늄 박보다 파장역 250 ㎚ ∼ 400 ㎚ 의 자외선에 대해 85 ％ 이상, 파장역 254 ㎚ ∼ 265 ㎚ 의 심자외선에 대해 80 ％ 이상의 높은 반사율을 갖는 자외선 반사재용 알루미늄 박을 제공한다. 미리 정해진 표면적의 영역에 압입 혹은 부착되어 있는 알루미늄 입자의 총 표면적이 당해 영역의 표면적에 대해 0.05 ％ 이하이다. 상기 영역 내에 존재하는 정출물의 총 표면적이 상기 영역의 표면적에 대해 2 ％ 이하이다. 정출물의 1 개당의 평균 표면적이 2 ㎛2 이하이다. 상기 영역의 표면 조도 (Ra) 가 20 ㎚ 미만이다.

Description

자외선 반사재용 알루미늄 박 및 그 제조 방법
본 발명은, 자외선 반사재용 알루미늄 박과 그 제조 방법에 관한 것이다. 또한, 본 명세서에 있어서는, 「알루미늄 박」이라는 용어는, 순알루미늄 박뿐만 아니라, 알루미늄 합금박도 포함하는 의미로 사용된다.
자외선을 이용한 장치는 여러 가지가 있지만, 그 중에서도 세균 등을 사멸시키기 위한 장치로서, 자외선 살균 효과를 이용한 심자외선 램프를 구비하는 자외선 살균 장치가 알려져 있다. 심자외선 램프로부터 조사된 자외선은 방사상으로 퍼지기 때문에, 특정한 살균 대상물에 대한 자외선 살균 효과를 높이기 위해서는, 심자외선 램프로부터 조사된 자외선을 살균 대상물의 주위에 집광시키는 것이 바람직하다.
파장역 250 ㎚ ∼ 400 ㎚ 의 자외선에 대한 반사율이 높은 재료로는, 알루미늄 (Al) 을 유일하게 들 수 있다. 또한, 자외선 반사재로는, 경량이면서 또한 높은 가공성을 갖는 알루미늄 박이 바람직하다.
국제 공개 제2015/019960호 (특허문헌 1) 에는, 자외선역에 가까운 가시광역 (예를 들어, 380 ∼ 600 ㎚ 의 파장) 도 포함하는 가시광 전역에서 높은 반사율을 갖는 알루미늄 박이 개시되어 있다.
국제 공개 제2015/019960호
그러나, 본 발명자들은, 상기 특허문헌 1 의 알루미늄 박에 대해, 파장역 250 ㎚ ∼ 400 ㎚ 의 자외선에 대한 반사율을 적분구에 의한 전반사율로서 측정한 결과, 85 ％ 미만이어서, 집광의 효과는 충분하다고는 할 수 없었다. 특히, 자외선 살균 효과가 높은 파장역 254 ㎚ ∼ 265 ㎚ 의 심자외선에 대한 반사율은 최대여도 80 ％ 미만에 지나지 않아, 충분한 집광의 효과가 얻어지지 않았다.
그래서, 본 발명의 목적은, 종래의 알루미늄 박보다 파장역 250 ㎚ ∼ 400 ㎚ 의 자외선에 대해 85 ％ 이상, 파장역 254 ㎚ ∼ 265 ㎚ 의 심자외선에 대해 80 ％ 이상의 높은 반사율을 갖는 자외선 반사재용 알루미늄 박 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명자들은 상기의 과제를 해결하기 위해서 예의 검토를 거듭한 결과, 표면 조도뿐만 아니라, 알루미늄 박 표면에 존재하는 정출물 및 압입 혹은 부착에 의해 존재하는 알루미늄 입자를 제어하면, 자외선에 대한 반사율이 향상되는 것을 알아내었다. 즉, 본 발명의 자외선 반사재용 알루미늄 박과 그 제조 방법은, 이하의 특징을 갖는다.
본 발명에 따른 자외선 반사재용 알루미늄 박은, 미리 정해진 표면적의 영역에 압입 혹은 부착되어 있는 알루미늄 입자의 총 표면적이 당해 영역의 표면적에 대해 0.05 ％ 이하이다. 상기 영역 내에 존재하는 정출물의 총 표면적이 상기 영역의 표면적에 대해 2 ％ 이하이다. 정출물의 1 개당의 평균 표면적이 2 ㎛2 이하이다. 상기 영역의 표면 조도 (Ra) 가 20 ㎚ 미만이다.
상기 자외선 반사재용 알루미늄 박에 있어서, 압연 방향과 수직인 방향의 표면 조도 (RzJIS) 가 100 ㎚ 이하인 것이 바람직하다.
상기 자외선 반사재용 알루미늄 박에 있어서, 당해 알루미늄 박의 두께는 4 ㎛ 이상 300 ㎛ 이하인 것이 바람직하다.
상기 자외선 반사재용 알루미늄 박은, 상기 영역 상에 형성된 보호층을 구비하고 있어도 된다. 파장역 254 ㎚ 이상 265 ㎚ 이하의 심자외선에 대한 보호층의 표면의 전반사율은 80 ％ 이상이다.
상기 자외선 반사재용 알루미늄 박에 있어서, 보호층을 구성하는 재료는 실리콘 조성물 및 불소 수지의 적어도 어느 것을 함유하는 것이 바람직하다.
상기 자외선 반사재용 알루미늄 박에 있어서, 상기 보호층의 표면의 표면 조도 (Ra) 는 10 ㎚ 이하인 것이 바람직하다.
상기 서술한 특징을 갖는 자외선 반사재용 알루미늄 박을 제조하는 방법은, 표면 조도 (Ra) 가 40 ㎚ 이하인 압연 롤을 사용하여 압하율이 25 ％ 이상인 조건에서 알루미늄 박을 최종 마무리 냉간 압연하는 공정을 구비한다.
상기 서술한 특징을 갖는 자외선 반사재용 알루미늄 박을 제조하는 방법은, 최종 마무리 냉간 압연 후에, 알루미늄 박의 표면의 적어도 일부를, 산 용액 또는 알칼리 용액을 사용하여 세정하거나, 또는 전해 연마하는 공정을 추가로 구비하는 것이 바람직하다.
상기 서술한 특징을 갖는 자외선 반사재용 알루미늄 박을 제조하는 방법은, 상기 최종 마무리 냉간 압연하는 공정 후에, 상기 표면의 적어도 일부 상에 실리콘 조성물 및 불소 수지의 적어도 어느 것을 함유하는 보호층을 형성하는 공정을 추가로 구비하고 있어도 된다.
본 발명에 의하면, 종래의 알루미늄 박보다 높은 반사율을 갖는 자외선 반사재용 알루미늄 박을 제공할 수 있다.
도 1 은, 본 실시형태에 관련된 알루미늄 박을 설명하기 위한 사시도이다.
도 2 는, 알루미늄 입자, 정출물, 및 이것들의 표면적을 설명하기 위한 평면도이다.
도 3 은, 알루미늄 입자, 정출물, 및 이것들의 표면적을 설명하기 위한 단면도이다.
도 4 는, 본 실시형태에 관련된 알루미늄 박의 제조 방법의 플로 차트이다.
도 5 는, 본 실시형태에 관련된 알루미늄 박의 제조 방법에 있어서의 냉간 압연을 설명하기 위한 단면도이다.
도 6 은, 본 실시형태에 관련된 알루미늄 박의 제조 방법의 변형예의 플로 차트이다.
도 7 은, 본 실시형태에 관련된 알루미늄 박의 변형예를 나타내는 단면도이도가다.
도 8 은, 본 실시형태에 관련된 알루미늄 박의 변형예의 제조 방법의 플로 차트이다.
도 9 는, 본 실시형태에 관련된 알루미늄 박의 변형예의 제조 방법의 플로 차트이다.
도 10 은, 본 실시형태에 관련된 롤 투 롤용 알루미늄 박을 설명하기 위한 사시도이다.
이하, 도면을 참조하여, 본 발명의 실시형태를 설명한다. 또한, 이하의 도면에 있어서 동일 또는 상당하는 부분에는 동일한 참조 번호를 부여하고, 그 설명은 반복하지 않는다.
＜알루미늄 박의 구성＞
본 실시형태에 관련된 알루미늄 박 (1) (도 1 참조) 에 있어서, 미리 정해진 표면적의 영역 내에 존재하고, 또한 당해 영역에 압입 혹은 부착되어 있는 알루미늄 입자의 총 표면적은, 당해 영역의 표면적에 대해 0.05 ％ 이하이다. 상기 영역 내에 존재하는 정출물의 총 표면적이, 당해 영역의 표면적에 대해 2 ％ 이하이다. 상기 정출물의 1 개당의 평균 표면적이 2 ㎛2 이하이다. 상기 영역의 표면 조도 (Ra) 가 20 ㎚ 미만이다.
미리 정해진 표면적의 영역이란, 알루미늄 박의 표면 전체여도 되고, 또 일부여도 된다. 여기서, 알루미늄 박의 표면이란, 알루미늄 박의 외관에 있어서 육안, 현미경 등에 의해 확인될 수 있는 표면을 말한다. 따라서, 미리 정해진 표면적의 영역이란, 예를 들어 현미경 등으로 관찰했을 때의 관찰 시야에 있어서의 영역이다. 요컨대, 알루미늄 입자, 정출물에 관한 상기 파라미터, 및 표면 조도 (Ra, RzJIS) 는, 알루미늄 박의 표면을 현미경 등으로 관찰했을 때에, 각각 미리 정해진 표면적의 관찰 시야 내에서 측정된다. 알루미늄 입자의 총 표면적은, 예를 들어 주사형 전자 현미경의 미리 정해진 관찰 시야 내에서 관찰, 측정된다. 정출물의 총 표면적 및 평균 표면적은, 예를 들어 광학 현미경의 미리 정해진 관찰 시야 내에서 관찰, 측정된다. 표면 조도 (Ra, RzJIS) 는, 예를 들어 원자간력 현미경의 미리 정해진 관찰 시야 내에서 측정된다. 미리 정해진 표면적의 영역은, 알루미늄 입자의 총 표면적을 측정할 때의 관찰 시야, 정출물의 총 표면적 및 평균 표면적을 측정할 때의 관찰 시야, 및 표면 조도 (Ra, RzJIS) 를 측정할 때의 관찰 시야의 각각을 포함하는 영역이다.
도 1 에 나타내는 바와 같이, 알루미늄 박 (1) 은, 표면 중 가장 표면적이 큰 제 1 주면 (主面) (1A) 및 제 2 주면 (1B) 을 갖고 있다. 도 2 는, 후술하는 알루미늄 박의 제조 방법에 있어서 표면 세정 전의 냉연재 (11) (도 5 참조) 의 표면 (11A) (표면 세정 후에 알루미늄 박 (1) 의 제 1 주면 (1A) 이 되어야 하는 표면) 의 평면도이다. 도 2 에 나타내는 바와 같이, 미리 정해진 영역 (E) 은, 예를 들어 제 1 주면 (1A) 의 일부 영역이다. 영역 (E) 의 평면 형상은, 임의의 형상이면 되는데 예를 들어 사각형상이다. 영역 (E) 은, 알루미늄 입자의 총 표면적을 측정하기 위한 주사형 전자 현미경의 임의의 배율에서의 관찰 시야 내의 관찰 영역 (F) 과, 정출물의 총 표면적 및 평균 표면적을 측정할 때의 관찰 시야 내의 관찰 영역 (G) 과, 표면 조도 (Ra, RzJIS) 를 측정할 때의 관찰 시야 내의 관찰 영역 (H) 을 포함하고 있다. 관찰 영역 (F, G, H) 의 각각은, 면적 및 영역 (E) 에서의 위치가 임의로 선택될 수 있다. 각 관찰 영역 (F, G, H) 은, 적어도 일부가 서로 겹쳐 있어도 되고, 겹쳐 있지 않아도 된다.
알루미늄 입자는, 주로 알루미늄 (Al) 으로 이루어진다. 알루미늄 입자의 외경은, 예를 들어 수백 ㎚ ∼ 수 ㎛ 이다. 도 3 에 나타내는 바와 같이, 알루미늄 입자 (C) 는, 알루미늄 박 (1) 의 표면에 압입되어 있거나, 또는 표면에 부착되어 있다. 알루미늄 입자 (C) 는, 후술하는 알루미늄 박 (1) 의 제조 방법에 있어서의 냉간 압연 공정에서 생성된다. 도 3 에 나타내는 바와 같이, 알루미늄 입자 (C) 의 총 표면적이란, 관찰 영역 (F) 을 갖는 면 (예를 들어 제 1 주면 (1A)) 에 대해 이루는 각도가 90°± 2°인 방향 (대략 수직인 방향) 으로부터 관찰 영역 (F) 을 보았을 때에 관찰되는 알루미늄 입자 (C) 의 당해 방향에 수직인 평면에 대한 투영 면적 (S1) 의 총합이다.
정출물이란, 예를 들어, Al-철 (Fe) 계, Al-Fe-망간 (Mn) 계, Al-Mg-규소 (Si) 계, Al-Mn 계 등의 여러 가지 금속간 화합물을 말한다. 도 3 에 나타내는 바와 같이, 정출물 (D) 의 총 표면적이란, 관찰 영역 (G) 을 갖는 면 (예를 들어 제 1 주면 (1A)) 에 대해 이루는 각도가 90°± 2°인 방향 (대략 수직인 방향) 으로부터 관찰 영역 (G) 을 보았을 때에 확인되는 정출물 (D) 의 당해 방향에 수직인 평면에 대한 투영 면적 (S2) 의 총합이다. 상기 정출물의 1 개당의 평균 표면적이란, 정출물 (D) 의 상기 총 표면적을, 관찰 영역 (G) 내에 존재하는 정출물 (D) 의 개수로 나눈 것이다.
알루미늄 박 (1) 의 표면 조도 (Ra) 는 JIS B0601 (2001년판) 및 ISO4287 (1997년판) 에서 정의되고 있는 산술 평균 조도 (Ra) 를, 면에 대해 적용할 수 있도록 삼차원으로 확장하여 산출된 값이다.
알루미늄 박은, 그 제조 방법에 있어서 냉간 압연되어 있다. 그 때문에, 알루미늄 박의 표면 (제 1 주면 (1A) 및 제 2 주면 (1B)) 에는, 압연 방향 X (도 1 참조) 를 따라 연장되는 압연 롤의 전사 줄무늬 (도시되지 않음) 가 형성되어 있다. 알루미늄 박의 표면에는, 전사 줄무늬에 기인한 요철이 형성되어 있다. 일정 이상의 크기의 전사 줄무늬로 이루어지는 알루미늄 박의 표면의 요철은, 자외선의 반사 각도에 이방성을 초래하여, 반사광의 난반사를 일으킨다. 그 때문에, 알루미늄 박에 있어서 일정 이상의 크기의 전사 줄무늬가 형성되어 있는 부분은, 자외선에 대한 반사율이 낮다. 이와 같은 압연 롤의 전사 줄무늬에 기인하는 요철은, 압연 방향 X 에 대해 수직인 방향 Y, 즉 TD 방향의 표면 조도 (RzJIS) 의 값으로서 평가할 수 있다.
알루미늄 박 (1) 은, 상기 영역 (E) 에 있어서, 압연 방향 X 와 수직인 방향 Y (도 1 참조) 의 표면 조도 (RzJIS) 가 100 ㎚ 이하인 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는, 영역 (E) 의 RzJIS 는 80 ㎚ 이하이다. 또한, 수직인 방향 Y 의 표면 조도 (RzJIS) 는, 수직인 방향 Y 를 따른 단면에 있어서의 이차원에서의 RzJIS 값을 JIS B0601 (2001년판) 및 ISO4287 (1997년판) 에 기초한 평가 방법에 의해 측정되는 값이다. 또한, 상기의 표면 조도 (Ra 와 RzJIS) 를 얻는 방법으로는, 물리적인 연마, 전해 연마, 화학 연마 등의 연마 가공, 혹은, 표면이 경면 상태인 압연 롤을 사용한 냉간 압연 등이 있다. 표면이 경면 상태인 압연 롤을 사용한 냉간 압연에 대해서는 후술한다.
알루미늄 박 (1) 의 두께 (T) (도 1 참조) 는 4 ㎛ 이상 300 ㎛ 이하인 것이 바람직하다. 알루미늄 박의 두께가 4 ㎛ 미만이면, 알루미늄 박으로서 기계적 강도를 유지할 수 없고, 제조시의 핸들링 등에 의해 알루미늄 박의 표면에 주름이 발생한다. 알루미늄 박의 두께가 300 ㎛ 를 초과하면, 알루미늄 박의 중량이 증대될 뿐만 아니라, 성형 등의 가공에 제한이 가해지므로 바람직하지 않다. 더욱 바람직하게는, 알루미늄 박 (1) 의 두께는 6 ㎛ 이상 250 ㎛ 이하이다. 알루미늄 박의 두께를 상기 범위로 하기 위해서는, 일반적인 알루미늄 박의 제조 방법에 따라 주조와 압연을 실시하면 된다.
본 실시형태에 관련된 알루미늄 박 (1) 의 조성은 특별히 한정되지 않지만, Fe 의 함유량은 0.001 질량％ 이상 0.5 질량％ 이하인 것이 바람직하다. Fe 는 알루미늄에 대한 고용도가 작기 때문에, 알루미늄의 주조시에 FeAl3 등의 금속간 화합물이 정출되기 쉬워진다. 이들 정출물은, 알루미늄 소지 (素地) 보다 자외선의 반사율이 낮아, 알루미늄 박으로서의 자외선 반사율을 저하시키는 원인이 된다. Fe 의 함유량이 0.5 질량％ 이상이 되면, 첨가하고 있는 Fe 가 모두 정출된 경우, Al-Fe 계 금속간 화합물로서의 FeAl3 의 정출량이 1.2 질량％ 를 초과하여 존재하게 되어, 250 ㎚ ∼ 400 ㎚ 의 자외선 전반사율은 85 ％ 보다 낮아지는 경향이 있다. 이 때문에, Fe 의 함유량을 0.5 질량％ 이하로 하는 것이 바람직하다. 또, Fe 의 함유량이 0.001 질량％ 미만이면, 알루미늄 박의 강도가 저하되는 경향이 있다.
또, 본 실시형태에 관련된 알루미늄 박에 있어서 Mn 의 함유량은 0.5 질량％ 이하인 것이 바람직하다. Fe 와 마찬가지로 Mn 도 알루미늄에 대한 고용도가 작기 때문에, 알루미늄의 주조시에 Al-Fe-Mn 계의 화합물 등이 정출되기 쉬워진다. Al-Fe-Mn 계의 정출물은, Al-Fe 계의 정출물보다 미세하지만, 이들 정출물은, 알루미늄 소지보다 자외선의 반사율이 낮아, 알루미늄 박으로서의 자외선 반사율을 저하시키는 원인이 된다. 망간의 함유량이 0.5 질량％ 이상이 되면, 첨가되어 있는 Mn 이 모두 정출된 경우, Al-Fe-Mn 계 금속간 화합물이 1.5 질량％ 를 초과하여 존재하게 되어, 250 ㎚ ∼ 400 ㎚ 의 자외선 전반사율은 85 ％ 보다 낮아지는 경향이 있다. 이 때문에, Mn 의 함유량을 0.5 질량％ 이하로 하는 것이 바람직하다.
또한, 본 실시형태에 관련된 알루미늄 박에 있어서 Si 의 함유량은 0.001 ％ 질량％ 이상 0.3 질량％ 이하인 것이 바람직하다. Si 는 알루미늄에 대한 고용도가 커서 정출물을 형성하기 어렵기 때문에, 알루미늄 박에 있어서 정출물을 생성시키지 않을 정도의 함유량이면 자외선의 반사율을 저하시키는 경우가 없다. 또, Si 를 함유하면, 고용 강화에 의해 알루미늄 박의 기계적 강도를 향상시킬 수 있으므로, 두께가 얇은 박의 압연을 용이하게 할 수 있다. Si 의 함유량이 0.001 질량％ 미만에서는, 상기 서술한 효과가 충분히 얻어지지 않는 경향이 있다. Si 의 함유량이 0.3 질량％ 를 초과하면, 조대한 정출물이 발생하기 쉬워져, 반사 특성이 저하될 뿐만 아니라, 결정립의 미세화 효과도 저해되기 때문에, 강도와 가공성도 저하되는 경향이 있다.
본 실시형태에 관련된 알루미늄 박에 있어서 Mg 의 함유량은 3 질량％ 이하인 것이 바람직하다. Mg 는 알루미늄에 대한 고용도가 최대로 18 질량％ 로 커서, 정출물의 발생이 매우 적기 때문에, 알루미늄 박의 반사 특성에 큰 영향을 미치지 않고, 알루미늄 박의 기계적 강도를 개선할 수 있다. 그러나, Mg 의 함유량이 3 질량％ 를 초과하면, 알루미늄 박의 기계적 강도가 지나치게 높아지므로, 알루미늄 박의 압연성이 저하되는 경향이 있다. 알루미늄 박의 바람직한 반사 특성과 기계적 강도를 겸비하기 위해서는, Mg 의 함유량을 2 질량％ 이하로 하는 것이 더욱 바람직하다.
또한, 본 실시형태에 관련된 알루미늄 박은, 상기의 특성과 효과에 영향을 주지 않을 정도의 함유량으로, 구리 (Cu), 아연 (Zn), 티탄 (Ti), 바나듐 (V), 니켈 (Ni), 크롬 (Cr), 지르코늄 (Zr), 붕소 (B), 갈륨 (Ga), 비스무트 (Bi) 등의 원소를 함유하고 있어도 된다.
＜알루미늄 박의 제조 방법＞
다음으로, 본 실시형태에 관련된 알루미늄 박의 제조 방법의 일례에 대해 설명한다. 도 4 에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태에 관련된 알루미늄 박의 제조 방법은, 주괴를 준비하는 공정 (S10), 주괴에 균질화 처리를 실시하는 공정 (S20), 주괴를 열간 압연하는 공정 (S30), 열간 압연에 의해 얻어진 열연재를 냉간 압연하는 공정 (S40), 냉간 압연에 의해 얻어진 냉연재를 최종 마무리로서 냉간 압연 (이하, 최종 마무리 냉간 압연이라고 한다) 하여 알루미늄 박을 형성하는 공정 (S50) 을 구비한다. 또한, 본 실시형태에 관련된 알루미늄 박의 제조 방법은, 최종 마무리 냉간 압연에 의해 얻어진 냉연재를 표면 세정하는 공정 (S60) 을 구비하는 것이 바람직하다.
먼저, 주괴를 준비한다 (공정 (S10)). 구체적으로는, 소정 조성의 알루미늄의 용탕을 조제하고, 알루미늄의 용탕을 응고시킴으로써 주괴를 주조 (예를 들어 반연속 주조) 한다. 용탕 중의 Fe, Mn, Si 등의 금속 원소의 함유량은, 알루미늄 박에 있어서 미리 정해진 표면적의 영역 내에 존재하는 정출물의 총 표면적이, 당해 영역의 표면적에 대해 2 ％ 이하가 되고, 또한 정출물의 1 개당의 평균 표면적이 2 ㎛2 이하가 되도록 제어되어 있다.
다음으로, 얻어진 주괴에 균질화 열 처리를 실시한다 (공정 (S20)). 균질화 열 처리는, 예를 들어 가열 온도를 400 ℃ 이상 630 ℃ 이하, 가열 시간을 1시간 이상 20 시간 이하로 하는 조건에서 실시된다.
다음으로, 주괴를 열간 압연한다 (공정 (S30)). 본 공정에 의해, 소정의 두께 (W1) 를 갖는 열연재가 얻어진다. 열간 압연은, 1 회 또는 복수 회 실시되어도 된다. 또한, 연속 주조에 의해 박판의 알루미늄 주괴를 제조하는 경우에는, 당해 박판상의 주괴는 본 공정을 통하지 않고 냉간 압연되어도 된다.
다음으로, 열간 압연에 의해 얻어진 열연재를 냉간 압연한다 (공정 (S40)). 본 공정에 의해, 소정의 두께 (W2) 를 갖는 냉연재 (최종 마무리 냉간 압연 공정 (S50) 에 있어서의 피압연재) 가 얻어진다. 본 공정에 있어서, 냉간 압연은 예를 들어 중간 어닐링 공정을 사이에 두고 복수 회 실시된다. 예를 들어, 먼저 열연재에 대해 제 1 냉간 압연 공정 (S40A) 을 실시하여 열연재의 두께 (W1) 보다 얇고 냉연재의 두께 (W2) 보다 두꺼운 압연재를 형성한다. 다음으로, 얻어진 압연재에 대해 중간 어닐링 공정 (S40B) 을 실시한다. 중간 어닐링은, 예를 들어 어닐링 온도를 50 ℃ 이상 500 ℃ 이하, 어닐링 시간을 1 초 이상 20 시간 이하로 하는 조건에서 실시된다. 다음으로, 어닐링 후의 압연재에 대해 제 2 냉간 압연 공정 (S40C) 을 실시하여 두께 (W2) 의 냉연재를 형성한다.
다음으로, 도 5 에 나타내는 바와 같이, 냉연재 (피압연재 (10)) 를 최종 마무리 냉간 압연한다 (공정 (S50)). 본 공정에서는, 압연 롤 (101, 102) 을 사용하여 압하율이 25 ％ 이상인 조건에서 피압연재 (10) 를 최종 마무리 냉간 압연 한다. 압연 롤 (101, 102) 은 피압연재와 접촉하여 압연하는 롤면을 갖고 있다. 피압연재 (10) 를 사이에 두고 배치되는 1 쌍의 압연 롤 (101, 102) 중, 적어도 일방의 압연 롤 (101) 의 롤면의 표면 조도 (Ra) 가 40 ㎚ 이하이다.
최종 마무리 냉간 압연에 사용하는 압연유의 종류는 특별히 한정되지 않지만, 압연유의 점도는 낮은 편이 바람직하다. 압연유의 점도는, 오일 온도가 37.8 ℃ (100 ℉) 일 때에 1.7 cSt 이상 3.5 cSt 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 2.0 cSt 이상 3.0 cSt 이하이다.
다음으로, 최종 마무리 냉간 압연에 의해 얻어진 냉연재 (11) (도 5 참조) 를 표면 세정해도 된다 (공정 (S60)). 본 공정에서는, 냉연재 (11) 의 표면의 적어도 일부를 산성 용액 또는 알칼리성 용액을 사용하여 세정한다. 냉연재 (11) 에 있어서 표면 세정되는 표면은, 최종 마무리 냉간 압연 공정 (S50) 에 있어서 표면 조도 (Ra) 가 40 ㎚ 이하인 압연 롤 (101) (도 5 참조) 에 의해 연장된 표면 (11A) (도 5 참조) 을 포함하고 있다. 산성 용액은, 예를 들어, 불산, 인산, 염산, 및 황산 등의 강산성 용액에서 선택될 수 있다. 알칼리성 용액은, 예를 들어 수산화나트륨 등의 강알칼리성 용액에서 선택될 수 있다. 표면 세정에 관한 그 밖의 조건은 적절히 선택될 수 있다.
이와 같이 하여, 도 1 에 나타내어지는 본 실시형태에 관련된 알루미늄 박 (1) 을 얻을 수 있다. 알루미늄 박 (1) 의 상기 영역 (E) 은, 최종 마무리 냉간 압연 공정 (S50) 에 있어서 표면 조도 (Ra) 가 40 ㎚ 이하인 압연 롤에 의해 압연됨으로써 형성된 면 (예를 들어 제 1 주면 (1A)) 상의 영역, 다시 압연 후, 표면 세정 공정 (S60) 에 있어서 표면 세정됨으로써 형성된 면 (예를 들어 제 1 주면 (1A)) 상의 영역이다. 즉, 상기 영역 (E) 은, 알루미늄 박 (1) 의 제 1 주면 (1A) 상에만 형성되는 경우에 한정되는 것은 아니라, 제 2 주면 (1B) 상에만 형성 되어 있어도 되고, 제 1 주면 (1A) 및 제 2 주면 (1B) 의 양면 상에 형성되어 있어도 된다.
＜작용 효과＞
본 발명자들은, 이와 같은 알루미늄 박 (1) 이 종래의 알루미늄 박과 비교하여 파장역 250 ㎚ ∼ 400 ㎚ 의 자외선에 대해 높은 반사율을 갖고 있는 것을 확인하였다 (상세한 것은 후술하는 실시예 참조).
알루미늄 박의 표면에 압입 또는 부착된 알루미늄 입자는, 알루미늄 박의 제조 방법 중의 냉간 압연 공정 (후술하는 냉간 압연 공정 (S40) 및 최종 마무리 냉간 압연 공정 (S50) 을 포함한다) 에 있어서 생성된다. 구체적으로는, 도 5 에 나타내는 바와 같이, 피압연재 (10) (열연재 또는 냉연재) 가 냉간 압연에 의해 소성 변형되어 얇게 연장될 때, 당해 피압연재 (10) 는 동시에 전단 변형된다. 이로써, 냉간 압연 중에 피압연재 (10) 의 표면의 일부가 찢겨져, 수백 ㎚ ∼ 수 ㎛ 의 외경의 알루미늄 입자 (도시되지 않음) 가 생성된다. 그 알루미늄 입자는, 압연 롤 (101, 102) 과 알루미늄재 사이에 끼워짐으로써, 냉연재 (11) 에 압입되거나, 압연 후에 냉연재 (11) 의 표면 (11A, 11B) 에 재부착된다. 이 때 산화막에 덮인 알루미늄 입자가 냉연재 (11) 에 압입 또는 재부착되면, 알루미늄 박의 표면에 입사된 자외선은 알루미늄 입자 또는 당해 산화막에 의해 난반사나 간섭을 일으키는 것으로 생각된다. 그 때문에, 본 발명자들은, 알루미늄 박에 있어서 미리 정해진 표면적에 대한 알루미늄 입자의 총 표면적의 비율이 0.05 ％ 를 초과할 정도로 알루미늄 입자가 알루미늄 박의 표면에 존재하고 있으면, 알루미늄 박의 자외선에 대한 반사율은 저하되어 버리는 것으로 생각하고 있다.
이에 반해, 알루미늄 박 (1) 에 의하면, 미리 정해진 표면적의 영역 내에 존재하고, 또한 당해 영역에 압입 혹은 부착되어 있는 알루미늄 입자의 총 표면적은, 당해 영역의 표면적에 대해 0.05 ％ 이하이다. 그 때문에, 알루미늄 박 (1) 은, 알루미늄 입자에서 기인하는 난반사나 간섭이 억제되어 있기 때문에, 자외선에 대해 높은 반사율을 갖고 있는 것으로 생각된다.
정출물의 표면에 입사된 자외선의 반사율은, 알루미늄 자체의 표면에 입사 된 자외선의 반사율보다 낮다. 그 때문에, 알루미늄 박에 있어서 미리 정해진 표면적의 영역에 존재하는 정출물의 총 표면적이 당해 영역의 표면적에 대해 2 ％ 를 초과할 정도로 정출물이 알루미늄 박의 표면에 존재하고 있으면, 알루미늄 박의 자외선에 대한 반사율은 저하되어 버린다. 정출물의 1 개당의 평균 표면적이 2 ㎛2 를 초과할 정도로 크면, 알루미늄 박의 표면 내에 있어서의 자외선에 대한 반사율의 불균일이 커진다.
또한, 알루미늄 박의 표면에 존재하는 정출물은, 알루미늄 박의 표면에 요철을 발생시킨다. 특히, 최종 마무리 냉간 압연되는 피압연재 (냉연재) 의 표면에 정출물이 존재하는 경우, 정출물은 알루미늄의 소지보다 단단하기 때문에, 알루미늄이 우선적으로 소성 변형을 일으킨다. 정출물은, 소성 변형되어 있는 알루미늄 박의 표면 위를 구르고, 일부의 정출물은 알루미늄 박의 표면으로부터 결락되어 알루미늄 박의 표면에 요철을 발생시킨다. 이 때문에, 정출물의 총 표면적이 상기 표면적에 대해 2 ％ 를 초과할 정도로 정출물이 알루미늄 박의 표면에 존재하고 있으면, 알루미늄 박의 표면에 요철을 발생시키는 정도가 커진다. 또한, 정출물의 1 개당의 평균 표면적이 2 ㎛2 를 초과할 정도로 크면, 정출물이 알루미늄 박의 표면으로부터 결락되었을 때에 형성되는 오목부는 커진다. 이것들의 결과, 알루미늄 박의 표면에 입사된 자외선이, 알루미늄 박의 표면에 형성된 요철부에 있어서 난반사되므로, 반사율이 저하된다.
이에 반해, 알루미늄 박 (1) 에 의하면, 미리 정해진 표면적의 영역 내에 존재하는 정출물의 총 표면적은, 당해 영역의 표면적에 대해 2 ％ 이하이다. 이 때문에, 알루미늄 박 (1) 은 자외선에 대해 높은 반사율을 갖고 있다. 또한, 알루미늄 박 (1) 은, 상기 영역 내에 존재하는 정출물의 1 개당의 평균 표면적이 2 ㎛2 이하이다. 그 때문에, 알루미늄 박 (1) 은, 자외선에 대한 반사율의 불균일이 억제되어 있다.
표면 조도 (Ra) 가 20 ㎚ 이상이면, 표면의 요철에 의해 알루미늄 박의 자외선에 대한 반사율이 저하되어 버린다. 자연 법칙에 기초하면, 입사된 자외선이 어느 표면에서 반사될 때, 그 표면에 요철이 있으면, 입사된 지점에 따라 반사되는 각도는 변화된다. 경우에 따라서는 어느 요철부에서 반사된 광은, 예를 들어, 그 요철부의 근처에 존재하는 요철부에 다시 쏘여져 (입사되어), 복수 회 반사를 일으킬 가능성이 생긴다. 1 회의 반사에 있어서 반사광은 감쇠하는 것은 알려져 있지만, 복수 회 반사하면, 그 광은 그만큼 반사율이 저하된다.
이에 반해, 미리 정해진 표면적의 영역의 표면 조도 (Ra) 가 20 ㎚ 미만인 것에 의해, 알루미늄 박의 표면의 요철이 저감되므로, 알루미늄 박의 표면의 요철부에서 반사된 자외선이 다른 요철부에 다시 쏘여져 반사광이 감쇠하는 것을 억제할 수 있다. 또한, 알루미늄 박 (1) 은, 방향 Y (도 1 참조) 의 표면 조도 (RzJIS) 가 100 ㎚ 이하인 것이 바람직하다. 이로써, 알루미늄 박의 표면의 요철이 더욱 저감되므로, 알루미늄 박의 표면의 요철부에서 반사된 자외선이 다른 요철부에 다시 쏘여져, 반사광이 감쇠하는 것을 보다 억제할 수 있다.
본 실시형태에 관련된 알루미늄 박의 제조 방법은 표면 세정 공정을 구비하고 있어도 된다. 본 공정에 의해, 최종 마무리 냉간 압연 공정에 있어서 냉연재 (알루미늄 박) 의 표면에 압입 또는 부착된 알루미늄 입자는, 산성 용액 또는 알칼리성 용액에 용해되어 제거 또는 축소될 수 있다. 그 때문에, 본 실시형태에 관련된 알루미늄 박의 제조 방법에 의하면, 미리 정해진 표면적의 영역 내에 존재하고, 또한 당해 영역에 압입 혹은 부착되어 있는 알루미늄 입자의 총 표면적이, 당해 영역의 표면적에 대해 0.05 ％ 이하인 알루미늄 박을 보다 용이하게 제조할 수 있다.
본 실시형태에 관련된 알루미늄 박의 제조 방법의 최종 마무리 냉간 압연 공정에 있어서, 표면 조도 (Ra) 가 40 ㎚ 이하인 압연 롤을 사용하는 이유는 이하와 같다. 최종 마무리 냉간 압연 공정에서 사용하는 압연 롤의 표면 조도는, 최종 마무리 냉간 압연 공정 후에 얻어지는 알루미늄 박의 표면 조도에 크게 영향을 미친다. 표면 조도 (Ra) 가 40 ㎚ 보다 큰 압연 롤을 사용하여 알루미늄 박을 압연하면, 얻어진 알루미늄 박은 압연 방향 X 에 대해 수직인 방향 Y 의 표면 조도 (RzJIS) 가 100 ㎚ 보다 커지고, 표면 조도 (Ra) 도 20 ㎚ 이상이 되어 버린다. 최종 마무리 냉간 압연 공정에서 사용하는 압연 롤의 표면 조도 (Ra) 는, 가능한 한 작은 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 30 ㎚ 이하이다.
최종 마무리 냉간 압연 공정에 있어서의 압하율이 25 ％ 이상인 이유는 이하와 같다. 일반적으로 압하율이 낮아지면, 압연 롤과 피압연재 사이에 물려 들어가는 압연 유막량이 증가하는 경향이 있다. 그 때문에, 낮은 압하율로 최종 마무리 냉간 압연을 실시한 경우, 피압연재의 표면에 압연유가 압입됨으로써, 당해 표면에는 깊이 수십 ∼ 수백 ㎚ 의 복수의 오일 피트가 형성된다. 그 결과, 얻어진 냉연재의 표면에는, 오일 피트에 기인한 요철이 다수 형성되어 있다. 특히, 25 ％ 보다 작은 압하율로 압연을 실시하면, 얻어지는 알루미늄 박의 표면 조도 (Ra) 는, 오일 피트에 의한 요철에 크게 영향을 받아, 20 ㎚ 이상이 되어 버린다. 또, 피압연재의 표면에 형성된 오일 피트에 의한 요철은, 알루미늄 입자의 발생 요인이 될 수 있다. 그 때문에, 최종 마무리 냉간 압연 공정에 있어서의 압하율을 25 ％ 이상으로 하면, 알루미늄 박의 표면 조도 (Ra) 를 억제할 수 있어, 알루미늄 박의 표면의 요철에 기인한 반사광의 감쇠를 억제할 수 있다. 또한, 최종 마무리 냉간 압연 공정에 있어서의 압하율을 25 ％ 이상으로 하면, 알루미늄 입자의 발생을 억제할 수 있고, 알루미늄 입자에 기인한 반사율의 저하를 억제할 수 있다. 압하율의 상한치는, 특별히 한정되지 않지만, 바람직하게는 60 ％ 이다. 60 ％ 이상의 압하율에서는 압연성이 나쁠 뿐만 아니라, 압연 중의 전단력이 높아져, 알루미늄 입자의 생성이 많아진다.
최종 마무리 냉간 압연에 사용하는 압연유의 점도는 낮은 편이 바람직한 이유는 이하와 같다. 압연유 점도가 낮을수록, 압연 롤과 알루미늄 박 사이에 물려 들어가는 압연유의 윤활이 보다 높아져, 최종 마무리 냉간 압연 공정 중에 알루미늄 박 표면에 압연유가 압입되어 형성되는 오일 피트가 생성되기 어려워진다. 그 때문에, 본 공정에 의해 얻어진 냉연재의 표면 조도 (Ra) 를 낮게 억제하고, 또한 알루미늄 입자의 발생을 억제할 수 있다. 특히, 오일 온도가 37.8 ℃ (100 ℉) 일 때에 점도가 1.7 cSt 이상 3.5 cSt 이하인 압연유를 최종 마무리 냉간 압연에 사용함으로써, 얻어진 냉연재의 표면 조도 (Ra) 를 보다 낮게 억제하고, 또한 알루미늄 입자의 발생을 보다 억제할 수 있다. 또한, 오일 온도가 37.8 ℃ (100 ℉) 일 때에 점도가 2.0 cSt 이상 3.0 cSt 이하인 압연유를 최종 마무리 냉간 압연에 사용함으로써, 얻어진 냉연재의 표면 조도 (Ra) 를 더욱 낮게 억제하고, 또한 알루미늄 입자의 발생을 더욱 억제할 수 있다.
＜변형예＞
도 6 에 나타내는 바와 같이, 알루미늄 박의 제조 방법은, 도 4 에 나타내어지는 표면 세정 공정 (S60) 대신에, 최종 마무리 냉간 압연에 의해 얻어진 냉연재 (11) (도 5 참조) 의 표면을 전해 연마하는 공정 (S70) 을 구비하고 있어도 된다. 냉연재 (11) 에 있어서 전해 연마되는 표면은, 최종 마무리 냉간 압연 공정 (S50) 에 있어서 표면 조도 (Ra) 가 40 ㎚ 이하인 압연 롤 (101) (도 5 참조) 에 의해 연장된 표면 (11A) (도 5 참조) 을 포함하고 있다. 이와 같이 해도, 최종 마무리 냉간 압연 공정에 있어서 냉연재의 표면에 압입 또는 부착된 알루미늄 입자는, 전해 연마에 의해 연마되어 제거 또는 축소될 수 있다. 그 때문에, 도 6 에 나타내어지는 알루미늄 박의 제조 방법에 의해서도, 미리 정해진 표면적의 영역 내에 존재하고, 또한 당해 영역에 압입 혹은 부착되어 있는 알루미늄 입자의 총 표면적이, 당해 영역의 표면적에 대해 0.05 ％ 이하인 알루미늄 박을 제조할 수 있다. 또한, 전해 연마에 의해 알루미늄 박의 표면의 평활성을 높일 수 있다.
또, 도 4 에 나타내어지는 알루미늄 박의 제조 방법은, 표면 세정 공정 (S60) 의 후에, 표면 세정된 알루미늄 박의 표면을 전해 연마하는 공정을 추가로 구비하고 있어도 된다.
또, 알루미늄 박의 제조 방법은, 표면 세정 공정 (S60) 또는 전해 연마 공정 (S70) 후에, 알루미늄 박을 가열하는 공정을 추가로 구비하고 있어도 된다. 예를 들어 알루미늄 박에 대해, 가열 온도가 250 ℃ 이상 450 ℃ 이하 정도이고, 가열 시간이 1 ∼ 30 시간 정도의 열 처리를 실시해도 된다. 이와 같이 하면, 자외선에 대해 높은 반사율을 갖고, 또한 연질인 알루미늄 박을 제조할 수 있다.
알루미늄 박은, 상기 서술한 미리 정해진 표면적의 영역을 갖는 표면의 일부만이 자외선 반사재로서 사용되고, 알루미늄 박의 표면의 잔부가 다른 부품에 고정되어도 된다.
알루미늄 박은, 상기 서술한 미리 정해진 표면적의 영역을 갖는 표면 상에 당해 표면을 보호하기 위한 보호층 (표면 보호층) 이 형성되어 있어도 된다.
도 7 에 나타내는 바와 같이, 알루미늄 박 (1) 은 상기 서술한 미리 정해진 표면적의 영역을 갖는 적어도 하나의 면 (예를 들어 상기 제 1 주면 (1A)) 상에 표면 보호층 (12) 을 구비하고 있어도 된다. 파장역 254 ㎚ ∼ 265 ㎚ 의 심자외선에 대한 표면 보호층 (12) 의 표면인 제 3 주면 (12A) 의 전반사율이 80 ％ 이상이다.
표면 보호층 (12) 을 구성하는 재료는, 예를 들어 실리콘 조성물 및 불소 수지의 적어도 어느 것을 함유한다. 여기서, 실리콘 조성물이란, 규소 (Si) 및 산소 (O) 를 함유하는 재료를 말한다. 실리콘 조성물은, 결정질이어도 되고, 비정질이어도 된다. 실리콘 조성물은, 예를 들어 결정질인 규소 산화물이어도 된다. 바람직하게는, 표면 보호층 (12) 을 구성하는 재료에 함유되는 수지 등의 유기물은, 총량의 절반 수 이하로 억제되어 있다. 바람직하게는, 표면 보호층 (12) 을 구성하는 재료에는 수지 등의 유기물이 함유되지 않는다. 수지 등의 유기물은, 자외선이 조사되면 분해된다. 그 때문에, 표면 보호층 (12) 에 함유되는 유기물이 총량의 절반 수 초과이면, 표면 보호층 (12) 은 자외선이 계속해서 조사되었을 때에 현저하게 계시 (繼時) 열화된다. 이것에 대해 표면 보호층 (12) 에 함유되는 유기물이 총량의 절반 수 이하이면, 표면 보호층 (12) 은 자외선이 계속해서 조사되었을 때에 현저하게 계시 열화되지 않는다.
바람직하게는, 표면 보호층 (12) 은 투명하다. 표면 보호층 (12) 이 투명하면, 상기 서술한 알루미늄 박 (1) 의 표면의 자외선에 대한 반사 특성은, 표면 보호층 (12) 에 의해 크게 저해되지 않는다. 이와 같이 하면, 파장역 254 ㎚ ∼ 265 ㎚ 의 심자외선이 표면 보호층 (12) 의 제 3 주면 (12A) 에 조사되었을 때의 심자외선의 반사율은, 80 ％ 이상으로 될 수 있다.
바람직하게는, 표면 보호층 (12) 의 제 3 주면 (12A) 의 표면 조도 (Ra) 는 10 ㎚ 이하이다. 상기 서술한 바와 같이, 자연 법칙에 기초하면, 입사된 자외선이 어느 표면에서 반사될 때, 그 표면에 요철이 있으면, 입사된 지점에 따라 반사되는 각도는 변화된다. 경우에 따라서는 어느 요철부에서 반사된 광은, 예를 들어, 그 요철부의 근처에 존재하는 요철부에 다시 쏘여져 (입사되어), 복수 회 반사를 일으킬 가능성이 생긴다. 1 회의 반사에 있어서 반사광은 감쇠되는 것은 알려져 있지만, 복수 회 반사하면, 그 광은 그만큼 반사율이 저하된다. 그 때문에, 표면 보호층 (12) 의 제 3 주면 (12A) 의 표면 조도 (Ra) 가 10 ㎚ 를 초과한 경우, 표면 보호층 (12) 의 제 3 주면 (12A) 의 표면 조도 (Ra) 가 10 ㎚ 이하인 경우와 비교하여, 표면 보호층 (12) 에 제 3 주면 (12A) 에 파장역 254 ㎚ ∼ 265 ㎚ 의 심자외선이 조사되었을 때의 전반사율이 현저하게 저하될 우려가 있다.
도 8 에 나타내는 바와 같이, 표면 보호층 (12) 을 형성하는 공정 (S80) 은, 최종 마무리 냉간 압연 공정 (S50) 후에 실시될 수 있다. 바람직하게는, 도 9 에 나타내는 바와 같이, 표면 보호층 (12) 을 형성하는 공정 (S80) 은, 표면 세정 공정 (S60) 후에 실시될 수 있다. 또는 표면 보호층 (12) 을 형성하는 공정 (S80) 은, 전해 연마 공정 (S70) 후에 실시될 수 있다. 표면 보호층 (12) 은, 임의의 방법에 의해 형성될 수 있다. 표면 보호층 (12) 은, 예를 들어 알루미늄 박의 당해 표면 상에 임의의 수지 등으로 이루어지는 필름이 첩합 (貼合) 됨으로써 형성되어 있어도 된다. 또, 표면 보호층 (12) 은, 예를 들어 알루미늄 박의 당해 표면 상에 유동성을 갖는 임의의 수지가 도포되어 경화됨으로써 형성되어 있어도 된다. 또, 표면 보호층 (12) 은, 예를 들어 알루미늄 박의 당해 표면 상에 산화규소 (SiO2) 등으로 이루어지는 무기층이, 이온 플라즈마 처리, 이온 플레이팅 처리, 스퍼터링 처리, 증착 처리 등에 의해 형성되어 있어도 된다. 또, 표면 보호층은, 예를 들어 알루미늄 박의 당해 표면 상에 니켈 등으로 이루어지는 금속층이 도금 처리에 의해 형성되어 있어도 된다. 또, 표면 보호층은, 예를 들어 알루미늄 박의 당해 표면에 대한 양극 산화 처리에 의해 형성된 산화 피막층이어도 된다.
또한, 상기와 같은 표면 보호층은, 예를 들어 롤 투 롤 프로세스에 의해 형성되어도 된다. 이 경우, 도 10 에 나타내는 바와 같이, 알루미늄 박 (1) 은, 권심 (2) 에 롤상으로 감겨져, 롤 투 롤용 알루미늄 박 (3) 을 구성하고 있어도 된다.
알루미늄 박은, 임의의 형상으로 성형되어 있어도 된다. 알루미늄 박의 성형은, 예를 들어 장출 성형이나 딥 드로잉 성형 등에 의해 실시되어 있어도 되고해, 절곡하거나 만곡시키거나 함으로써 목적에 따른 형상으로 성형되어 있어도 된다.
알루미늄 박은, 상기 서술한 미리 정해진 표면적의 영역을 갖는 표면의 일부에, 배선 패턴이 형성되어 있어도 된다. 이와 같은 배선 패턴은, 예를 들어 이하와 같이 형성될 수 있다. 먼저, 알루미늄 박의 표면의 당해 일부 이외의 잔부 상에 에칭 마스크로서의 표면 보호층이 형성된다. 다음으로, 알루미늄 박의 표면의 상기 일부 상에 에칭 마스크로서 마스크 패턴이 형성된다. 마스크 패턴은 예를 들어 레지스트 등의 감광성 재료가 사진 제판되거나 함으로써 형성된다. 다음으로, 알루미늄 박의 표면의 상기 일부에 대해, 알루미늄과 마스크 패턴의 에칭 선택비가 크게 설정될 수 있는 조건에서 에칭이 실시된다.
상기에서 설명해 온 바와 같이 본 실시형태에 관련된 알루미늄 박은, 문자 그대로 「박」으로서, 일반적으로 두께가 500 ㎛ 정도 이상이 되는 「알루미늄 판」과는 상이하여 이하와 같은 여러 가지의 메리트를 갖는다. 즉, 알루미늄 박은, 경량화가 특히 우수함과 함께 성형 가공이 용이하고, 또 알루미늄 판에서는 곤란한 만곡물에 대한 첩부 등의 형상 추종성이나 플렉시블성을 나타낸다는 메리트가 있다. 또, 폐기물의 감량으로 이어지는 등, 환경에 대한 부하의 면에서도 알루미늄 판에 대한 메리트를 갖는다.
따라서, 본 실시형태에 관련된 알루미늄 박은, 상기의 장점을 살려, 물이나 해수의 살균, 유기물의 분해, 자외선 치료, 광 촉매, 수지 경화에 사용되는 자외선 램프의 반사판 용도에 특히 유리하게 적용될 수 있다.
실시예
이하에 설명하는 바와 같이 본 발명의 실시예와 비교예의 알루미늄 박의 시료를 제작하였다.
표 1 에 나타내는 조성 A ∼ E 의 알루미늄을 사용하고, 표 2 에 나타내는 제조 공정에 따라, 표 3 에 나타내는 실시예 1 ∼ 10 과 비교예 1 ∼ 15 의 알루미늄 박의 시료를 제작하였다. 또한, 표 1 에 있어서 「기타 원소계」란, JIS 에서 규정되는 원소 이외의 불가피 불순물 원소 (B, Bi, Pb, Na 등) 의 합계 함유량을 나타낸다.
Figure pct00001
Figure pct00002
표 2 에 나타내는 바와 같이, 제조 공정은, DC (Direct Casting) 주조에 의해 얻어진 알루미늄의 주괴를 가열로에서 소정의 온도와 시간으로 균질화 열 처리를 실시하였다. 그 후, 두께가 약 6.5 ㎜ 가 될 때까지 열간 압연을 실시하였다. 얻어진 열간 압연재를 사용하여 복수 회의 냉간 압연을 실시하고, 냉간 압연의 도중에 소정의 온도와 시간으로 중간 어닐링을 실시하여, 두께가 소정의 값이 될 때까지 냉간 압연 (최종 마무리 냉간 압연을 포함한다) 을 실시하고, 표 3 에 나타내는 두께의 알루미늄 박의 시료를 제작하였다. 이 때, 실시예 1 ∼ 10 과 비교예 3 ∼ 13, 15 에 대해서는, 최종 마무리 냉간 압연에 있어서 표면 조도 (Ra) 가 40 ㎚ 인 압연 롤을 사용하여, 25 ％ 의 압하율로 압연을 실시하였다. 비교예 1 에 대해서는, 최종 마무리 냉간 압연에 있어서 표면 조도 (Ra) 가 50 ㎚ 인 압연 롤을 사용하여, 35 ％ 의 압하율로 압연을 실시하였다. 비교예 2 및 14 에 대해서는, 최종 마무리 냉간 압연에 있어서 표면 조도 (Ra) 가 150 ㎚ 인 압연 롤을 사용하여, 35 ％ 의 압하율로 압연을 실시하였다.
비교예 5 ∼ 8, 11 ∼ 14 에 대해서는, 최종 마무리 냉간 압연 후, 후술하는 각 평가를 실시하였다. 실시예 1 ∼ 5 및 7 ∼ 10 과 비교예 1, 2, 9, 10, 15에 대해서는, 최종 마무리 냉간 압연 후에, 액온 35 ℃, 1 질량％ 의 수산화나트륨 수용액에 20 초간 침지시켜, 표면 세정을 실시하였다. 실시예 6 에 대해서는, 최종 마무리 냉간 압연 후에, 액온 35 ℃, 1 질량％ 의 수산화나트륨 수용액에 10분간 침지시켜, 표면 세정을 실시하였다. 비교예 3 에 대해서는, 최종 마무리 냉간 압연 후에, 액온 35 ℃, 1 질량％ 의 수산화나트륨 수용액에 2 초간 침지시켜, 표면 세정을 실시하였다. 비교예 4 에 대해서는, 최종 마무리 냉간 압연 후에, 액온 35 ℃, 1 질량％ 의 수산화나트륨 수용액에 1 초간 침지시켜, 표면 세정을 실시하였다.
또한, 균질화 열 처리 시간은, 일반적인 처리 시간 내이면 되고, 표 2 에 나타내는 시간에 한정되는 것은 아니다. 중간 어닐링 조건은, 표 2 에 나타내는 온도와 시간에 한정되는 것이 아니고, 일반적인 조업 조건의 범위 내이면 된다.
얻어진 알루미늄 박의 각 시료에 대해, 주사형 전자 현미경으로 표면 상태를 관찰하여, 알루미늄 입자의 표면적을 측정하였다. 광학 현미경으로 표면 상태를 관찰하여, 정출물의 표면적과 1 개당의 평균 표면적을 측정하였다. 또, 알루미늄 박의 각 시료에 대해 표면 요철을 평가하기 위해서 원자간력 현미경에 의한 관찰에 기초하여 표면 조도 (Ra) 와 압연 방향에 대해 수직인 폭 (TD) 방향의 표면 조도 (RzJIS) 의 값을 측정하였다.
또한, 실시예 8 ∼ 10 및 비교예 15 에 대해서는, 상기 표면 세정 후, 가장 표면적이 큰 표면의 일방 상에 보호층을 형성하였다.
실시예 8 에 대해서는, 보호층을 구성하는 재료를 규소 산화물 (JSR 주식회사 제조 그라스카 T2202A 및 T2202B, 구체적으로는 T2202A 30 부에 대해 T2202B 를 10 부 배합한 것) 로 하였다. 실시예 9 에 대해서는, 보호층을 구성하는 재료를 비정질 실리콘 조성물 (세라믹 코트 주식회사 제조 SP 클리어 HT) 로 하였다. 실시예 10 에 대해서는, 보호층을 구성하는 재료를 불소 수지 (닛폰 페인트 주식회사 제조 FPG－TA001) 로 하였다. 각 실시예 8 ∼ 10 에 대해, 보호층의 형성은, 상기 각 재료를 스핀코터 (미카사 주식회사 제조 SpinCoraterMS－A150) 를 사용하여 도포함으로써 실시하였다. 구체적으로는, 먼저 상기 각 재료에 대해, 고형분 농도가 10 ％ 이하가 되도록 용제로 희석하고, 3 종의 코팅제를 준비하였다. 다음으로, 상기 스핀코터를 사용하여, 실시예 8 ∼ 10 의 각각에 각 코팅제를 도포하였다. 도포 조건은 최종적인 보호층의 막 두께가 70 ㎚ 가 되는 조건으로 하고, 구체적으로는 회전 속도는 500 rpm 이상 7000 rpm 이하, 회전 시간은 10 초간으로 하였다. 다음으로, 실시예 8 ∼ 10 의 각각을 180 ℃ 에서 1 분간 소성시켰다. 이로써, 실시예 8 ∼ 10 이 준비되었다.
비교예 15 에 대해서는, 보호층을 구성하는 재료를 알루미늄 산화물로 하였다. 구체적으로는, 상기 표면 세정 후의 비교예 15 에 대해 황산욕 중에서 양극 산화 처리를 실시하였다. 다음으로, 양극 산화 처리가 실시된 비교예 15 에 대해 봉공 (封孔) 처리를 실시하였다.
얻어진 실시예 8 ∼ 10 및 비교예 15 의 각 시료에 대해, 보호층의 표면 요철을 평가하기 위해서 원자간력 현미경에 의한 관찰에 기초하여 표면 조도 (Ra) 를 측정하였다.
또한, 실시예 1 ∼ 10 및 비교예 1 ∼ 15 의 각 알루미늄 박에 대해 반사 특성을 평가하기 위해서 자외선의 전반사율을 측정하였다. 이하, 이들 측정 방법에 대해 설명한다.
주사형 전자 현미경 관찰은, 니혼 전자 주식회사 제조 JSM－5510 을 사용하고, 2000 배의 배율로 알루미늄 박의 표면을 2 차 전자 이미지로 관찰하였다. 얻어진 64 ㎛ × 48 ㎛ 의 사각형의 시야에 있어서의 표면 관찰 화상으로부터, 알루미늄 박의 표면에 압입 혹은 부착된 알루미늄 입자와 알루미늄 소지를 2 치화하여, 시야 내에 존재하는 모든 알루미늄 입자의 표면적을 측정하였다. 개개의 알루미늄 입자의 표면적의 측정치와 시야의 표면적으로부터, 시야의 표면적에 대한 모든 알루미늄 입자의 총 표면적의 비율을 산출하였다. 표면 관찰 화상은 시료의 폭 방향에서 중앙부 부근을 5 점 취하고, 각각의 시야 내마다 산출한 알루미늄 입자 (Al 입자) 의 총 표면적의 비율에 대해 5 점의 평균치를 표 3 에 나타낸다.
광학 현미경 관찰은, 니콘 주식회사 제조의 ECLIPSE L200 을 사용하고, 500 배의 배율로 알루미늄 박의 표면을 관찰하였다. 얻어진 174 ㎛ × 134 ㎛ 의 사각형의 시야에 있어서의 표면 관찰 화상으로부터, 정출물과 알루미늄 소지를 2 치화하여, 시야 내에 존재하는 모든 정출물의 표면적을 측정하였다. 개개의 정출물의 표면적의 측정치와 시야의 표면적으로부터, 시야의 표면적에 대한 모든 정출물의 총 표면적의 비율을 산출하였다. 또한, 개개의 정출물의 표면적의 측정치와 시야 내에서 관찰되는 정출물의 개수로부터, 정출물의 1 개당의 평균 표면적을 산출하였다. 표면 관찰 화상은 시료의 폭 방향에서 중앙부 부근을 5 점 취하고, 각각의 시야 내마다 산출한 정출물의 총 표면적의 비율과 정출물의 1 개당의 평균 표면적에 대해 5 점의 평균치를 표 3 에 나타낸다. 또한, 엄밀하게는 시야 중에 석출물이 존재할 가능성도 부정할 수 없지만, 본 명세서에 있어서는, 시야중에서 관찰된 금속간 화합물은 모두 정출물로 하였다.
원자간력 현미경에 의한 표면 요철의 관찰은, 주식회사 히타치 하이테크 사이언스 제조의 주사형 프로브 현미경 AFM5000II 를 사용하여, 다이나믹 포스 모드 방식 (비접촉) 에 의한 표면 형상을 80 ㎛ × 80 ㎛ 의 사각형의 시야에서 실시하였다. 얻어진 관찰 결과에 대해, 최소 제곱 근사에 의해 곡면을 구하여 피팅을 실시하는 3 차 곡면 자동 기울기 보정에 의해 시료의 기울기를 보정하고, 표면 조도 (Ra) 와 압연 방향에 대해 수직인 폭 (TD) 방향의 표면 조도 (RzJIS) 를 측정하였다. 표면 조도 (Ra) 는, JIS B0601 (2001년판) 및 ISO4287 (1997년판) 에서 정의되어 있는 산술 평균 조도 (Ra) 를, 관찰된 표면 전체에 대해 적용할 수 있도록 삼차원으로 확장하여 산출된 값이다. 폭 (TD) 방향의 표면 조도 (RzJIS) 는, 동 시야 내의 임의의 폭 (TD) 방향의 단면에 있어서의 이차원에서의 RzJIS 값을 JIS B0601 (2001년판) 및 ISO4287 (1997년판) 에 기초한 평가 방법으로 측정하였다. 알루미늄 박 (Al 박) 의 표면 조도 (Ra 와 RzJIS) 의 값을 표 3 에 나타낸다.
보호층의 막 두께 측정은, 주식회사 바이텍 제조의 Filmetric F20 을 사용하였다. 보호층의 표면에 가시광을 조사하여 얻어진 반사광으로부터 파장 범위 400 ㎚ ∼ 1100 ㎚ 의 반사율 스펙트럼을 얻었다. 당해 반사율 스펙트럼과 이론상의 반사율 스펙트럼의 일치도가 95 ％ 이상이 되는 막 두께를 보호층의 막 두께로 하였다.
보호층의 표면 조도 (Ra) 는, 상기 서술한 알루미늄 박의 표면 조도 (Ra) 와 마찬가지로, 원자간력 현미경을 사용하여 계측하였다. 원자간력 현미경에 의한 표면 요철의 관찰은, 주식회사 히타치 하이테크 사이언스 제조의 주사형 프로브 현미경 AFM5000II 를 사용하여, 다이나믹 포스 모드 방식 (비접촉) 에 의한 표면 형상을 80 ㎛ × 80 ㎛ 의 사각형의 시야에서 실시하였다. 얻어진 관찰 결과에 대해, 최소 제곱 근사에 의해 곡면을 구하여 피팅을 실시하는 3 차 곡면 자동 기울기 보정에 의해 시료의 기울기를 보정하고, 표면 조도 (Ra) 를 측정하였다. 표면 조도 (Ra) 는, JIS B0601 (2001년판) 및 ISO4287 (1997년판) 에서 정의되어 있는 산술 평균 조도 (Ra) 를, 관찰된 표면 전체에 대해 적용할 수 있도록 삼차원으로 확장하여 산출된 값이다. 보호층의 표면 조도 (Ra) 의 값을 표 3 에 나타낸다.
전반사율의 측정은, 니혼 분광 주식회사 제조 자외 가시 분광 광도계 V570 을 사용하고, Labsphere 사 제조 적분구용 표준 백판을 레퍼런스로 하여 적분구로의 전반사율을 파장역 250 ㎚ ∼ 2000 ㎚ 의 범위에서 측정하였다. 얻어진 전반사율 측정치로부터, 파장역 250 ㎚ ∼ 400 ㎚ 의 자외선의 평균치와 파장역 254 ㎚ ∼ 265 ㎚ 의 자외선의 평균치를 구하였다. 전반사율의 측정은 압연 방향 (MD) 과 압연 방향에 대해 수직인 방향 (TD) 의 두 개의 방향에서 측정하고, 이것들의 평균치로서 전반사율을 평가하였다. 이들 전반사율의 평균치를 표 3 에 나타낸다.
Figure pct00003
표 3 에 나타내는 결과로부터, 실시예 1 ∼ 10 의 알루미늄 박은, 알루미늄 박의 표면의 64 ㎛ × 48 ㎛ 의 영역에 압입 혹은 부착되어 있는 알루미늄 입자의 총 표면적이 당해 영역의 면적에 대해 0.05 ％ 이하이고, 174 ㎛ × 134 ㎛ 의 영역에 존재하고 있는 정출물의 총 표면적이 당해 영역의 면적에 대해 2 ％ 이하임과 함께 정출물의 1 개당의 평균 표면적이 2 ㎛2 이하이고, 또한, 80 ㎛ × 80 ㎛ 의 시야에 있어서의 표면 조도 (Ra) 가 20 ㎚ 미만이었다. 또, 실시예 1 ∼ 10 의 알루미늄 박은, TD 방향의 표면 조도 (RzJIS) 가 100 ㎚ 이하였다.
실시예 1 ∼ 10 의 알루미늄 박은, 파장역 254 ㎚ ∼ 265 ㎚ 의 심자외선의 전반사율이 80 ％ 이상이고, 심자외선에 대해 높은 반사율을 갖고 있는 것이 확인되었다. 또, 실시예 1 ∼ 7 의 알루미늄 박은, 파장역 250 ㎚ ∼ 400 ㎚ 의 자외선의 전반사율도 85 ％ 이상으로 높아, 심자외선에 한정하지 않고 자외선이 넓은 파장역에서 높은 반사 특성을 갖고 있는 것이 확인되었다. 또, 실시예 8 ∼ 10의 알루미늄 박은, 보호층이 형성되어 있음에도 불구하고 파장역 250 ㎚ ∼ 400 ㎚ 의 자외선의 전반사율도 80 ％ 이상으로 높아, 심자외선에 한정하지 않고 자외선이 넓은 파장역에서 높은 반사 특성을 갖고 있는 것이 확인되었다.
이에 반해, 비교예 1 ∼ 15 의 알루미늄 박에서는, 64 ㎛ × 48 ㎛ 의 영역의 표면적에 대한, 당해 영역에 압입 혹은 부착되어 있는 알루미늄 입자의 총 표면적의 비율, 174 ㎛ × 134 ㎛ 의 영역의 면적에 대한, 당해 영역에 존재하는 정출물의 총 표면적의 비율, 및, 표면 조도 (Ra) 의 적어도 하나가 상기 범위로부터 벗어나 있었다. 그리고, 비교예 1 ∼ 14 의 알루미늄 박은, 파장역 254 ㎚ ∼ 265 ㎚ 의 심자외선의 전반사율이 80 ％ 미만으로 낮은 것이 확인되었다. 심자외선에 한정하지 않고, 파장역 250 ㎚ ∼ 400 ㎚ 의 자외선의 전반사율도 85 ％ 미만으로 낮은 것이 확인되었다.
이상의 결과로부터, 본 발명에 의해, 자외선에 대해 종래 실현되지 않았던 높은 반사율을 갖고 있는 알루미늄 박을 얻을 수 있는 것을 알 수 있었다.
이번에 개시된 실시형태와 실시예는 모든 점에서 예시로서 제한적인 것은 아닌 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 이상의 실시형태와 실시예가 아니라, 청구의 범위에 의해 나타내어지고, 청구의 범위와 균등한 의미 및 범위 내에서의 모든 수정과 변형을 포함하는 것인 것이 의도된다.
산업상 이용가능성
본 발명의 자외선 반사재용 알루미늄 박은, 물이나 해수의 살균, 유기물의 분해, 자외선 치료, 광 촉매, 수지 경화에 사용되는 자외선 반사재에 특히 유리하게 적용될 수 있다.
1 : 알루미늄 박
10 : 피압연재
11 : 냉연재
12 : 보호층
101, 102 : 압연 롤

Claims (9)

  1. 미리 정해진 표면적의 영역에 압입 혹은 부착되어 있는 알루미늄 입자의 총 표면적이 상기 영역의 표면적에 대해 0.05 ％ 이하이고,
    상기 영역 내에 존재하는 정출물의 총 표면적이 상기 영역의 표면적에 대해 2 ％ 이하이고,
    상기 정출물의 1 개당의 평균 표면적이 2 ㎛2 이하이고,
    상기 영역의 표면 조도 (Ra) 가 20 ㎚ 미만인, 자외선 반사재용 알루미늄 박.
  2. 제 1 항에 있어서,
    압연 방향과 수직인 방향의 표면 조도 (RzJIS) 가 100 ㎚ 이하인, 자외선 반사재용 알루미늄 박.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    당해 알루미늄 박의 두께가 4 ㎛ 이상 300 ㎛ 이하인, 자외선 반사재용 알루미늄 박.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 영역 상에 형성된 보호층을 구비하고,
    파장역 254 ㎚ 이상 265 ㎚ 이하의 심자외선에 대한 상기 보호층의 표면의 전반사율이 80 ％ 이상인, 자외선 반사재용 알루미늄 박.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 보호층을 구성하는 재료는, 실리콘 조성물 및 불소 수지의 적어도 어느 것을 함유하는, 자외선 반사재용 알루미늄 박.
  6. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
    상기 보호층의 상기 표면의 표면 조도 (Ra) 는 10 ㎚ 이하인, 자외선 반사재용 알루미늄 박.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 기재된 자외선 반사재용 알루미늄 박을 제조하는 방법으로서,
    표면 조도 (Ra) 가 40 ㎚ 이하인 압연 롤을 사용하여 압하율이 25 ％ 이상인 조건에서 알루미늄 박을 최종 마무리 냉간 압연하는 공정을 구비하는, 자외선 반사재용 알루미늄 박의 제조 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 최종 마무리 냉간 압연하는 공정 후에, 상기 알루미늄 박의 표면의 적어도 일부를, 산 용액 또는 알칼리 용액을 사용하여 세정하거나, 또는 전해 연마하는 공정을 추가로 구비하는, 자외선 반사재용 알루미늄 박의 제조 방법.
  9. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
    상기 최종 마무리 냉간 압연하는 공정 후에, 상기 표면의 적어도 일부 상에 실리콘 조성물 및 불소 수지의 적어도 어느 것을 함유하는 보호층을 형성하는 공정을 추가로 구비하는, 자외선 반사재용 알루미늄 박의 제조 방법.
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