(57)【要約】      （修正有）【課題】貫通孔が少ないステンレス鋼箔を安価に提供する。【解決手段】二層以上のステンレス鋼箔１１ａ，１１ｂと、前記ステンレス鋼箔のそれぞれの間に設けられた接合層１２とを備える複層ステンレス鋼箔１０であって、最大径１０μｍ以上の貫通孔が、１０００ｍ２あたり３０個以下である、複層ステンレス鋼箔。接合層は、拡散接合した層か、接着層である。二層以上のステンレス鋼箔が少なくともオーステナイト系ステンレス鋼箔およびフェライト系ステンレスを含む。【選択図】図１
2019214138.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
二層以上のステンレス鋼箔と、前記ステンレス鋼箔のそれぞれの間に設けられた接合層とを備える複層ステンレス鋼箔であって、
最大径１０μｍ以上の貫通孔が、１０００ｍ２あたり３０個以下である、
複層ステンレス鋼箔。
【請求項２】
前記接合層が、前記ステンレス鋼箔が拡散接合した層である、
請求項１に記載の複層ステンレス鋼箔。
【請求項３】
前記接合層が、接着層である、
請求項１に記載の複層ステンレス鋼箔。
【請求項４】
前記二層以上のステンレス鋼箔が、少なくともオーステナイト系ステンレス鋼箔およびフェライト系ステンレス鋼箔を含む、
請求項１から３までのいずれかに記載の複層ステンレス鋼箔。
【請求項５】
前記二層以上のステンレス鋼箔として、最大径１０μｍ以上の貫通孔が、１０００ｍ２あたり５００個以上存在する鋼箔を用いる、
請求項１から４までのいずれかに記載の複層ステンレス鋼箔。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複層ステンレス鋼箔に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、リチウムイオン二次電池、電気二重層キャパシタ、リチウムイオンキャパシタ等の蓄電素子のパック材には、アルミ箔などが用いられてきたが、パック材の薄肉化への要望が求められてきており、更に優れた耐食性と高強度が求められる分野において、ステンレス鋼箔が用いられている。実際には、金属箔の両面に樹脂をラミネートしたものが用いられる（特許文献１〜５など）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−２０８７０８号公報
【特許文献２】特開２００１−３０４０７号公報
【特許文献３】特開２００１−２６６８０９号公報
【特許文献４】特開２０００−１２３８００号公報
【特許文献５】特開２０１０−１９４７５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ステンレス鋼箔は、ステンレス鋼板を複数回圧延して薄肉化して製造される。ステンレス鋼板には種々の非金属系介在物が存在しているが、アルミナ（粒径１０〜２０μｍ程度）などの硬質介在物は、薄肉化の過程でその形状が変化しないため、徐々に脱落していく。そして、ステンレス鋼箔の厚さが１５μｍ以下にまで薄肉化されると、アルミナなどの硬質介在物がステンレス鋼箔から脱落した孔が、内径が１０〜２０μｍ程度の貫通孔となる。
【０００５】
蓄電素子のパック材には、電解液などの処理液の漏れを防止する必要があり、密閉性が求められる。しかし、ステンレス鋼箔に多数の貫通孔が存在する場合にはその要求にこたえることができない。
【０００６】
特許文献１〜５は、樹脂との密着性の向上などについて検討されているが、ステンレス鋼箔自体の貫通孔については検討されていない。
【０００７】
ステンレス鋼箔に存在する貫通孔を減らすためには、素材となるステンレス鋼板の清浄度を高めて、内在する介在物の量を減らすか、介在物の粒径を小さくするのが有効である。しかし、高清浄度のステンレス鋼を得るためには特殊な溶解を行う必要があり、製造コストを上昇させる。
【０００８】
本発明は、このような従来技術の問題を解決するべく、密閉性に優れるステンレス鋼箔を安価に得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者は、上記の目的を達成するべく、研究を重ねた結果、素材となるステンレス鋼の清浄度を高めるのではなく、二層以上のステンレス鋼箔を積層し、接合することにより、ステンレス鋼箔の密閉性を高めることを見出し、本発明を完成させた。
【００１０】
本発明は、下記の発明を要旨とする。
（１）二層以上のステンレス鋼箔と、前記ステンレス鋼箔のそれぞれの間に設けられた接合層とを備える複層ステンレス鋼箔であって、
最大径１０μｍ以上の貫通孔が、１０００ｍ２あたり３０個以下である、
複層ステンレス鋼箔。
【００１１】
（２）前記接合層が、前記ステンレス鋼箔が拡散接合した層である、
上記（１）の複層ステンレス鋼箔。
【００１２】
（３）前記接合層が、接着層である、
上記（１）の複層ステンレス鋼箔。
【００１３】
（４）前記二層以上のステンレス鋼箔が、少なくともオーステナイト系ステンレス鋼箔およびフェライト系ステンレス鋼箔を含む、
上記（１）〜（３）のいずれかの複層ステンレス鋼箔。
【００１４】
（５）前記二層以上のステンレス鋼箔として、最大径１０μｍ以上の貫通孔が、１０００ｍ２あたり５００個以上存在する鋼箔を用いる、
上記（１）〜（４）のいずれかの複層ステンレス鋼箔。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係る複層ステンレス鋼箔によれば、貫通孔が少ないステンレス鋼箔を安価に提供することができる。本発明に係る複層ステンレス鋼箔は、密閉性に優れているので、リチウムイオン二次電池、電気二重層キャパシタ、リチウムイオンキャパシタ等の蓄電素子のパック材のほか、医薬品の包装、構造物のシール材、補修材などに用いることができる。また、遮光性が求められる植物工場内の植物棚などに用いることできる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本実施形態に係る複層ステンレス鋼箔の例を示す図である。
【図２】各層のステンレス鋼箔の表面状態の例を示す図である。
【図３】各層のステンレス鋼箔を積層した状態の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
１．本実施形態に係る複層ステンレス鋼箔
図１は、本実施形態に係る複層ステンレス鋼箔の例を示す図である。図１に示すように、本実施形態に係る複層ステンレス鋼箔１０は、二層以上のステンレス鋼箔１１ａ、１１ｂと、ステンレス鋼箔１１ａ，１１ｂのそれぞれの間に設けられた接合層１２を備える。この複層ステンレス鋼箔１０は、総厚さが２５μｍ以下であり、最大径１０μｍ以上の貫通孔が、１０００ｍ２あたり３０個以下であることを特徴とする。
【００１８】
各層を構成するステンレス鋼箔は、同種のステンレス鋼箔でもよいし、異種のステンレス鋼箔でもよい。例えば、異種のステンレス鋼箔を用いる場合、腐食性の物質と接触する側のステンレス鋼箔として高耐食性ステンレス鋼を用いるなどにより低コストで高耐食性の複層ステンレス鋼箔が得られる。
【００１９】
ステンレス鋼としては、その用途に応じて、例えば、ＪＩＳ規格で規定されるＳＵＳ３０４などのオーステナイト系ステンレス鋼、ＳＵＳ３２９Ｊ４Ｌなどの二相ステンレス鋼、ＳＵＳ４０３などのマルテンサイト系ステンレス鋼、ＳＵＳ４３０などのフェライト系ステンレス鋼などを選択することができる。
【００２０】
オーステナイト系ステンレス鋼としては、例えば、質量％で、
Ｃ：０．００１〜０．１０％、
Ｓｉ：０．０１〜３．０％、
Ｍｎ：０．０１〜４．５％、
Ｐ：０．０４０％以下、
Ｓ：０．００３０％以下、
Ｃｒ：１５．０〜２８．０％、
Ｎｉ：６．０〜２５．０％、
Ｍｏ：０．０１〜５．０％、
Ｃｕ：０．０１〜５．０％、
Ｃｏ：０．０１〜２．０％、
Ａｌ：０．００１〜６．０％、
Ｎ：０．００１〜０．０２％、
Ｔｉ：０〜１．０％、
Ｎｂ：０〜１．０％、
Ｖ：０〜１．０％、
Ｚｒ：０〜０．５％、
Ｔａ：０〜０．５％、
Ｈｆ：０〜０．５％、
Ｗ：０〜０．５％、
Ｓｎ：０〜０．５％、
Ｍｇ：０〜０．００３０％、
Ｂ：０〜０．００５０％、
Ｃａ：０〜０．００３０％、
ＲＥＭ：０〜０．０５％、
残部：Ｆｅおよび不純物
である化学組成を備える。オーステナイト系ステンレス鋼は、優れた耐食性、加工性などを有する。
【００２１】
フェライト系ステンレス鋼としては、例えば、質量％で、
Ｃ： ０．０１５％以下、
Ｓｉ：０．０５〜３．０％、
Ｍｎ：１．５％以下、
Ｐ：０．０３５％以下、
Ｓ：０．０１５％以下、
Ｃｒ：１３．０〜２４．０％、
Ｎ：０．０５０％以下、
Ｎｉ：０〜１．５％、
Ｍｏ：０〜３．０％、
Ｃｕ：０〜１．５％、
Ａｌ：０〜０．３％、
Ｔｉ：０〜０．５０％、
Ｎｂ：０〜０．６０％、
Ｖ：０〜０．３％、
Ｚｒ：０〜０．５％、
Ｔａ：０〜０．５％、
Ｈｆ：０〜０．５％、
Ｗ：０〜０．５％、
Ｓｎ：０〜０．５０％、
Ｍｇ：０〜０．００３０％、
Ｂ：０〜０．００２０％、
Ｃａ：０〜０．００３０％、
ＲＥＭ：０〜０．０５％、
残部：Ｆｅおよび不純物
である化学組成を備える。フェライト系ステンレス鋼は、オーステナイト系ステンレス鋼に比べると、耐食性、加工性などに劣るが、安価であるというメリットがある。
【００２２】
このため、オーステナイト系ステンレス鋼箔と、フェライト系ステンレス鋼箔とを積層した複層ステンレス鋼箔であれば、オーステナイト系ステンレス鋼箔を積層した複層ステンレス鋼箔よりも安価に製造することができる。
【００２３】
複層ステンレス鋼箔の総厚さは、軽量化の観点からは、４０．０μｍ以下とすることが好ましく、３０．０μｍ以下とすることがより好ましく、２５．０μｍ以下とするのがさらに好ましい。
【００２４】
図２は、各層のステンレス鋼箔の表面状態の例を示す図である。図２に示すように、このように薄いステンレス鋼箔１１ａ，１１ｂには、最大径１０μｍ以上の貫通孔１３ａ，１３ｂが複数存在する。その数は、よほど高い清浄度の鋼でない限り、１０００ｍ２あたり５００個以上存在する。このため、例えば、１０００ｍ２あたり１０００個の貫通孔１３ａ，１３ｂが存在するような薄いステンレス鋼箔１１ａ，１１ｂから単層のパック材を製造するときには、１０ｃｍ角の鋼箔１００００枚に１枚に貫通孔が存在することとなり、内圧が負荷されたときに強度が低下し、密閉性の問題が生じる。
【００２５】
しかし、薄いステンレス鋼箔１１ａ，１１ｂにおいて、それぞれの貫通孔１３ａ，１３ｂの相対的な位置が一致することは極めて稀であるため、これらのステンレス鋼箔１１ａ，１１ｂを積層して得た複層ステンレス鋼箔の場合には、貫通孔の数を格段に少なくすることができる。以下、図３を用いて説明する。
【００２６】
図３は、各層のステンレス鋼箔を積層した状態の例を示す図である。図３に示すように、これらのステンレス鋼箔１１ａ，１１ｂを積層して得た複層ステンレス鋼箔１０においては、それぞれの貫通孔１３ａ，１３ｂの相対的な位置が重複している場合を除き、貫通していない孔になるため、全体的な貫通孔の数を劇的に減少させることができる。具体的には、本実施形態に係る複層ステンレス鋼箔１０においては、最大径１０μｍ以上の貫通孔を１０００ｍ２あたり３０個以下にすることが可能となる。
【００２７】
以上、主として二層のステンレス鋼箔１１ａ，１１ｂを備える複層ステンレス鋼箔について説明したが、三層以上のステンレス鋼箔を用いれば、更に貫通孔の数を減少させることができるのはいうまでもない。
【００２８】
各層のステンレス鋼箔としては、高価な高清浄度のステンレスを用いるのではなく、通常のステンレス鋼を用いる。通常のステンレス鋼を１５μｍ以下にまで薄肉化すると、アルミナなどの硬質介在物がステンレス鋼箔から脱落して、最大径１０μｍ以上の貫通孔が、１０００ｍ２あたり５００個以上存在する鋼箔となる。本発明においては、各層のステンレス鋼箔として、このような複数の貫通孔を有する鋼箔を用いる。貫通孔の個数が、多すぎると、積層した場合にも貫通孔として残存する可能性が高くなるので、上限は、１０００ｍ２あたり３０００個以下とするのが好ましく、より好ましくは２５００個以下である。なお、最大径が大きい貫通孔の場合、積層後にも貫通孔として残存する可能性が高くなるので、各層のステンレス鋼箔に存在する貫通孔の最大径は、３０μｍ以下とするのが好ましく、２５μｍ以下とするのが好ましく、２０μｍ以下とするのがより好ましい。
【００２９】
ステンレス鋼箔１１ａ，１１ｂ同士の接合には、制約がなく、その用途に応じて適切な接合層を設ければよい。例えば、蓄電素子のパック材の場合、それほど高い剥離強度が求められないので、接着剤を用いてステンレス鋼箔１１ａ，１１ｂ同士の接合を行い、接合層として接着層を設ければよい。また、摺動部材など複層ステンレス鋼箔１０にある程度の剥離強度が求められる場合には、例えば、ステンレス鋼箔１１ａ，１１ｂ同士を積層し、適切な温度に加熱し、拡散接合圧延（接合圧延のみ、または、接合圧延と熱処理）を行うことにより、拡散接合層を設ければよい。
【００３０】
前記接合層が、接着層である場合の接着剤としては、本発明の基本的な性能に悪影響を及ぼさない限り、公知のものを用いることができ、例えば、酢酸ビニル樹脂系溶剤形接着剤、ビニル共重合樹脂系溶剤形接着剤、アクリル樹脂系エマルション形接着剤、ゴム系ラテックス形接着剤、ゴム系溶剤形接着剤、エポキシ樹脂系接着剤、ウレタン樹脂系接着剤、変成シリコーン樹脂系接着剤などが挙げられる。
【００３１】
２．本実施形態に係る複層ステンレス鋼箔の製造方法
（１）各ステンレス鋼箔の製造方法
各ステンレス鋼箔は、通常の溶製工程、鋳造工程、熱間加工工程、冷間加工工程を経て製造することができる。溶製工程において、３０μｍを超えるような粗大な介在物（特に、アルミナなどの硬質介在物）が残存しないように注意する。しかし、最大径１０μｍ以上の貫通孔が１０００ｍ２あたり５００個未満にするほど、清浄度を高める必要はない。
【００３２】
（２）複層ステンレス鋼箔の製造方法
複層ステンレス鋼箔の積層界面の接合を以下に例示するが、機密性が保たれ、プレス加工時に剥離しない程度で良く、特にその接合方法は問わない。
【００３３】
（拡散接合圧延の場合）
積層させるステンレス鋼板を重ね合わせた状態で圧下率５〜９８％で圧延を行い、積層界面の拡散接合のため、２００〜１１００℃、１分以上の加熱熱処理を行う。酸洗工程を省略出来ることから、非酸化性雰囲気中で行うのが望ましい。ここで熱処理温度は、軟質でプレス加工性に優れた性能が必要な場合、鋼種に応じた再結晶開始温度以上で行うのが良い。例えば、ＳＵＳ４３０であれば７８０〜８５０℃、ＳＵＳ４３０ＬＸ相当であれば７８０〜９５０℃、ＳＵＳ３０４であれば１０１０〜１１５０℃が好ましい。また、ＳＵＳ４３０ＬＸとＳＵＳ３０４のような再結晶温度が大きく異なる鋼種同士を積層させる場合、少なくとも一方が再結晶する温度で行うと良い。一方、プレス成形性が不要で、より高強度の特性が必要な場合、殆どの鋼種の再結晶温度以下である６００℃以下で熱処理を行うのが良い。但し、熱処理温度が低すぎると、界面での拡散接合に時間を要することから下限を２００℃とする。また、所定の板厚にあるまで圧延と熱処理は繰り返し行っても良い。
【００３４】
（接着剤による場合）
複層ステンレス鋼箔の接着は、例えば、ドライラミネーション法を適用する。ドライラミネーション法は、一方のステンレス鋼箔の接着面に塗布し乾燥後、他方のステンレス鋼箔を重ね合わせ圧着させる方法である。また、熱硬化型接着剤を用いる場合、ヒートロール等を用いて積層した箔間の接着剤を加熱しながら加圧することで接着させるヒートラミネーション法が広く利用されている。
【実施例１】
【００３５】
本発明の効果を確認するための実験を行った。
【００３６】
表１には、各ステンレス鋼箔の化学組成と、箔厚と、最大径１０μｍ以上の貫通孔の個数を示している。
【００３７】
表１に示すステンレス鋼箔を用いて、各種条件で複層のステンレス鋼箔を製造した。表２には、使用したステンレス鋼箔の組み合わせと、接合方法と、得られた複層ステンレス鋼箔の総厚さと、最大径１０μｍ以上の貫通孔の個数を示している。なお、試験Ｎｏ．１〜３、５、７は、０．２ｍｍ厚のステンレス鋼箔を積層し、所定の厚さまで圧延した後、段落００２８の条件に従って熱処理を行った。また、試験Ｎｏ．１０および１１には、比較のため、表１のＡ−１およびＦ−１と同じ化学組成を有するステンレス鋼単体で、厚さ３０μｍの鋼箔を製造した例を示す。
【００３８】
最大径１０μｍ以上の貫通孔の個数は、市販の透光型ピンホール検査装置を用いて、光源ユニットからの光を鋼箔に照射し、反対面から透光を検出することにより測定した。
【００３９】
【表１】
2019214138.tif 000003
【００４０】
【表２】
2019214138.tif 000004
【００４１】
表２に示すように、試験Ｎｏ．１０は、厚さ３０μｍのオーステナイト系ステンレス鋼箔、試験Ｎｏ．１１は、厚さ３０μｍのフェライト系ステンレス鋼箔である。いずれも、高清浄度のステンレス鋼箔であるが、最大径１０μｍ以上の貫通孔の個数が多すぎるため、パック材に用いた場合の密閉性に劣る。すなわち、３０μｍｍ程度のステンレス鋼箔の場合には、清浄度をあげても貫通孔を減少させるのは困難であることが分かる。これに対して、試験Ｎｏ．１〜９は、いずれも、各層のステンレス鋼箔における、最大径１０μｍ以上の貫通孔の個数は、Ｎｏ．１０および１１よりも多いが、複層後のステンレス鋼箔においては、最大径１０μｍ以上の貫通孔の個数を格段に減少させることができた。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明に係る複層ステンレス鋼箔によれば、貫通孔が少ないステンレス鋼箔を安価に提供することができる。本発明に係る複層ステンレス鋼箔は、耐食性、機械的強度および密閉性に優れているので、リチウムイオン二次電池、電気二重層キャパシタ、リチウムイオンキャパシタ等の蓄電素子のパック材のほか、医薬品の包装、構造物のシール材、補修材などに用いることができる。また、遮光性が求められる植物工場内の植物棚などに用いることできる。
【符号の説明】
【００４３】
１０  複層ステンレス鋼箔
１１ａ，１１ｂ  ステンレス鋼箔
１２  接合層
１３ａ，１３ｂ  貫通孔
【図１】
2019214138.tif 000005
【図２】
2019214138.tif 000006
【図３】
2019214138.tif 000007