(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
１５０℃で２４０分まで軟化処理しても、引張強度が１２０Ｎ／ｍｍ２以上に保たれ、かつ、伸びを２．０％以上有しており、
１８０℃で２４０分まで軟化処理しても、引張強度は１００Ｎ／ｍｍ２以上に保たれ、かつ、伸びを３．０％以上有しており、
２００℃で２４０分まで軟化処理しても、引張強度が９０Ｎ／ｍｍ２以上に保たれ、かつ、伸びを３．０％以上有しており、
０．３質量％以上３．０質量％以下の鉄と、
０．８質量％以上１．５質量％以下のシリコンと、
０．０００１質量％以上０．０１１質量％以下の銅と、
０．０００１質量％以上０．６質量％以下のマンガンと、
０．０００１質量％以上０．０１１質量％以下のマグネシウムと、
０．００１質量％以上０．０１１質量％以下の亜鉛と、
０．００５質量％以上０．５質量％以下のチタンと、
０．０００１質量％以上０．３質量％以下のジルコニウムとを含み、
残部がアルミニウムと不可避不純物とからなる、アルミニウム合金箔。
【請求項２】
厚みが５〜１００μｍである請求項１に記載のアルミニウム合金箔。
【請求項３】
請求項１または２に記載のアルミニウム合金箔からなるアルミ容器。
【請求項４】
０．３質量％以上３．０質量％以下の鉄と、０．８質量％以上１．５質量％以下のシリコンと、０．０００１質量％以上０．０１１質量％以下の銅と、０．０００１質量％以上０．６質量％以下のマンガンと、０．０００１質量％以上０．０１１質量％以下のマグネシウムと、０．００１質量％以上０．０１１質量％以下の亜鉛と、０．００５質量％以上０．５質量％以下のチタンと、０．０００１質量％以上０．３質量％以下のジルコニウムとを含み、残部がアルミニウムと不可避不純物とからなるアルミニウム合金を準備する工程と、
前記アルミニウム合金を連続鋳造によりアルミニウム合金片に形成する工程と、
前記アルミニウム合金片を厚みが０．５ｍｍ〜１．２ｍｍのアルミニウム合金板に板圧延する工程と、
前記板圧延の途中工程で３００〜４００℃の中間焼鈍をおこなう工程と、
前記アルミニウム合金板を厚みが５〜１００μｍのアルミニウム合金箔に箔圧延する工程と、を含む、
１５０℃で２４０分まで軟化処理しても、引張強度が１２０Ｎ／ｍｍ２以上に保たれ、かつ、伸びを２．０％以上有しており、
１８０℃で２４０分まで軟化処理しても、引張強度は１００Ｎ／ｍｍ２以上に保たれ、かつ、伸びを３．０％以上有しており、
２００℃で２４０分まで軟化処理しても、引張強度が９０Ｎ／ｍｍ２以上に保たれ、かつ、伸びを３．０％以上有している、アルミニウム合金箔の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アルミニウム合金箔、そのアルミニウム合金箔を成形してなる容器およびそのアルミニウム合金箔の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
菓子やパンなどの内容物を焼成するための焼型として、特許文献１のように、アルミニウム合金箔から成形された容器が用いられている。
このような容器については、内容物の焼成の際に加えられる熱によって、強度が減少しやすいため、内容物を取り出す際などに撓んだり変形したりすることにより、繰り返しの使用に耐えることができなかった。
【０００３】
たとえば、内容物が菓子やパンである場合には、焼成温度は１５０〜２００℃であり、焼成時間は１５〜３０分であることが一般的であるが、このような温度および時間でもって菓子やパンを焼成し、その焼成後の菓子やパンを容器から取り出そうとすると、加えられた力により、容器は高い確率で撓んだり変形したりしてしまう。
したがって、容器を後続の焼成時に再利用することは不可能であり、焼成のたびに容器を使い捨てることとなるため、コストが嵩んでいた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−０７９９３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
容器の素材となるアルミニウム合金箔の性状を工夫することによって、内容物の焼成時における容器の強度の低下を抑制し、容器を複数回にわたって再利用することができれば、内容物の焼成時のコストを低減することができる。
たとえば、内容物が菓子やパンの場合には、容器を４〜５回程度再利用することができれば、コストを大きく削減可能であるとの業界の要望がある。
【０００６】
そこで本発明の解決すべき課題は、容器の素材となるアルミニウム合金箔について、容器が繰り返しの利用に耐えることができるよう、所望の耐熱特性を得ることである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記した課題を解決するため、本発明にかかるアルミニウム合金箔として、１５０℃で２４０分まで軟化処理しても、引張強度が１２０Ｎ／ｍｍ２以上に保たれ、かつ、伸びを２．０％以上有しており、１８０℃で２４０分まで軟化処理しても、引張強度は１００Ｎ／ｍｍ２以上に保たれ、かつ、伸びを３．０％以上有しており、２００℃で２４０分まで軟化処理しても、引張強度が９０Ｎ／ｍｍ２以上に保たれ、かつ、伸びを３．０％以上有している構成を採用したのである。
【０００８】
本発明にかかるアルミニウム合金箔を以上のように構成することで、内容物を一般的な温度および時間で焼成するための容器として用いても、焼成後の内容物の取り出しの際に、容器の撓みや変形を防止できるような十分な強度を維持することができる。
【０００９】
本発明にかかるアルミニウム合金箔は、０．３質量％以上３．０質量％以下の鉄と、０．８質量％以上１．５質量％以下のシリコンと、０．０００１質量％以上０．０１１質量％以下の銅と、０．０００１質量％以上０．６質量％以下のマンガンと、０．０００１質量％以上０．０１１質量％以下のマグネシウムと、０．００１質量％以上０．０１１質量％以下の亜鉛と、０．００５質量％以上０．５質量％以下のチタンと、０．０００１質量％以上０．３質量％以下のジルコニウムとを含み、残部がアルミニウムと不可避不純物とからなるものが好ましい。
【００１０】
本発明にかかるアルミニウム合金箔を以上のような組成に構成することで、合金中の大径の晶出物の発生を抑えることができ、十分な強度を有する箔の実現に資することができる。
【００１１】
本発明にかかるアルミニウム合金箔は、連続鋳造後に厚みが０．５〜１．２ｍｍに板圧延する際に、３００℃以上４００℃以下の中間焼鈍が施されているのが好ましい。また、厚みが５〜１００μｍであるのが好ましい。
【００１２】
本発明にかかるアルミニウム合金箔を以上のような熱処理を経て構成することで、引張強度と伸びのバランスのとれた箔を確実に得ることができる。
【００１３】
本発明にかかる容器は、以上のようなアルミニウム合金箔からなるのが好ましい。
なお、本発明にかかる合金箔は、電子部品等の容器以外の用途に使用することも可能であることは無論である。
【００１４】
本発明にかかるアルミニウム合金箔は、０．３質量％以上３．０質量％以下の鉄と、０．８質量％以上１．５質量％以下のシリコンと、０．０００１質量％以上０．０１１質量％以下の銅と、０．０００１質量％以上０．６質量％以下のマンガンと、０．０００１質量％以上０．０１１質量％以下のマグネシウムと、０．００１質量％以上０．０１１質量％以下の亜鉛と、０．００５質量％以上０．５質量％以下のチタンと、０．０００１質量％以上０．３質量％以下のジルコニウムとを含み、残部がアルミニウムと不可避不純物とからなるアルミニウム合金を準備する工程と、前記アルミニウム合金を連続鋳造によりアルミニウム合金片に形成する工程と、前記アルミニウム合金片を厚みが０．５ｍｍ〜１．２ｍｍのアルミニウム合金板に板圧延する工程と、前記板圧延の途中工程で３００〜４００℃の中間焼鈍をおこなう工程と、前記アルミニウム合金板を厚みが５〜１００μｍのアルミニウム合金箔に箔圧延する工程と、を含むのが好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明にかかるアルミニウム合金箔を以上のように構成したので、所定の温度および時間で軟化処理しても、十分な強度が保たれるため、容器に成形した場合に、内容物の焼成作業に対する繰り返しの使用に耐えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】１５０℃での加熱後のアルミニウム合金箔の引張強度特性を示すグラフ
【図２】１５０℃での加熱後のアルミニウム合金箔の伸び特性を示すグラフ
【図３】１８０℃での加熱後のアルミニウム合金箔の引張強度特性を示すグラフ
【図４】１８０℃での加熱後のアルミニウム合金箔の伸び特性を示すグラフ
【図５】２００℃での加熱後のアルミニウム合金箔の引張強度特性を示すグラフ
【図６】２００℃での加熱後のアルミニウム合金箔の伸び特性を示すグラフ
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態にかかるアルミニウム合金箔について説明する。
実施形態のアルミニウム合金箔は、１５０℃〜２００℃で軟化処理した場合に、つぎのような引張強度および伸びの特性を備えている。
１５０℃で２４０分まで軟化処理した場合に、引張強度が１２０Ｎ／ｍｍ２以上に保たれ、かつ、伸びを２．０％以上有している。
１８０℃で２４０分まで軟化処理した場合に、引張強度は１００Ｎ／ｍｍ２以上に保たれ、かつ、伸びを３．０％以上有している。
２００℃で２４０分まで軟化処理した場合に、引張強度が９０Ｎ／ｍｍ２以上に保たれ、かつ、伸びを３．０％以上有している。
このような特性を備える実施形態のアルミニウム合金箔は、たとえば以下のような組成のアルミニウム合金箔を、以下のような実施形態の製造方法により製造することで得られる。
【００１８】
実施形態のアルミニウム合金箔の組成は特に限定されないが、次のような組成であることが好ましい。
０．３質量％以上３．０質量％以下の鉄（Ｆｅ）を含む。
０．８質量％以上１．５質量％以下のシリコン（Ｓｉ）を含む。
０．０００１質量％以上０．０１１質量％以下の銅（Ｃｕ）を含む。
０．０００１質量％以上０．６質量％以下のマンガン（Ｍｎ）を含む。
０．０００１質量％以上０．０１１質量％以下のマグネシウム（Ｍｇ）を含む。
０．００１質量％以上０．０１１質量％以下の亜鉛（Ｚｎ）を含む。
０．００５質量％以上０．５質量％以下のチタン（Ｔｉ）を含む。
０．０００１質量％以上０．３質量％以下のジルコニウム（Ｚｒ）を含む。
その残部が、アルミニウム（Ａｌ）と不可避不純物とからなる。
【００１９】
上記組成中、鉄は、アルミニウム合金中においてＡｌ−Ｆｅ系の化合物として晶出し、アルミニウム合金箔の伸びの向上に資する。
鉄の含有量が０．３質量％未満であると、伸びの向上効果を十分に得ることができないおそれがある。
また鉄の含有量が３．０質量％を超えると、Ａｌ−Ｆｅ系の化合物が過剰に晶出することにより、引張強度が増大しすぎて、かえって伸びを低下させるおそれがある。
【００２０】
上記組成中、シリコンは、アルミニウム合金箔の引張強度の向上に資する。
シリコンの含有量が０．８質量％未満であると、引張強度の向上効果を十分に得ることができないおそれがある。
またシリコンの含有量が１．５質量％を超えると、引張強度が増大しすぎて伸びを低下させるおそれがある。
【００２１】
上記組成中、銅は、アルミニウムに固溶しやすく、アルミニウム合金箔の伸びを低下させる。
このため、銅の含有量を０．０１１質量％以下に限定することが好ましい。銅のより好ましい含有量は０．００５質量％以下である。銅の含有量の下限値は特に限定されないが、通常は０．０００１質量％程度である。
【００２２】
上記組成中、マンガンは、アルミニウム合金箔の引張強度および伸びの向上に資する。
しかし、アルミニウム合金中においてＡｌ−Ｍｎ系の化合物が過剰に晶出することにより、アルミニウム合金箔の引張強度が増大しすぎて、かえってアルミニウム合金箔の伸びを低下させるおそれがある。このため、マンガンの含有量を０．６質量％以下に限定することが好ましい。マンガンの含有量の下限値は特に限定されないが、通常は０．０００１質量％程度である。
【００２３】
上記組成中、マグネシウムは、アルミニウムに固溶しやすく、アルミニウム合金箔の伸びを低下させる。
このため、マグネシウムの含有量を０．０１１質量％以下に限定することが好ましい。マグネシウムのより好ましい含有量は０．００５質量％以下である。マグネシウムの含有量の下限値は特に限定されないが、通常は０．０００１質量％程度である。
【００２４】
上記組成中、亜鉛は、アルミニウム合金箔の引張強度と伸びの向上に資するが、アルミニウム合金箔の耐食性を著しく低下させる。
このため、亜鉛の含有量を０．０１１質量％以下に限定することが好ましい。亜鉛の含有量の下限値は特に限定されないが、通常は０．００１質量％程度である。
【００２５】
上記組成中、チタンは、アルミニウム合金箔の引張強度および伸びの向上に資する。
チタンの含有量が０．００５質量％未満であると、引張強度と伸びの向上効果を十分に得ることができないおそれがある。
またチタンの含有量が０．５質量％を超えると、アルミニウム合金箔の引張強度が増大しすぎて、伸びを低下させるおそれがある。
【００２６】
上記組成中、ジルコニウムは、アルミニウム合金箔の引張強度および伸びの向上に資する。
ジルコニウムの含有量が０．０００１質量％未満であると、引張強度および伸びの向上効果を十分に得ることができないおそれがある。
またジルコニウムの含有量が０．３質量％を超えると、アルミニウム合金箔の引張強度が増大しすぎて、伸びを低下させる恐れがある。
【００２７】
実施形態のアルミニウム合金箔の厚みは特に限定されないが、５〜１００μｍであることが好ましい。
厚みが５μｍ未満だと、ピンホール（穴）が発生するおそれがあり、１００μｍを超えると箔の強度が高すぎて、成形性が悪くなるおそれがあるからである。
【００２８】
実施形態のアルミニウム合金箔の製造方法は特に限定されないが、次のような製造方法が好ましい。
まず、上記のような組成のアルミニウム合金を準備する。
このアルミニウム合金を公知の連続鋳造法にて鋳造し、厚みが６ｍｍの板状のアルミニウム合金片を得る。
次いで、当該アルミニウム合金片を公知の冷間圧延法にて板圧延し、厚みが０．５〜１．２ｍｍのアルミニウム合金板を得る。
さらに、当該アルミニウム合金板を公知の冷間圧延法にて箔圧延し、厚みが５〜１００μｍの実施形態に係るアルミニウム合金箔を得る。
【００２９】
実施形態のアルミニウム合金箔の製造方法においては、さらに前記板圧延の工程中に、焼鈍温度が３００〜４００℃、焼鈍時間が２〜４８時間にて、中間焼鈍をおこなう。
特に限定されるものではないが、厚み１．２ｍｍのアルミニウム合金板については、１７０℃及び４００℃で５時間の中間焼鈍を、厚み０．５ｍｍのアルミニウム合金板については、３００℃及び５００℃で５時間の中間焼鈍をおこなうことが例示できる。中間焼鈍の雰囲気は空気雰囲気で行ったが、不活性ガスや真空雰囲気で行ってもよい。
かかる中間焼鈍後のアルミニウム合金板は、後続の箔圧延工程で７５μｍの厚みまで圧延をおこなうことが例示できる。
中間焼鈍により、最終的に得られたアルミニウム箔の引張強度と伸びのバランスを、その箔を成形してなる容器を内容物の焼成に用いた場合に、繰り返しの利用に耐えられる最適のバランスに整えることが容易となる。
焼鈍温度が３００℃を下回るか焼鈍時間が２時間を下回ると、５００ｋｇ以上のコイル状のアルミニウム箔を処理する場合、巻芯まで温度が上がりきらない虞がある。焼鈍温度が４００℃を上回るか焼鈍時間が４８時間を上回ると、巻外での引張強度が不十分となるおそれがある。
【００３０】
実施形態の容器は、実施形態のアルミニウム合金箔をプレス加工等の公知の成形方法により、成形することで得られる。
得られた実施形態の容器の用途は特に限定されないが、菓子やパンをオーブン等で焼成する際の容器として用いるのに好適である。
上記のような実施形態のアルミニウム合金箔の引張強度や伸びの特性から、容器は十分な強度を備え、パン等を取り出す際などに容器が撓んだり変形したりすることが抑制され、容器を後続の焼成作業に繰り返し利用することができる。このため、パン等の製造コストの低減に資することができる。
容器の形状については特に限定されないが、平面視円形等の底壁と、底壁の周縁から立ち上がる周壁と、周壁の周縁から水平に広がるフランジ、フランジの外縁に付属する縁巻からなるものが例示できる。
なお、実施形態のアルミニウム合金の用途は、容器に限定されず、電子部品等の容器以外の成形体へと成型する用途にも好適に用いられる。
【実施例】
【００３１】
以下、実施例および比較例を挙げて、本発明を一層明確にする。
【００３２】
実施例１から実施例３として、次表１の合金組成で連続鋳造により得られたアルミニウム合金片を、板圧延後０．５ｍｍの厚みで３００℃の温度で５時間中間焼鈍を行い、７５μｍの厚みのアルミニウム合金箔を得た。
また実施例４から実施例６として、次表１の合金組成で連続鋳造により得られたアルミニウム合金片を、板圧延後１．２ｍｍの厚みで４００℃の温度で５時間中間焼鈍を行い、７５μｍの厚みのアルミニウム合金箔を得た。
なお次表１における各元素の範囲は、大型溶解炉における合金調製において、工程能力を加味した化学成分の範囲を、特許請求の範囲における請求項２の範囲として規定したものである。
【００３３】
【表１】
0006685106.tif 000002
【００３４】
さらに実施例７から実施例９として、合金純度が１Ｎ３０（ＪＩＳ  Ｈ  ４１６０−  １９９４）であり連続鋳造により得られたアルミニウム合金片を、板圧延後０．５ｍｍの厚みで３００℃の温度で５時間中間焼鈍を行い、７５μｍの厚みのアルミニウム合金箔を得た。
【００３５】
これら実施例１から実施例９のアルミニウム合金箔を、深絞り法により、開口外径７５ｍｍ、底径５０ｍｍ、高さ５０ｍｍの平面視円形の焼型容器へと成形した。
この容器にパン生地を収容し、汎用されているコンベクションオーブンを用いてパンを焼成製造した。
実施例１、実施例４および実施例７においては、焼成温度を１５０℃とし、実施例２、実施例５および実施例８においては、焼成温度を１８０℃とし、実施例３、実施例６および実施例９においては、焼成温度を２００℃とし、いずれも焼成時間は３０分とした。
【００３６】
これら実施例１から実施例９の焼型容器につき、パンの焼成調理作業を繰り返し、再利用可能な回数を評価した。結果を次表２に示す。再利用の回数は、焼型容器の開口の変位が５ｍｍ以下であった場合には、再利用可能としてさらにパンの焼成調理作業に用い、開口の変位が５ｍｍを超えた場合には、再利用不可としてそれまでの利用回数を総計した。
表２からわかるように、実施例１〜９の焼型容器のいずれにおいても、複数回にわたって利用可能であることが確認された。
【００３７】
【表２】
0006685106.tif 000003
【００３８】
次に、実施例１０として、表１の合金組成で連続鋳造により得られたアルミニウム合金片を、板圧延後０．５ｍｍの厚みで３００℃の温度で５時間中間焼鈍を行い、７５μｍの厚みのアルミニウム合金箔を得た。
また、実施例１１として、表１の合金組成で連続鋳造により得られたアルミニウム合金片を、板圧延後１．２ｍｍの厚みで４００℃の温度で５時間中間焼鈍を行い、７５μｍの厚みのアルミニウム合金箔を得た。
同様に、比較例１として、表１の合金組成で連続鋳造により得られたアルミニウム合金片を、板圧延後１．２ｍｍの厚みで１７０℃の温度で５時間中間焼鈍を行い、７５μｍの厚みのアルミニウム合金箔を得た。
また、比較例２として、表１の合金組成で連続鋳造により得られたアルミニウム合金片を、板圧延後０．５ｍｍの厚みで５００℃の温度で５時間中間焼鈍を行い、７５μｍの厚みのアルミニウム合金箔を得た。
【００３９】
これら実施例１０および１１ならびに比較例１および２につき、引張強度および伸びの評価をおこなった。結果を次表３に示す。
評価は、アルミニウム合金箔を１５０℃で２４０分まで軟化処理しても、引張強度が１２０Ｎ／ｍｍ２以上に保たれ、かつ、伸びが３．０％以上有していたものを○とし、それ以外を×とした。
同様に、１８０℃で２４０分まで軟化処理しても、引張強度は１００Ｎ／ｍｍ２以上に保たれ、かつ、伸びが３．０％以上有していたものを○とし、それ以外を×とした。
また、２００℃で２４０分まで軟化処理しても、引張強度が９０Ｎ／ｍｍ２以上に保たれ、かつ、伸びが３．０％以上有していたものを○とし、それ以外を×とした。
アルミニウム箔を、容器に深絞り成型加工するには、通常２．０％以上の伸びが必要だからである。
【００４０】
【表３】
0006685106.tif 000004
【００４１】
これら実施例１０および１１ならびに比較例１および２につき、汎用されている加熱器を用いて加熱をおこない、加熱時間に応じた引張強度(Ｎ／ｍｍ２)および伸び(％)の変化を測定した。結果を図１から図６に示す。
図１および図２は、加熱温度が１５０℃における引張強度および伸びを示し、図３および図４は、加熱温度が１８０℃における引張強度および伸びを示し、図５および図６は、加熱温度が２００℃における引張強度および伸びを示す。
なお、各図中、■のプロットは実施例１０を、▲のプロットは実施例１１を、◆のプロットは比較例１を、×のプロットは比較例２を示す。
【００４２】
各図からわかるように、実施例１０および１１においては、１５０℃で２４０分まで加熱しても、引張強度が１２０Ｎ／ｍｍ２以上に保たれ(加熱時間２４０分において、実施例１０では、約１７０Ｎ／ｍｍ２、実施例１１では、約１３０Ｎ／ｍｍ２)、かつ、伸びを２．０％以上有している(加熱時間２４０分において、実施例１０では、約３．５％、実施例１１では、約６．５％)。
また、１８０℃で２４０分まで加熱しても、引張強度は１００Ｎ／ｍｍ２以上に保たれ(加熱時間２４０分において、実施例１０では、１４０Ｎ／ｍｍ２、実施例１１では、約１１０Ｎ／ｍｍ２)かつ、伸びを３．０％以上有している(加熱時間２４０分において、実施例１０では、約７．５％、実施例１１では、約８．０％)。
また、２００℃で２４０分まで加熱しても、引張強度が９０Ｎ／ｍｍ２以上に保たれ(加熱時間２４０分において、実施例１０では、約１３０Ｎ／ｍｍ２、実施例１１では、約１１０Ｎ／ｍｍ２)、かつ、伸びを３．０％以上有している(加熱時間２４０分において、実施例１０では、約６．５％、実施例１１では、８％超)。
【００４３】
これに対して、比較例１においては、図２、図４および図６のように、１５０℃で２４０分まで加熱した場合の伸びが２．０％を下回っており、１８０℃で２４０分まで加熱した場合の伸びが３．０％を下回っており、２００℃で２４０分まで加熱した場合の伸びが３．０％を下回っており、所望の伸びが得られなかった。
また、比較例２においては、図１、図３および図５のように、１５０℃で２４０分まで加熱した場合の引張強度が１２０Ｎ／ｍｍ２を上回っており、１８０℃で２４０分まで加熱した場合の引張強度が１００Ｎ／ｍｍ２も上回っているが、２００℃で２４０分まで加熱した場合の引張強度が７５Ｎ／ｍｍ２と９０Ｎ／ｍｍ２を下回っているため、本発明のアルミニウム合金箔としての所望の引張強度が得られなかった。
【００４４】
今回開示された実施形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考慮されるべきである。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての修正と変形を含むものであることが意図される。
【図１】
0006685106.tif 000005
【図２】
0006685106.tif 000006
【図３】
0006685106.tif 000007
【図４】
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【図５】
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【図６】
0006685106.tif 000010