(57)【要約】【課題】  均一で良好な抗菌性を示す抗菌性アルミニウム展伸材を提供する。【解決手段】  最終焼鈍後のアルミニウム展伸材１の表面酸化皮膜２の厚さを５ｎｍ以下、表面の接触角を３５〜６５度とする。アルミニウム材を冷間圧延して、その後、最終焼鈍を行うアルミニウム展伸材の製造方法において、冷間圧延時に３００〜４００℃×３〜５時間の中間焼鈍を行い、冷間圧延後、２１０〜２５０℃×２〜５時間の最終焼鈍を行ってアルミニウム展伸材を製造する。特別な抗菌処理や、元素の添加なしに、良好な抗菌性が均一に発現するとともに、良好な耐食性が確保される。また、抗菌性に優れたアルミニウム展伸材を歩留まりよく、生産性よく製造することができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
最終焼鈍後の表面酸化皮膜厚が５ｎｍ以下で、かつ表面の接触角が３５〜６５度であることを特徴とする抗菌性アルミニウム展伸材。
【請求項２】
成分組成が、質量％でＺｎ：０．０５〜０．５％を含有し、残部がＡｌと不純物からなり、かつ不純物中のＣｕ量が０．１％未満であることを特徴とする請求項１記載の抗菌性アルミニウム展伸材。
【請求項３】
成分組成が、質量％でＺｎ：０．０５〜０．５％、Ｆｅ：０．６〜１．８％、Ｓｉ：０．０５〜０．５％を含有し、残部がＡｌと不純物からなり、かつ不純物中のＣｕ量が０．１％未満であることを特徴とする請求項１に記載の抗菌性アルミニウム展伸材。
【請求項４】
耐力が４０〜１００Ｎ／ｍｍ２のホイル材であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の抗菌性アルミニウム展伸材。
【請求項５】
アルミニウム材を冷間圧延して、その後、最終焼鈍を行う抗菌性アルミニウム展伸材の製造方法において、前記冷間圧延時に３００〜４００℃×３〜５時間の中間焼鈍を行い、冷間圧延後、２１０〜２５０℃×２〜５時間の最終焼鈍を行うことを特徴とする抗菌性アルミニウム展伸材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、本発明は、日用品や各種包装用材料、事務用品、台所製品など、食品や人間が直接手に触れる場所などに用いられ、特別な抗菌剤の添加や塗布などの処理なしで、優れた抗菌性を付与できるアルミニウム展伸材およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
元来、日本人は清潔好きなこともあり、食品や衛生関係においては、高い衛生状態が望まれており、また食品・衛生関係だけでなく、医療や研究機関などにおいても抗菌性のニーズが高い。
このようなニーズに対し、日用品などに広く用いられているアルミニウム展伸材料では、抗菌性を付与するために、一般的に、その製品表面に有機系抗菌剤、もしくは無機系抗菌材を含んだ有機系皮膜や、光触媒皮膜を直接、或いはアルマイト処理などと合わせて配した抗菌処理方法が取られている。
しかし食品関連など、直接薬剤が触れることを忌避するような用途等においては、アルミニウムに抗菌性元素であるＡｇやＣｕを微量添加する技術が提案されている（例えば特許文献１、２）。
【特許文献１】特開２０００−１７８６７４号公報
【特許文献２】特開２００１−３３５８７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、前記した提案技術では、抗菌性の発現が十分ではなく、また、その作用にもバラツキが大きい。また、アルミニウム材料に抗菌性元素としてＡｇ、Ｃｕを添加する場合、Ｃｕでは、圧延性を阻害したり、耐食性を劣化させるという問題があり、また、Ａｇでは、効果が少ない割に高価でコストアップを招くという問題がある。
【０００４】
本発明は、上記事情を背景としてなされたものであり、抗菌性の発現をバラツキなく安定して得ることができる抗菌性アルミニウム展伸材およびその製造方法を提供することを基本的な目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
すなわち本発明の抗菌性アルミニウム展伸材のうち、請求項１記載の発明は、最終焼鈍後の表面酸化皮膜厚が５ｎｍ以下で、かつ表面の接触角が３５〜６５度であることを特徴とする。
【０００６】
請求項２記載の抗菌性アルミニウム展伸材の発明は、請求項１記載の発明において、成分組成が、質量％でＺｎ：０．０５〜０．５％を含有し、残部がＡｌと不純物からなり、かつ不純物中のＣｕ量が０．１％未満であることを特徴とする。
【０００７】
請求項３記載の抗菌性アルミニウム展伸材の発明は、請求項１記載の発明において、成分組成が、質量％でＺｎ：０．０５〜０．５％、Ｆｅ：０．６〜１．８％、Ｓｉ：０．０５〜０．５％を含有し、残部がＡｌと不純物からなり、かつ不純物中のＣｕ量が０．１％未満であることを特徴とする。
【０００８】
請求項４記載の抗菌性アルミニウム展伸材の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の発明において、耐力が４０〜１００Ｎ／ｍｍ２のホイル材であることを特徴とする。
【０００９】
請求項５記載の抗菌性アルミニウム展伸材の製造方法の発明は、アルミニウム材を冷間圧延して、その後、最終焼鈍を行う抗菌性アルミニウム展伸材の製造方法において、前記冷間圧延時に３００〜４００℃×３〜５時間の中間焼鈍を行い、冷間圧延後、２１０〜２５０℃×２〜５時間の最終焼鈍を行うことを特徴とする。
【００１０】
以下に、本発明の構成規定理由について説明する。
表面酸化皮膜厚：５ｎｍ以下
無機系抗菌材の抗菌メカニズムは、金属に接触した細菌や有機物、水に金属イオンが溶出し、これら金属イオンが細菌に付着、若しくは取り込まれることで細菌が死滅すると考えられている。そして、製品として表面の酸化皮膜が薄い状態では、酸化皮膜の穴からＡｌ等の金属イオンが溶出しやすく、これら金属イオンが細菌に付着し、細菌や細菌内の酵素を破壊することにより、良好な抗菌性を示す。一方、酸化皮膜が厚いとアルミの露出面積が少ないか、或いは露出面がないために金属イオンの溶出が起きず、抗菌性が十分に出現しない。このため、最終焼鈍後において、表面の酸化皮膜厚を平均で５ｎｍ以下とする。なお、同様の理由で４５ｎｍ以下がさらに望ましい。
【００１１】
表面の接触角：３５〜６５度
アルミニウム展伸材の表面には、冷間圧延を行う際に付着される圧延油などが残存している。この残油が多いと、圧延油の残滓（有機物）が基材の表面を覆ってしまうため、アルミニウムと細菌等を遮断してしまう。一方、残油があまりに少ないと、抗菌性アルミニウム展伸材の表面露出が増えて耐食性を低下させる。特に本発明では、上記のように表面酸化皮膜厚を薄く制限していることもあり、残油量が過小であると耐食性を急激に低下させる。以上のように、抗菌性アルミニウム展伸材表面の残油量は抗菌性、耐食性において重要であり、本願発明では、これを換算した表面の濡れ性すなわち接触角を規定している。残油の量が多いと表面の濡れ性が悪くなって接触角が大きくなり、６５度を超えると十分な抗菌性が発現しない。一方、残油量が少なすぎると濡れ性が高くなって接触角が小さくなり、３５度未満になると十分な耐食性が得られない。なお、同様の理由で接触角の下限を４０度、上限を６０度とするのが望ましい。
【００１２】
（成分組成）
Ｚｎ：０．０５〜０．５％
抗菌性があるとしてよく文献に紹介されている金属元素はＡｇ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｎｉ等であるが、Ａｌ（Ａｌイオン）にも、Ａｇイオン、Ｃｕイオン程ではないが、Ｚｎイオンと同程度の抗菌性がある｛新殺菌工学実用ハンドブック、４６７、サイエンスフォーラム（１９９１）｝。したがって、抗菌性アルミニウム展伸材の組成としては、純アルミニウムを用いることもできる。ただし、抗菌性アルミニウム展伸材に適量のＺｎを含有させると、さらに抗菌性を向上させることができる。
すなわち、Ｚｎは自身が溶出して抗菌性を示す以外に酸化皮膜を薄くする効果があり、さらに、Ｚｎはアルミニウムに固溶することによって電気化学的にＡｌの電位を卑にし、Ａｌの溶出が促進されて抗菌性が向上する。また、Ｚｎはアルミニウムに均一に固溶しているために析出物のように局在せず、Ａｌイオンの溶出は基材均一、かつ緩やかに行われる。よって抗菌性の効果が、長期に渡って安定して持続する。
ただし、Ｚｎの含有量が過小であると、Ａｌイオンの溶出が少なく、充分な抗菌性が得られない。一方、Ｚｎの含有量が過大であると、耐食性が劣化してしまう。これらのため、Ｚｎを含有させる場合、その含有量を０．０５〜０．５％に定める。なお、同様の理由で下限を０．１％、上限を０．３％とするのが望ましい。
【００１３】
Ｃｕ：０．１％未満
Ｃｕは、上記のように一般には抗菌性をもたらす元素として知られている。しかし、ＣｕはＡｌとの電位差が大きく、局所的なＡｌイオンの溶出（腐食）が急激に進んでしまい、耐食性を損なう。そこで、実際の使用に耐えうる耐食性を確保するために、耐食性を劣化させるＣｕの含有量を所望により制限する。また、製造方法において、酸化皮膜の成長を抑えるために中間焼鈍条件を低く設定していることもあり、圧延性を阻害するＣｕの添加量は出来るだけ少ないほうが好ましい。このため、Ｃｕ量を０．１％未満に規制する。さらに好ましくは０．０５％未満に規制する。
【００１４】
Ｆｅ：０．６〜１．８％、Ｓｉ：０．０５〜０．５％
本発明品を薄箔（例えば４０μｍ以下）に圧延するためには、基材の強度を向上させる必要がある。また、例えば家庭用アルミホイルの使い勝手を考慮すると、製品の基材強度が強いほうが好ましい。以上のことから、基材強度向上を目的に、所望によりＦｅとＳｉを添加する。尚、単独の添加では目的とする強度がえられないため、ＦｅとＳｉを併用する。それぞれ下限未満の含有量では、必要な強度が得られず、上限を超える含有量では、圧延性が大きく劣化するため、上記範囲に定める。なお、同様の理由でＦｅの下限を１．２％、上限を１．７％、Ｓｉの上限を０．２０％とするのが望ましい。
【００１５】
耐力：４０〜１００Ｎ／ｍｍ２
製品としての抗菌性アルミニウム展伸材の強度（耐力）は、ホイル材として用いる場合、所定の範囲内にあるのが望ましい。
そして耐力が小さすぎると以下の問題点がある。
・基材が軟らかくなり、食品等を包んだ時に基材の形状維持性に劣る。
・箱から取り出して希望の長さにカットする際の作業性（カット性）に劣る。
・製品の小径紙管に巻き取る際、シワが発生しやすい。
また、耐力が大きすぎると、基材が脆くなり、食品等を包むときに基材に亀裂が入ってしまう。これらのため、ホイル材として用いる場合、耐力が４０〜１００Ｎ／ｍｍ２の範囲にあるのが望ましい。なお、同様の理由で、さらに耐力の下限を５０Ｎ／ｍｍ２とするのが望ましい。
【００１６】
中間焼鈍条件３００〜４００℃×３〜５時間
本発明の抗菌性アルミニウム展伸材の酸化皮膜厚および残油量は、製造時に中間焼鈍と最終焼鈍とを調整することにより達成可能である。
ここで、中間焼鈍で過加熱をすると、最終焼鈍後の酸化皮膜が厚くなってしまう。一方、加熱不足ではアルミの再結晶が起こらず、その後の圧延に必要な基材の軟化が得られない。これらの理由のため、中間焼鈍での加熱温度および加熱時間を上記範囲に規定する。中間焼鈍での適切な加熱により、適度な軟化がなされ、また適度な酸化皮膜の形成を可能にする。これにより最終焼鈍での加熱負担を軽減する。最終焼鈍での加熱負担を大きくすると、残油量が過小になってしまう。
【００１７】
最終焼鈍条件：２１０〜２５０℃×２〜５時間
前記した中間焼鈍条件と最終焼鈍条件とによって、好適な酸化皮膜厚と残油量が得られる。
ここで、最終焼鈍で過加熱すると、残油量は減るものの、酸化皮膜の成長を促進してしまい、良好な抗菌性が得られなくなる。一方、加熱不足であると、酸化皮膜の成長は抑えられるものの、残油量が増えてしまい、同じく良好な抗菌性が得られなくなる。これらの理由のため、中間焼鈍での加熱温度および加熱時間を上記範囲に規定する。
【発明の効果】
【００１８】
以上説明したように、本発明の抗菌性アルミニウム展伸材によれば、最終焼鈍後の表面酸化皮膜厚が５ｎｍ以下で、かつ表面の接触角が３５〜６５度であるので、特別な抗菌処理や、元素の添加なしに、良好な抗菌性が均一に発現するとともに、良好な耐食性が確保される。また、本発明品では、長時間抗菌性の効果が持続する。
【００１９】
また、本発明の抗菌性アルミニウム展伸材の製造方法によれば、アルミニウム材を冷間圧延して、その後、最終焼鈍を行う抗菌性アルミニウム展伸材の製造方法において、前記冷間圧延時に３００〜４００℃×３〜５時間の中間焼鈍を行い、冷間圧延後、２１０〜２５０℃×２〜５時間の最終焼鈍を行うので、表面の酸化皮膜厚さを薄くできるとともに、表面に適量の油が残る。これにより、上記発明における酸化皮膜厚および表面の接触角の条件を充足する抗菌性アルミニウム展伸材を歩留まりや生産性よく得ることができ、良好な抗菌性、耐食性を有する材料を提供することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下に、本発明の一実施形態を説明する。
好適には、質量％でＺｎ：０．０５〜０．５％を含有し、所望によりＺｎ：０．０５〜０．５％、Ｆｅ：０．６〜１．８％、Ｓｉ：０．０５〜０．５％を含有し残部がＡｌと不純物からなり、かつ不純物中のＣｕ量が０．１％未満である組成を有するアルミニウム合金を溶製する。なお、本発明においては、抗菌性アルミニウム展伸材を構成する組成が上記に限定されないことは前述したとおりである。
また、本発明としては、アルミニウム合金の溶製方法は特に限定されるものではなく、常法により行うことができる。また、通常は、半連続鋳造後に熱間圧延を行って板材とするが、連続鋳造圧延によって板材を得るものであっても良い。また、熱間圧延、連続鋳造圧延における条件も本発明としては特に限定されるものではない。
【００２１】
板材は、その後、冷間圧延を施してさらに薄肉化する。この冷間圧延に際しては、上記した条件（３００〜４００℃×３〜５時間）によって中間焼鈍を施すのが望ましい。該中間焼鈍は、適宜の加熱炉を用いて行うことができる。適切な中間焼鈍を行うことにより後述する最終焼鈍での加熱負担を軽減して酸化皮膜厚および残油量の調整を容易にする。なお、冷間圧延における圧下率等の条件は特に限定されるものではない。
【００２２】
冷間圧延後には、通常は軟質化のために最終焼鈍を行う。該最終焼鈍では、上記した条件（２１０〜２５０℃×２〜５時間）で最終焼鈍を行うことにより、材料が適度に軟質化され、また、表面酸化皮膜厚を薄くできるとともに、表面に適量の残油を確保することができ、本発明条件の抗菌性アルミニウム展伸材を製造することができる。上記軟質化により、例えばホイル材とする場合、好適には、４０〜１００Ｎ／ｍｍ２の耐力とする。
該抗菌性アルミニウム展伸材は、図１に示すように、展伸材基材１の表面に薄い酸化皮膜２が形成されており、該酸化皮膜２は５ｎｍ以下の厚さとなっている。また、該酸化皮膜２上には油膜３が残存している。この結果、表面における接触角は３５〜６５度の範囲内となっている。なお、接触角の測定法は特に限定されるものではなく、一般的な評価方法を用いることができる。例えば、測定材の表面に定量液滴を滴下し、接触角を適宜の方法により測定する。
適切な酸化皮膜厚と残油量とにより良好な抗菌性と耐食性とを兼ね備えたものとなる。
【００２３】
一方、中間焼鈍または最終焼鈍が適切に行われなかった場合、例えば最終焼鈍での加熱が過度になると、図２（ａ）に示すように、残油量が適切でも酸化皮膜２ａの厚さが５ｎｍを超えることになり、抗菌性の発現が不十分となる。また、最終焼鈍での加熱が本発明条件に比して不足した場合、図２（ｂ）に示すように、酸化皮膜２の厚さは十分に薄くなるが、油膜３ａの量が過大になり、良好な抗菌性が得られないことになる。
【００２４】
本発明の抗菌性アルミニウム展伸材は、抗菌性が必要とされる種々の用途に使用することができ、本発明としては特定の用途に限定されるものではない。例えば食品包装、展示用のホイル材が好適な用途である。
【実施例１】
【００２５】
表１に示す組成のアルミニウム合金を常法により溶製し、熱間圧延により６ｍｍ厚に圧延し、冷間圧延によって１２μｍ厚の抗菌性アルミニウム展伸材とした。該抗菌性アルミニウム展伸材はホイル材として使用可能な厚さを有している。上記冷間圧延中には、表２に示す条件で中間焼鈍を行った。その後、同じく表２に示す条件で最終焼鈍を行った。
得られた供試材について、以下の条件で圧延性、強度、酸化皮膜厚、接触角の測定を行った。さらに、これら供試材について耐食性および抗菌性を評価する試験を行った。それらの結果を表２に示す。
【００２６】
酸化皮膜厚み    ＥＳＣＡ（アルバック・ファイ社製Ｑｕａｎｔｅｒａ  ＳＭＸ）
接触角の測定    液滴法（θ／２法）（協和界面科学社製ＣＡ−Ｖ型）
基材強度        ０．２％耐力
圧延性          中間焼鈍の厚さ５００μｍ、幅１０５０ｍｍの板５０００ｋｇを１                    ２μｍまで圧延した時の破断回数で評価した
耐食性          ５０℃×９５％ＲＨ×７ｄａｙｓ後の変色した領域の面積率（略称                    変色率）を測定  変色率が５％未満を良好、１０％以上を不良とし                    た
抗菌性          フィルム密着法（ＪＩＳ  Ｚ  ２８０１）前処理殺菌：紫外線×１                    ５ｈｒｓ  抗菌活性値が２以上なら抗菌性があると判断
【００２７】
【表１】
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【００２８】
【表２】
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【００２９】
表２に示すように、本発明の供試材は、圧延性も良好であり、優れた抗菌性を有していた。また、発明材は適切なＺｎ量、Ｃｕ量を含有することで優れた耐食性を示した。一方、比較材は、酸化皮膜厚さ又は接触角が適切でなく、抗菌性、耐食性のいずれかが劣っていた。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の一実施形態の抗菌性アルミニウム展伸材表層を示す図である。
【図２】本発明以外の抗菌性アルミニウム展伸材表層を示す図である。
【符号の説明】
【００３１】
１  抗菌性アルミニウム展伸材基材
２  酸化皮膜
３  油膜
【図１】
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【図２】
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