可见光反射材料用铝箔及其制造方法

摘要

本发明提供一种铝箔，其中，存在于预先确定的表面积中的结晶物的总表面积的比例为2％以下，每1个结晶物的平均表面积为2μm2以下，与轧制方向垂直的方向的表面粗糙度Rz为40nm以下，并且表面粗糙度Ra为10nm以下。通过使用表面粗糙度Ra为40nm以下的轧制辊在压下率为35％以上的条件下对铝箔进行最终冷轧而制造可见光反射材料用铝箔。

权利要求

1.一种可见光反射材料用铝箔，其中，存在于预先确定的表面积中的结晶物的总表面积的比例为2％以下，每1个所述结晶物的平均表面积为2μm2以下，与轧制方向垂直的方向的表面粗糙度Rz为40nm以下，表面粗糙度Ra为10nm以下，

并且所述铝箔的光泽度大于82.2％。

2.根据权利要求1所述的可见光反射材料用铝箔，其中，该铝箔的厚度为4μm以上且为200μm以下。

3.一种可见光反射材料用铝箔的制造方法，是制造权利要求1或2所述的可见光反射材料用铝箔的方法，包括使用表面粗糙度Ra为40nm以下的轧制辊在压下率为35％以上的条件下对铝箔进行最终冷轧。

说明书

可见光反射材料用铝箔及其制造方法

技术领域

[0001] 本发明涉及可见光反射材料用铝箔及其制造方法。而且，本说明书中，“铝箔”这样的术语是以不仅包括纯铝箔、而且还包括铝合金箔的意思使用。

背景技术

[0002] 近年来，从减少对环境的影响的观点考虑，希望有效地利用太阳光、照明光等光。作为光的有效的利用，例如可以举出太阳光会聚在规定的部位而发电的方法或使之发热的方法。为了有效地利用光，需要使光以最小限度的能量损失反射。为此，对于所使用的反射材料，为了在使光这样的电磁波以最小限度的损失反射的同时，将所反射的电磁波没有浪费地传递到规定的部位而会聚，希望使电磁波尽可能不散射地反射。即，作为对反射材料要求的重要的性能，是以最小限度的能量损失进行正反射，所述正反射是使电磁波以与射入反射材料的角度相同的角度反射。

[0003] 正反射的程度是利用由光泽度(JIS Z 8740)规定的数值来评价。光泽度是接收将从一个方向以特定的角度θ、例如60度的角度入射的光以特定的角度θ、例如60度反射的光，利用该受光量评价。

[0004] 作为正反射的程度高、并且可见光区域的反射率高的反射材料，可以举出银、铝。特别是铝作为密度小而质轻、导热性也好、在金属中比较廉价并且反射率高的材料，在作为可见光反射材料的用途方面受到关注。

[0005] 如日本特开2003-170205号公报(以下称作专利文献1)中记载所示，作为铝箔的反射特性而言光泽度一般为60～70％左右。

[0006] 另一方面，在日本特开2002-143904号公报(以下称作专利文献2)中，作为制造高光泽铝板的方法，记载有借助利用膜研磨或辊舔研磨进行了表面精加工的轧制辊对铝板进行最终冷轧的方法。使用该方法，将磨光了的辊的低表面粗糙度转印到铝板的表面，由此得到表面粗糙度Ra为0.20～0.60μm左右的铝板。

[0007] 现有技术文献

[0008] 专利文献

[0009] 专利文献1：日本特开2003-170205号公报

[0010] 专利文献2：日本特开2002-143904号公报

发明内容

[0011] 发明所要解决的问题

[0012] 如专利文献1中记载所示，作为铝箔的反射特性而言光泽度一般为60～70％左右。

[0013] 专利文献2中得到的表面粗糙度Ra为0.20～0.60μm左右的铝板中，存在有铝板的表面的凹凸大、入射光在表面的凹凸部漫反射、使得正反射的光减少的问题。

[0014] 另外，即使使用以被磨光到表面粗糙度Ra为40nm以下的低粗糙度的轧制辊对铝箔进行最终冷轧的方法，根据发明人的研究，也只能得到光泽度最大为82.2％的铝箔。该程度的光泽度的铝箔无法应对具有更高的反射率的反射材料的用途。

[0015] 因而，本发明的目的在于，提供具有更高的光泽度的可见光反射材料用铝箔及其制造方法。

[0016] 用于解决问题的方法

[0017] 本发明人等为了解决上述的问题反复进行了深入研究，结果发现，如果不仅控制表面粗糙度，而且还控制存在于铝箔表面的结晶物，铝箔的光泽度就会提高。即，本发明的可见光反射材料用铝箔及其制造方法具有以下的特征。

[0018] 依照本发明的可见光反射材料用铝箔的存在于预先确定的表面积中的结晶物的总表面积的比例为2％以下，每1个上述的结晶物的平均表面积为2μm2以下，与轧制方向垂直的方向的表面粗糙度Rz为40nm以下，并且表面粗糙度Ra为10nm以下。

[0019] 本发明的可见光反射材料用铝箔中，该铝箔的厚度优选为4μm以上且为200μm以下。

[0020] 制造具有上述的特征的可见光反射材料用铝箔的方法中，使用表面粗糙度Ra为40nm以下的轧制辊在压下率为35％以上的条件下对铝箔进行最终冷轧。

[0021] 发明效果

[0022] 具有以上的特征的本发明的可见光反射材料用铝箔具有高于以往的光泽度，因此在将本发明的可见光反射材料用铝箔应用于反射材料中时可以进一步减少光的能量损失地传递光。

具体实施方式

[0023] 以下，对本发明的实施方式进行说明。

[0024] 本发明的铝箔的存在于铝箔的预先确定的表面积中的结晶物的总表面积的比例为2％以下，每1个结晶物的平均表面积为2μm2以下，与轧制方向垂直的方向、即TD方向的表面粗糙度Rz为40nm以下，表面粗糙度Ra为10nm以下。

[0025] 通过使本发明的铝箔具有上述的构成，成为正反射的指标的光泽度就可以大于82.2％。而且，所谓结晶物，例如是指Al-Fe系、Al-Fe-Mn系、Al-Mg-Si系、Al-Mn系等各种金属间化合物。射入结晶物的表面的电磁波的反射率低于射入铝本身的表面的电磁波的反射率。而且，本发明中所说的所谓铝箔的表面，是指在铝箔的外观中可以利用目视、显微镜等确认的区域。严格来说，在铝箔和存在于铝箔的表面的结晶物的表面形成有氧化被膜，本发明中所说的所谓铝箔的表面，是指除去这些氧化被膜后的铝箔的表面。

[0026] 如果结晶物以结晶物的总表面积相对于铝箔的表面积的比例大于2％的程度存在于铝箔的表面，铝箔的反射率就会降低。如果每1个结晶物的平均表面积大于2μm2，就会在铝箔的表面的反射率中产生不均。

[0027] 而且，存在于铝箔的预先确定的表面积中的结晶物的总表面积的比例的下限值在理想的(理论的)情况下为0％。然而，如果考虑后述的每1个结晶物的平均表面积的下限值，则为0.01％。另外，由于利用光学显微镜观察结晶物，因此结晶物的表面积的检测极限值为2 2
0.01μm左右，因而每1个结晶物的平均表面积的下限值为0.01μm。

[0028] 另外，存在于铝箔的表面的结晶物不仅使铝箔本来的反射率降低，而且还会在铝箔的表面产生凹凸。在作为制造铝箔的过程之一的冷轧中，由于结晶物比铝的基质硬，因此铝会优先地发生塑性变形。结晶物在发生了塑性变形的铝箔的表面上滚动，一部分的结晶物从铝箔的表面脱落而在铝箔的表面产生凹凸。由此，如果结晶物的总表面积大，即结晶物的量多，在铝箔的表面产生凹凸的程度就会变大。此外，如果每1个结晶物的平均表面积大，在结晶物从铝箔的表面脱落时形成的凹部就会变大。这些情况的结果是，射入铝箔的表面的可见光在形成于铝箔的表面的凹凸部发生漫反射，因此反射率降低。

[0029] 此外，在本发明的铝箔中，通过使与轧制方向垂直的TD方向的表面粗糙度Rz为40nm以下，表面粗糙度Ra为10nm以下，而减少铝箔的表面的凹凸，因此可以抑制在铝箔的表面的凹凸部反射了的可见光再次打到另外的凹凸部而使反射光衰减。

[0030] 一般是利用冷轧来制造铝箔。如果对铝箔实施该冷轧，就会在铝箔的表面存在轧制辊的转印条纹。该轧制辊的转印条纹会使铝箔的表面产生凹凸。由一定以上的大小的转印条纹构成的凹凸会给可见光的反射角度带来各向异性。由此，特别是在接近紫外线区域的波长、例如380～600nm的波长下反射率降低。由该轧制辊的转印条纹引起的表面粗糙度可以作为与轧制方向垂直的方向、即TD方向的表面粗糙度Rz的值进行评价。

[0031] 本发明的铝箔中，通过将TD方向的表面粗糙度Rz控制为40nm以下，接近紫外线区域的可见光区域(例如380～600nm的波长)的光的反射率就会变高，可以在全部可见光区域中具有高反射率。由此，可以提高对于铝箔的表面的可见光区域的平均反射率。

[0032] 然而，基于自然定律，入射的可见光的电磁波在某个表面反射时，如果在该表面有凹凸，则反射的角度会随着入射的部位而变化。根据情况不同在某个凹凸部反射的光例如又打到(入射到)在该凹凸部的附近存在的凹凸部，产生引起多次反射的可能性。已知在1次的反射中反射光会衰减，而如果多次反射，该光的反射率就会进一步降低。因而，本发明的铝箔中，表面粗糙度Ra被控制为10nm以下。

[0033] 而且，作为获得上述的表面粗糙度Rz和Ra的方法，有物理研磨、电解研磨、化学研磨等研磨加工、或使用了表面为镜面状态的轧制辊的冷轧等。对于使用了表面为镜面状态的轧制辊的冷轧在后面叙述。

[0034] 本发明的铝箔的厚度优选为4μm以上且为200μm以下。如果铝箔的厚度小于4μm，则作为铝箔无法维持机械强度，会因制造时的操作等而在铝箔的表面产生褶皱。如果铝箔的厚度大于200μm，则不仅铝箔的重量增大，而且对于成形等加工造成限制，因此不够连续。更优选铝箔的厚度为6μm以上且为200μm以下。为了使铝箔的厚度为上述范围，只要依照一般的铝箔的制造方法进行铸造和轧制即可。

[0035] 作为使与轧制方向垂直的TD方向的表面粗糙度Rz为40nm以下、使表面粗糙度Ra为10nm以下的方法之一，最好采用以下的制造方法。

[0036] 具体而言，通过制备规定的组成的铝的熔液，使铝的熔液凝固而制造铸锭。也可以对所得的铸锭在400～630℃左右的温度实施1～20小时左右的均匀化处理。其后，通过对铸锭实施热轧和冷轧而轧制为规定的厚度的铝箔。而且，在利用连续铸造来制造薄板的铝的情况下，也可以在连续铸造后，直接利用冷轧得到所需的厚度的铝箔。

[0037] 其后，在最终冷轧工序中，优选使用表面粗糙度Ra为40nm以下的轧制辊，以35％以上的压下率进行轧制。

[0038] 在最终冷轧工序中使用表面粗糙度Ra为40nm以下的轧制辊的理由如下所示。最终冷轧工序中使用的轧制辊的表面粗糙度对最终冷轧工序后得到的铝箔的表面粗糙度产生大的影响。如果使用表面粗糙度Ra大于40nm的轧制辊轧制铝箔，所得的铝箔的与轧制方向垂直的TD方向的表面粗糙度Rz就会大于40nm，表面粗糙度Ra也会大于10nm。最终冷轧工序中使用的轧制辊的表面粗糙度Ra越小越好，更优选为30nm以下。而且，轧制辊的表面粗糙度Ra是由JIS B0601(1982年版)定义的中心线平均粗糙度Ra，另一方面，铝箔的表面粗糙度Ra是将由JIS B0601(1982年版)定义的中心线平均粗糙度Ra为了可以适用于面而三维地扩展后算出的值。

[0039] 最终冷轧工序的压下率为35％以上的理由如下所示。一般如果压下率变低，混入轧制辊与铝箔之间的轧制油膜量就会有增多的趋势。由此，在轧制工序后的铝箔的表面增加因压入轧制油而出现的深度为数～数十μm的油坑。其结果是，所得的铝箔的表面会增加由油坑造成的凹凸。因而，如果以小于35％的压下率进行轧制，所得的铝箔的表面粗糙度Ra就会受到由油坑带来的凹凸的很大影响，会大于10nm。压下率的上限值没有特别限定，然而如果考虑轧制性，则优选为60％。

[0040] 而且，在制造软质的铝箔的情况下，只要对铝箔以250～450℃左右的温度实施1～30小时左右的热处理即可。

[0041] 也可以通过对所得的可见光反射材料用铝箔的表面进一步研磨而进行提高光泽度的处理。也可以出于保护表面的目的而在铝箔的表面设置表面保护层。表面保护层可以通过如下等操作设于铝箔的表面，即，在铝箔的表面贴合并层叠膜、涂布树脂等、例如利用离子等离子体处理形成SiO系的无机物层、实施离子镀处理、实施溅射处理、实施蒸镀处理、实施镀敷处理、利用阳极氧化形成氧化被膜层。

[0042] 也可以将所得的可见光反射材料用铝箔成形为任意的形状后使用。具体而言，可以利用胀形成形加工或深拉深成形加工加工为任意的形状，或者也可以利用折曲加工或弯曲加工加工为符合目的的形状。

[0043] 可以将所得的可见光反射材料用铝箔的一个表面作为反射材料使用，将另一个表面贴附在其他的部件上使用，也可以贴合在金属、树脂等板或膜上使用。此外，例如也可以在将铝箔的表面贴合在树脂膜上后，在其表面选择性地设置抗蚀剂层，通过实施蚀刻处理而形成布线图案后使用。

[0044] 本发明的铝箔的组成没有特别限定，然而铁(Fe)的含量优选为0.001％质量以上且为0.5质量％以下。由于铁在铝中的固溶度小，因此在铝的铸造时容易结晶出FeAl3等金属间化合物。这些结晶物与铝基质相比可见光区域的反射率低，成为使作为铝箔的可见光反射率降低的原因。如果铁的含量为0.5质量％以上，在所添加的铁全部结晶的情况下，作为Al-Fe系金属间化合物的FeAl3的结晶量就会大于1.2质量％地存在，光泽度会低于82.2％。由此，需要使铁的含量为0.5质量％以下。另外，如果铁的含量小于0.001质量％，铝箔的强度就会降低。

[0045] 另外，本发明的铝箔中锰(Mn)的含量优选为0.5质量％以下。与铁相同锰在铝中的固溶度也小，因此在铝的铸造时容易结晶出Al-Fe-Mn系的化合物等。Al-Fe-Mn系的结晶物与Al-Fe系的结晶物相比更微细，然而这些结晶物与铝基质相比可见光区域的反射率低，成为使作为铝箔的可见光反射率降低的原因。如果锰的含量为0.5质量％以上，则在所添加的锰全部结晶的情况下，Al-Fe-Mn系金属间化合物就会大于1.5质量％地存在，光泽度会低于82.2％。由此，需要使锰的含量为0.5质量％以下。

[0046] 此外，本发明的铝箔中硅(Si)的含量优选为0.001％质量％以上且为0.3质量％以下。硅在铝中的固溶度大而难以形成结晶物，因此如果在铝箔中是不会生成结晶物的程度的含量，则不会使可见光区域的反射率降低。另外，如果含有硅，则可以利用固溶强化提高铝箔的机械强度，因此可以使得厚度薄的箔的轧制变得容易。如果硅的含量小于0.001质量％，则无法充分地获得上述的效果。如果硅的含量大于0.3质量％，则容易产生粗大的结晶物，不仅反射特性降低，而且晶粒的微细化效果也受到损害，因此强度和加工性都有降低的趋势。

[0047] 本发明的铝箔中镁(Mg)的含量优选为3质量％以下。镁在铝中的固溶度最大达到18质量％，结晶物的产生极少，因此不会对铝箔的反射特性造成大的影响，可以改善铝箔的机械强度。然而，如果镁的含量大于3质量％，铝箔的机械强度就会过高，因此铝箔的轧制性降低。为了兼具铝箔的理想的反射特性和机械强度，更优选使镁的含量为2质量％以下。

[0048] 而且，本发明的铝箔也可以以不会对上述的特性和效果造成影响的程度的含量，含有铜(Cu)、锌(Zn)、钛(Ti)、钒(V)、镍(Ni)、铬(Cr)、锆(Zr)、硼(B)、镓(Ga)、铋(Bi)等元素。

[0049] 如上说明所示，本发明的铝箔从字面上看为“箔”，与通常厚度为500μm程度以上的“铝板”不同，具有如下所示的各种优点。即，铝箔在轻质化方面特别优异，并且成形加工容易，另外还显示出对于铝板而言难以向弯曲物上的贴附等形状追随性、柔性的优点。另外，在带来废弃物的减少等对于环境的负担的方面也相对于铝板具有优势。

[0050] 因而，此种本发明的铝箔可以利用上述的优点，合适地应用于照明设备的反射材料、住宅等的采光用反射材料、闪光灯反射材料、太阳灶(借助太阳光的聚光的烹调器具用反射材料)、包装材料、装饰材料等用途中。

[0051] 实施例

[0052] 如下说明所示地制作出本发明的实施例和比较例的铝箔的试样。

[0053] 使用表1所示的组成A～F的铝，依照表2所示的制造工序，制作出表3所示的实施例1～5和比较例1～9的铝箔的试样。而且，表1中所谓“其他元素合计”，表示由JIS规定的元素以外的不可避免的杂质元素(B、Bi、Pb、Na等)的合计含量。

[0054] 如表2所示，制造工序将利用DC铸造得到的铝的铸锭用加热炉以规定的温度和时间进行均匀化热处理。其后，进行热轧至厚度达到约为6.5mm。使用所得的热轧材料进行多次冷轧，在冷轧的途中以规定的温度和时间实施中间退火，进行冷轧至厚度达到规定的值，制作出表3所示的厚度的铝箔的试样。此时，对于实施例1～5和比较例1～4、9，在最终冷轧中使用表面粗糙度Ra为40nm的轧制辊，以35％的压下率进行了轧制。对于比较例5，在最终冷轧中使用表面粗糙度Ra为40nm的轧制辊，以33％(小于35％)的压下率进行了轧制。对于比较例6～8，在最终冷轧中使用表面粗糙度Ra为150nm(大于40nm)的轧制辊，以35％的压下率进行了轧制。

[0055] 而且，均匀化热处理时间只要是一般的处理时间内即可，并不限定于表2所示的时间。中间退火条件并不限定于表2所示的温度和时间，只要是一般的操作条件的范围内即可。

[0056] 对于所得的铝箔的各试样，利用光学显微镜观察表面状态，测定出结晶物的表面积和每1个的平均表面积。另外，为了对铝箔的各试样评价表面凹凸，基于利用原子间力显微镜的观察测定出表面粗糙度Ra和TD方向的表面粗糙度Rz的值。此外，为了对铝箔的各试样评价反射特性而测定出可见光的全反射率。以下，对这些测定方法进行说明。

[0057] 光学显微镜观察是使用Nikon株式会社制的ECLIPSE L200，以500倍的放大率观察铝箔的表面。根据所得的174μm×134μm的矩形的视野中的表面观察图像，将结晶物和铝基质二值化，测定出存在于视野内的所有结晶物的表面积。根据各个结晶物的表面积的测定值和视野的表面积，算出结晶物的总表面积与视野的表面积的比例，根据各个结晶物的表面积的测定值和视野内观察到的结晶物的个数算出每1个结晶物的平均表面积。对表面观察图像在试样的宽度方向上取中央部附近的5点，关于每个视野内算出的结晶物的总表面积的比例和每1个结晶物的平均表面积，将5点的平均值表示于表3中。

[0058] 利用原子间力显微镜的表面凹凸的观察是使用Seiko Instruments株式会社制的扫描型探针显微镜Nanopics1000，在80μm×80μm的矩形的视野中对基于阻尼方式(非接触)的表面形状进行。对所得的观察结果，以利用最小二乘近似求出曲面而进行拟合的三维曲面自动斜率修正来修正试样的斜率，测定出表面粗糙度Ra和与轧制方向垂直的宽度(TD)方向的表面粗糙度Rz。表面粗糙度Ra是将由JIS B0601(1982年版)定义的中心线平均粗糙度Ra为了可以适用于整个被观察的表面而三维地扩展后算出的值。宽度(TD)方向的表面粗糙度Rz是对相同视野内的任意的宽度(TD)方向的截面中的二维的Rz值利用基于JIS B0601(1982年版)的评价方法进行测定。将表面粗糙度Ra和Rz的值表示于表3中。

[0059] 光泽度的测定是使用日本电色工业株式会社制Gloss meter VG7000，以60°的光入射角测定出光泽度。光泽度的测定是在轧制方向(MD)和与轧制方向垂直的方向(TD)这两个方向上测定，作为它们的平均值评价了光泽度。将这些光泽度的测定值和平均值表示于表3中。

[0060] [表1]

[0061]

[0062] [表2]

[0063]

[0064] [表3]

[0065]

[0066] 根据表3所示的结果，存在于铝箔的表面的结晶物的总表面积的比例为2％以下、每1个结晶物的平均表面积为2μm2以下、并且TD方向的表面粗糙度Rz为40nm以下、表面粗糙度Ra为10nm以下的实施例1～5的铝箔显示出高反射特性，光泽度可以得到高于82.2％的值。

[0067] 与之不同，比较例1～9的铝箔中，因存在于铝箔的表面的结晶物的总表面积、每1个结晶物的平均表面积、TD方向的表面粗糙度Rz、以及表面粗糙度Ra的至少任意一项脱离上述的范围，而使光泽度为小于82.2％的值，与现有的铝箔同等或在其以下。而且，在实施例4和比较例9中，尽管使用相同的组成F，是相同的制造工序，然而结晶物的总表面积及平均表面积不同。其原因在于，由改变上述的DC铸造的冷却速度而导致结晶物的量变化。

[0068] 根据以上的结果可知，利用本发明，可以得到以往没有实现的具有高光泽度的铝箔。

[0069] 应当认为，本次公开的实施方式和实施例在所有的方面都是示例性的，而非限制性的。本发明的范围不限于以上的实施方式和实施例，而是由权力要求示出，意图包括与权力要求等同的意思及范围内的所有修正和变形。

[0070] 产业上的可利用性

[0071] 本发明的可见光反射材料用铝箔具有高于以往的光泽度，因此在将本发明的可见光反射材料用铝箔应用于反射材料的情况下，可以进一步减少光的能量损失地传递光。