Hliníkové Fólie

Pozadí

Hliníková fólie je vyrobena z hliníkové slitiny, která obsahuje mezi 92 a 99% hliníku. Obvykle mezi 0.00017 a 0.0059 palce tlusté, fólie se vyrábí v mnoha šířkách a silách pro doslova stovky aplikací. To se používá k výrobě tepelné izolace pro stavebnictví, fin stock pro klimatizační zařízení, elektrické cívky, transformátory, kondenzátory, pro rádia a televizory, izolace pro akumulační nádrže, dekorativní výrobky, kontejnery a balení. Popularita hliníkové fólie pro tolik aplikací je způsobena několika hlavními výhodami, jednou z nejdůležitějších je, že suroviny nezbytné pro její výrobu jsou hojné. Hliníková fólie je levná, odolná, netoxická a mastná. Kromě toho odolává chemickému napadení a poskytuje vynikající elektrické a nemagnetické stínění.

zásilky (v roce 1991) hliníkové fólie činily 913 milionů liber, přičemž obaly představovaly sedmdesát pět procent trhu s hliníkovými fóliemi. Popularita hliníkové fólie jako obalového materiálu je způsobena vynikající nepropustností pro vodní páru a plyny. Prodlužuje také trvanlivost, využívá méně úložného prostoru a vytváří méně odpadu než mnoho jiných obalových materiálů. Preference hliníku v flexibilních obalech se v důsledku toho stala globálním fenoménem. V Japonsku se hliníková fólie používá jako bariérová složka v pružných plechovkách. V Evropě dominují hliníkové flexibilní obaly na trhu s farmaceutickými blistry a cukrovinkami. Aseptický nápojový box, který používá tenkou vrstvu hliníkové fólie jako bariéru proti kyslíku, světlu a zápachu, je také velmi populární po celém světě.

Hliník je Naposledy objevený z kovů, které moderní průmysl využívá ve velkém množství. Známý jako „oxid hlinitý,“ sloučeniny hliníku byly používány k přípravě léků ve starověkém Egyptě a k nastavení látkových barviv během středověku. Na počátku osmnáctého století, vědci podezření, že tyto sloučeniny obsažené kov, a, v roce 1807, anglický chemik Sir Humphry Davy se pokoušeli izolovat. Ačkoli jeho úsilí selhalo, Davy potvrdil, že oxid hlinitý má kovovou základnu, který zpočátku nazýval „alumium.“Davy se později změnil na „hliník“, a zatímco vědci v mnoha zemích kouzlo termín „hliník“ většina Američanů použití Davy revidované pravopisné. V roce 1825, dánský chemik Hans Christian Ørsted úspěšně izolované hliníkové, a, o dvacet let později, německý fyzik jménem Friedrich Wöhler byl schopen vytvořit větší částice kovu; nicméně, wöhlerův částice byly stále pouze velikosti špendlíkové hlavičky. V roce 1854 Henri Sainte-Claire Deville, francouzský vědec, rafinované Wöhler je metoda dost vytvořit hliníkové kostky stejně velké jako kuličky. Deville je proces poskytla základ pro moderní hliníkový průmysl, a první hliníkové tyče byly vystaveny v roce 1855 na Výstavě v Paříži.

v tomto okamžiku vysoké náklady na izolaci nově objeveného kovu omezily jeho průmyslové využití. Nicméně, v roce 1866, dva vědci pracující samostatně ve Spojených Státech a ve Francii souběžně vyvinula, co se stal známý jako Hall-Héroult metoda oddělování oxidu hlinitého od kyslíku za použití elektrického proudu. Zatímco oba Charles Hall a Paul-Louis-Toussaint Héroult patentovaný jejich objevy, v Americe a ve Francii, respektive, Sál byl první rozpoznat finanční potenciál jeho čištění. V roce 1888

Bayer procesu rafinace bauxitu se skládá ze čtyř kroků: trávení, objasnění, srážek, a kalcinaci. Výsledkem je jemný bílý prášek oxidu hlinitého.

spolu s několika partnery založil společnost Pittsburgh Reduction Company, která téhož roku vyrobila první Hliníkové ingoty. Využití hydroelektriky k napájení velké nové přeměny poblíž Niagarských vodopádů a zásobování rostoucí průmyslové poptávky po hliníku, Hallova společnost-přejmenovaná na Aluminium Company of America (Alcoa) v roce 1907-prosperovala. Héroult později založil Aluminium-Industrie-Aktien-Gesellschaft ve Švýcarsku. Povzbuzen rostoucí poptávka po hliníku během Světové Války i a II, většina dalších vyspělých zemích začala vyrábět své vlastní hliníku. V roce 1903 se Francie stala první zemí, která vyráběla fólii z čištěného hliníku. Spojené státy ho následovaly o deset let později, jeho prvním použitím nového produktu byly pásky nohou k identifikaci závodních holubů. Hliníková fólie byla brzy použita pro kontejnery a obaly a druhá světová válka tento trend urychlila a vytvořila hliníkovou fólii jako hlavní obalový materiál. Až do druhé světové války zůstal Alcoa jediným americkým výrobcem čištěného hliníku, ale dnes je ve Spojených státech sedm hlavních výrobců hliníkové fólie.

suroviny

hliník patří mezi nejhojnější prvky: po kyslíku a křemíku je to nejhojnější prvek nalezený na zemském povrchu, který tvoří více než osm procent kůry do hloubky deseti mil a objevuje se téměř v každé běžné skále. Nicméně, hliníkové nevyskytuje v čisté kovové formě, ale spíše jako hydratovaný oxid hlinitý (směs vody a oxidu hlinitého) v kombinaci s oxid křemičitý, oxid železitý, a titania. Nejvýznamnější hliníkovou rudou je bauxit, pojmenovaný podle francouzského města Les Baux, kde byl objeven v roce 1821. Bauxit obsahuje železo a hydratovaný oxid hlinitý, přičemž tento materiál představuje jeho největší složku. V současné době je bauxit dostatečně hojný, takže se pro výrobu hliníku těží pouze ložiska s obsahem oxidu hlinitého čtyřicet pět procent nebo více. Koncentrovaná ložiska se nacházejí v severní i jižní polokouli, přičemž většina rudy používané ve Spojených státech pochází ze Západní Indie, Severní Amerika, a Austrálie. Protože se bauxit vyskytuje tak blízko zemského povrchu, jsou těžební postupy relativně jednoduché. Výbušniny jsou používány k otevření velkých jam v bauxitu postele, po které horní vrstvy nečistot a rock jsou odklizeny. Odkrytá ruda se pak odstraní pomocí čelních nakladačů, hromadí se v nákladních nebo železničních vozech a dopraví se do zpracovatelských závodů. Bauxit je těžký (obecně lze vyrobit jednu tunu hliníku ze čtyř až šesti tun rudy), takže ke snížení

kontinuální lití je alternativou k tavení a odlévání hliníku. Výhodou kontinuálního lití je, že nevyžaduje krok žíhání (tepelného zpracování) před válcováním fólie, stejně jako proces tavení a lití.

náklady na jeho přepravu jsou tyto rostliny často umístěny co nejblíže bauxitovým dolům.

výrobní proces

extrakce čistého hliníku z bauxitu zahrnuje dva procesy. Nejprve se ruda rafinuje, aby se odstranily nečistoty, jako je oxid železa, oxid křemičitý, titania a voda. Poté se výsledný oxid hlinitý taví za vzniku čistého hliníku. Poté se hliník válcuje za vzniku fólie.

Rafinace — Bayer proces

• 1 Bayer proces použit k upřesnění bauxit se skládá ze čtyř kroků: trávení, objasnění, srážek, a kalcinaci. Během fáze trávení se bauxit rozemele a smísí s hydroxidem sodným před čerpáním do velkých tlakových nádrží. V těchto nádržích, tzv. vyhnívacích nádržích, kombinace hydroxid sodný, teplo a tlak rozbije rudy dolů do nasycený roztok síranu hlinito-sodný a nerozpustné nečistoty, které se usadí na dně.
• 2 další fáze procesu, vyjasnění, znamená odeslání roztoku a kontaminantů prostřednictvím sady nádrží a lisů. Během této fáze látkové filtry zachycují nečistoty, které se pak likvidují. Po opětovném přefiltrování se zbývající roztok dopraví do chladicí věže.
• 3 V další fázi, srážky, oxid hlinitý řešení přesune do velkého zásobníku, kde, v adaptaci Deville metoda, tekutina je nasazený s krystaly hydratovaných hliníkové podporovat tvorbu hliníkových částic. Jak krystaly semen přitahují další krystaly v roztoku, začnou se vytvářet velké shluky hydrátu hliníku. Ty jsou nejprve odfiltrovány a poté opláchnuty.
• 4 kalcinace, poslední krok v procesu Bayer refinement, znamená vystavení hydrátu hliníku vysokým teplotám. Toto extrémní teplo dehydratuje materiál a zanechává zbytek jemného bílého prášku: oxid hlinitý.

Tavení

• 5 Tavení, která odděluje hliník-kyslíkové sloučeniny (oxidu hlinitého) vyrábí Bayer proces, je dalším krokem v získávání čisté, kovové hliníku z bauxitu. Ačkoli v současné době používaný postup pochází z elektrolytické metody vynalezené současně Charlesem Hallem a Paulem-Louisem-Toussaintem Héroultem na konci devatenáctého století, byl modernizován. Nejprve se oxid hlinitý rozpustí v tavicí buňce, hluboké ocelové formě lemované uhlíkem a naplní se zahřátým kapalným vodičem, který sestává hlavně z kryolitu sloučeniny hliníku.
• 6 Další, elektrický proud je běh přes kryolit, což způsobuje kůra tvoří přes vrchol z taveniny oxidu hlinitého. Když se do směsi pravidelně míchá další oxid hlinitý, tato kůra se rozbije a zamíchá také. Jak se oxid hlinitý rozpouští, elektrolyticky se rozkládá za vzniku vrstvy čistého roztaveného hliníku na dně tavicí buňky. Kyslík se spojí s uhlíkem použitým k linii buňky a uniká ve formě oxidu uhličitého.
• 7 ještě v roztavené formě se čištěný hliník odebírá z tavicích článků, převede do kelímků a vyprázdní do pecí. V této fázi mohou být přidány další prvky pro výrobu hliníkových slitin s vlastnostmi vhodnými pro konečný produkt, ačkoli fólie je obecně vyrobena z 99,8 nebo 99,9 procent čistého hliníku. Kapalina se pak nalije do zařízení pro přímé chlazení, kde se ochladí na velké desky zvané „ingoty“ nebo „reroll stock“.“Po žíhání—tepelném zpracování pro zlepšení obrobitelnosti—jsou ingoty vhodné pro válcování do fólie.
  

  fólie se vyrábí z hliníkového materiálu válcováním mezi těžkými válci. Válcování vytváří dvě přírodní povrchové úpravy na fólii, světlé a matné. Když fólie vystupuje z válečků, kruhové nože ji rozřezávají na obdélníkové kusy.

• alternativní způsob tavení a odlévání hliníku se nazývá “ kontinuální lití.“Tento proces zahrnuje výrobní linka se skládá z tavicí pece, hospodářství, krbu obsahovat roztaveného kovu, přenos systému, licí jednotka, kombinovaná jednotka skládající se ze špetka rohlíky, smykové a uzda, a přetočit a cívka auto. Obě metody produkují zásoby tloušťky v rozmezí od 0,125 do 0,250 palce (0,317 až 0,635 centimetru) a různých šířek. Výhodou metody kontinuálního lití je to, že nevyžaduje krok žíhání před válcováním fólie, stejně jako proces tavení a lití, protože žíhání je automaticky dosaženo během procesu lití.

rolovací fólie

• 8 Poté, co je fólie vyrobena, musí být snížena tloušťka, aby se fólie vytvořila. Toho se dosahuje ve válcovně, kde se materiál několikrát prochází kovovými válci nazývanými pracovní válce. Jak listy (nebo pásy) hliníku procházejí válci, jsou stlačeny tenčí a vytlačovány mezerou mezi válci. Pracovní válce jsou spárovány s těžšími válci nazývanými záložní válce, které vyvíjejí tlak, aby pomohly udržet stabilitu pracovních válců. To pomáhá udržovat Rozměry produktu v tolerancích. Pracovní a záložní válce se otáčejí v opačných směrech. Pro usnadnění procesu válcování se přidávají maziva. Během této válcování, hliníková občas musí být žíhaný (tepelně zpracované) zachovat jeho funkčnost.
• redukce fólie je řízena nastavením otáček válců a viskozity (odolnosti vůči průtoku), množství a teploty valivých maziv. Mezera role určuje jak tloušťku, tak délku fólie opouštějící mlýn. Tuto mezeru lze nastavit zvednutím nebo spuštěním horního pracovního válce. Válcování vytváří dvě přírodní povrchové úpravy na fólii, světlé a matné. Světlý povrch se vytváří, když fólie přichází do styku s povrchy pracovních válců. Pro výrobu matného povrchu musí být dva listy zabaleny a válcovány současně; když se tak stane, strany, které se navzájem dotýkají, končí matným povrchem. K výrobě určitých vzorů lze použít jiné metody mechanické úpravy, obvykle vyráběné během konverzních operací.
• 9 Jako fólie listy jít přes kladky, které jsou zdobené a drážkovanou s kruhovým nebo razor-jako nože nainstalován na roll mlýn. Ořezávání se týká okrajů fólie, zatímco řezání zahrnuje řezání fólie na několik listů. Tyto kroky se používají k výrobě úzkých stočených šířek, k oříznutí okrajů potaženého nebo laminovaného materiálu a k výrobě obdélníkových kusů. Pro určité operace výroby a přeměny musí být pásy, které byly během válcování přerušeny, spojeny zpět dohromady nebo spojeny. Běžné typy spojů pro spojování pásů z hladké fólie a / nebo zálohované fólie zahrnují ultrazvukové, tepelně těsnicí pásky, tlakové těsnicí pásky a elektrické svařované. Ultrazvukový spoj používá polovodičový svar-vyrobený ultrazvukovým převodníkem – v překrývajícím se kovu.

dokončovací procesy

• 10 pro mnoho aplikací se fólie používá v kombinaci I V / s jinými materiály. Může být potažen širokou škálou materiálů, jako jsou polymery a pryskyřice, pro dekorativní, ochranné nebo tepelné utěsnění. Může být laminován na papíry, lepenky a plastové fólie. To může také být řez, formuje do libovolného tvaru, tištěné, ražené, štěrbina na proužky, plachtou, leptané, a eloxovaný. Jakmile je fólie v konečném stavu, je odpovídajícím způsobem zabalena a odeslána zákazníkovi.

kontrola kvality

kromě řízení v procesu takových parametrů, jako je teplota a čas, musí hotový fóliový produkt splňovat určité požadavky. Například bylo zjištěno, že různé procesy přeměny a konečné použití vyžadují různé stupně suchosti na povrchu fólie pro uspokojivý výkon. Pro stanovení suchosti se používá zkouška smáčivosti. Při této zkoušce se různé roztoky ethylalkoholu v destilované vodě, v krocích po deseti procentech objemových, nalijí rovnoměrným proudem na povrch fólie. Pokud se nevytvoří žádné kapky, smáčivost je nulová. Proces pokračuje, dokud není stanoveno, jaké minimální procento alkoholového roztoku zcela navlhčí povrch fólie.

dalšími důležitými vlastnostmi jsou tloušťka a pevnost v tahu. Standardní zkušební metody byly vyvinuty americkou společností pro testování a materiály (ASTM). Tloušťka se stanoví vážením vzorku a měřením jeho plochy a následným vydělením hmotnosti produktem plochy krát hustotou slitiny. Napětí testování fólie musí být pečlivě kontrolováno, protože výsledky testu mohou být ovlivněny ostré hrany a přítomnost malých vad, stejně jako jiné proměnné. Vzorek se umístí do rukojeti a působí tahová nebo tažná síla, dokud nedojde ke zlomení vzorku. Měří se síla nebo síla potřebná k rozbití vzorku.

budoucnost

Popularita hliníkové fólie, zejména pro flexibilní balení, bude i nadále růst. Čtyřstranný, fin utěsněné sáčky získaly širokou popularitu pro armádu, lékařský, a maloobchodní potravinářské aplikace a, ve větších velikostech, pro institucionální potravinové balíčky. Sáčky byly také zavedeny pro balení 1,06 až 4,75 galonů (4-18 litrů) vína pro maloobchodní i restaurační trhy a pro další trhy s potravinami. Kromě toho se i nadále vyvíjejí další produkty pro jiné aplikace. Zvýšení popularity mikrovlnných trub vedlo k vývoji několika forem polotuhých nádob na bázi hliníku určených speciálně pro tyto pece. V poslední době byly vyvinuty speciální varné fólie pro grilování.

nicméně i hliníková fólie je zkoumána s ohledem na její „šetrnost k životnímu prostředí“.“Proto výrobci zvyšují své úsilí v oblasti recyklace; ve skutečnosti, všechny AMERICKÉ fólie výrobci začali recyklační programy i přesto, hliníkové fólie je celková prostornost a zachytit rychlost je mnohem nižší, než je snadný-k-recyklace hliníkových plechovek. Hliníková fólie má již tu výhodu, že je lehká a malá, což pomáhá snížit její příspěvek k toku pevného odpadu. Ve skutečnosti laminované hliníkové fóliové obaly představují pouze 17 / looty jednoho procenta pevného odpadu v USA.

pro obalový odpad může být nejslibnějším řešením redukce zdrojů. Například balení 65 liber (29.51 kilogramů) kávy v ocelových plechovkách vyžaduje 20 liber (9.08 kilogramů) oceli, ale pouze tři libry (4.08 kilogramů) laminovaných obalů včetně hliníkové fólie. Takové balení také zabírá méně místa na skládce. Divize fólie hliníkové asociace dokonce vyvíjí vzdělávací program o hliníkové fólii pro univerzity a profesionální designéry obalů, aby těmto návrhářům pomohl informovat o výhodách přechodu na flexibilní obaly.

hliníková fólie také spotřebovává méně energie při výrobě i distribuci, přičemž šrot v závodě se recykluje. Ve skutečnosti recyklovaný hliník, včetně plechovek a fólií, představuje více než 30 procent roční nabídky kovu v tomto odvětví. Toto číslo se zvyšuje již několik let a očekává se, že bude pokračovat. Kromě toho se zlepšují procesy používané při výrobě fólií, aby se snížilo znečištění ovzduší a nebezpečný odpad.