aluminiumsfolie

baggrund

aluminiumsfolie er lavet af en aluminiumslegering, der indeholder mellem 92 og 99 procent aluminium. Normalt mellem 0,00017 og 0,0059 inches tyk, er folie produceret i mange bredder og styrker til bogstaveligt talt hundredvis af applikationer. Det bruges til at fremstille varmeisolering til byggebranchen, fin lager til klimaanlæg, elektriske spoler til transformere, kondensatorer til radioer og fjernsyn, isolering til lagertanke, dekorative produkter og containere og emballage. Populariteten af aluminiumsfolie til så mange applikationer skyldes flere store fordele, hvoraf en af de vigtigste er, at de råmaterialer, der er nødvendige til fremstillingen, er rigelige. Aluminiumsfolie er billig, holdbar, ikke-giftig og fedtbestandig. Derudover modstår det kemisk angreb og giver fremragende elektrisk og ikke-magnetisk afskærmning.

forsendelser (i 1991) af aluminiumsfolie udgjorde 913 millioner pund, hvor emballage repræsenterede femoghalvfjerds procent af markedet for aluminiumsfolie. Aluminiumsfoliens popularitet som emballagemateriale skyldes dets fremragende uigennemtrængelighed for vanddamp og gasser. Det forlænger også holdbarheden, bruger mindre lagerplads og genererer mindre affald end mange andre emballagematerialer. Præferencen for aluminium i fleksibel emballage er derfor blevet et globalt fænomen. I Japan anvendes aluminiumsfolie som barrierekomponent i fleksible dåser. I Europa dominerer fleksibel aluminiumsemballage markedet for farmaceutiske blisterpakninger og slikpakninger. Den aseptiske drikkekasse, der bruger et tyndt lag aluminiumsfolie som en barriere mod ilt, lys og lugt, er også meget populær over hele verden.

aluminium er den senest opdagede af de metaller, som moderne industri bruger i store mængder. Kendt som” alumina ” blev aluminiumforbindelser brugt til at fremstille medicin i det gamle Egypten og til at indstille kludfarvestoffer i middelalderen. I begyndelsen af det attende århundrede mistænkte forskere, at disse forbindelser indeholdt et metal, og i 1807 forsøgte den engelske kemiker Sir Humphry Davy at isolere det. Selvom hans indsats mislykkedes, Davy bekræftede, at alumina havde en metallisk base, som han oprindeligt kaldte “alumium.”Davy ændrede senere dette til” aluminium”, og mens forskere i mange lande stave udtrykket” aluminium”, bruger de fleste amerikanere Davys reviderede stavemåde. I 1825 isolerede en dansk kemiker ved navn Hans Christian Kurrsted med succes aluminium, og tyve år senere var en tysk fysiker ved navn Friedrich Vehler i stand til at skabe større partikler af metallet; Imidlertid var Vehlers partikler stadig kun på størrelse med pinheads. I 1854 Henri Sainte-Claire Deville, en fransk videnskabsmand, raffineret Vøller metode nok til at skabe aluminium klumper så store som kugler. Devilles proces udgjorde et fundament for den moderne aluminiumsindustri, og de første fremstillede aluminiumstænger blev vist i 1855 på Paris-udstillingen.

på dette tidspunkt begrænsede de høje omkostninger ved isolering af det nyopdagede metal dets industrielle anvendelser. I 1866 udviklede to forskere, der arbejdede hver for sig i USA og Frankrig, samtidig det, der blev kendt som Hall-H-Kurstroult-metoden til at adskille alumina fra ilt ved at anvende en elektrisk strøm. Mens både Charles Hall og Paul-Louis-Toussaint h Kurstroult patenterede deres opdagelser, i henholdsvis Amerika og Frankrig, Hall var den første til at anerkende det økonomiske potentiale i hans rensningsproces. I 1888

han og flere partnere grundlagde Pittsburgh Reduction Company, der producerede de første aluminiumstænger det år. Brug af vandkraft til at drive et stort nyt konverteringsanlæg nær Niagara Falls og levere den voksende industrielle efterspørgsel efter aluminium, Halls firma—omdøbt til Aluminium Company of America (Alcoa) i 1907—trivedes. H. kr. roult etablerede senere Aluminium-Industrie-Aktien-Gesellschaft. Opmuntret af den stigende efterspørgsel efter aluminium under første og Anden Verdenskrig begyndte de fleste andre industrialiserede lande at producere deres eget aluminium. I 1903 blev Frankrig det første land, der producerede folie af renset aluminium. USA fulgte trop et årti senere, dets første brug af det nye produkt er benbånd til at identificere racerduer. Aluminiumsfolie blev snart brugt til containere og emballage, og Anden Verdenskrig fremskyndede denne tendens og etablerede aluminiumsfolie som et vigtigt emballagemateriale. Indtil Anden Verdenskrig forblev Alcoa den eneste amerikanske producent af renset aluminium, men i dag er der syv store producenter af aluminiumsfolie placeret i USA.

råvarer

aluminium numre blandt de mest rigelige elementer: efter ilt og silicium, det er det mest rigelige element, der findes i jordens overflade, udgør over otte procent af skorpen til en dybde på ti miles og vises i næsten enhver almindelig klippe. Imidlertid forekommer aluminium ikke i sin rene, metalliske form, men snarere som hydreret aluminiumsilte (en blanding af vand og alumina) kombineret med silica, jernilte og titania. Den mest betydningsfulde aluminium malm er bauksit, opkaldt efter den franske by Les Bauks, hvor det blev opdaget i 1821. Den indeholder jern og hydreret aluminium, hvor sidstnævnte repræsenterer dets største bestanddel. På nuværende tidspunkt er bauksit rigeligt nok til, at kun aflejringer med et aluminium oksidindhold på femogfyrre procent eller mere udvindes for at fremstille aluminium. Koncentrerede aflejringer findes i både den nordlige og sydlige halvkugle, hvor det meste af malmen, der anvendes i USA, kommer fra Vestindien, Nordamerika og Australien. Da bauksit forekommer så tæt på jordens overflade, er mineprocedurer relativt enkle. Sprængstoffer bruges til at åbne store gruber i bauksit senge, hvorefter de øverste lag af snavs og sten ryddes væk. Den udsatte malm fjernes derefter med frontlæssere, stablet i lastbiler eller jernbanevogne og transporteret til forarbejdningsanlæg. Et ton aluminium kan produceres fra fire til seks tons malm), så for at reducere

kontinuerlig støbning er et alternativ til smeltning og støbning af aluminium. En fordel ved kontinuerlig støbning er, at den ikke kræver et udglødningstrin (varmebehandling) inden folievalsning, ligesom smelteprocessen gør.

omkostningerne ved transport af det, disse anlæg er ofte placeret så tæt som muligt på de bauksitminer.

fremstillingsprocessen

ekstraktion af rent aluminium fra bauksit indebærer to processer. For det første raffineres malmen for at eliminere urenheder såsom jernilte, silica, titaniaog vand. Derefter smeltes det resulterende aluminiumsilte til fremstilling af rent aluminium. Derefter rulles aluminiumet for at producere folie.

raffinering — Bayer-proces

• 1 Bayer-processen, der bruges til at forfine Bayer, omfatter fire trin: fordøjelse, afklaring, udfældning og kalcinering. Under fordøjelsesstadiet formales og blandes med natriumhydroksid, inden det pumpes i store trykbeholdere. I disse tanke, kaldet fordøjere, bryder kombinationen af natriumhydroksid, varme og tryk malmen ned i en mættet opløsning af natriumaluminat og uopløselige forurenende stoffer, som sætter sig til bunden.
• 2 Den næste fase af processen, afklaring, indebærer at sende opløsningen og forureningerne gennem et sæt tanke og presser. I løbet af dette trin fanger kludfiltre forureningerne, som derefter bortskaffes. Efter at være blevet filtreret igen transporteres den resterende opløsning til et køletårn.
• 3 i det næste trin, udfældning, bevæger aluminiumoksidopløsningen sig ind i en stor silo, hvor væsken i en tilpasning af Deville-metoden podes med krystaller af hydreret aluminium for at fremme dannelsen af aluminiumpartikler. Da frøkrystallerne tiltrækker andre krystaller i opløsningen, begynder store klumper af aluminiumhydrat at danne sig. Disse filtreres først ud og skylles derefter.
• 4 Calcination, det sidste trin i Bayer-raffineringsprocessen, indebærer at udsætte aluminiumhydratet for høje temperaturer. Denne ekstreme varme dehydrerer materialet og efterlader en rest af fint hvidt pulver: aluminium.

smeltning

• 5 smeltning, der adskiller aluminium-iltforbindelsen (alumina) produceret ved Bayer-processen, er det næste trin i ekstraktion af rent, metallisk aluminium fra Bayer. Selvom den i øjeblikket anvendte procedure stammer fra den elektrolytiske metode, der blev opfundet samtidigt af Charles Hall og Paul-Louis-Toussaint h Laurroult i slutningen af det nittende århundrede, det er blevet moderniseret. Først opløses aluminaen i en smeltecelle, en dyb stålform foret med kulstof og fyldt med en opvarmet væskeleder, der hovedsageligt består af aluminiumforbindelsen kryolit.
• 6 dernæst løber en elektrisk strøm gennem kryolitten, hvilket får en skorpe til at dannes over toppen af aluminasmelten. Når yderligere alumina periodisk omrøres i blandingen, brydes denne skorpe og omrøres også. Når aluminaen opløses, nedbrydes den elektrolytisk for at producere et lag rent, smeltet aluminium på bunden af smeltecellen. Iltet smelter sammen med det kulstof, der bruges til at beklæde cellen, og slipper ud i form af kulsyre.
• 7 stadig i smeltet form trækkes det rensede aluminium fra smeltecellerne, overføres til digler og tømmes i ovne. På dette stadium kan andre elementer tilsættes for at producere aluminiumlegeringer med egenskaber, der passer til slutproduktet, selvom folie generelt er fremstillet af 99,8 eller 99,9 procent rent aluminium. Væsken hældes derefter i direkte kølestøbningsanordninger, hvor den afkøles i store plader kaldet “ingots” eller “reroll lager.”Efter at være blevet udglødet—varmebehandlet for at forbedre bearbejdeligheden—er ingots egnede til at rulle ind i folie.
  

  folie fremstilles af aluminiumsmateriale ved at rulle den mellem tunge ruller. Rolling producerer to naturlige finish på folien, lyse og matte. Når folien kommer ud af rullerne, skærer cirkulære knive den i rektangulære stykker.

• en alternativ metode til smeltning og støbning af aluminium kaldes “kontinuerlig støbning.”Denne proces involverer en produktionslinje bestående af en Smelteovn, en holdehjerte til at indeholde det smeltede metal, et overførselssystem, en støbeenhed, en kombinationsenhed bestående af knivruller, forskydning og hovedtøj og en spole-og spolebil. Begge metoder producerer lager af tykkelser fra 0,125 til 0,250 tommer (0,317 til 0,635 centimeter) og af forskellige bredder. Fordelen ved den kontinuerlige støbemetode er, at den ikke kræver et udglødningstrin før folievalsning, ligesom smelteprocessen og støbeprocessen, fordi udglødning automatisk opnås under støbeprocessen.

rullende folie

• 8 når folielageret er lavet, skal det reduceres i tykkelse for at fremstille folien. Dette opnås i et valseværk, hvor materialet føres flere gange gennem metalruller kaldet arbejdsruller. Når arkene (eller banerne) af aluminium passerer gennem rullerne, presses de tyndere og ekstruderes gennem mellemrummet mellem rullerne. Arbejdsrullerne er parret med tungere ruller kaldet backupruller, som lægger pres for at hjælpe med at opretholde stabiliteten af arbejdsrullerne. Dette hjælper med at holde produktdimensionerne inden for tolerancer. Arbejdet og backup ruller rotere i modsatte retninger. Smøremidler tilsættes for at lette rulleprocessen. Under denne rulleproces skal aluminiumet lejlighedsvis udglødes (varmebehandlet) for at opretholde dets anvendelighed.
• reduktionen af folien styres ved at justere rullernes omdrejningstal og viskositeten (modstanden mod strømning), mængden og temperaturen på de rullende smøremidler. Rullegabet bestemmer både tykkelsen og længden af folien, der forlader møllen. Dette mellemrum kan justeres ved at hæve eller sænke den øverste arbejdsrulle. Rolling producerer to naturlige finish på folien, lyse og matte. Den lyse finish produceres, når folien kommer i kontakt med arbejdsrullefladerne. For at producere den matte finish skal to ark pakkes sammen og rulles samtidigt; når dette er gjort, ender de sider, der rører hinanden, med en mat finish. Andre mekaniske efterbehandlingsmetoder, der normalt produceres under konverteringsoperationer, kan bruges til at producere visse mønstre.
• 9 når foliepladerne kommer gennem rullerne, trimmes de og skæres med cirkulære eller knivlignende knive installeret på rullefabrikken. Trimning refererer til foliens kanter, mens spaltning indebærer at skære folien i flere ark. Disse trin bruges til at producere smalle oprullede bredder, til at trimme kanterne på belagt eller lamineret lager og til at producere rektangulære stykker. For visse fabrikations-og konverteringsoperationer skal baner, der er blevet brudt under rullning, sammenføjes igen eller splejses. Almindelige typer splejsninger til sammenføjning af baner af almindelig folie og/eller bakket folie inkluderer ultralyd, varmeforseglingstape, trykforseglingstape og elektrisk svejset. Ultralydsplejsningen bruger en solid – state svejsning-lavet med en ultralydstransducer—i det overlappede metal.

Efterbehandlingsprocesser

• 10 til mange anvendelser anvendes folie i I V / kombination med andre materialer. Det kan belægges med en lang række materialer, såsom polymerer og harpikser, til dekorative, beskyttende eller varmeforseglende formål. Det kan lamineres på papir, pap og plastfilm. Det kan også skæres, formes til enhver form, trykt, præget, slids i strimler, sheeted, ætset og anodiseret. Når folien er i sin endelige tilstand, pakkes den i overensstemmelse hermed og sendes til kunden.

kvalitetskontrol

ud over processtyring af sådanne parametre som temperatur og tid skal det færdige folieprodukt opfylde visse krav. For eksempel har forskellige konverteringsprocesser og slutanvendelser vist sig at kræve varierende grad af tørhed på folieoverfladen for tilfredsstillende ydeevne. En fugtighedstest bruges til at bestemme tørheden. I denne test hældes forskellige opløsninger af ethylalkohol i destilleret vand i trin på ti volumenprocent i en ensartet strøm på folieoverfladen. Hvis der ikke dannes dråber, er befugtbarheden nul. Processen fortsættes, indtil det er bestemt, hvilken minimumsprocent af alkoholopløsningen helt vil vådte folieoverfladen.

andre vigtige egenskaber er tykkelse og trækstyrke. Standard testmetoder er udviklet af American Society for Testing and Materials (ASTM). Tykkelsen bestemmes ved at veje en prøve og måle dens areal og derefter dividere vægten med produktet af området gange legeringstætheden. Spændingstestning af folie skal kontrolleres omhyggeligt, fordi testresultaterne kan påvirkes af ru kanter og tilstedeværelsen af små defekter såvel som andre variabler. Prøven placeres i et greb, og der påføres en træk-eller trækkraft, indtil der opstår brud på prøven. Den kraft eller styrke, der kræves for at bryde prøven, måles.

fremtiden

populariteten af aluminiumsfolie, især til fleksibel emballage, vil fortsætte med at vokse. Firesidede, finforseglede poser har fået bred popularitet til militær, medicinsk, og detail fødevareapplikationer og, i større størrelser, til institutionelle madservicepakker. Der er også introduceret poser til emballering af 1,06 til 4,75 gallon (4-18 liter) vin til både detail-og restaurantmarkeder og til andre fødevareservicemarkeder. Derudover udvikles andre produkter fortsat til andre applikationer. Stigningen i popularitet af mikrobølgeovne har resulteret i udviklingen af flere former for aluminiumbaserede halvstive beholdere designet specielt til disse ovne. For nylig er der udviklet specielle madlavningsfolier til grillning.

selv aluminiumsfolie undersøges dog med hensyn til dets miljømæssige “venlighed.”Derfor øger producenterne deres indsats på genbrugsområdet; faktisk er alle amerikanske folieproducenter begyndt at genbruge programmer, selvom aluminiumsfoliens samlede tonnage og fangsthastighed er meget lavere end for de let genanvendelige aluminiumsdåser. Aluminiumsfolie har allerede fordelen ved at være let og lille, hvilket hjælper med at reducere dets bidrag til den faste affaldsstrøm. Faktisk repræsenterer lamineret aluminiumsfolieemballage kun 17 / lOOths af en procent af det amerikanske faste affald.

for emballageaffald kan den mest lovende løsning være kildereduktion. For eksempel kræver emballering af 65 pund (29,51 kg) kaffe i ståldåser 20 pund (9,08 kg) stål, men kun tre pund (4,08 kg) lamineret emballage inklusive aluminiumsfolie. Sådan emballage tager også mindre plads på lossepladsen. Aluminiumsforeningens Folieafdeling udvikler endda et uddannelsesprogram om aluminiumsfolie til universiteter og professionelle emballagedesignere for at hjælpe med at informere sådanne designere om fordelene ved at skifte til fleksibel emballage.

aluminiumsfolie bruger også mindre energi under både fremstilling og distribution, hvor skrot i anlægget genanvendes. Faktisk, genanvendt aluminium, herunder dåser og folie, tegner sig for over 30 procent af branchens årlige forsyning af metal. Dette antal er steget i flere år og forventes at fortsætte. Derudover forbedres processer, der anvendes under foliefremstilling, for at reducere luftforurening og farligt affald.