Нанесение разделительного (воскового) слоя. Для нанесения вос­кового слоя на основу используется гравированный цилиндр. Твердое вещество растворяется в растворителях, которые испаряются, когда слой высушивается, оставляя продукты, осажденные на полиэфирной пленочной основе. Количество нанесенного продукта определяется глубиной впадин, выгравированных в цилиндре, и процентным отно­шением полимера, растворенного в жидкой смеси. Ракельный нож удаляет избыточную жидкость на цилиндре, давая возможность ра­створу равномерно распределиться, в результате поверхность фоль­ги остается ровной. После того как вещество нанесено, оно немедлен­но высушивается в сушильном туннеле, после чего можно наносить следующий слой.

рис..42 Процесс нанесения разделительного, лакового или адгезионного слоя:

"г _ раствор слоя (разделительного воскового, лакового или адгезионного);

2 - гравированный цилиндр; 3 - растровый нож; 4 - полиэфирная пленка

(без наносимых на нее слоев, или с восковым слоем, или с восковым

и лаковым слоями); 5 - туннельная сушилка

Нанесение лакового слоя. Лаковый слой наносится аналогично восковому слою (рис. 4.2). Цвет и интенсивность лакового покрытия зависят от количества окрашивающего средства (пигмента, красите­ля). Вообще не содержится никаких красителей в серебряной фольге, тогда как золотая фольга содержит смесь желтых и оранжевых красителей. Пленке можно придать атласный или матовый вид путем до­бавления матирующих компонентов к лаку.

Испытания. Фольга испытывается на различных этапах ее произ­водства. Наиболее важные испытания выполняются на образцах фоль­ги при действии различного типа освещения перед нанесением лака и после г Если по цвету или блеску не выполняются технические тре­бования, смесь может быть откорректирована.

Металлизация. Для металлизации фольги главным образом исполь­зуется алюминий 99,98%-ной чистоты. Алюминий испаряется при очень высокой температуре в печи вакуумной камеры, конденсиру­ясь в тонкую пленку на лаковом слое, для чего служит охлажденный валик (рис. 4.3).

Рис. 4.3. Процесс нанесения металлического слоя

на лакированную полиэфирную пленку:

рулон алюминия 99,98%-ной чистоты; 2 - рулон лакированной полиэфирной пленки; 3 - охлаждающий цилиндр

Нанесение адгезивного (клеевого) покрытия. Клей (адгезив) на­носят таким же образом, как разделительный или лаковый слой (рис. 4.2), используя цилиндр с концентрическими углублениями, распола­гающимися по его окружностям. Количество наносимого клея опре­деляется величиной углублений и соотношением полимеров, раство­ренных в жидкой смеси.

27.Голографическая и дифракционная фольга

Голографическая фольга содержит объемные изображения, фор­мирующие привлекательные декоративные рисунки. Однако ее об­щее назначение заключается в обеспечении защиты, поскольку го­лограммы очень трудны для копирования, что делает их символом подлинности.

ОУВ (ор(лса! уЫеосИвЬ.) - оптически изменяемая структура, пред­ставляющая совокупность определенных оптических признаков (эф­фектов), располагаемых между слоями фольги. В зависимости от ос­вещения или угла зрения можно увидеть разные цвета, объекты или текст. Голографический рисунок может создаваться разными способа­ми, одним из которых является сложный процесс лазерной интерфе­ренционной съемки, когда луч, проходя через систему разделителей и зеркал, соответствующим образом изменяется благодаря феномену преломления (дифракции).

Сегодня наиболее популярными являются несколько основных типов голограмм.

З D -голограммы - трехмерные голограммы, передающие трехмер­ный эффект и глубину реальной модели и представляющие объемные изображения. Для создания этого типа голограмм всегда использует­ся модель в масштабе 1:1. Под сильным направленным лучом света создается великолепный оптический эффект.

2 D - двумерные голограммы, базирующиеся на двумерной графике, которая содержит всю информацию в одной плоскости. Голограммы данного типа отличаются бриллиантовым блеском и не требуют сильного источника света. Они формируются в одной плоскости и не имеют трехмерной глубины. Эти голограммы обеспечивают цветовые эффекты путем дифракции спектра согласно углу наблюдения. Создаются из рисунка или фотографического негатива.

2 D /2 D -голограммы формируются накладыванием двух двумерных костей в голографической области. Детали на задней плоскости

менее различимы.

2В/З D -голограммы базируются на двух или трех наборах двумерной графики. Если в двумерной голограмме вся информация располагается в одной плоскости, то 2D/ЗD-голограмма состоит из двух и более плос­костей изображения, которые создают в конечном итоге эффект перс­пективы (параллакс). Благодаря четким контурам рисунка и светящим­ся краскам, которые могут быть видны при различных условиях осве­щения, этот тип голограмм используется наиболее часто.

2D/ЗD-голограммы смешивают плоское изображение с трехмер­ным. Трехмерный объект 3D может быть раздроблен.

Дифракционную фольгу изготавливают, используя голографические технологии; ее поверхность содержит множество малых геометри­ческих форм. Каждая фрагментированная поверхность выступает (по­является) при повороте, поскольку изображение при этом наклонено и отражает свет в цветах спектра.

Мультиплексные голограммы содержат два (или более) изображения, каждое из них имеет определенный угол обзора. Одно изображение видно при просмотре с одного угла, а другое изображение появляет­ся, когда угол наблюдения изменен, при этом его видно вместо перво­го или поверх первого.

Цифровые голограммы (Digital Image ) - созданное на компьютере изображение базируется на одном уровне и разрешается в форме рас­тровых точек. Этот тип голограмм позволяет передавать специфи­ческую игру красок и эффект движения.

Гелиограммы базируются на линейной графике на одном уровне (в одной плоскости). Комбинация графических элементов с эффектом движения дает очень высокую выразительность.

Trustseal - более высокая ступень голографических защитных зна­ков, позволяющая передавать эффект движения.

Графическая компьютерная информация может преобразовывать­ся в голографическом процессе в одноцветную или многоцветную информацию. В зависимости от угла зрения всегда видны только определенные цвета, которые изменяются при рассмотрении го­лограммы.

Если рассматривать голограмму при направленном свете (прожек­тор), ее цвета и края становятся светлыми и четкими. При рассмотре­нии голограммы под обычным освещением (люминесцентная лампа) контрастность цветов теряется. Подобный эффект происходит и при рассмотрении в рассеянном свете.

В компьютерной графике наилучший эффект достигается за счет использования максимум трех цветов на переднем плане либо одного или двух цветов на заднем плане.

Важные виды голограмм обычно содержат на переднем плане оп­ределенную информацию (логотип фирмы), поскольку она хорошо видна почти при любом освещении. Графические рисунки и объекты заднего плана хорошо видны при направленном свете, однако при рассеянном свете их четкость теряется.

В ОУВ могут вноситься различные дополнительные эффекты, ко­торые улучшают ее оптическое воздействие и, естественно, повыша­ют ее защитные свойства.

Двухканальное изображение. Два наложенных друг на друга рисунка (один рисунок на канал) дают великолепный оптический эффект, ког­да в зависимости от угла зрения виден только один из двух мотивов. Возможно трехканальное изображение.

Сепарация красок. Графическое и пространственное воздействие голограммы может быть усилено за счет увеличения числа одновре­менно видимых красок и затенений.

Окантовка, Цветные участки голограммы могут окантовываться различным образом и подчеркиваться за счет использования кон­трастов:

черная окантовка без дифракционной структуры;

белая окантовка посредством матовой или глянцевой границы раздела;

цветная окантовка, производимая за счет использования специ­ альных оптических кодированных рельефных структур, которые дают хороший контраст и при слабом освещении.

Призматические компоненты. Речь идет об использовании линзово­го эффекта. При изменении угла наклона голограммы призматичес­кие компоненты создают эффект динамичных линий. Так как созда­ние этого эффекта требует сложного комплекса технологий, поддел­ка его является практически невозможной.

Микротекст . Величина шрифта лежит в границах до 1 мм, когда текст можно различить и невооруженным глазом, до 0,1 мм, когда текст различим только при помощи лупы.

Нанотекст – защитный элемент для Trustseal. Очень мелкий текст до 100 мкм, различимый только с помощью лупы.

Гильошированный рисунок – тонколинейный рисунок накладывается на любую часть голограммы. Рисунок имеет оптическую кодировку, что позволяет получить эффект движения при наклоне голограммы в разные стороны.

Скрытая информация. Кроме вышеперечисленных оптически раз­личимых признаков существуют и скрытые признаки, которые зна-

тельно повышают защитные свойства голограммы. Они вносятся в лограмму в процессе ее изготовления и считываются специальны-ми приборами в УФ, ИК или лазерных лучах.

ОУВ-продукция выпускается с единичным или бесконечным (мно­гократно повторяющимся) дизайном, возможно производство про­зрачной или частично деметаллизированной голограммы.

В зависимости от цели применения ОУВ-продукция может изго­тавливаться в виде этикеток или фольги для горячего тиснения.

Голографическая этикетка представляет собой самоклеящуюся эти­кетку с голографической структурой, которая разрушается при по­пытке каких-либо повторных манипуляций. В качестве носителя слу­жит силиконовая бумага. Этикетки могут наноситься на субстрат вруч­ную или при помощи специальных устройств.

Цифровая голограмма(1200 dpi)

Гелиограмма

2D/3D голограмма

Цифровая голограммa(<500 dpi)

2D-голограмма

Фольга LightLine

Металлизированная фольга для тиснения

Рис. 4.4. Степень надежности защиты

Алюминиевая фольга изготовлена ​​из алюминиевого сплава, содержащего от 92 до 99 процентов алюминия. Обычно от 0,00017 до 0,0059 дюймов, фольга производится во многих ширинах и силах для буквально сотен приложений. Он используется для производства теплоизоляции для строительной отрасли, запасного ребра для кондиционеров, электрических катушек для трансформаторов, конденсаторов для радиостанций и телевизоров, изоляции для резервуаров-хранилищ, декоративных изделий, контейнеров и упаковки. Популярность алюминиевой фольги для столь многих приложений обусловлена ​​несколькими основными преимуществами, одним из которых является то, что сырья, необходимого для его изготовления, много. Алюминиевая фольга является недорогой, долговечной, нетоксичной и жиронепроницаемой. Кроме того, он выдерживает химическую атаку и обеспечивает отличную электрическую и немагнитную защиту.

Поставки (в 1991 году) алюминиевой фольги составили 913 миллионов фунтов, причем упаковка составляла семьдесят пять процентов рынка алюминиевой фольги. Популярность алюминиевой фольги в качестве упаковочного материала обусловлена ​​его превосходной непроницаемостью для водяного пара и газов. Он также продлевает срок хранения, использует меньше места для хранения и генерирует меньше отходов, чем многие другие упаковочные материалы. Таким образом, предпочтение алюминия в гибкой упаковке стало глобальным явлением. В Японии алюминиевая фольга используется в качестве барьерного компонента в гибких банках. В Европе алюминиевая гибкая упаковка доминирует на рынке фармацевтических блистерных упаковок и конфетных оберток. Асептическая коробка для напитков, которая использует тонкий слой алюминиевой фольги в качестве барьера против кислорода, света и запаха, также довольно популярна во всем мире.

Алюминий является самым недавно обнаруженным металлом, который современная промышленность использует в больших количествах. Известные как «оксид алюминия», алюминиевые соединения использовались для приготовления лекарств в Древнем Египте и для создания тканевых красителей в средние века. К началу восемнадцатого века ученые подозревали, что эти соединения содержат металл, а в 1807 году английский химик сэр Хэмфри Дэви попытался его изолировать. Хотя его усилия потерпели неудачу, Дэви подтвердил, что глинозем имеет металлическую основу, которую он изначально называл «алюминием». Позже Дэви изменил это на «алюминий», и, хотя ученые многих стран назвали термин «алюминий», большинство американцев использует пересмотренное правописание Дэви. В 1825 году датский химик по имени Ганс Христиан Эрстед успешно изолировал алюминий, а через двадцать лет немецкий физик по имени Фридрих Волер смог создать большие частицы металла; однако частицы Волера все еще были только размером с булавочными головками. В 1854 году французский ученый Анри Сент-Клер Девилль усовершенствовал метод Волера, чтобы создать алюминиевые куски размером с мрамор. Процесс Девилла послужил основой для современной алюминиевой промышленности, а первые алюминиевые балки были представлены в 1855 году на Парижской выставке.

В этот момент высокая стоимость изоляции вновь обнаруженного металла ограничила его использование в промышленности. Однако в 1866 году два ученых, работающих отдельно в Соединенных Штатах и ​​Франции, одновременно разработали то, что стало известно как метод Hall-Eroult для отделения оксида алюминия от кислорода с помощью электрического тока. Хотя Чарльз Холл и Пол-Луи-Туссен Эруэл запатентовали свои открытия, в Америке и Франции соответственно, Холл первым признал финансовый потенциал своего процесса очистки. В 1888 году он и несколько партнеров основали компанию Pittsburgh Reduction Company, которая в этом году выпустила первые алюминиевые слитки. Используя гидроэлектричество для питания большой новой конверсионной установки вблизи Ниагарского водопада и поставки растущего промышленного спроса на алюминий, компания Холла, переименованная в Aluminum Company of America (Alcoa) в 1907 году, процветала. Впоследствии Эроулл основал компанию «Алюминий-Индустри-Актен-Гезельшафт» в Швейцарии. Воодушевленный растущим спросом на алюминий во время I и II мировых войн, большинство других промышленно развитых стран начали производить свой собственный алюминий. В 1903 году Франция стала первой страной по производству фольги из очищенного алюминия. Соединенные Штаты последовали примеру десятилетия спустя, первое использование нового продукта — ножные группы для определения гонок гонок. Вскоре была использована алюминиевая фольга для контейнеров и упаковки, а Вторая мировая война ускорила эту тенденцию, создав алюминиевую фольгу в качестве основного упаковочного материала. До Второй мировой войны Alcoa оставалась единственным американским производителем очищенного алюминия, но сегодня есть семь крупных производителей алюминиевой фольги, расположенных в Соединенных Штатах.

Сырье для фольги

Алюминиевые числа среди самых распространенных элементов: после кислорода и кремния, это самый обильный элемент, найденный на земной поверхности, составляющий более восьми процентов земной коры до глубины десяти миль и появляющийся почти в каждой общей скале. Однако алюминий не происходит в его чистой металлической форме, а скорее в виде гидратированного оксида алюминия (смесь воды и оксида алюминия) в сочетании с диоксидом кремния, оксидом железа и титаном. Наиболее значительная алюминиевая руда — боксит, названный в честь французского города Ле-Бо, где он был обнаружен в 1821 году. Боксит содержит железо и гидратированный оксид алюминия, причем последний представляет собой самый большой составной материал. В настоящее время бокситы достаточно многочисленны, так что для производства алюминия добываются только отложения с содержанием оксида алюминия сорок пять процентов или более. Концентрированные отложения встречаются как в северном, так и в южном полушариях, причем большая часть руды используется в Соединенных Штатах, поступающих из Вест-Индии, Северной Америки и Австралии. Поскольку боксит встречается так близко к поверхности земли, процедуры рудника относительно просты. Взрывчатые вещества используются для открытия больших ям в бокситовых пластах, после чего верхние слои грязи и горной породы очищаются. Открытая руда затем удаляется с помощью фронтальных погрузчиков, складывается в грузовые автомобили или вагоны и транспортируется на перерабатывающие предприятия. Боксит тяжелый (обычно одна тонна алюминия может быть произведена от четырех до шести тонн руды), поэтому, чтобы уменьшить расходы на транспортировку, эти заводы часто расположены как можно ближе к бокситовым рудникам.

Производство фольги

Извлечение чистого алюминия из боксита влечет за собой два процесса. Во-первых, руда очищается для устранения примесей, таких как оксид железа, диоксид кремния, диоксид титана и вода. Затем полученный оксид алюминия плавится с получением чистого алюминия. После этого алюминий прокатывают для производства фольги.

Переработка — процесс Байера

1 Процесс Байера, используемый для очистки бокситов, состоит из четырех этапов: переваривание, очистка, осаждение и прокаливание. Во время стадии пищеварения боксит измельчают и смешивают с гидроксидом натрия перед закачкой в ​​большие емкости под давлением. В этих резервуарах, называемых регенераторами, комбинация гидроксида натрия, тепла и давления разрывает руду в насыщенный раствор алюмината натрия и нерастворимых загрязняющих веществ, которые оседают на дно.
2 Следующая фаза процесса, осветление, влечет за собой отправку раствора и загрязняющих веществ через набор резервуаров и прессов. На этом этапе тканевые фильтры захватывают загрязняющие вещества, которые затем удаляются. После повторного фильтрования оставшийся раствор транспортируется в градирню.
3 На следующем этапе осаждение раствор оксида алюминия перемещается в большой силос, где при адаптации метода Девилла жидкость засевается кристаллами гидратированного алюминия для содействия образованию частиц алюминия. Поскольку затравочные кристаллы привлекают другие кристаллы в растворе, начинают образовываться большие скопления гидрата алюминия. Они сначала отфильтровываются, а затем промываются.
4 Кальцинирование, заключительный этап в процессе очистки Байера, влечет за собой воздействие на гидрат алюминия высоких температур. Этот экстремальный нагрев обезвоживает материал, оставляя остатки мелкого белого порошка: оксида алюминия.

Выплавка фольги

5 Плавление, которое отделяет алюминий-кислородное соединение (оксид алюминия), полученное с помощью процесса Байера, является следующей стадией извлечения чистого, металлического алюминия из бокситов. Хотя применяемая в настоящее время процедура происходит от электролитического метода, изобретенного одновременно Чарльзом Холлом и Полом-Луи-Туссеном Эру в конце девятнадцатого века, он был модернизирован. Во-первых, оксид алюминия растворяют в плавильной камере, глубокую стальную форму, выложенную углеродом и заполненную нагретым жидким проводником, которая состоит в основном из криолита из алюминия.
6 Затем электрический ток проходит через криолит, вызывая образование коры поверх расплава оксида алюминия. Когда в смесь периодически перемешивают дополнительный оксид алюминия, эту кору разрушают и перемешивают. Когда оксид алюминия растворяется, он электролитически разлагается, чтобы получить слой чистого расплавленного алюминия на дне плавильной камеры. Кислород сливается с углеродом, используемым для выделения клетки, и ускользает в виде углекислого газа.
7 Еще в расплавленном виде очищенный алюминий извлекается из плавильных клеток, переносится в тигли и опустошается в печи. На этом этапе могут быть добавлены другие элементы для производства алюминиевых сплавов с характеристиками, подходящими для конечного продукта, хотя фольга обычно изготавливается из чистого алюминия 99,8 или 99,9%. Затем жидкость выливают в устройства для прямого охлаждения, где она остывает в больших плитах, называемых «слитками» или «запасом рерилла». После отжига, термообработки для улучшения обрабатываемости — слитки подходят для прокатки в фольгу.
8 Альтернативный способ плавки и литья алюминия называется «непрерывным литьем». Этот процесс включает в себя производственную линию, состоящую из плавильной печи, удерживающего очага для содержания расплавленного металла, системы переноса, литейной установки, комбинированной установки, состоящей из прижимных валков, сдвига и уздечки, а также машины для перемотки и обмотки. Оба метода дают толщину в диапазоне от 0,125 до 0,205 дюйма (0,317 до 0,635 см) и различной ширины. Преимущество метода непрерывной разливки заключается в том, что для прокатки фольги не требуется этап отжига, как и процесс плавки и литья, поскольку отжиг автоматически достигается в процессе литья.

Роликовая фольга

8 После изготовления фольги его необходимо уменьшить по толщине, чтобы сделать фольгу. Это выполняется на прокатной стане, где материал несколько раз пропускают через металлические рулоны, называемые рабочими валками. Когда листы (или полотна) из алюминия проходят через валки, они выдавливаются более тонким и экструдируются через зазор между валками. Рабочие ролики соединены с более тяжелыми рулонами, называемыми резервными рулонами, которые оказывают давление, чтобы поддерживать стабильность рабочих валков. Это помогает удерживать размеры продукта в пределах допусков. Работа и резервные ролики вращаются в противоположных направлениях. Для облегчения процесса прокатки добавляются смазочные материалы. Во время этого процесса прокатки алюминий иногда должен быть отожжен (термообработан) для поддержания его работоспособности.
Уменьшение фольги контролируется регулировкой оборотов валков и вязкостью (сопротивление потоку), количеством и температурой смазочных материалов для прокатки. Рулонный зазор определяет как толщину, так и длину фольги, выходящей из мельницы. Этот зазор можно отрегулировать, подняв или опустив верхний рабочий валик. Rolling производит две естественные отделки на фольге, яркие и матовые. Светлая отделка получается, когда фольга контактирует с рабочими поверхностями валков. Для изготовления матового покрытия два листа должны быть упакованы вместе и одновременно прокатываться; когда это делается, стороны, которые касаются друг друга, заканчиваются матовой отделкой. Другие методы механической отделки, обычно создаваемые во время операций преобразования, могут использоваться для производства определенных образцов.
9 Когда листы фольги проходят через ролики, они обрезаются и разрезаются круглыми или бритвенными ножами, установленными на валковой мельнице. Обрезка относится к краям фольги, в то время как разрезание разрезает фольгу на несколько листов. Эти этапы используются для изготовления узкой спиральной ширины, для обрезания кромок покрытого или ламинированного материала и для получения прямоугольных кусков. Для некоторых операций по изготовлению и конвертированию полотна, которые были сломаны во время прокатки, должны быть соединены вместе или сплайсированы. Обычные типы сращиваний для соединения полос из простой фольги и / или подложки включают ультразвуковую, термоуплотняющую ленту, герметизирующую ленту и электросварную. Ультразвуковое сращивание использует твердотельный сварной шов с ультразвуковым преобразователем — в перекрытом металле.

Процесс отделки

10 Для многих применений фольга используется в I V / комбинации с другими материалами. Он может быть покрыт широким спектром материалов, таких как полимеры и смолы, для декоративных, защитных или термосвариваемых целей. Его можно ламинировать бумагами, картонами и пластиковыми пленками. Его можно также вырезать, формировать в любую форму, печатать, рельефно, разрезать на полоски, листать, протравливать и анодировать. Как только пленка находится в конечном состоянии, она упаковывается соответствующим образом и отправляется клиенту.

Контроль качества

В дополнение к контролируемому процессу таких параметров, как температура и время, готовый продукт из фольги должен отвечать определенным требованиям. Например, было обнаружено, что для различных процессов конвертирования и конечного использования требуются различные степени сухости на поверхности фольги для достижения удовлетворительной производительности. Для определения сухости используется тест смачиваемости. В этом тесте различные растворы этилового спирта в дистиллированной воде с приращением в десять процентов по объему выливаются в однородный поток на поверхность фольги. Если капель не образуется, смачиваемость равна нулю. Процесс продолжается до тех пор, пока не будет определено, какой минимальный процент спиртового раствора полностью промоет поверхность фольги.

Другими важными свойствами являются толщина и прочность на растяжение. Стандартные методы испытаний были разработаны Американским обществом испытаний и материалов (ASTM). Толщина определяется взвешиванием образца и измерением его площади, а затем делением веса на произведение площади, умноженной на плотность сплава. Испытание на растяжение фольги необходимо тщательно контролировать, поскольку на результаты теста могут влиять грубые края и наличие мелких дефектов, а также другие переменные. Образец помещают в зажим, и растягивающее или тяговое усилие наносится до тех пор, пока не произойдет разрушение образца. Измеряется сила или сила, необходимые для разрыва образца.

Будущее

Популярность алюминиевой фольги, особенно для гибкой упаковки, будет продолжать расти. Четырехсторонние финские герметичные чехлы приобрели широкую популярность для военных, медицинских и розничных продуктов питания и в больших размерах для институциональных пакетов продовольственных услуг. Также были введены пакеты для упаковки вина от 1,06 до 4,75 галлонов (4-18 литров) для розничных и ресторанных рынков, а также для других рынков общественного питания. Кроме того, другие продукты продолжают разрабатываться для других приложений. Увеличение популярности микроволновых печей привело к разработке нескольких форм полужестких контейнеров на основе алюминия, предназначенных специально для этих печей. Совсем недавно были разработаны специальные кухонные плиты для барбекю.

Однако даже алюминиевую фольгу тщательно анализируют в отношении ее «дружественности» окружающей среды. Следовательно, производители увеличивают свои усилия в области переработки; на самом деле, все производители фольги в США начали программы переработки, хотя общий тоннаж и скорость сбора алюминиевой фольги намного ниже, чем у легкоизвлекаемых алюминиевых банок. Алюминиевая фольга уже имеет то преимущество, что она легкая и малая, что помогает уменьшить ее вклад в поток твердых отходов. Фактически упаковка из ламинированной алюминиевой фольги составляет всего 17/100 единиц одного процента твердых отходов США.

Для упаковочных отходов наиболее перспективным решением может быть сокращение источников. Например, упаковка 65 фунтов (29,51 кг) кофе в стальных баках требует 20 фунтов (9,08 кг) стали, но всего 3 фунта (4,08 кг) ламинированной упаковки, включая алюминиевую фольгу. Такая упаковка также занимает меньше места на полигоне. Отдел фольги Алюминиевой ассоциации даже разрабатывает образовательную программу по алюминиевой фольге для университетов и профессиональных дизайнеров упаковки, чтобы помочь информировать таких дизайнеров о преимуществах перехода на гибкую упаковку.

Алюминиевая фольга также потребляет меньше энергии во время производства и распределения, при этом рециклируется отходы на заводе. Фактически, рециркулированный алюминий, включая банки и фольгу, составляет более 30 процентов годовой поставки металла в отрасли. Это число растет в течение нескольких лет и, как ожидается, продолжится. Кроме того, улучшаются процессы, используемые при производстве фольги, для снижения загрязнения воздуха и опасных отходов.

Алюминий, как металл пригодный для использования в технике и быту, впервые получен сравнительно недавно - во второй половине 19 столетия. Более 70% металла используется в виде фольги. Это тонкий лист алюминия, обладающий рядом специфических качеств. При термической обработке он не разрушается и не деформируется. Зеркальная поверхность очень эффективно отражает тепло и свет. Он непроницаем для ультрафиолета, газов, не поддается воздействию растворителей и не пропускает органических веществ. Также непроницаема фольга и для микроорганизмов.

Оборудование для производства фольги

Для превращения слитка металла в фольгу необходим прокатный стан, где алюминий проходит между стальными валами, расстояние между которыми постепенно уменьшается. Кроме прокатного стана требуются мощные нагреватели, азотные камеры, система обрезания кромок рулона.

Для контроля над сложным процессом заводы для производства фольги оборудуются сложной системой измерительных приборов и аппаратурой управления процессом, который происходит при изменяющихся температурах и в различных скоростных режимах.

Толщина промышленной фольги находится в диапазоне 0,005 – 0,2 мм, при этом лист сохраняет достаточную прочность, чтобы использоваться в качестве оберточного материала или конденсаторных обмоток. Но в виде монометаллического листа она используется нечасто. Наиболее распространены композитные материалы в виде соединений фольги с бумагой, полиэтиленом, полипропиленом, различными утепляющими материалами. Также распространены трехслойные упаковки, в которых она находится внутри. Кроме упаковок фольга из алюминия получила широкое распространение в строительстве (сэндвич панели, утеплители) и электротехнике.

Технологический процесс

Нагретые до 550 0 С слитки металла поступают на первичную обработку. После прохода по валам прокатного стана они достигают толщины 0,6 – 1 см, после чего направляются на обжимной стан. Там алюминиевые полосы, уже охлажденные, несколько раз прокатываются, пока толщина их не достигнет 0,2 – 0,6 мм. В процессе холодного проката фольга проходит этап отжига в азотной атмосфере, вследствие чего на приемный участок поступает стерильная готовая монометаллическая продукция. Дальше она кашируется, лакируется, окрашивается или обрабатывается способом печати или тиснения, для этого существует оборудование для фольгирования - фольгираторы.

Сырье для фольги

Чистый алюминий для производства практически не применяется. Для этого созданы специальные сплавы алюминия с марганцем, железом, литием, медью - в зависимости от требуемых параметров. Первичные алюминиевые сплавы постепенно вытесняются из процесса производства. На их место приходит вторсырье - банки из под пива или иных напитков, бумажные или пластиковые упаковки с вставками из фольги, отходы стройматериалов, стружка и шламы.

Использование вторсырья позволяет сэкономить до 90% электроэнергии для получения того же количества проката, чем из первичного алюминия. Это очень перспективное направление развития отрасли. С каждым годом внедряются новые технологии, более экономные и экологичные.

Видео: Как делают алюминиевую фольгу

Технология производства фольги

Для обеспечения выпуска продукции в заданном объеме и ассортименте производство оснащается высокопроизводительным, механизированным и автоматизированным оборудованием, отвечающему современному уровню техники, оснащенным приборами автоматического измерения, контроля и регулирования технологических параметров, поставленным машиностроительной фирмой «Фата-Хантер» (Италия) и фирмой «Рейнольдс Интернэшнл Инк» (США), мировым лидером в производстве упаковочных материалов на основе алюминиевой фольги.

Фольгопрокатный цех включает в себя: участок холодной (заготовительной) прокатки, участок прокатки фольги, участок резки, участок отделки и резки фольги и вспомогательные службы. Производство фольги начинается с прокатки фольговой заготовки толщиной 0.47 мм. полученной из литой полосы сечением 2х(1000-1800) мм., свернутой в рулон массой до 10 т., поступающей из литейного цеха.

Схематически этот процесс можно сместив схему, приведенную на рисунке 5

Рисунок 5 - Схема производства фольги

Более наглядно схема производства фольги и упаковочных материалов на ее основе на заводе «Саянская фольга» ОАО «ОКСА» представлена в приложении А.

Для прокатки фольги, начиная с литой заготовки толщиной 2 мм. до окончательного размера 2х0.07 мм. установлено четыре стана, в том числе:

заготовительный стан КВАРТО 455х1240/1900 мм.

черновой стан КВАРТО 280х850/1900 мм.

универсальный стан КВАРТО 280х850/1900 мм.

чистовой стан КВАРТО 280х850/1900 мм.

Прокатка заготовки под фольгу производится на нереверсивном стане КВАРТО 455х1240/1900 мм., в четыре прохода по схеме 2-0.95-0.47 мм. со скоростью 150 м/мин. в зависимости от прохода. Расчет режимов обжатия при холодной прокатке фольги на нереверсивном стане КВАРТО 455х1240/1900 произведен выше смотри п.2.4.

В процессе прокатки на валки и полосу подается технологическая смазка (керосин+присадки). Смазка подается на рабочие валки через 46 форсунок, на опорные - через 23 форсунки. При прокатке в толщине 2.5 мм. у полосы обрезают боковые кромки по 20 мм.с каждой стороны. Кромка в процессе обрезки рубится на части длиной 100-150 мм. и направляется по конвейеру в короб.

После каждого прохода рулоны укладываются на специальные устройства для охлаждения и выравнивания температуры по сечению рулона. Вылеживание рулонов перед последующим проходом продолжается около суток.

Для получения качественной заготовки стан снабжен системами подачи и фильтрации технологической смазки, автоматическими системами контроля и регулирования толщины и планшетности, системами улавливания, очистки и конденсации паров технологической смазки и др..

Ниже приводится краткая характеристика установленного оборудования.

В состав каждого стана, кроме основных узлов разматывателя, наматывателя и клети - входят передаточные тележки рулонов и шпуль, узлы обрезки кромок с пневмонасосами, устройства для перевалки валков, система подачи, распределения и фильтрации технологической смазки, системы смазки масляным туманом, гидро и пневмо- системы, системы отсоса паров технологической смазки и пожаротушения, электрооборудование в комплекте с системами управления и диагностики, автоматиеские системы контроля толщины и планшетности полосы в процессе прокатки.

Вся фольга толщиной 0.007-0.050 мм. в последнем проходе прокатывается в сдвоенном состоянии и снимается со станов в толщинах 2х0.007 и 2х0.05 мм и перед подачей на последующие операции должна быть раздвоена. Для этой цели в цехе устанавливается машина раздваивания. На машине кроме раздваивания производится обрезка кромок, и если надо резка на части по ширине.

В состав машины, кроме основных узлов- разматывателя, наматывателя, входит узел резки с пневмонасосом, устройства для ультразвуковой пайки полосы, гидросистема, электрооборудование и система загрузки рулонов.

Для прокатки фольги в цехе установлено 3 стана КВАРТО 280/850х1900 мм.

черновой стан

универсальный стан

чистовой стан

Универсальный и чистовой станы снабжены двумя разматывателями, которые позволяют осуществлять прокатку фольги как в одинарном так и в сдвоенном состояниях со скоростью 650-1300 м/мин.

В процессе прокатки производится обрезка кромок шириной 10 мм. с каждой стороны. Обрезка производится в последнем проходе. Кромка удаляется пневмонасосами и затем направляется на пакетирование. Прокатка осуществляется по следующим схемам:

0.47 -0.26-0.13-0.07-0.035-0.018-(2х0.018)-(2х0.009);

0.47 -0.23-0.12-0.06-0.03-0.014-(2х0.014)-(2х0.007);

0.47 -0.27-0.14-0.085-(2х0.085)-(2х0.005);

Для получения фольги высокого качества станы снабжены системами подачи и фильтрации технологической смазки, автоматическими системами контроля и регулирования толщины и планшетности, натяжения, системами улавливания, очистки и конденсации паров технологической смазки и др.

Смазка также как и на заготовительном стане подается через форсунки на рабочие и опорные валки в количестве 46 и 23 шт. соответственно.

Производительность станов в зависимости от конечного размера 2.1-2.7 т/час Рулон после каждого прохода охлаждается сутки. После прокатки на конечный размер фольга раздваивается на машинах раздваивания с одновременной обрезкой боковых кромок по 10 мм. с каждой стороны, и если требуется разрезается на две и более части по ширине. Кромка по пневмонасосу направляется на прессование.

Скорость раздваивания до 1000 м/мин. Производительность 1.5-3.0 т/час. После холодной прокатки рулоны фольговой заготовки толщиной 0.47 мм. передаются на отжиг в камерные печи

средняя садка в печи - 54 т.

время отжига (цикла) -18 часов

производительность при заданном цикле до 3 т/час

температура отжига 450-500 С

Отжиг производится в защитном газе - азоте. Отожженная фольговая заготовка передается на дальнейшую обработку на фольгопрокатные станы.

В цехе устанавливается два вида камерных печей:

для отжига фольговой заготовки;

для отжига готовой фольги:

В состав каждой группы печей входят: по одной машине для загрузки и разгрузки печей грузоподьемностью 30 т., а также поддоны для укладки рулонов перед загрузкой их в камеру.

Гладкая не отделанная алюминиевая фольга является хорошо формирующимся материалом и совершено безвредна при упаковке в нее продуктов питания. Алюминиевая фольга свето-водо- жиро- и газонепроницаемая. Она эластична, не подвергается воздействию водяного пара, отражает тепловые лучи, а благодаря металлической светящейся поверхности используется в рекламных целях. Для улучшения этих качеств алюминиевую фольгу соединяют с другими материалами: с бумагой; кожей; картоном; для повышения коррозионной стойкости- покрывают лаком; подвергают тиснению (выпуклый рисунок); наносят многоцветные рисунки.

Для получения фольги с разными видами отделки в цехе устанавливается:

машина каширования водным клеем

машина двухстороннего лакирования

машина глубокой печати с 8-каретками

Каширование фольги с бумагой производится на кашировальной машине с помощью крахмального клея или органических и синтетических клеев на водной основе. При кашировании клеем на водной основе одна из кашированных полос должна обязательно пропускать водяной пар, что обеспечивается применением такой бумаги как сульфидная, чайная и др.. При кашировании, клей может наноситься как по всей поверхности, так и в виде точек и полос.

Машины каширования снабжены разматывателями фольги и бумаги, кареткой с кашировальным узлом, сушильной камерой, охлаждающими узлами и наматывателем.

Скорость при кашировании фольги составляет 200-210 м/мин.

Производительность машины по готовому материалу составляет 0.85-1.5 т/ч; по металлу 0.3-0.5 т/ч.

Масса 1 м2 материала до 150 г/м2.

Лакирование фольги производится на машине двухстороннего лакирования. Процесс лакирования заключается в нанесении непрерывным способом органических и неорганических лаков. При лакировании на одну из сторон может наноситься бесцветный антикоррозионный лак, термолак, на другую- цветной лак или печать в одну краску (однотонный рисунок, текст). В зависимости от требований к материалу толщина слоя лака может составлять от 0.5 до 2.0 г/м2 (защитное покрытие, цветное лакирование); до 12 г/м2 (покрытие термолаком фольги для крышек и банок из полистирола) и даже до 20 г/м2 - для упаковки материалов с сильным химическим воздействием. В состав машины входит разматыватель, две каретки с узлом лакирования, две сушильных камеры, два охлаждающих узла и наматыватель.

Масса подаваемых на обработку рулонов составляет 2000 кг..

Скорость лакирования фольги составляет 140 м/мин.

Производительность машины в зависимости от толщины фольги, применяемого лака и толщины слоя лака составляет 0.3-2.7 м/час.

Для придания определенного внешнего вида фольга проходит операции нанесения рисунка, печати на машине глубокой печати с 8-каретками и нанесения выпуклого рисунка на машинах тиснения. В состав печатных машин входят разматыватели, наматыватели, печатные каретки с сушильными камерами и охлаждающими валками.

Скорость печатанья фольги составляет 110-130 м/мин.

Производительность 100-300 кг/час.

Для тиснения фольги предусмотрена машина тиснения. На машине может производиться тиснение всех видов фольги. Тиснение производится между двумя валками; металлическим с нанесенным на нем рисунком и валком с шерстяным покрытием либо картонным.

В состав машины входят: разматыватель, наматыватель, устройство для центрирования кромки с общим смещением до 200 мм., узел тиснения, состоящий из двух валков- стального (верхнего) формного и контрцилиндра (нижнего) покрытого бумагой, диаметром вдвое больше чем верхний вал электрооборудование, пневмоустановка и др..

Тиснение осуществляется со скоростью 120 м/мин.

Производительность 200-800 кг/час в зависимости от толщины обрабатываемой фольги после отделки фольга поступает на машины резки, где полоса разрезается на более узкие полосы по ширине.

машины для резки лакированной, тисненой, печатной фольги

машины для окончательной резки фольги кашированной бумагой

Скорость резки на машинах составляет 300-400 м/мин.

Машины резки включают в себя: холостые и тянущие ролики, наматыватели, системы управления, гидросистема, станция смазки подшипников, электрооборудование.

После резки на готовые размеры по ширине и длине рулончики фольги передаются на упаковку.

Даная технология характеризуется большой гибкостью и, следовательно, широкими возможностями варьирования собственного ассортимента без особых усилий, т.е. необходимо лишь разработать и установить новый рисунок. Толщина регулируется либо на станах (автоматически), либо убираются проходы.

Все эти возможности можно свести в таблицу 2.

Таблица 2 - Разновидности фольги, их предназначение и варианты исполнения

Термин «фольга» попал в русский язык из латинского. С латыни folium переводится как лист. Фактически фольга представляет собой тончайший лист металла. Толщина такого листа колеблется от нескольких тысячных до нескольких десятых миллиметра. Упаковочная фольга имеет толщину от 0,006 до 0,200 мм. Более толстые листы, которые применяются на производствах, имеют толщину от 0,200 до 0,240 мм.

Немного истории

Первоначальное назначение алюминиевой фольги заключалось в замене оловянной фольги. Первый промышленный выпуск алюминиевой фольги состоялся в 1911 году в г. Кройцлингене (Kreuzlingen) в Швейцарии. Это произошло спустя 12 месяцев после того, как Роберт Виктор Неер (Robert Victor Neher) получил патент на технологию ее создания.
Первая фольга применялась для упаковки плиток известного швейцарского шоколада, а уже 1912 году в алюминиевую фольгу стали заворачивать бульонные кубики Maggi.
Через некоторое время алюминиевой фольгой заинтересовалась молочная промышленность. Примерно в середине тридцатых годов в Европе начала продаваться фольга в рулонах для кухонных нужд. В 1950-1960-х годах зафиксирован резкий скачок объемов производства алюминиевой фольги. Это произошло вследствие широкого распространения рынка готовой еды. В это же время был изобретен и знаменитый всем по пакетам для молока и соков ламинат - симбиоз бумаги и алюминиевой фольги.
Параллельно с упаковочной фольгой развивался и рынок технической фольги. Ее часто применяли в строительстве, машиностроении, в процессе изготовления климатотехнического оборудования и прочего.
А в начале шестидесятых годов алюминиевая фольга отправилась и в космос - «обернутые» алюминиевой фольгой спутники отражают радиосигналы и исследуют испускаемые Солнцем заряженные частицы.

Кашированная фольга

Фольга алюминиевая кашированная является многослойным материалом, который представляет собой комбинацию алюминиевой фольги, специальной бумаги и полиэтиленовой пленки. Такой состав делает материал более прочным без потери эластичности. Фольга выступает защитником продукции от влаги, солнечного света, а также отличается гигиеничными свойствами.
В производстве востребована трех- или четырехслойная кашированная фольга. Упаковка, имеющая четыре слоя, более прочная, отлично защищает продукты от внешних факторов. В такой материал упаковывают довольно влажные продукты питания, к примеру, творог, мороженое, сырки.
Кашированная фольга очень популярна в промышленности, из нее делают упаковку для медицинской, пищевой промышленности. На кашированную фольгу можно наносить узоры, текст, создавая индивидуальный стиль продукции.
Кашированная фольга создается при помощи склеивания алюминия с бумагой расплавленным полиэтиленом. После этого наносится второй слой полиэтилена. В результате получается эластичная фольга, которая выдерживает многочисленные изгибы и не изнашивается.
Еще одним положительным качеством кашированной фольги можно назвать сохранение внешнего вида продуктов. К примеру, шоколад при перевозке и хранении быстро теряет первоначальный внешний вид. Однако упакованный в кашированную фольгу шоколад сохраняет не только форму изделия, но и его полезные качества.
Преимущества:

• универсальность использования для расфасовки огромного числа продуктов
• отлично сохраняет форму
• можно изготавливать упаковку с тиснением и без
• можно нанести на обратной стороне упаковки промо-код.
• Фольга алюминиевая техническая
• Главные плюсы алюминиевой фольги:
• небольшая масса
• теплопроводность
• технологичность
• устойчивость к загрязнениям и пыли
• способность отражать свет
• декоративные качества.

Именно эти характеристики предопределили столь обширную область использования технической алюминиевой фольги.
Электротехническая отрасль промышленности использует экраны электрических кабелей из алюминиевой фольги. В автомобилестроении фольга применяется в устройствах охлаждения моторов, а также в процессе отделки автомобильных салонов. Последний вариант не только красивый и почти невесомый, но и обеспечивает большую безопасность пассажирам, потому что фольга повышает уровень звукоизоляции и препятствует распространению огня. Как противопожарный барьер фольга используется и в прочих типах транспорта.
Фольга широко применяется в создании теплообменников для систем отопления и кондиционирования. Она повышает уровень энергоэффективности отопительных приборов (радиаторов). Применяется фольга из алюминия и в холодильных устройствах. Она присутствует как снаружи, так и внутри зданий, в инженерных системах. Использование фольги алюминиевой в строительстве бани уменьшает теплообмен с окружающей средой, вследствие чего помещение быстрее нагревается и дольше сохраняет тепло.
Самоклеящаяся фольга довольно востребована в герметизации гибких конструкций (к примеру, теплоизоляции воздуховодов).
Современные технологии ставят перед алюминиевой фольгой такую задачу - разделить среды, защитить, изолировать. И значит, служить надежным барьером. И это невзирая на тот факт, что ее толщину можно сравнить с толщиной человеческого волоса.

Производство алюминиевой фольги

Для того, чтобы сделать из слитка металла тончайший лист фольги, понадобится прокатный стан, в котором алюминий проходит между стальными валами, с постепенным уменьшением расстояния. Помимо прокатного стана нужны мощные нагреватели, азотные камеры, а также система обрезания кромок рулона.
Чтобы контролировать этот сложный процесс заводы для изготовления фольги оснащают сложной системой измерительных приборов и устройствами управления процессом, происходящим в условиях изменяющихся температур и в разных скоростных режимах.
Чистый алюминий на производстве почти не используется. Для этого разработаны особые сплавы алюминия с марганцем, железом, литием, медью. Сегодня первичные алюминиевые сплавы медленно вытесняются вторсырьем. В качестве вторсырья используются банки из под пива или прочих напитков, бумажные и пластиковые упаковки с вставками из фольги, отходы стройматериалов, стружка и шламы. Применение вторсырья дает возможность сэкономить до 90% электроэнергии для получения того же объема проката, чем из первичного алюминия.
Изготовление алюминиевой фольги осуществляется в четыре этапа:

• горячая прокатка алюминиевой ленты
• холодная прокатка алюминиевой ленты
• холодная прокатка фольги
• резка и перемотка фольги в рулоны для клиентов.

Простой метод изготовления плоского алюминиевого проката - листов, полос и фольги - начинается с отливки расплавленного алюминия в крупные алюминиевые слитки прямоугольной формы - алюминиевые слябы. Их вес составляет от 10 до 25 тонн, а длина достигает 10 м. Этот процесс осуществляется в особых вертикальных литейных машинах полунепрерывного действия. Слябы отжигают при температуре 350-450 ºС, после чего начинается горячая прокатка на ленты в прокатных станах на полосы толщиной от 6 до 2,5 мм и сматывают в рулоны при температуре около 300 ºС.
Наиболее экономичным методом можно назвать разливку ленты толщиной полосы на выходе от 6 до 3 мм непосредственно из алюминиевого расплава между двумя валками двухвалковых литейных агрегатов. Однако такой метод отличается низкой производительностью. И таким способом можно обрабатывать только чистый алюминий или алюминиевые сплавы с незначительным количеством легирующих элементов.
По окончанию этапа горячей прокатки специалисты приступают к этапу холодной прокатки ленты. Этот процесс осуществляется на разных видах прокатных станов. Для небольших рулонов массой менее 5 тонн зачастую используют одноклетевые реверсивные прокатные станы. При работе с рулонами массой от 10 до 15 тонн чаще всего используют нереверсивные одиночные прокатные клети. Если рулон весит более 25 тонн используют многоклетевые тандемные прокатные станы.
Несмотря на то, что прокатку полос на этом этапе называют «холодной», во время каждого прохода лента нагревается примерно до 100 ºС. По этой причине нужно подавать на ролики большой объем охлаждающей водно-масляной эмульсии, для поддержания термического равновесия процесса. По окончанию каждых трех или четырех проходов рулоны необходимо охладить до комнатной температуры на протяжении 2-3 часов.
Завершающей прокатной операцией практически для всех типов плоского алюминиевого проката можно назвать обработку на нереверсивных одноклетевых прокатных станах. При этом получается тонкая лента, поступающая не только на дальнейшее создание фольги, но и, к примеру, на создание алюминиевой тары для напитков.
В процессе прокатки алюминиевой фольги необходимо придерживаться особой точности выставления зазоров между валками и параметров натяжения фольги. На всех прокатных станах, которые используются в производстве фольги, установлены особые приспособления, для обеспечения жестких требований по ее качеству.
Во время последнего прохода фольгу прокатывают в два слоя. С этой целью на предпоследнем проходе фольгу складывают вдвое, а по окончанию последнего прохода снова делят и сматывают в две разные бухты. Вот по этой причине готовая фольга имеет одну блестящую сторону, которая была снаружи проката, и матовую, которая была внутри проката.
Самым последним этапом создания фольги является резка широких и больших рулонов фольги с перемоткой их в рулоны разных размеров и объемов.