Ежегодно во всем мире производится немногим менее 30 миллионов тонн первичного алюминия. Этот металл широко используется практически во всех областях нашей жизни – от производства кастрюль и упаковки до автомобилестроения и освоения космоса. Среднегодовой рост отрасли за последние десять лет составил 4 %. Около 78 % от общего объема алюминия используется для производства упаковки и фольги и лишь 22 % – для тепловой изоляции зданий, производства труб и кабелей, в аэрокосмической и электронной промышленности.

По данным Европейской ассоциации производителей алюминиевой фольги, за последние 30 лет объемы годового потребления этой продукции в Европе увеличились с 250 до 850 тысяч тонн. Таким образом, рост составил около 4 %. Проектная мощность российских заводов позволяет выпускать около 150-110 тысяч тонн фольги в год. При этом по оценкам иностранных экспертов, емкость отечественного рынка составляет свыше 200 тысяч тонн фольги в год.

Алюминиевая фольга – это тончайший лист алюминия, толщина которого может достигать 0,2 мм. Ширина же рулона зависит от назначения фольги. Она может использоваться для производства гибкой упаковки, коробок, крышек, для теплообменника, в качестве ламината для теплоизолирующего материала и т. д.

Чистый алюминий для производства упаковки практически не используется. В основном, в качестве сырья выступают различные сплавы, что позволяет значительно увеличить прочность материала при одновременном уменьшении его толщины.

Производство фольги требует многократной обработки слитка сплава алюминия. Производственный процесс начинается с плавильной печи, которая работает на природном газе. На то чтобы расплавить 27 тонн сплава алюминия уходит от трех до восьми часов. Температура в плавильной печи достигает 750 градусов, а температура плавления алюминия составляет 660 градусов. Немного расплавленного алюминия наливается в маленькую форму для снятия пробы. Затвердевая за несколько секунд, образец позволяет уточнить состав приготовленного сплава.

Следующий этап – доставка жидкого алюминия по желобу к разливочному устройству. Все посторонние примеси при этом отфильтровываются в специальных резервуарах. Постоянно циркулирующая вода охлаждает формы, ускоряя процесс затвердевания. В результате расплавленный алюминий остывает. Получившиеся слитки имеют внушительные размеры: длина каждого из них составляет около четырех метров, а ширина – 40 см. Весят же они по 7,5-8 тонн. Поэтому переместить их можно лишь с помощью мостовых кранов.

Специальная машина, устраняющая загрязнения, с высокой точностью удаляет трехмиллиметровый слой. После этой процедуры поверхность слитка становится зеркально гладкой. В конце удаляются следы охлаждающей жидкости, и начинается прокатка слитка. Большой кусок сплава металла сдавливается между валками стана горячей прокатки. Прокатка производится при температуре 455-540 градусов.

Компьютеры контролируют давление, которое оказывается на слиток, иначе он может расколоться, и всю процедуру придется начинать заново. Кроме того, под воздействием высокой температуры слиток может прилипнуть к валку. Чтобы этого избежать, используется смазочная жидкость, которая на 95 % состоит из воды и лишь на 5 % из масла. Слиток 45-сантиметровой толщины с каждым прохождением через валки становится все тоньше и тоньше. Алюминиевый слиток может пройти через прокатный стан 15-20 раз, прежде чем будет достигнута нужная толщина.

Наполовину готовые пластины наматываются на барабаны в виде цилиндров, а затем попадают на холодный прокатный стан, где раскатываются еще больше. Это самый сложный этап, так как алюминиевый лист стал настолько тонким, что может порваться при прохождении по конвейеру. Чтобы этого избежать, его складывают вдвое. На последнем этапе деформированные края листа фольги удаляются специальным ножом, который позволяет срезать по одному сантиметру с каждой стороны. Рулон разрезается на куски нужной ширины. Таким образом, из одного слитка получается 15-20 км фольги.

В конце производственного процесса алюминиевая фольга становится стерильной из-за прохождения отжига при высоких температурах. Поэтому она полностью безопасна и может использоваться для упаковки продуктов питания без дополнительной очистки.

Фольга предохраняет продукты от кислорода, влаги, бактерий и температурных воздействий. Она обладает высокой тепловой проводимостью и легко приобретает и сохраняет необходимую форму. Еще одно ее преимущество заключается в том, что фольгу из алюминиевого сплава можно нагревать до высоких температур. При этом она не плавится и даже не деформируется.

В нашей стране алюминиевая фольга производится лишь на двух предприятиях – «Саянал» и «Уральская фольга». Но и тот, и другой завод уже подошли к максимальной загрузке своих производственных мощностей. Таким образом, при постоянно растущем спросе и невозможности увеличения объемов внутреннего производства на первое место выходит импорт.

Организация производства алюминиевой фольги требует больших инвестиций. Необходимое оборудование обойдется, по оценкам специалистов, минимум в 35-40 млн. рублей. И это без учета стоимости аренды производственных цехов.

Из двух российских компаний-производителей лишь одна имеет оборудование, которое позволяет выпускать продукцию высокого качества. И при этом отечественная фольга выходит дороже импортной продукции, даже несмотря на расходы на доставку и растаможивание последней.

Впрочем, основная проблема новых отечественных производителей алюминиевой фольги заключается не только в политике ценообразования и в конкуренции с западными компаниями, но и в приобретении сырья. Монополистом на рынке алюминия в России является компания «Русал», которой и принадлежат единственные два предприятия, производящие фольгу в нашей стране. Очевидно, что любой другой компании, которая собирается работать в этом же сегменте, придется бороться за место на рынке с заведомо более сильным конкурентом.

Сысоева Лилия
- портал бизнес-планов и руководств

Алюминий — удивительный металл. Благодаря своим уникальным свойствам, он используется в самых разных сферах для решения самых разнообразных задач. Из алюминия изготавливают детали кузова автомобилей, его используют в авиастроении, он нередко является важным компонентом бытовой техники и электроники. Из алюминия изготавливают посуду, предметы интерьера, мебель. Его используют в строительстве и декорировании интерьеров. В общем, области применения можно перечислять еще очень долго. Удивительно другое.

Когда говорят об алюминии, на ум сразу же приходят автомобили, самолеты, посуда, строительство и тому подобное. Но все эти сферы производства не являются главными потребителями этого металла. Это просто невероятно, но большая часть всего получаемого алюминия идет на производство алюминиевой фольги. Да, той самой, в которую заворачивают ваши любимые конфеты или в которой вы запекаете гуся с яблоками.

По оценкам экспертов, около 78% всего добываемого алюминия идет на производство фольги. Вот такой интересный факт.

Что представляет собой алюминиевая фольга?

Говоря простым и понятным языком, это очень-очень тонкий лист алюминия. Вернее, сплава алюминия с другими материалами (это позволяет добиться нужной прочности и гибкости). Его толщина, как правило, не превышает 0.2 мм. Длина же и ширина рулона может быть самой разной, в зависимости от целей использования.

Где сегодня используют алюминиевую фольгу?

Практически везде. Зайдите в любой продуктовый супермаркет, и вы убедитесь, что огромное количество производителей самых разных продуктов питания и сопутствующих товаров используют фольгу в качестве упаковки. Нередко ее используют прямо в первозданном виде. То есть, просто заворачивают продукт в серебристую упаковку. Примеров много — производители мороженого, конфет в коробках, шоколада.

Другие берут алюминиевую фольгу в качестве основы, наносят на нее свои фирменные рисунки, необходимую информацию, придают нужную форму и создают классную упаковку. Например, производители плавленого сыра нередко заворачивают свою продукцию в разукрашенную в соответствии с корпоративными стандартами алюминиевую фольгу. Еще более наглядный пример — производители конфет, которые очень часто используют фольгу в качестве упаковки.

Естественно, не только в сфере производства продуктов питания используется алюминиевая фольга. Сфера ее применения намного обширнее. Фольгу используют в фармацевтической отрасли. Алюминий — самый популярный материал для производства упаковки для лекарств. В косметической отрасли алюминиевая фольга также часто используется в качестве тары. Из нее делают блистерную упаковку, различные удобные тюбики и капсулы. Ее используют в строительстве (для изоляции), в автомобилестроении (кузова и отделка салона) и так далее. Как видите, этот продукт применяется в самых разных сферах деятельности.

Перспективы производства алюминиевой фольги в нашей стране

С каждым годом наблюдается стабильный рост потребления алюминиевой фольги. Более того, работающие сегодня в России заводы не способны удовлетворить потребности нашего рынка. В цифрах все это выглядит следующим образом. Потребность составляет около 200 тыс. тонн алюминия. А общая мощность заводов не превышает 150 тыс. тонн алюминия в год.

Как видите, перспективы открытия собственного производства алюминиевой фольги более чем радужны. Но есть проблема. Старые и очень крупные игроки рынка (а их в России всего два) могут сильно попортить нервы новичку, вторгнувшемуся на их территорию. Об этом стоит помнить.

Что же касается того недостающего объема производства, которого не хватает российским заводам для удовлетворения потребностей рынка, то его компенсируют зарубежные поставки. То есть, новичку в этом бизнесе придется еще и конкурировать с западными производителями и поставщиками.

Если все это вас не пугает, и вы по-прежнему горите желанием открыть алюминиевый завод, то давайте перейдем к самому процессу. И сначала узнаем, как производят алюминиевую фольгу.

Процесс производства фольги из алюминия

Все начинается в печи. Алюминий плавят в специальной газовой печи при температуре 750 градусов по Цельсию. Этот процесс может длиться несколько часов (зависит от количества сплава).

После этого расплавленный металл доставляется по желобам в специальную форму. Во время движения, все примеси отфильтровываются, а водяная система охлаждения помогает металлу затвердеть. На выходе получают огромный алюминиевый слиток длиной несколько метров, толщиной в несколько десятков сантиметров и весом в несколько тонн.

Огромный слиток движется по конвейеру, проходя через огромные валы. Эти валы имеют температуру около 450 градусов по Цельсию. Благодаря этому, они сжимают, сплющивают, раскатывают алюминий, словно тесто. Этот процесс прокатки повторяется до тех пор, пока слиток не превращается в тончайший лист алюминиевой фольги.

Далее фольга наматывается на специально подготовленные барабаны, охлаждается и еще раз прокатывается, чтобы достичь нужной толщины. Теперь остается только удалить неровные края и порезать на рулоны нужной длины и ширины. В общей сложности из одного слитка получают около 20 километров фольги. Да, это не опечатка, именно километров.

Как открыть производство алюминиевой фольги?

Зная технологический процесс, можно догадаться, что самым сложным этапом в организации данного бизнеса является покупка оборудования и аренда подходящих помещений. Хорошее (хотя, не самое лучшее) оборудование для производства фольги обойдется в сумму около одного миллиона долларов или 35 млн. рублей (по курсу на май 2014). Сумма внушительная. Но и бизнес весьма серьезный.

Также нужно найти и арендовать площади под производство. Как вы понимаете, речь идет о больших площадях. Так что ежемесячная сумма аренды может варьироваться в диапазоне от нескольких сотен тысяч до нескольких миллионов рублей. Это тоже важно учитывать.

Также не забывайте о зарплате работникам, коммунальных платежах и т.д. И еще, вполне возможно, вам понадобится ремонт. Кроме того, может понадобиться корпоративный транспорт. А это потребует серьезных вложений. Не забывайте и о предстоящей борьбе с более мощными и опытными конкурентами. Здесь лишние деньги тоже пригодятся. На этом все. Желаем успехов!

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

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.

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.