Wie die Aluminiumfolie hergestellt wird

Rohes Material

Aluminium gehört zu den am häufigsten vorkommenden Elementen: Nach Sauerstoff und Silizium ist es das am häufigsten im Erdboden gefundene Detail, das über acht Prozent der Kruste bis zu einer Intensität von zehn Meilen ausmacht und in fast jedem gewöhnlichen Gestein vorkommt.

Aluminium kommt jedoch nicht in seiner reinen Stahlform vor, sondern alternativ als hydratisiertes Aluminiumoxid (eine Mischung aus Wasser und Aluminiumoxid) kombiniert mit Siliziumoxid, Eisenoxid und Titandioxid.Das größte Aluminiumerz ist Bauxit, benannt nach der französischen Stadt Les Baux, in die es 1821 umgewandelt wurde. Bauxit enthält Eisen und hydratisiertes Aluminiumoxid, wobei letzteres seinen größten Bestandteil darstellt.

Derzeit ist Bauxit so reichlich vorhanden, dass die besten Lagerstätten mit einem Aluminiumoxidgehalt von 45 Prozent oder mehr zur Herstellung von Aluminium abgebaut werden.Konzentrierte Lagerstätten werden sowohl auf der Nord- als auch auf der Südhalbkugel entdeckt, wobei das Maximum des in den Vereinigten Staaten verwendeten Erzes aus Westindien, Nordamerika und Australien stammt.

Da Bauxit so nahe an der Erdoberfläche vorkommt, sind die Abbaumethoden fantastisch einfach.Sprengstoffe werden verwendet, um große Gruben in Bauxitbetten zu öffnen, wonach die obersten Erd- und Gesteinsschichten abgetragen werden.Das freigelegte Erz wird dann mit Frontladern entfernt, in Lieferwagen oder Eisenbahnwaggons gestapelt und zur Verarbeitungsanlage transportiert.Bauxit ist schwer (normalerweise kann eine Tonne Aluminium aus 4 bis 6 Tonnen Erz hergestellt werden), daher werden diese Blumen regelmäßig so nah wie möglich an den Bauxitminen aufgestellt, um den Wert des Transports zu verringern.

Der Herstellungsprozeß

Das Extrahieren von natürlichem Aluminium aus Bauxit beinhaltet Verfahren.Zunächst wird das Erz raffiniert, um Verunreinigungen wie Eisenoxid, Kieselsäure, Titandioxid und Wasser zu entfernen.Dann wird das resultierende Aluminiumoxid geschmolzen, um natürliches Aluminium bereitzustellen.Danach wird das Aluminium zu einer Folie gewalzt.

Raffination – Bayer-Prozess

1. Die zur Raffination von Bauxit verwendete Bayer-Technik umfasst 4 Schritte: Aufschluss, Rationalisierung, Ausfällung und Kalzinierung.Während der Vergärungsstufe wird das Bauxit vermahlen und mit Natriumhydroxid vermischt, bevor es in riesige Drucktanks gepumpt wird.In diesen Tanks, die als Faulbehälter bezeichnet werden, zerlegt die Kombination aus Natriumhydroxid, Wärme und Druck das Erz direkt in eine gesättigte Lösung aus Natriumaluminat und unlöslichen Verunreinigungen, die sich am Boden absetzen.
2. Die nächste Phase der Technik, die Rationalisierung, beinhaltet das Schicken der Lösung und der Verunreinigungen durch eine Reihe von Tanks und Pressen.Bei diesem Grad fangen Stofffilter die Verunreinigungen auf, die dann entsorgt werden können.Nach erneuter Filterung wird die endgültige Lösung zu einem Kühlturm transportiert.
3. In der nächsten Stufe, der Ausfällung, wirkt die Aluminiumoxidlösung in einem massiven Silo, in dem in einer Adaption der Deville-Technik die Flüssigkeit mit Kristallen aus hydratisiertem Aluminium geimpft wird, um die Bildung von Aluminiumtrümmern zu fördern.Wenn die Impfkristalle andere Kristalle in die Lösung locken, beginnen sich massive Klumpen aus Aluminiumhydrat zu bilden.Diese werden zunächst herausgefiltert und anschließend gespült.
4.Kalzinierung, der allerletzte Schritt innerhalb des Bayer-Veredelungssystems, beinhaltet das Aussetzen des Aluminiumhydrats gegenüber übermäßigen Temperaturen.Diese extreme Wärme trocknet den Stoff aus und hinterlässt einen Rückstand von ausgezeichnetem weißem Pulver: Aluminiumoxid.

Schmelzen

1. Das Schmelzen, das die mit Hilfe des Bayer-Verfahrens hergestellte Aluminium-Sauerstoff-Verbindung (Aluminiumoxid) abtrennt, ist der nächste Schritt zur Gewinnung von natürlichem, stählernem Aluminium aus Bauxit.Obwohl das derzeit verwendete System von der gleichzeitig von Charles Hall und Paul-Louis-Toussaint Héroult im späten neunzehnten Jahrhundert erfundenen elektrolytischen Methode stammt, wurde es modernisiert.Zunächst wird die Tonerde in einem Schmelzmobil aufgelöst, einem mit Kohlenstoff ausgekleideten tiefen Metallschimmel und einem erhitzten Flüssigkeitsleiter, der insbesondere aus der Aluminiumverbindung Kryolith besteht.

2. Als nächstes wird ein elektrisch betriebener Zeitstrahl durch den Kryolith geleitet, wodurch sich eine Kruste über dem Gipfel der Aluminiumoxidschmelze bildet.Wenn zusätzliche Tonerde regelmäßig in die Mischung eingerührt wird, wird diese Kruste aufgebrochen und ebenso gut eingerührt.Wenn sich das Aluminiumoxid auflöst, zersetzt es sich elektrolytisch, um eine Schicht aus reinem, geschmolzenem Aluminium auf der untersten der Schmelzzellen zu erzeugen.Der Sauerstoff verschmilzt mit dem Kohlenstoff, der zum Auskleiden der Zellen verwendet wird, und entweicht in Form von Kohlendioxid.

3. Noch in geschmolzener Form wird das gereinigte Aluminium aus den Schmelzzellen gezogen, in Tiegel überführt und in Öfen geleert.Auf diesem Niveau können andere Faktoren eingeführt werden, um Aluminiumlegierungen mit Eigenschaften zu verleihen, die für das Endprodukt geeignet sind, obwohl Folie üblicherweise aus 99,8 oder 99,9 Prozent reinem Aluminium hergestellt wird.Die Flüssigkeit wird dann in direkte Kick-Back-Gießvorrichtungen gegossen, in denen sie zu riesigen Platten abkühlt, die als „Barren“ oder „Reroll-Bestand“ bezeichnet werden.Nach dem Glühen – Wärmebehandlung zur Verbesserung der Verarbeitbarkeit – sind die Barren zum Walzen zu Folie geeignet.

Ein alternativer Ansatz zum Schmelzen und Gießen des Aluminiums wird als „Non-Stop-Casting“ bezeichnet.Dieses Verfahren umfasst eine Produktionslinie, die einen Schmelzofen, einen Aufbewahrungsofen für das geschmolzene Metall, ein Weichensystem, eine Gießeinheit, eine Kombinationseinheit wie z.Beide Methoden erzeugen Bestandsaufnahmen mit Dicken von 0,125 bis 0,250 Zoll (0,317 bis 0,635 Zentimeter) und zahlreichen Breiten.Der Vorteil des kontinuierlichen Gießverfahrens besteht darin, dass es vor dem Folienwalzen keinen Glühschritt erfordert, wie dies beim Schmelzen und Gießen der Fall ist, da das Glühen routinemäßig im gesamten Gießsystem durchgeführt wird.

Rollfolie

Nachdem das Folieninventar erstellt wurde, muss es in der Dicke verringert werden, um die Folie herzustellen.Dies erfolgt in einem Walzwerk, in dem das Gewebe mehrfach durch metallische Walzen, sogenannte Arbeitswalzen, geführt wird.Wenn die Blätter (oder Bahnen) aus Aluminium die Walzen passieren, werden sie dünner gequetscht und durch den Zwischenraum zwischen den Walzen extrudiert.Die Arbeitswalzen sind mit schwereren Walzen gepaart, die als Stützwalzen bekannt sind und die Druck ausüben, um die Stabilität der Farbwalzen zu erhalten.Dies ermöglicht es, die Produktabmessungen innerhalb der Toleranzen zu halten.Die Gemälde und Backup-Rollen drehen sich in gegensätzlichen Anweisungen.Schmiermittel werden hinzugefügt, um die Rolltechnik zu erleichtern.Während dieses Walzsystems muss das Aluminium gelegentlich geglüht (wärmebehandelt) werden, um seine Bearbeitbarkeit zu erhalten.

Der Abtrag der Folie wird mit Hilfe der Drehzahl der Walzen und der Viskosität (Gleitwiderstand), Menge und Temperatur der Walzschmierstoffe gesteuert.Der Walzenspalt bestimmt sowohl die Dicke als auch die Dauer der Folie, die das Werk verlässt.Dieser Spalt kann mit Hilfe des Anhebens oder Absenkens der höheren Farbwalze eingestellt werden.Das Walzen erzeugt zwei natürliche Oberflächen auf der Folie, lebendig und matt.Das lebendige Ende wird erzeugt, während die Folie mit den Oberflächen der Malrolle in Kontakt kommt.Um das matte Ende herzustellen, müssen zwei Blätter zusammengepackt und gleichzeitig gewalzt werden;Während dies erreicht wird, werden die Kanten, die sich berühren, matt.Andere mechanische Endbearbeitungstechniken, die normalerweise während Umwandlungsvorgängen erzeugt werden, können verwendet werden, um positive Muster bereitzustellen.

Wenn die Folienbögen durch die Walzen laufen, werden sie mit kreisförmigen oder rasiermesserähnlichen Messern, die im Walzwerk installiert sind, beschnitten und geschlitzt.Das Beschneiden bezieht sich auf die Ränder der Folie, auch wenn beim Schlitzen die Folie in mehrere Blätter geschnitten wird.Diese Schritte werden verwendet, um schmale aufgerollte Breiten bereitzustellen, die Kanten von beschichtetem oder laminiertem Inventar zu beschneiden und rechteckige Portionen bereitzustellen.Für sichere Herstellungs- und Wechselvorgänge müssen Bahnen, die während des Walzens gebrochen wurden, wieder zusammengefügt oder gespleißt werden.Übliche Arten von Spleißen, um ein Element von Bahnen aus einfacher Folie und/oder subventionierter Folie zu werden, bestehen aus Ultraschall-, Heißsiegelband, Spannungssiegelband und elektrisch geschweißtem Band.Die Ultraschallspleißung nutzt eine Schweißnaht im stabilen Zustand – hergestellt mit einem Ultraschallwandler – innerhalb des überlappten Metalls.

Abschlussansätze

Für viele Verpackungen wird Folie in IV / Kombination mit verschiedenen Stoffen verwendet.Es kann mit einer Vielzahl von Substanzen bedeckt werden, darunter Polymere und Harze, für dekorative, defensive oder wärmeabweisende Funktionen.Es kann auf Papiere, Kartons und Kunststofffolien laminiert werden.Es kann auch geschnitten, in jede beliebige Form gebracht, bedruckt, geprägt, in Streifen geschnitten, geblecht, geätzt und eloxiert werden.Ist die Folie in ihrer allerletzten Nation, wird sie entsprechend verpackt und an den Kunden versendet.

Qualitätskontrolle

Neben der verfahrensinternen Kontrolle von Parametern wie Temperatur und Zeit muss das fertige Folienprodukt positive Anforderungen erfüllen.Zum Beispiel hat sich herausgestellt, dass einzigartige Wechselverfahren und Quittungsanwendungen verschiedene Trockenheitsbereiche auf dem Folienboden erfordern, um die beste Leistung zu erzielen.Ein Test der Benetzbarkeit wird verwendet, um die Trockenheit zu bestimmen.Bei diesem Test werden außergewöhnliche Lösungen von Ethylalkohol in destilliertem Wasser in zehnprozentigen Schritten mit Hilfe der Menge in einer gleichmäßigen Bewegung auf die Folienoberfläche gegossen.Wenn sich keine Tropfen bilden, ist die Benetzbarkeit 0. Die Technik wird aufrechterhalten, bis bestimmt ist, welcher minimale Prozentsatz der Alkohollösung den Folienboden absolut benetzen wird.

Andere kritische Eigenschaften sind Dicke und Zugfestigkeit.Mit Hilfe der American Society for Testing and Materials (ASTM) wurden Standardprüfverfahren weiterentwickelt.Die Dicke wird bestimmt, indem eine Probe gewogen und ihre Stelle gemessen wird, wonach das Gewicht durch die Masse der Stellen geteilt wird, um die Legierungsdichte zu erhalten.Die Spannungsprüfung der Folie muss sorgfältig kontrolliert werden, da die Folgen unter harten Kanten und dem Vorhandensein kleiner Defekte sowie anderer Variablen leiden können.Das Muster wird in einem Griff positioniert und ein Zug- oder Zugdruck ausgeübt, bis ein Bruch des Musters auftritt.Der zum Aufbrechen des Musters erforderliche Druck oder Strom wird gemessen.