Алюминиевая фольга

Алюминиевая фольга — это тонкий листовой материал из алюминия толщиной, как правило, от 0,006 до 0,2 мм, получаемый методом холодной прокатки алюминиевого слитка (чушки) на прокатных станах. Благодаря пластичности металла, фольга может быть изготовлена толщиной, значительно меньшей, чем исходная заготовка, и обладает высокой барьерной способностью по отношению к газам, влаге, свету и микроорганизмам. Основные области применения включают упаковку пищевых продуктов, техническую изоляцию, электротехнику и медицину.

История

Первые попытки получения тонких алюминиевых листов относятся к концу XIX века, сразу после промышленного освоения электролитического способа получения алюминия (процесс Холла — Эру, 1886 год). Однако массовое производство фольги стало возможным только в начале XX века. В 1903 году швейцарская компания «Альманна» (Aluminium-Walzwerke AG) в городе Кройцлинген впервые наладила промышленный прокат алюминиевой фольги. Первоначально она использовалась для упаковки шоколада и табачных изделий, заменяя более дорогую оловянную фольгу.

В 1910-х годах технология распространилась в США и Европе. В 1920-х годах компания Reynolds Metals Company (США) начала выпуск алюминиевой фольги для бытовых нужд, а в 1947 году в продаже появилась первая рулонная фольга для домашнего использования под брендом Reynolds Wrap. В СССР промышленное производство алюминиевой фольги началось в 1930-е годы на Уральском алюминиевом заводе (УАЗ) и Московском заводе по обработке цветных металлов.

Производство

Сырьё

Основным сырьём для производства алюминиевой фольги служит первичный алюминий высокой чистоты (не менее 99,0–99,5 % Al) или его сплавы с добавлением кремния, железа, марганца и магния. Легирующие добавки улучшают механические свойства и коррозионную стойкость готового продукта.

Технологический процесс

Процесс прокатки состоит из нескольких этапов:

1. Литьё слитков — алюминий расплавляется и отливается в плоские слитки (слябы) массой до 20 тонн.
2. Горячая прокатка — слиток нагревается до температуры 450–550 °C и прокатывается на реверсивном стане до толщины 2–6 мм.
3. Холодная прокатка — полученная полоса охлаждается и прокатывается в холодном состоянии на многоклетьевых станах до толщины 0,1–0,5 мм.
4. Чистовая прокатка — для получения фольги толщиной менее 0,05 мм применяется пакетная прокатка (два листа одновременно, разделённые смазкой). Это позволяет достичь толщины до 0,006 мм.
5. Отжиг и резка — фольга проходит рекристаллизационный отжиг для снятия напряжений и придания пластичности, затем разрезается на рулоны заданной ширины.

Виды обработки

• Матовая и блестящая — одна сторона фольги, контактирующая с валками, получается блестящей, другая — матовой. Разница обусловлена различной шероховатостью валков.
• Лакированная — покрытие защитным лаком для повышения коррозионной стойкости или улучшения адгезии при ламинировании.
• Термоусадочная — фольга, способная сокращаться при нагреве (используется для укупорки горлышек бутылок).
• Кашированная — фольга, соединённая с бумагой, картоном или полимерной плёнкой для повышения прочности.

Классификация

По назначению алюминиевую фольгу подразделяют на несколько типов:

По состоянию материала выделяют мягкую (отожжённую) фольгу и твёрдую (нагартованную, неотожжённую). Мягкая фольга легко сгибается и используется в быту; твёрдая — более упругая, применяется в технике.

Свойства

Физико-механические

• Плотность: 2,7 г/см³.
• Предел прочности при растяжении: 30–120 МПа (в зависимости от толщины и состояния).
• Относительное удлинение: 1–10 % (у мягкой — выше).
• Температура плавления: 660 °C (чистый алюминий).
• Теплопроводность: 200–240 Вт/(м·К).

Барьерные свойства

Алюминиевая фольга является практически непроницаемой для газов (кислород, углекислый газ), водяного пара, жиров и микроорганизмов. Благодаря этому она обеспечивает длительное сохранение свежести продуктов, защиту от окисления и потери аромата. Коэффициент пропускания света для фольги толщиной более 0,015 мм равен нулю.

Химическая стойкость

На воздухе алюминий покрывается тонкой (несколько нанометров) оксидной плёнкой Al₂O₃, которая защищает металл от дальнейшего окисления. Фольга устойчива к воздействию большинства органических кислот, но разрушается под действием щелочей и сильных кислот (например, соляной). При контакте с кислыми продуктами (томатная паста, лимонный сок) возможно выделение ионов алюминия, что ограничивает прямое использование фольги для хранения некоторых пищевых продуктов.

Применение

Пищевая промышленность и быт

• Упаковка: фольга широко применяется для упаковки шоколада, сливочного масла, сыров, йогуртов, готовых блюд, чая и кофе. Ламинированная фольга (с бумагой или пластиком) используется для упаковки соков, молока и вина (тетрапак).
• Приготовление пищи: бытовая фольга используется для запекания в духовке, приготовления на гриле, а также для хранения продуктов в холодильнике. Она выдерживает температуру до 250–300 °C (в зависимости от толщины).
• Контейнеры и формы: одноразовые алюминиевые формы для выпечки и запекания.

Техника и промышленность

• Теплоизоляция: фольга применяется в качестве отражающего слоя в теплоизоляционных материалах (например, пенофол). Отражая до 97 % инфракрасного излучения, она снижает теплопотери.
• Электротехника: алюминиевая фольга используется в производстве электролитических конденсаторов (как обкладка) и для экранирования кабелей.
• Радиаторы и теплообменники: фольга толщиной 0,08–0,15 мм служит материалом для рёбер охлаждения в кондиционерах и автомобильных радиаторах.
• Строительство: фольга входит в состав пароизоляционных мембран и отражающих покрытий для кровли и стен.

Медицина и фармацевтика

• Упаковка лекарств: блистеры для таблеток, упаковка ампул и мазей. Фольга обеспечивает герметичность и защиту от света.
• Стерильные материалы: фольга используется для упаковки хирургических инструментов перед стерилизацией.

Экологические аспекты

Алюминиевая фольга является вторично перерабатываемым материалом. Переработка алюминия требует всего 5 % энергии, необходимой для получения первичного металла из руды. Однако на практике значительная часть бытовой фольги загрязняется остатками пищи, что затрудняет её сортировку и переработку. В ряде стран (Германия, Япония) существуют системы раздельного сбора алюминиевой упаковки, включая фольгу. В России переработка фольги осуществляется ограниченно, в основном на предприятиях по переработке алюминиевых банок.

Интересные факты

• Толщина самой тонкой промышленно производимой алюминиевой фольги составляет 0,004 мм (4 микрона), что в 25 раз тоньше человеческого волоса.
• В 1960-х годах алюминиевая фольга использовалась в качестве материала для изготовления «золотых» медалей в некоторых спортивных соревнованиях (из-за внешнего сходства с золотом).
• Фольга может искрить в микроволновой печи при контакте с металлическими стенками, поэтому её не рекомендуется использовать в СВЧ-печах без специальных указаний производителя.

Источники

• ГОСТ 745-2014 «Фольга алюминиевая. Технические условия».
• Технология прокатки алюминиевых сплавов / под ред. В. И. Добаткина. — М.: Металлургия, 1992.
• Алюминий: свойства и применение / под ред. Дж. Дэвиса. — Пер. с англ. — М.: Интеллект, 2010.
• Материалы сайта Алюминиевой Ассоциации (Россия) — раздел «Фольга».
• История упаковки: от глиняных горшков до алюминиевой фольги / Р. Оуэн. — Лондон: Thames & Hudson, 2008.