EP2857114A1 - Verfahren zur Herstellung einer Aluminiumfolie und Aluminiumfolie - Google Patents

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EP2857114A1
EP2857114A1 EP20140405046 EP14405046A EP2857114A1 EP 2857114 A1 EP2857114 A1 EP 2857114A1 EP 20140405046 EP20140405046 EP 20140405046 EP 14405046 A EP14405046 A EP 14405046A EP 2857114 A1 EP2857114 A1 EP 2857114A1
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EP
European Patent Office
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aluminum foil
aluminum
foil
film
film thickness
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP20140405046
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Max Walder
Eric SCHIESS
Simon Buck
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ALU-VERTRIEBSSTELLE AG
Original Assignee
ALU-VERTRIEBSSTELLE AG
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Publication date
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    • B21B1/40—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations for rolling foils which present special problems, e.g. because of thinness
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
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    • B21B3/00—Rolling materials of special alloys so far as the composition of the alloy requires or permits special rolling methods or sequences ; Rolling of aluminium, copper, zinc or other non-ferrous metals
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    • B21B2261/00—Product parameters
    • B21B2261/02—Transverse dimensions
    • B21B2261/04—Thickness, gauge

Definitions

  • the invention relates to a process for producing an aluminum foil and an aluminum foil according to the features of claims 1 and 3.
  • Aluminum foils usually also called aluminum foils for short, are gas- and air-tight and are therefore widely used for packaging foodstuffs.
  • Aluminum foils are made by rolling the starting material aluminum and have a thickness of typically 0.004mm to 0.02mm. As a rule, pure aluminum with an aluminum content of 99% to 99.9% is used as starting material. In the production of aluminum foils, so-called pre-rolled strips, which typically have a thickness of 0.6 mm to 1.5 mm, are cold-rolled in several steps. During rolling, the aluminum solidifies and the film becomes hard and brittle. Subsequent heat treatment gives the film the desired softness and flexibility. At least during the last rolling step, two-layer rolling is conventionally carried out, with two strips being rolled against each other. This has the consequence that the outer surfaces of the belts, which come into contact with the ground or polished roller surfaces during rolling, are smooth and correspondingly shiny.
  • Such matte surfaces include a plurality of microscopic pores or structures randomly distributed throughout the surface. For example, depths and / or diameters of such pores may be on the order of about one tenth to about one quarter of the film thickness, and weaken the tear strength of the films.
  • the procurement of the film surface is a determining factor for various other properties of the film.
  • desired utility properties such as low wettability, non-stick effect for food, tear resistance, reflection of heat and / or light radiation can be influenced by the nature of the film surface.
  • Smooth surfaces have better non-stick properties than surfaces with greater roughness. In the area of smooth surfaces, the density of a film is higher than with rough or uneven surfaces.
  • the tear strength of a film is higher when its surface is smooth. Compacted smooth or plane glossy surfaces better reflect light and heat radiation than diffuse matt surfaces.
  • An object of the present invention is to provide an aluminum foil for household and Gastro Scheme with improved use properties and to provide a method for their production.
  • FIG. 1 It shows a cross section of a conventionally produced aluminum foil 1. It comprises a first surface 3, which is formed very smoothly by the direct contact with the surface of one of the two rolls (not shown) during the last rolling process. This smooth first surface 3 is also called a glossy side.
  • the second surface 5 of the conventionally produced aluminum foil 1 is matt and has a greater surface roughness or a smaller gloss factor than the first surface 3.
  • two foil strips are in contact with each other.
  • pores 7 are formed on the contacting second surfaces 5, as shown schematically in FIG.
  • Such pores 7 or generally recessed and possibly elevated structures are distributed over the entire second surface 5 and make them look dull.
  • the pores 7 can be one relative depth A2, which is for example up to a quarter of the film thickness A1.
  • pores 7 that is, for example, their depth A2 orthogonal to the film surface 5 or their opening width A2 'in the direction of the film surface 5 are small in comparison to the film thickness A1. Such pores 7 have a negative effect on the tensile strength or mechanical stability of conventionally produced aluminum foils 1.
  • FIG. 2 shows an enlarged cross-section of an aluminum foil 1 produced according to the invention.
  • the last rolling process is carried out in a single layer.
  • both the first surface 3 and the second surface 5 are in contact with each of the roll surfaces.
  • This causes not only the first surface 3, but also the second surface 5 of the aluminum foil 1 to be smooth or a glossy side without pores 7 or with minimal porosity.
  • the degree of gloss of the two surfaces is at least approximately the same size. The smaller value is at most 10% smaller than the larger value.
  • the degree of gloss is the quotient of the directionally reflected and the diffusely reflected portion of a luminous flux falling on the respective surface 3 or 5.
  • Aluminum foils 1 produced in this way are more tear-resistant or mechanically more stable than conventional aluminum foils 1 with the same film thickness A1.
  • As the wettability of smooth film surfaces less large is that of matte film surfaces 5, which have pores 7 and other microstructures, aluminum foils 1 with two glossy sides are ideal for covering and protecting food.
  • the wettability of a surface 3, 5 is determined in each case with respect to a particular liquid medium such as water or edible oil by the contact angle between the surface 3, 5 and the tangent plane of the adjacent liquid surface.
  • the inventive aluminum foil 1 with two smooth surfaces 3, 5 is from a hygienic point of view particularly suitable for the protection of food.
  • the aluminum foil 1 according to the invention always has good reflection properties for light and heat radiation.
  • Aluminum foils 1 can optionally be further processed during production.
  • such aluminum foils 1 can be structured three-dimensionally by embossings 9.
  • embossments 9 may be, for example, arranged over a large area, line-like honeycomb pattern.
  • Such embossings 9 may have properties such as bending stiffness and / or haptics of the aluminum foil 1 influence.
  • Embossments 9 can also be applied only in partial areas of the film strip, for example along one or both edges of the film.
  • FIG. 3 shows a cross section of such an aluminum foil 1 in the region of an embossment 9.
  • the dimensions or at least one dimension of such an embossment 9, for example, the embossing depth A3 and / or the embossing width A4 can be specified individually. However, at least one of these dimensions is considerably larger than the film thickness A1, for example at least ten times the film thickness A1.
  • the film thickness A1 'in the region of embossings 9 is at least approximately equal to or not smaller than 90% of the film thickness A1 outside of the embossings 9.
  • the value of the wettability of the two surfaces 3, 5 is at least in areas without additional structuring approximately or within a tolerance limit of 10% the same size.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metal Rolling (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)

Abstract

Die Aluminiumfolie (1) umfasst zwei Glanzseiten. Bei der Herstellung durch mehrfaches Walzen von Aluminium wird das Folienband beim letzten Walzschritt nur einfach gewalzt. Die beiden Glanzseiten haben gute Antihaft- und Reflexions-Eigenschaften für Licht- und Wärmestrahlung.

Description

  • Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung einer Aluminiumfolie und eine Aluminiumfolie gemäss den Merkmalen der Ansprüche 1 und 3.
  • Aluminiumfolien, meist auch kurz Alufolien genannt, sind gas- und luftdicht und werden deshalb verbreitet zur Verpackung von Lebensmitteln verwendet.
  • Aluminiumfolien werden durch Walzen des Ausgangsmaterials Aluminium hergestellt und haben eine Stärke von typischerweise 0.004mm bis 0.02mm. In der Regel wird als Ausgangsmaterial Reinaluminium mit einem Aluminiumgehalt von 99% bis 99,9% verwendet. Bei der Herstellung von Aluminiumfolien werden sogenannte Vorwalzbänder, die typischerweise eine Dicke von 0.6mm bis 1.5mm haben, in mehreren Schritten kaltgewalzt. Beim Walzen verfestigt sich das Aluminium, wobei die Folie hart und spröde wird. Durch eine anschliessende Wärmebehandlung erhält die Folie die gewünschte Weichheit und Flexibliltät. Zumindest beim letzten Walzschritt wird herkömmlich zweilagig gewalzt, wobei zwei Bänder aneinander anliegend gewalzt werden. Dies hat zur Folge, dass die äusseren Oberflächen der Bänder, welche beim Walzen mit den geschliffenen bzw. polierten Walzenoberflächen in Berührung kommen, glatt und entsprechend glänzend sind. Die inneren Oberflächen der Bänder, welche beim Walzen aneinander anliegen, sind hingegen aufgeraut und erscheinen deshalb matt. Solche matten Oberflächen umfassen eine Vielzahl mikroskopischer Poren bzw. Strukturen, die regellos über die gesamte Oberfläche verteilt angeordnet sind. Tiefen und/oder Durchmesser solcher Poren können beispielsweise in der Grössenordnung von etwa einem Zehntel bis etwa einem Viertel der Foliendicke liegen und schwächen die Reissfestigkeit der Folien. Die Beschaffung der Folienoberfläche ist mitbestimmend für verschiedene weitere Eigenschaften der Folie. Insbesondere können erwünschte Nutzeigenschaften wie geringe Benetzbarkeit, Antihaft-Wirkung für Speisen, Reissfestigkeit, Reflexion von Wärme- und/oder Lichtstrahlung durch die Beschaffenheit der Folienoberfläche beeinflusst werden. Glatte Oberflächen haben bessere Antihaft-Eigenschaften als Oberflächen mit einer grösseren Rauigkeit. Im Bereich glatter Oberflächen ist die Dichte einer Folie höher als bei rauen bzw. unebenen Oberflächen. Die Reissfestigkeit einer Folie ist höher, wenn deren Oberfläche glatt ist. Verdichtete glatte bzw. plane Glanzoberflächen reflektieren Licht- und Wärmestrahlung besser als diffus streuende matte Oberflächen.
  • Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Aluminiumfolie für den Haushalts- und Gastrobereich mit verbesserten Nutzeigenschaften sowie ein Verfahren zu deren Herstellung zu schaffen.
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung einer Aluminiumfolie und durch eine Aluminiumfolie gemäss den Merkmalen der Patentansprüche 1 und 3.
  • Anhand einiger Figuren wird die Erfindung im Folgenden näher beschrieben. Dabei zeigen
    • Figur 1
    einen vergrössert dargestellten Querschnitt einer herkömmlichen Aluminiumfolie,
    Figur 2
    einen vergrössert dargestellten Querschnitt einer Aluminiumfolie mit zwei Glanzseiten,
    Figur 3
    einen vergrössert dargestellten Querschnitt einer Aluminiumfolie mit Prägungen.
  • Bei der Herstellung herkömmlicher Aluminiumfolien 1 werden beim letzten Walzvorgang jeweils zwei aneinander anliegende Folien gemeinsam bzw. gedoppelt durch ein Walzenpaar geführt. Der Abstand bzw. Spalt zwischen den Oberflächen der beiden parallel zueinander ausgerichteten Stahlwalzen ist so bemessen, dass jede der beiden Folien durch den Walzprozess auf die gewünschte Folienstärke A1 gewalzt bzw. kaltverformt wird. Bei Aluminiumfolien 1, wie sie in Haushalten oder im Gastrobereich verwendet werden, liegt die Folienstärke A1 typischerweise im Bereich von 0.004mm bis 0.02mm. Es ist bekannt, beim Walzen von Folien ein Walzöl als Kühlschmiermittel zu verwenden. Solche Walzöle verringern Reibungskräfte zwischen den Folien und den angrenzenden Walzenoberflächen sowie beim letzten Walzvorgang auch zwischen den beiden Folien. Zusätzlich führt das Walzöl durch den Walzvorgang entstehende Wärme ab. Weitere Verfahrensschritte wie das Weichglühen vor und/oder nach dem Walzen sowie das Reinigen bzw. Entfetten von gewalzten Folien durch nachträgliches Glühen oder mittels Reinigungsbädern sind ebenfalls bekannt.
  • Figur 1 zeigt vergrössert einen Querschnitt einer herkömmlich hergestellten Aluminiumfolie 1. Sie umfasst eine erste Oberfläche 3, die durch den direkten Kontakt mit der Oberfläche einer der beiden Walzen (nicht dargestellt) beim letzten Walzvorgang sehr glatt ausgebildet ist. Diese glatte erste Oberfläche 3 wird auch als Glanzseite bezeichnet. Die zweite Oberfläche 5 der herkömmlich hergestellten Aluminiumfolie 1 ist matt und hat eine grössere Oberflächenrauigkeit bzw. einen kleineren Glanzfaktor als die erste Oberfläche 3. Bei der letzten Walzung liegen jeweils zwei Folienbänder aneinander an. Dadurch entstehen an den sich berührenden zweiten Oberflächen 5 Poren 7, wie dies in Figur 7 schematisch dargestellt ist. Solche Poren 7 bzw. allgemein vertiefte und gegebenenfalls erhöhte Strukturen sind über die gesamte zweite Oberfläche 5 verteilt ausgebildet und lassen diese matt erscheinen. Die Poren 7 können eine relative Tiefe A2 aufweisen, die z.B. bis zu einem Viertel der Folienstärke A1 beträgt. Die Abmessungen von Poren 7, also beispielsweise deren Tiefe A2 orthogonal zur Folienoberfläche 5 oder deren Öffnungsweite A2' in Richtung der Folienoberfläche 5 sind klein im Vergleich zur Folienstärke A1. Solche Poren 7 wirken sich negativ aus auf die Reissfestigkeit bzw. mechanische Stabilität von herkömmlich gefertigten Aluminiumfolien 1.
  • Figur 2 zeigt vergrössert einen Querschnitt einer erfindungsgemäss hergestellten Aluminiumfolie 1. Der letzte Walzvorgang wird einschichtig ausgeführt. Bei diesem Prozessschritt sind sowohl die erste Oberfläche 3 als auch die zweite Oberfläche 5 in Kontakt mit je einer der Walzenoberflächen. Dies bewirkt, dass nicht nur die erste Oberfläche 3, sondern auch die zweite Oberfläche 5 der Aluminiumfolie 1 glatt bzw. als Glanzseite ohne Poren 7 bzw. mit minimaler Porosität ausgebildet sind. Der Glanzgrad der beiden Oberflächen ist zumindest näherungsweise gleich gross. Der kleinere Wert ist höchstens 10% kleiner als der grössere Wert. Als Glanzgrad wird der Quotient aus dem gerichtet reflektierten und dem diffus reflektierten Anteil eines auf die jeweilige Oberfläche 3 bzw. 5 fallenden Lichtstroms bezeichnet.
  • Auf diese Weise hergestellte Aluminiumfolien 1 sind reissfester bzw. mechanisch stabiler als herkömmliche Aluminiumfolien 1 mit gleicher Folienstärke A1. Da die Benetzbarkeit von glatten Folienoberflächen weniger gross ist als jene von matten Folienoberflächen 5, welche Poren 7 bzw. andere Mikrostrukturen aufweisen, sind Aluminiumfolien 1 mit zwei Glanzseiten hervorragend geeignet zur Abdeckung und zum Schutz von Lebensmitteln. Die Benetzbarkeit einer Oberfläche 3, 5 wird jeweils in Bezug auf ein bestimmtes flüssiges Medium wie z.B. Wasser oder Speiseöl durch den Kontaktwinkel zwischen der Oberfläche 3, 5 und der Tangentialebene der angrenzenden Flüssigkeitsoberfläche festgelegt.
  • Aufgrund der guten Antihafteigenschaften der Aluminiumfolie 1 bleiben Stoffe, die mit einer der beiden Oberflächen 3, 5 in Kontakt gelangen, kaum an der Aluminiumfolie 1 haften. Somit finden auch Bakterien oder andere unerwünschte Keime weniger Gelegenheit, sich anzulagern. Die erfindungsgemässe Aluminiumfolie 1 mit zwei glatten Oberflächen 3, 5 ist aus hygienischer Sicht besonders geeignet für den Schutz von Lebensmitteln. Im Weiteren hat die erfindungsgemässe Aluminiumfolie 1 unabhängig von ihrer Orientierung immer gute Reflexionseigenschaften für Licht- und Wärmestrahlung. Aluminiumfolien 1 können bei der Herstellung optional weiter bearbeitet werden. Insbesondere können solche Aluminiumfolien 1 durch Prägungen 9 dreidimensional strukturiert werden. Solche Prägungen 9 können beispielsweise grossflächig angeordnete, linienartige Wabenmuster sein. Solche Prägungen 9 können Eigenschaften wie Biegesteifigkeit und/oder Haptik der Aluminiumfolie 1 beeinflussen. Prägungen 9 können auch nur in Teilbereichen des Folienbandes aufgebracht werden, beispielsweise entlang eines oder beider Folienränder.
  • Figur 3 zeigt einen Querschnitt einer solchen Aluminiumfolie 1 im Bereich einer Prägung 9. Die Abmessungen bzw. mindestens eine Abmessung einer solchen Prägung 9, beispielsweise die Prägungstiefe A3 und/oder die Prägungsweite A4 können individuell vorgegeben werden. Mindestens eine dieser Abmessungen ist aber wesentlich grösser als die Folienstärke A1, beispielsweise mindestens das Zehnfache der Folienstärke A1. Die Folienstärke A1' im Bereich von Prägungen 9 ist zumindest näherungsweise gleich gross bzw. nicht kleiner als 90% der Folienstärke A1 ausserhalb der Prägungen 9. In Analogie dazu ist auch der Wert der Benetzbarkeit der beiden Oberflächen 3, 5 zumindest in Bereichen ohne zusätzliche Strukturierung näherungsweise bzw. innerhalb einer Toleranzgrenze von 10% gleich gross.

Claims (5)

  1. Verfahren zur Herstellung einer Aluminiumfolie (1), wobei ein Folienband aus Aluminium mehrfach kaltgewalzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Folienband beim letzten Walzvorgang einlagig zu einer Aluminiumfolie (1) mit einer Folienstärke A1 zwischen 0.001mm und 0.02mm gewalzt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Aluminiumfolie (1) oder Teilbereiche der Aluminiumfolie (1) durch Prägen dreidimensional strukturiert werden, wobei die Folienstärke A1' in strukturierten Bereichen mindestens 90% der Folienstärke A1 in unstrukturierten Bereichen beträgt.
  3. Aluminiumfolie (1), hergestellt durch ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Folienstärke A1 im Bereich zwischen 0.001mm und 0.02mm liegt, und dass beide Folienoberflächen (3, 5) als Glanzseiten ausgebildet sind.
  4. Aluminiumfolie (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Werte des Glanzgrades der ersten Oberfläche (3) und des Glanzgrades der zweiten Oberfläche (5) zumindest ausserhalb von Prägungen (9) höchstens um 10% des grösseren dieser Werte unterscheiden.
  5. Aluminiumfolie (1) nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Werte der Benetzbarkeit der ersten Oberfläche (3) und der zweiten Oberfläche (5) zumindest ausserhalb von Prägungen (9) höchstens um 10% des grösseren dieser Werte unterscheiden.
EP20140405046 2013-09-30 2014-05-19 Verfahren zur Herstellung einer Aluminiumfolie und Aluminiumfolie Withdrawn EP2857114A1 (de)

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