[0001] Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung einer Aluminiumfolie und eine Aluminiumfolie gemäss den Merkmalen der Ansprüche 1 und 3. The invention relates to a method for producing an aluminum foil and an aluminum foil according to the features of claims 1 and 3.
[0002] 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 0.004 mm bis 0.02 mm. 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 0.6 mm bis 1.5 mm 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 Flexibilität. 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 Beschaffenheit 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 Antihafteigenschaften 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. Aluminum foils, usually also called short aluminum foils, are gas and airtight and are therefore widely used for packaging food.
Aluminum foils are produced by rolling the starting material aluminum and have a thickness of typically 0.004 mm to 0.02 mm. 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. On the other hand, the inner surfaces of the bands, which abut one another during rolling, are roughened and therefore appear dull. 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 nature of the film surface is a determining factor for various other properties of the film. In particular, 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.
[0003] 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. An object of the present invention is to provide an aluminum foil for household and Gastrobereich with improved utility properties and a method for their preparation.
This object is achieved by a method for producing an aluminum foil and by an aluminum foil according to the features of patent claims 1 and 3.
[0004] Anhand einiger Figuren wird die Erfindung im Folgenden näher beschrieben. Dabei zeigen
<tb>Fig. 1<SEP>einen vergrössert dargestellten Querschnitt einer herkömmlichen Aluminiumfolie,
<tb>Fig. 2<SEP>einen vergrössert dargestellten Querschnitt einer Aluminiumfolie mit zwei Glanzseiten,
<tb>Fig. 3<SEP>einen vergrössert dargestellten Querschnitt einer Aluminiumfolie mit Prägungen.Based on some figures, the invention will be described in more detail below. Show
<Tb> FIG. 1 <SEP> is an enlarged cross section of a conventional aluminum foil,
<Tb> FIG. 2 <SEP> an enlarged cross section of an aluminum foil with two gloss sides,
<Tb> FIG. 3 <SEP> an enlarged cross section of an aluminum foil with embossing.
[0005] 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 0.004 mm bis 0.02 mm. 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. In the production of conventional aluminum foils 1, two mutually adjacent foils are guided together or doubled by a pair of rollers during the last rolling process. The distance or gap between the surfaces of the two parallel aligned steel rollers is dimensioned so that each of the two films is rolled or cold formed by the rolling process to the desired film thickness A1. For aluminum foils 1, as used in households or in the catering industry, the film thickness A1 is typically in the range of 0.004 mm to 0.02 mm. It is known to use a rolling oil as a cooling lubricant when rolling films. Such mill oils reduce frictional forces between the films and the adjacent roll surfaces, as well as between the two films during the last rolling operation. In addition, the rolling oil causes heat generated by the rolling process. Further process steps such as the soft annealing before and / or after rolling and the cleaning or degreasing of rolled foils by subsequent annealing or by cleaning baths are also known.
[0006] Fig. 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 Fig. 1 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.
Fig. 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 ist. 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.
Fig. 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. Fig. 1 shows an enlarged 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. In the last rolling, two foil strips are in contact with each other. As a result, 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 may have a relative depth A2, e.g. up to a quarter of the film thickness A1. The dimensions of 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. In this process step, 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. Since the wettability of smooth film surfaces is less than that of matt film surfaces 5, which have pores 7 or other microstructures, aluminum foils 1 with two glossy sides are outstandingly suitable for covering and protecting foodstuffs. The wettability of a surface 3, 5 is determined in each case with respect to a particular liquid medium, such as e.g. Water or edible oil determined by the contact angle between the surface 3, 5 and the tangent plane of the adjacent liquid surface.
Due to the good non-stick properties of the aluminum foil 1, substances which come into contact with one of the two surfaces 3, 5 barely adhere to the aluminum foil 1. Thus, even bacteria or other unwanted germs find less opportunity to accumulate. 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. Furthermore, regardless of their orientation, 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. In particular, such aluminum foils 1 can be structured three-dimensionally by embossings 9. Such embossments 9 may be, for example, arranged over a large area, line-like honeycomb pattern. Such embossings 9 can influence properties such as flexural rigidity and / or feel of the aluminum foil 1. Embossments 9 can also be applied only in partial areas of the film strip, for example along one or both edges of the film.
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 predetermined 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 embossments 9 is at least approximately equal to or not smaller than 90% of the film thickness A1 outside the embossings 9. By analogy with this, 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.