Cómo se hace el papel de aluminio

Materias primas

El aluminio es uno de los elementos más abundantes: después del oxígeno y el silicio, es el elemento más abundante encontrado dentro de la superficie terrestre, representando más del ocho por ciento de la corteza hasta una intensidad de diez millas y apareciendo en casi todas las rocas comunes.

Sin embargo, el aluminio no se presenta en su forma de acero puro, sino alternativamente como óxido de aluminio hidratado (una mezcla de agua y alúmina) combinado con sílice, óxido de hierro y titania.El mineral de aluminio de mayor tamaño es la bauxita, que lleva el nombre de la ciudad francesa de Les Baux en la que se determinó en 1821. La bauxita contiene hierro y óxido de aluminio hidratado, y este último representa su estructura constituyente más grande.

En la actualidad, la bauxita es lo suficientemente abundante como para que los mejores depósitos con un contenido de óxido de aluminio del cuarenta y cinco por ciento o más se extraigan para fabricar aluminio.Los depósitos concentrados se encuentran en los hemisferios norte y sur, y la mayor parte del mineral utilizado en los Estados Unidos proviene de las Indias Occidentales, América del Norte y Australia.

Dado que la bauxita se encuentra tan cerca de la superficie terrestre, los métodos de extracción son increíblemente fáciles.Se utilizan explosivos para abrir grandes pozos en los lechos de bauxita, después de lo cual se eliminan las capas superiores de tierra y roca.Luego, el mineral expuesto se retira con cargadores frontales, se apila en camionetas o vagones de ferrocarril y se transporta a la planta de procesamiento.La bauxita es pesada (comúnmente, se puede producir una tonelada de aluminio a partir de 4 a 6 toneladas del mineral), por lo que, para reducir el valor de su transporte, estas flores se ubican regularmente lo más cerca posible de las minas de bauxita.

El proceso de manufactura

La extracción de aluminio natural a partir de la bauxita implica procedimientos.Primero, el mineral se refina para eliminar impurezas como óxido de hierro, sílice, titania y agua.Luego, el óxido de aluminio resultante se funde para producir aluminio natural.Después de eso, el aluminio se enrolla para formar papel de aluminio.

Refinación: proceso de Bayer

1. La técnica de Bayer utilizada para refinar la bauxita consta de 4 pasos: digestión, racionalización, precipitación y calcinación.Durante el nivel de digestión, la bauxita se tritura y se mezcla con hidróxido de sodio antes de ser bombeada a grandes tanques presurizados.En estos tanques, llamados digestores, la combinación de hidróxido de sodio, calor y presión descompone el mineral en una respuesta saturada de aluminato de sodio y contaminantes insolubles, que se depositan en el fondo.
2. La siguiente fase de la técnica, la racionalización, implica el envío de la solución y los contaminantes a través de un conjunto de tanques y prensas.Durante este grado, los filtros de tela atrapan los contaminantes, que luego pueden eliminarse.Después de ser filtrada una vez más, la solución final se transporta a una torre de enfriamiento.
3. En el siguiente nivel, la precipitación, la solución de óxido de aluminio actúa en un silo masivo, donde, en una adaptación de la técnica Deville, el fluido se siembra con cristales de aluminio hidratado para promover la formación de residuos de aluminio.A medida que los cristales semilla atraen a otros cristales dentro de la solución, comienzan a formarse grumos masivos de hidrato de aluminio.Estos se filtran primero y luego se enjuagan.
4. La calcinación, el último paso dentro del sistema de refinamiento de Bayer, consiste en exponer el hidrato de aluminio a temperaturas excesivas.Este calor extremo deshidrata el tejido, dejando un residuo de excelente polvo blanco: óxido de aluminio.

Fundición

1. La fundición, que separa el compuesto de aluminio y oxígeno (alúmina) producido con la ayuda del método Bayer, es el siguiente paso en la extracción del aluminio de acero natural de la bauxita.Aunque el sistema utilizado actualmente se deriva del método electrolítico inventado contemporáneamente por Charles Hall y Paul-Louis-Toussaint Héroult a fines del siglo XIX, se ha modernizado.Primero, la alúmina se disuelve en un móvil de fundición, un moho de metal profundo revestido con carbón y lleno de un conductor líquido calentado que se compone particularmente del compuesto de aluminio criolita.

2. A continuación, se pasa un contemporáneo eléctrico a través de la criolita, lo que hace que se forme una costra sobre la parte superior de la masa fundida de alúmina.Cuando alúmina adicional se revuelve periódicamente en la mezcla, esta corteza se rompe y se revuelve también.A medida que la alúmina se disuelve, se descompone electrolíticamente para producir una capa de aluminio fundido puro en la parte inferior de la celda de fundición.El oxígeno se fusiona con el carbono utilizado para revestir el celular y escapa en forma de dióxido de carbono.

3. Todavía en forma fundida, el aluminio purificado se extrae de las celdas de fundición, se transfiere a crisoles y se vacía en hornos.En este grado, se pueden introducir otros factores para proporcionar aleaciones de aluminio con características apropiadas para el producto final, aunque la lámina generalmente se fabrica a partir de 99,8 o 99,9% de aluminio puro.Luego, el líquido se vierte en dispositivos de fundición de retroceso directo, donde se enfría en grandes losas llamadas "lingotes" o "reinventario".Después de ser recocidos (tratados con calor para mejorar la trabajabilidad), los lingotes son adecuados para enrollarlos en láminas.

Un enfoque alternativo para fundir y moldear el aluminio se llama "fundición continua".Este procedimiento involucra una línea de producción que incluye un horno de fusión, una chimenea de mantenimiento para comprender el metal fundido, un sistema de interruptores, una unidad de fundición, una unidad combinada como rodillos de arrastre, cizalla y brida, y un carro de rebobinado y bobinado.Ambos métodos producen inventarios de espesores desde 0,125 hasta 0,250 pulgadas (0,317 a 0,635 centímetros) y de varios anchos.La ventaja del método de colada continua es que no requiere un paso de recocido previo al laminado de láminas, como ocurre con la forma de fusión y colada, porque el recocido se lleva a cabo de forma rutinaria en todo el sistema de colada.

papel de aluminio

Después de hacer el inventario de láminas, debe reducirse el grosor para hacer la lámina.Esto se realiza en un tren de laminación, en el que el tejido se supera en varias ocasiones a través de rodillos metálicos llamados rodillos de trabajo.A medida que las láminas (o redes) de aluminio se desvían a través de los rollos, se aprietan más finas y se extruyen a través del espacio entre los rollos.Los rodillos de trabajo se combinan con rodillos más pesados ​​conocidos como rodillos de respaldo, que aplican tensión para ayudar a mantener la estabilidad de los rodillos de pintura.Esto permite preservar las dimensiones del producto dentro de las tolerancias.Las pinturas y los rollos de respaldo giran en sentido contrario.Se añaden lubricantes para facilitar la técnica de laminación.Durante este sistema de laminado, ocasionalmente el aluminio debe ser recocido (tratado con calor) para mantener su trabajabilidad.

El descuento de la hoja se controla con la ayuda de ajustar las rpm de los rodillos y la viscosidad (la resistencia al deslizamiento), la cantidad y la temperatura de los lubricantes de rodadura.El espacio entre rodillos determina tanto el grosor como la duración de la hoja que sale del molino.Este espacio se puede ajustar con la ayuda de subir o bajar el rodillo de pintura superior.El enrollado produce dos acabados naturales en la lámina, vivo y mate.El acabado brillante se produce cuando la lámina entra en contacto con las superficies del rollo de pintura.Para producir el final mate, se deben empaquetar y enrollar dos hojas simultáneamente;Mientras eso se logra, los bordes que se tocan entre sí quedan con un acabado mate.Se pueden usar otras técnicas de acabado mecánico, normalmente producidas durante las operaciones de conversión, para proporcionar patrones positivos.

A medida que las láminas de aluminio pasan por los rodillos, se recortan y cortan con cuchillas circulares o con forma de navaja instaladas en el molino de rodillos.Recortar se refiere a los bordes de la lámina, mientras que cortar implica cortar la lámina en varias hojas.Estos pasos se utilizan para suministrar anchos delgados en espiral, para recortar los bordes del inventario revestido o laminado y para proporcionar porciones cuadradas.Para ciertas operaciones de fabricación y cambio, las redes que se han roto durante el laminado deben volver a unirse o empalmarse.Los tipos comunes de empalmes para convertirse en miembros de bandas de lámina simple y/o lámina subsidiada consisten en ultrasónicos, cinta termosellada, cinta termosellada y soldadura eléctrica.El empalme ultrasónico utiliza una soldadura de estado estable, hecha con un transductor ultrasónico, dentro del metal superpuesto.

Aproximaciones finales

Para muchos envases, el papel de aluminio se utiliza por vía intravenosa / en combinación con diferentes sustancias.Se puede recubrir con una amplia variedad de sustancias, que incluyen polímeros y resinas, para funciones decorativas, defensivas o termosellantes.Se puede laminar en papeles, cartones y películas de plástico.También se puede cortar, moldear en cualquier forma, imprimir, grabar en relieve, cortar en tiras, laminar, grabar y anodizar.Una vez que la lámina está en su último estado, se empaqueta en consecuencia y se envía al cliente.

Control de calidad

Además del control en el método de parámetros tales como la temperatura y el tiempo, el producto de lámina terminado debe satisfacer necesidades positivas.Por ejemplo, se ha descubierto que los procedimientos de cambio únicos y los usos para dejar de fumar requieren varios niveles de sequedad en la superficie de aluminio para un mejor rendimiento.Se utiliza una prueba de humectabilidad para determinar la sequedad.En esta prueba, soluciones excepcionales de alcohol etílico en agua destilada, en incrementos de diez por ciento con la ayuda de la cantidad, se vierten en un movimiento uniforme sobre la superficie de la lámina.Si no se forman gotas, la humectabilidad es 0. La técnica se mantiene hasta que se determina qué porcentaje mínimo de solución de alcohol mojará absolutamente el piso de aluminio.

Otras propiedades críticas son el grosor y la resistencia a la tracción.Los métodos de verificación estándar se desarrollaron con la ayuda de la Sociedad Estadounidense de Pruebas y Materiales (ASTM).El espesor se determina pesando una muestra y midiendo su ubicación, y luego dividiendo el peso por la fabricación de la ubicación, se obtiene la densidad de la aleación.La prueba de tensión de la lámina debe controlarse cuidadosamente porque las consecuencias de la prueba pueden ser bordes duros y la presencia de pequeños defectos, así como otras variables.El patrón se coloca en un agarre y se aplica una presión de tracción o tracción hasta que se produce la fractura del patrón.Se mide la presión o electricidad requerida para romper el patrón.