Фольга

ФольгаФОЛЬГА, листы и ленты черных, цветных и благородных металлов толщиной 0,1—0,005 мм и тоньше. Сравнительно небольшое распространение в промышленности имеют тончайшие листы серебра и золота, применяемые для украшений и в ювелирном деле. Фольга красной меди идет на изготовление щеток низковольтных и многоамперных динамо-машин; бронзовая и латунная фольга из латуни марок Л62 и Л68 толщиной 0,05—0,08 мм и шириной до 180 мм применяется для подкладок под подшипники машин и двигателей; стальная фольга употребляется в некоторых конструкциях электромашин высокой частоты. Фольга из нейзильбера толщиной 0,08 мм и шириной 65 мм применяется для изготовления деталей к приборам автомашин и тракторов (мембраны и пр.). Гораздо большее применение в промышленности имеет фольга из свинца, олова и гл. обр. алюминия. Свинцовая фольга применяется для упаковки табачных и чайных изделий и изготовляется в СССР из свинца марки СЗ и С4 ОСТ 8032. В СССР свинцовую фольгу изготовляют в виде листов не тоньше 0,015 мм шириной 90—400 мм при длине не более 450 мм. Изготовленная фольга складывается по размерам в пачки весом до 4 кг. За границей свинцовая фольга изготовляется в виде длинных лент, свертываемых в рулоны. Ширина лент достигает 650 мм при толщине 0,025—0,075 мм. Вес рулонов доходит до 100 кг. Почти чистая оловянная фольга, или станиоль, употребляется преимущественно для завертывания пищевых продуктов как материал, предохраняющий их от сырости и атмосферных воздействий, для целей электропромышленности, при изготовлении конденсаторов, прокладок и т. п. и для нужд капсюльно-снаряжательного производства.

Изготовленная из сплава с содержанием около 2% меди оловянная фольга идет для производства зеркал. Для этого фольга наносится на стекло и переводится в амальгаму. Фольга так называемого ложного серебра изготовляется в Германии из сплава олова с цинком (91,06% Sn; 0,31% Pb; 8,25% Zn; 0,23% Fe и Сu- следы). Фольга из сплавов олова со свинцом при содержании > 1 % Рb органами здравоохранения для упаковки пищевых продуктов не допускается. Свинцовая фольга, плакированная оловом, употребляется для упаковки и обкладки изнутри ящиков для чая, для кондитерско-пищевой промышленности в качестве изоляционно-упаковочного материала, а также для капсюлей мелкокалиберных и охотничьих пистонов. На наших заводах оловянная фольга изготовляется из олова марки «01» ОСТ 663 с обязательной присадкой сурьмы по ОСТ 662, причем содержание сурьмы в сплаве д. б. в пределах 1,9—3,1%. Допускается присутствие в сплаве свинца >1% и меди >0,05%. Листы фольги имеют размеры 150х315—475х600 мм при толщине 0,01—0,085 мм. За границей оловянная фольга выпускается в виде длинных лент шириной до 500 мм и толщиной 0,007 мм, свернутых в рулоны весом каждый около 45 кг. Листы свинцовой фольги, плакированной оловом, у нас изготовляются из свинца марок «С2» и «СЗ» по ОСТ 8032 с обязательной присадкой к свинцу 2,5—3% сурьмы и 4,5—5% олова. Для плакировки употребляется олово марок «01» и «02» по ОСТ 663. Листы плакированной фольги выпускаются шириной 150—475 мм, длиной 300—600 мм и толщиной 0,02—0,085 мм. Поверхность листов д. б. с обеих сторон покрыта оловом в 10—12% общего веса листа.

Фольга из алюминия имеет чрезвычайно широкое распространение; в пищевой промышленности она почти полностью вытеснила дорогую оловянную фольгу; в табачной промышленности она употребляется вместо свинцовой фольги. В качестве оберточного материала она широко используется в производстве фотоматериалов, канцелярских принадлежностей, мыла и аптекарских товаров. Кроме того алюминиевая фольга применяется при изготовлении украшений, искусственных цветов, обложек для книг, афиш, обоев, для обмотки кабеля, для электростатических конденсаторов и пр. Чрезвычайно большое распространение она получила для тепловой изоляции (материал альфоль представляет собой гофрированную алюминиевую фольгу толщиной 0,007 мм). За границей альфоль готовится в рулонах шириной  ~400 мм; эта изоляция совершенно не воспламенима, употреблять ее можно до температуры 500°С. Альфоль получил большое распространение для изоляции вагонов-холодильников, цистерн, паровозов, пассажирских вагонов, автомобилей для перевозки скоропортящихся продуктов, для изоляции печей, моторов, турбин, котлов, трубопроводов и пр. В судостроении им пользуются для изоляции палуб, кают, перегородок и холодильных помещений. В СССР алюминиевая фольга готовится из алюминия «АI» и «АII» по ОСТ 2028 и выпускается нашими заводами в виде листов толщиной 0,008—0,001 мм, шириной до 450 мм и длиной до 520 мм. За границей главная масса ее изготовляется в виде длинных лент толщиной 0,0075 мм и шириной 450—600 мм, свернутых в рулоны.

Методы производства. В зависимости от металла, из которого производится фольга, м. б. применены следующие методы производства фольги: 1) отливка тонких листов с последующей их проковкой, 2) прокатка тонких листов с последующей их проковкой. 3) прокатка листов пакетом. 4) прокатка тонких лент и 5) получение листовой и рулонной фольги электролитическим путем. Наиболее старым методом является изготовление оловянной фольги путем отливки тонких листов с последующей их проковкой. Для этой цели олово наливали в желоб, из которого металл стекал равномерным слоем в изложницу. Отливку производили очень быстро, получая при этом листы весом 1—2 кг, поверхностью до 2 м2 и толщиной около 0,1 мм. Отлитые таким путем листы собирали в пакеты, помещали на чугунный стол и проковывали в холодном состоянии до толщины ~0,05 мм. Проковку тонких листов в холодном состоянии производили вручную, под молотами с ременным приводом и под паровыми молотами, причем при ковке под молотами обычно пакет из 200 и более листов укреплялся к широкой наковальне, а молот автоматически передвигался вдоль и поперек пакета. Впоследствии листовую фольгу из благородных металлов, меди, алюминия, свинца и олова начали изготовлять проковкой тонких листов, полученных путем прокатки. Механической проковкой прокатанных листов можно получить очень тонкие листы. Однако листы толщиной 0,01 мм тоньше из стали, меди, латуни, алюминия и других металлов можно получить и путем прокатки в холодном состоянии. Для этой цели тонкие листы складывают в пакет на наклепанный лист толщиной 1—2 мм того же металла, что и прокатываемые листы. Сверху пакет покрывается таким же наклепанным листом. Затем весь пакет за несколько прокаток с промежуточными отжигами прокатываемых тонких листов или без отжигов прокатывается до требуемой толщины. При такой прокатке верхний и нижний листы, называемые «обложкой», «окладом» или «рубашкой», по своим размерам не изменяются, а деформациям подвергаются лишь листы, находящиеся внутри обложки. Прокатка пакетом тонких листов в холодном состоянии придает листам гладкую, почти полированную поверхность. В настоящее время в СССР фольга получается главным образом путем прокатки листов пакетом.

Прокатку листовой фольги из свинца, олова или свинца, плакированного оловом, производят из слитков размером 20x130x350 мм или 25x130x350 мм, весом 6,5—10,4 кг. Прокатку ведут на легких станах дуо. Первоначально слиток прокатывается (25—1 мм) так, чтобы заготовка имела размеры 480х480 мм; после этого заготовка перегибается пополам и на станах дуо с валками 200—250 мм прокатывается до толщины 0,5 мм. Затем таким же способом прокатка ведется до требуемой толщины фольги. Для предупреждения листов от приваривания друг к другу прокатку ведут со смазкой маслом или смазкой специального состава, содержащей воск, канифоль, мыло и пр. При прокатке свинцовой фольги, плакированной оловом, слиток свинца толщиной 25 или 20 мм обкладывается с обеих сторон листами олова соответствующей толщины. Полученный пакет подвергается прокатке обычным путем при подогреве 70—100°С. При прокатке под давлением валков происходит приварка слоя олова к свинцу, и полученный биметаллический лист представляет собой свинцовый лист, покрытый с двух сторон прочно приваренным тонким слоем олова. После прокатки на требуемую толщину свинцовую, оловянную или плакированную фольгу обрезают на гильотинных ножницах и разрезают на готовый размер. Т. к. температура рекристаллизации олова и свинца соответствует комнатной, то фольгу из этих металлов отжигу не подвергают. Обрезанная фольга раскладывается в пачки, которые обвертываются бумагой и упаковываются в деревянные ящики весом брутто >50 кг. Выход фольги из олова и свинца на наших заводах в среднем составляет 50—55% от поданного в прокатный цех слитка.

Процесс производства листовой алюминиевой фольги несколько отличается от описанного производства свинцовой и оловянной фольги и в СССР сводится к следующему.

Слитки алюминия размерами 30x265x670 мм, весом 14,5 кг прокатываются в 7 проходов в горячем состоянии при температуре = 450°С в полосу толщиной в 4 мм на стане дуо с валками диаметром 460 мм и длиной валков 980 мм. Полоса в 4 мм разрезается на карточки 4x690x483 мм. Затем карточки в холодном состоянии на листовом дуо прокатываются в 5 проходов в полосы толщиной 1,15 мм и подвергаются отжигу. Отожженные полосы подвергаются обрезке кромок и снова разрезаются на карточки размером 1,15х480х450 мм. Эти карточки и являются основной заготовкой, из которой прокатывается алюминиевая фольга. Карточка с толщины 1,15 мм прокатывается затем в полосу толщиной 0,5 мм. Прокатка ведется на станах дуо с валками диаметром 250 мм и длиной I = 550 мм. После прокатки полоса 0,5х480х1030 мм отжигается, а затем сгибается вчетверо. Полученный пакет в четыре листа с размерами 2х480х257 мм прокатывается на станах дуо с валками диаметром 200—250 мм до размера 1,08х480х480 мм. Затем пакет сгибается пополам и прокатывается до размеров 1,08х480х480 мм, причем каждый лист имеет толщину 0,135 мм. После этого пачка опять сгибается пополам и прокатывается до толщины каждого листа в 0,068 мм, а затем до толщины 0,034 мм. Прокатанная пачка снова сгибается вдвое, и полученный пакет в 64 листа укладывается между двумя листами алюминия и в рубашке прокатывается до толщины каждого листа 0,017 мм и затем, если нужно, - до размеров 0,01х480х480 мм. В процессе прокатки кромки пакета обрезаются ручными ножницами. Прокатанная фольга поступает затем в муфельную печь для отжига. Длительность отжига 2,5—3 часа при температуре 300°С. После отжига фольга подвергается осмотру. Пакеты разбираются и прокладываются вручную бумагой и разрезаются на гильотинных ножницах до требуемых размеров. Во время прокатки листы смазываются смазкой следующего состава: воска 30 вес. ч., гарпиуса 70 ч. и сала 10 ч. Выход годной по листовой алюминиевой фольге составляет 50—55%.

Несколько другим путем идет процесс прокатки рулонной алюминиевой фольги. Исходным материалом для изготовления рулонной фольги служит алюминиевая лента толщиной 0,45—0,5 мм. Для получения подобной ленты употребляется алюминий высокого качества. На некоторых заводах после отжига лента с толщины 0,5 мм прокатывается в 5 проходов сразу до толщины на 0,015 мм на чрезвычайно точном стане дуо для прокатки фольги.

Стан дуо для прокатки фольги

Этот стан (фиг. 1) имеет валки диаметром 230 мм, I = 550 мм. На станинах укреплен бачок, из которого по целому ряду краников на валки подается смазка. Для равномерной подачи ленты в валки стана устанавливаются питающие 1 и натяжные ролики 2 (фиг. 2, где 3 - разматывающее приспособление, 4 - намоточное приспособление).

Стан дуо для прокатки фольги - схема

После прокатки на толщину 0,015 мм лента для очистки от масла промывается на специальном прокатно-промывном стане и поступает на станок для складывания ленты вдвое (фиг. 3; процесс складывания указан стрелками) и прокатывается за один проход до 0,015 мм.

Станок для складывания ленты вдвое

Затем лента поступает на станок, изображенный на фиг. 4; рулон двойной ленты одевается на барабан 1 станка и разматывается на два рулона 2 и 3. Станки м. б. снабжены циркулярными ножницами 4.

Станок для прокатки фольги

Полученная фольга очень хрупка и потому она поступает в электрическую печь на время 3—4 часа, при температуре 300°С. После отжига фольга поступает на полировочный стан. Если необходимо получить узкую фольгу в виде намотанных на катушки лент, то готовая фольга в виде широкой ленты поступает на станок, изображенный на фиг. 5.

Станок для разрезки широкой ленты вдоль на узкие части и намотки их на катушки

Этот станок служит для разрезки широкой ленты вдоль на узкие части и намотки их на катушки. На этом станке можно установить и рулон с папиросной бумагой и при перемотке и разрезке получать фольгу с прокладкой из папиросной бумаги, служащей для предохранения поверхности фольги от повреждения. При необходимости иметь фольгу в виде листов лента должна разрезаться на гильотинных ножницах. Обычно фольга выпускается в виде рулонов шириной 480 мм. Процесс прокатки рулонной фольги из алюминия в СССР несколько отличается от описанного. В СССР ленту толщиной 0,5 мм, прокатывают в один пропуск до 0,18 мм. Второй пропуск лента получает на том же станe с 0,18 до 0,08 мм. Третий пропуск лента получает на другом стане, ничем не отличающемся от первого, с 0,08 до 0,045 мм, а затем на этом же стане четвертый пропуск с 0,045 до 0,025 мм. После четвертого пропуска лента отжигается в электрической печи, а затем прокатывается на третьем стане, аналогичном двум предыдущим, в один пропуск с 0,025 до 0,013 мм. При этой толщине лента поступает на промывной прокатный стан, где промывается бензином, и затем на станок для сдваивания лент. Плотно свернутые две алюминиевые ленты затем поступают на четвертый стан, аналогичный первым трем станам, и прокатываются с толщины 0,026 до 0,014 мм, т. е. на выход, получая после прокатки толщину 0,007 мм каждая. В отличие от предыдущих станов валки четвертого стана подогреваются паром. Валки всех прокатных станов шлифуются весьма тщательно с выпуклостью 0,12 мм. При прокатке лента смазывается машинным маслом. На 100 кг фольги расходуется 4—5 кг масла и около 4 кг бензина на промывку. Станы для прокатки фольги изготовляются с особой тщательностью. В особенности тщательно должны быть изготовлены приводы станов, обеспечивая исключительно спокойную работу стана. Спокойный ход стана имеет громадное значение при производстве фольги. Всякого рода сотрясения и вибрации фундамента, вызываемые неравномерным ходом стана, оказывают на фольгу весьма вредное влияние. При прокатке фольги в цехе д. б. идеальная чистота.

За последние годы медную фольгу толщиной до 0,004 мм и шириной до 900 мм удалось получить электролитическим путем. На заводе «Rarition Copper Works» в Perth. Amboy N. Y. получение ленты толщиной в 0,04 мм производится в барабанной ванне (фиг. 6), представляющей собой облицованную свинцом ванну, по типу и размерам соответствующую обычно применяемым ваннам для электролиза меди.

Барабанная ванна для получения фольги электролитическим путем

Вращающийся барабан – катод - изготовлен из 6%- ного сурьмянистого свинца и имеет диаметр 1675 мм и 915 мм ширины. На расстоянии 20 мм от поверхности барабана расположены два анода, выгнутые сообразно форме катода. Отложенный на барабан металл отдирается от его поверхности и сворачивается в рулон. Окружная скорость барабана равна 240 мм/мин. Плотность тока составляет 1500 А/м2, напряжение 2,8 V. Электролит все время интенсивно перемешивается. Необходимость введения интенсивного воздушного перемешивания вызывает необходимость в работе на нерастворимых анодах, т. к. в противном случае взмучиваемый при перемешивании анодный шлам мог бы повредить получающуюся медную ленту. Электролитом в барабанной ванне служит раствор, содержащий в 1 л 43—47 г меди и 180—200 в H24. Температура ванны колеблется от 50 до 55°С. Раствор в ванне все время циркулирует. Скорость протекания раствора равна 15 л в 1 мин. Получаемая длинная медная лента весьма схожа с прокатанной и обладает высокими механическими свойствами. Механическое испытание медной ленты толщиной 0,04 мм, полученной электролитическим путем в Москве в Институте им. Карпова, дало R = 46—49,5 кг/мм2 при i = 3,3—7,5%. Хорошие механические качества обнаружены при испытаниях лент, полученных на установке завода «Красный выборжец» в Ленинграде. Помимо медной фольги до сих пор не удалось получить фольгу других металлов электролитическим путем.

 

Источник: Мартенс. Техническая энциклопедия. Доп. том - 1936 г.