Nuo „Pinhole“ standartų iki „Rolling Solutions“.: Padidinimas 6,35 μm 8079 Aliuminio folijos naminių gyvūnėlių ėdalo aliejaus barjero efektyvumas

1. Įvadas: Taikymo fonas ir pagrindiniai reikalavimai 6,35 μm 8079 Aliuminio folija naminių gyvūnėlių ėdalo pakuotėse

Naminių gyvūnėlių ėdalo pakuotė turi vienu metu atitikti tris pagrindinius reikalavimus: “barjero savybė (užkirsti kelią alyvos įsiskverbimui), lankstumas (prisitaikymas prie pakuotės formavimo), ir saugumą (jokios migracijos rizikos)”.

Tarp įvairių medžiagų, 6.35μm plono matuoklio 8079 aliuminio folija maisto pakavimui tapo pagrindiniu pasirinkimu. Jo pranašumai apima “didelė barjerinė savybė (deguonies perdavimo greitis ≤0,1cc/(m²·24h·atm)), geras formavimas (pailgėjimas ≥3 %), ir sąnaudų pritaikymas”.

Pažymėtina, į 2024, į 8079 lydinio sudarė daugiau nei 65% pasaulinės naminių gyvūnėlių ėdalo aliuminio folijos pakuočių rinkos.

Tiksliau, 6,35 μm matuoklis auga greičiu 18%. Šį augimą lemia lengvas pranašumas – tai yra 20% lengvesnis nei 8 μm matuoklis (šaltinis: Kinijos pakuočių federacija).

Tačiau, gyvūniniai aliejai naminių gyvūnėlių maiste (pvz., vištienos aliejus, žuvų taukų) turi stiprų pralaidumą. Jų klampumas paprastai yra 20-30 cP@25 ℃.

Jei šioje aliuminio folijoje yra skylučių, alyvos migruos į išorinį pakuotės sluoksnį. Tai sukelia tokių problemų kaip “sukibimas, pablogėjimas, ir sutrumpintas galiojimo laikas”.

Pagal pramonės statistiką, pakuotės defektai, atsiradę dėl skylučių šioje aliuminio folijoje 12% visų naminių gyvūnėlių ėdalo pakuotės defektų. Dėl to tiesioginiai metiniai nuostoliai viršija 500 milijonas juanių.

Iš esmės, pagrindinis prieštaravimas slypi 6,35 μm plonapločio storyje 8079 aliuminio folija maisto pakavimui. Tai tik 53% storio kaip įprasta maisto aliuminio folija (12μm).

Dėl netinkamų proceso parametrų valcavimo metu lengvai susidaro skylės.

Be to, į 8079 lydinio (Al-Fe-Si serija) sudėtyje yra Fe-Si junginių fazių. Jei nėra tinkamai kontroliuojamas, šios fazės gali tapti “streso koncentracijos taškai” smeigtuko iniciacijai.

Todėl, Išaiškinti skylučių greičio kontrolės standartus ir optimizuoti valcavimo procesus yra labai svarbūs norint išspręsti aliejaus įsiskverbimo į naminių gyvūnėlių ėdalo pakuotes problemą..

2. Smeigtuko greičio kontrolės standartai 6,35 μm plonam matuokliui 8079 Aliuminio folija: Remiantis naminių gyvūnėlių ėdalo aliejaus barjero reikalavimais

Smeigtuko skylių greitis yra pagrindinis rodiklis, matuojantis plonos aliuminio folijos barjerines savybes.

Formaliai, jis apibrėžiamas kaip “skylučių, kurių skersmuo ≥0,05 mm ploto vienete, skaičius” (GB/T 3198 Aliuminio ir aliuminio lydinio folija).

Dar, naminių gyvūnėlių maistas turi didelį aliejaus pralaidumą. Tam reikalingi griežtesni įmonės standartai, taikomi 6,35 μm plonos vėžės 8079 aliuminio folija maisto pakavimui.

(1) Laipsniški skylučių greičio kontrolės standartai (Palyginti su įprastine maisto aliuminio folija)

Taikymo scenarijus	Aliuminio folijos specifikacija	Smeigtuko dydžio kategorija	Smeigtuko dydžio reikalavimas (vnt/m²)	Leidžiamas alyvos įsiskverbimas (mg/(m² · 24 val))	Pagrindinis standartas / reikalavimas
Naminių gyvūnėlių ėdalo pakavimas	6.35μm 8079 aliuminio folija maisto pakavimui	φ0,05-0,1 mm	≤5	≤5	Įmonės vidinis standartas (Q/XXX 001-2024)
Naminių gyvūnėlių ėdalo pakavimas	6.35μm 8079 aliuminio folija maisto pakavimui	φ＞0,1 mm	0 (Neleidžiama)	0	Nacionalinis naminių gyvūnėlių maisto saugos standartas (GB 31604.1)
Įprastos užkandžių maisto pakuotės	12μm 8011 aliuminio folija	φ0,05-0,1 mm	≤15	≤15	GB/T 3198

(2) Standartinės formuluotės pagrindas: Koreliacija tarp alyvos įsiskverbimo ir skylių

Norėdami patvirtinti šį standartą, buvo atliktas modifikuotas eksperimentas, siekiant nustatyti kiekybinį ryšį tarp skylių greičio ir alyvos įsiskverbimo.

Tiksliau, eksperimentas buvo pagrįstas GB/T 1037-2021 Plastikinių plėvelių ir lakštų vandens garų perdavimo greičio nustatymas – Taurės metodas.

Pažymėtina, vandens garai buvo pakeisti imituotu naminių gyvūnėlių ėdalo aliejumi: mišinys iš 50% vištienos aliejus ir 50% saulėgrąžų aliejus.

Čia, tiriamasis mėginys buvo 6,35 μm 8079 aliuminio folija maisto pakavimui.

Pirma, kai skylučių dažnis yra 5 vnt/m² (φ0,05-0,1 mm), aliejaus įsiskverbimo greitis yra 4,2 mg/(m² · 24 val). Tai atitinka 12 mėnesių naminių gyvūnėlių ėdalo galiojimo laiką (aliejaus migracija ≤50mg/pak).

Antra, kai skylučių dažnis padidėja iki 10 vnt/m², aliejaus įsiskverbimo greitis padidėja iki 18,5 mg/(m² · 24 val). Tai sukelia alyvos sukibimą ant išorinės pakuotės viduje 6 mėnesių.

Trečia, jei yra viena skylutė su φ0.15mm, alyvos prasiskverbimas per vieną skylutę siekia 25 mg/(m² · 24 val). Tai gerokai viršija saugos ribą.

Remiantis šiomis išvadomis, turi būti draudžiamos skylės, kurių φ＞0,1 mm.

3. Smeigtuko atsiradimo priežasčių analizė 6,35 μm plonajame matuoklyje 8079 Aliuminio folija: Viso proceso sekimas nuo žaliavų iki valcavimo

Smeigtukų susidarymas 6,35 μm plonaplotyje 8079 aliuminio folija maisto pakavimui yra dviejų kombinuotų veiksnių rezultatas: “žaliavos defektai ir nesutampantys proceso parametrai”.

Pažymėtina, tarp šių, valcavimo procesas yra pagrindinė skylės išplėtimo ir naujos skylutės generavimo grandis.

(1) Žaliavos defektai: Būdingos charakteristikos ir netinkama kontrolė 8079 Lydinys

Tiksliau, į 8079 lydinys 8079 aliuminio folija maisto pakavimui priklauso Al-Fe-Si serijai.

Norėdami detalizuoti, jo sudėtis yra: Fe 0.7-1.3%, Ir 0.1-0.3%, Al≥ 98,5 %.

Visų pirma, skylučių šaltinių defektai skirstomi į tris kategorijas:

Pirma, Metalo intarpai: Jei Fe-Si junginių dalelės (pvz., Al₃Fe, Al₆Fe) neapdorotame luite, gali susidaryti skylutės. Tai atsitinka, kai dalelių dydis viršija 3 μm, vedantis į “kietų dalelių smulkinimas” riedėjimo metu.

Pažymėtina, eksperimentai rodo, kad kas 1 μm didėja inkliuzijos dalelių dydis, šios aliuminio folijos skylučių greitis padidėja 3 vnt/m².

Antra, Likę burbuliukai: Degazavimas yra labai svarbus luito lydymosi metu. Jei degazavimo nepakanka (vandenilio kiekis ＞0,15mL/100g Al), burbuliukai liks.

Laikui bėgant, nes šalto valcavimo metu ši aliuminio folija plonėja, burbulai sprogo. Tai formuojasi “apskritos skylutės” kurių skersmuo paprastai svyruoja nuo 0,08 iki 0,2 mm.

Trečia, Grūdų ribos defektai: Grūdelių dydžio vienodumas yra svarbus po karštojo valcavimo luitais. Jei grūdelių dydis netolygus (＞ 50 μm), atsiranda vietiniai atsparumo deformacijai skirtumai.

Tai veda prie “ašarų tipo skylutės” grūdų ribose vėlesnio šaltojo valcavimo metu.

(2) Neatitinkantys valcavimo procesai: Pagrindiniai plonos aliuminio folijos rizikos punktai

Be žaliavų defektų, pats valcavimo procesas kelia didelį pavojų dėl skylių atsiradimo. Valcavimo procesui, 6,35 μm 8079 aliuminio folija maisto pakavimui reikalauja 4-5 šalto valcavimo praeina.

Tiksliau, proceso grandinė yra: “karštas valcavimas (iki 4 mm) → grubus valcavimas (iki 0,5 mm) → tarpinis valcavimas (iki 0,1 mm) → baigti kočioti (iki 6,35 μm)”.

Pažymėtina, baigiamasis valcavimas ir tarpinis valcavimas yra didelės rizikos procesai, susiję su skylučių formavimu. Pagrindiniai klausimai yra:

Pirma, Riedėjimo jėgos ir mažinimo greičio disbalansas: Apdailos riedėjimo sumažinimo greitis yra labai svarbus. Jei viršija 25%, kyla problemų.

Iliustruoti, valcavimui nuo 8 μm iki 6,35 μm reikalingas saugus sumažinimo greitis 20.6%. Tai viršijus, vietinis stresas viršija 8079 lydinio takumo riba (140MPa). Tai veda prie “vietinis plyšimas” šios aliuminio folijos, formuojantys skylutes.

Antra, Netinkama įtampos kontrolė: Priekinio ir galinio ritinėlių įtempimo skirtumas turi būti kontroliuojamas. Jei jis viršija 5kN, kyla problemų.

Paprastai, įtempimas apdailos valcavimo metu yra 20-25 kN. Didesnis įtempimo skirtumas sukelia šią aliuminio foliją “nukrypti ir ištempti”. Tai generuoja “ilgos juostos skylutės” kurių ilgis iki 0,5-1 mm.

Trečia, Pablogėjusi ritinio būklė: Ritinio paviršiaus kokybė tiesiogiai veikia foliją. Jei yra įbrėžimų (gylis ＞0,5 μm) arba pašalinių medžiagų sukibimas, kyla problemų.

Todėl, riedėjimo metu, “įdubimo tipo skylutės” yra prispausti ant šios aliuminio folijos paviršiaus. Didėjant riedėjimo pralaidoms, šios skylutės palaipsniui prasiskverbia į foliją.

Ketvirta, Tepimo gedimas: Riedėjimo alyvos klampumas yra pagrindinis veiksnys. Jei jis yra mažesnis nei 2,5 cSt (40℃), tepimas nepavyksta.

Galų gale, “nepakankamas ribinis tepimas” atsiranda tarp ritinio ir šios aliuminio folijos. Tai sukelia vietinį trinties perkaitimą, sukeliantis nenormalų grūdų augimą. Vėlesnio valcavimo metu lengvai susidaro įtrūkimai, generuojantys skylutes.

4. Valcavimo proceso optimizavimas, kad būtų išvengta naminių gyvūnėlių ėdalo aliejaus prasiskverbimo: Daugiamatis parametrų koordinuotas reguliavimas

Atsižvelgiant į aukščiau nurodytas skylių priežastis, pašalinti 6,35 μm plonapločio skylių priežastis 8079 aliuminio folija maisto pakavimui, optimizavimas turi apimti keturis aspektus.

Tiksliau, šie aspektai yra: “pirminis žaliavų apdorojimas, riedėjimo parametrai, ritinio valdymas, ir tepimo sistema”.

Pagrindinis tikslas – koordinuojant procesus sumažinti skylių susidarymą, pagrindinis tikslas yra sumažinti skylučių susidarymą kiekviename etape.

(1) Žaliavų pirminio apdorojimo optimizavimas: Pinhole rizikos mažinimas iš šaltinio

Pirma, Žaliavų išankstinio apdorojimo optimizavimas skirtas sumažinti skylių atsiradimo riziką šaltinyje. Tai apima du pagrindinius veiksmus:

1. Luitų valymo procesas:

• • Tiksliau, a “dviguba internetinio degazavimo sistema + filtravimas” yra priimtas. Dėl degazavimo, naudojamas besisukantis antgalis, kurio argono srautas yra 15-20L/min. Tai kontroliuoja vandenilio kiekį ≤0,10 ml/100 g Al.

• • Be to, filtravimui, naudojama 3 sluoksnių keraminė filtro plokštė. Tikslumo gradientas yra 20 μm → 10 μm → 5 μm. Taip pašalinamos Fe-Si įtraukimo dalelės, užtikrinantys intarpai ＞3μm yra ≤0,5 vnt/kg.

• • Be to, atliekamas luito homogenizacijos atkaitinimas: palaikykite 580 ℃ temperatūroje 4 valandas. Tai kontroliuoja 20-30 μm grūdelių dydį, grūdų ribos defektų mažinimas. Tai suteikia aukštos kokybės ruošinius vėlesniam valcavimui.

2. Karšto valcavimo proceso reguliavimas:

• • Pažymėtina, galutinė karšto valcavimo temperatūra kontroliuojama 380-400 ℃. Rekristalizavimo temperatūra 8079 lydinys yra 350 ℃, todėl tai užtikrina pakankamą dinaminę perkristalizaciją.

• • Be to, taikomas karšto riedėjimo greičio mažinimo gradientas. Jis palaipsniui mažėja nuo 50% (grubus valcavimas) į 30% (baigti valcuoti). Taip išvengiama vietinės streso koncentracijos.

(2) Pagrindinis šaltojo valcavimo parametrų optimizavimas (Pavyzdžiui, 6,35 μm baigiamasis valcavimas)

Pagrindiniai šaltojo valcavimo proceso parametrai optimizuojami taip, kaip pavyzdys.:

Proceso nuoroda	Rakto parametras	Tradicinė proceso vertė	Optimizuota proceso vertė	Optimizavimo tikslas	Smeigtuko greičio gerinimas (vnt/m²)
Baigti riedėti	Leidimų mažinimo rodiklis	28%	18-22%	Venkite vietinio streso, viršijančio ribas	Nuo 12 į 6
Baigti riedėti	Priekinės ir nugaros įtempimo skirtumas	8kN	≤3kN	Užkirsti kelią nukrypimams ir tempimui	Nuo 6 į 4
Baigti riedėti	Riedėjimo greitis	800m/mano	600-700m/mano	Sumažinkite trinties perkaitimą tarp ritinėlių ir folijos	Nuo 4 į 3
Tarpinis valcavimas	Tarpinė atkaitinimo temperatūra / laikas	320℃ × 1h	340℃ × 1,5 val	Pašalinkite darbo sukietėjimą ir suvienodinkite struktūrą	Nuo 3 į 2
Baigti riedėti	Ritinio šiurkštumas Ra	0.4μm	0.2-0.3μm	Pagerinkite riedėjimo alyvos sukibimą ir sumažinkite trintį	Nuo 2 į 1

Pažymėtina, kiekvienas optimizuotas parametras nukreiptas į konkrečią skylės priežastį. Pavyzdžiui, mažesnis riedėjimo greitis sumažina trinties perkaitimą, o mažesnis įtempimo skirtumas apsaugo nuo tempimo sukeltų skylučių atsiradimo.

5. Proceso optimizavimo efektų patikrinimas: Dvigubas skylučių greičio ir alyvos įsiskverbimo našumo atitikimas

Patvirtinti optimizuotų procesų efektyvumą, pramoninį patikrinimą atliko aliuminio folijos įmonė.

Pažymėtina, jos metinė plonos aliuminio folijos produkcija yra 20,000 tonų.

Tiksliau, patikrinimas buvo sutelktas į 6,35 μm 8079 aliuminio folija maisto pakavimui po aukščiau nurodyto proceso optimizavimo.

Svarbu, rezultatai parodė, kad žymiai pagerėjo skylių greitis ir alyvos barjero veikimas.

(1) Pinhole Rate testo rezultatai (Pagal GB/T 3198, Fluorescencinio aptikimo metodo naudojimas)

Pirma, skylučių greičio testo rezultatai (atlikta pagal GB/T 3198 naudojant fluorescencinį aptikimo metodą) parodė reikšmingus patobulinimus:

Bandomasis elementas	Prieš optimizavimą (vnt/m²)	Po optimizavimo (vnt/m²)	Pramonės standartas (vnt/m²)	Gyvūnų ėdalo pakuotės reikalavimas (vnt/m²)
Smeigtukai (φ0,05-0,1 mm)	15	3	≤15	≤5
Smeigtukai (φ＞0,1 mm)	2	0	≤3	0
Bendras skylių rodiklis	17	3	≤18	≤5

Pažymėtina, optimizuota skylučių norma visiškai atitinka naminių gyvūnėlių ėdalo pakavimo reikalavimus. Tiksliau, Didesnės nei 0,1 mm skylutės buvo visiškai pašalintos.

(2) Alyvos prasiskverbimo efektyvumo testas (Imituotas naminių gyvūnėlių ėdalo aliejus, Temperatūra 25℃, Santykinė drėgmė 60%)

Antra, alyvos įsiskverbimo efektyvumo bandymai – naudojant imituotą naminių gyvūnėlių ėdalo aliejų esant 25 ℃ ir 60% santykinė drėgmė – dar labiau patvirtino optimizavimą:

Bandymo indikatorius	Prieš optimizavimą	Po optimizavimo	Saugos riba
Alyvos įsiskverbimo greitis (mg/(m² · 24 val))	22.5	3.8	≤5
Naftos migracija per 12 mėnesių galiojimo laiką (mg/pak)	68.2	11.5	≤50
Pakuotės sukibimo laipsnis (%)	15	0.5	≤2

Įspūdingai, naftos įsiskverbimo greitis sumažėjo 83% po optimizavimo. Tai užtikrina, kad alyva nesukibs per 12 mėnesių galiojimo laiką.

6. Pramonės taikymo atvejis: Naminių gyvūnėlių ėdalo įmonės pakuočių atnaujinimo praktika

Praktiniam pritaikymui pramonėje, pirmaujanti naminių gyvūnėlių ėdalo įmonė susidūrė su pakavimo problemomis 2023.

Su metine produkcija 50,000 tonų sauso maisto, įmonė labai pasitikėjo aukštos kokybės pakuotėmis, kad išlaikytų produktų kokybę.

Iš pradžių, įmonė susidūrė su kritine problema: “aliejaus sukibimas ant žuvų taukų skonio maisto pakuočių”.

Atlikus tyrimą, pagrindinė priežastis buvo nustatyta kaip skylutės problemos 6,35 μm 8079 aliuminio folija maisto pakavimui.

Todėl, pasiektas skundų procentas 8%, sukelia didelių nuostolių tiek reputacijos, tiek pajamų atžvilgiu.

Norėdami išspręsti šį iššūkį, įmonė bendradarbiavo su aliuminio folijos įmone.

Kartu, jie įgyvendino minėtus optimizuotus procesus.

Po įgyvendinimo, po optimizavimo:

1. Pirma, smeigtukų greitis aliuminio folija sumažėjo nuo 18 vnt/m² iki 4 vnt/m². Smeigtukai su φ＞0,1 mm buvo visiškai pašalinti.

2. Antra, aliejaus įsiskverbimo greitis sumažėjo nuo 25 mg/(m² · 24 val) iki 4,2 mg/(m² · 24 val). Per tinkamumo laiką pakuotės neprilipo.

3. Trečia, pakuotės defektų procentas sumažėjo nuo 12% į 1.5%. Tai sumažino metinius nuostolius 8 milijonas juanių.

Be to, vėliau, šis procesas buvo reklamuojamas visam naminių gyvūnėlių ėdalo pakavimui.

Pažymėtina, nors šios aliuminio folijos įsigijimo kaina padidėjo tik 3% (dėl proceso optimizavimo), visapusiška nauda padidėjo 15%.

Galų gale, tai patvirtino optimizuoto proceso ekonominę vertę ir praktiškumą.

7. Išvados ir perspektyva

Pirma, pagrindines išvadas galima padaryti taip:

Pažymėtina, kai 6.35 μm plonasvėrė 8079 aliuminio folija maisto pakavimui naudojamas naminių gyvūnėlių ėdalo pakuotėse, griežta skylučių greičio kontrolė yra privaloma.

Tiksliau, reikalingas standartas yra: “≤5 vnt/m², kai φ0,05-0,1 mm ir 0 φ＞0,1 mm”. Tai yra vienintelė priemonė veiksmingai užkirsti kelią alyvos prasiskverbimui.

Antra, Pagrindinis šio standarto įgyvendinimo kelias yra aiškus:

Iš esmės, raktas į šį standartą yra “žaliavos valymas + koordinuotas valcavimo procesų optimizavimas”.

• Viena vertus, šaltinio defektai sumažinami degazuojant luitais, filtravimas, ir homogenizacijos atkaitinimas.

• Kita vertus, šios aliuminio folijos skylučių greitis yra stabiliai valdomas žemiau 5 vnt/m² naudojant tikslų parametrų reguliavimą.

Tiksliau, pagrindiniai reguliuojami parametrai apima: apdailos riedėjimo sumažinimo greitis (18-22%), įtampos skirtumas (≤3kN), rulono šiurkštumas (Ra 0,2-0,3 μm), ir riedėjimo alyvos klampumas (3.0-3.5cSt).

Bendrai, tai taip pat užtikrina, kad aliejaus įsiskverbimo greitis neviršytų 5 mg/(m² · 24 val).

Trečia, būsimos plonabėgės plėtros kryptys 8079 aliuminio folija maisto pakuotėms bus sutelkta į dvi pagrindines sritis:

Žvelgiant į priekį, ateityje, plono gabarito kūrimo procesas 8079 aliuminio folija maisto pakavimui sutelks dėmesį į dvi kryptis:

2. Pirma, Protingas riedėjimas: Tiksliau, Dirbtinio intelekto algoritmai bus naudojami riedėjimo jėgos, įtempimo ir greičio atitikčiai reguliuoti realiuoju laiku. Kuris numato skylučių susidarymo riziką, toliau gerina proceso stabilumą.
3. Antra, Lydinio sudėties tobulinimas: Pavyzdžiui, pridedant 0.1% Ti į 8079 lydinys išgrynins grūdelius iki 15-20 μm. Galų gale, tai padidina atsparumą skylėms, išlaikant formuojamumą.