Papier d'aluminium - Aluminium foil
La feuille d'aluminium (ou feuille d'aluminium en Amérique du Nord, souvent appelée de manière informelle feuille d'étain ) est de l' aluminium préparé en fines feuilles de métal d'une épaisseur inférieure à 0,2 mm (7,9 mils); des jauges plus fines jusqu'à 6 micromètres (0,24 mils) sont également couramment utilisées. Aux États-Unis, les feuilles sont généralement mesurées en millièmes de pouce ou en mils . Le papier d'aluminium standard a généralement une épaisseur de 0,016 mm (0,63 mils) et le papier d'aluminium résistant a généralement une épaisseur de 0,024 mm (0,94 mils). La feuille est pliable et peut être facilement pliée ou enroulée autour d'objets. Les feuilles minces sont fragiles et sont parfois laminées avec d'autres matériaux tels que le plastique ou le papier pour les rendre plus solides et plus utiles.
La production annuelle de papier d'aluminium était d'environ 800 000 tonnes (880 000 tonnes) en Europe et 600 000 tonnes (660 000 tonnes) aux États-Unis en 2003. Environ 75 % du papier d'aluminium est utilisé pour l' emballage d' aliments , de cosmétiques et de produits chimiques, et 25 % est utilisé pour des applications industrielles (par exemple, l'isolation thermique, les câbles électriques et l'électronique). Il peut être facilement recyclé .
Le papier d'aluminium a supplanté le papier d'étain au milieu du 20e siècle. Au Royaume-Uni et aux États-Unis, il est souvent appelé de manière informelle « feuille d'étain », tout comme les boîtes en acier sont encore souvent appelées « boîtes de conserve »). Les films métallisés sont parfois confondus avec des feuilles d'aluminium, mais sont en fait des films polymères recouverts d'une fine couche d'aluminium. En Australie , le papier d'aluminium est communément appelé alfoil .
Histoire
Avant le papier d'aluminium
Le papier d'aluminium fabriqué à partir d'une fine feuille d' étain était disponible dans le commerce avant son homologue en aluminium. La feuille d'étain a été commercialisée de la fin du XIXe au début du XXe siècle. Le terme « feuille d'étain » survit dans la langue anglaise en tant que terme pour la nouvelle feuille d'aluminium. Le papier d'aluminium est moins malléable que le papier d'aluminium et a tendance à donner un léger goût d'étain aux aliments qui y sont enveloppés. Le papier d'aluminium a été supplanté par l'aluminium et d'autres matériaux pour emballer les aliments.
Les premiers enregistrements audio sur cylindres de phonographe ont été réalisés sur papier d'aluminium.
La première feuille d'aluminium
L'étain a été remplacé pour la première fois par l'aluminium en 1910, lorsque la première usine de laminage de papier d'aluminium, "Dr. Lauber, Neher & Cie." a été ouvert à Emmishofen , en Suisse . L'usine, détenue par JG Neher & Sons, les fabricants d'aluminium, a démarré en 1886 à Schaffhouse , en Suisse, au pied des chutes du Rhin , capturant l'énergie des chutes pour traiter l'aluminium. Les fils de Neher, avec le Dr Lauber, ont découvert le processus de laminage sans fin et l'utilisation de papier d'aluminium comme barrière protectrice en décembre 1907.
En 1911, Tobler, basée à Berne, a commencé à emballer ses barres de chocolat dans du papier d'aluminium, y compris la barre de chocolat triangulaire unique , Toblerone . En 1912, Maggi (aujourd'hui une marque Nestlé) utilisait du papier d'aluminium pour emballer les soupes et les cubes de bouillon.
La première utilisation du papier d'aluminium aux États-Unis remonte à 1913 pour emballer des Life Savers , des barres chocolatées et de la gomme. Les processus ont évolué au fil du temps pour inclure l'utilisation de l'impression, de la couleur, de la laque, du stratifié et du gaufrage de l'aluminium.
Fabrication
La feuille d'aluminium est produite en laminant des lingots de tôle moulés à partir d' aluminium en billette fondu , puis en laminant sur des laminoirs de tôle et de feuille à l'épaisseur souhaitée, ou par coulée en continu et laminage à froid. Pour maintenir une épaisseur constante dans la production de papier d'aluminium, le rayonnement bêta est transmis à travers le papier d'aluminium à un capteur de l'autre côté. Si l'intensité devient trop élevée, les rouleaux s'ajustent en augmentant l'épaisseur. Si les intensités deviennent trop faibles et que la feuille est devenue trop épaisse, les rouleaux appliquent plus de pression, ce qui rend la feuille plus fine.
La méthode de coulée continue est beaucoup moins énergivore et est devenue le procédé préféré. Pour les épaisseurs inférieures à 0,025 mm (1 mil ), deux couches sont généralement assemblées pour la dernière passe et ensuite séparées, ce qui produit une feuille avec un côté brillant et un côté mat. Les deux faces en contact sont mates et les faces extérieures deviennent brillantes ; ceci est fait pour réduire le déchirement, augmenter les taux de production, contrôler l'épaisseur et contourner le besoin d'un rouleau de plus petit diamètre.
Une certaine lubrification est nécessaire pendant les étapes de laminage ; sinon, la surface de la feuille peut être marquée d'un motif à chevrons . Ces lubrifiants sont pulvérisés sur la surface de la feuille avant de passer à travers les rouleaux du broyeur. Les lubrifiants à base de kérosène sont couramment utilisés, bien que des huiles approuvées pour le contact alimentaire doivent être utilisées pour les feuilles destinées à l'emballage alimentaire.
L'aluminium s'écrouit au cours du processus de laminage à froid et est recuit dans la plupart des cas. Les rouleaux de papier d'aluminium sont chauffés jusqu'à ce que le degré de douceur soit atteint, qui peut atteindre 340 °C (644 °F) pendant 12 heures. Pendant ce chauffage, les huiles lubrifiantes sont brûlées, laissant une surface sèche. Les huiles lubrifiantes peuvent ne pas être complètement brûlées pour les rouleaux à trempe dure, ce qui peut rendre le revêtement ou l'impression ultérieur plus difficile.
Les rouleaux de papier d'aluminium sont ensuite découpés sur des machines de rebobinage-refendeuse en rouleaux plus petits. Le refendage et le rembobinage sont une partie essentielle du processus de finition.
Propriétés
Les feuilles d'aluminium d'une épaisseur supérieure à 25 m (1 mil ) sont imperméables à l'oxygène et à l'eau. Les feuilles plus minces que cela deviennent légèrement perméables en raison de minuscules trous d'épingle causés par le processus de production.
La feuille d'aluminium a un côté brillant et un côté mat. Le côté brillant est produit lorsque l'aluminium est laminé lors de la dernière passe. Il est difficile de produire des rouleaux avec un écart suffisamment fin pour faire face à la jauge de feuille, par conséquent, pour la dernière passe, deux feuilles sont laminées en même temps, doublant l'épaisseur de la jauge à l'entrée des rouleaux. Lorsque les feuilles sont ensuite séparées, la surface intérieure est terne et la surface extérieure est brillante. Cette différence de finition a conduit à la perception que favoriser un accompagnement a un effet lors de la cuisson. Alors que beaucoup pensent (à tort) que les différentes propriétés gardent la chaleur à l'extérieur lorsqu'elles sont enveloppées avec la finition brillante tournée vers l'extérieur, et gardent la chaleur avec la finition brillante tournée vers l'intérieur, la différence réelle est imperceptible sans instrumentation. Une réflectivité accrue diminue à la fois l'absorption et l' émission de rayonnement. La feuille peut avoir un revêtement antiadhésif sur un seul côté. La réflectivité de la feuille d'aluminium brillante est de 88 % tandis que la feuille gaufrée terne est d'environ 80 %.
Les usages
Emballage
L'aluminium est utilisé pour l'emballage car il est très malléable : il peut être facilement transformé en feuilles minces et plié, roulé ou emballé. Feuille d' aluminium agit comme une barrière totale à la lumière et de l' oxygène (qui graisses de cause pour oxyder ou deviennent rances), des odeurs et des saveurs, humidité, et les germes, et il est largement utilisé dans l' emballage alimentaire et pharmaceutique, y compris les paquets de longue durée ( aseptique emballage ) pour les boissons et les produits laitiers, ce qui permet un stockage sans réfrigération. Les récipients et plateaux en papier d'aluminium sont utilisés pour cuire des tartes et emballer des plats à emporter, des collations prêtes à l'emploi et des aliments de longue durée pour animaux de compagnie .
La feuille d'aluminium est largement vendue sur le marché de la consommation , souvent en rouleaux de 500 mm (20 pouces) de largeur et de plusieurs mètres de longueur. Il est utilisé pour emballer des aliments afin de les conserver, par exemple, lors du stockage des restes d'aliments dans un réfrigérateur (où il sert également à empêcher les échanges d'odeurs), lors de la prise de sandwichs en voyage, lors de la cuisson ou lors de la vente de certains types de plats à emporter ou de restauration rapide . Les restaurants Tex-Mex aux États-Unis , par exemple, proposent généralement des burritos à emporter emballés dans du papier d'aluminium.
Isolation
La feuille d'aluminium est largement utilisée pour la protection contre les rayonnements (barrière et réflectivité), les échangeurs de chaleur ( conduction thermique ) et les gaines de câbles (barrière et conductivité électrique ). Les qualités de conduction thermique du papier d'aluminium en font un accessoire courant pour fumer le narguilé : une feuille de papier d'aluminium perforé est fréquemment placée entre le charbon et le tabac, permettant au tabac d'être chauffé sans entrer en contact direct avec le charbon brûlant.
Blindage électromagnétique
L' efficacité du blindage de la feuille d'aluminium dépend du type de champ incident (onde électrique, magnétique ou plane), de l'épaisseur de la feuille et de la fréquence (qui détermine la profondeur de la peau ). L'efficacité du blindage se décompose généralement en une perte de réflexion (l'énergie rebondit sur le blindage plutôt qu'elle ne le pénètre) et une perte d'absorption (l'énergie est dissipée dans le blindage).
Bien que l'aluminium ne soit pas magnétique, c'est un bon conducteur, de sorte que même une feuille mince reflète la quasi-totalité d'une onde électrique incidente. À des fréquences supérieures à 100 MHz, le champ électrique transmis est atténué de plus de 80 décibels (dB) (moins de 10 -8 = 0,00000001 de la puissance transmise) —cependant l'absorption d'énergie réelle est minime : l'énergie rf haute fréquence restante est presque parfaitement réfléchi par une surface plane en aluminium uniforme, et ainsi, le signal réfléchi peut continuer à se propager à l'intérieur, et si des trous ou des passages de géométrie appropriée existent dans le blindage, la propagation du signal peut continuer à travers ceux-ci, l'aluminium étant un bon matériau pour la mise en œuvre de un guide d'onde hyperfréquence .
Les feuilles minces d'aluminium ne sont pas très efficaces pour atténuer les champs magnétiques à basse fréquence. L'efficacité du blindage dépend de la profondeur de la peau. Un champ traversant une profondeur de peau perdra environ 63 pour cent de son énergie (il est atténué à 1/e = 1/2,718... de son énergie d'origine). Les boucliers minces ont également des réflexions internes qui réduisent l'efficacité du blindage. Pour un blindage efficace contre un champ magnétique, le blindage doit avoir plusieurs épaisseurs de peau. La feuille d'aluminium mesure environ 1 mil (25 m); une épaisseur de 10 mils (250 m) (dix fois plus épaisse) offre moins de 1 dB de blindage à 1 kHz, environ 8 dB à 10 kHz et environ 25 dB à 100 kHz. À ces fréquences, un matériau ferromagnétique tel que l' acier doux est beaucoup plus efficace, en raison de propriétés de perméabilité électromagnétique différentes et complémentaires , et les mises en œuvre de blindage pratiques courantes utilisent à la fois un matériau réfléchissant interne à haute fréquence tel que l'aluminium, de préférence collé (par recuit ou galvanoplastie , fait pour éviter la capacité entre les couches séparées), à une enveloppe ferromagnétique structurelle plus substantielle, généralement en acier doux (dans les applications spécialisées, des matériaux plus coûteux, moins structurellement utiles et moins maniables peuvent être préférés.) Malgré la densité de masse relativement faible de l'aluminium, cela la conception est généralement à la fois plus légère et plus efficace qu'une conception à absorption équivalente utilisant de l'aluminium seul (bien qu'avec des propriétés de dissipation de chaleur plus médiocres, généralement prises en charge par une ventilation améliorée, qui elle-même nécessite un examen attentif afin de préserver l'efficacité de blindage souhaitée).
Cuisson
Le papier d'aluminium est également utilisé pour la cuisson au barbecue d' aliments délicats, tels que les champignons et les légumes. En utilisant cette méthode, parfois appelée sac hobo , les aliments sont emballés dans du papier d'aluminium, puis placés sur le gril, empêchant la perte d'humidité qui peut entraîner une texture moins attrayante.
Comme c'est le cas pour tous les articles métalliques, la feuille d'aluminium réagit lorsqu'elle est placée dans un four à micro-ondes . Ceci est dû aux champs électromagnétiques des micro-ondes induisant des courants électriques dans la feuille et des potentiels élevés aux points aigus de la feuille de feuille ; si le potentiel est suffisamment élevé, il provoquera un arc électrique dans les zones à plus faible potentiel, voire dans l'air environnant la tôle. Les fours à micro-ondes modernes ont été conçus pour éviter d'endommager le tube magnétron de la cavité par la réflexion de l'énergie des micro-ondes, et des boîtiers en aluminium conçus pour le chauffage par micro-ondes sont disponibles.
Art et décoration
Des feuilles plus lourdes en aluminium sont utilisées pour l'art, la décoration et l'artisanat, en particulier dans les couleurs métalliques vives. L'aluminium métallique, normalement de couleur argentée, peut être amené à prendre d'autres couleurs par anodisation . L'anodisation crée une couche d'oxyde sur la surface de l'aluminium qui peut accepter des colorants colorés ou des sels métalliques, selon le procédé utilisé. De cette façon, l'aluminium est utilisé pour créer une feuille d'or peu coûteuse qui ne contient en fait pas d'or et de nombreuses autres couleurs métalliques vives. Ces feuilles sont parfois utilisées dans des emballages distinctifs.
Échantillonnage géochimique
La feuille est utilisée par les géochimistes organiques/pétroliers pour protéger les échantillons de roche prélevés dans les champs et dans les laboratoires où l'échantillon est soumis à une analyse de biomarqueurs . Alors que les sacs en plastique ou en tissu sont normalement utilisés pour un exercice d'échantillonnage géologique, les sacs en tissu sont perméables et peuvent permettre aux solvants organiques ou aux huiles (telles que les huiles transmises par la peau) d'altérer l'échantillon, et les traces de plastique des sacs en plastique peuvent également altérer l'échantillon. La feuille fournit une étanchéité à l'entrée de solvants organiques et n'altère pas l'échantillon. La feuille est également largement utilisée dans les laboratoires géochimiques pour fournir une barrière au géochimiste et pour le stockage des échantillons.
Micros à ruban
Le matériau utilisé dans de nombreux microphones à ruban est la feuille d'aluminium, ou « imitation feuille d'argent », comme on l'appelle parfois. Il s'agit d'aluminium pur et d'une épaisseur d'environ 0,6 à 2,0 micromètres. C'est pratiquement le même matériau que la BBC a utilisé sur les rubans Coles , à l'exception du fait qu'ils ont également battu à la main la feuille encore plus fine. Ils l'ont fait en prenant en sandwich le ruban entre du papier toilette et en le frappant avec un marteau à panne sphérique . Ce « froid forge » la feuille. La feuille d'aluminium a ensuite été recuite pendant une heure dans un four pour lui redonner de la souplesse. Des ondulations doivent également être imprimées dans le ruban : Coles utilisé 25 par pouce (cycle de 1 mm). RCA 44BX a 19 ondulations par pouce (cycle de 0,7 mm) et mesure environ 50 mm (2,0 pouces) de long ; RCA 77 a 13 ondulations par pouce (cycle de 0,5 mm). Le matériau du ruban RCA a une épaisseur d'environ 1 à 1,5 micromètre (0,0005 pouce). Le nouveau ruban Nady plus AEA indiquent tous deux qu'ils utilisent un ruban en aluminium de 2 micromètres dans leurs microphones.
Problèmes environnementaux
Certains produits en feuille d'aluminium peuvent être recyclés à environ 5 % du coût énergétique d' origine , bien que de nombreux stratifiés d'aluminium ne soient pas recyclés en raison des difficultés de séparation des composants et du faible rendement en aluminium métal.
Voir également
Les références
Liens externes
- Association européenne de la feuille d'aluminium
- Association de l'aluminium (États-Unis)
- Feuille d'aluminium de How Products Are Made, vol. 1, Thomson Gale (2005).
- Comment c'est fait : Feuille d' aluminium - Chaîne HowItsMadeEpisodes sur YouTube.