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Unter dem Begriff Korrosion versteht man die durch chemischen oder elektrochemischen Angriff entstehenden Qualitätsminderungen eines meist metallischen Werkstoffes. Heute wird der Begriff Korrosion auch auf Werkstoffe, wie Glas, Kunststoffe, Baustoffe, angewandt. Das angreifende Medium wird als korrosives Mittel bezeichnet. Nach DIN 50900 werden u.a. folgende Korrosionsarten unterschieden:

 

  • Gleichmäßige Flächenkorrosion, bei der die Oberfläche gleichmäßig beschädigt wird
  • Mulden-Korrosion, bei der die Oberfläche ungleichmäßig stark beschädigt wird
  • Loch-Korrosion, die nur kleine Bereiche der Oberfläche zerstört
  • Spalt-Korrosion, bei der kleine Bereiche der Oberfläche spaltenförmig angegriffen werden

 

 

Ursachen für die Entstehung von Korrosion

 

  • Schweißwasserbildung als Folge von Temperaturschwankungen in Verbindung mit hohen relativen Luftfeuchten
  • Kann bei relativen Luftfeuchten > 40% einsetzen und bei relativen luftfeuchten > 60% rapide ansteigen
  • Seewasser
  • Schmutz- und Gasbestandteile in der Luft, wie SO2, Salze, hygroskopischer Staub, da diese korrosionsfördernd wirken
  • Hygroskopische Packstoffe mit einem hohen Wassergehalt
  • Fingerschweiß auf Metalloberflächen ist ebenfalls korrosionsfördernd
  • Rückstände von Bearbeitungsmitteln, die zur Metallreinigung verwendet wurden (Lötmittel, Beizen etc.)
  • Rückstände von Chloriden, Sulfiden, Sulfaten und Säuren

 

 

Vorbehandlung und Reinigung der Packgüter

 

Es herrscht weitgehend Unkenntnis darüber, wie sorgfältig die Metallteile vor Anwendung der Korrosionsschutzmethoden gereinigt werden müssen. Eine sorgfältige Vorbehandlung und Reinigung der Packgüter ist die Voraussetzung, damit die angewandten Korrosionsschutzmethoden überhaupt erfolgreich sein können. Werden nicht alle Schmutz- und Staubpartikel sowie Säure- und Salzreste vollständig entfernt und das Packgut vollkommen getrocknet, kann z. B. bei der Schutzschichtmethode die Korrosion unter der Schutzschicht einsetzen.

 

Die Reinigung der Packgüter erfolgt entweder mit Wasser, das je nach Packgut bestimmte Additive enthält, oder mit Lösungsmitteln, deren Einsatzgebiet größer ist, da es sich hierbei um Universalreiniger handelt. Sowohl bei der Wasserreinigung als auch bei der Reinigung mit Lösungsmitteln werden die Packgüter im Anschluss getrocknet und der nächsten Verarbeitungsstufe zugeführt. Hierbei ist darauf zu achten, dass eine erneute Verunreinigung, z. B. mit Fingerschweiß, ausbleibt.

 

 

Temporärer Korrosionsschutz

 

Während des Transports, Umschlags und der Lagerung der Versandstücke kommt es zu ungleich größeren Beanspruchungen als am Ort der Verwendung. Diese Beanspruchungen können sich z. B. in extremen Temperaturschwankungen äußern, die zur Gefahr der Schweißwasserbildung führen. Besonders bei Seetransporten kann es durch den hohen Salzgehalt des Wassers und der Luft zu Schäden kommen, da Salze stark korrosionsfördernd wirken. Man spricht hier von den sogenannten Seesalzaerosolen. Folgende temporäre Korrosionsschutzmethoden werden hauptsächlich angewandt:

 

Schutzschichtmethode

Trockenmittelmethode

VCI-Methode

 

 

Schutzschichtmethode

 

Bei der Schutzschichtmethode handelt es sich um eine passive Korrosionsschutzmethode. Die Schutzschicht trennt die metallischen Oberflächen von den aggressiven Medien, wie Feuchte, Salze, Säuren etc..

 

Es werden folgende Korrosionsschutzmittel verwendet:

 

  • Lösungsmittelhaltige Schutzmittel:

    Die Qualität der Schutzfilme ist als sehr gut zu bezeichnen.

     

    Nach dem Auftragen des Schutzmittels auf das Packgut muss das Lösungsmittel abdampfen, damit der erforderliche Schutzfilm gebildet wird.

     

    Dieser Trockenvorgang kann je nach Art des verwendeten Lösungsmittels und der Filmdicke bis zu mehreren Stunden dauern. Je dicker der Film, desto länger dauert die Trocknung. Wird der Trockenvorgang künstlich beschleunigt, kann es zu Problemen mit der Anhaftung des Schutzfilms an der Metalloberfläche kommen.

     

    Bei den sehr dünnen und weichen Schutzfilmen muss stets der Tropfpunkt beachtet werden, da bei zu hohen Oberflächentemperaturen die Gefahr besteht, dass der Schutzfilm besonders an vertikalen Flächen herunterläuft.

     

    Da lösungsmittelhaltige Korrosionsschutzmittel oftmals leicht entflammbar sind, dürfen sie aus Gründen der Arbeitssicherheit nur in geschlossenen Anlagen verwendet werden.

  • Schutzmittel auf Wasserbasis:

    Schutzmittel auf Wasserbasis enthalten keine Lösungsmittel und erfordern daher keine geschlossenen Anlagen.

     

    Die Trockenzeiten sind geringer als bei den lösungsmittelhaltigen Schutzmitteln.

     

    Aufgrund des hohen Wassergehalts sind Schutzmittel auf Wasserbasis stark temperaturabhängig (Gefahr des Gefrierens bzw. der erhöhten Viskosität).

     

    Der Vorteil dieser Methode ist die leichte Entfernbarkeit des Schutzfilms, nachteilig wirkt sich jedoch der hohe Wassergehalt aus, der zum Anstieg der relativen Luftfeuchte in den Verpackungsräumen führen kann.

  • Korrosionsschutzöle ohne Lösungsmittel:

    Die Qualität der Schutzfilme mittels Korrosionsschutzölen ohne Lösungsmittel ist nur gering. Sie wird durch zugefügte Hemmstoffe (Inhibitoren) erreicht. Da diese Korrosionsschutzöle häufig qualitativ gute Schmieröle sind, werden sie vor allem zum Korrosionsschutz in geschlossenen Anlagen verwendet (Motoren etc.).

  • Tauchwachse:

    Das Aufbringen der Schutzschicht erfolgt durch Eintauchen des Packgutes in das erwärmte Wachs. Je nach Art des Wachses muss dieses auf bis über 100°C erwärmt werden. Das Entfernen des Schutzfilms ist relativ einfach, da keine feste Verbindung zwischen Wachs und Metalloberfläche besteht. Da Tauchwachse nur mit relativ viel Aufwand aufgetragen werden können, ist ihr Einsatz auf einige wenige Einzelfälle beschränkt.

 

 

Trockenmittelmethode

 

Einführung

 

Gemäß der DIN 55 473 wird mit dem Einsatz von Trockenmitteln folgendes Ziel verfolgt: "Trockenmittelbeutel sollen das Packgut vor Luftfeuchte während des Transports und der Lagerung schützen, um Korrosion, Schimmelbefall und ähnliches zu verhindern."

 

Die Trockenmittelbeutel enthalten wasserdampfadsorbierende, nicht wasserlösliche und chemisch träge Trockenmittel, wie z. B. Kieselgel, Aluminiumsilikat, Tonerde, Blaugel, Bentonit, Molekularsiebe etc.. Durch die Absorptionsfähigkeit der Trockenmittel kann die Luftfeuchte in der Verpackung gesenkt werden, so dass die Gefahr der Korrosion ausgeschlossen wird. Da die Aufnahmefähigkeit begrenzt ist, ist dies natürlich nur möglich, wenn das Packgut von einer wasserdampfdichten und verschweißten Sperrschicht eingeschlossen wird. Man spricht von einer sogenannten Klima- oder Dichtverpackung. Ist die Sperrschicht nicht wasserdampfdicht, kann jederzeit Wasserdampf von außen nachströmen, so dass die Trockenmittelbeutel relativ schnell gesättigt wären, ohne dass die relative Luftfeuchte in der Verpackung verringert würde.

 

Trockenmittel werden in sogenannten Trockenmitteleinheiten (TME) gehandelt. Gemäß DIN 55 473 gilt:

 

"Eine Trockenmitteleinheit ist diejenige Menge Trockenmittel, die im Gleichgewicht mit Luft bei 23 ± 2°C die folgenden Mengen Wasserdampf adsorbiert:

 

  • min. 3,0 g bei 20% relativer Luftfeuchte
  • min. 6,0 g bei 40% relativer Luftfeuchte

 

Die Anzahl der Trockenmitteleinheiten ist das Maß für die Adsorptionsfähigkeit des Trockenmittelbeutels."

 

Trockenmittel werden in Beuteln mit 1/6, 1/3, 1/2, 1, 2, 4, 8, 16, 32 oder 80 Einheiten angeboten. Es gibt sie in staubarmer und staubdichter Ausführung. Letztere werden verwendet, wenn das Packgut diesbezüglich besondere Anforderungen stellt.

 

 

Berechnung der erforderlichen Trockenmitteleinheiten

 

Wie viele dieser Trockenmitteleinheiten man benötigt, ergibt sich aus dem Volumen der Verpackung, aus der realen und der gewünschten relativen Luftfeuchte innerhalb der Verpackung, dem Wassergehalt des hygroskopischen Packhilfsmittels, der Art der Sperrschichtfolie (Wasserdampfdurchlässigkeit).

 

Formel zur Berechnung der Anzahl Trockenmitteleinheiten in einer Packung (DIN 55 474):

n = (1/a) × ( V × b + m × c + A × e × WDD × t )

 

 

nAnzahl der Trockenmitteleinheiten
aje Trockenmitteleinheit aufnehmbare Wassermenge entsprechend der zulässigen maximalen Luftfeuchte in der Packung:
zul. Endfeuchte20%40%50%60%
Faktor a3678
eKorrekturfaktor, bezogen auf die zulässige Endfeuchte in %:
zul. Endfeuchte20%40%50%60%
Faktor e0,90,70,650,6
VInnenvolumen der Packung im m3
bFeuchtegehalt der eingeschlossenen Luft in g/m3
mMasse der hygroskopischen Packhilfsmittel in kg
cFaktor für den Feuchtegehalt der hygroskopischen Packhilfsmittel in g/kg
AOberfläche der Sperrschichthülle in m2
WDDWasserdampfdurchlässigkeit der Sperrschichthülle für das zu erwartende Klima in g/m2d, gemessen nach DIN 53 122 Teil 1 oder Teil 2 (d = Tag)
tgesamte Transportdauer in Tagen

 

 

Sperrschichtfolien

Sperrschichtfolien werden in verschiedenen Variationen angeboten, z. B. als Polyethylen-Folie oder als Verbundfolie mit zwei äußeren Polyethylenschichten und einer inneren Aluminiumschicht. Beim Vergleich der Wasserdampfdurchlässigkeit (WDD) dieser beiden Folientypen schneidet die Verbundfolie weitaus besser ab. Hier werden Werte für die WDD von unter 0,1 (g/m2d) erreicht. Bei der Verbundfolie legen sich die Sperrschichten so übereinander, dass die Durchlässigkeit gegenüber einer einzelnen Schicht erheblich verringert wird.

 

Es wird gemäß den gültigen DIN-Normen jeweils die Wasserdampfdurchlässigkeit für 20°C und für 40°C angegeben. Aus den Angaben der Hersteller kann man entnehmen, dass die Wasserdampfdurchlässigkeit mit zunehmender Temperatur steigt und mit zunehmender Dicke sinkt. Dieses Problem tritt besonders bei Polyethylenfolien auf, Aluminiumverbundfolien sind dagegen eher unempfindlich gegenüber Temperatursteigerungen.

 

 

Anbringen der Trockenmittelbeutel

 

Die Trockenmittel sollten an Bindfäden hängend im oberen Bereich der Klimapackung platziert werden, so dass sie gut von der Luft umspült werden.

 

Der direkte Kontakt der Trockenmittelbeutel mit dem Packgut ist auf jeden Fall zu vermeiden, da das feuchte Trockenmittel die Korrosion fördern würde.

 

Es ist sinnvoll, anstatt weniger großer Trockenmittelbeutel besser viele kleine Beutel aufzuhängen, da so die Oberfläche des zur Verfügung stehenden Trockenmittels größer wird und das Wasser besser adsorbiert werden kann.

 

Um eine möglichst lange Schutzdauer zu erreichen, muss die Sperrschichtfolie sofort nach Einbringen der Trockenmittelbeutel verschweißt werden.

 

Trockenmittelbeutel werden immer in bestimmten Grundpackungen geliefert. Je nach Größe der Trockenmitteleinheiten kann eine Grundpackung aus einem Beutel (bei 80 TME) oder bis zu 100 Beuteln (bei 1/6 TME) bestehen. Eine Grundpackung darf erst direkt vor der Entnahme der Beutel geöffnet werden und ist danach sofort wieder zu verschweißen.

 

 

VCI-Methode (Volatile Corrosion Inhibitor)

Wirkungsweise und Anwendung

 

Inhibitoren (Hemmstoffe) werden die Substanzen genannt, die chemische Reaktionen hemmen oder unterbinden können. Man kann sie auch als Gegenstück zu den Katalysatoren sehen, da diese bestimmte Reaktionen erst möglich machen oder sie beschleunigen.

 

Die VCI-Methode ist im Gegensatz zu der Schutzschichtmethode ein aktiver Korrosionsschutz, da der chemische Vorgang der Korrosion durch die Inhibitoren aktiv beeinflusst wird.

 

Die Wirkungsweise (siehe Abbildung 1) läuft, vereinfacht dargestellt, wie folgt ab: Aufgrund seiner Verdampfungseigenschaft geht der VCI-Stoff - auf Trägermaterialien aus Papier, Karton, Folien oder Schaumstoff aufgebracht oder in Pulver, Sprays oder Ölen eingearbeitet - relativ kontinuierlich in die Gasphase über und setzt sich auf dem zu schützenden Packgut (Metalloberflächen) als Film ab. Dieser Zustandswechsel vollzieht sich weitgehend unabhängig von üblichen Temperaturen oder Feuchtigkeiten. Die Anziehung zu Metalloberflächen ist dabei stärker als die von Wassermolekülen, somit bildet sich zwischen Metalloberfläche und Umgebungsatmosphäre eine geschlossene Schutzschicht, so dass der Wasserdampf in der Atmosphäre von der Metalloberfläche abgehalten wird, und keine Korrosion entstehen kann. Die VCI-Moleküle können aber auch bereits vorhandene Wasserfilme auf Metalloberflächen durchdringen und so das Wasser von der Oberfläche abdrängen. Die Anwesenheit des VCI hemmt die zur Korrosion führenden elektrochemischen Prozesse. Dabei werden entweder die anodischen oder die kathodischen Teilreaktionen gehemmt. Unter Umständen kann die Wirkdauer bis zu zwei Jahre andauern.

 

 

Abbildung 1: Wirkungsweise von VCI

 

Die Anwendung der VCI-Materialien ergibt sich aus deren Wirkweise. Ein zu schützender Gegenstand wird z. B. in VCI-Papier eingewickelt. Die metallischen Oberflächen des Packgutes sollten zur besseren Wirkungsweise der Methode möglichst rein sein. Der Abstand zu dem zu schützenden Gegenstand sollte dabei nicht größer als 30 cm sein. Man rechnet mit etwa 40 g Wirkstoff für 1 m³ Luftraum. Sinnvollerweise ist der Raum so zu sichern, dass das Gas nicht durch starke Luftbewegungen ständig aus der Verpackung herausgetrieben wird. Hierfür reicht eine möglichst geschlossene Umhüllung aus. Ein luftdichtes Verschweißen, wie bei der Trockenmittelmethode, ist nicht notwendig.

 

Die VCI-Methode findet vorwiegend bei Gegenständen aus Kohlenstoffstahl, Edelstahl, Gusseisen, verzinktem Stahl, Nickel, Chrom, Aluminium und Kupfer Anwendung. Die Schutzwirkung oder Verträglichkeit ist in Absprache mit dem Hersteller zu prüfen.

 

Hinweis: Für die Verwendung wassermischbarer, wassergemischter und nichtwassermischbarer Korrosionsschutzmittel, von Korrosionsschutzfetten und -wachsen, flüchtiger Korrosionsinhibitoren (VCI) sowie Materialien, aus denen flüchtige Korrosionsinhibitoren freigesetzt werden (z. B. VCI-Papier, VCI-Folien, VCI-Schaum, VCI-Pulver, VCI-Verpackungen, VCI-Öle), gilt die Technische Regel für Gefahrstoffe, TRGS 615 "Verwendungsbeschränkungen für Korrosionsschutzmittel bei deren Einsatz N-Nitrosamine auftreten können".

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