KURZUS: Csomagolás

MODUL: III. modul: A rázás, ütés és a korrózió hatásának részletes bemutatása, védekezési lehetőségek

10. lecke: Korrózió és korrózióvédelem

Cél: A tananyag célja, hogy a hallgató ismerje meg a korrózió folyamatát, kialakulásának elősegítő tényezőit. Legyen tisztában az ellene való védekezés főbb módszereivel és ezek hatékonyságával, költségeivel.

A lecke megtanulása után Ön képes lesz egy tervezési feladat során meghatározni, hogy az adott szállítás során veszélyes lehet-e a termékre a korrózió és ha igen, akkor milyen védekezési módszereket tud alkalmazni a csomagolás segítségével.

Követelmények: Ön akkor sajátította el megfelelően a tananyagot, ha képes

  • sorba rendezni a korrózió folyamatának egyes lépéseit,
  • adott listából kiválasztani a felületvédelemre használt anyagokat,
  • adott listából kiválasztani a VCI technológiára igaz állításokat,
  • eldönteni az Intercept fóliáról szóló állítások igazságtartalmát,
  • adott listából kiválasztani az alacsony légnedvességű csomagolás kialakítását befolyásoló tényezőket.

Időszükséglet: A tananyag elsajátításához körülbelül 60 percre lesz szüksége.

Kulcsfogalmak

  • korrózió,
  • felületvédelem,
  • VCI papír,
  • VCI fólia,
  • Intercept fólia,
  • páralekötő anyag.
1. A korrózió folyamatának bemutatása

A globalizációnak és a gyártók terméktípusokra szakosodásának köszönhetően a kontinensek közötti tengeri szállítások egyre elterjedtebbek. Ennek ellenére keveset tudunk a nagy távolságú, különböző éghajlati öveken átívelő szállítások során fellépő klimatikus viszonyokról. A kívülről jövő nedvességhatások veszélyességét különböző fóliák alkalmazásával sikerült minimálisra csökkenteni. A fő problémát a vas és acél termékek felületén, vízcseppek formájában lecsapódó pára jelenti, ami a korrózió folyamatán keresztül komoly termékkárt tud okozni. Az igénybevételek általános jellemzőiről már volt szó a korábbi leckékben, most felidézésként tekintse át az 1. ábrát!

A terméket és a csomagolást érő klimatikus igénybevételek
1. ábra

Tanulmányozza az 1. ábrát!

A korrózió valamely anyagnak a környezet hatására a felületről kiinduló elváltozása, amely kémiai és fizikai-kémiai folyamatok révén megy végbe. Fémek korróziójakor az elsődleges termékek nemfémes jellegűek, például a különböző vas- és acélfajták korrózióterméke általában magnetit vagy limonit jellegű. A fémkorrózió alapfolyamata a fémionoknak és az egyenértéknyi mennyiségű elektronoknak a fémrácsból való kilépése. Az ion- és elektronkilépés helyileg elkülönülhet.

Három korróziós alapfolyamatot különböztetünk meg:

  • kémiai,
  • elektrokémiai,
  • átmeneti oldódási.

Ezek közül számunkra, csomagolástechnikai szempontból az elektrokémiai korrózió a fontos, így ezt részletezzük a következőkben. A fémes rácsban az elektronok könnyen elmozdulnak, tehát azokhoz a felületrészecskékhez fognak áramlani, ahol könnyebben léphetnek ki. Ezt az egyirányú áramlást korróziós áramnak vagy lokáláramnak nevezzük. Tekintsük például a 2. ábrán látható vízcseppet.

Vízcsepp alatti korróziós folyamat
2. ábra

A csepp külső rétegében nagyobb az oldott oxigéntartalom, mint a csepp belsejében. Az oxigénben dúsabb réteggel érintkező vasfelület (a kör kerülete) katód lesz, a középső rész pedig az anód. A katódos felületen hidroxidionok (OH-), az anódos részen pedig ferroionok (Fe++) keletkeznek. A két felület érintkezési részén csapódik ki a rozsda.

A folyamat képletek segítségével a következő:

  • a levegő oxigénje hidroxidionná redukálódik: O2 + 2 H2O + 4e- = 4 OH-
  • a vas lead két elektront: Fe = Fe++ + 2e-
  • a vízcseppben lévő oldott anyagok felgyorsítják ezt a folyamatot, mivel segítik az elektromos vezetést: 2 Fe + O2 + 2 H2O = 2 Fe(OH)2
  • vízvesztés után pedig kialakul a rozsda: 4 Fe(OH)2 + O2 = 2 Fe2O3×H2O + 2 H2O

Jegyezze meg a korrózió folyamatát!

2. A korrózió elleni védelem

A korrózió elleni védelem a klimatikus igénybevételekre érzékeny termékek előkészítésének fontos része. A víz kizárása ma már nem okoz nehézséget, a fő problémát a vízgőz okozza. A korrózió ellen védő csomagolásnak a párát a védendő fémfelülettől teljesen távol kell tartania, vagy minőségében megváltoztatva ártalmatlanná kell tenni. Ezt az alábbi módokon lehet elérni:

  • a nedvesség távoltartása bevonattal és/vagy burkolattal,
  • a csomagolás belső terében korróziót gátló viszonyok kialakítása
  • a csomagolás belső terében a nedvesség megkötése páralekötő anyagokkal.
2.1. A nedvesség távoltartása felületvédelemmel

Felületvédő szerként általában zsírokat, olajokat, lakkokat és különböző műanyag alapú bevonatokat alkalmaznak. Ezek az anyagok a tárgyak felületén összefüggő bevonatot képeznek és mivel nem tartalmaznak korrózióra hajlamos anyagokat, ezért megfelelő védelmet biztosítanak. Több tényező is nehezíti azonban használatukat. A bevonat ledörzsölődése után, például elmozdul az alkatrész és érintkezik a külső csomagolással, a védelem megszűnik, illetve hatásfoka csökken. Továbbá az erre hajlamos külső csomagolás, például papírdoboz, a rátapadó zsír hatására veszít a mechanikai szilárdságából is. A kontinensek közötti, különböző éghajlati öveket érintő szállítások során újabb problémát jelent a magas hőmérséklet. Ennek hatására a bevonatok meglágyulnak és lefolyhatnak az alkatrészről. Emiatt raktározás, tárolás és rövid szállítások esetén használható biztonsággal. Szintén számolni kell még az alkatrész esetleges tisztításának költségével és idejével is.

Gyűjtse ki a jegyzetfüzetébe a felületvédelemre alkalmazott anyagokat!

2.2. Védelem a korróziót gátló viszonyok kialakításával
VCI technológia

Jegyezze meg a VCI technológia jellemzőit!

Papírokat, fóliákat különböző inhibitorokkal (gátlószer, késleltetőszer) vonhatnak be. Ennek célja a felületvédelemmel ellentétben nem a korróziós folyamatot segítő tényezők megszüntetése, hanem magának a korrózió folyamatának kémiai úton való gátlása. Különböző anyagok alkalmazásával más és más fémekhez alkalmas védőbevonatok készítethetők el. Működési elvét az egyik legelterjedtebb ilyen típusú csomagolóeszközön a VCI fólia, illetve VCI papír segítségével mutatjuk be.

Erre már az elnevezéséből (VCI, Volatile Corrosion Inhibitor, párolgó korróziógátló) is következtethetünk. A papír vagy a fólia felületéről kiválva folyamatosan, kis mennyiségben gázzá alakul, a védendő felületre lecsapódik és egy a korróziót gátló gázréteget hoz létre a termék közvetlen környezetében.

A VCI fólia, illetve VCI papír működési elve
3. ábra

Vagyis a VCI nem csak akkor fejti ki védő hatását, ha közvetlenül érintkezik a felülettel, hanem akkor is, amikor bizonyos távolságra van tőle, hiszen a gáz részecskék ilyenkor is eljutnak a védendő alkatrész minden pontjára, vagyis az üregekbe, furatokba, csövekbe, menetek közé stb. is. A védő hatás hosszú ideig is fennmaradhat. Ezt főként az befolyásolja, hogy milyen mértékben érintkezik a külső levegővel, vagyis a burkolóanyag fajtája és a zárás minősége fontos tényező. A VCI védelem szélsőséges klimatikus viszonyok között, akár nagyon magas páratartalom mellett is működőképes lehet.

A VCI-t leggyakrabban papírba impregnálva használják, azért mert ebből a ládabélelés vagy az elválasztó ívek, közvetlenül elkészíthetők, illetve a papír a maga szerkezetével ideális mennyiségben képes a VCI-t hordozni, majd az aktív védelmi időszakban nagy felületen, kedvező elosztásban kibocsátani. A VCI papír és a VCI fólia gyakorlati alkalmazásaira láthat példákat a 4-5. ábrán.

Határozza meg a VCI papír tulajdonságait!

VCI papír alkalmazása
4. ábra
VCI fóliával burkolt egységrakomány
5. ábra

Az alábbiakban egy megfelelő korrózió gátló csomagolás tervezéséhez szükséges javaslatokat olvashat a Metria Biztonságos Csomagolás Kft. útmutatása alapján:

  • A védendő felületet meg kell tisztítani a korróziót beindító szennyeződésektől: oldószermaradék, ujjlenyomat, piszok, por, zsír, korrózió, stb. és a tisztítás után azonnal történjen meg a csomagolás.
  • A VCI papírt olyan közel kell elhelyezni a védendő felülethez amennyire csak lehetséges. (Általában megfelelő, ha az alkatrész a papírral be van burkolva, vagy a szállító láda ki van bélelve.)
  • Tömegáru, mint szög, csavar, stb. estén a tároló ládába a rétegek közé is kerüljön mind a két oldalán aktív VCI papír.
  • Nagy méretű gépeknél elegendő, ha csak a korrózióval fenyegetett alkatrészeket burkoljuk. Szellőző export szállítókeret alkalmazása esetén bőséges mennyiségű, vízálló VCI papírral kell burkolni a veszélyeztetett alkatrészeket, olyan szorosan amilyen szorosan csak lehetséges.

A VCI tartalmú csomagoló papír különféle minőségű lehet, alkalmazkodva a csomagolási igényekhez. Változhat a papír vastagsága, választhatunk PE bevonatos, vagy műanyag szövettel erősített kivitelt is. Emellett napjaink környezetvédelmi problémái miatt fontos megjegyezni, hogy a normál VCI papír RESY szimbólummal kerül forgalomba és a normál hulladék papírral együtt kezelhető, újrahasznosítható.

A fenti, VCI papírra vonatkozó megoldásokon kívül számos egyéb változat is lehetséges a konkrét csomagolási feladattól függően. A teljesség igénye nélkül megemlítünk néhány gondolatébresztő lehetőséget:

  • különböző fólia termékek (stretch fólia, skin fólia, blister fólia)
  • dobozok, akár nyomtatva is, hullámpapír lemezből, vagy kartonból
  • csomagba helyezhető belső elemek, mellékletek, például. használati utasítás
  • folyékony termékek (olaj, oldat)
  • ún. "chips" (vastag cellulóz lemez) (6. ábra)
VCI chips
6. ábra
Intercept fólia

Jegyezze meg az Intercept technológia jellemzőit!

A korróziógátló csomagolóanyagok piacán a VCI-PE mellett megjelentek a záró(barrier)fóliák is. Ilyen fóliákat gyártanak a Bell Laboratories által kifejlesztett Intercept technológiával, amely megakadályozza, hogy a korrozív gázok a műanyag szerkezetén kívülre kerüljenek. A fóliába kevert réz ugyanis reakcióba lép a nedvességgel, és semlegesíti az egyéb korrozív gázokat is (7. ábra). Ezek a fóliák drágábbak, mint a VCI-tartalmú fóliák, azonban egyes szállítások esetén hatékonyabbak lehetnek más módszereknél.

Az Intercept fóliák működési elve
7. ábra
Intercept fólia alkalmazása
8. ábra
2.3. Korrózió elleni védelem a légnedvesség tartalom alacsonyan tartásával

Az eddig ismertetett módszereken túl, vagy azok alkalmazása mellett, az eljárások kombinálásával jó cél lehet a légnedvesség tartalom alacsony szinten tartása is. Ehhez alacsony légáteresztésű fólia (ideális esetben hermetikusan zárt burkolat), valamint páralekötő anyag szükséges. Az ilyen csomagolási rendszer hatásfoka főként az alábbi elemektől függ:

  • A csomagolás kialakítása,
  • A külső környezetből a csomagoláson keresztülhatoló vízmennyiség,
  • A szállítás és raktározás időtartama,
  • A szállítás és raktározás klímaviszonyai,
  • A csomagolás belső terének páratartalma,
  • A csomagolóeszköz mennyisége és anyaga (fa, papír, műanyag, hullámpapír, faék).

Tanulmányozza az alacsony légnedvességű csomagolás kialakítását befolyásoló tényezőket!

A vastag, többrétegű, minimális légáteresztő fólia alkalmazása mellett értelemszerűen kevesebb páralekötő anyagra van szükség, így a drágább fólia ára megtérülhet és fordítva.

A páralekötő anyagok tulajdonságait és az egyes szállítási műveletek sikeres végrehajtásához szükséges mennyiségeit nemzetközi szabványok, például a DIN 55473 számú német szabvány határozza meg. Az itt szereplő képletek segítségével számított értékeket azonban számos tényező (például a szállított termék anyaga, alakja, térfogata vagy a szállítás speciális tulajdonságai) befolyásolhatja.

Páralekötő tasakok
9. ábra

A 9. ábrán páralekötő tasakokat láthat, melyeket a fent említett szabvány szerinti 1/6 egységtől (kb. 6 g) 32 egységig (kb. 1130 g ) gyártanak. A nedvességmegkötő képesség 80% relatív páratartalom és 25°C hőmérséklet mellett az önsúly 35%-a lehet.

Források

Dr. Pánczél Zoltán, Dr. Böröcz Péter János, Dr. Mojzes Ákos: Logisztikai áruismeret, 2014, SZE-LSZT Tanszéki segédlet

Dr. Pánczél Zoltán, Dr. Böröcz Péter János: Anyagmozgatás, raktározás, 2008, UNIVERSITAS-Győr Nonprofit Kft, Győr

Dr. Kovács Klára (szerk.): Korrózióvédelem - Korróziós alapfogalmak, 1965, Műszaki Könyvkiadó

Otto Rockstroh: Csomagolástechnikai kézikönyv, 1979, Műszaki Könyvkiadó

Internetes források

Dr. Németh György: Szerkezetépítés II. - Korrózióvédelem, előadásvázlat, letöltés helye: www.sze.hu/~nemethgy/korrozio.pdf

http://metriasp.com/hu/product/paralekoto-anyag-tasak

http://nanovci.tripod.com/

http://www.armorvci.com/vci-paper.aspx

http://www.csom.hu/index.php?tartalom=b_atmeneti_korroziovedelem_vci.html

http://www.harmonycr.com/VCI-Chips-p/bvcichips.htm

http://www.muanyagipariszemle.hu/2004/04/vita-az-illekony-korroziogatlo-adalekot-tartalmazo-pe-csomagolofoliak-veszelyessegerol-22.pdf

http://www.sunpacart.co.in/F38934/vapor_corrosive_inhibitor.html

http://www.tropack.de/Tropack-Bro_LR_ES_hu.pdf

www.integrapackaging.com

Ellenőrző kérdések
1. Tegye sorrendbe a korrózió folyamatához tartozó részfolyamatokat!

1.
2.
3.
4.


2. Jelölje meg az alábbiak közül a felületvédelem során alkalmazott, korrózió elleni védelmet biztosító anyagokat!
Lakk.
VCI fólia.
VCI papír.
Zsír.
Páralekötő tasak.
Olaj.
3. Jelölje meg a VCI technológiára igaz állításokat!
Csak akkor fejti ki védő hatását, ha közvetlenül érintkezik a felülettel.
A VCI papír felületéről kiválva folyamatosan, kis mennyiségben gázzá alakul az inhibitor.
A VCI papír a normál hulladék papírral együtt kezelhető, újrahasznosítható.
A VCI tartalmú csomagoló papír különféle minőségű lehet, de vastagsága nem változtatható.
4. Döntse el az alábbi, Intercept fóliára vonatkozó állításokról, hogy igazak-e!
Az Intercept fóliák működésének alapelve, hogy megakadályozza a korrozív gázok a műanyag szerkezetén kívülre kerülését.
Az intercept fóliába párolgó inhibitrot kevernek, ami megköti a szabad rezet, megakadályozva a rozsda képződését.
A VCI fóliák olcsóbbak az Intercept fóliáknál.
5. Jelölje meg az alábbi listából azokat a tényezőket, amiket alacsony légnedvességtartalmú csomagolás kialakításánál figyelembe kell venni!
A külső környezetből a csomagoláson keresztülhatoló vízmennyiség.
A szállítás és raktározás időtartama
A VCI fólia típusa.
A csomagolás belső terének páratartalma
A csomagolóeszköz mennyisége és anyaga.
A szállítójármű sebessége.