Korrosionsschutz - Möglichkeiten des Produktschutzes

Schon kaum sichtbare Korrosion an Bauteilen bedeutet in vielen Fällen, dass das Werkstück nicht mehr zu gebrauchen oder weiter verarbeitbar ist.

Wie Korrosion definiert ist, kann man in der DIN 50900 nachlesen:
„Korrosion ist die Reaktion eines Metalls mit seiner Umgebung, die eine messbare Veränderung des Werkstoffes bewirkt und zur Beeinträchtigung der Funktion eines Bauteils oder eines ganzen Systems führen kann“. Man erkannt aus diesem Zitat aus DIN 50900 (Korrosion der Metall; Begriffe), dass die Norm den Begriff „Korrosion“ sehr weit fasst. Er ist nicht zu verwechseln mit dem Begriff „Korrosionsschaden“. Ein Korrosionsschaden liegt dann vor, wenn die Funktion des Bauteils tatsächlich beeinträchtigt ist (das kann auch das dekorative Aussehen einer Oberfläche betreffen).

Welche Möglichkeiten gibt es nun, Metalle vor Korrosion zu schützen? Man unterscheidet hier grundsätzlich zwischen zwei Varianten:

  • den permanenten Korrosionsschutz
  • den temporären Korrosionsschutz

 

Beispiele für permanente Korrosionsschutzmethoden sind: 

  • geeignete Materialauswahl (konstruktiver Korrosionsschutz)
  • metallische Überzüge (Chrom, Zink)
  • polymere Überzüge (Lackierung, Kunststoffummantelung)

 

Folgende temporäre Korrosionsschutzmethoden werden hauptsächlich angewendet:

  • Schutzschichtmethode
  • Trockenmittelmethode
  • VCI-Methode

VCI Trockenmittelmethode (oder Klimapackung)

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 wasserdampfabsorbierende, 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 sog. 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. 

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 und der Art der Sperrschichtfolie (Wasserdampfdurchlässigkeit).

Die Berechnung der Anzahl an Trockenmitteleinheiten in einer Packung wird in einer DIN geregelt (DIN 55 474). Hierbei unterstützen auch EDV Berechnungsprogramme.

Aluminiumverbundfolie (VCI Methode)

Sperrschichtfolien werden in verschiedenen Variationen angeboten, z. B. als Polyethylen-Folie oder als Verbundfolie mit zwei äußeren Polymerschichten und einer inneren Aluminiumschicht. Die eine dieser äußeren Polymerschicht besteht aus Polyester (PET), die andere aus Polyethylen (PE). 

Diese beiden Materialien haben unterschiedliche Schmelzpunkte (PE niedriger als PET). Würde man das gleiche Material verwenden, könnten keine einwandfreien Siegelnähte bei der Herstellung von Beuteln produziert werden - die Backen der Heißsiegelzange würden verkleben.

Beim Vergleich der Wasserdampfdurchlässigkeit dieser beiden Folientypen schneidet die Verbundfolie weitaus besser ab. Hier werden Werte für die Wasserdampfdurchlässigkeit 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.

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Korrosionsschutz - Möglichkeiten des Produktschutzes

Schon kaum sichtbare Korrosion an Bauteilen bedeutet in vielen Fällen, dass das Werkstück nicht mehr zu gebrauchen oder weiter verarbeitbar ist.

Wie Korrosion definiert ist, kann man in der DIN 50900 nachlesen:
„Korrosion ist die Reaktion eines Metalls mit seiner Umgebung, die eine messbare Veränderung des Werkstoffes bewirkt und zur Beeinträchtigung der Funktion eines Bauteils oder eines ganzen Systems führen kann“. Man erkannt aus diesem Zitat aus DIN 50900 (Korrosion der Metall; Begriffe), dass die Norm den Begriff „Korrosion“ sehr weit fasst. Er ist nicht zu verwechseln mit dem Begriff „Korrosionsschaden“. Ein Korrosionsschaden liegt dann vor, wenn die Funktion des Bauteils tatsächlich beeinträchtigt ist (das kann auch das dekorative Aussehen einer Oberfläche betreffen).

Welche Möglichkeiten gibt es nun, Metalle vor Korrosion zu schützen? Man unterscheidet hier grundsätzlich zwischen zwei Varianten:

  • den permanenten Korrosionsschutz
  • den temporären Korrosionsschutz

 

Beispiele für permanente Korrosionsschutzmethoden sind: 

  • geeignete Materialauswahl (konstruktiver Korrosionsschutz)
  • metallische Überzüge (Chrom, Zink)
  • polymere Überzüge (Lackierung, Kunststoffummantelung)

 

Folgende temporäre Korrosionsschutzmethoden werden hauptsächlich angewendet:

  • Schutzschichtmethode
  • Trockenmittelmethode
  • VCI-Methode

VCI Trockenmittelmethode (oder Klimapackung)

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 wasserdampfabsorbierende, 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 sog. 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. 

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 und der Art der Sperrschichtfolie (Wasserdampfdurchlässigkeit).

Die Berechnung der Anzahl an Trockenmitteleinheiten in einer Packung wird in einer DIN geregelt (DIN 55 474). Hierbei unterstützen auch EDV Berechnungsprogramme.

Aluminiumverbundfolie (VCI Methode)

Sperrschichtfolien werden in verschiedenen Variationen angeboten, z. B. als Polyethylen-Folie oder als Verbundfolie mit zwei äußeren Polymerschichten und einer inneren Aluminiumschicht. Die eine dieser äußeren Polymerschicht besteht aus Polyester (PET), die andere aus Polyethylen (PE). 

Diese beiden Materialien haben unterschiedliche Schmelzpunkte (PE niedriger als PET). Würde man das gleiche Material verwenden, könnten keine einwandfreien Siegelnähte bei der Herstellung von Beuteln produziert werden - die Backen der Heißsiegelzange würden verkleben.

Beim Vergleich der Wasserdampfdurchlässigkeit dieser beiden Folientypen schneidet die Verbundfolie weitaus besser ab. Hier werden Werte für die Wasserdampfdurchlässigkeit 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.