Opakowanie antykorozyjne z lotnymi inhibitorami korozji
HaritantiOpakowanie antykorozyjne to skuteczny sposób na zabezpieczenie elementów metalowych przed negatywnym działaniem korozji, wilgoci i innych szkodliwych czynników zewnętrznych. Dzięki specjalnym substancjom lotnym, które wydzielają takie opakowania, przechowywane w nich elementy docierają w stanie nienaruszonym do miejsca przeznaczenia i mogą być długo składowane w magazynie.
- Klasyczna ochrona antykorozyjna często jest czasochłonna i kosztowna, a przy tym jest niebezpieczna dla środowiska
- Interesującą alternatywą jest opakowanie antykorozyjne, które zawiera lotne inhibitory korozji
- Opakowanie antykorozyjne jest proste w użyciu, nietoksyczne i zabezpiecza także trudno dostępne elementy
- Gotowe opakowania antykorozyjne występują w postaci folii czy papierów opakowaniowych bądź pianek ochronnych
Szacuje się, że w skali globalnej korozja niszczy ok. 25 mln ton stali rocznie. Znaczące straty dla przemysłu przynosi również korozja produktów podczas składowania i transportu. Wilgoć, niewystarczające oczyszczenie, brudne środowisko lub resztki środków produkcyjnych mogą znacznie przyspieszyć rdzewienie przewożonych materiałów, wskutek czego metalowe elementy mogą stać się całkowicie bezużyteczne. Klasyczna ochrona antykorozyjna materiałów polega na pokrywaniu metalu farbą, smarem lub woskiem lub na galwanizowaniu, oksydowaniu czy powlekaniu metalu. Często są one kosztowne, praco- i czasochłonne, wymagają odtłuszczania i czyszczenia. Mogą być też potencjalnie niebezpieczne dla środowiska (większość smarów i olejów technicznych jest szkodliwa). Dlatego interesującą alternatywę stanowią opakowania antykorozyjne, które pozwalają w dużym stopniu wyeliminować te problemy.
Opakowanie antykorozyjne – zasada działania
Opakowania antykorozyjne zawierają lotne inhibitory korozji (volatile corrosion inhibitors – VCI). VCI to związki chemiczne, które ulatniają się z cieczy lub ciała stałego i osadzają na powierzchniach metalowych. W ten sposób tworzą cienką warstwę ochronną, która zapobiega elektrochemicznym reakcjom wody i powietrza z metalem. Koncept opakowań antykorozyjnych polega na dodaniu do atmosfery opakowania odpowiedniej ilości inhibitorów, które spełnią funkcję ochrony.
Mechanizm składa się z dwóch etapów: pierwszy z nich to ulatnianie inhibitorów i ich dyfuzja wewnątrz opakowania. Cząsteczki dostają się do wszystkich wnęk i kondensują na powierzchniach metalowych. W drugim etapie jony inhibitorów ulegają rozpuszczeniu się w warstwie wilgoci przy powierzchni metalu i przedostają się do niej, tworząc cienką powłokę (idealnie – monomolekularną). Dzięki temu, że inhibitory korozji są lotne, szczególnie nadają się do ochrony elementów trudno dostępnych. Stosowanie VCI pozwala uniknąć dodatkowych procesów związanych z klasycznym zapobieganiem korozji, takich jak: czyszczenie, odtłuszczanie, pozbywanie się rdzy. Zaletą stosowania opakowań antykorozyjnych jest prostota ich użycia i łatwość dostosowania do konkretnych potrzeb, ponieważ występują w różnych postaciach: papierów, folii (także bąbelkowych), gąbek. Producenci często dbają o to, by były nietoksyczne i nadawały się do recyklingu.
Warunkiem skuteczności VCI jest dostanie się do powierzchni, którą ma ochraniać, oraz stosunkowo szybka dyfuzja inhibitora – w celu minimalizacji czasu, kiedy produkt jest narażony na agresywne środowisko. Zależy to od dostępności powierzchni. Ciśnienia par VCI są bardzo niskie (rzędu 10-10 Torr), ale wystarczające do tego, by środek mógł się ulatniać i działać efektywnie nawet przy wysokiej wilgotności, cieple i obecności substancji chemicznych, takich jak tlenki siarki, węglik siarki czy nawet chlor. Niektóre typy inhibitorów pozwalają na ochronę tylko metali żelaznych, podczas gdy inne chronią metale nieżalezne, w tym: srebro, miedź, cynk, glin. Dodatkowa zaleta to ochrona nie tylko, gdy inhibitor bezpośrednio styka się z metalem, ale też pośrednio w fazie gazowej. W ten sposób umożliwia zabezpieczenie miejsc, w których inhibitor nie ma dostępu do powierzchni materiału.
Współczesne opakowania antykorozyjne są przyjazne dla środowiska i nietoksyczne – nie korzystają z azotanów, fosforanów, związków chromu, jak to miało miejsce we wczesnej fazie rozwoju inhibitorów, przez co VCI były niebezpieczne dla osób, które przy nich pracowały. Głównymi gałęziami przemysłu, które wykorzystują opakowania antykorozyjne, są przemysł motoryzacyjny, petrochemiczny, chemiczny, elektroniczny i obronny.
MOŻE ZAINTERESUJE CIĘ TAKŻE
Folie antykorozyjne i papiery
Lotne inhibitory korozji to głównie sole amin, np. cykloheksyloaminy, dicykloheksyloaminy lub monoetanoloaminy. Odpowiadające im kwasy to węglowy, karboksylowy i azotowy. Do ochrony metali nieżelaznych stosuje się też inne związki – triazole, a zwłaszcza benzo- i tolilotriazole. VCI rozpuszczają się w wodzie i olejach, przyjmują postać emulsji, żeli, proszków, a gotowe opakowania występują jako impregnowane lub powlekane papiery, impregnowane folie i pianki.
Folie VCI powstają poprzez inkorporację koncentratu inhibitora do mieszanki żywicy podczas wytwarzania. Najbardziej powszechne to żywice na bazie polietylenu ze względu na odpowiednie właściwości: stanowią dobrą barierę dla wilgoci, są tanie, lekkie, odporne na większość rozpuszczalników, nie reagują z kwasami i alkaliami, nie wymagają wysokiej temperatury obróbki. Folie o różnych charakterystykach są dostępne na rynku, niektóre z nich oferują zabezpieczenie przed korozją połączone z ochroną antystatyczną. Folie polietylenowe (PE) z technologią VCI przeważnie podlegają recyklingowi tak jak PE, są przyjazne dla środowiska i niekiedy dopuszczone do niebezpośredniego kontaktu z żywnością. Niektóre folie barierowe nadają się do przechowywania długoterminowego (nawet do 10 lat) – przeważnie są to osłony wielowarstwowe zawierające glin, które do długotrwałego przechowywania warto łączyć z pochłaniaczami wilgoci.
Papiery pakowe VCI wysokiej jakości często stosuje się jako podłoże do pakowania. Taki papier może być impregnowany lub powlekany roztworem inhibitora, który zazwyczaj zawiera dwa składniki: lotny inhibitor korozji oraz specjalną substancję, która go wiąże, przeważnie na bazie akrylu. Powlekanie to rozwiązanie preferowane, gdyż inhibitor nanosi się wtedy po odpowiedniej stronie opakowania. Papiery VCI nadają się do pakowania indywidualnego, zbiorczego, przegródek, zamknięć tub etc. Inna możliwość to umieszczenie proszków (lub specjalnych pianek czy emiterów) VCI w opakowaniu, co pozwala na powolne uwalnianie inhibitora. Sprawdza się to nawet w agresywnych atmosferach pod warunkiem szczelnego zamknięcia opakowania i nie wymaga późniejszego czyszczenia. Wypełnienia wewnętrzne VCI zabezpieczają przed uszkodzeniami mechanicznymi i występują w postaci torebek, gąbek, emiterów plastikowych, tabletek, pianek i folii bąbelkowej.
Współczesne opakowania antykorozyjne oferują dobrą ochronę przed rdzewieniem dla różnych metali. Opakowania zabezpieczają nie tylko elementy, z którymi się bezpośrednio stykają, ale również części wewnętrzne. Powinny być szczelne, ale nie muszą być hermetyczne. Co ważne, nie wymagają one stosowania dodatkowych rozwiązań, takich jak osuszacze – dzięki VCI produkt nie rdzewieje nawet w wilgotnej atmosferze.
