АНТИКОРРОЗИОННЫЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ ОБОРАЧИВАНИЯ ИЗДЕЛИЙ

Антикоррозионный материал для оборачивания изделий
Предлагаемая полезная модель предназначена для защиты от коррозии металлоизделий, в том числе крупногабаритных, например, проката черных и цветных металлов (рулоны и пачки плоского проката, трубы, прутки и так далее), машиностроительной продукции (детали и узлы машин и механизмов) и других металлоизделий, в процессе их хранения, погрузочно-разгрузочных работ и транспортирования.
Известны материалы для защиты от коррозии состоящие из ламинированного тканого материала, при этом ингибитор коррозии находится в слое ламината [Л1; Л2]. Тканый материал служит для увеличения разрывной прочности.
Недостатками данных изделий являются несколько факторов. В ламинатный слой внедряются летучие ингибиторы коррозии, которые вследствие изотропности слоя испаряются как в сторону защищаемого изделия, так и в окружающее пространство, что приводит к повышенному расходу ингибитора, и соответственно снижает временя защиты. Подобные конструкции: ткань в сочетании с ламинированием действительно позволяют получить достаточно высокие показатели прочности на разрыв. Однако, хранение и перемещение рассматриваемых изделий осуществляется как правило в гибкой упаковке, при этом могут происходить ударные воздействия. Поэтому, в данном случае, преимущественное значение получает величина удлинения антикоррозионного материала до разрыва, которая у ламинированных тканых материалов минимальна. В случае разрыва пленки вода извне будет попадать внутрь упаковки, провоцируя образование ржавчины.
Известны материалы, состоящие из соединенных между собой внешнего слоя, представляющего собой полимерную пленку и внутреннего слоя, выполненного из нетканого материала [Л3; Л4]. В соответствии с данными патентами скрепление слоев осуществляется с помощью термоадгезива, в который внедрен летучий ингибитор коррозии.
Данный материал имеет следующие недостатки. Испарение летучих ингибиторов коррозии из термоадгезива затруднено, поэтому требуется применять сравнительно большие концентрации ингибиторов коррозии и повышенное количество адгезива, что приводит к повышению стоимости материала. Возможность применения контактных ингибиторов коррозии в данном материале отсутствует.
Известны материалы состоящие из соединенных между собой внешнего слоя, представляющего собой гибкую полимерную пленку и внутреннего слоя из нетканого материала, в котором содержится ингибитор коррозии [Л5; Л6]
Недостатком данного материала является следующее. Упаковка изделий с его применением не является герметичной. Поэтому внутри упаковки может скапливаться вода, например, конденсат. Это провоцирует образование коррозии на металле и требует повышенных концентраций ингибитора коррозии в нетканом материале.
Задача полезной модели - повысить степень защиты изделий при минимальных затратах.
Поставленная задача достигается тем, что антикоррозионный материал состоит из соединенных между собой внешнего слоя, представляющего собой полимерную пленку и внутреннего слоя, выполненного из нетканого материала, в котором содержится ингибитор коррозии, при этом внешний слой или его фрагмент, или фрагменты, выполнены из паропроницаемого материала.
Предлагаемая полезная модель работает следующим образом.
Защищаемое изделие оборачивают антикоррозионным материалом. Поверх него, как правило, устанавливают соответствующую упаковку, обычно гибкую, предохраняющую изделие от царапин, вмятин, сколов и т.д., а антикоррозионный материал от порывов или порезов. Модуль упругости применяемых упаковочных элементов должен быть меньше приведенного модуля упругости защищаемого изделия, завернутого в антикоррозионный материал. Таким образом, материал является частью общей упаковки изделия. Время транспортирования и хранения изделий с применением подобной упаковки как правило, не превышает шести месяцев.
Антикоррозионный материал устанавливают внутренним слоем из нетканого материала с ингибитором коррозии к изделию. Нектаные материалы могут быть выполнены из натуральных и химических волокон, включая бумагу. Внешний слой, выполненный из полимерной пленки, будет препятствовать попаданию воды/влаги к изделию и испарению летучих ингибиторов коррозии в атмосферу. В зависимости от формы защищаемого изделия и применяемой схемы упаковки может быть использован летучий ингибитор коррозии или контактный ингибитор коррозии.
При попадании влаги внутрь упаковки она взаимодействует с ингибитором коррозии с образованием на поверхности металла защитного тонкого слоя эффективно замедляющего коррозию [Л7].
При механических воздействиях в частности ударах, которые могут возникнуть в процессе перемещения изделий, внешняя упаковка начнет деформироваться. Учитывая, что она (упаковка) не является несущей, часть энергии передается на антикоррозионный материал. Наиболее уязвимыми в этом случае являются участки, закрывающие ребра и углы защищаемых изделий, торцы рулонов и пачек и так далее. При ударе антикоррозионный материал будет испытывать комплекс деформаций сжатия - сдвига - разрыва. В этом случае материал должен деформироваться без нарушения сплошности внешнего слоя. Сочетание полимерная пленка - нетканый материал позволяет получить достаточно высокие прочностные параметры в сочетании с достаточно большими деформациями без нарушения сплошности пленки.
Внутренний слой из нетканого материала в данной конструкции выполняет одновременно несколько функций:
- усиление на разрыв;
- впитывание влаги и ее дренаж;
- удерживание ингибитора коррозии.
Нетканые материалы имеют разветвленную поверхность, поэтому ингибитор коррозии может быть внедрен в нетканый материал либо на стадии получения волокон нетканого материала (внедрен в волокна), либо в уже готовый нетканый материал.
В зависимости от плеч отгрузки время транспортирования изделий изменяется от нескольких дней до нескольких месяцев, изменяются также и условия хранения изделий. Соответственно изменяются и воздействующие факторы, в частности возможный комплекс физико-механических воздействий и агрессивность окружающей среды (морские туманы, тропический климат и т.д.). Следовательно, применяется различная упаковка изделий. Но в любом случае она не герметична, окружающий воздух, в том числе морской туман, может проникать внутрь упаковки и конденсироваться. В результате на изделии появляется влага, которая провоцирует окисление металла.
Для ее отведения применены паропроницаемые материалы. Это может быть, например, паропроницаемая полимерная мембрана или нетканые материалы с соответствующими свойствами. Обычно площадь паропроницаемых мембран составляет 0,1÷5% от общей площади антикоррозионного материала (Фигура 3). Однако в случаях когда внешняя упаковка закрывает всю поверхность материала, а также при транспортировании грузов на дальние расстояния особенно с пересечением климатических зон, площадь паропроницаемого материала необходимо увеличивать. В пределе она достигает 100% площади антикоррозионного
материала. Форма и размеры конкретного фрагмента/фрагментов выбираются с учетом общей схемы упаковки и количества паров воды, которые необходимо отводить из упаковки.
Применение термоусаживаемой пленки в качестве внешнего слоя антикоррозионного материала позволяет повысить «плотность» упаковки и, следовательно, уменьшить количество воздуха в упаковке и обеспечить лучшую сохранность защищаемого изделия. Наиболее распространено применение полиэтиленовых термоусаживаемых пленок, применяются также полипропиленовые, поливинилхлоридные, многослойные и другие термоусаживаемые пленки.
В зависимости от геометрических размеров упаковываемых изделий, схем упаковки и применяемого упаковочного оборудования могут использоваться несколько видов антикоррозионных материалов. Материалы в виде полотна (Фигура 1) применяются, как правило, при ручной упаковке изделий, например, рулонов и пачек металла. Применение материала в виде рукава (Фигура 2) позволяет обеспечить лучшую защиту от пропадания влаги внутрь упаковки, но требует применения механического оборудования при упаковке. Длинномерные изделия, например, связки прутков или труб целесообразно упаковывать на автоматических линиях с применением материала в виде ленты. Обычно ширина ленты колеблется от 100 до 500 мм. Аналогично эффективно использование автоматических линий с ленточным материалом при упаковке кольцевых изделий, например, рулонов металла.
Нетканый материал может быть выполнен из химических волокон, например, вискозных, полиэфирных, полиамидных, полиакрилонитрильных, полиэтиленовых, полипропиленовых или их сочетаний с натуральными волокнами (комбинаций). Наибольшее распространение получили нетканые материалы из полипропиленовых и полиэфирных волокон. При выборе материала внутреннего слоя учитывают схемы упаковки и возможные воздействия на упакованное изделие в процессе его транспортирования и хранения. Например: если известно, что количество влаги попадающей внутрь упаковки (в основном это конденсат) ограничено, имеет смысл выбрать нетканый материал, который может впитать в себя эту воду. Для этих целей рекомендуется применять полимерные нити минимальной линейной плотности, обычно 0,1÷0,5 ТЕКС с добавлением натуральных волокон. В случае, если впитывающей способности материала не достаточно для удаления влаги с поверхности изделия, целесообразно применять полимерные материалы с нитями максимальной линейной плотности, более 0,5 ТЕКС, которые позволяют производить дренаж системы. Возможно применение нитей с добавлением компонентов придающих несмачиваемость материалу. Необходимо также учитывать и физико-механические свойства нетканого материала.
2
В качестве материала полимерной пленки (внешнего слоя) наиболее широко используются полиэтилены низкой или высокой плотности. Применяются также: полипропилен; поливинилхлорид; полиэтилентерефталат ориентированный или аморфный. При выборе пленок учитывают их физико-механические свойства и экономические параметры. Как правило, применяют пленки с поверхностной плотностью от  20÷150 г/м.
2
Скрепление слоев может осуществляться или полностью по всей поверхности, или полосами, или точечно. Сплошное соединение обычно осуществляется термоскреплением. Данные материалы обладают наиболее высокими физико-механическими свойствами. Распространено скрепление слоев полосами чаще всего продольными, реже поперечными или диагональными. Для придания материалу изотропных свойств применяют продольно-поперечные полосы. Скрепление полосами чаще всего осуществляют ультразвуковым свариванием, реже термо- или клеевым соединением. Ширина полос обычно составляет 3÷10 мм, шаг между полосами 50÷200 мм. Полосы могут наноситься прерывистыми линиями. Для точечного скрепления может применяться и термо, и ультразвуковое, и клеевое скрепление, в том числе клеем постоянной липкости. Материал в виде рукава (Фигура 2) рекомендуется выполнять со сплошным соединением. Соединение полосами или точечное наиболее часто применяется в ленточных материалах или материалах в виде полотна и обладает максимальной подвижностью при деформациях. При минимальных плотностях нетканого материала (10÷20 г/м) рекомендуют сплошное соединение слоев.
В качестве ингибиторов коррозии могут применяться контактные или летучие ингибиторы. Контактные ингибиторы коррозии, как правило, эффективно работают при защите изделий, имеющих простую форму: цилиндр, параллелепипед и так далее. Летучие ингибиторы коррозии имеют наибольшее распространение и особенно эффективны при защите многослойных изделий, например, рулоны и пачки металла, связки труб и т.д., а также для защиты изделий сложных форм.
2
2
2
2
2
Из опыта применения, при перевозках железнодорожным транспортом в вагонах до 1000 км или при контейнерных перевозках или при перевозках автомобильным транспортом достаточно применения нетканых материалов плотностью 10-40 г/м [Л8]. Можно ожидать минимального количества конденсата и минимальных механических воздействий. Материалы менее 10 г/м не обеспечивают достаточной прочности и не обладают достаточными впитывающими свойствами. При отгрузках железнодорожным транспортом в вагонах на расстояния 1000 км и более рекомендуется применять нетканые материалы плотностью от 40 г/м до 80 г/м.  При отгрузках железнодорожным транспортом с перевалкой в портах и морских перевозках рекомендуемая плотность внутреннего слоя 50-100 г/м. В случае, если данный внутренний слой не обеспечивает защиты металла необходимо изменять внешнюю упаковку, так как дальнейшее увеличение плотности нецелесообразно экономически.
2
2
2
Аналогично для внешнего слоя применяются полимерные пленки следующих плотностей: 20÷50 г/м - транспортирование железнодорожным транспортом до 1000 км или автомобильным транспортом, или контейнерные перевозки. 50÷100 г/м - транспортирование железнодорожным транспортом в вагонах на расстояния более 1000 км и 90÷150 г/м - при отгрузках железнодорожным транспортом с перевалкой в портах и морских перевозках.
Предлагаемый антикоррозионный материал неизвестен из уровня техники, широко применим в производстве, для обеспечения лучшей сохранности изделий при минимальных затратах, особенно проката черного и цветного металла или крупногабаритных деталей машин и механизмов.
Предложенная полезная модель устраняет недостатки известных решений, отличается новизной, обеспечивает при этом сохранность металлических изделий при транспортировании, погрузочно-разгрузочных работах и хранении.
Предложенная полезная модель широко применима в устройствах упаковки для защиты металлов от окисления при погрузочно-разгрузочных работах, транспортировании и хранении.
Литература
Л1 - Патент №52833; «Материал для защиты или/и обертывания изделий, упаковка»;
Л2 - Патент №60432 «Антикоррозийная упаковочная полимерная ткань»;
Л3 - Заявка на изобретение №2009140828 «Упаковочный материал для подверженных коррозии металлических предметов»;
Л4 - Заявка на изобретение №97113517 «Материал для защиты или/и обертывания изделий, упаковка, способ получения оберточного материала, смесь адгезива и способ ее получения»;
Л5 - ГОСТ 16295-93 «Бумага противокоррозионная»;
Л6 - Патент RU 2186714 С2 10.08.2002; «Материал для защиты изделий, упаковка, смесь адгезива материала и способ получения смеси»;
Л7 - Сборник «Коррозия и защита от коррозии» Т1., М, 1979 г., «Итоги науки» Розенфельд И.Л.;
Л8 - ГОСТ 3811-78 «Материалы текстильные. Ткани, нетканые полотна и штучные изделия. Методы определения линейных размеров, линейной и поверхностной плотностей».