Innenkorrosion in Weißblechbehältern während der Lagerung wird durch die Wechselwirkung zwischen dem Behälter (Dose) und dem Inhalt verursacht. Dies kann zu zwei Phänomenen führen: die Auflösung oder Migration von Zinn im Produkt oder der gleiche Effekt mit Eisen. Obwohl in bestimmten Fällen beides gleichzeitig auftritt. Die Ursachen und Mittel zur Verhinderung von Korrosion sind oft komplex und können selbst die erfahrensten Fachleute verblüffen.

Außenkorrosion hingegen entsteht durch die Wechselwirkung zwischen dem Behälter und der Umgebung. Die Umgebung besteht aus der Atmosphäre mit ihren natürlichen (Sauerstoff, Feuchtigkeit) und unnatürlichen Bestandteilen (gasförmige Rückstände, Staub, Salzsprühnebel aus dem Meer usw.). Das Ergebnis dieser Wechselwirkung kann schnell auftreten, in ein paar Tagen oder sogar in ein paar Stunden und manifestiert sich in Form von Rostflecken.

Obwohl der Inhalt des Containers durch diese Art von Korrosion nicht gefährdet ist, muss zugegeben werden, dass der Einzel- und Großhandelsverkauf des Containers ernsthaft beeinträchtigt werden kann. Genauso wie Menschen nach ihrem Aussehen beurteilt werden, manchmal zu Unrecht, wird ein rostiger Behälter kein Vertrauen erwecken und wird mit der Vorstellung assoziiert, dass er seine Haltbarkeit überschritten hat. Der Kontrast zu benachbarten „gesunden“ Behältern wird diesen schlechten Eindruck noch verstärken.

Der Zweck dieses Artikels ist es zu zeigen, dass die Korrosionsbeständigkeit von Weißblech oder TFS kein absolutes Phänomen ist und stark mit den Einsatzbedingungen des Materials zusammenhängt. Wir werden uns besonders auf Letzteres konzentrieren. Wir sind der Meinung, dass ein paar einfache Vorsichtsmaßnahmen ausreichen, um Rost (Lochfraß oder Fleckenbildung) bei all diesen Materialien zu verhindern.

Wir beginnen damit, dass die Porosität der Zinn- (oder Chrom-) Beschichtung die Bedingungen beeinflusst, die für die endgültige Bildung des Oxids notwendig sind. Eine ausreichend „dicke“ Zinnschicht – die die Behälter während des Produktionsprozesses, ihrer Abfüllung und der Reise durch den Handelskreislauf vor Kratzern und Abrieb schützt – wäre zweifellos die beste Barriere gegen Rostbildung. Niedrig beschichtetes Weißblech (z.B. weniger als 2,8 gr/m2) ist jedoch technisch und wirtschaftlich vertretbar.

Es ist bekannt, dass Weißblech aus einer Reihe von Schichten mit sehr unterschiedlichen Dicken besteht, die im Grunde genommen:

a.- Ein Stahlkern, der die Basis desselben bildet und ihm seine mechanischen Eigenschaften verleiht.

b.- Zur Umhüllung – und zum Schutz – wird Zinn verwendet, das wegen seiner chemischen Inertheit in Bezug auf die Beständigkeit gegen innere und äußere Korrosion eingesetzt wird.

c.- An der „Schnittstelle“ der beiden vorgenannten Schichten befindet sich eine Zinn/Eisen-Legierungsschicht, die bei der Oberflächenbehandlung des abgeschiedenen Zinns entsteht. Diese Schicht spielt auch eine wichtige Rolle für die Korrosionsbeständigkeit.

d.- Die Passivierung, eine sehr dünne Schicht, die auf der Außenseite der Weißblechoberfläche aufgebracht wird, verleiht dem Material je nach Typ spezifische Oberflächeneigenschaften, die die Schwefelung, die Haftung an Lacken usw. beeinflussen.

e.- Die Ölschicht, die normalerweise eine nanomolekulare Dicke hat, soll die Beschädigung durch Abrieb bei jeder Handhabung des Weißblechs verringern.

Bei der Untersuchung der Korrosionsbeständigkeit werden wir nur die Komponenten a und b, Eisen und Zinn, betrachten:

– Stahl, weil er Rost (Eisenoxid) erzeugt

– Zinn, denn der Schutzgrad des Stahls hängt von der Dicke der Zinnschicht ab.

Die anderen Weißblech-Komponenten haben wenig oder keinen Einfluss auf diesen Aspekt.

Bei der Untersuchung von Korrosion in Weißblechbehältern stellen sich drei wesentliche Fragen:

Was sind die inhärenten Korrosionsfaktoren?

Was sind die Korrosionsfaktoren außerhalb des Materials und des Behälters?

Gibt es vorbeugende Maßnahmen gegen Korrosion?

Warum kann Weißblech rosten?

Betrachten wir zur ersten Frage das von der Verzinnungsanlage gelieferte Material.

Bei allen dünnen Beschichtungen ist die Zinnschicht nicht durchgängig, es gibt immer einen gewissen Grad an Porosität. In der Verzinnungsbahn nimmt die Porosität mit zunehmender Verzinnungsmasse (exponentiell) ab und ist erst ab einer Verzinnungsmasse von 50 g/m2 nicht mehr vorhanden. Dieser Wert liegt deutlich über den höchsten Beschichtungsmassen, die in der Vergangenheit auf heißverzinntem Weißblech (Koksweißblech) aufgebracht wurden.

Der Zusammenhang zwischen der Rostbildungsrate und der Dicke des Weißblechs bzw. der Verchromung (im Falle von TFS) lässt sich leicht aufzeigen.

Beschleunigte Oxidationstests werden an Proben aus der Verzinnungsreihe durchgeführt. So werden sie in salzhaltiger, heißer und feuchter Atmosphäre abwechselnd Kondensations- und Trocknungszyklen unterworfen.

Auf Laborebene, wo die Testbedingungen perfekt kontrolliert und vergleichbar sind, zeigt die Statistik, wenn nach einer bestimmten Anzahl von Tests Mittelwerte gebildet werden, dass die Weißblechbeschichtung E 5,6 g/m2 eine bessere Beständigkeit aufweist als E 2,8. Es kann jedoch sein, dass einzelne Proben von 2,8″ Weißblechbeschichtungen eine höhere Korrosionsbeständigkeit aufweisen als einige 5,6″ Weißbleche.

Im Hinblick auf die Oberflächenbeschaffenheit des Metalls (glänzend, matt oder Stein) kann nicht gesagt werden, dass sich in Abhängigkeit davon unterschiedliche Widerstandswerte ergeben.

Die mechanischen Beanspruchungen, Kratzer und Abriebe aller Art, denen das Material bei der Herstellung des Behälters und seiner Befüllung und Verarbeitung in der Konservenfabrik ausgesetzt ist, erhöhen den Anteil der freiliegenden Stahloberfläche erheblich, insbesondere im Bereich der Verschlüsse, Seitennähte, Kordelbereiche usw. Die ursprüngliche Porosität, die im Weißblech vorhanden ist, ist im Vergleich zu der resultierenden Porosität in einigen Bereichen des fertigen, gefüllten Behälters recht unbedeutend.

Da Weißblech ein Material ist, das an Stellen, an denen die Zinnschicht beschädigt ist, zur Oxidation neigt, ist klar, dass die Behandlung, die der Behälter während seiner Nutzungsdauer erfährt, einen entscheidenden Einfluss hat: Befüllung, Lagerung, Transport….. Die Bedingungen, unter denen diese Operationen durchgeführt werden, können einen Unterschied machen.

– Bei guter Lagerung kann jeder Weißblechbehälter, voll oder leer, auch mit geringer Zinnschicht, vor Rost geschützt werden.

– Bei ungünstigen Lagerbedingungen kann jeder Weißblechbehälter, voll oder leer, auch mit einer starken Beschichtung, schnell rosten.

Schlechte Bedingungen“ liegen immer dann vor, wenn die Stahlbasis des Weißblechs mit einem elektrolytischen Medium in Kontakt kommt, das dazu neigt, eine Korrosionszelle zu werden. Die Aggressivität des Mediums variiert mit der Art der gelösten Salze und nimmt mit der Temperatur stark zu.

Was sind die Rostfaktoren, die außerhalb des Materials und der Verpackung liegen?

Das Vorhandensein einer Reihe von gefährlichen Bedingungen begünstigt das Auftreten von Rostflecken. Hauptsächlich während:

A-Der Konservenprozess

B- Die Lagerung, der Versand und der Verkauf von sowohl vollen als auch leeren Containern.

A.- Die Bedingungen des Prozesses in der Konservenfabrik

1.- Behälter verschmutzen während des Abfüllvorgangs, aufgrund verschiedener Ursachen wie: Überfüllung, Verschütten von Flüssigkeiten (Sirup, Solen, etc.).

Wenn die Außenseite des Behälters mit Säuren (Früchten) oder salzhaltigen Substanzen (Solen) in Kontakt kommt, wirken diese als Elektrolyt für Korrosionszellen. Diese Substanzen können auch das Prozesswasser verunreinigen, das auf den Behältern verdunstet und einen Film aus hygroskopischen und korrosiven Produkten hinterlässt. Ebenso können während der Verdampfungsphase, wenn die Temperatur hoch genug ist, um Fremdstoffe zu trocknen und stark am Weißblech zu haften, hygroskopische Zonen mit einer starken Neigung zur Korrosion des Metalls entstehen. Hauptsächlich werden die Bereiche betroffen sein, an denen das Weißblech am stärksten beansprucht wurde, z. B. Seitennähte, Reißverschlüsse, Schnürsenkel und Dehnungsfelder.

Bei Dampfautoklaven kann es bei zu langen Zeiten bis zum Erreichen der richtigen Temperatur, bei einem vorherigen Oxidationspunkt und bei einem zu hohen Luftanteil im Dampf zur Bildung von Oxidationsflecken kommen.

Ein Kessel, der über seine normale Leistung hinaus betrieben wird, kann Dampf liefern, der mit alkalischen Substanzen beladen ist, die die Zinnbeschichtung des Behälters an den exponiertesten Stellen angreifen, selbst unter einer Schutzlackierung. Die daraus resultierende Entzinnung des Weißblechs erhöht auch die Korrosionsanfälligkeit des Metalls beim Abkühlen und Lagern der Behälter.

Während des Sterilisationsprozesses können sich auf den Behältern weißliche Ablagerungen (Karbonate, Sulfate, Chloride usw.) bilden, die vom Dampf mitgerissen werden und beim Abkühlen schwer zu entfernen sind. Diese Salze sind hygroskopisch und führen daher bei der Lagerung der Behälter zu nachträglicher Korrosion und Oxidation.

Der mit kondensierten alkalischen Substanzen beladene Dampf, der sich während des Prozesses im Autoklaven ansammelt, kann die am Boden der Käfige oder Container befindlichen Behälter angreifen.

Der innere Zustand der Autoklavenkäfige (rostig, kürzlich verzinkt und/oder mit Abstandshaltern in schlechtem Zustand), kann ebenfalls der Ursprung von Korrosionen sein (manchmal verursacht durch Wirbelströme und irgendein „Bimetallismus“-Problem im Autoklaven).

Bei einem „Bain-Marie“-Prozess oder in einem statischen Autoklaven kann die Korrosion des Weißblechs mit der daraus resultierenden Bildung von Oxidationsflecken durch im Wasser gelösten Sauerstoff unterhalb des Siedepunkts oder durch alkalische Substanzen, die durch den mitgeführten Wasserdampf transportiert werden, verursacht werden.

In einigen kontinuierlichen Autoklaven werden die Behälter einer Rotation unterworfen, die zwar die Wärmedurchdringung deutlich verbessert, aber auch den Abrieb durch Reibung erhöhen kann.

2. Unzureichende Kühlung und Trocknung von Behältern

Bei zu starker Kühlung kann Korrosion auftreten. In diesem Fall ist die Verpackung zu kalt, um spontan zu trocknen, und es wird eine übermäßige Menge an Wasser zurückgehalten, insbesondere im Bereich der Verschlüsse und Seitennähte. In diesem Zusammenhang ist es vorzuziehen, einen heißen Behälter mit heißem Wasser zu waschen, anstatt kalte Behälter mit heißem Wasser zu waschen oder zu reinigen. Um eine möglichst effektive Reinigung und Trocknung zu gewährleisten, sollten Behälter, die noch heiß sind (ca. 40 Grad Celsius), idealerweise mit heißem Wasser gewaschen und gespült werden. Unter KEINEN Umständen sollte der Konservenhersteller die Behälter in Kartons verpacken, bevor sie vollständig trocken sind, insbesondere wenn die Kartons die schnelle Verdunstung der Feuchtigkeit behindern. Die Kunststoffumhüllung von Behältern, die in Trays angeordnet sind, ist oft die Ursache für Rostflecken aufgrund der schwierigen Verdunstung von Wassertropfen oder Restfeuchte.

B.- Bedingungen für Lagerung, Versand und Verkauf von vollen oder leeren Behältern

Die zu berücksichtigenden Faktoren sind:

– Heiße und feuchte Atmosphären, voller Staub, salzhaltiger Meeresgischt oder gasförmiger Rückstände.

– Schwitzen“ von Behältern oder Kondensation.

– Sekundärverpackungen wie Kartons oder Kisten (einschließlich Aufkleber und Etiketten).

1.-Atmosphäre

Übermäßige Luftfeuchtigkeit ist zusammen mit der hohen Lufttemperatur während der Lagerung vielleicht die wichtigste Ursache für die Außenkorrosion des Behälters. Unter 60 % relativer Luftfeuchtigkeit kann die Korrosion als nicht vorhanden betrachtet werden, während sie über 80 % signifikant wird.

Es ist zu beachten, dass Böden, Wände und Kartons genügend Luftfeuchtigkeit aufnehmen können, um die Korrosion von Behältern zu beschleunigen. Versehentliches Benetzen von Kartons in einer Konservenfabrik kann z. B. Korrosion verursachen. Das gleiche Phänomen tritt bei in Papier eingewickelten Geldrollen auf.

Die Aggressivität der feuchten Atmosphäre im Kontakt mit den Behältern kann durch das Vorhandensein von Staub und Salzen sowie gasförmigen Rückständen (Schwefeldioxid, Chlor usw.) erhöht werden.

2.- Kondenswasser oder „Schwitzen“.

Die Kondensation von Luftfeuchtigkeit auf den Behältern ist ebenfalls eine sehr wichtige Ursache für die Außenkorrosion der Behälter. Kondensation oder „Schwitzen“ tritt auf, wenn kalte Behälter plötzlich Luft mit höherer Temperatur und Feuchtigkeit ausgesetzt werden. Das Frühjahr ist die günstigste Zeit für Kondensation im Lager. Wenn Kühlräume an einem heißen und schwülen Tag geöffnet sind, besteht daher ein erhöhtes Risiko von Feuchtigkeitskondensation an den Behältern.

Die Kondensationsrate ist abhängig von:

– Die Temperatur der Behälter.

– Temperatur der Umgebungsluft.

– Relative Feuchtigkeit der Luft

Unter gleichen Bedingungen neigen leere Behälter weniger zur Kondensation als volle, was zweifelsohne auf einen schnelleren Temperaturausgleich zurückzuführen ist.

3-Sekundärverpackung, Kartons, Aufkleber, Etiketten

Kisten und/oder Kartons können die Quelle für Außenkorrosion des Behälters sein. Bestimmte Qualitäten von Karton absorbieren mehr Feuchtigkeit als andere. Die Art und Menge der Restsalze in den Kartons (Sulfate, Chloride usw.) beeinflussen die Aggressivität der Kartons gegenüber der Verpackung. Es sind vor allem die Verschlüsse, die unter Korrosion leiden, da sie durch das Gewicht der Behälter im feuchten Karton „stecken“ bleiben. Das Material, aus dem die Holzkisten oder Paletten gebaut sind, kann Kontaktkorrosion verursachen, wenn die Luftfeuchtigkeit über 15 % liegt (z. B. frisch geschnittenes Holz).

Bestimmte Klebstoffe und Leime, die zum Anbringen von Etiketten verwendet werden, sind hygroskopisch und neigen daher dazu, Rostflecken auf Behältern zu verursachen. Papieretiketten sind korrosionsgefährdet, insbesondere bei wasserfesten Etiketten (glänzend oder laminiert).

Zusammenfassend können wir sagen, dass wir unter all diesen Bedingungen drei grundlegende Faktoren finden: Feuchtigkeit, Sauerstoff und saure oder alkalische Substanzen, die zusammen mit der Temperatur eine verschlimmernde Rolle in Bezug auf das Auftreten von Rost spielen.

C.-Verhindern von Lochfraß und Korrosionsflecken an Behältern

Basierend auf den oben genannten Informationen können wir einige praktische Ratschläge geben:

Wir sind der Meinung, dass eine signifikante Erhöhung der Zinnbeschichtungsmasse sowohl wirtschaftlich als auch technisch nicht die beste Lösung ist, wenn die Risiken der Außenkorrosion des Behälters aufgrund ungünstiger Bedingungen kontrolliert und reduziert werden können. Der Einsatz von Lackierung und Bedruckung mit Druckfarben ist jedoch eine sehr gute Lösung. Allgemein gilt es, folgende Punkte hervorzuheben:

– Die Lagerung von leeren und vollen Behältern sollte in Lagerhallen erfolgen, die vollständig vom Gelände der Konservenfabrik getrennt sind. In der Konservenfabrik herrscht ständig überhöhte Luftfeuchtigkeit durch die Reinigung der Böden, den Dampf aus den Pfannen und den Autoklaven, während in der Luft saure Luftfeuchtigkeit durch die Sole vorhanden ist.

– Es kann nicht erwartet werden, dass Kartonagen, wenn sie beschädigt sind, die Behälter vor Spritzwasser und Auslaufen schützen. Das Gleiche gilt für in Papier eingewickelte Geldrollen.

– Die Behälter sollten mit heißem Wasser gewaschen und gespült werden, bevor sie in die Autoklaven gestellt werden. Reinigungsmittel, die für diese Art der Reinigung verwendet werden, müssen im Verhältnis zu den Behältern neutral sein.

– Wenn die Behälter in Wasser sterilisiert werden und dieses Wasser – aufbereitet auf Härte – wiederverwendet wird, ist es wichtig, in regelmäßigen Abständen bestimmte physikalische und chemische Eigenschaften zu überprüfen, um Schwankungen hinsichtlich Wasserhärte, pH-Wert, Chloridgehalt, Nitrate usw. zu kontrollieren.

– Die Abkühlung der Behälter nach dem Sterilisationsprozess sollte nicht zu stark sein. Bei 40 Grad Celsius behalten die Behälter noch genügend latente Wärme für eine spontane Trocknung.

– Die Chlorung des Kühlwassers zur Vermeidung einer Rekontamination der Behälter nach der Verarbeitung sollte kein korrosionsfördernder Faktor sein, solange das freie Aktivchlor zum Zeitpunkt der Verwendung, d.h. zum Zeitpunkt des Kontakts mit den zu kühlenden Behältern, 2 bis 3 mg/Liter nicht überschreitet. Der Inhalt muss unter Kontrolle gehalten und in regelmäßigen Abständen überprüft werden.

– Beim Palettieren oder Verpacken der Behälter in Kartons müssen die Behälter vollständig trocken und frei von weißen Ablagerungen aus früheren Waschvorgängen sein. Ein nasser oder unzureichend trockener Behälter ist sehr korrosionsanfällig, insbesondere wenn das Kistenmaterial nicht feuchtigkeitsdicht ist. Es ist gängige Praxis, dass Kisten nicht feucht sein sollten und dass hygroskopisches Kistenmaterial abgelehnt werden sollte.

– Es wird empfohlen, der Schrumpfverpackung von flexiblen oder Kunststoffumhüllungen besondere Aufmerksamkeit zu schenken, da diese durch die Erzeugung zahlreicher interner „Mikroklimata“ die Quelle für lokale Rostflecken sein können.

– Es gibt Korrosionsinhibitoren, die dem Sterilisierwasser oder dem Wasser in der Container-Kühlanlage zugesetzt werden können. Diese Wirkstoffe sind in handelsüblichen Formulierungen enthalten und daher in ihrer Zusammensetzung nicht immer gut bekannt. Es ist nicht unsere Absicht, die Verwendung dieser Produkte zu kritisieren. Im Gegenteil, wir glauben, dass sie unter einigen speziellen Bedingungen nützlich sind. Wir sollten jedoch darauf hinweisen, dass:

– Es sollte nicht irgendein Produkt verwendet werden (sie müssen zugelassen sein, da es sich um Behälter zur Aufnahme von Lebensmitteln handelt).

– Ihre Verwendung führt zu Komplikationen bei der Überwachungsaufgabe in Konservenfabriken und ihre Überprüfung ist notwendig. Diese Produkte wirken im Allgemeinen in kleinen Mengen, und es gibt eine optimale Konzentration, oberhalb derer jede effektive Wirkung riskant ist oder paradoxerweise eine Zunahme der Korrosion auftritt.

– Die Wirksamkeit dieser Produkte hält nicht ewig an. Sie ist oft auf die Umgebung beschränkt, in der sie arbeiten. So können sie z. B. verhindern, dass Wasser im Kontakt mit den Behältern aggressiv wird, aber wenn sie diese Umgebung verlassen, sind sie bei schlechten Trocknungs- und Behandlungsbedingungen wieder neuen Einflüssen ausgesetzt. Zum einen wird das Autoklav- oder Kühlwasser weniger aggressiv gemacht, zum anderen wird mit diesem Wasser eine Schutzschicht auf der Außenfläche der Behälter aufgebracht, die die Korrosionsrisiken unter ungünstigen Expositionsbedingungen erheblich verzögern kann.

– Es ist auch möglich, volle und trockene Behälter mit dem Dampf einer hydrophoben Substanz (Öl, Paraffin usw.) zu beaufschlagen. Aber was wird bei der Kennzeichnung passieren? Es können Probleme mit Klebstoffen auftreten.

Die obigen Ausführungen zeigen, dass der Einsatz von Korrosionsinhibitoren nicht immer eindeutig ist und sie deshalb nur als letztes Mittel eingesetzt werden sollten, nachdem alle anderen genannten Vorsichtsmaßnahmen vollständig erfüllt wurden.

Ein trockener, gekühlter Behälter, der in einem klimatisierten Lagerhaus gelagert wird, vor Staub und vor allem vor Kondenswasser geschützt ist, kann von sich aus lange Zeit der atmosphärischen Korrosion widerstehen. Feuchtigkeitskondensation in gefüllten Behältern kann bei geringen Temperaturunterschieden zwischen der Umgebungsluft und den Behältern auftreten:

– 3 Grad Celsius ungefähr, wenn die Temperatur der Behälter unter oder gleich 10 ºC ist.

– 5 Grad ungefähr, wenn seine Temperatur über 10 ºC liegt.

Um die Risiken der Kondensation zu vermeiden, ist es immer wichtig, Lagerräume zu verwenden, in denen Feuchtigkeits- und Temperaturschwankungen an verschiedenen Stellen des Lagers unter Kontrolle gehalten werden können (durch Klimaanlagen, Isolierung, Heizsysteme, die Wärme und feuchtigkeitsfreie Luft liefern).

Wenn Vorfälle von Behälterkorrosion festgestellt werden, ist es wichtig, alle möglichen Faktoren „auf dem Boden der Konservenfabrik“ gründlich zu untersuchen. Ebenso wichtig ist es, zu prüfen, ob zu einem bestimmten Zeitpunkt ein Versagen der Vorkehrungen vorliegt.

Die Durchführung einer Abnahmeprüfung zur Bestimmung der Oxidationsbeständigkeit des Weißblechs zum Zeitpunkt der Auslieferung durch den Hersteller des Materials ist unserer Meinung nach utopisch, gerade wegen der Vielfalt der Situationen. Letztendlich hängt alles von den Einsatzbedingungen der Container ab.

Zurück zu Produktwelt Dosen