4.4.4  Die Trockenmittelmethode

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Gemäß der DIN 55 473 wird mit dem Einsatz von Trockenmitteln folgendes Ziel verfolgt: "Trockenmittel sollen das Packgut vor zu hoher Luftfeuchte während des Transports und der Lagerung schützen, um Korrosion, Schimmelbefall und ähnliches zu verhindern."



Abbildung 19: Beispiel: Korrosionsverhalten niedrig legierter Stähle - qualitativ*

*Diagramm nach Verrson


Die gelbe Fläche bezeichnet hier den Wirkbereich der Trockenmittelmethode, der unter 40 % RH beginnt. Es wird eine Atmosphäre geschaffen, in der die Packgüter (Metalle) für den festgelegten Zeitraum der Schutzdauer nicht korrodieren. Maximal können Transport- und Lagerzeiten bis zu drei Jahre gewährleistet werden.

Wirkweise:

In einer wasserdicht / wasserdampfdichten Folienhülle wird die Luft durch Trockenmittel soweit heruntergetrocknet, dass während der gesamten Transport- und Lagerzeit keine Korrosionsvorgänge an den Packgütern ablaufen können, siehe Abb. 19. Die Folienhüllen können erhebliche Abmessungen haben und werden dem Packgut angepasst. Das Hüllenmaterial besteht aus Polyethylenfolie (Pe) oder einer Aluminium-Pe-Verbundfolie. Die Hüllen werden durch Verschweißen einzelner Folienbahnen hergestellt.

Die verwendeten Trockenmittel und deren Eigenschaften sind in der DIN 55 473 beschrieben. Die erforderliche Menge Trockenmittel lässt sich in Abhängigkeit der Hüllenabmessungen, des Hüllenmaterials, des hygroskopischen Beipacks und der Transport- und Lagerzeit nach DIN 55 474 bestimmen. Mit der Trockenmittelmethode lassen sich alle Arten von Packgütern schützen, eine Entkonservierung der Packgüter ist nicht erforderlich. Die Trockenmittelbeutel enthalten wasserdampfabsorbierende, nicht wasserlösliche und chemisch träge Absorptionsmittel, wie z. B. Kieselgel, Aluminiumsilikat, Tonerde, Blaugel, Bentonit, Molekularsiebe etc. Durch die Absorptionsfähigkeit der Trockenmittel wird die Luftfeuchte in der Folienhülle gesenkt, so dass die Gefahr der Korrosion für Transport- und Lagerzeiten ausgeschlossen wird. Da die Aufnahmefähigkeit der Trockenmittel begrenzt ist, ist dies natürlich nur möglich, wenn das Packgut von einer wasserdichten oder wasserdampfdichten Sperrschichthülle eingeschlossen wird. Man spricht von einer sogenannten Klima- oder Dichtverpackung. Ist die Sperrschichthülle nicht wasserdampfdicht, können Wassermoleküle aufgrund des Wasserdampfdruckunterschieds zwischen dem Innenraum der Sperrschichthülle (trocken) und dem äußeren Umgebungsklima (feucht) durch die Hülle nach innen diffundieren. Dieses ist bei Hüllen aus Pe-Folie der Fall. Dieser Zustand wird durch die Wasserdampfdurchlässigkeit (WDD) des Hüllenmaterials bei der Berechnung der erforderlichen Trockenmittelmengen berücksichtigt.


Abbildung 20: Mechanismus der Wasserdampfdiffusion
vom höheren ins niedrigere Niveau bei Pe-Folienhauben



Die Wasserdampfdiffusion geschieht grundsätzlich vom höheren in das niedrigere Niveau. Die Wirkung des Druckunterschiedes lässt sich anhand eines U-Rohres darstellen. Würde man das Ventil (30 %) öffnen, so würde das höhere Niveau auf 60 % abfallen und das niedrigere Niveau auf 60 % steigen. Ein Ausgleich wäre hergestellt. Ähnlich verhält es sich mit den Folienhüllen. Der höhere Wasserdampfdruck außerhalb der Folienhülle möchte den niedrigeren Wasserdampfdruck innerhalb der Folienhülle ausgleichen.

Trockenmittel werden in sogenannten Trockenmitteleinheiten (TME) gehandelt. Die Anzahl der Trockenmitteleinheiten ist das Maß für die Adsorptionsfähigkeit des Trockenmittelbeutels. Trockenmittel werden in Beuteln mit 8, 16 oder 32 Einheiten angeboten. Es gibt sie für die vorliegende Anwendung in staubarmer und staubdichter Ausführung. Letztere werden verwendet, wenn das Packgut diesbezüglich besondere Anforderungen stellt.

Die erforderliche Anzahl der Trockenmitteleinheiten wird nach DIN 55 474 berechnet.


Berechnung der erforderlichen Anzahl (n) Trockenmittel:


n = (V · b + m · c + A · e · WDD · t)



Tabelle 9: Notation zur Berechnung der Anzahl der Trockenmitteleinheiten**

**Tabelle 9 nach DIN 55 474



Berechnungsbeispiel: Erforderliche Trockenmittelmenge

Mit der folgenden Beispielrechnung wird aufgezeigt, wo die größten Gefahrenpotentiale liegen:

Eine Verpackungsmaschine soll von einem Hersteller in Deutschland zu einem Kunden nach Brasilien exportiert werden. Die Maschine wird in eine Kiste aus Holz mit den folgenden Abmessungen verpackt:

Länge innen: 7,00 m, Breite innen: 2,75 m, Höhe innen: 3,00 m

Daraus ergibt sich ein Innenvolumen (V) von:

V = 7,0 m · 2,75 m · 3,0 m

V = 57,75 m³


Für die Berechnung der Fläche (A) der Sperrschicht wird die Fläche der Kisteninnenseiten zugrunde gelegt:


Boden und Decke 2 · (7,0 m · 2,75 m) = 38,5 m²
Längsseite 2 · (7,0 m · 3,0 m) = 42 m²
Stirnseite 2 · (2,75 m · 3,0 m) = 16,5 m²
Summe = 97 m²

Zur Ladungssicherung wird die Verpackungsmaschine mit sechs Kanthölzern aus Kiefernholz abgestützt. Diese sind innerhalb der Klimaverpackung angebracht.
Das Holz ist lufttrocken, sein Wassergehalt beträgt 18 % ⇒ Faktor für den Feuchtegehalt der hygroskopischen Packhilfsmittel (c) = 80 g/kg.

Die Abmessungen der Kanthölzer werden mit 2,70 m · 0,20 m · 0,20 m (L · B · H) angegeben. Bei einer ungefähren Dichte des Kiefernholzes von 500 kg/m³ ergibt sich folgende Masse (m):

m = 6 · (2,7 m · 0,2 m · 0,2 m) · 500 kg/m³

m = 324 kg Holz


Außerdem wurden folgende Vereinbarungen getroffen:

Die zulässige Endfeuchte wurde mit 40 % angegeben.
Daraus folgt: (a) = 6 g und (e) = 0,7.

Als Sperrschichtfolie wird eine Aluminium-Verbundfolie verwendet, deren Wasserdampfdurchlässigkeit (WDD) 0,1 g/m²d beträgt.

Der Wassergehalt der eingeschlossenen Luft (b) beträgt bei 20 C und 85 % relativer Luftfeuchte 15 g/m³, (siehe Tabelle 4).

Der Korrosionsschutz soll für insgesamt 100 Tage reichen (d).

Setzt man die o. a. Werte in die Berechnungsformel ein, ergibt sich folgende Gleichung:

n = · [(57,75 m³ · 15 ) + (324 kg · 80 ) + (97 m² · 0,7 · 0,1 · 100 d)]
n = · (866,25 g + 25.920,0 g + 679,0 g)
n = · 27.465,25 g
n = 4.577,54 Trockenmitteleinheiten

Aus der Berechnung ist zu erkennen, dass sich insgesamt 27.465,25 g Wasserdampf in der Klimapackung befinden bzw. durch die Sperrschicht diffundieren. Für diese Wasserdampfmenge müssten insgesamt ca. 4.578 Trockenmitteleinheiten in der Folienhülle angebracht werden, was praktisch gesehen, unmöglich ist. Um abzuschätzen, wo das größte Gefahrenpotential liegt, wird die Berechnungsformel genauer betrachtet. Dabei gilt:


V · b = 866,25 g = der Wasserdampf, der in der eingeschlossenen Luft gebunden ist
m · c = 25.920,0 g = der Wasserdampf, der in den hygroskopischen Packhilfsmitteln gebunden ist
A · e · WDD · t = 679,0 g = der Wasserdampf, der während der gesamten Schutzdauer durch die Sperrschicht diffundiert

Aus dieser Betrachtungsweise ergibt sich eindeutig, dass die hygroskopischen Packhilfsmittel in der Klimapackung das größte Gefahrenpotential in sich bergen. Daher ist es sinnvoll, diese möglichst außerhalb der Sperrschicht anzubringen. Die erforderliche Menge Trockenmitteleinheiten würde sich in diesem Fall wie folgt ändern:

n = · (866,25 g + 679 g)
n = 258 Trockenmitteleinheiten

Diese Anzahl an Trockenmitteleinheiten ist ohne Probleme innerhalb der Folienhülle anzubringen.




Abbildung 21: Aufbau eines Trockenmittelsystems



Eine Kontrolle der klimatischen Bedingungen (Temperatur / relative Luftfeuchte) innerhalb einer geschlossenen Folienhülle während der gesamten Lager- und Transportzeit kann durch Indikatoren, siehe Kapitel 4.5, erfolgen.

Die Abb. 22a und 22b zeigen Schwergutverpackungen mit Korrosionsschutz nach der Trockenmittelmethode:


Abbildung 22a: Hülle Al-Verbundfolie


Abbildung 22b: Hülle Pe-Folie


Sperrschichtfolien für Hüllen werden in verschiedenen Variationen angeboten, z. B. als Polyethylen-Folie oder als Verbundfolie mit zwei äußeren Polyethylenschichten und einer inneren Aluminiumschicht (Al-Verbundfolie). Beim Vergleich der Wasserdampfdurchlässigkeit (WDD) dieser beiden Folientypen schneidet die Al-Verbundfolie weitaus besser ab. Hier werden Werte für die WDD von unter 0,1 (g/m²d) erreicht, siehe Berechnungsbeispiel Kapitel 4.4.4.

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 der Folie sinkt. Dieses Problem tritt besonders bei Polyethylenfolien auf. Aluminiumverbundfolien sind dagegen, was die WDD betrifft, eher unempfindlich gegenüber Temperatursteigerungen.

Die Trockenmittelbeutel sollten, an beiden Befestigungsfäden hängend, möglichst im oberen Bereich der Klimapackung so platziert werden, dass sie gut von der Luft umspült werden können. Ein direkter Kontakt der Trockenmittelbeutel mit dem Packgut ist auf jeden Fall zu vermeiden, da das feuchte Trockenmittel die Korrosion fördern würde. Es ist sinnvoll, anstatt weniger großer Trockenmittelbeutel möglichst viele kleine Beutel aufzuhängen, da so die Oberfläche des zur Verfügung stehenden Trockenmittels größer wird und die Feuchte schneller absorbiert werden kann. Um eine möglichst lange Schutzdauer zu erreichen, muss die Sperrschichtfolie sofort nach Einbringen der Trockenmittelbeutel verschlossen werden. Trockenmittelbeutel werden immer in bestimmten Grundpackungen geliefert. Je nach Anzahl der Trockenmitteleinheiten kann eine Grundpackung aus einem Beutel (bei 32 TME) oder bis zu 100 Beuteln (bei 1/6 TME) bestehen. Eine Grundpackung darf erst direkt vor der Entnahme der Beutel geöffnet werden und ist danach sofort wieder dicht zu verschweißen.

Innerhalb der Beutel befindet sich in der Regel zusätzlich ein Indikator, der bei blauer Färbung aktive Trockenmittel garantiert.

Bei der Trockenmittelmethode ist es besonders wichtig, dass während der gesamten Transport- und Lagerzeit die Folienhülle absolut dicht bleibt, um das Mikroklima in der Hülle zu erhalten.

Die Trockenmittelmethode verliert die Schutzwirkung bei einem Öffnen und nicht ordnungsgemäßen, erneuten Verschließen der Innenverpackung z. B. durch eine Kontrollbehörde (wie Zoll etc.).

Bei technischen Packgütern - oft mit größeren Gewichten - ist ein guter Verbund zwischen Packgut und Kistenboden zur Ladungssicherung erforderlich, der in der Regel durch Verbolzen erreicht wird. Hier ist zu beachten, dass alle Durchbrüche durch die Folienhaube dann ausreichend dicht sind, z. B. durch Zwischenlagen aus Gummi im Bereich der Verbolzung. Gleiches gilt für Festlegehölzer und Keile.


Abbildung 23: Beispiel einer Bolzenverbindung zwischen
Packgut und Kistenboden mit eingelegten Dichtungen


Kleinste Beschädigungen oder Undichtigkeiten in der Folie verringern die Wirkung der Schutzhülle erheblich.


Abbildung 24: Geschlossene Pe-Folienhülle mit Trockenmittel


Um die Dichtigkeit der Folienhülle zu kontrollieren, kann die eingeschlossene Luft abgesaugt und die Hülle entsprechend beobachtet werden. Anschließend muss die Hülle wieder belüftet werden um eine Zirkulation der Luft zu gewährleisten, da sonst die Funktion der Trockenmittelmethode in Frage gestellt wird. Wegen des Absaugens der Luft zur Dichtigkeitskontrolle wird die Trockenmittelmethode fälschlicherweise als "Vakuummethode" bezeichnet.

Werden Kisten mit Hüllenverpackungen in Frachträumen von Flugzeugen transportiert, ist zu beachten, dass nicht alle Frachträume der Flugzeuge unter Normalluftdruck gehalten werden. Das kann dazu führen, dass die Folienhüllen sich aufblähen.

Bezüglich des Lufttransportes sind keine Fälle bekannt, bei denen es zum Platzen von Folienhüllen gekommen ist. Es gibt Ventile, die man in Folienhüllen einbauen kann, die bei Überdruck abblasen. Diese Ventile sind nicht speziell für die vorliegenden Verpackungszwecke entwickelt worden, könnten aber eingesetzt werden.



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