浅谈金属防锈包装

浅谈金属防锈包装材料

摘要：金属是现代机械工业、国防工业及其它部门最重要的结构材料，它易受外界环境 的化学 、 电化学作用引起锈蚀 。金属锈蚀对国民经济造成很大的损失。据一些发国家统计，每年由于金属锈蚀所造成的直接经济损失约占国民经济总产值的2％～4％，至少达 100多亿元。为此人们采用了各种方法来保护金属制品。

一、 金 属 锈 蚀 原 理

要实现防锈包装 ，首先应该弄清楚锈蚀是如何产生的 。按照锈蚀机理的不同 ，金属锈蚀可分为电 化 学腐 蚀 和 化 学 腐蚀 两 种 类 型 。化 学 腐 蚀 是 当干燥 气体 或 非 电解质 液体 与 金 属 表面 接 触 时 ，具 有 一定 能量 的反 应 粒 子 在金 属 表 面 上 与金 属 发 生 直 接 的化 学 反 应 。 一 般 金 属 制 品 的 锈蚀 主 要 是 电化 学 腐 蚀 。 金 属 要 发 生 电化 学 腐 蚀 ，必 须 同 时 具 备 三 个 条 件 ：

（1） 金 属上 各部 分 (或 不 同金属 间 )存 在着 电极 电位 ；

（2） 具 有 电位 差 的 各部 分 要 处于 相 连 通 的 电解 质 溶 液 中 ：

（3） 具 有 电极 电位 的各部 分 必须相 联 。

金 属 制 品 在储 运 过 程 中 ，往 往 同 时具 备锈 蚀 的 三 个 条 件 ，因 为金 属 制 品一 般 不 是 纯 净 的金 属 制成好 、 印后 加 工适 性 宽 、 热封 性 能 好 、 使 用 安全 可 靠 等特 点 。 它越 来 越 受 到 食 品 、 医药 、烟 草纸 盒 包 装 印刷 企 业 的 重视 。 但在 胶 印机 上 印 刷 、上 光 时要 注 意油 水 不相 溶 的原理 ，选 择 zk性 光油 要注 意 与 油 墨 的适应 1I生。

二、 上 光 辅 料 装 置

（1) 上 光 橡 皮 布

根据 上 光面 积 的 大 小 可 以分 为 满 版 上 光 与 局 部 上 光 ，满 版 上 光 比较 容 易 实 现 ，用 普 通 的胶 印 橡 皮 布都 能够 满 足 要 求 ，而 局部 上 光 则 由于 要体 现 图 案 的细节 而 对 上 光版 的要 求 比较 高 。 目前 常 用 的 有 柔 性 上 光版 或 上 光橡 皮 布 ，KBA 105上 光 装 置采 用在印 版 的表 面 粘 贴 上 光橡 皮 布 的方 式来 完 成 上 光 油 的 转移 。

（2) 上 光 干 燥 装 置

上 光机 的干 燥 装 置 主 要 有 热风 干 燥 装 置 、 红外 线干燥 装 置 、紫 外线 干燥 装 置和 电子束 干燥 装 置等 。 KBA 105上 光 干燥 装 置采 用 热风 干 燥 装 置 和 红 外线 干燥 装置 。热 风 干燥 采用 加 热烘 道 中 的空气 的方式 ， 使 烘 道 达 到 需 要 的温 度 ，上 光油 中 的溶 剂 挥 发 ，废 气 从 排 气 管道 中排 出 ，从 而达 到 干 燥 的 目的 。红 外 线 干 燥 是采 用 红 外 线 管状 石英 灯 作 为 辐 射器 ，向涂 布 上 光油 的表面 辐 射光 波 ，使上 光涂 层 干燥 固化，另外 在 金 属表 面 上 也 分布 着 很 多 杂质 ， 当它 与 电解质 溶 液 接触 时 ，每 一颗 杂 质 对 金 属 本身 来说 都 是 阴极 。在 整 个金 属 表 面就 必然 有 很 多微 小 的阴极 和 阳极存 在 ，形成 了许 多微 小 原 电 池 。 这 些微 小 原 电池 的产 生 就 造 成 了金 属 的锈 蚀 。 在 一定 空 气相 对 湿 度 条件 下 ，空气 中所含 的水 蒸 气 就 可 以形成 液 态 水 ，在 金 属 表 面 凝 聚 而 形 成 水 膜 。大 气 中某 些 气体 如 ：二氧 化 碳 、 二氧 化 硫 、 二氧 化 氨 等 溶 解进 去 ，这 种 水膜 实 际 上 就 是 电解 质 溶 液 。在这种 情 况 下 ，金属表面很自然的就进行了电化学腐蚀 。

三、 防 锈 包 装 材 料

经过清洗和干燥处理的金属制品，应立即进行防锈处理 。 防锈处理就是将防锈材料 以涂刷 、浸 渍 、裹 包 、密封等方式使用到金属制品上 。通常使用的防锈材料 有 防锈油 脂 、气相防锈材料和可剥性塑料三种 。

（1） 防锈油脂

防锈 油 脂 是在 第 二 次 世界 大 战 中 由美 国首 先 发 展 起来 的 ，我 国从 60年代 开 始 出现 此 产 品 。 目前 ， 国 内 生产 的 防锈 油 脂 品种 多达 100余 种 ，可 归纳 为 以 下几 种 ：置 换 型 防锈 油 、溶剂 稀 释 型 防锈 油 、 润 滑油 型防锈 油 、石油 脂 防锈油 、气相 防锈 油 、其 它。 近 20年来 ，防锈油 脂 的发展 比较快 ，每 年都 有新 产 品 问 世 。

防锈机理: 防锈 油 脂 是 以矿 物 油 为基 体 ，添 加油 溶 性 缓 蚀 剂和 辅 助添 加 剂 配 制 而成 的。 单纯 的矿 物油 膜 在 金属 上 吸 附力 不 强 ，不 易形 成 坚 固 的油膜 ，且 油 脂 中 还 易 吸收 和 溶解 部 分水 和 氧 ，其 防锈 作 用微 弱 。 当 在 矿 物油 中 加入 缓蚀 剂 ，因缓蚀 剂 多属 于表 面 活 性 剂 ，能在 金 属 与 防锈油 脂 的界 面上 定 向吸 附 ，一端 与 金 属 表 面 紧 密 吸 附 ，而 另 一 端 则 与 基 础 油 吸 附 ， 以致 在金 属表 面形成 牢 固 的吸 附膜 ，达 到隔绝 水 分 、 氧及 其 它锈蚀 介质 的 目的 ，起到 防锈作 用。

防锈油脂特点: 防锈 油 脂 多 用于 金 属 制 品运 输 或贮 存 时 的 暂 时 防 锈 。 它具 有效 果 好 、使 用 方便 、成 本 低 廉 、操 作 简 单 等优 点 。 但 这种 方 法 也有 许 多 不足 之 处 ，如在 涂 覆前 要对 金属表 面 进行 除污 、清 洗 、干燥 等 处理 ， 在 处理过 程 中还 要 保 护 设 备 或零 部 件 本 身 的 精度 ， 有 时 清 洁 方法 选 择不 当反 而会 损 伤被 保 护 物 ；涂 覆 时 ，很难 达 到 涂层 均 匀 、 无缺 陷 等 要 求 ；另 外 ，有 些 产 品在运 到 目的地 后要 重新 去掉 涂层 ，很不 方便 ，而 且 随 之 带 来 了像 废 液 处理 、环 境 保 护 等 类 问题 。 今 后 防锈 油 脂 主 向更 环 保 、更 方便 、 更节 约 、 多功 能 、 防锈 效 果更好 等 几个 方向发 展。

(2) 气相防锈材料

将 气相 缓 蚀 剂添 加 到 各 种 载体 如塑 料 、 纸 、 无 纺 布 中 ，就 得 到 了气 相 防锈 膜 、气相 防锈 纸 和 气相 防锈布 等 ，这些统 称 为气相 防锈 材料 。 防锈机 理 气 相 缓 蚀 剂 (Vapor Phase Inhibitor)简 写 为 VPI，是 防锈 材料 的核 心。VPI在 常温 下具 有一 定 的 蒸 汽 压 ，在 密 封 包装 内能够 自动 挥 发 ，达 到 金 属 制 品 表 面后 与 金 属 离子 发 生物 理 或 化学 吸 附 ，进 而通 过 改变 金属 表面 电极 电位 、pH环境 、形成 络合 膜 或 钝 化膜 等 方 式 来 达 到 防 止 金 属 锈 蚀 的 目的 。 由于 VPI以气 态 挥 发 ，有 空 隙 的 地 方都 会 有 VPI存 在 。 因此 采用 气 相 防锈 材 料 包装 金 属 制 品不 受 其 几何 形 状 的限 制 ，即 使 有空洞 、缝 隙或 更加 复 杂 的 结构 气 相 防锈材 料 也能发 挥 防锈 作 用。气相防锈材料的特点。传统 的气相 防锈 包装 具 有 以下优 点 ：可用 于 结构 较 复 杂 的金 属 制 品 ；使 用 方便 ，不 需要 特 殊 的 工 艺 设 施 ；无油 腻 ，不粘 手 ，可 以美 化包 装 ，启 封后 不 需 要 擦 除 残 留 的 防锈 剂 即可 使 用 。 由于 以上 优 点 ， 气 相 防锈 包 装技 术 的 实 际应 用越 来 越 广 泛 ，逐 渐 取 代 了黄油 、蜡 等封 存 包 装 方式 ，提 高 了功 效 ，降低 了成 本 ，延 长 了保 护周 期。

气 相 缓 蚀 剂 的 发 展 方 向

气相 缓蚀 剂在 近 20年 时 间 中 ，几乎 都是 用于 钢 铁 类 金属 材 料和 制品 的保 护 。但 对 多 种 非铁 金 属 则 有 不 同程 度 的腐 蚀 或 不相 容 ，以至于 对 多种 金 属 组 合 件机 械 制 品 中 的铜 、锌 、镉 等 有 色 金属 部 件 ，往 往 需采取 隔离保 护措 施 或放 弃 使用 气相 缓蚀 剂 技术 。 对黑 色金 属和 有 色 金属 同 时具 有缓 蚀 作 用 的多 效 能 气 相 缓蚀 剂 的研 究和 应 用 是 气相 缓 蚀 剂 的发 展 方 向 之 一 。 在 气相 缓 蚀 剂 的研 究和 发展 过 程 中 ，亚硝 酸 盐 由于 对钢 铁 制 品 有长 期 有 效 的 防锈 能 力 ，使 之在 机 电产 品 的 防锈 包 装材 料 中 必 不可 少 。 但 是 ，对 亚硝 酸 盐 的毒 性 问题也 越 来越 引起 了重视 。开 发低 公 害 ， 无 污 染 的气 相缓 蚀 剂 将 是 当务 之 急 。 钨酸 盐 、钼 酸 盐 是 目前 开 发应 用 较 好 的环 境 友 好 无 机缓 蚀 剂 。 此 外 ，人们 已经 能够 利 用 天然 植 物 制 备环 境 友好 缓 蚀剂 。80年 代 初 期 ，Saleh R M 等 探 索 从 天 然 植 物 中 提取 缓蚀 剂 的有效 组 分 获得 初步 成 功 。 1986年 ，武 汉 大学 陶 映初 等 从 茶 叶 、花 椒 、 果皮 中提 取 缓 蚀 剂 有效 组 分 。开 发 低毒 高效 的环境 友好 缓 蚀 剂 也 是 人 们 今后研 究的 方向 。

(3) 可 剥 性 塑 料

防锈机理: 可剥性塑料是以塑料为基本成分 ，加入增 塑 剂 、 稳 定 剂、 润 滑 剂 、缓 蚀剂 及溶 剂 等 配 制 而成 的 防锈 材 料 ，各 组 分作 用 如 表 1所 示 。 将 它 涂 覆于 金 属 表 面 可硬 化 成 固体 膜 。 该膜 层 可 隔 绝 外部 介质 对 产 品 的影 响 ，且 能从 膜 层 中 渗 出 防锈 油 液 ，具 有 良好 的 防止 大气 锈蚀 的作 用 。 由于 固体膜 被 一层 油 膜 与 金属 件 隔 开 ，启 封 时 膜 层 很容 易从 金 属表 面 剥 下 ，故 称 为 可 剥 性塑 料 。 可 剥 性塑 料 有 热熔 型和 溶 剂 型 两 大 类 。可 剥性 塑 料 于 20世纪 40年代 就 在 军 工 产 品 的防 锈 包 装 上 使 用 ，现 在广 泛 应 用于 工 具 、 汽 车 、 飞机 、造 船业 等 金属 制 品 的防锈包 装上 。

可剥性 塑 料特 点: 采 用 可剥 性 塑 料 包 装金 属 制 品后 ，所 形成 的膜 层 透 明 美观 ，使得 内装 物 很容 易辨 认 和检 查 。 包装 操作 简 单 ，根据 不 同类 型 的 可 剥性 塑 料 ，主 要采 用 浸 渍 和 涂 刷 的 方法 。 拆 封 方便 、膜 层 材 料 可 回 收再 利 用 。现 有 的一 些 可 剥 性涂 料 在 成膜 性 、 可 剥性 等 方面 都 存 在 明 显 的 问题 ，主 要表 现 在 涂 层 脆 性 大 、 不 耐 水 、 可剥 性 和 防锈 效 果 差 ，其 实用 性 受到 了 限 制 。

四、 防锈 包 装 材 料 的 发 展

目前 的防 锈 包 装技 术 主 要 采 用 上 述 防 锈 材 料对 产 品进 行 包 封 ，或采 用 在产 品 的密 封 包 装 内放入 定 量 干燥 剂 的 方法。 纵观 国 内外 防 锈包 装材 料 的发 展 ， 今 后应 该在 以下几 个 方面重 点研 究 ：

(1)重 视理 论研 究 。

目前应用防锈材料主要凭经验，关于金属防锈包装保质期的研究较少。

(2)开 发低 公害 的防 锈 包 装 材 料 。

为 了满 足 绿 色 包 装 的 要 求 ，必 须 重视 高 效 、低毒 、经 济 的防 锈材 料 的研 究开 发 ，使防 锈包 装材 料减 量化 、 无害化 。

（3） 开发多功能防锈包装材 料 。

使一种防锈材料能满足多种金属的防绣要求；或是防锈材料在起防锈作用的同时还可 以起到缓 中保护作 用 等 。 使 专 业 产 品 、定 型 产 品 的 防锈 包 装 标 准 化 。 这样 能 够 提 高 金属 防 锈 包 装工 作 效 率 ，使 包装 更 规 范 。

参考文献

[1]吴若梅 ，李敏 ，粱军．环保型包装材 料整体包装箱设 计及 性

能探 讨 ]．包装工程 ，2006(8)：92-94．

[2]赵萌 ，王俊 ．现代 物流包装 设计[M3．浙江 ：浙江大学出版 社， 2006．

[3] 谭亦武，刘洋．中国塑料包装行业可持续发展的思考[J]．中国包装 ，2008(5)：27—31．

[4] 李倩倩．新型绿色塑料包装材料一聚乳酸[J]．产业研发 ，2008(5)：28—29．

[5] 邓文雷．绿色包装材料的主要途径FjI．今 日印刷，2008 (4)：50-52．

f6] WF_,STPHAL Corimm，PBRROT Cl6mence，KARI SS()N Sigbritt．Py-GC／MS as a means tO predict degree of degradation by giving microstructural changes modeled on LDPE and PLA[J]．Polymer Degradation and Stability，2001，73(2)：281—287．

[7] 任东文 ，王一 力 ，包德才 ，等．壳 聚糖 混合 膜酶 降解 的FTIR分析[J]．谱学与光谱分析 ，2006，10(26)：1825—1828．

[83 梁列峰 ，崔彪 ，敬凌霄．丝胶对壳聚糖膜在模拟体液内降解的调控作用[J]．四JiI丝绸，2006(2)：15—17．

[9] NAGAHAMA H，NWE N，JAYAKUMAR R，et a1．Novel biodegradable chitin membranes for tissue engi— neering applications[J]． Carbohydrate Polymers，2008，73(2)：295-302．

[10] 钱伯章．可生物降解塑料发展动向[J]．化工新型材料 ，2008，7(36)：26—28．