Nghiên cứu công nghệ sản xuất giấy chống gỉ dùng để bao gói các sản phẩm cơ khí làm từ sắt thép

BỘ CÔNG THƯƠNG
TỔNG CÔNG TY GIẤY VIỆT NAM
VIỆN CÔNG NGHIỆP GIẤY VÀ XENLUYLÔ
**************&************









BÁO CÁO TỔNG KẾT
ĐỀ TÀI CẤP BỘ NĂM 2010


NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT GIẤY CHỐNG GỈ DÙNG
ĐỂ BAO GÓI CÁC SẢN PHẨM CƠ KHÍ LÀM TỪ SẮT THÉP







Cơ quan chủ quản: BỘ CÔNG THƯƠNG
Cơ quan chủ trì: VIỆN CÔNG NGHIỆP GIẤY VÀ XENLUYLÔ
Chủ nhiệm đề tài: Đỗ Thanh Tú
Kỹ sư công nghệ giấy

8235


HÀ NỘI 01/2011
MỤC LỤC

TT Nội dung Trang

MỞ ĐẦU 1
I
Tổng quan về giấy chống gỉ, ăn mòn và chất ức chế ăn mòn,
nguyên liệu sử dụng cho sản xuất giấy chống gỉ
3
1.1 Tổng quan về giấy chống gỉ 3
1.1.1 Giới thiệu sơ lược về giấy đế 5
1.1.2 Khả năng cơ giới hóa và tự động hóa dây chuyền sản xuất giấy
chống gỉ
6
1.1.3 Khảo sát tình hình sử dụng giấy bao gói các sản phẩm cơ khí làm
từ sắt thép ở một số đơn vị trong nước.
7
1.1.4 Xu thế sử dụng giấy chống gỉ bao gói các sản phẩm cơ khí làm
từ sắt thép
7
1.2 Ăn mòn kim loại và các chất ức chế ăn mòn 8
1.2.1 Phân loại các dạng ăn mòn kim loại 9

1.2.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến ăn mòn trong khí quyển 10
1.2.3 Ăn mòn và chất
ức chế ăn mòn 13
1.3 Nguyên liệu sử dụng trong quá trình sản xuất giấy đế 19
1.3.1 Giấy loại OCC 19
1.3.2 Bột giấy kraft 20
Kết luận và định hướng nghiên cứu 24
II Nguyên liệu và phương pháp nghiên cứu 25
2.1 Nguyên liệu, hóa chất và thiết bị nghiên cứu 25
2.2 Phương pháp nghiên cứu 25
III Kết quả nghiên cứu và thảo luận 29
3.1 Nghiên cứu xác lập quy trình sản xuất bột giấy từ cây luồng 29
3.1.1 Nghiên cứu ảnh hưởng c
ủa mức dùng kiềm đến hiệu suất, tàn
kiềm và tính chất cơ lý của bột giấy từ cây luồng.
29
3.1.2 Nghiên cứu ảnh hưởng của thời gian bảo ôn đến hiệu suất, tàn
kiềm và tính chất cơ lý của bột giấy từ cây luồng.
30
3.2 Nghiên cứu ảnh hưởng của độ nghiền bột giấy đến tính chất
cơ lý của bột giấy.
32
3.3 Nghiên cứu xác lập quy trình sản xuất giấy chống gỉ bao gói
các sản phẩm cơ khí từ cây luồng.
33
3.3.1 Nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ dung dịch hóa chất ức chế ăn
mòn natri benzoat và natri nitrite đến hàm lượng chất ức chế có
trong giấy.
33
3.3.2 Nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ dung dịch hóa chất ức chế

natri benzoat kết hợp với một số hóa chất ức ch
ế đến hàm lượng
chất ức chế có trong giấy.
34
3.4 Kết luận 37
3.5 Sản xuất thử nghiệm bột giấy, giấy chống gỉ dùng bao gói các
sản phẩm cơ khí làm từ sắt thép.
37
3.5.1 Sản xuất thử nghiệm bột giấy từ nguyên liệu cây luồng 38
3.5.2 Sản xuất thử nghiệm giấy đế, giấy chống gỉ 40
3.6
Ước tính chi phí nguyên nhiên liệu trực tiế
p cho quá trình sản
xuất 1 tấn giấy chống gỉ dùng để bao gói các sản phẩm cơ khí
làm từ sắt thép.
41
3.7
Đánh giá sơ bộ chất lượng chất chống gỉ dùng để bao gói các
sản phẩm cơ khí sản xuất thử nghiệm từ cây luồng.
42
Kết luận và kiến nghị 44

1
MỞ ĐẦU
Cùng với sự phát triển của nền kinh tế, thiệt hại gây nên bởi sự ăn mòn kim
loại ngày càng lớn. Thiệt hại sẽ còn lớn hơn nếu tính cả chi phí cho việc bảo dưỡng,
thay thế vật liệu và hậu quả của ăn mòn làm ô nhiễm môi trường và mất cân bằng
sinh thái. Ăn mòn kim loại gây thiệt hại lớn cho nền kinh tế quốc dân. Theo báo cáo
của Ủy ban ăn mòn và bảo vệ Anh thì thiệt h
ại ăn mòn ở Anh chiếm khoảng 3,5%
tổng sản lượng kinh tế quốc dân [8], Mỹ thì chi phí này vào năm 1982 được đánh giá
khoảng 126 tỷ đô la mỗi năm [9]. Ở Việt Nam, do khí hậu nóng, ẩm và tỷ lệ sử dụng
kim loại trong công nghiệp còn rất lớn cho nên thiệt hại do ăn mòn còn có thể lớn
hơn nữa.
Ăn mòn còn gây lãng phí về nguồn tài nguyên. Theo tính toán ở Anh cứ 90
giây thì có 1 tấn thép bị biến hoàn toàn thành gỉ [8]. Hơn n
ữa với sự phát triển kinh tế
ngày càng cao, nhu cầu sử dụng nguyên nhiên liệu hóa thạch ngày càng lớn mà nguồn
nguyên liệu đang dần cạn kiện. Do đó, trong quá trình phát triển kinh tế thì vấn đề ăn
mòn và bảo vệ kim loại là rất quan trọng.
Trong thực tế, có thể giảm ăn mòn bằng cách thay đổi bản chất hóa học của bề
mặt vật liệu, hoặc thay đổi môi trường của vật li
ệu để làm giảm tốc độ của các phản
ứng giữa bề mặt vật liệu và môi trường. Một trong những cách thay đổi môi trường
của vật liệu là bổ sung những lượng nhỏ các chất ức chế hóa học. Chất ức chế là

những chất hóa học khi đưa vào môi trường ăn mòn với lượng rất nhỏ nhưng có tác
dụng làm chậm quá trình ăn mòn hoặc giảm tốc
độ ăn mòn.
Hiện nay, ở trong nước các cơ sở sản xuất gia công các sản phẩm cơ khí
thường bao gói bảo quản bằng giấy bao gói thông thường, hoặc giấy bao gói có tráng
parafin. Tuy nhiên, các loại giấy bao gói này không có các hóa chất ức chế quá trình
ăn mòn bề mặt kim loại. Do sử dụng nguồn nguyên liệu OCC (Old Corrugated
Containers) có chất lượng thấp và công nghệ sản xuất lạc hậu nên sản phẩm giấy bao
gói sản xuất trong nước có chất l
ượng thấp. Hơn nữa, sản phẩm giấy bao gói thường,
hoặc giấy bao gói có tráng parafin có chứa một số tạp chất có thể tạo điều kiện cho
quá trình ăn mòn các sản phẩm cơ khí.
Trước thực trạng nêu trên việc nghiên cứu công nghệ sản xuất giấy chống gỉ từ
nguồn nguyên liệu trong nước để đạt yêu cầu bao gói các sản phẩm cơ khí làm từ sắt

2
thép là một việc làm cần thiết và có ý nghĩa thực tế. Vì vậy, Viện Công nghiệp Giấy
và Xenluylô được Bộ Công Thương giao nhiệm vụ nghiên cứu khoa học công nghệ
năm 2010, thực hiện đề tài: “Nghiên cứu công nghệ sản xuất giấy chống gỉ dùng để
bao gói các sản phẩm cơ khí làm từ sắt thép”.
Mục tiêu đề tài:
- Xác lập chế độ công nghệ sản xuất giấy ch
ống gỉ cho bảo quản các sản phẩm
cơ khí.
Nội dung nghiên cứu:
- Nghiên cứu xác lập quy trình công nghệ nấu bột giấy làm giấy đế
+ Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng trong quá trình nấu bột giấy cho sản xuất
giấy đế (mức dùng hóa chất, thời gian bảo ôn và ảnh hưởng của độ nghiền bột giấy
đến tính chất cơ lý của bột giấy).
- Xác lập quy trình công ngh

ệ sản xuất giấy chống gỉ cho bảo quản các sản
phẩm cơ khí.
+ Nghiên cứu ảnh hưởng của các loại hóa chất trong quá trình sản xuất giấy
chống gỉ.
+ Xác định hàm lượng các chất ức chế quá trình oxy hóa, ăn mòn bề mặt kim
loại trong giấy chống gỉ.
- Sản xuất thử nghiệm bột giấy dùng để sản xuất giấy đế và sản xuất thử

nghiệm 300 kg giấy chống gỉ dùng để bao gói các sản phẩm cơ khí.














3
PHẦN I
TỔNG QUAN VỀ GIẤY CHỐNG GỈ, ĂN MÒN VÀ CHẤT ỨC CHẾ ĂN
MÒN NGUYÊN LIỆU SỬ DỤNG CHO SẢN XUẤT GIẤY CHỐNG GỈ
1.1 Tổng quan về giấy chống gỉ
Hầu hết các sản phẩm cơ khí sau khi gia công, chế tạo trước khi sử dụng đều
được trải qua một thời gian nhất định trong quá trình lưu kho, thời gian vận chuyển.

Trong khoảng thời gian này, các sản phẩm cần thiết được bảo quản nhằm chống lại
sự xâm hại của môi trường, đặc biệt là các chi tiết có độ chính xác cao. Việt Nam có
khí hậu nóng
ẩm, độ ẩm cao, nên các sản phẩm cơ khí chế tạo từ sắt thép rất nhanh bị
han gỉ nếu không được bảo quản tốt. Hiện nay, phần lớn các chi tiết cơ khí trong công
nghiệp, quân trang vũ khí được lau sạch, phủ dầu, mỡ và được bọc một lớp giấy bao
gói trước khi đưa vào lưu kho hay vận chuyển.
Ăn mòn là quá trình mà kim loại bị hư hỏng hoặc bị phá hủy bở
i các phản ứng
hóa học xảy ra trong điều kiện môi trường. Phần lớn kim loại bị ăn mòn bởi độ ẩm,
nước, axít, muối và một số chất có mặt trong không khí. Khi có mặt các khí bao gồm
khí sunfua, hơi axít, khí NH
3
thì kim loại bị hư hỏng hoặc bị phá hủy. Giải pháp
nhằm hạn chế sự ăn mòn kim loại là các sản phẩm kim loại được bao gói bằng giấy
có tẩm chất ức chế ăn mòn kim loại. Khái niệm ăn mòn và gỉ thường hay được sử
dụng. Khái niệm gỉ thường dùng cho vật liệu bằng sắt, thép hoặc vật liệu kim loại có
chứa sắt. Tuy nhiên thuật ngữ
ăn mòn dùng cho cả hai loại vật liệu kim loại chứa sắt
hoặc không chứa sắt.
Chất ức chế ăn mòn là những hợp chất khi đưa vào môi trường ăn mòn với
một lượng rất nhỏ nhưng có tác dụng làm chậm xảy ra ăn mòn hoặc giảm tốc độ ăn
mòn. Khi sử dụng giấy bao gói có ngâm tẩm các chất ức chế ăn mòn dễ bay hơi VCI
(Volatile Corrosion Inhibitor) thì ngăn chặ
n các phản ứng hóa học gây lên hiện tượng
ăn mòn trên bề mặt kim loại, vật liệu kim loại sẽ không phải bôi dầu, mỡ hay bất kỳ
một hóa chất bảo vệ bề mặt kim loại [15].
Hiện nay, một số chất ức chế ăn mòn trực tiếp thường hay được sử dụng để
bảo quản các chi tiết kim loại như dầu, mỡ v.v… Khi sử dụng các chấ
t bảo quản này

thì bề mặt kim loại sẽ được bảo vệ, tuy nhiên những phần bề mặt kim loại không
được bôi dầu mỡ sẽ không được bảo vệ.

4
Hiện tượng ăn mòn xảy ra khi có mặt của các chất điện ly (H
2
O, O
2
, …) trên
bề mặt kim loại. Electrons sẽ di chuyển từ nơi có năng lượng cao đến nơi có năng
lượng thấp trên bề mặt kim loại trong vùng có mặt các chất điện ly. Quá trình ăn mòn
kim loại bản chất là quá trình oxy hóa bề mặt kim loại. Giấy có tẩm hóa chất ức chế
ăn mòn dễ bay hơi bao gói chi tiết kim loại làm chậm hoặc dừng các phản ứng oxy
hóa bằng cách thụ động hóa bề mặt kim lo
ại.
Hiện nay, giấy chống gỉ có rất nhiều chủng loại khác nhau phụ thuộc vào yêu
cầu người sử dụng và đặc tính của từng loại giấy chống gỉ. Tùy thuộc vào bản chất
của vật liệu như kim loại đen, kim loại mầu, hợp kim mà người ta tẩm các chất ức chế
khác nhau lên giấy để bao gói bảo quản các chi tiết kim loại, sản phẩm cơ khí. Hơ
n
nữa, giấy chống gỉ sau khi được ngâm tẩm các chất ức chế có thể phủ lên một lớp
màng polyme, lớp màng latex tổng hợp hoặc tráng lên một lớp parafin. Việc phân
loại giấy chống gỉ theo bản chất của chất ức chế như: chất ức chế ăn mòn trực tiếp
các chi tiết kim loại đen và màu (sắt, kẽm, nhôm, niken, crôm, thiếc), chất ức chế ăn
mòn dễ
bay hơi cho các chi tiết kim loại đen và màu. Thông thường chất ức chế dễ
bay hơi (chất ức chế vô cơ, hoặc chất ức chế hữu cơ) thường hay được sử dụng trong
giấy chống gỉ dùng để bao gói các chi tiết kim loại làm từ sắt thép.

Hình 1.1 Hình ảnh một số loại giấy chống gỉ bao gói các các chi tiết kim loại
Quá trình ăn mòn vật liệu kim loại diễn ra nhanh hơ
n khi môi trường thay đổi
lớn như độ ẩm, nhiệt độ v.v… trong quá trình vận chuyển hay bảo quản. Khi các sản

5
phẩm cơ khí được vận chuyển bằng đường biển thì hơi nước có thêm muối làm tăng
tốc độ ăn mòn. Chính vì vậy các sản phẩm cơ khí cần được bao gói bằng giấy chống
gỉ để bảo vệ sản phẩm khỏi sự ăn mòn như đã phân tích ở trên.
1.1.1 Giới thiệu sơ lược về giấy đế
Hiện nay, trên thế giới thường s
ử dụng bột sunphát không tẩy trắng từ nguyên
liệu là gỗ kim (thông) cho sản xuất giấy đế. Vì bột sunphát từ gỗ lá kim có xơ sợi dài,
độ bền cao thích hợp cho sản xuất giấy đế. Để sản xuất giấy đế, thông thường yêu cầu
chất lượng bột giấy nấu theo phương pháp sunphát từ gỗ lá kim được đưa ra trong
bảng 1.1 [5].
Bảng 1.1 Tính chất cơ lý của bột giấy nấ
u theo phương pháp sunphát
không tẩy trắng từ gỗ lá kim
TT Hạng mục Giá trị

Chỉ tiêu sau nấu của bột giấy
1 Trị số kappa 34 ÷ 60
Tính chất cơ lý của bột giấy
2 Chiều dài đứt, (km) 9 ÷ 12
3 Độ bền xé, (G) 90 ÷ 130
4 Độ chịu bục, (kg/cm
2
) 2 ÷ 4
Hiệu suất nấu của bột sunphát không tẩy trắng để làm giấy bao bì từ gỗ lá kim
khoảng 48%, với hiệu suất này bột sunphát có chứa 5 ÷ 6% lignin và 10% pentozan.
Khi nấu bột giấy với hiệu suất cao hơn đến 54% thì hàm lượng lignin trong bột khá
cao (7 ÷ 15%), hiệu suất bột sống tăng, bột giấy sunphát cứng hơn làm giảm độ bền
xé, độ bền gấp và làm giảm các tính chất sử dụng của giấy ch
ống gỉ. Ảnh hưởng của
hiệu suất cao là gây cho xenluylô có độ cứng cao hơn, diện tích bề mặt ngoài xơ sợi
nhỏ hơn (khoảng 1,5 ÷ 2 lần) và giảm lực liên kết giữa các xơ sợi khoảng 66 ÷ 75%
so với cùng một điều kiện nghiền bột giấy [5].
Với mục tiêu tăng thêm nguồn nguyên liệu sử dụng ngoài gỗ lá kim cho sản
xuất giấy đế đã có một s
ố công trình nghiên cứu sử dụng nguyên liệu cây Tùng,
nhưng không mang lại kết quả khả quan. Chất lượng bột giấy từ gỗ cây Tùng có độ
bền cơ lý (độ bền kéo, độ bền gấp) thấp hơn so với bột giấy từ cây Thông. Để sản
xuất bột giấy cho sản xuất giấy đế không sử dụng gỗ lá rộng vì xơ sợi của loại
nguyên liệu này ngắ
n và độ bền cơ lý của bột giấy thấp hơn nhiều so với gỗ lá kim.

6
Trong quá trình sản giấy đế thì giai đoạn nghiền bột giấy là một công đoạn
quan trọng trong công nghệ sản xuất giấy đế. Chế độ nghiền và độ nghiền ảnh hưởng
đến tính chất cơ học, tính chất vật lý của tờ giấy đế, nó làm thay đổi một cách toàn

diện tính chất của xơ sợi, tạo điều kiện cho xơ sợi đồng nh
ất, sự phân tơ chổi hóa, sự
mềm dẻo của xơ sợi và khả năng liên kết với nhau trong cấu trúc hình thành tờ giấy
đế. Điều chỉnh chế độ nghiền bột giấy có thể tạo nên các loại sản phẩm giấy có tính
chất khác nhau từ một loại nguyên liệu bột giấy.
Bảng 1.2 Tính chất cơ lý của giấy đế
TT Các chỉ tiêu Mức chất lượ
ng
1 Chiều dài đứt, (m)
Chiều dọc
≥ 5500

Chiều ngang
≥ 3000
2 Độ bền xé, (mN.m
2
/g)
Chiều dọc
≥ 11,0

Chiều ngang
≥ 12,3
3 Độ chịu bục, (kPa.m
2
/g)
≥ 4,5
4 Độ hút nước Cobb
60
, (g/m
2

)
< 30
Thông thường nguyên liệu dùng cho sản xuất giấy chống gỉ thường sản xuất từ
bột nguyên thủy, không dùng bột giấy tái sinh. Vì chất lượng bột giấy tái sinh như
(giấy loại OCC) không đảm bảo chất lượng.
1.1.2 Khả năng cơ giới hóa và tự động hóa dây chuyền sản xuất giấy chống gỉ
Quá trình sản xuất giấy chống gỉ dùng để bao gói các sản phẩm cơ khí làm từ

sắt thép có thể cơ giới hóa và tự động hóa phần lớn các công đoạn bằng thiết bị máy
móc thông dụng trong ngành giấy. Các giai đoạn chính trong quá trình sản xuất giấy
chống gỉ trên dây chuyền công nghiệp: Đánh tơi bột giấy, nghiền bột giấy, phối trộn
hóa chất, xeo giấy (sấy giấy, ngâm tẩm hóa chất ức chế, sấy giấy), cuộn giấy và bao
gói sản phẩm.
Trên các dây chuy
ền sản xuất công nghiệp giấy chống gỉ trên thế giới như các
công ty Suzhou Keysun Packaging co.,Ltđ (China), GuangZhou Changjin Trading
co.,Ltđ (China), Gapura Surga (Indonesia) v.v… hếu hết các công đoạn trong quy
trình sản xuất đều được cơ giới hóa và tự động hóa. Các giai đoạn như đánh tơi bột
giấy, nghiền bột giấy, phối trộn hóa chất, xeo giấy, ngâm tẩm hóa chất ức chế ăn

7
mòn, bao gói sản phẩm hoàn toàn có thể cơ giới hóa và tự động hóa bằng các phương
tiện thông dụng trong ngành công nghiệp giấy ở trong nước.
1.1.3 Khảo sát tình hình sử dụng giấy bao gói các sản phẩm cơ khí làm từ sắt thép
ở một số đơn vị trong nước.
Để tìm hiểu tình hình sử dụng giấy dùng để bao gói các sản phẩm cơ khí làm
từ sắt thép, các cán bộ của Viện Công nghiệp Giấy và Xenluylô đã được cử đi tham
quan, khảo sát ở một số cơ sở có sử dụng giấy bao gói các sản phẩm cơ khí, quân
trang vũ khí quân đội ở trong nước như công ty cơ khí Z25 Bộ quốc phòng (tiêu thụ
20 tấn giấy/năm), Công ty TNHH một thành viên cơ khí Z83 Bộ quốc phòng (tiêu thụ

30 tấn giấy/năm), Công ty cơ khí Z91 Bộ quốc phòng (tiêu thụ 10 tấn giấy/năm),
Trường Cao đẳng Công nghiệp quốc phòng (tiêu thụ 2 tấn gi
ấy/năm) v.v…
Trên cơ sở tham khảo tài liệu và kết quả tham quan khảo sát thực tế tại một số
đơn vị ở trong nước cho thấy hầu hết các sản phẩm cơ khí được bao gói bằng giấy
bao gói thông thường, quân trang vũ khí quân đội được bao gói bằng giấy có tráng
parafin. Các sản phẩm giấy bao gói thông thường và giấy có tráng parafin được sản
xuất trong nước, từ nguyên liệu OCC (Old Corrugated Containers), các sản phẩm cơ
khí sau khi bao gói được l
ưu kho, vận chuyển, đến nơi sử dụng, quân trang vũ khí
quân đội theo chu kỳ 06 tháng thay giấy bảo quản một lần.
Bảng 1.3 Tính chất cơ lý của một số loại giấy bao gói sản phẩm cơ khí,
quân trang vũ khí ở một số đơn vị trong nước
Các loại giấy
TT Các chỉ tiêu
Giấy bao gói
thông thường
Giấy bao gói
tráng parafin
1 Chiều dài đứt, (m) 2800 3500
2 Độ bền xé, (mN.m
2
/g) 4,4 5,2
3 Độ chịu bục, (kPa.m
2
/g) 2,3 3,0
1.1.4 Xu thế sử dụng giấy chống gỉ bao gói các sản phẩm cơ khí làm từ sắt thép
Qua các kết quả tham khảo tài liệu trong nước và trên thế giới cho thấy cùng
với sự phát triển của nền kinh tế, thiệt hại gây nên bởi sự ăn mòn kim loại ngày càng
lớn. Ăn mòn còn gây lãng phí về nguồn tài nguyên. Hơn nữa với sự phát triển kinh tế

ngày càng cao, nhu cầu sử dụng nhiên liệu hóa thạch ngày càng lớn mà nguồn nhiên

8
liệu đang dần cạn kiện. Do đó, trong quá trình phát triển kinh tế thì vấn đề ăn mòn và
bảo vệ kim loại là rất quan trọng.
Các yếu tố khí hậu của môi trường khí quyển có tác động đến mọi hoạt động
của con người cũng như đối với vật liệu, vật tư và máy móc, trang thiết bị kỹ thuật.
Hiện nay, rất nhiều các khu công nghiệp được xây dựng m
ới, đồng thời cũng phát
sinh ra rất nhiều chất khí ô nhiễm như SO
2
, NO
x
, NH
3
, CO, CO
2
v.v…Cùng với sự
thay đổi khí hậu toàn cầu ngày càng gia tăng, làm gia tăng quá trình ăn mòn kim loại.
Vì vậy, các sản phẩm cơ khí nhằm đảm bảo chất lượng khi vận chuyển và bảo quản
thường được bao gói bảo quản bằng giấy chống gỉ nhằm hạn chế hiện tượng ăn mòn
bề mặt kim loại.
Xu hướng nghiên cứu và triển khai sản xuất công nghiệp giấy chống gỉ
đang
tập trung vào nguồn nguyên liệu có thể dễ tái sinh, có trữ lượng dồi dào trong tự
nhiên, không ảnh hưởng đến sức khỏe của con người khi sử dụng giấy chống gỉ và
quan trọng nhất là khả năng ức chế quá trình ăn mòn kim loại.
1.2 Ăn mòn kim loại và các chất ức chế ăn mòn
Ăn mòn kim loại là hiện tượng tự ăn mòn và phá hủy bề mặt dần dần của các
vật liệu kim loại do tác dụng hóa học hoặc tác dụng điện hóa giữa kim loại với môi

trường bên ngoài.
Cấu tạo của kim loại có ảnh hưởng rất lớn đến quá trình ăn mòn kim loại. Ở
điều kiện bình thường kim loại và hợp kim đều ở trạng thái rắn, có ánh kim, dẫn
nhiệt, dẫn điện v.v… kim loại có cấu tạo mạng tinh thể, các nguyên tử được xắp xế
p
theo một thứ tự nhất định, giữa chúng có khoảng cách. Các ion nguyên tử trong kim
loại không chuyển động hỗn loạn mà nó chỉ dao động xung quang một vị trí cân
bằng. Mối liên kết giữa các ion nguyên tử trong kim loại về bản chất thì giống mối
liên kết cộng hóa trị. Nhưng có điểm khác là các điện tử hóa trị trong kim loại không
chỉ dùng riêng cho một cặp liên kết đứng gần nhau dùng chung cho toàn bộ khối kim
lo
ại. Các điện tử hóa trị sau khi tách khỏi nguyên tử kim loại thì chuyển động hỗn
loạn, nó đi từ quỹ đạo của nguyên tử này sang quỹ đạo của nguyên tử khác tạo thành
lớp mây điện tử. Mối liên kết đặc biệt đó gọi là liên kết kim loại. Tuy nhiên, trong
kim loại còn tồn tại liên kết cộng hóa trị, hai dạng liên kết này có khả năng chuyển
hóa cho nhau[8].

9
Sự ăn mòn kim loại trong môi trường axit thường tạo ra các cation hydrat hóa
hoặc ở dạng phức trong dung dịch. Các ion hòa tan sẽ khuếch tán dễ dàng từ bề mặt
kim loại vào trong lòng dung dịch. Sự có mặt các ion này nói chung ít ảnh hưởng đến
tốc độ ăn mòn.
Trong môi trường trung tính hoặc kiềm, đôi khi trong môi trường axit, các sản
phẩm ăn mòn ít hòa tan và kết tủa ở trên bề mặt kim loại dưới dạng hydroxyt hoặc
muối. Các lớp màng b
ề mặt này ít sít chặt hoặc xốp, thường không bảo vệ được kim
loại nhưng nó làm giảm tốc độ ăn mòn. Các lớp màng sít chặt này, thường là các oxyt
tạo lên lớp ngăn cách giữa kim loại và môi trường, do đó bảo vệ được kim loại nên
được gọi là màng thụ động.
Tuy nhiên, ở nhiệt độ cao, trong điều kiện ăn mòn khô, các cation và anion

khuếch tán dễ dàng qua lớp màng sít chặt. Lớp màng sẽ tăng liên tục vớ
i tốc độ bằng
với tốc độ ăn mòn.
Sản phẩm của quá trình ăn mòn thép cacbon là: FeSO
4
, γFeOOH và Fe
3
O
4

theo
các phản ứng sau:
2 Fe
2+
+ 1/2 O
2
+ 3 H
2
O → 2γ FeOOH + 4 H
+

Fe + H
2
SO
4
+ 6γ FeOOH → FeSO
4
+ 2 Fe
3
O

4
+ 4 H
2
O
3 Fe
3
O
4
+ 3/4 O
2
+ 9/2 H
2
O → 9γ FeOOH
Hình dưới đây miêu tả quá trình ăn mòn của sắt và thép trong môi trường khí
quyển có độ ẩm và chất ô nhiễm SO
2
gồm hai vùng: vùng ngoài là FeOOH và vùng
trong là Fe
3
O
4
có ngậm dung dịch FeSO
4
.
1.2.1 Phân loại các dạng ăn mòn kim loại
1.2.1.1 Phân loại theo cơ chế ăn mòn
a. Ăn mòn điện hóa:
Ăn mòn điện hóa là sự ăn mòn kim loại trong môi trường điện ly, trong đó sự
oxy hóa kim loại và sự khử các chất oxy hóa không chỉ xảy ra trong một phản ứng
trực tiếp mà nhờ sự dẫn điện, quá trình oxy hóa khử còn xảy ra trong phạm vi rộng,

phức tạp hơn.



10
b. Ăn mòn hóa học (ăn mòn trong môi trường không khí):
Ăn mòn hóa học là sự ăn mòn kim loại trong không khí, do đó còn gọi là ăn
mòn khô, xảy ra do phản ứng hóa học của kim loại với môi trường khí xung quanh có
chứa các chất xâm thực như: O
2
, H
2
O, S
2
, Cl
2
v.v…
c. Cơ chế ăn mòn có liên quan đến tác động cơ học:
+ Ăn mòn ứng suất
+ Ăn mòn mài mòn
+ Ăn mòn mỏi
1.2.1.2 Phân loại theo môi trường ăn mòn
+ Ăn mòn khí quyển
+ Ăn mòn trong môi trường nước ngọt
+ Ăn mòn trong môi trường nước biển
+ Ăn mòn trong môi trường đất
+ Ăn mòn trong kim loại lỏng
1.2.1.3 Phân loại theo phạm vi ăn mòn
a. Ăn mòn đều
Khi tốc độ ăn mòn như nhau trên toàn bộ bề mặ

t kim loại. Loại ăn mòn này ít
nguy hiểm vì ta có thể dự đoán trước khi thiết kế các thiết bị, chi tiết kim loại.
b. Ăn mòn cục bộ
Ăn mòn cục bộ là dạng ăn mòn chỉ xảy ra trong phạm vi hẹp. Tuy nhiên, tùy
theo vị trí và hình thể ăn mòn người ta phân ra: ăn mòn khe, ăn mòn lỗ, ăn mòn tinh
giới, ăn mòn chọn lựa.
1.2.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến ăn mòn trong khí quyển
Ăn mòn trong khí quy
ển là dạng ăn mòn xảy ra trong môi trường không khí
trên bề mặt kim loại có màng nước (nhìn thấy hoặc không) hoặc giọt nước. Hầu hết
các chi tiết máy, các công trình kinh tế, văn hóa nghệ thuật đều làm việc trong môi
trường khí quyển, do đó quá trình ăn mòn kim loại trong môi trường khí quyển rất
đáng được quan tâm và có nhiều điểm khác với ăn mòn điện hóa (trong dung dịch
điện ly). Ăn mòn khí quyển liên quan đến nồng độ oxy, hơi n
ước mà trong đó các
chất ô nhiễm là động lực trực tiếp của quá trình ăn mòn.

11
1.2.2.1 Ảnh hưởng của độ ẩm
Trong không khí luôn có một độ ẩm xác định tùy thuộc vào nhiệt độ và điều
kiện tự nhiên của từng vùng. Hàm lượng oxy và độ ẩm trong không khí được đặc
trưng bằng áp suất riêng phần của oxy và hơi nước. Các giá trị áp suất riêng phần của
hơi nước thay đổi theo thời gian và địa điểm, do đó người ta phải đánh giá qua độ ẩm
tương đối.
Độ ẩm tương đối là tỷ số giữa lượng ẩm chứa trong 1m
3
khí ở điều kiện khảo
sát và lượng ẩm trong 1 m
3
không khí bão hòa hơi nước (cùng áp suất và nhiệt độ). Ở

các nước Châu Âu, độ ẩm tương đối vào khoảng 70%, ở Việt Nam có độ ẩm cao hơn:
mùa hè vào khoảng 80 – 90%, có ngày lên tới 95% ở khu vực Hà Nội [7].
1.2.2.2 Ảnh hưởng của các chất ô nhiễm
Các chất ô nhiễm làm gia tăng ăn mòn trong khí quyển do tăng tính chất dung
dịch điện ly và tăng độ ổn định của lớp màng nước ngưng tụ từ khí quyể
n.










Hình 1.2 Ảnh hưởng của khí SO
2
đến tổn thất khối lượng ăn mòn của kim loại
SO
2
là một chất ô nhiễm thường gặp, khi chất khí này hấp thụ trong lớp nước
bề mặt sẽ tạo ra H
2
SO
4
làm tăng đáng kể tốc độ ăn mòn của thép cácbon trong khí
quyển.
Khi không có SO
2

, lớp sản phẩm ăn mòn có tính bảo vệ nên tốc độ ăn mòn
thấp. Khi có mặt SO
2
lớp màng có tính bảo vệ kém nên tổn thất khối lượng sẽ tăng
theo thời gian. Do đó các chất gây ô nhiễm như SO
2
, NO
2
, Cl
-
, F
-
v.v khi hòa tan
vào lớp nước trên bề mặt sẽ tạo môi trường axit và gây ra hiện tượng ăn mòn kim
loại.

12







Hình 1.3 Ảnh hưởng của độ ẩm không khí đến độ tăng khối lượng ăn mòn của
kim loại
Trong khí quyển chứa 0,01% SO
2
, tốc độ ăn mòn thép cácbon tăng nhanh khi
độ ẩm lớn hơn độ ẩm tới hạn (60%). Tốc độ ăn mòn vẫn thấp khi không có SO

2
dù
hút ẩm đạt gần 100%.
Hiện tượng này là do sản phẩm ăn mòn FeSO
4
tạo thành có tính chất hút ẩm,
sẽ hấp thụ nước khi độ ẩm tương đối vượt quá mức độ ẩm tới hạn. Các sản phẩm ăn
mòn hút ẩm và các muối khác kết tủa từ khí quyển, sẽ làm giảm độ ẩm tương đối cần
thiết để gây ra ngưng tụ nước. Sự có mặt của màng nước này dẫn đến tăng thời gian
thấm ướt và làm t
ăng mức độ ăn mòn. Chỉ khi độ ẩm tương đối thấp hơn giá trị tới
hạn ứng với mỗi loại muối thì sự tạo thành màng nước mới bị loại trừ và sự ăn mòn
giảm đến mức thấp nhất.
1.2.2.3 Sự ăn mòn khí quyển trong các tiểu vùng khí hậu khác nhau
a. Khí quyển nông thôn
Khí quyển nông thôn các sản phẩm cơ khí làm từ sắt thép ít bị ăn mòn vì khí
quyể
n sạch và ít tạp chất. Trong khí quyển nông thôn, những mái tôn (thép tráng kẽm
nóng) có thể bền trong vòng 20 năm cho đến khi lớp kẽm bị hòa tan hoàn toàn. Còn
trong khi khí quyển thành phố, nó chỉ bền trong vài năm cho nên cần được bảo vệ
bằng lớp sơn.
b. Khí quyển thành phố và khu công nghiệp
Tạp chất chủ yếu là SO
2
do đốt dầu và than, có SO
2
thì nước bị axit hóa, pH có
thể đạt tới 3,5 tốc độ ăn mòn tăng (theo qui định nếu nước mưa có pH = 5,5 thì được
gọi là “mưa axit”).

13
Ở Việt Nam tổn thất trọng lượng của thép CT3 tính bằng công thức thực
nghiệm của Viện Nhiệt Đới (1992) [9]:
P
t.l
= at
b
, (g/m
2
)
Trong đó: t: thời gian, (năm)
a và b thay đổi theo địa phương như sau:
Tỉnh Vĩnh Phúc Hà Nội Thành phố Hồ Chí Minh
a 152,344 190,777 295,353
b 0,748 0,714 0,609
b. Khí quyển biển
Khí quyển biển luôn có các giọt nước nhỏ bởi sương mù, sóng, gió có chứa
các ion Cl
-
, cho nên tốc độ ăn mòn lớn không kém các khu công nghiệp.
1.2.3 Ăn mòn và chất ức chế ăn mòn
Ăn mòn kim loại là hiện tượng phá hủy vật liệu kim loại do tác dụng hóa học
hay tác dụng điện hóa giữa kim loại và môi trường bên ngoài. Các vật liệu kim loại
và hợp kim trên cơ sở sắt, thép khi tiếp xúc với môi trường xung quanh chúng (khí,
lỏng, rắn) đều bị phá hủy với một tốc độ nào đó. Nguyên nhân của sự
phá hủy này là
có sự tương tác hóa học: kim loại tham gia phản ứng oxy hóa khử với các chất có
trong môi trường xung quanh và bị oxy hóa hay còn gọi là ăn mòn kim loại.
Để ngăn ngừa sự ăn mòn và bảo vệ kim loại khỏi sự ăn mòn người ta sử dụng
các phương pháp khác nhau như sử dụng các hợp kim bền, bảo vệ bề mặt bằng chất

phủ, phương pháp điện hóa v.v… trong đó phương pháp sử
dụng chất ức chế ăn mòn
được ứng dụng rộng rãi nhất là đối với các sản phẩm, chi tiết cơ khí làm từ sắt thép.
Chất ức chế ăn mòn thường được dùng để bảo vệ tạm thời kim loại khỏi ăn
mòn trong quá trình tồn trữ, vận chuyển hoặc bảo vệ cục bộ. Chất ức chế là hiệu quả
khi nó tương thích với môi trườ
ng, có tính kinh tế và có hiệu quả ức chế theo mong
muốn dù chỉ hiện diện với hàm lượng nhỏ.
Các chất ức chế ăn mòn thường được so sánh trên cơ sở hiệu quả bảo vệ, đó là
phần trăm giảm tốc độ ăn mòn khi có mặt chất ức chế so với khi không có chất ức
chế.


14
Hiệu quả bảo vệ Z tính theo [8]:



Trong đó:
i
cor
, v
cor
: mật độ dòng ăn mòn và tốc độ ăn mòn khi không có chất ức chế
i’
cor
, v’
cor
: mật độ dòng ăn mòn và tốc độ ăn mòn khi có chất ức chế
Tùy thuộc vào bản chất kim loại và môi trường ăn mòn mà người ta tiến hành

chống ăn mòn bằng các chất ức chế khác nhau, chủ yếu bằng cách thêm vào môi
trường đó các phụ gia hóa học có tính năng làm chậm quá trình ăn mòn hay còn gọi là
chất ức chế ăn mòn.
Theo từ điển Bách khoa Việt Nam quyển 1, trang 422, xuất bản năm 1995 thì
chất
ức chế được định nghĩa là “chất làm chậm lại, thậm chí làm ngừng lại các quá
trình hóa học, ví dụ quá trình ăn mòn kim loại”. Theo đó, chất ức chế ăn mòn được
hiểu là chất có tác dụng làm giảm tốc độ ăn mòn, thậm chí làm ngừng lại quá trình ăn
mòn của kim loại trong môi trường xâm thực.
Về cơ bản, các chất ức chế thường là các hợp chất ion hoặc hợp chất phân tử
,
chúng hấp thụ lên bề mặt kim loại bị ăn mòn nhờ lực hút tĩnh điện, lực hút
Vandecvan hay lực hút hóa học.
Trong quá trình sản xuất giấy để chống thấm cho giấy thông thường có hai
phương pháp gia keo. Phương pháp gia keo nội bộ thường sử dụng những chất có
tính kỵ nước như keo nhựa thông, keo AKD (Alkyl Ketene Dimer), keo ASA (Alkyl
Succinic Anhydrie) v.v Phương pháp gia keo bề mặt thường sử dụng những chất
tạo màng như keo tinh bộ
t, keo polyvinylalcol, v.v…
Quá trình sản xuất giấy và cáctông bao gói nói chung và sản xuất giấy đế để
sản xuất giấy chống gỉ dùng bao gói các sản phẩm cơ khí làm từ sắt thép nói riêng, để
chống thấm cho giấy keo nhựa thông vẫn thường được sử dụng do khả năng chống
thấm tốt, giấy đanh và cứng hơn. Tuy nhiên, theo các tài liệu tham khảo[20,22,23,25],
việc sản xuất giấy đế sử dụng gia keo nhựa thông trong môi trườ
ng axit, hoặc gia keo
AKD trong môi trường kiềm, khi sử dụng các loại giấy này dùng để bao gói các sản
phẩm cơ khí làm từ sắt thép làm tăng tốc độ ăn mòn. Mục đích của việc gia keo nội

15
bộ làm tăng độ chống thấm cho giấy, là nhằm làm giảm khả năng thẩm thấu hóa chất

ức chế ăn mòn vào trong giấy đế.
Hơn nữa, hiện nay trên thế giới các máy xeo có xu hướng vận hành với tốc độ
rất cao (hơn 1000 m/phút) nhằm tăng năng suất và giảm giá thành sản phẩm. Vì thế,
với việc máy xeo chạy với tốc độ cao làm giảm khả năng thẩ
m thấu hóa chất ức chế
ăn mòn vì thời gian giấy đế qua dung dịch hóa chất ức chế ăn mòn rất ngắn. Do vậy,
để làm tăng hiệu quả hàm lượng chất ức chế có trong giấy chống gỉ thì giấy đế phải
có độ xốp, độ thấm hút cao.
Trên thế giới, chất ức chế ăn mòn đã được nghiên cứu, sản xuất và ứng dụng
từ nhữ
ng năm đầu của thế kỷ 20. Tuy nhiên, trong những năm gần đây các chất ức
chế ăn mòn được sản xuất với quy mô lớn, được ứng dụng rộng rãi trong lĩnh vực
chống ăn mòn kim loại do các vấn đề về ăn mòn ngày càng nghiêm trọng.
Theo các tài liệu tham khảo và kết quả nghiên cứu cho thấy một số chất hóa
học ngâm tẩm vào giấy có khả năng ức chế
ăn mòn kim loại thường là các chất ức
chế dễ bay hơi. Thông thường các chất ức chế hay sử dụng cho sản xuất giấy chống
gỉ: muối nitrite, cacbnat, benzoat, ethylendiamin, ethanolamin, diclohyxylamin,
cylohexylamin, hexamethylenamin, benzo triazole, dicyclohexyl ammonium nitrite,
diisopropyl ammonium nitrite v.v… Khi sản phẩm cơ khí được bao gói bằng giấy
chống gỉ có ngâm tẩm các hóa chất ức chế ăn mòn, hóa chất ức chế khi tiếp xúc với
với kim loại, hơi của chất ức chế sẽ bị ngư
ng tụ, bị thủy phân do ẩm trong môi trường
và giải phóng trong môi trường ẩm và giải phóng các ion nitrit, benzoat hoặc
bicacbonat có khả năng làm thụ động sắt thép (ức chế ăn mòn).
Trong rất nhiều loại hóa chất có khả năng ức chế ăn mòn trên, do một số yêu
cầu về giá thành, phương pháp áp dụng, hiệu quả, tính năng chống ăn mòn nên chỉ có
một số ít hóa chất được áp dụng rộng rãi đưa vào thực tế
sản xuất. Những hóa chất ức
chế gốc nitrite, gốc benzoat v.v… thường có giá thành rẻ, dễ sản xuất, có khả năng

chống ăn mòn cao, ít gấy độc hại với người sử dụng và môi trường nên là những hóa
chất tiếp tục sử dụng với số lượng lớn và là một trong những hóa chất ức chế quan
trọng hiện nay.
Chất ức chế có thể được chai thành hai nhóm là chấ
t loại trừ tác nhân ăn mòn
và chất ức chế ở bề mặt tiếp xúc pha.

16














Hình 1.4 Sơ đồ phân loại chất ức chế ăn mòn của kim loại
1.2.3.1 Chất ức chế loại trừ tác nhân ăn mòn
Ăn mòn có thể được khống chế bằng cách loại trừ tác nhân gây ăn mòn. Trong
dung dịch trung tính hoặc kiềm, tác nhân gây ăn mòn thường gặp là oxy hòa tan.
O
2
+ 2H
2

O + 4e → 4OH
-

Khi đó tốc độ ăn mòn có thể được khống chế bằng cách dùng các chất làm
giảm nồng độ oxy như hydrazin, Na
2
SO
3
, SO
2
theo phản ứng
2(NH
2
-NH
2
) + 5O
2
→ 2H
2
O + 4H
+
+ 4NO
2
-

2Na
2
SO
3
+ O

2
→ 2Na
2
SO
4

2SO
2
+ O
2
+ 2H
2
O → 2H
2
SO
4

1.2.3.2 Chất ức chế ở bề mặt tiếp xúc pha
Chất ức chế ở bề mặt tiếp xúc pha sẽ khống chế ăn mòn bằng cách tạo thành
một lớp màng ngăn cách ở bề mặt tiếp xúc pha kim loại/môi trường.
a. Chất ức chế trong pha lỏng

17
Chất ức chế trong pha lỏng được phân thành chất ức chế anốt, chất ức chế
catốt hoặc chất ức chế hỗn hợp tùy thuộc vào việc chúng ức chế các phản ứng điện
hóa ở anốt, catốt hay cả hai.
* Chất ức chế anốt:
Chất ức chế anốt thường được sử dụng trong các dung dịch gần trung tính, khi
đó sẽ t
ạo thành các sản phẩm ăn mòn ít tan như oxyt, hydroxyt hoặc muối. Chất ức

chế sẽ tạo thành hoặc thúc đẩy sự tạo thành một lớp màng thụ động ức chế phản ứng
anốt hòa tan kim loại. Do đó chất ức chế anốt còn được gọi là chất ức chế thụ động.
Có hai loại chất ức chế thụ động: chất ức chế có tính oxy hóa như cromát
(CrO
4
-
), nitrit (NO
2
-
), nitrat (NO
3
-
) thụ động bề mặt thép khi không có mặt oxy và
chất không oxy hóa như natri benzoat, polyphotphat, natri cinamat, tungstenat,
molybdat, cần phải có mặt oxy để thụ động thép.
Cơ chế thụ động thép của cromát là do sự kết hợp của hấp phụ tạo thành màng
oxyt trên bề mặt thép. Sự hấp phụ làm anốt bị phân cực về điện thế đủ để tọa thành
lớp Fe
2
O
3
.H
2
O rất mỏng có tính bảo vệ. Ngoài ra phản ứng khử cromát sẽ tạo ra
Cr
2
O
3
, do đó lớp oxyt trên bề mặt thép là hỗn hợp oxyt sắt và oxyt crôm. Cơ chế hoạt
động của nitrit và nitrát cũng tương tự như cromát.

Các chất thụ động không oxy hóa như natri benzoat, polyphotphat, natri
cinamat v.v… chỉ gây thụ động khi có mặt oxy hòa tan trong dung dịch. Các chất này
sẽ thúc đẩy sự hấp thụ oxy trên anốt dẫn đến sự phân cực về vùng thụ động.
* Chất ức chế catốt:
Chất ức chế catốt khố
ng chế ăn mòn bằng cách giảm tốc độ phản ứng khử
catốt hoặc kết tủa chọn lọc trên khu vực catốt (kết tủa catốt). Khi có mặt chất ức chế
catốt thì độ dốc của đường cong phân cực anốt không đổ nhưng độ dốc của đường
cong phân cực catốt sẽ thay đổi.
b. Chất ức chế trong pha hơi
Các chất ức chế
trong pha hơi là các hợp chất lưu thông trong một hệ kín đến
các vị trí ăn mòn bằng cách bay hơi từ một nguồn nào đó. Các hợp chất này ức chế ăn
mòn do tạo môi trường kiềm.

18
Trong nồi hơi, các hợp chất kiềm dễ bay hơi như morpholin hoặc etylen
diamin sẽ lưu thông cùng với hơi nước để ngăn ngừa ăn mòn trong các ống ngưng tụ
bằng cách trung hòa CO
2
có tính axit. Trong các không gian hơi kín, như các khoang
tàu, các chất rắn dễ bay hơi thường dùng như muối nitrit, cacbonat, benzoat,
dicyclohyxylamin, cyclohexylamin và hemxamethylenamin v.v Cơ chế ức chế của
các hợp chất này thì chưa được biết rõ, nhưng các thành phần hữu cơ của phân tử chủ
yếu để làm tăng tính dễ bay hơi.
Khi tiếp xúc với bề mặt kim loại, hơi của chất ức chế sẽ ngưng tụ, bị thủy phân
do hơi
ẩm trong môi trường và giải phóng ra các ion nitrit, benzoat hoặc bicacbonat.
Do có mặt oxy dư, ion nitrit và benzoat có khả năng thụ động sắt, thép như trong
dung dịch lỏng.

Các chất ức chế trong pha hơi cần phải tạo hiệu quả ức chế nhanh chóng và có
ảnh hưởng kéo dài. Do đó chúng phải thay đổi độ bay hơi cao để bão hòa tất cả không
gian hơi càng nhanh càng tốt. Tuy nhiên, nếu độ bay hơi quá cao thì chúng dễ bị tổn
thất nhanh chóng qua các kẽ hở của chi tiết, thi
ết bị kim loại. Áp suất hơi tối ưu của
các chất này là áp suất vừa đủ để duy trì nồng độ chất ức chế trên tất cả các bề mặt
kim loại.
Các chất ức chế sử dụng trong thực tế ít khi ở dạng nguyên chất, mà ở dạng
hỗn hợp. Một hỗn hợp chất ức chế thương mại ngoài thành phần hoạt tính có tính ức
ch
ế còn có những hóa chất khác như chất hoạt động bề mặt, chất khử nhũ hóa, chất
mang (dung môi) và chất diệt khuẩn.
Thành phần hoạt tính của các chất ức chế hữu cơ thường chứa một hoặc nhiều
nhóm chức (nhóm liên kết) chứa một hoặc nhiều nguyên tố như N, O, S, P, Se mà
qua đó chất ức chế gắn kết vào bề mặt kim loại.
Trên thế giới ch
ất ức chế ăn mòn đã được nghiên cứu, sản xuất và ứng dụng từ
những năm đầu thế kỷ 20, tuy nhiên trong khoảng 30 năm lại đây việc nghiên cứu
cũng như sử dụng mới thực sự trở nên phổ biến do các vấn đề về ăn mòn ngày
nghiêm trọng. Một số loại chất ức chế hay dùng hiện nay là: chất ức chế vô cơ
(crômat, silicat, cacbonat, phôtphat, axêtat v.v…) và chất ức chế hữu cơ (amin,
heterocylicnitrogen, các sulfua như: thioete, thioacol, thioamid, thioure và hydrazin).
Các chất ức chế thể khí hay dùng cho sắt thép là: các muối crômat (Na
2
CrO
4
),
đicrômat (Na
2
Cr

2
O
7
.2H
2
O), benzoat (NaC
7
H
5
O
2
), oxalat (Na
2
C
2
O
4
) và phôtphat của

19
Na hoặc K là chất ức chế rất hiệu quả khi áp suất riêng phần của chúng trong môi
trường đủ lớn. Các chất ức chế hữu cơ như: cyclohyxylamin (C
6
H
11
NH
2
),
dicyclohyxylamin ((C
6

H
11
)
2
NH) và monoetanolamin (H
2
NCH
2
CH
2
OH). Tuy nhiên,
các amin này có nhược điểm là bay hơi nhanh, áp suất riêng phần quá lớn, cho nên
chỉ dùng được một lần. Nếu không được bảo quản tốt thì chất ức chế amin dễ bị mất
tác dụng.
Chất ức chế bảo quản được dùng phổ biến hiện nay cho các chi tiết kim loại là
natri benzoat được tẩm lên giấy với hàm lượng chất ức chế có trong giấy ≥ 10 g/m
2

thời gian bảo quản lớn hơn 1 năm. Người ta cũng có thể tẩm chất ức chế
(dicyclohexylamin nitrit, hỗn hợp dung dịch: 5% natri benzoat + 0,3% nitrit natri +
25% ethylen glycol) lên giấy bao gói chi tiết kim loại với hàm lượng chất ức chế có
trong giấy từ 0,2 đến 2 g/m
2
có thể bảo quản được khoảng 5 năm ở nhiệt độ 23
0
C,
còn ở nhiệt độ 75
0
C thì chỉ bảo quản được 3 tháng [8].
1.3 Nguyên liệu sử dụng trong quá trình sản xuất giấy đế

1.3.1 Giấy loại OCC
Trên thế giới, OCC là vật liệu được thu hồi và tái chế nhiều nhất trong số các
sản phẩm giấy và cáctông đã qua sử dụng (khoảng 49-51% so với lượng giấy và
cáctông thu hồi được). Hiện nay OCC chủ yếu được sử dụng làm nguyên liệu trong
quá trình sản xuất giấy bao gói, cáctông lớp mặt (kraft liner), l
ớp sóng cho cáctông
sóng (corrugated medium) và các lớp đệm, lớp đế cho cáctông nhiều lớp (multi-
plyboard). Tỷ lệ sử dụng xơ sợi OCC có thể thay đổi từ mức tương đối thấp (< 20%)
trong giấy bao gói và kraft liner, đến rất cao (khoảng 80%) trong test liner, thậm chí
tới 100% trong một số chủng loại sản phẩm giấy và cáctông chất lượng thấp [6].
Công nghệ tái chế OCC nhằm thu hồi xơ sợi cho sản xuất giấy và cáctông bao
gói chủ yế
u sử dụng các phương pháp cơ học, qua một số công đoạn đánh tơi, sàng
chọn, lọc cát sơ bộ, nghiền, sàng tinh và lọc cát nồng độ thấp trước khi xeo tạo thành
sản phẩm.
Trong những năm gần đây, cùng với sự phát triển không ngừng của khoa học
kỹ thuật, để tăng giá trị sử dụng OCC các thiết bị phân tách xơ sợi dài, xơ sợi ngắn t
ừ
nguyên liệu này đã được nghiên cứu và áp dụng vào trong công nghiệp. Xơ sợi dài
sau khi tách thường được dùng cho sản xuất lớp mặt của cáctông sóng. Có thể nói,

20
với quy trình sản xuất tương đối đơn giản, giá nguyên liệu thấp hơn nhiều so với bột
nguyên thuỷ, nên OCC ngày càng có vị trí quan trọng trong công nghiệp sản xuất
giấy và cáctông.
Mặc dù OCC có nhiều ưu điểm như vậy nhưng một vấn đề quan trọng nảy
sinh làm ảnh hưởng tới quá trình tái sử dụng loại nguyên liệu này: chất lượng của xơ
sợi từ OCC giả
m đi sau mỗi lần tái sinh, đặc biệt là các chỉ tiêu liên quan đến độ bền
nén, độ bền xé và khả năng thoát nước. OCC thường chứa rất nhiều tạp chất đặc biệt

là các tạp chất có khả năng kết dính cao gây nhiều khó khăn cho quá trình sản xuất
như làm rách giấy, dính lên chăn và lưới, trục ép, lô sấy.v.v. nên bột từ OCC thường
được xử lý cơ nhiệt nhằm loại bớt các tạp chấ
t này [6].
Các kết quả nghiên cứu cho thấy trải qua nhiều lần sử dụng và tái sinh, các
quá trình sấy, thuỷ hoá lặp đi lặp lại sẽ làm cho xơ sợi bị xơ cứng (sừng hoá) và giảm
đi đáng kể về chiều dài cũng như khả năng tạo liên kết.
Hiện tượng sừng hoá xuất hiện trong mạng các vách tế bào của xơ sợi hoá học.
Trong quá trình sấy giấy, các vách tế bào
đã phân lớp một phần (chổi hoá trong quá
trình nghiền) liên kết chặt chẽ với nhau bằng liên kết hyđrô. Khi đánh tơi và nghiền
trong môi trường nước, xơ sợi khó phân tán hơn do một số liên kết hyđrô tạo ra
không phân huỷ được. Xơ sợi tái sinh trở nên cứng và giòn hơn xơ sợi mới. Mặt
khác, do một phần liên kết hyđrô tạo ra giữa các xơ sợi trong quá trình sấy không
phân huỷ được nên x
ơ sợi không hoàn toàn duỗi thẳng khi đánh tơi và nghiền làm
cho kích thước xơ sợi tái sinh không đạt được kích thước ban đầu của xơ sợi mới.
Như vậy, sau mỗi lần tái sinh, xơ sợi không còn giữ được độ bền và một số
tính chất cơ lý ban đầu. Việc sử dụng các phương pháp xử lý hoá học và cơ học nhằm
phục hồi các tính năng tạo giấy của xơ
sợi tái sinh là giải pháp hiện đang được các
nhà khoa học quan tâm và nghiên cứu. Tuy nhiên, hiện tại nhằm đảm bảo tính ổn
định tính chất cơ lý của sản phẩm giấy, cáctông, giấy bao gói trong quá trình sản xuất
vẫn phải phối trộn một lượng nhất định với bột kraft vào hỗn hợp bột OCC.
1.3.2 Bột giấy kraft
Ngoài phương pháp nấu bột sunphát gián đoạn truyền thống, để sử dụng m
ột
cách hiệu quả nguồn nhiệt lượng trong quá trình sản xuất, phương pháp nấu bột
sunphát liên tục cũng đã được đưa vào áp dụng công nghiệp từ rất sớm. Kể từ giữa

21
những năm 80 của thế kỷ 20, để giảm chi phí sản xuất, tăng khả năng cạnh tranh của
sản phẩm, giảm thiểu ô nhiễm môi trường, các công ty sản xuất thiết bị, các nhà máy
bột giấy và giấy đã liên tục áp dụng những thành tựu của khoa học kỹ thuật hiện đại
vào sản xuất công nghiệp nhờ đó nhiều công nghệ nấu bột sunphát cả
i tiến lần lượt
xuất hiện. Công nghệ nấu bột sunphát gián đoạn cải tiến (nấu RDH, nấu Superbatch,
nấu Enerbatch). Công nghệ nấu bột sunphát liên tục cải tiến (nấu sunphát liên tục cải
tiến MCC, nấu sunphát liên tục cải tiến tăng cường EMCC v.v… ).
Các công nghệ nấu bột cải tiến này đều dựa trên nguyên lý điều chỉnh nồng độ
kiềm hoạt tính trong suốt quá trình nấu. Ư
u điểm chủ yếu của các cải tiến này là tăng
tính lựa chọn của quá trình tách loại lignin: bột thu nhận được có trị số kappa thấp
hơn trong khi hiệu suất bột và độ bền cơ lý của bột tương đương với bột nấu theo
phương pháp sunphát truyền thống. Ngoài ra, hiệu quả kinh tế của phương pháp nấu
bột sunphát cải tiến cao hơn so với phương pháp nấu b
ột sunphát truyền thống do
nhiệt lượng được sử dụng tiết kiệm hơn và tận dụng các hóa chất nấu dư trong quá
trình nấu bột giấy.
Tuy nhiên, có thể khẳng định rằng bản chất hóa học của quá trình nấu bột
sunphát rất ít thay đổi trong các phương pháp nấu cải tiến so với nấu truyền thống.
Hơn nữa, chất lượng của bột giấy nấu theo phương pháp truy
ền thống hoàn toàn
không thấp hơn so với nấu cải tiến. Do đó, phương pháp nấu bột sunphát gián đoạn
truyền thống vẫn thường được các phòng thí nghiệm trên thế giới áp dụng cho các
quá trình nghiên cứu nấu bột giấy.
1.3.2.1 Nguyên liệu gỗ sử dụng trong sản xuất bột giấy kraft
Trên thế giới hiện nay nguyên liệu xơ sợi thực vật đang được sử dụng để s
ản
xuất bột giấy là gỗ rừng trồng như: gỗ thông, gỗ keo các loại, gỗ mỡ, bồ đề, bạch đàn,

tre nứa, luồng .v.v… Thông thường, ở trong nước nguyên liệu dùng để sản xuất bột
hóa học cho giấy bao gói chất lượng cao là nguyên liệu xơ sợi dài như: thông, tre nứa,
luồng. Gỗ thông có ưu điểm là cho xơ sợi dài, chất lượng bột giấy tốt. Tuy nhiên,
theo các k
ết quả nghiên cứu [1] cho thấy rất ít loại thông và vùng trồng thích hợp cho
sản xuất nguyên liệu giấy, chủ yếu là các tỉnh phía nam do có điều kiện khí hậu phù
hợp. Hơn nữa, thông có chu kỳ khai thác từ 15 – 20 năm nên thu hồi vốn trồng rừng
lâu, hiệu quả kinh tế không cao.

22
Cây luồng có đường kính trung bình 7-8 cm, chiều cao từ 6-7 m, trọng lượng
cây khoảng 15-18 kg, chu kỳ khai thác 3-4 năm. Khi phân tích các thành phần hóa
học cho thấy, hàm lượng xenluylô cao hơn hẳn so với các loại tre nứa thông thường
và các loại gỗ đạt tới 50%, chiều dài xơ sợi đạt mức trung bình 1,89-2,01 mm [1].
Luồng sinh trưởng tốt các địa hình vùng đồi trên độ cao dưới 800m so với mặt biển,
nơi đất bằng, chân đồi hoặc sườn thoải có độ
dốc vừa phải (dưới 300m). Luồng
thường được trồng trên đất feralit phát triển trên đá poocphia, đá vôi, phiến thạch,
phillit, hoặc phù sa có độ sâu 50-150 cm hoặc cao hơn. Thành phần cơ giới thường là
sét pha nặng đến sét trung bình, độ ẩm 80-90%, màu đất vàng hoặc vàng đỏ,
pH(H
2
O) = 4,6-7, hàm lượng P
2
O
5
và K
2
O dễ tiêu thường nghèo, hàm lượng chất hữu
cơ trong đất thấp.

Luồng có thể mọc tự nhiên hoặc trồng thành từng cụm phân tán ở các huyện
ven sông Mã thuộc tỉnh Sơn La. Các huyện phía tây tỉnh Thanh Hóa như Quan Hóa,
Lang Chánh, Bá Thước, Ngọc Lạc là vùng trồng luồng tập trung nhất. Tổng diện tích
rừng trồng luồng của Thanh Hóa trên 50.000 ha. Tới nay luồng đã được trồng ở một
số vùng như: Yên Bái, Nghệ an, Hòa Bình v.v…
đều sinh trưởng và phát triển bình
thường.
Hiện nay, cây luồng đã được đưa vào danh sách cây chủ yếu cho trồng rừng
sản xuất ở các vùng: Vùng Tây Bắc, vùng Trung Tâm, vùng Bắc Trung bộ (quyết
định số 16/2005/QĐ-BNN và quyết định số 13/2005/QĐ-BNN ngày 15 tháng 03 năm
2005).
1.3.2.2 Phương pháp nấu sunphát (kraft)
Quá trình nấu bột hóa học dựa trên nguyên tắc phân hủy, hòa tan đủ lượng
lignin và các tạp chất khác để xơ sợi xenluylô trong mảnh nguyên liệu có thể tách rời
nhau mà không làm ảnh hưởng đến độ bền vật lý của chúng. Có hai giai đoạn chính
xảy ra trong quá trình nấu bột hóa học:
- Giai đoạn thẩm thấu hóa chất: Giai đoạn này mảnh được bão hòa bởi lượng
dịch chứa hóa chất trước khi phản ứng tách loại lignin bắt đầu.
- Giai đoạn nấu bột: Các phản ứng hóa học phân hủy, hòa tan lignin và một số
hợp chất hữu cơ khác, phả
n ứng này chủ yếu xảy ra ở nhiệt độ tương đối cao (150 ÷
180
0
C).