DE69010217T2 - Kieselsäuresole, verfahren zur herstellung von kieselsäuresolen sowie verwendung der sole. - Google Patents

Kieselsäuresole, verfahren zur herstellung von kieselsäuresolen sowie verwendung der sole.

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft neue Kieselerdesole, ein zur Herstellung der Sole geeignetes Verfahren und die Verwendung der neuen Sole bei der Herstellung von Papier. Insbesondere betrifft die Erfindung neue Kieselerdesole, die Teilchen mit einer hohen spezifischen Oberfläche aufweisen und die ein ziemlich geringes Molverhältnis von SiO&sub2; zu M&sub2;O, d.h. einen ziemlich hohen Alkaliüberschuß, aufweisen. Die neuen Sole sind besonders zur Verwendung bei der Herstellung von Papier als Zusätze in Kombination mit kationischen Polymeren geeignet.
  • Kieselerdesole, wobei der Begriff hier für Kieselerdehydrosole verwendet wird, sind wäßrige Systeme mit sehr kleinen Kieselerdeteilchen, die auf verschiedenen Anwendungsgebieten verwendet werden können, unter anderem abhängig von der Teilchengröße. Bei der Herstellung von Papier haben Sole auf Kieselerdebasis mit anionischen Teilchen während der letzten paar Jahre eine zunehmende Nutzung erreicht. Die Kieselerdesole werden hier als Zusätze zum Papierstoff in Kombination mit kationischen Polymeren verwendet, hauptsächlich um die Retention und Entwässerung bei der Papierherstellung zu steigern. Im Europäischen Patent 41056 ist zum Beispiel die Verwendung kolloidaler Kieselerdesole in Kombination mit kationischer Stärke bei der Herstellung von Papier offenbart. Es wird allgemein angegeben,-daß die Kieselerdeteilchen eine spezifische Oberfläche innerhalb des Bereichs von 50 bis 1000 m²/g aufweisen. Ferner wird allgemein für die Sole angegeben, daß sie mit Alkali auf ein Molverhältnis von SiO&sub2; zu M&sub2;O von 10:1 bis 300:1 und vorzugsweise auf ein Verhältnis von 15:1 bis 100:1 stabilisiert worden sind. Die bei der Herstellung von Papier kommerziell verwendeten Sole sind von dem Typ, der kolloidale Teilchen mit einer Teilchengröße von üblicherweise etwa 4 bis etwa 7 nm, d.h. einer spezifischen Oberfläche von etwa 700 bis etwa 300 m²/g, aufweist, und vor allem Sole mit Teilchen, die eine spezifische Oberfläche von etwa 500 m²/g aufweisen, sind kommerziell verwendet worden. Nach allgemeiner Meinung ergeben Sole mit kolloidalen Teilchen der vorstehend angegebenen Größe die besten Ergebnisse und sie sind auch in Hinsicht auf ihre Stabilität bevorzugt worden. Die kommerziellen Sole weisen normalerweise ein Molverhältnis von SiO&sub2; zu M&sub2;O von etwa 40:1 auf, d.h. sie sind mit kleineren Mengen Alkali stabilisiert worden. Wie aus dem erwähnten Europäischen Patent ersichtlich wird, sind Versuche unternommen worden, Kieselerdesole mit Teilchen herzustellen, die eine hohe spezifische Oberfläche aufweisen. Jedoch sind diese nicht stabil genug gewesen, um in einem größeren Maßstab verwendet zu werden.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wurde gefunden, daß, wenn die Sole ein bestimmtes Molverhältnis von SiO&sub2; zu M&sub2;O aufweisen, Kieselerdesole mit Teilchen, die eine hohe spezifische Oberfläche aufweisen, stabil sind und die hohe spezifische Oberfläche lange genug in einem hohen Bereich gehalten werden kann, um eine kommerzielle Handhabung zu ermöglichen.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft folglich neue Kieselerdesole, die dadurch charakterisiert sind, daß sie Teilchen enthalten, die eine vergleichsweise hohe spezifische Oberfläche aufweisen, und dadurch, daß sie ein vergleichsweise geringes Molverhältnis von SiO&sub2; zu M&sub2;O (wobei M für ein Alkalimetallion und/oder Ammoniumion steht und M vorzugsweise ein Natriumion bedeutet), d.h. einen verhältnismäßig hohen Alkaligehalt aufweisen. Es wurde gefunden, daß diese Sole, die anionische Teilchen enthalten, bei der Herstellung von Papier und ähnlichen Produkten brauchbar sind und daß sie hierdurch in Kombination mit kationischen Polymeren eine sehr gute Verbesserung der Retention und Entwässerung ergeben. Zusätzlich zu den Kieselerdesolen, wie in den beiliegenden Ansprüchen definiert, betrifft die vorliegende Erfindung auch ein Verfahren zur Herstellung von Kieselerdesolen und die Verwendung der Sole, wie in den beiliegenden Ansprüchen definiert.
  • Die vorliegenden Kieselerdesole sind dadurch charakterisiert, daß die Kieselerdeteilchen eine vergleichsweise hohe spezifische Oberfläche aufweisen und diese liegt innerhalb des Bereichs von 700 bis 1200 m²/g. Die angegebene spezifische Oberfläche ist mittels Titration mit NaOH gemäß dem von Sears in Analytical Chemistry 28(1956):12, 198l-1983 beschriebenen Verfahren gemessen worden. Die Kieselerdesole gemäß der Erfindung sind ferner dadurch charakterisiert, daß sie ein verhältnismäßig geringes Molverhältnis von SiO&sub2; zu M&sub2;O innerhalb des Bereichs von 6:1 bis 12:1 und geeigneterweise innerhalb des Bereichs von 7:1 bis 10:1 aufweisen. Wenn die Sole das angegebene Molverhältnis von SiO&sub2; zu M&sub2;O, d.h. einen großen Alkaliüberschuß, aufweisen, sind sie sowohl gegen Gelierung als auch gegen eine beträchtliche Abnahme der spezifischen Oberfläche ausreichend lange stabil, sodaß sie in kommerzieller Weise gehandhabt, transportiert und verwendet werden können und dies bei Konzentrationen, die in Hinsicht auf diese Aspekte geeignet sind. Das Molverhältnis darf nicht unter 6:1 liegen wegen des Risikos einer Gelierung, die sich ergibt, wenn diese Grenze unterschritten wird. Die Grenze von 12:1 ist zur Aufrechterhaltung der hohen spezifischen Oberfläche der Teilchen erforderlich. Die vorliegenden Sole weisen geeigneterweise einen Gehalt an Trockensubstanz, berechnet als SiO&sub2;, von etwa 3 bis etwa 15 Gewichtsprozent auf und sie weisen vorzugsweise einen Gehalt an Trockensubstanz innerhalb des Bereichs von 5 bis 12 Gewichtsprozent auf.
  • Die Sole gemäß der Erfindung können ausgehend von üblichen Alkaliwassergläsern, Kalium- oder Natriumwasserglas, vorzugsweise aus Natriumwasserglas hergestellt werden. Das Molverhältnis von SiO&sub2; zu Na&sub2;O oder K&sub2;O in dem Wasserglas kann, wie an sich bekannt, innerhalb des Bereichs von 1,5:1 bis 4,5:1 liegen und liegt vorzugsweise innerhalb des Bereichs von 3,2:1 bis 3,9:1. Eine verdünnte Lösung des Wasserglases wird verwendet und diese weist geeigneterweise einen SiO&sub2;-Gehalt von etwa 3 bis etwa 12 Gewichtsprozent, vorzugsweise von etwa 5 bis etwa 10 Gewichtsprozent auf. Die Wasserglaslösung, die normalerweise einen PH-Wert um 13 oder über 13 aufweist, wird auf einen pH-Wert von etwa 1 bis etwa 4 angesäuert. Das Ansäuern kann in an sich bekannter Weise durch Zusatz von Mineralsäuren, wie zum Beispiel Schwefelsäure, Salzsäure und Phosphorsäure, oder gegebenenfalls mit anderen bekannten Chemikalien zum Ansäuern von Wasserglas, wie Ammoniumsulfat und Kohlendioxid, ausgeführt werden. Jedoch ist es bevorzugt, daß das Ansäuern mittels saurer Kationenaustauscher ausgeführt wird, die unter anderem zu stabileren Produkten führen und fast natriumfreie saure Sole ergeben. Das Ansäuern wird vorzugsweise mittels eines stark sauren Kationenaustauscherharzes, zum Beispiel vom Sulfonsäuretyp, ausgeführt. Es ist bevorzugt, daß das Ansäuern auf einen pH-Wert von etwa 2,0 bis 4,0 und am stärksten bevorzugt von etwa 2,2 bis etwa 3,0 ausgeführt wird. Nach Ansäuern wird eine Alka1isierung des sauren Sols auf das angegebene Molverhältnis von SiO&sub2; zu M&sub2;O ausgeführt. Das erhaltene Sol wird hierdurch normalerweise einen pH-Wert über 10,5 erhalten. Die Alkalisierung kann mit üb1ichem Alkali, wie Natrium-, Kalium- oder Ammoniumhydroxid, ausgeführt werden. Es ist jedoch bevorzugt, daß die Alkalisierung durch Zusatz von Wasserglas ausgeführt wird. Kalium- und Natriumwasserglas, insbesondere Natriumwasserglas, mit einem wie vorstehend beschriebenen Molverhältnis von Si2O zu M&sub2;O wird bei diesem Alkalisierungsschritt verwendet. Der SiO&sub2;-Gehalt in der für die Alkalisierung verwendeten Wasserglaslösung ist nicht entscheidend, aber wird in Hinsicht auf den gewünschten Gehalt an Trockensubstanz bestimmt. Der SiO&sub2;-Gehalt liegt geeigneterweise innerhalb des Bereichs von etwa 5 bis etwa 35 Gewichtsprozent und vorzugsweise innerhalb des Bereichs von 10 bis 30. Das saure Sol weist Teilchen mit einer hohen spezifischen Oberfläche, über 1000 m²/g und normalerweise um 1300 m²/g, auf. Nach der A1kalisierung beginnt ein Teilchenwachstum und folglich eine Abnahme der spezifischen Oberfläche. Da die Sole jedoch das angegebene Molverhältnis von SiO&sub2; zu M&sub2;O aufweisen, wird die Oberfläche innerhalb des angegebenen Bereichs nach einem ziemlich kurzen Zeitraum, etwa einer Woche, stabilisiert werden und innerhalb dieses Bereichs längere Zeit, mindestens zwei Monate, stabil sein. Gemäß dem Verfahren können Kieselerdesole mit Trockengehalten von etwa 3 bis etwa 15 Gewichtsprozent und geeigneterweise von etwa 5 bis etwa 12 Gewichtsprozent hergestellt werden.
  • Die neuen Sole mit anionischen Teilchen gemäß der Erfindung sind bei der Herstellung von Papier besonders geeignet. Die vorliegende Erfindung betrifft auch diese Verwendung der Sole. Wie bei der Einleitung erwähnt, ist die Verwendung von Solen auf Kieselerdebasis in Kombination mit kationischen Polymeren bei der Herstellung von Papier gut bekannt, hauptsächlich um die Retention und Entwässerung zu verbessern. Die vorliegenden Kieselerdesole werden in entsprechender Weise, wie es für Kieselerdesole mit anionischen Teilchen bekannt ist, verwendet und sie ergeben in Kombination mit kationischen Polymeren eine wesentliche Verbesserung der Retention und Entwässerung bei der Papierherstellung. Sehr gute Retentionsund Entwässerungsergebnisse werden als Ergebnis der hohen spezifischen Oberfläche der Sole erhalten. Die verbesserte Entwässerung bedeutet auch, daß die Geschwindigkeit der Papiermaschine erhöht werden kann und weiter, daß weniger Wasser in der Presse und den Trocknungsabschnitten der Papiermaschine wegegtrocknet werden muß, und ein wirtschaftlich wesentlich verbessertes Papierherstellungsverfahren wird hierdurch erhalten. Die sehr stark verminderte Soldosierung, berechnet als SiO&sub2;, die erforderlich ist, um entsprechende Ergebnisse wie mit kommerziellen Solen zu erhalten, sollte besonders erwähnt werden.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft folglich auch ein Verfahren zur Herstellung von Papier, das die in den Ansprüchen dargelegten charakteristischen Merkmale aufweist. Als kationisches Polymer gemäßder Erfindung sind solche Polymere geeignet, die üblicherweise bei der Papierherstellung als Retentions- und/oder Naßfestigkeitsmittel verwendet werden, und sie können natürlich, d.h. auf Kohlenhydratbasis, oder synthetisch sein. Als Beispiele geeigneter kationischer Polymere können kationische Stärke, kationisches Guargummi, kationische Polyacrylamide, Polyethylenimine, Polyamidoamine und Poly(diallyldimethylammoniumchlorid) erwähnt werden. Die kationischen Polymere können getrennt oder in Kombination mit einander verwendet werden. Bevorzugte kationische Polymere sind kationische Stärke und kationisches Polyacrylamid. Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform werden die Kieselerdesole in Kombination sowohl mit kationischer Stärke als auch mit kationischem synthetischem Polymer und besonders dann kationischem Polyacrylamid verwendet.
  • Die Menge an Kieselerdesol und kationischem Polymer bei der Papierherstellung gemäß der vorliegenden Erfindung kann innerhalb breiter Grenzen schwanken, die unter anderem vorn Papierstofftyp, von der Anwesenheit von Füllstoffen und anderen Bedingungen abhängen. Die Solmenge sollte mindestens 0,01 kg/t betragen, berechnet als SiO&sub2; auf trockene Fasern und mögliche Füllstoffe, und liegt geeigneterweise innerhalb des Bereichs von 0,05 kg/Tonne bis 5 kg/Tonne und vorzugsweise innerhalb des Bereichs von 0,1 bis 2 kg/Tonne. Das Sol wird geeigneterweise zum Papierstoff mit Trockengehalten innerhalb des Bereichs von 0,1 bis 5 Gewichtsprozent zugesetzt. Die Menge an kationischem Polymer ist in hohem Maße vom Polymertyp und von anderen Wirkungen, die vom Polymer gewünscht werden, abhängig. Für synthetische kationische Polymere werden normalerweise mindestens 0,01 kg/Tonne verwendet, berechnet als Trockensubstanz auf trockene Fasern und gegebenenfalls Füllstoffe. Geeigneterweise werden Mengen von 0,01 bis 3 und vorzugsweise von 0,03 bis 2 kg/Tonne verwendet. Für kationische Polymere auf Kohlenhydratbasis, wie kationische Stärke und kationisches Guargummi, werden normalerweise Mengen von mindestens 0,1 kg/Tonne verwendet, berechnet als Trockensubstanz auf trockene Fasern und gegebenenfalls Füllstoffe. Für diese Polymere werden geeigneterweise Mengen von 0,5 bis 30 kg/Tonne und vorzugsweise von 1 bis 15 kg/Tonne verwendet. Das Gewichtsverhältnis von kationischem Polymer zu Sol, berechnet als SiO&sub2;, sollte geeigneterweise mindestens 0,01:1 und geeigneterweise mindestens 0,2:1 betragen. Die obere Grenze für kationisches Polymer ist hauptsächlich eine Frage der Wirtschaftlichkeit und der Ladung. Für Polymere mit geringer Kationenaktivität, wie kationische Stärke, allein oder in Kombination mit anderen kationischen Polymeren, können folglich sehr hohe Mengen verwendet werden, bis zu einem Verhältnis von 100:1 und höher, und die Grenze wird hauptsächlich in Hinsicht auf die Wirtschaftlichkeit bestimmt. Für die meisten Systeme liegen geeignete Verhältnisse von kationischem Polymer zu Sol, berechnet als SiO&sub2;, innerhalb des Bereichs von 0,2:1 bis 100:1. Wenn das Kieselerdesol zusammen mit einer Kombination aus kationischer Stärke und kationischem synthetischem Polymer und vorzugsweise kationischem Polyacrylamid verwendet wird, liegt das Gewichtsverhältnis zwischen den beiden letzteren geeigneterweise innerhalb des Bereichs von 0,5:1 bis 200:1 und vorzugsweise innerhalb des Bereichs von 2:1 bis 100:1. Die vorliegenden Kieselerdesole können natürlich bei der Herstellung von Papier in Kombination mit Papierchemikalien, die bei der Papierherstellung üblich sind, wie Hydrophobierungsmitteln, Trockenfestigkeitsmitteln Naßfestigkeitsmitteln usw., verwendet werden. Es ist besonders geeignet, Aluminiumverbindungen in Kombination mit den vorliegenden Solen und kationischen Polymeren zu verwenden, da gefunden wurde, daß Aluminiumverbindungen eine zusätzliche Verbesserung der Retention und Entwässerung ergeben können. Eine beliebige, an sich zur Verwendung bei der Papierherstellung bekannte Aluminiumverbindung kann verwendet werden, z.B. Alaun, Polyaluminiumverbindungen, Aluminate, Aluminiumchlorid und Aluminiumnitrat. Auch die Menge an Aluminiumverbindung kann innerhalb breiter Grenzen schwanken und es ist geeignet, die Aluminiumverbindung in einem Gewichtsverhältnis zum Sol, berechnet als SiO&sub2;, von mindestens 0,01:1 zu verwenden, wobei die Aluminiumverbindung als Al&sub2;O&sub3; berechnet worden ist. Das Verhältnis sollte geeigneterweise 3:1 nicht überschreiten und liegt vorzugsweise innerhalb des Bereichs von 0,02:1 bis 1,5:1. Die Polyaluminiumverbindungen können zum Beispiel Polyaluminiumchloride, Polyaluminiumsulfate und Polyaluminiumverbindungen sein, die sowohl Chlorid- als auch Sulfationen enthalten. Die Polyaluminiumverbindungen können auch andere Anionen als Chloridionen enthalten, zum Beispiel Anionen von Schwefelsäure, Phosphorsäure, organischen Säuren, wie Citronensäure und Oxalsäure.
  • Die Kieselerdesole und die kationischen Polymere können bei der Herstellung von Papier aus verschiedenen Papierstoffarten aus cellulosehaltigen Fasern verwendet werden und die Papierstoffe sollten geeigneterweise mindestens 50 Gewichtsprozent an solchen Fasern enthalten, berechnet auf Trockenmaterial. Die Bestandteile können zum Beispiel als Zusätze zu Papierstoffen aus Fasern aus chemischem Faserbrei, wie Sulfatund Sulfitfaserbrei, thermomechanischem Faserbrei, Refiner- Holzstoff oder Holzschliff aus Hartholz und auch Weichholz verwendet werden und können auch für Papierstoffe auf Basis von Recycling-Fasern verwendet werden. Die Papierstoffe können auch mineralische Füllstoffe üblicher Typen, wie Kaolin, Titandioxid, Gips, Kreide und Talk enthalten. Die Begriffe Papier und Papierherstellung, die hier verwendet werden, schließen natürlich nicht nur Papier, sondern auch andere cellulosefaserfaltige Produkte in Blatt- oder Gewebeform, wie Zellstoffbahnen, Karton und Pappe, und deren Herstellung ein.
  • Die Sole können innerhalb eines breiten pH-Bereichs bei der Papierherstellung verwendet werden. Die besten Wirkungen werden jedoch unter neutralen oder alkalischen Bedingungen erhalten. Es ist folglich bevorzugt, daß die Sole bei der Papierherstellung verwendet werden, wenn der pH-Wert des Papierstoffs 6 oder höher ist. Selbst wenn eine beliebige Zugabereihenfolge verwendet werden kann, ist es bevorzugt, daß das kationische Polymer vor dem Sol zugesetzt wird. Wenn sowohl kationische Stärke als auch kationisches synthetisches Polymer verwendet werden, ist es bevorzugt, daß sie in dieser Reihenfolge zugesetzt werden.
  • Die vorliegende Erfindung wird weiter in den folgenden Beispielen veranschaulicht, die sie jedoch nicht beschränken sollen. Teile und Prozent betreffen Gewichtsteile bzw. Gewichtsprozent, sofern nicht anders angegeben.
    • Beispiel 1A - 1C
  • In diesen Beispielen wird die Herstellung der neuen Sole beschrieben.
    • Beispiel 1A
  • 5000 g einer Wasserglas lösung mit einem Molverhältnis von SiO&sub2; zu Na&sub2;O von 3,49:1 und einem SiO&sub2;-Gehalt von 5,75% wurde einem Ionenaustausch unterworfen, indem sie durch eine mit dem Kationenaustauscherharz Amberlite IR-120 gefüllte Säule gepumpt wurde.
  • Zu 1000 g des erhaltenen sauren Sols mit einem SiO&sub2;-Gehalt von 5,58% wurden 146 g einer Wasserglaslösung mit einem Molverhältnis von 3,49:1 und einem SiO&sub2;-Gehalt von 24,8% unter Rühren zugesetzt.
  • Das erhaltene Sol A wies ein Endmolverhältnis von SiO&sub2; zu Na&sub2;O von 8,8:1 auf und die spezifische Oberfläche der Teilchen, gemessen nach einer Woche, war 1010 m²/g. Das Sol war für einige Monate gegen Gelierung stabil. Die spezifische Oberfläche der Teilchen wurde nach etwa 1 Monat gemessen und war dann etwa 920 m²/g. Wenn nach etwa 2 Monaten gemessen wurde, war die spezifische Oberfläche noch so hoch wie 875 m²/g.
    • Beispiel 1B
  • Eine Wasserglaslösung wurde in einer Säule gemäß Beispiel 1A einem Ionenaustausch unterworfen, sodaß ein saures Sol mit einem SiO&sub2;-Gehalt von 4,84% erhalten wurde. Zu 900 kg des sauren Sols wurden 97,5 kg einer Wasserglaslösung mit einem SiO&sub2;-Gehalt von 24,8% und einem Molverhältnis von SiO&sub2; zu Na&sub2;O von 3,49 zugesetzt.
  • Das erhaltene Sol B wies ein Endmolverhältnis von SiO&sub2; zu Na&sub2;O von 9,8:1 auf und die spezifische Oberfläche der Teilchen, gemessen nach l Woche, war 980 m²/g.
    • Beispiel 1C
  • Eine Wasserglas lösung wurde in einer Säule einem Ionenaustausch zu einem sauren Sol mit einem SiO&sub2;-Gehalt von 4,71% unterworfen. Zu 500 g Portionen dieses sauren Sols wurden unterschiedliche Mengen an Wasserglas mit einem SiO&sub2;-Gehalt von 22,8% und einem Na&sub2;O-Gehalt von 6,5% zugesetzt. In der nachstehenden Tabelle sind die spezifische Oberfläche für die Sole, gemessen eine Woche nach der Herstellung, und das Endmolverhältnis von SiO&sub2; zu Na&sub2;O in den Solen gezeigt. Sol Menge an Wasserglas g Spezifische Oberfläche m²/g Molverhältnis SiO&sub2;:Na&sub2;O
    • Beispiel 2a) - 2d)
  • In den folgenden Tests wurden die neuen Sole bei der Herstellung von Papier in Kombination mit kationischen Polymeren beurteilt.
  • Der Entwässerungsef fekt wurde in einem "Canadian Standard Freeness (CSF) Tester" gemäß SCAN-C 21:65 beurteilt. Die Chemikalienzusätze erfolgten zu einem "Britt Dynamic Drainage Jar" mit blockiertem Auslaß bei 800 U/min in 45 Sekunden und das Papierstoffsystem wurde dann in den Mahlgrad(freeness)prüfer überführt. Die Entwässerungsergebnisse sind als ml CSF angegeben.
    • Beispiel 2a
  • In diesem Beispiel wurde der Entwässerungseffekt der Sole A und B untersucht. Der Papierstoff war ein Gemisch aus 60% gebleichtem Birkensulfat und 40% gebleichtem Kiefernsulfat. 30% Kreide wurden dem Papierstoff als Füllstoff zugesetzt und ein Papierstoff mit einer Konzentration von 3 g/l wurde dann hergestellt und diesem wurde 1 g/1 Na&sub2;SO&sub4; 10H&sub2;O zugesetzt. Der pH-Wert des Papierstoffs war 7,5 und sein CSF-Wert war 310 ml. Als kationisches Polymer wurde in den Tests kationische Stärke, die einen Substitutionsgrad von 0,04 aufwies, verwendet und in einer Menge von 5 kg/Tonne, bezogen auf trockene Fasern und Füllstoffe zugesetzt. Wenn nur kationische Stärke in einer Menge von 5 kg/Tonne zugesetzt wurde, wurde ein CSF-Wert von 360 ml erhalten. In den nachstehend gezeigten Tests wurde die kationische Stärke vor dem Sol zugesetzt. Als Vergleich wurde ein kommerzielles Kieselerdesol, wie im Europäischen Patent 41056 offenbart verwendet, das eine spezifische Oberfläche von 500 m²/g und ein Molverhältnis von SiO&sub2; zu Na&sub2;O von etwa 40:1 aufwies. Sol A kg/t Kommerzielles CSF
  • Wie ersichtlich kann entweder eine höhere Wirkung bei der gleichen Dosierung erhalten werden oder eine viel geringere Dosierung kann verwendet werden, um die gleichen Ergebnisse wie mit dem kommerziellen Sol zu erhalten. Die in der Tabelle gezeigten Werte betreffen Sol A und B nach Lagerung für eine Woche. Nach zwei Monaten Lagerung ergaben die Sole entsprechende Verbesserungen im Vergleich zum kommerziellen Sol.
    • Beispiel 2b
  • In diesem Beispiel wurde die Wirkung des Sols A in Kombination mit einer Zahl verschiedener kationischer Polymere untersucht. Die kationischen Polymeren waren: kationisches Guargummi mit einem Substitutionsgrad von etwa 0,12 (GUAR), kationisches Polyacrylamid mit mittelhoher Ladung und hohem Molekulargewicht (PAM) und kationisches Poly(diallyldimethylammoniumchlorid) (Poly(DADMAC)). Der gleiche Papierstofftyp wie in Beispiel 2a) wurde verwendet. Jedoch war der ursprüngliche CSF-Wert für den Papierstoff 255 ml. Das kationische Polymer wurde in allen Tests dem Papierstoff vor dem Sol zugesetzt. Ein Vergleich mit dem gleichen kommerziellen Sol wie in Beispiel 2A wurde auch durchgeführt. GUAR kg/t PAM kg/t Poly(DADMAC) kg/t Sol A kg/t Kommerzielles CSF Sol kg/t ml
    • Beispiel 2c
  • In diesem Beispiel wurde der Entwässerungseffekt der Sole C1 bis C6 in Kombination mit kationischer Stärke untersucht. Der Papierstoff war ein Holzschliff mit einer Konzentration von 3 g/l und einem pH-Wert von 8,6. Das kationische Polymer wurde vor dem Sol zugesetzt und die Sole waren bei den Tests etwa eine Woche alt. Ohne Zusatz von Chemikalien wies der Papierstoff einen Mahlgradwert von 180 ml auf. Mit Zusatz von nur 7 kg/t kationischer Stärke war der Mahlgradwert 265 ml. Wenn 7 kg kationische Stärke und 1 kg Sol verwendet wurden, wobei die Mengen als Trockensubstanz auf 1 Tonne trockene Fasern berechnet sind, wurden die folgenden Ergebnisse erhalten.
  • Kationische Stärke + Sol C1: 320 ml CSF
  • Kationische Stärke + Sol C2: 323 ml CSF
  • Kationische Stärke + Sol C3: 323 ml CSF
  • Kationische Stärke + Sol C4: 325 ml CSF
  • Kationische Stärke + Sol CS: 330 ml CSF
  • Kationische Stärke + Sol C6: 340 ml CSF
  • Dem gleichen Holzschliffpapierstoff wie vorstehend wurden 0,2 kg/t eines kationischen Polyacrylamids zugesetzt und ein Mahlgradwert von 225 ml wurde dann erhalten. Wenn die entsprechende Menge an kationischem Polyacrylamid in Kombination mit 1,0 kg/t Sol C2 verwendet wurde, wurde ein Mahlgradwert von 235 erhalten und, wenn eine Kombination aus kationischer Stärke (7 kg/t), kationischem Polyacrylamid (0,2 kg/t) und Sol C2 (1,0 kg/t) verwendet wurde, war der Mahlgradwert 390.
    • Beispiel 2d
  • In diesem Beispiel wurden die Retentionseigenschaften mittels eines "Britt Dynamic Drainage Jar" bei 800 U/min beurteilt. Dies ist das übliche Testverfahren für Retention in der Papierindustrie.
  • Der Papierstoff wurde aus 60% gebleichtem Birkensulfat und 40% geb1eichtem Kiefernsulfat zubereitet. 30% Kreide wurden dem Papierstoff als Füllstoff zugesetzt und er wurde dann auf eine Konzentration von 5 g/l verdünnt. Dann wurde 1 g/l Na&sub2;SO&sub4; 10H&sub2;O zugesetzt. Der Papierstoff wies eine Feinstofffraktion von 37,2% und einen pH-Wert von 7,5 auf.
  • Das bei diesen Retentionstests verwendete Sol (C4) war Sol C4 gemäß Beispiel 1C. Die Dosierungsreihenfolge für die Chemikalien war kationisches Polymer, gefolgt von Kieselerdesol. Wenn in dem Test sowohl kationische Stärke (CS) als auch kationisches Polyacrylamid (PAM) verwendet wurden, wurden diese in dieser Reihenfolge zugesetzt. Vergleiche mit dem gleichen kommerziellen Sol wie in Beispiel 2A wurden auch angestellt. Die Ergebnisse sind nachstehend gezeigt. Test Nr. Kommerzielles Sol kg/t Retention %

Claims (9)

1. Kieselerdesol mit einem Molverhältnis von SiO&sub2; zu M&sub2;O im Bereich von 6:1 bis 12:1, wobei M ein Alkalimetallion und/oder Ammoniumion darstellt, wobei die Solteilchen eine spezifische Oberfläche im Bereich von 700 bis 1200 m²/g aufweisen, gemessen durch Titration mit Natriumhydroxid.
2. Kieselerdesol nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Sol ein Molverhältnis -von SiO&sub2; zu M&sub2;O im Bereich von 7:1 bis 10:1 aufweist.
3. Verfahren zur Herstellung eines Kieselerdesols, wobei eine Wasserglaslösung auf einen pH-Wert im Bereich von 1 bis 4 angesäuert wird, wonach das erhaltene saure Sol auf ein Molverhältnis SiO&sub2; zu M&sub2;O im Bereich von 6:1 bis 12:1 alkalisiert wird, wobei M ein Alkalimetallion und/oder Ammoniumion darstellt.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Alkalisierung durch Zusatz einer Wasserglaslösung ausgeführt wird.
5. Verfahren zur Herstellung von Papier aus einer Suspension cel1ulosehaltiger Fasern und gegebenenfalls Füllstoffen, wobei der Suspension kationisches Polymer und anionisches Kieselerdesol zugesetzt werden und die Suspension auf einem Drahtnetz geformt und entwässert wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Suspension kationisches Polymer und ein Sol zugesetzt werden, das ein Molverhältnis von SiO&sub2; zu M&sub2;O im Bereich von 6:1 bis 12:1 aufweist, wobei M ein Alkalimetallion und/oder Ammoniumion darstellt, und das Solteilchen mit einer spezifischen Oberfläche im Bereich von 700 bis 1200 m²/g, gemessen durch Titration mit Natriumhydroxid, aufweist.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Sol ein Molverhältnis von SiO&sub2; zu M&sub2;O im Bereich von 7:1 bis 10:1 aufweist.
7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Suspension Sol und ein kationisches Polymer zugesetzt werden, das kationische Stärke oder kationisches Polyacrylamid ist.
8. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Suspension Sol, kationische Stärke und ein kationisches synthetisches Polymer zugesetzt werden.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das kationische synthetische Polymer kationisches Polyacrylamid ist.
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