ES2205630T3 - Suspension de silicato de aluminio. - Google Patents
Suspension de silicato de aluminio.Info
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Abstract
LA SUSPENSION ACUOSA DE SILICATO DE ALUMINIO, QUE LLEVA UN CONTENIDO EN SILICATO DE ALUMINIO DE AL MENOS 30 % EN PESO SE PREPARA MEDIANTE LICUEFACCION DE LA TORTA DE FILTRADO DE SILICATO DE ALUMINIO O MEDIANTE DISPERSION DEL POLVO DE SILICATO DE ALUMINIO EN AGUA AÑADIENDOSE EL POLVO DEL SILICATO DE ALUMINIO, TENSIOACTIVO Y SULFATO DE ALUMINIO. SE PUEDE UTILIZAR PARA LA FABRICACION DE PAPEL.
Description
Suspensión de silicato de aluminio.
La invención se refiere a una suspensión acuosa
de silicato de aluminio, a un procedimiento para su fabricación y
su uso.
El silicato de aluminio como, por ejemplo, P 820,
está descrito en Ullmanns Enzyklopädie der technichen Chemie
(Enciclopedia de la química técnica de Ullmann), 4ª edición, tomo
21, página 467, tabla 12. Se usa como material de carga de la masa,
en la fabricación de papel. Usando silicato de aluminio se puede
mejorar la capacidad de impresión de papel de periódico y de papel
biblia. El silicato de aluminio es un polvo blanco, que es
distribuido en esta forma. Sin embargo, en la fabricación de papel,
casi todos los materiales de partida son usados en forma de
suspensiones acuosas. Por ello, el silicato de aluminio tiene la
desventaja, de que, para su uso en la fabricación de papel, se
deben construir y usar dispositivos separados para el procesamiento,
a causa de la consistencia en forma de polvo. Se puede superar esta
desventaja, si se puede usar el polvo de silicato de aluminio en
forma de una suspensión acuosa, en la fabricación de papel.
Por ello existe el objetivo de transferir el
silicato de aluminio, en forma de polvo, a una suspensión acuosa,
estable en el almacenamiento, con un alto contenido de sustancia
sólida, que pueda usarse en la fabricación de papel.
El objeto de la invención es una suspensión
acuosa de silicato de aluminio, que se caracteriza porque, además
de agua, contiene por lo menos 30% en peso, preferentemente, por lo
menos 35% en peso, de silicato de aluminio, 0,1 a 3,0% en peso de
sulfato de aluminio y 0,1 a 5,0% en peso de tensioactivos del grupo
compuesto por óxido de polietileno, poliacrilatos y citrato de
sodio.
En una forma de realización preferida de la
invención, como silicato de aluminio se puede usar silicato de
aluminio P 820.
Como tensioactivos se usan óxido de polietileno,
como tensioactivo no iónico y como tensioactivos aniónicos y/o
catiónicos se usan poliacrilatos y citrato de sodio.
El contenido de sustancia sólida de la
suspensión, en una realización preferida, puede ascender a 35 hasta
45% en peso, especialmente, a 35 hasta 40% en peso. El valor de pH
de la suspensión puede estar entre 4,5 y 9,5, preferentemente, entre
5,0 y 8,0.
Otro objeto de la invención es un procedimiento
para fabricar la suspensión de silicato de aluminio, que está
caracterizado porque se precipita un silicato de aluminio, por vía
sintética, a partir de sulfato de aluminio y vidrio soluble, y se
filtra, se licua la torta de filtración de silicato de aluminio con
una solución acuosa de sulfato de aluminio, con agitación y/o
cizallamiento, se añade por lo menos un tensioactivo, a la torta de
filtración licuada de silicato de aluminio se añade silicato de
aluminio en polvo con agitación y/o cizallamiento y, dado el caso se
agita y/o cizalla la mezcla una vez más.
En una forma de realización de la invención se
puede lavar y secar la torta de filtración de silicato de aluminio.
Se puede mezclar el polvo de silicato de aluminio obtenido, con una
solución acuosa de sulfato de aluminio, agitando y/o cizallando,
añadir por lo menos un tensioactivo, añadir más silicato de
aluminio, en forma de polvo, a esta suspensión, agitando y/o
cizallando y, dado el caso, agitar y/o cizallar la mezcla una vez
más.
La suspensión acuosa de silicato de aluminio,
conforme a la invención, convenientemente presenta un alto contenido
de sustancia sólida. Ni siquiera durante un tiempo prolongado de
almacenamiento, se produce una sedimentación de la sustancia
sólida.
No se necesita moler para desestructurar.
La suspensión acuosa de silicato de aluminio,
conforme a la invención, puede usarse en la fabricación de
papel.
Los materiales de partida están caracterizados en
la tabla 1:
| Polvo P 820 A | Torta de filtración P 820 A | |
| Densidad de masa apisonada [g(l] | 237 | - |
| Pérdida por desecación (%) | 6,4 | 70,0 |
| Contenido de sustancia sólida (%) | 93,6 | 30 |
| Tamaño medio de partículas [\mum] | 5,6 | 7,5 |
| Superficie [m^{2}/g] | 66 | - |
| Adsorción de DBP [g/100g] | 90 | - |
| Valor de pH | 9,5 | 8,9 (suspensión) |
Se introducen poco a poco 2400 g de masa de
silicato de aluminio P 820 A en una probeta graduada de 5 l y se
cizalla a 8500 rpm con el Dispermal®. Al mismo tiempo se añaden en
etapas 30 ml de una solución de
Al_{2}(SO_{4})_{3} con una concentración de 90
g/l. El tiempo de cizallamiento para la licuación asciende a 14
min.
La influencia de la adición de sulfato de
aluminio, así como del cizallamiento, se desprende de las tablas 2
y 3.
| Sulfato de aluminio | Valor de pH | Viscosidad[mPa*s] | |
| [ml de solución] | [g/100g de suspensión] | ||
| 0 | 0 | 8,9 | 2000 |
| 0,5 | 0,02 | 8,9 | 2000 |
| 2 | 0,09 | 8,2 | 1800 |
| 4 | 0,18 | 6,8 | 1600 |
| 6 | 0,27 | 6,1 | 1500 |
| 8 | 0,36 | 5,7 | 1430 |
| 10 | 0,45 | 5,3 | 1400 |
| 12 | 0,54 | 5,1 | 1500 |
| 14 | 0,63 | 4,9 | 1900 |
| 16 | 0,72 | 4,8 | 1650 |
| 18 | 0,81 | 4,6 | 1650 |
| 20 | 0,90 | 4,5 | 1450 |
| 25 | 1,13 | 4,4 | 1200 |
| Tiempo de cizallamiento [min] | Viscosidad [mPa*s] | Tamaño medio de partículas d_{50} [\mum] |
| 0 | 2600 | 7,7 |
| 5 | 100 | 7,1 |
| 10 | 80 | 7,1 |
| 15 | 65 | 7,1 |
| 20 | 55 | 7,1 |
Se añade el aditivo tensioactivo agitando a baja
velocidad. Luego se dispersa la suspensión a 8500 rpm durante un
minuto. La cantidad añadida está indicada en las tablas 5 a 7.
Entonces se ajusta el contenido deseado de
sustancia sólida con polvo P 820 A.
Para 35% de contenido de sustancia sólida:
agregado de 217,1 g de polvo
Para 40% de contenido de sustancia sólida:
agregado de 456,3 g de polvo
El tiempo de concentración asciende a 15 min. Se
dispersa la suspensión así obtenida, a 8500 rpm, durante 30 min
más.
Finalmente la suspensión se cizalla una vez más,
durante 15 min, con el Ultra-Turrax®, con agitación
simultánea con el agitador de laboratorio IKA® (diámetro del disco
de dispersión = 6 cm, 1000 rpm).
En el caso de las suspensiones de silicato de
aluminio (P 820 A), que se almacenan a temperatura ambiente, se
determinan la sedimentación, el valor de pH, la viscosidad, el
valor del medidor de finura del molido y el tiempo para
redispersar, mediante sacudimiento y torneado. Después de un día,
adicionalmente se determina el contenido verdadero de sustancia
sólida. Se averiguan estos valores 1 día, 4 semanas y 14 semanas,
después de la fabricación de la suspensión.
Se miden las capas individuales de la suspensión
con una medida graduada en centímetros. Se deben distinguir los
siguientes tres tipos:
1. Agua sobrenadante
2. Suspensión
3. Sedimento del fondo.
Se sujetan los frascos de muestras invertidos en
el tamiz sacudidor (empresa Retsch, AS 200 digit) y se sacuden a
amplitud 100 con intervalo. Se determina el tiempo, al cabo del cual
las suspensiones están completamente redispersadas. Si no se logra
la redispersión, después de 10 min se interrumpe el ensayo.
En el mezclador de rodillos (ajuste 1) se hacen
girar la muestras, hasta que se haya formado nuevamente una
suspensión homogénea. Aquí también el tiempo máximo de tratamiento
asciende a 10 min.
Se mezcla la suspensión licuada durante 5 min en
el agitador magnético. Después de desconectar el agitador, se lee
el valor de pH.
Inmediatamente después de la determinación del
valor del pH, se mide la viscosidad con el Brookfield
DV-II+ (huso Nº 62, 100 rpm). Aquí también se lee
el valor después de 5 min.
Después de mezclar bien la suspensión, se
determina el tamaño de partículas de la suspensión con el medidor
de finura del molido.
Se secan 100 g de la suspensión redispersada en
una estufa de secado a 105ºC, hasta peso constante.
En el caso, de que no se logre licuar la solución
mediante sacudimiento o torneado, se intenta licuar la suspensión,
mediante la espátula.
Sólo se determinan el valor de pH, la viscosidad,
el valor del medidor de finura del molido y el contenido de
sustancia sólida, en una suspensión completamente redispersada.
Los datos determinados mediante los
procedimientos de análisis indicados, están expuestos en las tablas
6 a 8. Para juzgar la aptitud de un aditivo para mejorar las
propiedades de la suspensión, se deben considerar en más detalle
tres factores: la capacidad de procesamiento por añadido del
aditivo, el comportamiento de sedimentación de la suspensión, así
como la redispersabilidad del sedimento.
En las figuras 1 y 2 está representado el
comportamiento de sedimentación de las suspensiones adicionadas de
diferentes estabilizantes, para contenidos de sustancia sólida de
aproximadamente 35% en peso o, en su caso de 40% en peso. En estas
figuras están reproducidos los niveles de la fase del sedimento y de
la fase acuosa. Para cada aditivo (limitado por la pequeña línea
transversal en el margen izquierdo del diagrama) están
representados los valores para el almacenamiento, después de 1 día
(banda inferior), después de 4 semanas (banda del medio) y después
de 14 semanas (banda superior). Existe una buena estabilidad en el
almacenamiento, cuando no se forma un sedimento sólido y cuando por
encima de la suspensión no se forma una fase acuosa transparente,
es decir, siempre, cuando la suma del nivel de la sedimentación y
el nivel de la fase acuosa tiende a cero. Este es el caso de todos
los poliacrilatos examinados y del óxido de polietileno, ya sea,
para un contenido de sustancia sólida de 35%, así como para un
contenido de sustancia sólida del 40%. El citrato de sodio y el
bencenosulfonato de dodecilo sólo pudieron ser examinados en el caso
de un contenido de sustancia sólida de 35% y también se manifestó
una tendencia muy baja a la sedimentación.
Aunque las suspensiones, después de su
fabricación son líquidas, cuando se enfrían se vuelven pastosas.
Esto tampoco se puede impedir por el agregado de los aditivos
examinados. Sin embargo, las suspensiones se distinguen muy
fuertemente, en cuanto al consumo de energía que se necesita para
licuarlas. Se intenta cumplir con este insumo necesario de energía,
mediante un sacudimiento o torneado definido del recipiente con la
muestra. En algunas muestras, de esta manera se puede lograr una
licuación. Pero también existen suspensiones que no se pueden licuar
mediante el solo sacudimiento y torneado, pero se licuan en
seguida, cuando se pincha la superficie de la suspensión con una
espátula. Por ello, para juzgar la redispersabilidad, se reúnen
todas las observaciones y se clasifican subjetivamente según una
escala de muy bien hasta muy mal. Los resultados están expuestos en
la tabla 4.
Por capacidad de procesamiento por adición se
debe entender, cómo se desarrollaba el procesamiento por adición del
polvo, para aumentar la concentración de la suspensión, después de
añadir el estabilizante. Esta magnitud no se puede averiguar por
técnicas de medición, por ello se recurrió al juicio subjetivo de la
ejecución.
| Estabilizante | Capacidad de procesamiento | Comportamiento | Redispersabilidad |
| por adición | de sedimentación | ||
| Óxido de polietileno | + | ++ | + |
| Poliacrilato (PM = 1200) | + | + | + |
| Poliacrilato (PM = 8000) | + | + | + |
| Poliacrilato (PM = 15000) | + | + | + |
| Citrato de sodio | - | + | + |
| EDTA | ++ | - | -- |
| Polietilenglicol (PM = 200) | ++ | - | -- |
| Polietilenglicol (PM = 2000) | + | - | - |
| Polietilenglicol (PM = 10000) | + | - | o |
| Bencenosulfonato de dodecilo | -- | o | -- |
| ++ muy bien + bien o suficiente - mal -- muy mal |
(Tabla pasa a página
siguiente)
^{1} Fácilmente redispersable, mediante la
agitación con espátula
^{2} Redispersable con alguna dificultad,
mediante la agitación con espátula
^{3} Difícilmente redispersable, mediante la
agitación con espátula
^{4} Después de pinchar, se redispersa en
seguida
^{5} Después de pinchar, se redispersa al cabo
de 1 min
^{6} La determinación del valor del medidor de
finura de molido es difícil, porque la suspensión es espumosa
(Tabla pasa a página
siguiente)
^{1} Fácilmente redispersable, mediante la
agitación con espátula
^{2} Redispersable con alguna dificultad,
mediante la agitación con espátula
^{3} Difícilmente redispersable, mediante la
agitación con espátula
^{4} Después de pinchar, se redispersa en
seguida
^{5} Después de pinchar, se redispersa al cabo
de 1 min.
^{6} La determinación del valor del medidor de
finura de molido es difícil, porque la suspensión es espumosa
(Tabla pasa a página
siguiente)
^{1} Fácilmente redispersable, mediante la
agitación con espátula
^{2} Se redispersa con alguna dificultad,
mediante la agitación con espátula
^{3} Difícilmente redispersable, mediante la
agitación con espátula
^{4} Después de pinchar, se redispersa en
seguida.
^{5} Después de pinchar, se redispersa al cabo
de 1 min
^{6} La determinación del valor del medidor de
finura de molido es difícil, porque la suspensión es espumosa
Claims (4)
1. Suspensión acuosa de silicato de aluminio,
caracterizada porque, además de agua, contiene por lo menos
30% en peso de silicato de aluminio, 0,1 a 3,0% en peso de sulfato
de aluminio y 0,1 a 5,0% en peso de un tensioactivo, del grupo
compuesto por óxido de polietileno, poliacrilatos y citrato de
sodio.
2. Procedimiento para fabricar la suspensión de
silicato de aluminio, según la reivindicación 1,
caracterizado porque se precipita un silicato de aluminio,
por vía sintética, a partir de sulfato de aluminio y vidrio soluble,
y se filtra, se licua la torta de filtración mediante una solución
acuosa de sulfato de aluminio, con agitación y/o cizallamiento, se
añade por lo menos un tensioactivo, se añade silicato de aluminio
en polvo a la torta de filtro de silicato de aluminio licuada, con
agitación y/o cizallamiento y, dado el caso, se agita y/o cizalla
la mezcla una vez más.
3. Procedimiento para fabricar la suspensión de
silicato de aluminio, según la reivindicación 2,
caracterizado porque se lava y se seca la torta de
filtración de silicato de aluminio, se mezcla el polvo de silicato
de aluminio obtenido con una solución acuosa de sulfato de
aluminio, con agitación y/o cizallamiento, se añade por lo menos un
tensioactivo, a esta suspensión se añade más polvo de silicato de
aluminio, con agitación y/o cizallamiento, y, dado el caso, se
agita y/o cizalla la mezcla una vez más.
4. Uso de la suspensión de silicato de aluminio,
en la fabricación de papel.
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|---|---|---|---|
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