ES2264666T3

ES2264666T3 - Soles basados en silice.

Info

Publication number: ES2264666T3
Application number: ES00929996T
Authority: ES
Inventors: Michael Persson; Marek Tokarz; Maj-Lis Dahlgren; Hans Johansson-Vestin
Original assignee: Akzo Nobel NV
Current assignee: Akzo Nobel NV
Priority date: 1999-05-04
Filing date: 2000-04-28
Publication date: 2007-01-16
Anticipated expiration: 2020-04-28
Also published as: CN1349479A; ES2291203T3; DE60035980T2; CZ299846B6; DE60035980D1; KR100493487B1; CZ20013915A3; EP1181244A1; JP2002543303A; SI1181245T1; PL351165A1; KR100473904B1; EP1619171B1; CZ301699B6; CA2371494C; EP1619171A2; EP1181244B1; CA2371494A1; AU758165B2; KR20020024582A

Abstract

Un sol acuoso que contiene partículas de sílice, que se caracteriza porque tiene una superficie específica de al menos 115 m2/g de sol acuoso y un valor-S dentro del intervalo de 10 a 45%.

Description

Soles basados en sílice.

Generalmente, el presente invento se refiere a soles de sílice apropiados para ser utilizados en la fabricación de papel. Más particularmente, el invento se refiere a soles acuosos que contienen partículas de sílice, y a su utilización en la producción de papel. El proceso de este invento proporciona soles que contienen partículas de sílice con elevada capacidad de drenaje y de retención, elevada estabilidad y altos contenidos de sólidos.

Antecedentes

En la técnica de la fabricación de papel, se alimenta una suspensión acuosa que contiene fibras celulósicas, y cargas opcionales y aditivos, denominada pasta de papel, en una caja de cabeza que expulsa la pasta de papel sobre una cinta sinfín de conformación. Se drena el agua de la pasta de papel a través de la cinta sinfín de conformación, de manera que se forma papel continuo sobre la cinta sinfín, y posteriormente se deshidrata y se seca el papel continuo en la sección de secado de la máquina de papel. De manera convencional, se introducen coadyuvantes de drenaje y de retención en la reserva con el fin de facilitar el drenaje y de aumentar la adsorción de las partículas finas sobre las fibras celulósicas, de manera que queden retenidas con las fibras sobre al cinta sinfín.

Las partículas de sílice se usan ampliamente como coadyuvantes de drenaje y de retención en combinación con polímeros orgánicos cargados tales como polímeros de acrilamida aniónicos y catiónicos y almidones catiónicos y anfóteros. Tales sistemas de aditivos se describen en las patentes de EE.UU. Nos. 4.388.150; 4.961.825; 4.980.025; 5.368.833; 5.603.805; 5.607.552; y 5.858.174 y en la solicitud de patente internacional WO 97/18351. Estos sistemas se encuentran entre los coadyuvantes de drenaje y de retención más eficaces que se emplean en la actualidad.

Normalmente, las partículas de sílice apropiadas para su utilización como coadyuvantes de drenaje y de retención son suministradas en forma de dispersiones coloidales acuosas, los denominados soles. Normalmente, los soles de sílice que se utilizan a escala comercial tienen un contenido de sílice de alrededor de 7 a 15% en peso y contienen partículas con una superficie específica de al menos 300 m^{2}/g. Normalmente, los soles de partículas de sílice con superficies específicas mayores están más diluidos para aumentar la estabilidad de almacenamiento y para evitar la formación de gel.

Resultaría ventajoso proporcionar soles de sílice y partículas con mayor capacidad de drenaje y de retención e incluso con mayor estabilidad. También resultaría ventajoso proporcionar un proceso para preparar soles de sílice y partículas con propiedades mejoradas de drenaje, retención y estabilidad. Asimismo, resultaría ventajoso proporcionar un proceso de fabricación de papel con drenaje y/o retención mejorados.

El invento

De acuerdo con el presente invento, se proporcionan soles de sílice que resultan apropiados para ser utilizados como agentes de floculación en la purificación de aguas y como coadyuvantes de drenaje y de retención en la fabricación de papel. Los soles de sílice de acuerdo con el invento muestran buena estabilidad durante largos períodos de tiempo, una estabilidad de superficie específica notablemente elevada y alta estabilidad frente a la formación de gel, y por ello pueden prepararse y transportarse a valores elevados de la superficie específica y a concentraciones elevadas de sílice. Los soles de sílice tienen una capacidad mejorada para mantener la elevada superficie específica durante el almacenamiento a valores elevados de concentración de sílice. Además, los soles de sílice de acuerdo con el invento dan lugar a un drenaje y una retención muy buenos o mejorados cuando se emplean junto con polímeros orgánicos aniónicos, catiónicos y/o anfóteros. De esta forma, los soles de sílice de acuerdo con el invento hacen posible aumentar la velocidad de la máquina de papel y utilizar dosis menores de aditivos para dar lugar al correspondiente efecto de drenaje y/o de retención, dando lugar de esta forma a un proceso mejorado de fabricación de papel y a beneficios económicos. Por tanto, el invento se refiere a un sol acuoso que contienen partículas de sílice, denominado sol de de sílice en la presente memoria, como se define más en detalle en las reivindicaciones adjuntas.

El presente invento también se refiere a la utilización de soles de sílice como coadyuvantes de drenaje y de retención en la fabricación de papel, preferiblemente en combinación con polímeros orgánicos como se describe en la presente memoria, y como se define más en detalle en las reivindicaciones adjuntas. La expresión "coadyuvante de drenaje y de retención", según se emplea en la presente memoria, se refiere a uno o más componentes (coadyuvantes, agentes o aditivos) que, cuando se añaden a la pasta de papel, aportan un mejor drenaje y/o retención que el que se obtiene cuando no se añaden los componentes. El presente invento además se refiere a un proceso para la producción de papel a partir de una suspensión acuosa que contiene fibras celulósicas, y cargas opcionales, que comprende añadir a la suspensión un sol de sílice y al menos un polímero orgánico cargado, conformar y drenar la suspensión sobre una cinta sinfín. De esta forma, el invento se refiere a un proceso como se define más en detalle en las reivindicaciones adjuntas.

Los soles de sílice de acuerdo con el presente invento son soles acuosos que contienen partículas aniónicas de sílice, es decir partículas de sílice (SiO_{2}) o de ácido silícico. Preferiblemente, las partículas son coloidales, es decir, en el intervalo coloidal de tamaño de partícula. De manera apropiada, las partículas de sílice presentes en el sol tienen un tamaño de partícula medio por debajo de alrededor de 10 nm y preferiblemente dentro del intervalo de alrededor de 10 a alrededor de 2 nm. Como resulta convencional en la química de las partículas coloidales de sílice, el tamaño de partícula se refiere al tamaño medio de las partículas principales, que pueden estar agregadas o no agregadas.

De manera apropiada, la superficie específica de los soles de sílice es de al menos 90 m^{2}/g de sol acuoso, es decir, basado en el peso de sol acuoso, preferiblemente de al menos 95 m^{2}/g de sol acuoso. En una realización preferida de este invento, de manera apropiada la superficie específica de los soles de sílice acuosos es de al menos 115 m^{2}/g de sol acuoso, preferiblemente de al menos 120 m^{2}/g de sol acuoso. De manera general, la superficie específica del sol acuoso puede ser de hasta alrededor de 200 m^{2}/g de sol acuoso, de manera apropiada de hasta 150 m^{2}/g de sol acuoso y preferiblemente de hasta 130 m^{2}/g de sol acuoso.

De manera apropiada, la superficie específica de las partículas de sílice es de al menos 300 m^{2}/g de SiO_{2}, es decir, basado en el peso de SiO_{2}, preferiblemente de al menos 400 m^{2}/g de SiO_{2} y del modo más preferido de al menos 550 m^{2}/g de SiO_{2}. De manera general, la superficie específica de las partículas puede ser de hasta alrededor de 1200 m^{2}/g de SiO_{2}, de manera apropiada menor que 1000 m^{2}/g de SiO_{2} y preferiblemente de hasta 950 m^{2}/g de SiO_{2}. En una realización preferida de este invento, la superficie específica de las partículas está dentro del intervalo de 550 a 725 m^{2}/g de SiO_{2}, preferiblemente de 575 a 700 m^{2}/g de SiO_{2}. En otra realización preferida de este invento, la superficie específica de las partículas está dentro del intervalo de 775 a 1200 m^{2}/g de SiO_{2}, preferiblemente de 800 a menos de 1000 m^{2}/g de SiO_{2}.

La superficie específica puede medirse por medio de valoración con NaOH de una manera conocida, por ejemplo, como describe Sears en Analytical Chemistry 28(1956):12, 1981-1983 y en la patente de EE.UU. Nº. 5.176.891, tras retirar de manera apropiada o ajustar algunos compuestos presentes en la muestra que pueden impedir la valoración, tales como aluminio y boro. Cuando se expresa en metros cuadrados por gramo de sol acuoso, la superficie específica representa la superficie específica que se encuentra disponible por cada gramo de sol de sílice acuoso. Cuando se expresa en metros cuadrados por gramo de sílice, la superficie específica representa la superficie específica media de las partículas de sílice presentes en el sol.

Normalmente, los soles de sílice tienen un valor-S dentro del intervalo de 10 a 45%, de manera apropiada de 20 a 40% y preferiblemente de 25 a 35%. El valor-S puede medirse y calcularse como describen Iler & Dalton en J. Phys. Chem. 60(1956), 955-957. El valor-S indica el grado de formación de agregado o de microgel y un valor-S bajo es indicativo de un elevado grado de agregación.

Normalmente, los soles de sílice tienen una relación molar de SiO_{2} con respecto a M_{2}O, donde M es un ion de metal alcalino (por ejemplo, Li, Na, K) y/o amonio, de al menos 10:1, de manera apropiada de al menos 12:1 y preferiblemente de al menos 15:1. Generalmente, la relación molar de SiO_{2} con respecto a M_{2}O puede ser de hasta 100:1, de manera apropiada de hasta 40:1 y preferiblemente de hasta 30:1. Por tanto, los intervalos preferidos son de 10:1 a 100:1 y notablemente de 15:1 a 30:1. Normalmente, los soles de sílice tienen un pH de al menos 8,0, de manera apropiada de al menos 10,0, preferiblemente de al menos 10,5, y más preferiblemente de al menos 10,6. El pH puede ser de hasta alrededor de 11,5, de manera apropiada de hasta 11,0.

De manera apropiada los soles de sílice deberían tener un contenido de sílice de al menos 3% en peso, pero es más apropiado que el contenido de sílice esté dentro del intervalo de 10 a 30% en peso y preferiblemente de 12 a 25% en peso. Con el fin de simplificar el transporte reducir los costes, de manera general resulta preferible enviar soles de sílice de elevada concentración, aunque por supuesto es posible y normalmente preferible diluir y mezclar los soles de sílice para rebajar considerablemente los contenidos de sílice antes de su utilización, por ejemplo hasta contenidos de sílice dentro de intervalo de 0,05 a 5% en peso, con el fin de mejorar la mezcla con los componentes de la pasta de papel. La viscosidad de los soles de sílice puede variar dependiendo, por ejemplo, del contenido de sílice del sol. Normalmente, la viscosidad es de al menos 5 cP, normalmente están dentro del intervalo de 5 a 40 cP, de manera apropiada de 6 a 30 cP y preferiblemente de 7 a 25 cP. La viscosidad, que de manera apropiada se mide en soles que tienen un contenido de sílice de al menos 10% en peso, puede medirse por medio de técnicas conocidas, por ejemplo, empleando un viscosímetro Brookfield LVDV II.

Preferiblemente, los soles de sílice es este invento son estables. La expresión "sol de sílice estable", según se emplea en la presente memoria, se refiere a soles de sílice que cuando se someten a almacenamiento o a envejecimiento durante un mes a 20ºC en la oscuridad y en condiciones de reposo muestran un aumento de la viscosidad de menos de 100 cP. De manera apropiada el aumento de viscosidad, si es que tiene lugar, es menor que 50 cP y preferiblemente menor que 30 cP cuando los soles se someten a las condiciones anteriores.

En una realización preferida de este invento, el sol de sílice se encuentra considerablemente libre de aluminio, es decir, libre de agentes de modificación añadidos que contienen aluminio. En otra realización preferida de este invento, el sol de sílice está considerablemente libre de boro, es decir, de libre de agentes de modificación añadidos que contienen boro. No obstante, pequeñas cantidades de tales elementos pueden estar presentes en las materias primas utilizadas para preparar los soles de sílice y las partículas. En otra realización preferida de este invento, los soles de sílice se modifican empleando varios elementos, por ejemplo, aluminio y/o boro, que pueden estar presentes en la fase acuosa y/o en las partículas de sílice. Si se utiliza aluminio, los soles pueden tener una relación molar de Al_{2}O_{3} con respecto a SiO_{2} dentro del intervalo de 1:4 a 1:1500, de manera apropiada de 1:8 a 1:1000 y preferiblemente de 1:15 a 1:500. Si se utiliza boro, los soles pueden tener una relación molar de B con respecto a SiO_{2} dentro del intervalo de 1:4 a 1:1500, de manera apropiada de 1:8 a 1:1000 y preferiblemente de 1:15 a 1:500. Si se utilizan tanto aluminio como boro, la relación molar de Al con respecto a B puede estar dentro del intervalo de 100:1 a 1:1000, de manera apropiada de 50:1 a 1:50.

Los soles de sílice de acuerdo con el invento pueden producirse partiendo de una disolución acuosa convencional de silicato tal como vidrio soluble, por ejemplo, vidrio soluble de potasio o de sodio, preferiblemente vidrio soluble de sodio. La relación molar de SiO_{2} con respecto a M_{2}O, donde M es un metal alcalino, por ejemplo, sodio, potasio, amonio o una de sus mezclas, en la disolución de silicato o en el vidrio soluble está de manera apropiada dentro del intervalo de 1,5:1 a 4,5:1, preferiblemente de 2,5:1 a 3,9:1. De manera apropiada, se utiliza una disolución diluida de silicato o de vidrio soluble que puede tener un contenido de SiO_{2} de alrededor de 3 a alrededor de 12% en peso, preferiblemente de alrededor de 5 a alrededor de 10% en peso. La disolución de silicato o el vidrio soluble, que normalmente tiene un pH de alrededor de 13 o por encima de 13, se acidifica hasta un pH de alrededor de 1 a alrededor de 4. La acidificación puede llevarse a cabo de manera conocida mediante la adición de ácidos minerales, por ejemplo, ácido sulfúrico, ácido clorhídrico y ácido fosfórico, o de manera opcional con otras sustancias químicas conocidas que resultan apropiadas para la acidificación de vidrio soluble, por ejemplo, sulfato de amonio y dióxido de carbono. Cuando se añade un ácido mineral, la acidificación se lleva a cabo de manera apropiada en dos etapas, una primera etapa hasta un pH de alrededor de 8 a 9, por encima del cual se deja que tenga lugar cierta maduración, es decir, crecimiento de partículas, antes de una acidificación posterior hasta un pH de alrededor de 1 a alrededor de 4. No obstante, es preferible que la acidificación se lleve a cabo por medio de un intercambiador catiónico ácido que, entre otras cosas, conduce a productos más estables. Preferiblemente, la acidificación se lleva a cabo por medio de una resina de intercambio catiónico fuertemente ácida, por ejemplo de las de tipo de ácido sulfónico. Es preferible que la acidificación se lleve a cabo a hasta un pH de alrededor de 2 a 4, y del modo más preferido de alrededor de 2,2 a 3,0. El producto obtenido, un sol ácido o ácido polisilícico, contiene partículas de sílice con una superficie específica elevada, normalmente por encima de 1000 m^{2}/g de SiO_{2} y normalmente alrededor de 1300 a 1500 m^{2}/g de SiO_{2}.

A continuación, el sol ácido se somete a alcalización, referida en la presente memoria como una primera etapa de alcalización. La primera alcalización puede llevarse a cabo mediante la adición de álcalis convencionales, por ejemplo, hidróxido de litio, hidróxido de sodio, hidróxido de potasio, hidróxido de amonio y sus mezclas, y/o una disolución acuosa de silicato como se ha definido anteriormente. El vidrio soluble de potasio y de sodio, en particular en vidrio soluble de sodio, con una relación molar de SiO_{2} con respecto a M_{2}O como se ha definido anteriormente, se utiliza de manera apropiada en la etapa de alcalización. El contenido de SiO_{2} de las disoluciones de vidrio soluble empleadas para la primera alcalización se encuentra de forma apropiada dentro del intervalo de alrededor de 3 a alrededor de 35% en peso y preferiblemente dentro del intervalo de 5 a 30% en peso. Normalmente, la primera alcalización se lleva a cabo a un pH de al menos 6, de manera apropiada de al menos 7 y preferiblemente de al menos 7,5, y el pH es normalmente de hasta 10,5, de manera apropiada hasta 10,0. La primera alcalización se lleva a cabo de manera más apropiada hasta una relación molar de SiO_{2} con respecto a M_{2}O, siendo M como se ha definido anteriormente, menor que 100:1, de manera apropiada dentro del intervalo de alrededor de 20:1 a alrededor de 80:1, preferiblemente de 30:1 a 70:1. En la preparación de un sol que tiene un valor-S bajo como se ha definido anteriormente, el grado de microgel puede verse influenciado de distintas formas y puede controlarse hasta un valor deseado. El grado de microgel puede modificarse mediante el contenido en sal, mediante el ajuste de la concentración en la preparación del sol ácido y en la primera etapa de alcalización, ya que en esta etapa el grado de microgel se ve influenciado cuando se rebasa la estabilidad mínima del sol, a un valor de pH de alrededor de 5. El grado de microgel puede llevarse hasta el valor deseado mediante períodos de tiempo prolongados en esta condición. Resulta particularmente deseable controlar el grado de microgel mediante el ajuste del contenido seco, del contenido de SiO_{2}, en la primera etapa de alcalización, en la que un contenido seco más elevado da lugar un valor-S menor. Manteniendo el contenido de SiO_{2} de la primera etapa de alcalización dentro del intervalo de 4,5 a 8% en peso, es posible controlar el valor-S hasta valores deseados de, por ejemplo, 10 a 45%. Para obtener soles con valores-S dentro del intervalo de 20 a 40%, el contenido de SiO_{2} en la primera etapa de alcalización se mantiene de forma apropiada dentro del intervalo de 5,0 a 7,5% en peso.

A continuación, las partículas de sílice presentes en el sol alcalinizado obtenido en la primera etapa de alcalización se someten a crecimiento de partículas, obteniéndose una superficie específica menor y una estabilidad mayor. El proceso de crecimiento de partículas debe llevarse a cabo, de manera apropiada, para proporcionar partículas de sílice con una superficie específica de al menos 300 m^{2}/g de SiO_{2}, preferiblemente de al menos 400 m^{2}/g de SiO_{2}, y del modo más preferido de al menos 550 m^{2}/g de SiO_{2}, y hasta alrededor de 1200 m^{2}/g de SiO_{2}, y de manera apropiada menor que 1000 m^{2}/g de SiO_{2}, notablemente hasta 950 m^{2}/g de SiO_{2}. En una realización preferida de este invento, el proceso de crecimiento de partículas se lleva a cabo para proporcionar partículas con una superficie específica dentro del intervalo de 550 a 725 m^{2}/g de SiO_{2}, preferiblemente de 575 a 700 m^{2}/g de SiO_{2}. En otra realización preferida de este invento, el proceso de crecimiento de partículas se lleva a cabo para proporcionar partículas con una superficie específica dentro del intervalo de 775 a 1200 m^{2}/g de SiO_{2}, preferiblemente de 800 a menos de 1000 m^{2}/g de SiO_{2}. La disminución de la superficie específica puede obtenerse mediante almacenamiento a temperatura ambiente durante períodos de tiempo más o menos largos, un día hasta alrededor de dos días y noches, o, preferiblemente, mediante tratamiento con calor. En el tratamiento con calor, es posible ajustar los tiempos y las temperaturas de forma que se empleen tiempos más cortos a temperaturas más elevadas. Por supuesto, aunque resulta posible utilizar temperaturas bastante elevadas durante tiempos muy cortos, desde un punto de vista práctico, resulta más deseable emplear temperaturas más bajas durante tiempos más o menos largos. En el tratamiento con calor, el sol alcalinizado puede calentarse de manera apropiada a una temperatura de al menos 30ºC, de manera apropiada de 35 a 95ºC y preferiblemente de 40 a 80ºC. De manera apropiada, el tratamiento con calor debe llevarse a cabo durante al menos 10 minutos, de manera apropiada de 15 a 600 minutos y preferiblemente de 20 a 240 minutos.

Después de la etapa de crecimiento de partículas, y enfriamiento opcional, el sol de sílice obtenido se somete de nuevo a alcalinización, referido en la presente memoria como una segunda etapa de alcalinización, que aumenta más el pH. La segunda alcalinización se lleva a cabo mediante la adición de álcalis convencionales, por ejemplo, hidróxido de litio, hidróxido de sodio, hidróxido de potasio, hidróxido de amonio y sus mezclas, y/o una disolución acuosa de silicato como se ha definido anteriormente. De manera apropiada, en la segunda etapa de alcalinización se utiliza vidrio soluble de potasio y de sodio, en particular vidrio soluble de sodio, con una relación molar de SiO_{2} con respecto a M_{2}O como se ha definido anteriormente. El contenido de SiO_{2} de las disoluciones de vidrio soluble utilizadas para la segunda alcalinización se encuentra de manera apropiada dentro del intervalo de alrededor de 3 a alrededor de 35% en peso y preferiblemente dentro del intervalo de 5 a 30% en peso. De manera apropiada, la segunda alcalinización se lleva a cabo hasta un pH de al menos 8,0, de manera apropiada de al menos 10,0, preferiblemente de al menos 10,5 y del modo más preferido de al menos 10,6. El pH puede ser de hasta alrededor de 11,5, de manera apropiada de hasta 11,0. De manera más apropiada, la segunda alcalinización se lleva a cabo hasta una relación molar final de SiO_{2} con respecto a M_{2}O, siendo M como se ha definido anteriormente, dentro del intervalo de alrededor de 10:1 a 100:1 y de manera apropiada de 12:1 a 40:1, preferiblemente de 15:1 a 30:1.

En una realización preferida, el proceso también comprende concentración del sol de sílice. La concentración puede llevarse a cabo tras la segunda alcalinización. De manera alternativa, o de manera adicional, es posible someterse a concentración el sol alcalinizado obtenido tras la primera alcalinización pero antes del crecimiento de partículas o de la etapa de tratamiento con calor, o el sol obtenido tras el crecimiento de partículas o tras la etapa de tratamiento con calor pero antes de la segunda alcalinización. La concentración puede llevarse a cabo de manera conocida tal como, por ejemplo, mediante métodos osmóticos, evaporación o ultrafiltración. De manera apropiada, la concentración se lleva a cabo para producir contenidos de sílice de al menos 10% en peso, preferiblemente de 10 a 30% en peso, y más preferiblemente de 12 a 25% en peso. De manera más apropiada, la concentración se lleva a cabo de forma que el sol de sílice obtenido en el proceso tenga una superficie específica de al menos 80 m^{2}/g de sol acuoso, es decir, basado en el peso del sol acuoso, preferiblemente de al menos 85 m^{2}/g de sol acuoso, más preferiblemente de al menos de 90 m^{2}/g de sol acuoso y del modo más preferido de al menos de 95 m^{2}/g de sol acuoso. En una realización preferida de este invento, de manera apropiada la superficie específica de los soles acuosos de sílice obtenidos es de al menos 115 m^{2}/g de sol acuoso, preferiblemente de al menos 120 m^{2}/g de sol acuoso. De manera general, la superficie específica del sol acuoso obtenido puede ser de hasta alrededor de 200 m^{2}/g de sol acuoso, de manera apropiada de hasta 150 m^{2}/g de sol acuoso y preferiblemente de hasta 130 m^{2}/g de sol acuoso.

Si se desea, los soles de sílice y las partículas pueden modificarse mediante la adición de compuestos que contienen, por ejemplo, aluminio y/o boro. Compuestos apropiados que contienen aluminio incluyen aluminatos tales como aluminato de sodio y aluminato de potasio, de manera apropiada aluminato de sodio. De manera apropiada, el compuesto que contiene aluminio se utiliza en forma de disolución acuosa. Compuestos apropiados que contienen boro incluyen ácido bórico, boratos tales como borato de sodio y de potasio, de manera apropiada borato de sodio, tetraboratos como tetraborato de sodio y de potasio, de manera apropiada tetraborato de sodio, y metaboratos como metaborato de sodio y de potasio. De manera apropiada, el compuesto que contiene boro se utiliza en forma de disolución
acuosa.

Cuando se utiliza en el proceso un compuesto que contiene aluminio, resulta apropiado añadirlo al sol sujeto a crecimiento de partículas o a tratamiento con calor, bien antes o bien después de la segunda etapa de alcalinización. De manera alternativa, o de manera adicional, el compuesto que contiene aluminio puede añadirse a la disolución de silicato objeto de acidificación, al sol ácido o al sol alcalinizado obtenido en la primera etapa de alcalinización antes del crecimiento de partículas o de la etapa de tratamiento con calor. El compuesto que contiene aluminio puede añadirse mezclado con el ácido en la etapa de acidificación y mezclado con el álcali o con la disolución de silicato en cualquiera de las etapas de alcalinización. De manera apropiada, el compuesto que contiene aluminio se añade en una cantidad tal que el sol obtenido tenga una relación molar de Al_{2}O_{3} con respecto a SiO_{2} como se ha definido anteriormente.

Cuando se usa en el proceso un compuesto que contiene boro, resulta apropiado añadirlo al sol sujeto a crecimiento de partículas o a tratamiento con calor, bien antes o bien después de la segunda etapa de alcalinización. De manera alternativa, o de manera adicional, el compuesto que contiene boro puede añadirse a la disolución de silicato objeto de acidificación, al sol ácido o al sol alcalinizado obtenido en la primera etapa de alcalinización antes del crecimiento de partículas o de la etapa de tratamiento con calor. El compuesto que contiene boro puede añadirse mezclado con el ácido en la etapa de acidificación y mezclado con el álcali o con la disolución de silicato en cualquiera de las etapas de alcalinización. De manera apropiada, el compuesto que contiene boro se añade en una cantidad tal que el sol obtenido tenga una relación molar de B con respecto a SiO_{2} como se ha definido anteriormente. Si se usan compuesto que contienen tanto aluminio como boro, se añaden de manera apropiada en cantidades tales que el sol obtenido tenga una relación molar de Al con respecto a B como se ha definido anteriormente.

Si el sol, antes de cualquier modificación con aluminio y/o boro, contienen cantidades demasiado elevadas de iones de metal alcalino o de iones de amonio, es preferible retirar al menos parte de estos iones, por ejemplo, mediante intercambio iónico, para proporcionar soles de sílice con una relación molar final de SiO_{2} con respecto a M_{2}O dentro del intervalo deseado como se ha definido anteriormente.

De acuerdo con el presente proceso, es posible preparar los soles de sílice y las partículas, los soles de sílice notablemente estables y las partículas que tienen las características anteriores, y los soles producidos muestran buena estabilidad de almacenamiento y puede almacenarse durante varios meses sin disminución considerable de al superficie específica y sin formación de gel.

Los soles de sílice de acuerdo con el invento resultan apropiados para ser utilizados como agentes de floculación, por ejemplo en la producción de pulpa y de papel, notablemente como coadyuvantes de drenaje y de retención, y dentro del campo de la purificación de aguas, tanto para la purificación de diferentes tipos de agua residual como para la purificación de manera específica de aguas blancas procedente de la industria papelera y de pulpa de papel. Los soles de sílice pueden utilizarse como agentes de floculación, notablemente como coadyuvantes de drenaje y de retención, en combinación como polímero catiónicos y sus mezclas, referidas en la presente memoria como "polímero principal". La utilización de tales polímeros como agentes de floculación y como coadyuvantes de drenaje y de retención es bien conocida en la técnica. Los polímeros pueden proceder de fuentes naturales o sintéticas, y pueden ser lineales, ramificados o reticulados. De manera general, ejemplos de polímeros principales incluyen almidones aniónicos, anfóteros y catiónicos, gomas guar aniónicas, anfóteras y catiónicas, polímero de acrilo aniónicos, anfóteros y catiónicos, así como también cloruro de poli(dialquildimetilamonio) catiónico, iminas de polietileno catiónicas, poliaminas catiónicas, poliamidoaminas y polímeros de vinilamida, resinas de melamina-formaldehído y de urea-formaldehído. De manera apropiada, los soles de sílice se utilizan en combinación con al menos un polímero catiónico o anfótero, preferiblemente un polímero catiónico. El almidón catiónico y la poliacrilamida catiónica son polímeros particularmente preferidos y pueden utilizarse solos, juntos el uno con el otro o juntos con otros polímeros, por ejemplo, otros polímeros catiónicos o poliacrilamida aniónica. De manera apropiada, el peso molecular del polímero principal está por encima de 1.000.000 y preferiblemente por encima de 2.000.000. El límite superior no es crítico; puede ser de alrededor de 50.000.000, normalmente de 30.000.000 y de manera apropiada de alrededor de 25.000.000. No obstante, el peso molecular de los polímeros procedentes de fuentes naturales puede ser mayor.

Cuando se emplean los soles de sílice presentes en combinación con el polímero(s) principal mencionado anteriormente, es preferible utilizar al menos un polímero orgánico catiónico de bajo peso molecular (en lo sucesivo LMW), comúnmente denominado y utilizado como captador de residuos aniónico (ATC). Los ATC son conocidos en la técnica como agentes de neutralización y/o de fijación para las sustancias aniónicas no deseadas presentes en la pasta de papel y su utilización en combinación con coadyuvantes de drenaje y de retención normalmente proporciona mejoras en el drenaje y/o en la retención. El polímero orgánico catiónico LMW puede proceder de fuentes naturales o sintéticas, y preferiblemente es un polímero sintético LMW. Polímeros orgánicos apropiados de este tipo incluyen polímeros orgánicos altamente cargados LMW tales como poliaminas, poliamidoaminas, polietileniminas, homo- y copolímeros de cloruro de dialil-dimetil-amonio, (met)acrilamidas y (met)acrilatos. Con respecto al peso molecular del polímero principal, el peso molecular del polímero orgánico catiónico LMW es preferiblemente más bajo; de manera apropiada es al menos 1.000 y preferiblemente de al menos 10.000. Normalmente, el límite superior del peso molecular es de alrededor de 700.000, de manera apropiada de alrededor de 500.000 y normalmente de alrededor de 200.000. Combinaciones preferidas de polímeros que también pueden co-utilizarse con los soles de sílice del invento incluyen un polímero orgánico catiónico LMW en combinación con polímero(s) principal, tal como, por ejemplo, almidón catiónico y/o poliacrilamida catiónica, poliacrilamida aniónica así como también almidón catiónico y/o poliacrilamida catiónica en combinación con poliacrilamida aniónica.

Los componentes de los coadyuvantes de drenaje y de retención de acuerdo con el invento pueden añadirse a la pasta de papel de forma convencional y en cualquier orden. Cuando se emplean coadyuvantes de drenaje y de retención que comprenden partículas de sílice y un polímero orgánico, por ejemplo, un polímero principal, es preferible añadir el polímero a la pasta de papel antes de añadir las partículas de sílice, incluso aunque pueda emplearse el orden opuesto de adición. Resulta incluso más preferido añadir el polímero principal antes de la etapa de cizalladura, que puede escogerse entre bombeo, mezcla, limpieza, etc, y añadir las partículas de sílice después de la etapa de cizalladura. Cuando se emplean, los polímeros orgánicos catiónicos LMW se introducen preferiblemente en la pasta de papel antes de introducir el polímero principal. De manera alternativa, el polímero orgánico catiónico LMW y el polímero principal pueden introducirse en la pasta de papel básicamente de manera simultánea, bien por separado o mezclados, por ejemplo como se describe en la patente de EE.UU. Nº. 5.858.174. Preferiblemente, el polímero orgánico catiónico LMW y el polímero principal se introducen en la pasta de papel antes de introducir las partículas de
sílice.

En una realización preferiblemente de este invento, los soles de sílice se utilizan como coadyuvantes de drenaje y de retención en combinación con al menos un polímero orgánico, como se ha descrito anteriormente, y al menos un compuesto de aluminio. Pueden usarse compuestos de aluminio para mejorar más el rendimiento de drenaje y/o de retención de los aditivos de la pasta de papel que comprenden las partículas de sílice. Sales de aluminio apropiadas incluyen alumbre, aluminatos, cloruro de aluminio, nitrato de aluminio y compuestos de polialuminio, tales como poli(cloruros de aluminio), poli(sulfatos de aluminio), compuestos de polialuminio que contienen iones tanto cloruro como sulfato, poli(silicato-sulfatos de aluminio) y sus mezclas. Los compuestos de polialuminio también pueden contener otros aniones, por ejemplo, aniones de ácido fosfórico, ácidos orgánicos tales como ácido cítrico y ácido oxálico. Sales de aluminio preferidas incluyen aluminato de sodio, alumbre y compuestos de polialuminio. El compuesto de polialuminio puede añadirse antes o después de la adición de las partículas de sílice. De manera alternativa, o de manera adicional, el compuesto de aluminio puede añadirse de manera simultánea al sol de sílice y esencialmente en el mismo punto, bien por separado o mezclado con él, por ejemplo como se describe en la patente de EE.UU. Nº. 5.846.384. En muchos casos, con frecuencia resulta apropiado añadir un compuesto de aluminio a la pasta de papel al principio del proceso, por ejemplo antes que los otros aditivos.

Los componentes de los coadyuvantes de drenaje y de retención de acuerdo con el invento se añaden a la pasta de papel para deshidratarla, en cantidades que pueden variar dentro de amplios límites dependiendo de, entre otros, el tipo y el número de componentes, tipo de pasta de papel, contenido de carga, tipo de carga, punto de adición, etc. De manera general, los componentes se añaden en una cantidad que aporte mejor drenaje y/o retención que los que se obtienen cuando no se añaden los componentes. Normalmente, los soles de sílice se añaden en una cantidad de al menos 0,001% en peso, normalmente al menos 0,005% en peso, calculado como SiO_{2} y basado en la sustancia de pasta de papel seca, es decir, fibras celulósicas y cargas opcionales, y el límite superior es normalmente 1,0% y de manera apropiada 0,5% en peso. Normalmente, el polímero principal se añade en una cantidad de al menos 0,001%, normalmente de al menos 0,005% en peso, basado en la sustancia de pasta de papel seca, y el límite superior es normalmente de 3% y de manera apropiada de 1,5% en peso. Cuando se emplea en el proceso un polímero orgánico catiónico LMW, puede añadirse en una cantidad de al menos 0,05%, basado en la sustancia seca de la pasta de papel a deshidratar. De manera apropiada, la cantidad está dentro del intervalo de 0,07 a 0,5%, preferiblemente dentro del intervalo de 0,1 a 0,35%. Cuando se emplea en el proceso un compuesto de aluminio, la cantidad total introducida en la pasta de papel a deshidratar depende del tipo de compuesto de aluminio empleado y de otros efectos deseados. Por ejemplo, se conoce en la técnica la utilización de compuestos de aluminio como precipitantes para agentes de encolado de colofonia. Normalmente, la cantidad total añadida es de al menos 0,05%, calculada como Al_{2}O_{3} y basada en la sustancia de pasta de papel seca. De manera apropiada, la cantidad está dentro del intervalo de 0,1 a 3,0%, preferiblemente dentro del intervalo de 0,5 a 2,0%.

Por supuesto, pueden emplearse otros aditivos que son convencionales en el proceso de fabricación de papel en combinación con los aditivos de acuerdo con el invento, tales como, por ejemplo, agentes de refuerzo en seco, agentes de refuerzo en húmedo, agentes abrillantadores ópticos, colorantes, agentes de encolado tales como agentes de encolado de colofonia y agentes de encolado de celulosa reactiva, por ejemplo, dímeros de alquil y alquenil ceteno y multímeros de ceteno, alqui y alquenil anhídridos succínicos, etc. La suspensión celulósica, o pasta de papel, también puede contener cargas minerales de tipo convencional tales como, por ejemplo, caolín, arcilla de China, dióxido de titanio, yeso, talco y carbonatos cálcicos naturales y sintéticos tales como caliza, mármol molido y carbonato cálcico precipitado.

El proceso de este invento se emplea en la producción de papel. El término "papel", según se emplea en la presente memoria, incluye por supuesto no solo papel y su producción, sino también otras láminas que contienen fibras celulósicas o productos reticulares, tales como por ejemplo cartulina y cartón y a su producción. El proceso puede utilizarse en la producción de papel de diferentes tipos de suspensión de fibras que contienen celulosa y, de manera apropiada, las suspensiones deben contener al menos 25% en peso y preferiblemente al menos 50% en peso de tales fibras, basadas en la sustancia seca. La suspensión puede estar basada en fibras de pulpa química tales como pulpas de sulfato, de sulfito de disolvente orgánico, pulpa mecánica tales como pulpa termomecánica, pulpa quimio-termomecánica, pulpa de refinador y pulpa de madera desfibrada, procedente de madera dura y de madera blanda, y puede estar basada en fibras recicladas, de manera opcional procedente de pulpas decoloradas y sus mezclas. El pH de la suspensión, de la pasta de papel, puede estar dentro del intervalo de alrededor de 3 a alrededor de 10. De manera apropiada, el pH está por encima de 3,5 y preferiblemente dentro del intervalo de 4 a 9.

El invento se ilustra más con los Ejemplos siguientes, no obstante, no se pretende que éstos sean limitantes. Las partes y los % se refieren a partes en peso y % en peso, respectivamente, a menos que se indique lo contrario.

Ejemplo 1

Se preparó un sol de sílice como se indica:

Se diluyeron con agua 726,7 g de vidrio soluble de sodio con una relación molar de SiO_{2} con respecto a Na_{2}O de 3,3 y un contenido de SiO_{2} de 27,1% hasta 3000 g para dar lugar a una disolución de silicato (I) con un contenido de SiO_{2} de 6,9% en peso. Se pasaron 2800 g de esta disolución de silicato o de vidrio soluble a través de una columna rellena con una resina fuerte de intercambio catiónico saturada con iones hidrógeno. Se recogieron del intercambiador iónico 2450 g de vidrio soluble sometido a intercambio iónico o poli(ácido silícico) (II) con un contenido de SiO_{2} de 6,5% en peso y un pH de 2,4. Se introdujeron 1988 g de poli(ácido silícico) (II) en un reactor y se diluyeron con 12,3 de agua. A continuación, se añadieron 173,9 g de disolución de silicato al 6,9% (I) bajo fuerte agitación. Posteriormente, se calentó la disolución resultante a 85ºC durante 60 minutos y a continuación se enfrió hasta 20ºC. El sol de sílice (1a) tenía las siguientes características:

Sol 1a (ref.):: Contenido de SiO_{2} = 7,3% en peso, relación molar SiO_{2}/Na_{2}O = 40, pH = 10,2, valor-S = 29%, viscosidad = 2,2 cP, superficies específicas = 530 m/g de SiO_{2} y 39 m^{2}/g de sol acuoso.

Se produjeron dos soles de sílice más, Sol 1b y Sol 1c que tenían las siguientes características:

Sol 1b (ref.):: Contenido de SiO_{2} = 7,3% en peso, relación molar SiO_{2}/Na_{2}O = 63, pH = 10,0, valor-S = 26%, viscosidad = 2,7 cP, superficies específicas = 500 m^{2}/g de SiO_{2} y 36,5 m^{2}/g de sol acuoso.

Sol 1c (ref.):: Contenido de SiO_{2} = 5,4% en peso, relación molar SiO_{2}/Na_{2}O = 35, pH = 9,8, valor-S = 32%, viscosidad = 1,6 cP, superficies específicas = 690 m^{2}/g de SiO_{2} y 37 m^{2}/g de sol acuoso.

Ejemplo 2

Se prepararon seis soles de partículas de sílice de acuerdo con el invento a partir de un poli(ácido silícico) similar al poli(ácido silícico) (II) producido con el mismo proceso de intercambio iónico y con un contenido de SiO_{2} de 5,46% en peso. Se añadió 1,46 kg de vidrio soluble de sodio, con una relación molar de SiO_{2} con respecto a Na_{2}O de 3,3, a 102,0 kg de poli(ácido silícico), bajo agitación vigorosa, dando lugar a una disolución con una relación molar de SiO_{2} con respecto a Na_{2}O de 54,0. Esta disolución se trató con calor a 60ºC durante 2 h y 20 minutos y se enfrió hasta 20ºC, momento en el que el producto se concentró hasta obtener un contenido de SiO_{2} de 15,6% en peso. A continuación, se dividió el producto de sol intermedio en seis muestras por separado, muestras a-f. Las muestras a-c se alcalinizaron más con NaOH, las muestras d-f con vidrio soluble, para conseguir soles con una relación molar de SiO_{2} con respecto a Na_{2}O entre 21,5 y 34,0 y un contenido de sílice de alrededor de 15% en peso. Los soles obtenidos de partículas de sílice tenían las características de la Tabla 1:

TABLA 1

Sol	Relación	pH	Valor-S	Viscosidad	Superficies	específicas
	molar		[%]	[cp]
	[SiO_{2}/Na_{2}O]				[m^{2}/g SiO_{2}]	[m^{2}/g dis. Ac.]
Sol 2a	21,5	10,7	31	17	720	108,0
Sol 2b	28,0	10,3	30	29	710	106,5
Sol 2c	34,0	10,0	29	40	690	103,5
Sol 2d	21,5	10,7	31	20	680	102,0
Sol 2e	28,0	10,3	29	34	670	100,5
Sol 2f	33,0	10,0	29	38	680	102,0

Ejemplo 3

Un poli(ácido silícico) (II) producido con el proceso de intercambio iónico anterior alcalinizado con vidrio soluble hasta una relación molar de SiO_{2}/Na_{2}O de 54,0 como en el Ejemplo 2 se trató con calor a 60ºC durante 1 h. Se añadieron, a 58 kg de este producto, 7,25 kg de vidrio soluble diluido con una relación molar de SiO_{2}/Na_{2}O de 3,3 y un contenido de sílice de 5,5% en peso. Se concentró el sol de partículas de sílice resultante, Sol 3, hasta obtener un contenido de sílice de 15,2% en peso y tenía una relación molar de SiO_{2}/Na_{2}O = 24, pH = 10,7, valor-S = 34, viscosidad = 9,0 cp y superficies específicas = 760 m^{2}/g de SiO_{2} y 115,5 m^{2}/g de sol acuoso.

Ejemplo 4

Se mezclaron 1000 g de poli(ácido silícico) (II) con un contenido de SiO_{2} de 5,5% en peso con 14,5 g de disolución de vidrio soluble con un contenido de SiO_{2} de 27,1% en peso y una relación molar de SiO_{2}/Na_{2}O = 3,3 bajo agitación vigorosa dando lugar a un producto con una relación molar de SiO_{2}/Na_{2}O de 51 y un contenido en sílice de 5,8% en peso de SiO_{2}, que se trató con calor a 60ºC durante 1,5 h y a continuación se concentró hasta obtener un contenido de sílice de 16,7% en peso de SiO_{2}. Se mezclaron 283 g del producto obtenido con 33,0 g de NaOH dando lugar a un sol de partículas de sílice, Sol 4, con un contenido de SiO_{2} = 15,2% en peso, una relación molar de SiO_{2}/Na_{2}O = 21, pH = 10,6, valor-S = 32%, viscosidad = 14,2 cP y superficies específicas = 720 m^{2}/g de SiO_{2} y 109,4 m^{2}/g de sol acuoso.

Ejemplo 5

Se siguió el procedimiento general de acuerdo con el Ejemplo 3, exceptuando que el tratamiento con calor se llevó a cabo durante 1,25 h y la concentración se llevó a cabo hasta obtener contenidos de sílice mayores. Se prepararon soles de partículas de sílice; Sol 5a y Sol 5b. El Sol 5a tenía un contenido de SiO_{2} = 18% en peso, una relación molar de SiO_{2}/Na_{2}O = 18, pH = 10,7, valor-S = 36%, viscosidad = 18 cP y superficies específicas = 700 m^{2}/g de SiO_{2} y 126 m^{2}/g de sol acuoso. El Sol 5b tenía un contenido de SiO_{2} = 20% en peso, una relación molar de SiO_{2}/Na_{2}O = 18, pH = 10,7, valor-S = 37%, viscosidad = 31 cP y superficies específicas = 700 m^{2}/g de SiO_{2} y 140 m^{2}/g de sol acuoso.

Ejemplo 6

Se evaluó el rendimiento de drenaje por medio de un Analizador de Drenaje Dinámico (DDA), disponible en Akribi, Suecia, que mide el tiempo para drenar un volumen de pasta de papel a través de una cinta sinfín cuando se retira un tapón y se aplica vacío al lado de la cinta opuesto al lado extremo en el que se encuentra la pasta de papel.

La pasta de papel empleada estaba basada en una mezcla de 60% de sulfato de abedul blanqueado y 40% de sulfato de pino blanqueado, a la que se añadió 30% de carbonato de calcio molido como carga. El volumen de la pasta de papel fue de 800 ml, la consistencia de 0,25% y el pH de alrededor de 8,0. Se ajustó la conductividad de la pasta de papel a 0,47 mS/cm mediante la adición de sulfato de sodio.

En los ensayos, se utilizaron soles de sílice junto con un polímero catiónico, Raisamyl 142, que es un almidón cationizado medio-alto convencional que tiene un grado de sustitución de 0,042, que se añadió a la pasta de papel en una cantidad de 12 kg/tonelada, calculado como almidón seco sobre el sistema seco de pasta de papel. En este Ejemplo se sometieron a ensayo los soles de sílice de acuerdo con los Ejemplos 1 a 4. Además, también se sometieron a ensayo los Soles 6a y 6b con fines comparativos. El Sol 6a es un sol de sílice comercial con un valor-S = 45%, un contenido de SiO_{2} = 15,0% en peso, una relación molar de SiO_{2}/Na_{2}O = 40, viscosidad = 3,0 cP, superficies específicas = 500 m^{2}/g de SiO_{2} y 75 m^{2}/g de sol acuoso. El Sol 6b es otro sol de sílice comercial con un valor-S = 36%, un contenido de SiO_{2} = 10,0% en peso, una relación molar de SiO_{2}/Na_{2}O = 10, viscosidad = 2,5 cP, superficies específicas = 880 m^{2}/g de SiO_{2} y 88 m^{2}/g de sol acuoso. Se añadieron los soles de sílice en una cantidad de 0,5 kg/tonelada, calculado como SiO_{2} y basado en el sistema seco de pasta de papel.

La pasta de papel se agitó en un recipiente difusor a una velocidad de 1500 rpm durante el ensayo y se llevaron las adiciones químicas siguientes: i) añadir almidón catiónico a la pasta de papel seguido de agitar durante 30 segundos, ii) añadir sol de sílice a la pasta de papel seguido de agitación durante 15 segundos, iii) drenar la pasta de papel al tiempo que se registra de forma automática el tiempo de drenaje.

La Tabla 2 muestra los tiempos de drenaje para los distintos soles de sílice:

TABLA 2

Sol de sílice	Tiempo de deshidratación [seg]
Sol 1a (ref.)	12,0
Sol 1b (ref.)	11,1
Sol 1c (ref.)	12,0
Sol 2d	9,7
Sol 3	9,5
Sol 4	9,4
Sol 6a (ref.)	12,0
Sol 6b (ref.)	9,8

Ejemplo 7

Se evaluó el rendimiento de drenaje de acuerdo con el procedimiento general del Ejemplo 6, exceptuando que la pasta de papel tenía una consistencia de 0,3% y un pH de alrededor de 8,5. Se evaluó el rendimiento de retención por medio de un nefelómetro, midiendo la turbidez del filtrado, de las aguas blancas, obtenidos mediante drenaje de la pasta de papel.

Se sometieron a ensayo los soles de sílice de acuerdo con el Ejemplo 5 frente al Sol 6a empleado con fines comparativos. La Tabla 3 muestra el tiempo de drenaje obtenido a varias dosis (kg/tonelada) de partículas de sílice, calculado como SiO_{2} y basado en el sistema seco de pasta de papel. Únicamente la adición de almidón catiónico (12 kg/tonelada, calculado como almidón seco sobre el sistema seco de pasta de papel) dio lugar a un tiempo de drenaje de 15,8 segundos.

TABLA 3 Tiempo de drenaje(s)/Turbidez (NTU) a una dosis de SiO_{2} de

Sol de sílice	0,5 kg/t	1,0 kg/t	1,5 kg/t	2,0 kg/t	3,0 kg/t
Sol 6a (ref.)	11,1/-	8,8/59	7,9/58	7,1/54	6,8/60
Sol 5a	9,0/-	7,1/52	6,3/50	5,2/52	5,7/53
Sol 5b	8,9/-	6,9/-	6,3/-	5,7/-	6,0/-

Claims

1. Un sol acuoso que contiene partículas de sílice, que se caracteriza porque tiene una superficie específica de al menos 115 m^{2}/g de sol acuoso y un valor-S dentro del intervalo de 10 a 45%.

2. El sol acuoso de acuerdo con la reivindicación 1, que se caracteriza porque la superficie específica es de al menos 120 hasta 150 m^{2}/g de sol acuoso.

3. El sol acuoso de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, que se caracteriza porque tiene una relación molar de SiO_{2} con respecto a M_{2}O, donde M es un metal alcalino o amonio, dentro del intervalo de 15:1 a 40:1.

4. El sol acuoso de acuerdo con la reivindicación 1, 2 ó 3, que se caracteriza porque las partículas de sílice tienen una superficie específica de al menos 550 m^{2}/g de SiO_{2}.

5. El sol acuoso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, que se caracteriza porque las partículas de sílice tienen una superficie específica menor que 1000 m^{2}/g de SiO_{2}.

6. El sol acuoso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, que se caracteriza porque tiene un valor-S dentro del intervalo de 25 a 35%.

7. El sol acuoso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, que se caracteriza porque tiene un contenido de sílice de al menos 10% en peso.

8. El sol acuoso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, que se caracteriza porque tiene una relación molar de Al_{2}O_{3} con respecto a SiO_{2} dentro del intervalo de 1:4 a 1:1500.

9. La utilización de un sol acuoso que contiene partículas de sílice de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8 como coadyuvante de drenaje y de retención en la producción de papel.

10. Un proceso para la producción de papel que comprende:

(a): proporcionar una suspensión acuosa que contiene fibras celulósicas y cargas opcionales;

(b): proporcionar un sol acuoso que contiene partículas de sílice que tienen una superficie específica de al menos 90 m^{2}/g de sol acuoso y un valor-S dentro del intervalo de 10 a 45%;

(c): proporcionar al menos un polímero orgánico cargado;

(d): añadir a la suspensión el polímero orgánico cargado y el sol acuoso que contiene las partículas de sílice;

(e): conformar y drenar la suspensión obtenida sobre una cinta sinfín.

11. Un proceso para la producción de papel, que se caracteriza porque el sol acuoso que contiene partículas de sílice tiene una superficie específica de al menos 115 m^{2}/g de sol acuoso.

12. Un proceso para la producción de papel que comprende:

(b): proporcionar un sol acuoso que contiene partículas de sílice, presentando el sol una superficie específica de al menos 90 m^{2}/g de sol acuoso y las presentando las partículas de sílice una superficie específica menor que 1000 m^{2}/g de SiO_{2};

(c): proporcionar al menos un polímero orgánico cargado;

(e): conformar y drenar la suspensión obtenida sobre una cinta sinfín.

13. El proceso de acuerdo con la reivindicación 10 ó 12, que se caracteriza porque el sol tiene una superficie específica dentro del intervalo de 95 a 150 m^{2}/g de sol acuoso.

14. El proceso de acuerdo con la reivindicación 10, 12 ó 13, que se caracteriza porque las partículas de sílice tienen una superficie específica de al menos 550 m^{2}/g de SiO_{2}.

15. El proceso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 10 ó 12 a 14, que se caracteriza porque el polímero orgánico cargado es almidón catiónico o poliacrilamida catiónica.

16. El proceso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 10 ó 12 a 15, que se caracteriza porque el sol acuoso se diluye hasta un contenido de sílice de 0,05 a 5% en peso antes de añadir a la suspensión el sol acuoso que contiene las partículas de sílice.

17. El proceso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 10 ó 12 a 16, que se caracteriza porque el sol acuoso que contiene las partículas de sílice se añade a la suspensión en una cantidad de 0,005 a 0,5% en peso, calculado como SiO_{2} y basado en las fibras celulósicas secas y las cargas opcionales.