ES2291203T3 - Soles basados en silice. - Google Patents
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Abstract
Un sol acuoso que contiene partículas basadas en sílice, caracterizado por que tiene un valor-S dentro del intervalo de 10 a 45%, una viscosidad en el intervalo de 5 a 40 cP y una relación molar de SiO2 a M2O, en la que M es un metal alcalino o amonio, dentro del intervalo de 10:1 a 40:1.
Description
Soles basados en sílice.
El presente invento se refiere generalmente a
soles basados en sílice apropiados para ser utilizados en la
fabricación de papel. Más particularmente, el invento se refiere a
soles basados en sílice, su producción y su uso en la producción de
papel. El proceso de este invento proporciona soles que contienen
partículas basadas en sílice con elevada capacidad de drenaje y de
retención, elevada estabilidad y alto contenido de sólidos.
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 una banda
húmeda de papel sobre la cinta sinfín, y posteriormente se
deshidrata y se seca la banda de papel en la sección de secado de la
máquina de papel. De manera convencional, se introducen
coadyuvantes de drenaje y de retención en la pasta de papel 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 la cinta sinfín.
Las partículas basadas en sílice se usan
ampliamente como coadyuvantes de drenaje y de retención en
combinación con polímeros orgánicos cargados tales como polímeros
basados en 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.
Las partículas basadas en sílice apropiadas para
su utilización como coadyuvantes de drenaje y de retención se
suministran normalmente en forma de dispersiones coloidales acuosas,
los denominados soles. Los soles basados en sílice utilizados
comercialmente tienen normalmente 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. Los soles de
partículas basadas en sílice con superficies específicas mayores
están normalmente más diluidos para aumentar la estabilidad de
almacenamiento y para evitar la formación de gel.
Resultaría ventajoso proporcionar soles basados
en sílice con mayor capacidad de drenaje y de retención e incluso
con mayor estabilidad. También resultaría ventajoso proporcionar un
proceso para preparar soles basados en sílice con propiedades
mejoradas de drenaje, retención y estabilidad. Asimismo, resultaría
ventajoso proporcionar un proceso de fabricación de papel con
drenaje y/o retención mejorados.
De acuerdo con el presente invento, se
proporcionan soles basados en 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 basados en 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 tienen una capacidad mejorada para mantener la elevada
superficie específica durante el almacenamiento a valores elevados
de concentración de sílice. Además, los soles basados en sílice 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, el presente invento hace 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 contiene partículas basadas
en sílice, denominado sol basado en sílice en la presente memoria, y
a su producción como se define más en detalle en las
reivindicaciones adjuntas.
El presente invento también se refiere a la
utilización de soles basados en 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 para la fabricación 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 acuoso que contiene
partículas basadas en 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 basados en sílice de acuerdo con el
presente invento son soles acuosos que contienen partículas
aniónicas basadas en sílice, es decir partículas basadas en sílice
(SiO_{2}) o ácido silícico. Preferiblemente, las partículas son
coloidales, es decir, en el intervalo coloidal de tamaño de
partícula. Los soles basados en sílice pueden tener 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.
Los soles de sílice pueden tener 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 dentro del
intervalo de 10:1 a 40:1, adecuadamente de 12:1 a 35:1 y
preferiblemente de 15:1 a 30:1. Los soles de sílice pueden tener un
pH de al menos 10,0, de manera apropiada de al menos 10,5,
preferiblemente de al menos 10,6 y más preferiblemente de al menos
10,7. El pH puede ser de hasta alrededor de 11,5, de manera
apropiada de hasta 11,0.
De manera apropiada los soles basados en 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 y 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 las partículas y los soles basados en
sílice con agua para rebajar considerablemente los contenidos de
sílice antes de su utilización, por ejemplo hasta contenidos de
sílice dentro de intervalo de 0,05% en peso y preferiblemente
dentro del 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 basados en 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+. Los soles basados en sílice preferidos de este
invento son estables. Esto significa que estos soles basados en
sílice, cuando se almacenan o envejecen durante un mes a 20ºC en
condiciones de oscuridad y sin agitación presentan, si lo hubiera,
solo un pequeño aumento de la viscosidad.
Las partículas basadas en sílice presentes en el
sol tienen adecuadamente un tamaño de partícula medio de
aproximadamente 20 nm y preferiblemente en el intervalo de
aproximadamente 1 a aproximadamente 10 nm. Como es convencional en
la química de la sílice, el tamaño de partícula se refiere al tamaño
medio de las partículas primarias, que pueden estar agregadas o no
agregadas. La superficie específica de las partículas basadas en
sílice es adecuadamente de al menos 300 m^{2}/g SiO_{2} y
preferiblemente de al menos 550 m^{2}/g.
Generalmente, la superficie específica puede ser
de hasta aproximadamente 1050 m^{2}/g y adecuadamente hasta 1000
m^{2}/g. En una realización preferida de esta invención, la
superficie específica está dentro del intervalo de 550 a 725
m^{2}/g, preferiblemente de 575 a 700 m^{2}/g. En otra
realización preferida de esta invención, la superficie específica
está dentro del intervalo de 775 a 1050 m^{2}/g. La superficie
específica puede medirse mediante titración con NaOH de 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, después de eliminación adecuada o ajuste de
cualquier compuesto presente en la muestra que pueda perturbar la
titración como la especie de aluminio o boro. El término
"superficie específica", según se usa en la presente memoria,
representa la superficie específica media de las partículas basadas
en sílice y se expresa en metro cuadrados por gramo de sílice
(m^{2}/g SiO_{2}).
En una realización preferida del invento, el sol
basado en sílice tiene de esta forma un valor S en el intervalo de
20 a 40%, una viscosidad de 7 a 25 cP, un pH de al menos 10,6, una
relación molar de SiO_{2} a M_{2}O dentro del intervalo de 15 a
30, un contenido de sílice de al menos 10% en peso, y contiene
partículas coloidales aniónicas basadas en sílice con una
superficie específica dentro del intervalo de 550 a 1050 m^{2}/g.
Los soles basados en sílice según el invento con un contenido de
sílice de 15 a 20% en peso contienen normalmente partículas con una
superficie específica dentro del intervalo de 550 a 725 m^{2}/g,
mientras que los soles basados en sílice según el invento con un
contenido de sílice de 10 a 15% en peso contienen normalmente
partículas con una superficie específica dentro del intervalo de
775 a
1050 m^{2}/g.
1050 m^{2}/g.
En una realización preferida de este invento, el
sol basado en sílice se encuentra sustancialmente libre de
aluminio, es decir, libre de agentes de modificación añadidos que
contienen aluminio. En otra realización preferida de este invento,
el sol basado en 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 las
partículas y los soles basados en sílice. En otra realización
preferida de este invento, los soles basados en 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
basadas en 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 1:100, de manera apropiada de
50:1 a 1:50.
Los soles basados en sílice de acuerdo con el
invento pueden producirse partiendo de una disolución acuosa
convencional de silicato tal como vidrio soluble alcalino, 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
adicional 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 basadas en sílice con una superficie específica
elevada, normalmente por encima de 1000 m^{2}/g y normalmente
alrededor de 1300 m^{2}/g.
A continuación, el sol ácido se somete a
alcalinización, referida en la presente memoria como una primera
etapa de alcalinización. La primera alcalinización 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 el 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 alcalinización. El contenido de SiO_{2} de las disoluciones de
vidrio soluble empleadas para la primera alcalinización 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 alcalinización 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 alcalinización 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, 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 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 alcalinización, 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 alcalinización, 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
alcalinización 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 alcalinización se mantiene de forma apropiada
dentro del intervalo de 5,0 a 7,5% en peso.
A continuación, las partículas basadas en sílice
presentes en el sol alcalinizado obtenido en la primera etapa de
alcalinización 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 basadas en sílice con una
superficie específica de al menos 300 m^{2}/g, y preferiblemente
de al menos 550 y hasta alrededor de 1050 m^{2}/g y de manera
apropiada hasta 1000 m^{2}/g. 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. 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 1050 m^{2}/g_{.} 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 térmico. En el tratamiento
térmico, 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 térmico, el
sol alcalinizado debería 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
térmico debería 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. 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 10,0,
de manera apropiada de al menos 10,5, preferiblemente de al menos
10,6 y del modo más preferido de al menos 10,7. 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 40:1 y de manera apropiada de 12:1 a 35:1,
preferiblemente de 15:1 a 30:1.
Si se desea, el proceso puede también comprender
concentración del sol basado en sílice obtenido después de la
segunda alcalinización. De manera alternativa o adicional, puede
someterse a concentración el sol alcalinizado obtenido tras la
primera alcalinización pero antes del crecimiento de partículas o de
la etapa de tratamiento térmico, o el sol obtenido tras el
crecimiento de partículas o tras la etapa de tratamiento térmico
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 alcanzar
contenidos de sílice de al menos 10% en peso, preferiblemente de 10
a 30% en peso, y más preferiblemente de 12 a 20% en peso.
Si se desea, las partículas y soles basados en
sílice 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 térmico, bien antes o bien
después de la segunda etapa de alcalinización. Alternativa o
adicionalmente, 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
térmico. 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 térmico, 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 térmico. 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 compuestos 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, contiene 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 basados en 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, después de
concentración opcional pueden prepararse soles basados en sílice
que tienen contenidos de sílice de 10 a 30% en peso, adecuadamente
de 12 a 20% en peso, y viscosidades de al menos 5 cP, normalmente
dentro del intervalo de 5 a 40 cP, adecuadamente de 6 a 30 cP y
preferiblemente de 7 a 25 cP, y los soles producidos poseen buena
estabilidad al almacenamiento y pueden almacenarse durante varios
meses sin ninguna disminución sustancial de la superficie específica
y sin formación de gel.
Los soles basados en sílice de este 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 procedentes de la industria papelera y
de pulpa de papel. Los soles basados en sílice pueden utilizarse
como agentes de floculación, notablemente como coadyuvantes de
drenaje y de retención, en combinación con polímeros orgánicos, que
pueden seleccionarse de polímeros catiónicos no iónicos, anfóteros
y aniónicos 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, polímeros basados en
acril-amida aniónicos, anfóteros y catiónicos, así
como también cloruro de poli(dialquildimetilamonio)
catiónico, iminas de polietileno catiónicas, poliaminas catiónicas,
poliamidoaminas y polímeros basados en vinilamida, resinas de
melamina-formaldehído y de
urea-formaldehído. De manera apropiada, los soles
basados en 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 basados en sílice en
combinación con el polímero(s) principal mencionado
anteriormente, es además 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 un
sol acuoso que contiene partículas basadas en sílice y un polímero
orgánico, por ejemplo, un polímero principal, es preferible añadir
el polímero a la pasta de papel antes de añadir el sol acuoso que
contiene partículas basadas en sílice, incluso aunque pueda
emplearse el orden opuesto de adición. Resulta incluso preferido
añadir el polímero principal antes de la etapa de cizalladura, que
puede escogerse entre bombeo, mezcla, limpieza, etc, y añadir el
sol acuoso que contiene las partículas basadas en 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 el sol basado en sílice.
En una realización preferida de este invento,
los soles basados en 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 partículas basadas en
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 tanto iones 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 basado en
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, que se incorpora en la presente memoria por
referencia. 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.
aditivos.
Los componentes de los coadyuvantes de drenaje y
de retención de acuerdo con el invento se añaden a la pasta de
papel que se va a deshidratar 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 basados en 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 basados en 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 continuos, tales como por ejemplo cartulina
y cartón y a su producción. El proceso puede utilizarse en la
producción de papel de diferentes tipos de suspensiones de fibras
que contienen celulosa y, de manera apropiada, las suspensiones
deberían 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 tanto 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, que no obstante, no pretenden ser limitantes. Las partes
y los % se refieren a partes en peso y % en peso, respectivamente,
a menos que se indique lo contrario.
\vskip1.000000\baselineskip
Se preparó un sol de sílice estándar 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
obtenido (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 de las partículas = 530 m^{2}/g.
\vskip1.000000\baselineskip
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 de las partículas = 500 m^{2}/g
- 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 de las partículas = 690 m^{2}/g
\vskip1.000000\baselineskip
Se prepararon seis soles de partículas basadas
en 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:
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 basadas en 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.
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
basadas en 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.
Se siguió el procedimiento general de acuerdo
con el Ejemplo 3, exceptuando que el tratamiento térmico se llevó a
cabo durante 1,25 h y la concentración se llevó a cabo hasta obtener
contenidos de sílice mayores. Se prepararon dos soles de partículas
basadas en 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. El Sol 5b tenía un
contenido de SiO_{2} = 20% en peso, una relación molar de
SiO_{2}/Na_{2}O = 18,3, pH = 10,7, valor-S =
37%, viscosidad = 31 cP y superficies específicas = 700
m^{2}/g.
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.
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. 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.
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. 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
basado en 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 basados en sílice:
Se evaluó el comportamiento 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 comportamiento 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 basados en
sílice de acuerdo con el Ejemplo 5 de la invención frente al Sol 6a
empleado con fines comparativos. La Tabla 3 muestra el tiempo de
drenaje obtenido a varias dosis (kg/tonelada) de partículas basadas
en sílice, calculado como SiO_{2} y basado en el sistema seco de
pasta de papel. La adición de solo 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.
Claims (25)
1. Un sol acuoso que contiene partículas basadas
en sílice, caracterizado porque tiene un
valor-S dentro del intervalo de 10 a 45%, una
viscosidad en el intervalo de 5 a 40 cP y una relación molar de
SiO_{2} a M_{2}O, en la que M es un metal alcalino o amonio,
dentro del intervalo de 10:1 a 40:1.
2. El sol acuoso de acuerdo con la
reivindicación 1, caracterizado porque tiene un contenido de
sílice de al menos 10% en peso.
3. El sol acuoso de acuerdo con la
reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque las partículas
basadas en sílice tienen una superficie específica dentro del
intervalo de 775 a 1050 m^{2}/g.
4. El sol acuoso de acuerdo con cualquiera de
las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque las
partículas basadas en sílice tienen una superficie específica
dentro del intervalo de 550 a 725 m^{2}/g.
5. El sol acuoso de acuerdo con cualquiera de
las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque el
valor-S está dentro del intervalo de 20 a 40%.
6. El sol acuoso de acuerdo con cualquiera de
las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque la
viscosidad está dentro del intervalo de 7 a 25 cP.
7. El sol acuoso de acuerdo con cualquiera de
las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado 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 30:1.
8. El sol acuoso de acuerdo con cualquiera de
las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque tiene un pH
de al menos 10,6.
9. Un proceso para la producción de un sol
acuoso que contiene partículas basadas en sílice,
caracterizado porque comprende las etapas de
- a)
- acidificar una disolución acuosa de silicato a un pH de 1 a 4 para formar un sol ácido,
- b)
- alcalinizar en una primera etapa de alcalinización el sol ácido a un contenido de SiO_{2} dentro del intervalo de 4,5 a 8% en peso,
- c)
- tratar térmicamente el sol alcalinizado a una temperatura de al menos 30ºC durante al menos 10 minutos y a continuación,
- d)
- alcalinizar en una segunda etapa de alcalinización el sol tratado térmicamente a un pH de al menos 10,0.
10. El procedimiento de acuerdo con la
reivindicación 9, caracterizado porque la alcalinización de
acuerdo con (b) y (d) se realiza mediante adición de hidróxido de
litio, hidróxido de sodio, hidróxido de potasio, una disolución
acuosa de silicato o una de sus mezclas.
11. El procedimiento de acuerdo con la
reivindicación 9 ó 10, caracterizado porque la
alcalinización de acuerdo con (b) y (d) se realiza mediante una
disolución acuosa de silicato.
12. El procedimiento de acuerdo con la
reivindicación 9, 10 u 11, caracterizado porque el
tratamiento térmico de acuerdo con (c) se realiza a una temperatura
dentro del intervalo de 35 a 95ºC.
13. El procedimiento de acuerdo con cualquiera
de las reivindicaciones 9 a 12, caracterizado porque el
tratamiento térmico según (c) se realiza durante 20 a 240
minutos.
14. El procedimiento de acuerdo con cualquiera
de las reivindicaciones 9 a 13, caracterizado porque la
alcalinización de acuerdo con (d) produce un sol basado en sílice
que tiene una relación molar de SiO_{2} a M_{2}O, donde M es un
metal alcalino o amonio, dentro del intervalo de 15:1 a 30:1 y un
pH de al menos 10,6.
15. El procedimiento de acuerdo con cualquiera
de las reivindicaciones 9 a 14, caracterizado porque la
primera etapa de alcalinización se realiza a un pH dentro del
intervalo de 7 a 10,0.
16. El procedimiento de acuerdo con cualquiera
de las reivindicaciones 9 a 15, caracterizado porque la
segunda etapa de alcalinización se realiza a un pH de al menos
10,6.
17. El procedimiento de acuerdo con cualquiera
de las reivindicaciones 9 a 16, caracterizado porque además
comprende la concentración del sol obtenido después de la primera
etapa de alcalinización.
\newpage
18. El procedimiento de acuerdo con cualquiera
de las reivindicaciones 9 a 17, caracterizado porque además
comprende la concentración del sol obtenido después de la segunda
etapa de alcalinización.
19. El procedimiento de acuerdo con la
reivindicación 17 ó 18, caracterizado porque la concentración
se realiza mediante evaporación o ultrafiltración.
20. El procedimiento de acuerdo con cualquiera
de las reivindicaciones 9 a 19, caracterizado porque además
comprende la adición de un compuesto que contiene aluminio.
21. Utilización de un sol acuoso que contiene
partículas basadas en sílice de acuerdo con cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 8 como coadyuvante de drenaje y de retención
en la producción de papel.
22. Procedimiento para la producción de papel a
partir de una suspensión acuosa que contiene fibras de celulosa y
cargas opcionales, que comprende adicionar a la suspensión un sol
acuoso que contiene partículas basadas en sílice y al menos un
polímero orgánico cargado, conformar y drenar la suspensión sobre
una cinta sinfín, caracterizado porque el sol acuoso que
contiene partículas basadas en sílice es un sol acuoso de acuerdo
con las reivindicaciones 1 a 9.
23. El procedimiento de acuerdo con la
reivindicación 22, caracterizado porque el polímero orgánico
cargado es almidón catiónico o poliacrilamida catiónica.
24. El procedimiento de acuerdo con la
reivindicación 22 ó 23, caracterizado porque antes de añadir
el sol acuoso que contiene partículas basada en sílice a la
suspensión, el sol acuoso se diluye o se mezcla con agua para
formar un sol acuoso que tiene un contenido de sílice de 0,05 a 5%
en peso.
25. El procedimiento de acuerdo con cualquiera
de las reivindicaciones 22 a 24, caracterizado porque el sol
acuoso que contiene partículas basadas en sílice se añade a la
suspensión en una cantidad de 0,005 a 0,5% en peso, calculado como
SiO_{2} y basado en fibras celulósicas secas y cargas
opcionales.
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