ES2318885T3 - Procedimiento de fabricacion de una hoja de papel que comprende la fijacion de una carga mineral sobre una fibras celulosicas. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento y fabricación de una hoja de papel, caracterizado porque consiste en: a) preparar o proporcionar una composición de fabricación a base de agua y de una pasta de fibras papeleras química blanqueada o cruda, de una pasta mecánica o termomecánica, o de sus mezclas, que comprende en equilibrio iónico por lo menos unos iones de metales alcalinos y/o alcalinotérreos y unos iones hidrogenocarbonatos, carbonatos o silicatos; b) añadir a dicha composición de fabricación, un hidróxido de una carga mineral para fijar en línea dicha carga mineral sobre las fibras papeleras, y c) formar una hoja de papel húmeda en una máquina para papel a partir de las fibras papeleras así cargadas en suspensión y secar dicha hoja, d) recuperar las aguas de escurrido de la etapa c), inyectar en éstas un gas que comprende dióxido de carbono para neutralizar y estabilizar el pH de dichas aguas; y e) reciclar las aguas así tratadas en la composición de fabricación de la etapa a).
Description
Procedimiento de fabricación de una hoja de
papel que comprende la fijación de una carga mineral sobre unas
fibras celulósicas.
La presente invención se refiere a un nuevo
procedimiento de fabricación de una hoja de papel que comprende una
etapa de fijación de una carga mineral sobre unas fibras celulósicas
en suspensión acuosa. La fijación de las cargas minerales, por
ejemplo el calcio, sobre las fibras puede realizarse por medio de
una reacción química que provoca la precipitación de un compuesto
químico insoluble, por ejemplo el carbonato de calcio, que pasa a
fijarse sobre las fibras y fibrillas de celulosa. Las fibras
celulósicas sobre las cuales se fijan sólidamente estas cargas
minerales se utilizan para la fabricación de papel.
Todo el campo industrial papelero está
interesado. La invención puede aplicarse en efecto a la fabricación
de los papeles cargados habitualmente de materias minerales tales
como los papeles de impresión y escritura como el papel cuché, los
papeles de prensa como el papel de periódico y el papel cuché ligero
(destinado a las revistas), los papeles delgados como el papel para
cigarrillos.
La invención puede aplicarse asimismo a la
fabricación de otros tipos de papeles tales como los papeles
absorbentes de uso sanitario y doméstico que no están cargados
normalmente con materias minerales.
Las fibras celulósicas son unas fibras
papeleras, cortas o largas. Las suspensiones acuosas de fibras son
preparadas a partir de cualquier tipo de pasta: pasta química,
blanqueada o cruda, pasta mecánica o termomecánica o las mezclas de
estas diferentes pastas. La pasta se puede obtener asimismo mediante
un procedimiento de desentintado de papeles viejos o papeles de
recuperación.
Se pueden añadir asimismo unas cargas minerales
directamente en la fabricación de una hoja de papel.
Entre las cargas minerales añadidas
clásicamente, los carbonatos de calcio (CaCO_{3}), naturales o
sintéticos, son las utilizadas con mayor frecuencia. Se añaden a
las fibras papeleras para mejorar las características y propiedades
de los productos papeleros. Las cargas minerales pueden proporcionar
diferentes propiedades al papel. Debido a su estructura cristalina
y su morfología particular, las mismas aportan al papel, la
blancura, la opacidad, mejoran el espesor, etc. Son de una
utilización interesante en el plano económico, disminuyendo el
coste de las materias primas, al ser menos caras que las fibras.
Pero toda la dificultad reside en la fijación de
estas cargas a las fibras celulósicas y en particular en la solidez
de la unión cargas-fibras. Habitualmente, las cargas
no permanecen en contacto con las fibras cuando tiene lugar el
procedimiento de fabricación de una hoja de papel. En efecto, las
finas partículas minerales tienen tendencia a no quedar en el
colchón fibroso formado por la hoja y una parte de estas partículas
se encuentra de nuevo en las aguas del procedimiento, recuperadas
y/o desechadas.
Este fenómeno es clásico cuando tiene lugar la
fabricación de papeles absorbentes tales como la guata de celulosa,
que son unos papeles de bajo gramaje fabricados a gran velocidad o
bien mediante un procedimiento convencional, es decir secados y
rizados, o bien mediante un procedimiento que utiliza un secado por
soplado pasante.
Además, en el caso en que una parte de las
fibras minerales es retenida en el colchón fibroso, las mismas se
reparten de forma irregular en el espesor de la hoja de papel.
Con el fin de resolver este problema, se han
añadido unos agentes de retención para retener mejor las cargas
minerales sobre las fibras.
Desde 1945, numerosas publicaciones y patentes
anteriores describen unos procedimientos de precipitación de cargas
minerales sobre unas fibras con el fin de mejorar la retención de
las cargas y evitar la adición de agentes de retención. Estos
procedimientos descansan en unas reacciones químicas tales como unas
reacciones de adición o de doble descomposición. Algunos
procedimientos prevén más particularmente la precipitación de
cargas minerales en la parte hueca de las fibras con el fin de no
modificar las propiedades mecánicas de las fibras y por tanto del
papel, que son generalmente disminuidas por la presencia de las
cargas.
Por regla general, el procedimiento de fijación
consiste en introducir en una suspensión acuosa relativamente
concentrada de fibras, un primer reactivo a base de uno de los
cationes que forman el futuro precipitado, por ejemplo el óxido de
calcio o hidróxido de calcio o cal apagada.
Según los procedimientos descritos por las
solicitudes de patente
JP-A-60-297382
(HOHUETSU SEISHI) y
FR-B-1-2 689 530
(AUSSEDAT REY), después de la dilución de la suspensión acuosa
concentrada de fibras y de hidróxido de calcio, se inyecta gas
carbónico para precipitar el carbonato de calcio.
La solicitud internacional WO 92/15754 propone
por el contrario inyectar el dióxido de carbono a presión en
contacto con la suspensión acuosa de fibras muy concentrada para
fijar los precipitados a la vez en el interior de las fibras, sobre
las partes huecas internas de las fibras, y en las paredes de las
fibras.
Otras solicitudes de patente o patentes revelan
unos procedimientos más complejos a base de sales de calcio. Está
prevista una etapa suplementaria para eliminar uno de los productos
de la reacción de doble descomposición. Es el caso de las patentes
americanas US nº 4.510.020 (GREEN) y US nº 2.583.548 (GRAIG).
Esta última patente describe un procedimiento
que consiste en primer lugar en impregnar las fibras de cloruro de
calcio, en hacer reaccionar después esta sal con carbonato de sodio
y en efectuar a continuación un lavado con el fin de eliminar el
cloruro de sodio.
La patente americana US nº 3.029.181 (THOMSEN)
da a conocer un procedimiento similar que utiliza carbonato de
amonio.
Un gran número de cargas minerales,
precipitables según un procedimiento que utiliza una reacción del
tipo de doble descomposición, se proporcionan en la descripción de
la solicitud internacional WO 91/04138.
Pero todos los procedimientos de precipitación
conocidos y descritos anteriormente recurren a unos medios químicos
y físicos que necesitan unas etapas adicionales de preparación,
tales como la solubilización de los reactivos utilizados, la
dilución o la concentración de las suspensiones acuosas de fibras,
la filtración o el lavado para crear las condiciones de
precipitación.
Estas etapas recargan considerablemente los
procedimientos de fabricación del papel.
En efecto, es necesario añadir unos equipos
industriales periféricos con el fin de realizar estas etapas: cubas
de mezclado, reactores con alta agitación que funcionan en
discontinuo, filtros, etc.
Los tiempos de reacciones químicas a menudo
largos implican la utilización de dichos equipos. Por ello,
generalmente es necesario construir una unidad de producción para
la preparación de fibras cargadas, al lado de las instalaciones
clásicas para la realización del procedimiento de fabricación del
papel.
Por consiguiente, los procedimientos de la
técnica anterior descritos anteriormente no se utilizan
habitualmente industrialmente y no pueden hacer la competencia a
las preparaciones "ex situ" de las cargas.
La mayor parte de los procedimientos actuales de
fabricación de papel continúan utilizando unas suspensiones de
materias minerales ya preparadas antes de su adición a la suspensión
de fibras. En este caso, unos agentes de retención son incorporados
con el fin de retener las cargas sobre las fibras en el curso del
procedimiento de fabricación del papel.
La invención tiene por objetivo proponer un
procedimiento que permite resolver los problemas encontrados con
los procedimientos de la técnica anterior.
La invención tiene por objetivo suprimir la
adición de agentes de retención y eliminar cualquier etapa adicional
de preparación con el fin de integrar la fijación de las cargas en
línea o "in situ" en el procedimiento general de
fabricación del papel.
Para ello, la invención tiene como solución
utilizar como medio de reacción las aguas del procedimiento de
fabricación del papel, a saber el agua contenida en la suspensión
acuosa de fibras, para la etapa de fijación de las cargas minerales
sobre las fibras celulósicas.
En efecto, estas aguas son un depósito de iones
y de minerales que potencialmente pueden precipitar.
La invención consiste por tanto en utilizar este
depósito de iones presentes en equilibrio iónico en la suspensión
acuosa de fibras. Se considera que el conjunto de las aguas del
procedimiento de fabricación del papel forma un único medio de
reacción de precipitación.
En la descripción siguiente, se definirán estas
aguas por la expresión "una suspensión acuosa de fibras
celulósicas procede de una fabricación papelera".
Este nuevo procedimiento permite una integración
en línea de la etapa de precipitación de las cargas minerales sobre
las fibras en el procedimiento más general de fabricación del papel.
Utiliza toda la cantidad de las aguas del procedimiento sin
tratarlas particularmente. Es totalmente aplicable industrialmente y
evita la utilización de agentes suplementarios de retención.
La invención tiene por objeto un procedimiento
de fabricación de una hoja de papel.
Según una característica esencial de la
invención, este procedimiento consiste en:
- a)
- preparar o proporcionar una composición de fabricación a base de agua y de una pasta de fibras papeleras química blanqueada o cruda, de una pasta mecánica o termomecánica, o de sus mezclas, que comprende en equilibrio iónico por lo menos unos iones de materiales alcalinos y/o alcalinotérreos y unos iones hidrogenocarbonatos, carbonatos o silicatos;
- b)
- añadir a dicha composición de fabricación, un hidróxido de una carga mineral para fijar dicha carga mineral sobre las fibras papeleras;
- c)
- formar una hoja de papel húmeda sobre una máquina de papel a partir de las fibras papeleras así cargadas en suspensión y secar dicha hoja;
- d)
- recuperar las aguas de escurrido de la etapa c) e inyectar en éstas un gas que comprende dióxido de carbono para neutralizar y estabilizar el pH de dichas aguas, y
- e)
- reciclar las aguas así tratadas en la composición de fabricación de la etapa a).
Según una característica preferida de la
invención, la composición de fabricación comprende en equilibrio
iónico unos iones sodio y unos iones hidrogenocarbonatos.
Según otra característica de la invención, la
composición de fabricación comprende además unos hidrogenocarbonatos
de calcio y/o de magnesio.
Según otra característica de la invención, el
hidróxido de la carga mineral es un hidróxido de calcio.
Según una característica ventajosa de la
invención, la composición de fabricación se obtiene a partir de una
pasta procedente de un procedimiento de desentintado de papeles
viejos de recuperación.
Según aún otra característica de la invención,
el título alcalimétrico completo de la suspensión acuosa está
comprendido entre 2 y 30ºF.
Otras características y ventajas de la invención
se pondrán más claramente de manifiesto a partir de la lectura de
la descripción detallada siguiente, ilustrada por el plano adjunto,
en el que:
- la figura 1 representa el esquema funcional
de un procedimiento de fabricación de una hoja de papel según la
invención.
El procedimiento según la invención está
ilustrado por el esquema funcional de la figura 1.
De manera clásica, un procedimiento de
fabricación de una hoja de papel consiste en:
- -
- preparar o proporcionar una composición de fabricación a base de agua y de una pasta de fibras papeleras química blanqueada o cruda, de una pasta mecánica o termomecánica, o de sus mezclas,
- -
- formar una hoja de papel depositando las fibras sobre una tela para formar una capa de fibras que, en el caso del papel de guata de celulosa, es a continuación secada de forma convencional sobre el cilindro calentado o también Yankee y después rizada, o secada según un procedimiento denominado de soplado pasante.
La composición de fabricación de partida
comprende en equilibrio iónico por lo menos unos iones de metales
alcalinos y/o alcalinotérreos, y unos iones hidrogenocarbonatos,
carbonatos, o silicatos.
Preferentemente, la composición de fabricación
comprende en equilibrio unos iones hidrogenocarbonatos y unos iones
sodio y alcalinotérreos.
Según la invención, el procedimiento de
fabricación de una hoja de papel comprende después de la etapa de
precipitación o de provisión de la composición de fabricación, una
etapa de adicción de un hidróxido de una carga mineral para fijar
la carga mineral sobre las fibras papeleras, antes de la etapa de
formación de la hoja.
El procedimiento de fabricación de una hoja de
papel según la invención integra entre sus etapas esenciales, una
etapa de fijación de cargas minerales sobre las fibras, tal como se
describirá a continuación.
La invención se basa en la utilización de las
aguas procedentes de la fabricación de la pasta o del papel en el
interior del procedimiento de fabricación del papel, como depósito
de iones incluso de cargas minerales, potencialmente
precipitables.
Generalmente, las aguas presentes en un
procedimiento de fabricación de papel, tales como la composición de
fabricación que es una suspensión acuosa de fibras celulósicas,
comprenden un gran número de iones en equilibrio iónico. Los más
frecuentes son los siguientes: H^{+}, OH^{-}, HCO_{3}^{-}
(iones hidrogenocarbonatos), CO_{3}^{2-} (iones carbonatos),
(nSiO_{2})O^{2-} (iones silicatos), Na^{+} (ion sodio),
Ca^{2+} (ion calcio), Mg^{2+} (ion magnesio).
Estas aguas comprenden también dióxido de
carbono que procede o bien del dióxido de carbono atmosférico, o
bien de las aguas de la capa subterránea o capa freática que son
utilizadas en la suspensión, o bien de una neutralización química
por dióxido de carbono industrial o recuperado.
Las aguas contienen por tanto habitualmente unos
carbonatos (CO_{3}^{2-}), unos hidrogenocarbonatos
(HCO_{3}^{-}), y dióxido de carbono disuelto, según el valor
del pH.
Las aguas recuperadas o recicladas en los
procedimientos de fabricación del papel, contienen unos iones
minerales. En el caso particular de las aguas procedentes de un
procedimiento de desentintado, los iones sodio están en cantidades
más importantes y están en forma de hidrogenocarbonatos cuando las
neutralizaciones inherentes al procedimiento de desentintado son
efectuadas a partir de dióxido de carbono. En este caso, la relación
molar de los iones sodio con respecto a otros iones de metales
alcalinotérreos, es a menudo superior a dos. El ion sodio participa
por ello de forma muy activa en los equilibrios iónicos.
De manera general, la suspensión acuosa de
fibras celulósicas procedente de una fabricación papelera
comprende:
- -
- entre 200 y 1.000 ppm (partes por millón) de iones sodio,
- -
- entre 5 y 200 ppm de iones calcio,
- -
- entre 5 y 200 ppm de iones magnesio.
Los cationes son equilibrados en su mayoría por
la presencia de los iones hidrogenocarbonatos. Ésta es medida por
el título alcalimétrico completo (o TAC). Este título está
comprendido entre 2 y 30ºF. Las aguas procedentes de un
procedimiento de desentintado de papeles viejos, se caracterizan por
un TAC relativamente elevado, debido a la presencia de una cantidad
importante de iones sodio en equilibrio con los iones
hidrogenocarbonatos. Unos ejemplos de composición de suspensión
acuosa de fibras celulósicas que pueden ser utilizadas en la
invención, se proporcionan a continuación.
Una suspensión acuosa de fibras obtenida a
partir de pasta virgen y de aguas que proceden de la capa
subterránea, tiene la composición siguiente:
- -
- 20 a 100 ppm o más de iones sodio,
- -
- 8 a 20 ppm o más de iones magnesio,
- -
- 20 a 80 ppm o más de iones calcio,
- -
- 100 a 400 ppm o más de dióxido de carbono en forma de dióxido de carbono disuelto, iones carbonatos y iones hidrogenocarbonatos.
Una suspensión acuosa de fibras obtenida a
partir de las aguas procedentes de un procedimiento de desentintado,
tiene la composición siguiente:
- -
- 150 a 250 ppm o más de iones sodio,
- -
- 20 a 80 ppm o más de iones calcio,
- -
- 8 a 20 ppm o más de iones magnesio,
- -
- 200 a 800 ppm o más de dióxido de carbono en forma de dióxido de carbono disuelto, iones carbonatos y iones hidrogenocarbonatos.
La invención propone utilizar los equilibrios
iónicos de la suspensión acuosa a base de fibras celulósicas para
fijar unas cargas minerales sobre las fibras por insolubilización o
precipitación.
La invención prevé más particularmente la
utilización de las propiedades de los iones hidrogenocarbonatos de
metales alcalinos y/o alcalinotérreos que, en presencia de un
hidróxido de calcio (el único reactivo), reaccionan para formar un
precipitado de carbonato de calcio que pasa a fijarse sobre las
fibras y fibrillas de celulosa.
Más precisamente, la invención consiste en
utilizar los iones hidrogenocarbonatos en equilibrio con los iones
sodio, y en un grado menor con los iones calcio y magnesio como
fuente de iones carbonatos (CO_{3}^{2-}), con el fin de
precipitar un complejo a base esencialmente de carbonato de calcio
por adición de hidróxido de calcio.
Entre otras, las reacciones siguientes se
realizan después de adición de hidróxido de calcio, en contacto con
las fibras celulósicas:
- a)
- 2Na HCO_{3} + Ca(OH)_{2} + fibras - - - > Na_{2}CO_{3} + 2H_{2}O +CaCO_{3} - fibras
- b)
- Na_{2}CO_{3} + Ca (OH)_{2} - - -> 2Na OH + CaCO_{3}
\newpage
Las reacciones secundarias siguientes pueden
también aparecer:
- c)
- Ca (HCO_{3})_{2} + Ca(OH)_{2} + fibras - - -> 2H_{2}O+ 2CaCO_{3} - fibras
- d)
- Mg (HCO_{3})_{2} + 2 Ca(OH)_{2} - - -> Mg (OH) _{2} + 2H_{2}O + 2CaCO_{3}
\vskip1.000000\baselineskip
Otros compuestos pueden también precipitar en
forma de silicatos o de carbonatos metálicos según la composición
de las aguas utilizadas, y pasar a fijarse sobre las fibras.
El hidróxido de calcio es añadido en forma
soluble o preferentemente en forma de leche (leche de cal) muy
concentrada. La leche comprende unas partículas de hidróxido de
calcio de un diámetro medio inferior a 6 \mum.
El volumen de hidróxido de calcio añadido en
forma de leche, puede ser muy pequeño, en una relación que puede ir
hasta 1 por 1.000. Esta concentración facilita la integración de
esta etapa en línea, en el procedimiento de fabricación del papel y
tiene sobre todo un efecto benéfico sobre la repartición de los
cristales sobre el conjunto de las fibras. En efecto, gracias a la
reacción casi instantánea de este pequeño volumen con la suspensión
de las fibras, se tiene una fuerte basicidad temporal concentrada en
contacto con las fibras, que favorece el enganchado químico del
precipitado sobre las fibras.
Una vez terminada la reacción de precipitación,
el pH de la suspensión acuosa de fibras es generalmente modificado
así como las condiciones iónicas propias para la formación de la
hoja. Es por tanto eventualmente necesario ajustar el pH
neutralizándolo y estabilizándolo.
Para ello, se añade un ácido tal como dióxido de
carbono para llevar el pH al valor deseado. Esto no tiene
influencia notable sobre los compuestos precipitados.
Esta adición de dióxido de carbono permite
además regenerar unos hidrogenocarbonatos alcalinos. La suspensión
acuosa encuentra de nuevo así un equilibrio iónico.
Industrialmente, se pueden inyectar unos gases
que contienen dióxido de carbono recuperado de los gases de
combustión de caldera por ejemplo, eventualmente enriquecido con
dióxido de carbono puro. En efecto, en medio alcalino, el dióxido
de carbono diluido reacciona instantáneamente.
Se efectúan las reacciones siguientes:
- e)
- Na_{2} CO_{3} + H_{2}O + CO_{2} - - -> 2 Na HCO_{3}
- f)
- 2Na OH + CO_{2} - - -> Na_{2} CO_{3} +H_{2}O
\vskip1.000000\baselineskip
Y si el gas es añadido en exceso, se producen
las reacciones siguientes:
- g)
- Mg (OH)_{2} + 2CO_{2} - - -> Mg (HCO_{3})_{2}
- h)
- Ca (OH)_{2} + 2 CO_{2} - - -> Ca (HCO_{3})_{2}
\vskip1.000000\baselineskip
El conjunto de estas reacciones permite por
tanto estabilizar el pH a los valores deseados.
Este ajuste del pH puede tener lugar en la
suspensión acuosa de fibras donde las cargas minerales son fijadas
sobre las fibras, antes de la formación de la hoja.
Pero industrialmente, este ajuste tiene lugar
preferentemente después de la formación de la hoja, en las aguas
blancas o aguas de escurrido recuperadas cuando tiene lugar la etapa
de formación de la hoja. Estas aguas de escurrido contienen unas
fibras finas y unas cargas minerales.
Se inyecta entonces el gas que contiene dióxido
de carbono en el silo de las aguas de escurrido. Las fibras son a
continuación recuperadas a razón de aproximadamente 5% y las aguas
regeneradas en el plano iónico que comprenden de nuevo unos iones
hidrogenocarbonatos son recicladas a razón de 95% en la composición
de fabricación de partida.
Debe observarse que los iones sodio, reciclados
con las aguas procedentes de una fabricación papelera, tienen una
función esencial. Los mismos proporcionan en primer lugar unos iones
hidrogenocarbonatos para la precipitación instantánea del carbonato
de calcio (reacción a)), después captan de forma instantánea los
iones hidrogenocarbonatos que proceden del dióxido de carbono
inyectado (reacción e)) con el fin de estabilizar el pH y regenerar
los equilibrios iónicos.
\newpage
Por medio del procedimiento según la invención,
se pueden fijar muchos minerales en contacto con las fibras y
participar en una mejora del reciclado de las aguas procedentes de
los procedimientos de fabricación del papel.
Las etapas relativas al procedimiento de
fijación de las cargas minerales sobre las fibras están por tanto
integradas en el procedimiento "in situ" de fabricación
de una hoja de papel sin modificación del equipo ni instalaciones
suplementarias.
Por ello, este procedimiento es muy ventajoso y
permite fijar unas cargas minerales sobre las fibras directamente
en el curso del procedimiento de fabricación de una hoja de
papel.
Los ejemplos siguientes resultan de ensayos en
laboratorio e ilustran la etapa de fijación de una carga mineral
sobre unas fibras papeleras a partir de suspensiones acuosas de
diferentes orígenes y la fabricación de probetas de papel.
\vskip1.000000\baselineskip
Se prepara una suspensión acuosa de fibras
celulósicas a partir de fibras vírgenes puestas en suspensión en
agua de capa freática.
En un reactor de 100 litros, se introducen 100
litros de la suspensión acuosa de fibras que tiene la composición
química siguiente: (ppm = partes por millón).
- -
- Fibras: 2.300 ppm,
- -
- Hidrogenocarbonatos: 210 ppm
- -
- Calcio: 60 ppm
- -
- Sodio: 25 ppm
- -
- Magnesio: 8 ppm
- -
- Dióxido de carbono disuelto: 5 ppm
\vskip1.000000\baselineskip
El pH es próximo a 8.
Después, bajo agitación media, se añaden 100
gramos de una leche de cal concentrada al 20%, o sea 20 g de
Ca(HO)_{2} o 10,8 g de calcio. Las partículas de
hidróxido de calcio tienen un diámetro medio inferior a 6 micrones.
En menos de 60 segundos, el pH se estabiliza hacia 10,7.
Después de precipitación, la suspensión acuosa
(sin tener en cuenta la dilución muy baja) tiene la composición
siguiente:
- -
- Fibras: 2.300 ppm
- -
- Carbonatos de calcio: 305 ppm (fijado sobre las fibras y fibrillas de celulosa)
- -
- Hidrogenocarbonatos/carbonatos: 25 ppm
- -
- Calcio: 45 ppm
- -
- Sodio: 25 ppm
- -
- Magnesio: 5 ppm
- -
- Dióxido de carbono disuelto: trazas.
\vskip1.000000\baselineskip
Se extrae una muestra para fabricar una probeta
de papel según el procedimiento clásico (probeta Franck). A partir
de esta suspensión, se pueden fabricar unas probetas ricas en
carbonato de calcio fijado. Se encuentra un porcentaje de retención
próximo a 90%, a partir de un gramaje de 25 g/m^{2}, esto sin
añadir agente de retención. Más allá de
80 g/m^{2}, el porcentaje de retención resulta próximo a 100%. La probeta contiene aproximadamente 11,7% de carbonato de calcio.
80 g/m^{2}, el porcentaje de retención resulta próximo a 100%. La probeta contiene aproximadamente 11,7% de carbonato de calcio.
Se puede llevar el pH hacia unos valores más
bajos inyectando en la suspensión un gas que contiene 10% de
dióxido de carbono o más, neutralizando la sosa, el hidróxido de
magnesio y el hidróxido de calcio soluble.
Después de la inyección del dióxido de carbono
para obtener un pH próximo a 8, la suspensión acuosa tiene la
composición siguiente:
- -
- Fibras: 2.300 ppm
- -
- Carbonatos de calcio: 325 ppm (fijado sobre las fibras y fibrillas de celulosa)
- -
- Hidrogenocarbonatos/carbonatos: 120 ppm
- -
- Calcio: 40 ppm
- -
- Sodio: 25 ppm
- -
- Magnesio: 8 ppm
- -
- Dióxido de carbono disuelto: 30 ppm
De la misma manera que anteriormente, se pueden
fabricar unas probetas que contienen un poco más de cargas,
aproximadamente 12,5%, puesto que el calcio neutralizado se ha
depositado sobre las fibras. Una inyección suplementaria de dióxido
de carbono permite encontrar de nuevo las principales cualidades
iniciales del agua, en particular la composición de calcio y de
hidrogenocarbonatos.
\vskip1.000000\baselineskip
Se prepara una suspensión acuosa de fibras
celulósicas a partir de una suspensión de fibras procedentes de un
procedimiento de reciclado o desentintado de papeles viejos.
En un reactor de 100 litros, se introducen 100
litros de la suspensión que tiene la composición siguiente: (ppm =
partes por millón):
- -
- Fibras: 2.300 ppm
- -
- Hidrogenocarbonatos: 450 ppm
- -
- Calcio: 60 ppm
- -
- Sodio: 160 ppm
- -
- Magnesio: 8 ppm
- -
- Dióxido de carbono disuelto: 20 ppm
El ph es próximo a 8.
Después, bajo agitación media, se añaden 100
gramos de una leche de cal concentrada al 20%, o sea 20 g de
Ca(OH)_{2} ó 10,8 g de calcio. Las partículas de
hidróxido de calcio en la leche de cal tienen un diámetro medio
inferior a 6 micrones.
En menos de 60 segundos, el pH se estabiliza
hacia 9,8.
Después de precipitación, la suspensión acuosa
(sin tener en cuenta la dilución muy baja) tiene la composición
siguiente:
- -
- Fibras: 2.300 ppm
- -
- Carbonatos de calcio:370 ppm (fijado sobre las fibras y fibrillas de celulosa)
- -
- Hidrogenocarbonatos/carbonatos: 250 ppm
- -
- Calcio: 20 ppm
- -
- Sodio: 160 ppm
- -
- Magnesio: 5 ppm
- -
- Dióxido de carbono disuelto: trazas.
Se extrae una muestra para fabricar una probeta
de papel según el procedimiento clásico (probeta Franck). A partir
de esta suspensión, se pueden fabricar unas probetas ricas en
carbonato de calcio fijado. Se encuentra un porcentaje de retención
próximo a 90%, a partir de un gramaje de 25 g/m^{2}, esto sin
añadir agente de retención. Más allá de
80 g/m^{2}, el porcentaje de retención resulta próximo a 100%. La probeta contiene aproximadamente 13,5% de carbonato de calcio.
80 g/m^{2}, el porcentaje de retención resulta próximo a 100%. La probeta contiene aproximadamente 13,5% de carbonato de calcio.
Se puede llevar de nuevo el pH hacia unos
valores más bajos inyectando en la suspensión un gas que contiene
10% de dióxido de carbono o más, neutralizando los elementos
alcalinos, esencialmente la sosa.
\vskip1.000000\baselineskip
Se prepara una suspensión acuosa de fibras
celulósicas a partir de una composición de fabricación que contiene
hidrogenocarbonato de sodio.
En un reactor de 100 litros, se introducen 100
litros de la suspensión que tiene la composición química siguiente:
(ppm = partes por millón).
- -
- Fibras: 2.280 ppm
- -
- Hidrogenocarbonatos: 950 ppm
- -
- Calcio: 65 ppm
- -
- Sodio: 300 ppm
- -
- Dióxido de carbono disuelto: 5 ppm
El pH es próximo a 8,4.
Después, bajo agitación media, se añaden 100
gramos de una leche de cal concentrada al 20%, o sea 20 g de
Ca(OH)_{2} o 10,8 g de calcio.
El pH se estabiliza rápidamente hacia 8,8.
Después de precipitación, la suspensión acuosa
(sin tener en cuenta la dilución muy baja) tiene la composición
siguiente:
- -
- Fibras: 2.300 ppm
- -
- Carbonatos de calcio: 420 ppm (fijado sobre las fibras y fibrillas de celulosa)
- -
- Hidrogenocarbonatos/carbonatos: 700 ppm
- -
- Calcio: 3 ppm
- -
- Sodio: 300 ppm
- -
- Dióxido de carbono disuelto: trazas
Se extrae una muestra para fabricar una probeta
de papel según el procedimiento clásico (probeta Franck). A partir
de esta suspensión, se pueden fabricar unas probetas, y según el
porcentaje de retención de las partículas finas de celulosa ricas
en carbonato de calcio fijado, se encuentra un porcentaje de
retención de las cargas minerales próximo a 90%, a partir de un
gramaje de 25 g/m^{2}, esto sin añadir agente de retención. Más
allá de 80 g/m^{2}, el porcentaje de retención resulta próximo a
100%. La probeta contiene aproximadamente 15% de carbonato de
calcio.
Si se desea obtener un pH inferior a 8, se
inyecta dióxido de carbono diluido en el aire hasta 10%. Se recupera
el dióxido de carbono de los humos de combustión de caldera. El
dióxido de carbono forma de nuevo esencialmente hidrogenocarbonato
de sodio.
Claims (10)
1. Procedimiento y fabricación de una hoja de
papel, caracterizado porque consiste en:
- a)
- preparar o proporcionar una composición de fabricación a base de agua y de una pasta de fibras papeleras química blanqueada o cruda, de una pasta mecánica o termomecánica, o de sus mezclas, que comprende en equilibrio iónico por lo menos unos iones de metales alcalinos y/o alcalinotérreos y unos iones hidrogenocarbonatos, carbonatos o silicatos;
- b)
- añadir a dicha composición de fabricación, un hidróxido de una carga mineral para fijar en línea dicha carga mineral sobre las fibras papeleras, y
- c)
- formar una hoja de papel húmeda en una máquina para papel a partir de las fibras papeleras así cargadas en suspensión y secar dicha hoja,
- d)
- recuperar las aguas de escurrido de la etapa c), inyectar en éstas un gas que comprende dióxido de carbono para neutralizar y estabilizar el pH de dichas aguas; y
- e)
- reciclar las aguas así tratadas en la composición de fabricación de la etapa a).
2. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque la composición de fabricación comprende
en equilibrio iónico unos iones sodio y unos iones
hidrogenocarbonatos.
3. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2,
caracterizado porque la composición de fabricación se obtiene
a partir de una pasta procedente de un procedimiento de
desentintado de papeles de recuperación.
4. Procedimiento una de las reivindicaciones
anteriores, caracterizado porque dicho hidróxido de la carga
mineral es un hidróxido de calcio.
5. Procedimiento según la reivindicación 4,
caracterizado porque el hidróxido de calcio es añadido en
forma de leche concentrada o en forma soluble.
6. Procedimiento según la reivindicación 5,
caracterizado porque dicha leche comprende unas partículas de
hidróxido de calcio de un diámetro medio inferior a 6 \mum.
7. Procedimiento según la reivindicación 2 en
combinación con una de las reivindicaciones 4 a 6,
caracterizado porque la composición de fabricación comprende
además unos hidrogenocarbonatos de calcio y/o de magnesio.
8. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 4 a 7, caracterizado porque el título
alcalimétrico completo de la suspensión acuosa está comprendido
entre 2 y 30ºF.
9. Procedimiento según la reivindicación 2,
caracterizado porque la composición de fabricación comprende
entre 20 y 1.000 ppm de iones sodio (Na^{+}).
10. Procedimiento según la reivindicación 7,
caracterizado porque la composición de fabricación comprende
entre 5 y 200 ppm de iones calcio (Ca^{2+}) y/o entre 5 y 200 ppm
de iones magnesio (Mg^{2+}).
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