ES2619180T3

ES2619180T3 - Soles a base de sílice y su producción y uso

Info

Publication number: ES2619180T3
Application number: ES05722308.3T
Authority: ES
Inventors: Glenn Mankin; Marek Tokarz; Freddie Hansson
Original assignee: Akzo Nobel NV
Current assignee: Akzo Nobel NV
Priority date: 2004-04-07
Filing date: 2005-04-05
Publication date: 2017-06-23
Anticipated expiration: 2025-04-05
Also published as: ES2611470T3; DK1740501T3; PL2196436T3; PT2196436T; PL1740501T3; PT1740501T; MY162338A

Abstract

Un proceso para producir un sol a base de sílice acuosa que tiene un valor S en el intervalo de 10 a 50% que comprende: (a) proporcionar una resina de intercambio iónico catiónica que tiene al menos parte de su capacidad de intercambio iónico en forma de hidrógeno; (b) poner en contacto dicha resina de intercambio iónico con una solución acuosa de silicato de metal alcalino para forma una suspensión acuosa; (c) agitar dicha suspensión acuosa hasta que el pH de la fase acuosa esté en el intervalo de 5,0 a 8,0 y para permitir la agregación de partículas y la formación de microgel; (d) ajustar el pH de dicha fase acuosa por encima de 9,0 añadiendo al menos un material alcalino seleccionado entre silicatos de metales alcalinos acuosos, hidróxidos de metales alcalinos acuosos e hidróxido de amonio; y (e) separar dicha resina de intercambio iónico de la fase acuosa después de la etapa (c) o después de la etapa (d).

Description

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DESCRIPCION

Soles a base de sflice y su produccion y uso Campo de la invencion

La presente invencion se refiere, de manera general, a soles acuosos a base de sflice adecuados para su uso en la fabricacion de papel. Mas particularmente, la invencion se refiere a soles a base de sflice, su produccion y uso en la fabricacion de papel. La presente invencion proporciona un metodo mejorado de produccion de soles a base de sflice con una estabilidad y contenido de SO2 altos, asf como un rendimiento de drenaje mejorado.

Antecedentes de la invencion

En la tecnica de la fabricacion de papel, una suspension acuosa que contiene fibras celulosicas y cargas y aditivos opcionales, denominada pasta humeda, se alimenta a una caja de entrada que eyecta la pasta humeda sobre una tela metalica formadora. El agua es drenada de la pasta humeda, de tal modo que se forma una hoja humeda de papel sobre la tela metalica, y la hoja es deshidratada y secada adicionalmente en la seccion de secado de la maquina de papel. Se introducen convencionalmente auxiliares de drenaje y retencion en la pasta humeda con el fin de facilitar el drenaje y aumentar la adsorcion de partfculas finas sobre las fibras celulosicas de tal modo que son retenidas con las fibras sobre la tela metalica.

Los soles de partfculas a base de sflice se usan ampliamente como auxiliares de drenaje y retencion en combinacion con polfmeros organicos cargados. Tales sistemas aditivos estan entre los mas eficaces de los usados en la actualidad en la industria de la fabricacion de papel. Uno de los parametros que afectan a las propiedades y el rendimiento de los soles a base de sflice es el area espedfica; los soles a base de sflice de alto rendimiento, estables, contienen usualmente partfculas con un area espedfica de al menos 300 m2/g. Otro parametro es el valor S, que indica el grado de formacion de agregados o microgeles; un valor S mas bajo es indicativo de un grado mas alto de agregacion. Aunque pueden ser ventajosas unas areas superficiales mas altas y un cierto grado de formacion de agregados o microgeles desde el punto de vista del rendimiento, las areas superficiales muy altas y una extensa agregacion de partfculas o formacion de microgeles dan como resultado una estabilidad de los soles a base de sflice considerablemente disminuida, haciendo de este modo necesaria una extrema dilucion de los soles para evitar la formacion de geles.

La Patente de Estados Unidos n.° 5.368.833 describe un sol de sflice que comprende partfculas de sflice que tienen un area espedfica dentro del intervalo de 750 a 1.000 m2/g, las cuales estan modificadas en superficie con aluminio hasta un grado de 2 a 25% de sustitucion de los atomos de silicio, y en donde el sol tiene un valor S dentro del intervalo de 8 a 45%. Dicha patente describe tambien un proceso para producir el sol de sflice que comprende las etapas de acidificar una disolucion de vidrio soluble hasta un pH dentro del intervalo de 1 a 4; alcalinizar el sol de acido a un contenido de SO2 dentro del intervalo de 7 a 4,5% en peso; permitir el crecimiento de las partfculas del sol hasta un area espedfica dentro del intervalo de 750 a 1.000 m2/g; y someter el sol a una modificacion con aluminio.

La Patente de Estados Unidos n.° 5.603.805 describe soles de sflice que tienen un valor S dentro del intervalo de 15 a 40%, que comprenden partfculas anionicas de sflice, siendo dichas partfculas de sflice opcionalmente modificadas con aluminio, y teniendo un area espedfica dentro del intervalo de 300 a 700 m2/g. Dicha patente tambien describe un proceso para producir el sol de sflice que comprende las etapas de acidificar una disolucion de vidrio soluble hasta un pH dentro del intervalo de 1 a 4; alcalinizar el sol de acido a un contenido de SO2 dentro del intervalo de 7 a 5% en peso; como alternativa, alcalinizacion del sol de acido hasta un valor de pH entre 7 y 9; y un crecimiento de las partfculas del sol hasta un area espedfica dentro del intervalo de 300 a 700 m2/g; y opcionalmente seguido de una modificacion con aluminio.

La Publicacion de la Solicitud de Patente Internacional n.° WO 98/56715 describe un proceso para preparar un microgel acuoso de polisilicato que comprende mezclar una solucion acuosa de un silicato de metal alcalino con una fase acuosa de un material a base de sflice que tiene un pH de 11 o menos. El microgel de polisilicato se usa como agente floculante en combinacion con al menos un polfmero cationico o anfotero en la produccion de pasta y papel y para la purificacion de aguas.

La Publicacion de la Solicitud de Patente Internacional n.° WO 00/66492 describe un proceso para la produccion de un sol acuoso que contiene partfculas basadas en sflice, que comprende acidificar una disolucion acuosa de un silicato hasta un pH de 1 a 4 para formar un sol acido; alcalinizar el sol de acido en una primera etapa de alcalinizacion; permitir el crecimiento de las partfculas del sol alcalinizado durante al menos 10 minutos y/o tratar con calor el sol alcalinizado a una temperatura de al menos 30°C; alcalinizar el sol obtenido en una segunda etapa de alcalinizacion; y, opcionalmente, modificar el sol basado en sflice con, por ejemplo, aluminio.

La Patente de Estados Unidos n.° 6.372.806 describe un proceso para preparar una sflice coloidal estable que tiene un valor S de entre 20-50, y en donde dicha sflice tiene un area superficial mayor que 700 m2/g, que comprende; (a) cargar un recipiente de reaccion con una resina de intercambio ionico cationica que tiene al menos el 40 por ciento de su capacidad de intercambio ionico en la forma de hidrogeno, en donde dicho recipiente de reaccion tiene medios

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para separar dicha sflice coloidal de dicha resina de intercambio ionico; (b) cargar dicho recipiente de reaccion con un silicato de metal alcalino acuoso que tiene una relacion molar de SiO2 con respecto a oxido de metal alcalino en el intervalo de 15:1 a 1:1 y un pH de al menos 10,0; (c) agitar el contenido de dicho recipiente de reaccion hasta que el pH de dicho contenido este en el intervalo de 8,5 a 11,0; (d) ajustar el pH del contenido de dicho recipiente de reaccion hasta por encima de 10,0 usando una cantidad adicional de dicho silicato de metal alcalino; y (e) separar la sflice coloidal resultante de dicha resina de intercambio ionico a la vez que se retira dicha sflice coloidal de dicho recipiente de reaccion.

La Patente de Estados Unidos n.° 5.176.891 describe un metodo para la produccion de microgeles de polialuminosilicato solubles en agua que tienen un area superficial de al menos aproximadamente 1.000 m2/g, que comprende las etapas de (a) acidificar una solucion diluida de un silicato de metal alcalino que contiene aproximadamente 0,1 a 6% en peso de SiO2 hasta un pH de entre 2 y 10,5 para producir acido polisilfcico; seguido de (b) hacer reaccionar un aluminato soluble en agua con el acido polisilfcico antes de que el acido polisilfcico se haya gelificado, de tal modo que se obtiene un producto con una relacion molar alumina/sflice mayor que aproximadamente 1/100; y despues (c) diluir la mezcla de reaccion antes de que se haya producido la gelificacion hasta la equivalencia de aproximadamente 2,0% en peso de SiO2 o menos para estabilizar los microgeles.

El documento EP 0 572 888 A1 describe un proceso continuo para la preparacion de soles de sflice alcalinos acuosos que contienen partfculas de SO2 esfericas no agregadas con un diametro medio de 27-72 nm.

Sena ventajoso poder proporcionar soles a base de sflice con una estabilidad y contenido de SO2 altos, asf como un rendimiento de drenaje mejorado. Tambien sena ventajoso poder proporcionar procesos mejorados para la preparacion de soles a base de sflice con una estabilidad y contenido de SO2 altos, asf como un rendimiento de drenaje mejorado. Tambien sena ventajoso poder proporcionar un proceso de fabricacion de papel con un drenaje mejorado.

Resumen de la invencion

La presente invencion esta dirigida, de manera general, a un proceso para producir un sol acuoso a base de sflice que tiene un valor S entre 10 y 50% que comprende:

(a) proporcionar una resina de intercambio ionico cationica que tiene al menos parte de su capacidad de intercambio ionico en forma de hidrogeno;

(b) poner en contacto dicha resina de intercambio ionico con una solucion acuosa de silicato de metal alcalino para forma una suspension acuosa;

(c) agitar dicha suspension acuosa hasta que el pH de la fase acuosa este en el intervalo de 5,0 a 8,0 y permitir la agregacion de partfculas y la formacion de microgel;

(d) ajustar el pH de dicha fase acuosa por encima de 9,0 anadiendo al menos un material alcalino seleccionado entre silicatos de metales alcalinos acuosos, hidroxidos de metales alcalinos acuosos e hidroxido de amonio; y

(e) separar dicha resina de intercambio ionico de la fase acuosa despues de la etapa (c) o despues de la etapa (d).

Descripcion detallada de la invencion

De acuerdo con la presente invencion, se proporcionan soles a base de sflice que son adecuados para el uso como agentes floculantes en la purificacion de aguas y como auxiliares de drenaje y retencion en la fabricacion de papel. Los soles a base de sflice de la invencion exhiben una buena estabilidad a lo largo de periodos extensos de tiempo, notablemente estabilidad a areas superficiales altas y alta estabilidad para evitar una formacion de geles completa. Los soles a base de sflice dan como resultado ademas un drenaje y retencion muy buenos cuando se usan en la fabricacion de papel, en particular un drenaje mejorado. Asf, la presente invencion hace posible aumentar la velocidad de la maquina de papel y usar una dosificacion mas baja de aditivo para dar un efecto de drenaje correspondiente, conduciendo de este modo a un proceso de fabricacion de papel mejorado y a beneficios economicos. Los soles a base de sflice de la invencion se pueden preparar por un proceso que es simple, rapido y facil de controlar y regular, y el proceso hace posible utilizar equipos de produccion simples y menos costosos. Asf, los soles de sflice de la invencion se pueden producir mediante un proceso que esta simplificado, mejorado y es mas economico.

La resina de intercambio ionico usada en el proceso es cationica, y tiene al menos parte de su capacidad de intercambio ionico en la forma de hidrogeno, es decir, una resina de intercambio ionico cationica acida, preferiblemente, una resina de intercambio ionico cationica de acido debil. Adecuadamente, la resina de intercambio ionico tiene al menos el 40% de su capacidad de intercambio ionico en la forma de hidrogeno, preferiblemente al menos el 50%. Las resinas de intercambio ionico adecuadas se proporcionan en el mercado por varios fabricantes, por ejemplo, Amberlite® IRC84SP de Rohm & Haas. Preferiblemente, un recipiente de reaccion equipado con

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medios para mezclar, por ejemplo, un agitador, se carga con la resina de intercambio ionico. Preferiblemente, la resina de intercambio ionico es regenerada mediante la adicion de un acido, por ejemplo, acido sulfurico, preferiblemente de acuerdo con las instrucciones del fabricante.

La etapa (b) del proceso comprende poner en contacto la resina de intercambio ionico cationica con un silicato de metal alcalino acuoso. Adecuadamente, esto se consigue anadiendo la resina de intercambio ionico y el silicato de metal alcalino acuoso al recipiente de reaccion. Preferiblemente, el recipiente de reaccion, que contiene la resina de intercambio ionico regenerada, se carga con el silicato de metal alcalino acuoso, por lo cual se forma una suspension acuosa. Usualmente, el silicato de metal alcalino acuoso se anade a un recipiente de reaccion que contiene una resina de intercambio ionico que tiene al menos parte de su capacidad de intercambio ionico en forma de hidrogeno, a una velocidad en el intervalo de 0,5 a 50 g de SiO2 por minuto y kg de resina de intercambio ionico, calculada como resina de intercambio ionico que tiene el 100% de su capacidad de intercambio ionico en forma de hidrogeno, adecuadamente de 1 a 35, y preferiblemente de 2 a 20. Como alternativa, un recipiente de reaccion que contiene el silicato de metal alcalino acuoso se carga con la resina de intercambio ionico regenerada, por lo cual se forma una suspension acuosa.

Los ejemplos de silicatos de metales alcalinos o vidrio soluble adecuados incluyen materiales convencionales, por ejemplo, silicatos de litio, sodio y potasio, preferiblemente silicato de sodio. La relacion molar de sflice con respecto a oxido de metal alcalino, por ejemplo, SiO2con respecto a Na2O, K2O o Li2O, o una mezcla de los mismos, en la solucion de silicato puede estar en el intervalo de 15:1 a 1:1, adecuadamente en el intervalo de 4,5:1 a 1,5:1, preferiblemente de 3,9:1 a 2,5:1. El silicato de metal alcalino acuoso usado puede tener un contenido de SO2 de aproximadamente 2 a aproximadamente 35% en peso, adecuadamente de aproximadamente 5 a aproximadamente 30% en peso, y preferiblemente de aproximadamente 15 a aproximadamente 25% en peso. El pH del silicato de metal alcalino acuoso esta usualmente por encima de 11, tfpicamente por encima de 12.

La etapa (c) del proceso comprende agitar la suspension acuosa formada en la etapa (b) hasta que el pH de la fase acuosa este en el intervalo de 5,0 a 8,0. Adecuadamente, la agitacion se realiza hasta que el pH de la fase acuosa este en el intervalo de 6,0 a 8,0, preferiblemente de 6,5 a 7,5. Preferiblemente, el crecimiento de partfculas tiene lugar mientras se agita la suspension acuosa. Las partroulas a base de sflice formadas usualmente tienen un area espedfica de al menos 300 m2/g, preferiblemente al menos 700 m2/g. El area espedfica es de adecuadamente hasta 1.500 m2/g, preferiblemente hasta 1.000 m2/g. La suspension se agita para permitir la agregacion de partroulas y la formacion de microgel, usualmente correspondientes a un valor S en el intervalo de 5 a 45%, adecuadamente de 8 a 35%, preferiblemente de 10 a 25%, y mucho mas preferiblemente de 15 a 23%. La agitacion normalmente tiene lugar durante un periodo de tiempo de 5 a 240 minutos, preferiblemente de 15 a 120 minutos.

La etapa (c) del procedimiento se puede llevar a cabo simultaneamente con y/o despues de la etapa (b). En una realizacion preferida, el silicato de metal alcalino acuoso se anade bajo agitacion al recipiente de reaccion que contiene la resina de intercambio ionico que tiene al menos parte de su capacidad de intercambio ionico en forma de hidrogeno y entonces, despues de que se ha completado la adicion, la agitacion continua para conseguir el pH y/o la agregacion de partroulas o formacion de microgeles como se ha descrito anteriormente. En otra realizacion preferida, el silicato de metal alcalino acuoso se anade bajo agitacion al recipiente de reaccion que contiene la resina de intercambio ionico que tiene al menos parte de su capacidad de intercambio ionico en forma de hidrogeno conseguir el pH y/o la agregacion de partroulas o formacion de microgeles como se ha descrito anteriormente.

La etapa (d) del proceso comprende anadir a la fase acuosa uno o mas materiales alcalinos seleccionados entre silicatos de metales alcalinos acuosos, hidroxidos de metales alcalinos acuosos e hidroxido de amonio. Asf, el pH de la fase acuosa se ajusta por encima de 9,0, preferiblemente elevado a un pH por encima de 10,0; adecuadamente el pH esta en el intervalo de 9,2 a 11,5, preferiblemente de 9,5 a 11,2, y mucho mas preferiblemente de 10,0 a 11,0. Se anade al menos un material alcalino, en solitario o junto con al menos un segundo material.

Ejemplos de materiales alcalinos adecuados incluyen silicatos de metales alcalinos acuosos, por ejemplo, cualquier de los definidos anteriormente, preferiblemente silicato sodico; hidroxidos de metales alcalinos acuosos, por ejemplo, hidroxidos sodicos y potasicos, preferiblemente, hidroxido sodico; hidroxido de amonio.

Ejemplos de segundos materiales adecuados incluyen compuestos de aluminio y compuestos que contienen nitrogeno organico. Ejemplos de compuestos de aluminio adecuados incluyen sales de aluminio neutras y esencialmente neutras, por ejemplo, nitrato de aluminio, sales de aluminio alcalino, por ejemplo aluminatos, adecuadamente aluminatos acuosos, por ejemplo, aluminatos sodicos y potasicos, preferiblemente, aluminato sodico.

Ejemplos de compuestos adecuados que contienen nitrogeno organico incluyen aminas primarias, aminas secundarias, aminas terciarias y aminas cuaternarias, estas ultimas tambien denominadas como compuestos de amonio cuaternario. El compuesto que contiene nitrogeno es preferiblemente soluble en agua o dispersable en agua. La amina puede estar sin cargar o ser cationica. Ejemplos de aminas cationicas incluyen sales de adicion de acidos de aminas primarias, secundarias y terciarias y, preferiblemente, compuestos de amonio cuaternario, asf como sus hidroxidos. El compuesto que contiene nitrogeno organico usualmente tiene un peso molecular por debajo de 1.000, adecuadamente por debajo de 500 y preferiblemente por debajo de 300. Preferiblemente, se usa un compuesto que

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contiene nitrogeno organico de bajo peso molecular, por ejemplo, los compuestos que tienen hasta 25 atomos de carbono, adecuadamente hasta 20 atomos de carbono, preferiblemente de 2 a 12 atomos de carbono y mucho mas preferiblemente de 2 a 8 atomos de carbono. En una realizacion preferida, el compuesto que contiene nitrogeno organico tiene uno o mas sustituyentes que contienen oxfgeno, por ejemplo, con oxfgeno en forma de grupos hidroxilo y/o grupos alquiloxi. Ejemplos de sustituyentes preferidos de este tipo incluyen grupos hidroxi alquilo, por ejemplo grupos etanol, y grupos metoxi y etoxi. Los compuestos que contienen nitrogeno organico pueden incluir uno o mas atomos de nitrogeno, preferiblemente uno o dos. Las aminas preferidas incluyen las que tienen un valor de pKa de al menos 6, adecuadamente al menos 7 y preferiblemente al menos 7,5.

Ejemplos de aminas primarias adecuadas, es decir, aminas que tienen un sustituyente organico, incluyen alquil aminas, por ejemplo, propil amina, butil amina y ciclohexil amina; alcanol aminas, por ejemplo, etanol amina; y alcoxialquil aminas, por ejemplo, 2-metoxietil amina. Ejemplos de aminas secundarias adecuadas, es decir aminas que tienen dos sustituyentes organicos, incluyen dialquil aminas, por ejemplo dietil amina, dipropil amina y di- isopropil amina; dialcanol aminas, por ejemplo dietanol amina, y pirrolidina. Ejemplos de aminas terciarias adecuadas, es decir aminas que tienen tres sustituyentes organicos, incluyen trialquil aminas, por ejemplo trietil amina; trialcanol aminas, por ejemplo, trietanol amina; N,N-dialquil alcanol aminas, por ejemplo, N,N-dimetil etanol amina. Ejemplos de aminas cuaternarias adecuadas, o compuestos de amonio cuaternario, es decir aminas que tienen cuatro sustituyentes organicos, incluyen tetraalcanol aminas, por ejemplo, hidroxido de tetraetanol amonio y cloruro de tetraetanol amonio; aminas cuaternarias o compuestos de amonio tanto con sustituyentes alcanol como alquilo, tales como N-alquiltrialcanol aminas, por ejemplo hidroxido de metiltrietanol amonio y cloruro de metiltrietanol amonio; N,N-dialquildialcanol aminas, por ejemplo hidroxido de dimetil dietanol amonio y cloruro de dimetil dietanol amonio; N,N,N-trialquilo alcanol aminas, por ejemplo, hidroxido de colina y cloruro de colina; N,N,N-trialquil bencil aminas, por ejemplo hidroxido de dimetil cocobencil amonio, cloruro de dimetil cocobencil amonio e hidroxido de trimetil bencil amonio; sales de tetraalquil amonio, por ejemplo, hidroxido de tetrametil amonio, cloruro de tetrametil amonio, hidroxido de tetraetil amonio, cloruro de tetraetil amonio, hidroxido de tetra-propil amonio, cloruro de tetrapropil amonio, hidroxido de dietildimetil amonio, cloruro de dietildimetil amonio, hidroxido de trietilmetil amonio y cloruro de trietilmetil amonio. Ejemplos de diaminas adecuadas incluyen aminoalquilalcanol aminas, por ejemplo, aminoetiletanol amina, piperazina y piperazinas sustituidas con nitrogeno que tienen uno o dos grupos alquilo inferior de 1 a 4 atomos de carbono. Ejemplos de compuestos que contienen nitrogeno organico preferidos incluyen trietanol amina, dietanol-amina, dipropil amina, aminoetil etanol amina, 2-metoxietil amina, N,N-dimetil-etanol amina, hidroxido de colina, cloruro de colina, hidroxido de tetrametil amonio, hidroxido de tetraetil amonio e hidroxido de tetraetanol amonio.

Preferiblemente, se anade silicato de metal alcalino acuoso, individualmente o junto con aluminato sodico acuoso o un compuesto que contiene nitrogeno organico acuoso.

Al usar dos o mas materiales que comprendan al menos un material alcalino y al menos un segundo material, los materiales pueden anadirse en cualquier orden, preferiblemente el material alcalino se anade en primer lugar seguido de adicion del segundo material.

En una realizacion preferida, se anade en primer lugar silicato de metal alcalino, por ejemplo, silicato sodico, y despues se anade una sal de aluminio alcalino, por ejemplo, aluminato sodico acuoso. En otra realizacion preferida, se anade en primer lugar hidroxido de metal alcalino acuoso, por ejemplo, hidroxido sodico, y despues se anade una sal de aluminio alcalino, por ejemplo, aluminato sodico acuoso. La adicion del compuesto de aluminio proporciona un sol a base de sflice aluminado. De forma adecuada, la adicion del compuesto de aluminio da como resultado una modificacion del aluminio de las partfculas a base de sflice, preferiblemente las partfculas modificadas en superficie por aluminio. La cantidad de compuesto de aluminio usado puede variarse dentro de amplios lfmites. Normalmente, la cantidad de compuesto de aluminio anadido corresponde a una relacion molar de Si:Al de 10:1 a 100:1, adecuadamente de 20:1 a 50:1, preferiblemente de 25:1 a 35:1, y mucho mas preferiblemente de 25:1 a 30:1.

En otra realizacion preferida, se anade en primer lugar silicato de metal alcalino, por ejemplo, silicato sodico, y despues se anade un compuesto que contiene nitrogeno organico, por ejemplo, hidroxido de colina acuoso. En otra realizacion preferida, se anade en primer lugar hidroxido de metal alcalino acuoso, por ejemplo, hidroxido sodico, y despues se anade un compuesto que contiene nitrogeno organico, por ejemplo, hidroxido de colina acuoso. La adicion del compuesto que contiene nitrogeno organico proporciona un sol a base de sflice modificado por nitrogeno. La cantidad de compuesto que contiene nitrogeno organico usado puede variarse dentro de amplios lfmites. Normalmente, la cantidad de compuesto que contiene nitrogeno organico anadido corresponde a una relacion molar de Si:Al de 2:1 a 100:1, adecuadamente de 3:1 a 60:1 y preferiblemente de 4:1 a 40:1.

En la etapa (d) del proceso, cuando se usa un silicato de metal alcalino acuoso para ajustar el pH de la fase acuosa, la relacion en peso del silicato de metal alcalino usado en la etapa (b) con respecto al silicato de metal alcalino usado en la etapa (d) puede variar dentro de amplios lfmites; usualmente la relacion esta en el intervalo de 99:1 a 1:9, adecuadamente de 19:1 a 1:2, preferiblemente de 4:1 a 1:1.

En la etapa (e) del proceso, la resina de intercambio ionico se separa de la fase acuosa, por ejemplo por filtracion. Esto se puede hacer despues de la etapa (c), por ejemplo despues de la etapa (c) pero antes de la etapa (d), o despues de la etapa (d). Tambien es posible separar la resina de intercambio ionico de la fase acuosa durante la

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etapa (d). Por ejemplo, la resina de intercambio ionico se puede separar despues de anadir el material alcalino pero antes de anadir un segundo material. Tambien es posible anadir parte de un material alcalino, por ejemplo, silicato de metal alcalino acuoso, separar despues la resina de intercambio ionico de la fase acuosa, seguido de anadir la parte restante del material alcalino. Preferiblemente, la resina de intercambio ionico se separa de la fase acuosa despues de la etapa (d).

La concentracion de los materiales de partida acuosos usados en el proceso, por ejemplo, el silicato de metal alcalino, el hidroxido de metal alcalino acuoso y el aluminato de sodio acuoso, se ajusta preferiblemente para proporcionar un sol a base de sflice que tiene usualmente un contenido de SiO2 de al menos 3% en peso, adecuadamente al menos 5%, preferiblemente al menos 6%, mucho mas preferiblemente al menos 7,5%, y adecuadamente hasta un 20% en peso, preferiblemente hasta 15% en peso.

El sol acuoso a base de sflice de acuerdo con la invencion contiene partfculas basadas en sflice, es decir, partfculas a base de sflice o SiO2, que son preferiblemente anionicas y coloidales, es decir, estan en el intervalo coloidal del tamano de partfcula. Las partfculas son modificadas adecuadamente con aluminio, preferiblemente modificadas en superficie con aluminio. El sol basado en sflice de la invencion puede tener una relacion molar de Si:Al de 10:1 a 100:1, adecuadamente de 20:1 a 50:1, preferiblemente de 25:1 a 35:1, y mucho mas preferiblemente de 25:1 a 30:1.

El sol a base de sflice de acuerdo con la invencion puede modificarse con un compuesto que contiene nitrogeno organico. El sol a base de sflice de la invencion puede tener una relacion molar de Si:N de 2:1 a 100:1, adecuadamente de 3:1 a 60:1 y preferiblemente de 4:1 a 40:1.

El sol a base de sflice de la invencion puede tener un valor S en el intervalo de 10 a 50%, adecuadamente de 12 a 40%, preferiblemente de 15 a 25%, y mucho mas preferiblemente de 17 a 24%. El valor S se mide y se calcula como se describe por Iler & Dalton en J. Phys. Chem. 60 (1956), 955-957. El valor S indica el grado de formacion de agregados o microgeles, y un valor S mas bajo es indicativo de un grado mas alto de agregacion.

Las partfculas basadas en sflice presentes en el sol pueden tener un area espedfica de al menos 300 m2/g, adecuadamente al menos 700 m2/g, preferiblemente al menos 750 m2/g. El area espedfica es usualmente de hasta 1.000 m2/g, adecuadamente hasta 950 m2/g. El area espedfica se mide por medio de valoracion con NaOH como describe por Sears en Analytical Chemistry 28 (1956): 12, 1981-1983, despues de la retirada apropiada de, o el ajuste para, cualquier compuesto presente en la muestra que pueda alterar la valoracion, como compuestos de aluminio, nitrogeno y boro, por ejemplo, como describe por Sears y en la Patente de Estados Unidos n.° 5.176.891.

El sol a base de sflice de la invencion usualmente tiene una relacion molar de Si:X, donde X = metal alcalino, de al menos 3:1, adecuadamente al menos 4:1, preferiblemente al menos 5:1 y mucho mas preferiblemente al menos 6:1. La relacion molar de Si:X, donde X=metal alcalino, es usualmente de hasta 50:1, adecuadamente hasta 20:1, preferiblemente hasta 17:1, mas preferiblemente hasta 15:1 y mucho mas preferiblemente hasta 10:1.

El sol a base de sflice de esta invencion es preferiblemente estable. Adecuadamente, el sol mantiene un area espedfica de al menos 300 m2/g, preferiblemente al menos 700 m2/g, durante al menos 3 meses de almacenamiento o envejecimiento a 20°C en condiciones de oscuridad y sin agitacion. Adecuadamente, el sol mantiene un valor S en el intervalo de 10 a 50%, preferiblemente de 12 a 40%, durante al menos 3 meses de almacenamiento o envejecimiento a 20°C en condiciones de oscuridad y sin agitacion.

El sol a base de sflice de acuerdo con esta invencion es adecuado para su uso como agente floculante, por ejemplo, en la produccion de pasta y papel, notablemente como auxiliar de drenaje y retencion, y dentro del campo de la purificacion de aguas, tanto para purificacion de diferentes tipos de aguas residuales como para la purificacion espedficamente de aguas blancas provenientes de la industria de la pasta y del papel. Los soles a base de sflice se pueden usar como agente floculante, notablemente como auxiliar de drenaje y retencion, en combinacion con polfmeros organicos que se pueden seleccionar entre polfmeros anionicos, anfoteros, no ionicos y cationicos, y mezclas de los mismos. El uso de tales polfmeros como agentes floculantes y como auxiliares de drenaje y retencion es bien conocido en la tecnica. Los polfmeros pueden derivarse de fuentes naturales o sinteticas, y pueden ser lineales, ramificados o reticulados. Los ejemplos de los principales polfmeros adecuados generalmente incluyen almidones anionicos, anfoteros y cationicos; polfmeros basados en acrilamida anionicos, anfoteros y cationicos, que incluyen polfmeros basados en acrilamida anionicos y cationicos esencialmente lineales, ramificados y reticulados; asf como poli(cloruro de dialildimetilamonio) cationico; polietileniminas cationicas; poliaminas cationicas; poliamida- aminas cationicas y polfmeros basados en vinilamida, resinas de melamina-formaldetndo y ureaformaldelddo. Adecuadamente, los soles a base de sflice se usan en combinacion con al menos un polfmero cationico o anfotero, preferiblemente un polfmero cationico. El almidon cationico y la poliacrilamida cationica son polfmeros particularmente preferidos, y se pueden usar por separado, el uno junto al otro o conjuntamente con otros polfmeros, por ejemplo, otros polfmeros cationicos y/o anionicos. El peso molecular del polfmero esta adecuadamente por encima de 1.000.000, y preferiblemente por encima de 2.000.000. El lfmite superior no es cntico; puede ser aproximadamente 50.000.000, usualmente 30.000.000 y, adecuadamente, aproximadamente 25.000.000. Sin embargo, el peso molecular de los polfmeros procedentes de fuentes naturales puede ser mas alto.

El presente sol a base de sflice tambien se puede usar en combinacion con coagulante(s) cationico(s), con o sin el

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uso conjunto del (de los) poKmero(s) organico(s) descrito(s) anteriormente. Los ejemplos de coagulantes cationicos adecuados incluyen coagulantes polimericos organicos solubles en agua y coagulantes inorganicos. Los coagulantes cationicos se pueden usar por separado o juntos, es decir, se puede usar un coagulante polimerico en combinacion con un coagulante inorganico.

Los ejemplos de coagulantes cationicos polimericos organicos solubles en agua adecuados incluyen poliaminas cationicas, poliamidoaminas, polietileniminas, polfmeros de condensacion de diciandiamida y polfmeros de monomeros etilenicamente insaturados solubles en agua o de una mezcla de monomeros que esta formada por 50 a 100% en moles de monomero cationico y 0 a 50% en moles de otro monomero. La cantidad de monomero cationico es usualmente al menos 80% en moles, adecuadamente 100%. Los ejemplos de monomeros cationicos etilenicamente insaturados adecuados incluyen (met)acrilatos y acrilamidas de dialquilaminoalquilo, preferiblemente en forma cuaternizada, y cloruros de dialildialquilamonio, por ejemplo, cloruro de dialildimetilamonio (DADMAC), preferiblemente homopolfmeros y copolfmeros de DADMAc. Los coagulantes cationicos polimericos organicos tienen usualmente un peso molecular en el intervalo de 1.000 a 700.000, adecuadamente de 10.000 a 500.000. Los ejemplos de coagulantes inorganicos adecuados incluyen compuestos de aluminio, por ejemplo, compuestos de alumbre y compuestos de polialuminio, por ejemplo, policloruros de aluminio, polisulfatos de aluminio, polisulfosilicatos de aluminio y mezclas de los mismos.

Los componentes de los auxiliares de drenaje y retencion de acuerdo con la invencion se pueden anadir a la pasta humeda de manera convencional y en cualquier orden. Cuando se usan auxiliares de drenaje y retencion que comprenden un sol basado en sflice y un polfmero organico, se prefiere anadir el polfmero organico a la pasta humeda antes de anadir el sol basado en sflice, si bien se puede usar el orden opuesto de adicion. Se prefiere ademas anadir el polfmero organico antes de una etapa de cizallamiento, que se puede seleccionar entre bombeo, mezcla, limpieza, etc., y anadir el sol basado en sflice despues de esa etapa de cizallamiento. Cuando se usa un coagulante cationico, se anade preferiblemente a la suspension celulosica antes de la adicion del sol basado en sflice, preferiblemente tambien antes de la adicion del (de los) polfmero(s) organico(s).

Los componentes de los auxiliares de drenaje y retencion de acuerdo con la invencion se anaden a la pasta humeda para que sea deshidratada en cantidades que pueden variar dentro de amplios lfmites, dependiendo, entre otros, del tipo y numero de componentes, el tipo de pasta de papel, el contenido de carga, el tipo de carga, el punto de adicion, etc. De manera general, los componentes se anaden en cantidades que dan mejor drenaje y retencion que el que se obtiene cuando no se anaden los componentes. El sol a base de sflice se anade usualmente en una cantidad de al menos 0,001% en peso, a menudo, al menos 0,005% en peso, calculado como SiO2y en base a la pasta de papel seca, es decir, las fibras celulosicas secas y cargas opcionales, y el lfmite superior es usualmente del 1,0% y adecuadamente del 0,5% en peso. El polfmero organico se anade usualmente en una cantidad de al menos 0,001%, a menudo, al menos 0,005% en peso, en base a la pasta de papel seca, y el lfmite superior es usualmente del 3% y adecuadamente del 1,5% en peso. Al usar un coagulante polimerico cationico, puede anadirse en una cantidad de al menos 0,05%, en base a la pasta de papel seca. Adecuadamente, la cantidad esta en el intervalo de 0,07 a 0,5%, preferiblemente en el intervalo de 0,1 a 0,35%. Al usar un compuesto de aluminio como el coagulante inorganico, la cantidad total anadida es normalmente al menos 0,05%, calculada como A^Oay en base a la pasta de papel seca. Adecuadamente, la cantidad esta en el intervalo de 0,1 a 3,0%, preferiblemente en el intervalo de 0,5 a 2,0%.

Por supuesto, se pueden usar aditivos adicionales que son convencionales en la fabricacion de papel en combinacion con los aditivos de acuerdo con la invencion, tales como, por ejemplo, agentes para la resistencia en seco, agentes para la resistencia en estado humedo, agentes abrillantadores opticos, colorantes, agentes encolantes, como agentes encolantes basados en rosina y agentes encolantes reactivos con la celulosa, por ejemplo, dfmeros de alquilo y alquenil-ceteno y multfmeros de ceteno, anhudridos alquil-y alquenil-succmicos, etc. La suspension celulosica, o pasta humeda, tambien puede contener cargas minerales de tipos convencionales, tales como, por ejemplo, caolm, arcilla de china, dioxido de titanio, yeso, talco y carbonatos de calcio naturales y sinteticos, tales como tiza, marmol molido y carbonato de calcio precipitado. El proceso de esta invencion se usa para la produccion de papel. El termino "papel", como se usa en el presente documento, incluye por supuesto no solo el papel y la produccion del mismo, sino tambien otros productos celulosicos en forma de laminas u hojas, tales como por ejemplo, cartulina y carton, y la produccion de los mismos. El proceso se puede usar en la produccion de papel a partir de diferentes tipos de suspensiones de fibras que contienen celulosa, y las suspensiones deben contener adecuadamente al menos 25% en peso y preferiblemente al menos 50% en peso de tales fibras, en base a la sustancia seca. La suspension puede estar basada en fibras de pasta qrnmica, tal como pastas al sulfato, al sulfito y de organosolv, pasta mecanica tal como pasta termomecanica, pasta quimiotermomecanica, pasta de refinador y pasta de madera tratada mecanicamente, procedente tanto de madera dura como de madera blanda, y tambien puede estar basada en fibras recicladas, opcionalmente de pastas destintadas, y mezclas de las mismas. El pH de la suspension, la pasta humeda, puede estar dentro del intervalo de aproximadamente 3 a aproximadamente 10. El pH esta adecuadamente por encima de 3, 5, y preferiblemente dentro del intervalo de 4 a 9.

La invencion se ilustra adicionalmente en los siguientes ejemplos, los cuales, no obstante, no pretenden limitar la misma. Las partes y% se refieren a partes en peso y% en peso, respectivamente, a menos que se indique otra cosa.

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Ejemplos

Se uso el siguiente equipo y materiales de partida en todos los Ejemplos:

(a) Reactor equipado con un agitador;

(b) Resina de intercambio ionico Amberlite® IRC84SP (disponible en Rohm & Haas) que se regenero con acido sulfurico segun las instrucciones del fabricante;

(c) Solucion acuosa de silicato sodico que tema un contenido de SO2 de aproximadamente el 21% en peso y una relacion molar de SiO2con respecto a Na2O de 3,32;

(d) Solucion acuosa de aluminato sodico que contema Al2O3 al 2,44% en peso

(e) Solucion acuosa de hidroxido de colina que tema un contenido de hidroxido de colina del 35% en peso; y

(f) Solucion acuosa de hidroxido sodico que tema una concentracion de 5 moles por kilo.

Ejemplo 1

Este ejemplo ilustra la preparacion de un sol a base de sflice de acuerdo con la invencion: Se cargaron la resina de intercambio ionico regenerada (471 g) y agua (1.252 g) en un reactor. La suspension obtenida se agito vigorosamente y se calento a una temperatura de 30°C. Despues, a la suspension se le anadio silicato sodico acuoso (298 g) a una velocidad de 5 g/min. Despues de la adicion de silicato sodico, el pH de la suspension era de aproximadamente 7,3. Despues, la suspension se agito durante 44 minutos mas, despues de lo cual el pH de la fase acuosa era de 6,9. Posteriormente, a la suspension se le anadio mas cantidad de silicato sodico (487 g) a una velocidad de 5 g/min. El sol a base de sflice obtenido se separo de la resina de intercambio ionico.

El sol a base de sflice obtenido tema las siguientes propiedades: Contenido de SO2 = 8,6% en peso; relacion molar Si:Na = 11,0; pH = 10,4; area espedfica = 680 m2/g; y valor S = 20%.

Ejemplo 2

Este ejemplo ilustra la preparacion de otro sol a base de sflice de acuerdo con la invencion: Se anadio aluminato sodico acuoso (52 g) al sol (527,4 g) de acuerdo con el Ejemplo 1 en agitacion vigorosa durante un periodo de 10 min.

El sol a base de sflice obtenido tema las siguientes propiedades: Contenido de SiO2 = 7,7% en peso; relacion molar Si:Na = 7,5; relacion molar Si:Al = 26,2; pH = 10,7; area espedfica = 790 m2/g; y valor S = 18%.

Ejemplo 3

Este ejemplo ilustra la preparacion de otro sol a base de sflice mas de acuerdo con la invencion: Se anadio hidroxido de colina acuoso (7,9 g) al sol (395 g) de acuerdo con el Ejemplo 1 en agitacion vigorosa a una velocidad de 4 g/min.

El sol a base de sflice obtenido tema las siguientes propiedades: Contenido de SO2 = 8,4% en peso; relacion molar Si:Na = 11,1; relacion molar Si:N = 24,6; pH = 10,8; area espedfica = 890 m2/g; y valor S = 18%.

Ejemplo 4

Este ejemplo ilustra la preparacion de aun otro sol a base de sflice de acuerdo con la invencion: Se cargaron resina de intercambio ionico regenerada (600 g) y agua (1.600 g) en un reactor. La suspension obtenida se agito vigorosamente y se calento a una temperatura de 30°C. Despues, a la suspension se le anadio silicato sodico acuoso (764 g) a una velocidad de 6,8 g/min. Despues de la adicion de silicato sodico, el pH de la suspension era de aproximadamente 8, despues de lo cual la resina de intercambio ionico se separo de la fase acuosa. Se anadio hidroxido sodico acuoso (30 g) a la fase acuosa a la velocidad de 10 g/min.

El sol a base de sflice obtenido tema las siguientes propiedades: Contenido de SO2 = 8,7% en peso; relacion molar Si:Na = 8,9; pH = 10,6; area espedfica = 810 m2/g; y valor S = 25%.

Ejemplo 5

Este ejemplo ilustra la preparacion de otro sol a base de sflice de acuerdo con la invencion: Se anadio aluminato sodico acuoso (83 g) al sol (776 g) de acuerdo con el Ejemplo 4 en agitacion vigorosa durante un periodo de 10 min.

El sol a base de sflice obtenido tema las siguientes propiedades: Contenido de SO2 = 6,1% en peso; relacion molar Si:Na = 5,9; relacion molar Si:Al = 20,3; pH = 10,9; area espedfica = 930 m2/g; y valor S = 22%.

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Ejemplo 6

Este ejemplo ilustra la preparacion de otro sol a base de sflice mas de acuerdo con la invencion: Se anadio hidroxido de colina acuoso (14,3 g) al sol (714 g) de acuerdo con el Ejemplo 4 en agitacion vigorosa a una velocidad de 4 g/min.

El sol a base de sflice obtenido tema las siguientes propiedades: Contenido de SiO2 = 6,6% en peso; relacion molar Si:Na = 9,0; relacion molar Si:N = 18,9; pH = 11; area espedfica = 1,010 m2/g; y valor S = 23%.

Ejemplo 7

Este ejemplo ilustra la preparacion de otro sol a base de sflice mas de acuerdo con la invencion: Se cargaron resina de intercambio ionico regenerada (595 g) y agua (1.605 g) en un reactor. La suspension obtenida se agito vigorosamente y se calento a una temperatura de 30°C. Despues, a la suspension se le anadio silicato sodico acuoso (849 g) a una velocidad de 6,3 g/min. Despues, la suspension se agito durante 135 minutos mas, despues de lo cual el pH de la fase acuosa era de 7,9. Posteriormente, a la suspension se le anadio mas cantidad de silicato sodico (326 g) a una velocidad de 6,3 g/min. El sol a base de sflice obtenido se separo de la resina de intercambio ionico.

El sol a base de sflice obtenido tema las siguientes propiedades: Contenido de SO2 = 9,3% en peso; relacion molar Si:Na = 7,5; pH = 10,4; area espedfica = 850 m2/g; y valor S = 23%.

Ejemplo 8

Los siguientes soles a base de sflice, Ref. 1a a Ref. 3, se prepararon con propositos comparativos:

Ref. 1a es un sol a base de sflice preparado de acuerdo con la divulgacion del Ejemplo 4 de las Patentes de Estados Unidos n.° 6.372.089 y 6.372.806.

Ref. 1b es un sol a base de sflice preparado de acuerdo con la divulgacion general de la columna 4 de las Patentes de Estados Unidos n.° 6.372.089 y 6.372.806, en la que, en la etapa (c), el contenido del recipiente de reaccion se agito hasta que el pH del contenido del recipiente fue de 9,2.

Ref. 1c es un sol a base de sflice preparado de acuerdo con la divulgacion de la Patente de Estados Unidos n.° 5.447.604 que tema un valor S de aproximadamente 25%, una relacion molar de Si:Al de aproximadamente 19 y contema partfculas de sflice con un area espedfica de aproximadamente 900 m2/g de SO2.

Ref. 1d es un sol a base de sflice preparado de acuerdo con la divulgacion de la Patente de Estados Unidos n.° 5.603.805 con un valor S de 34% y contema partfculas de sflice con un area espedfica de aproximadamente 700 m2/g.

Ref. 2a es un sol a base de sflice preparado de acuerdo con la divulgacion de la Patente de Estados Unidos n.°

5.368.833 que tema un valor S de aproximadamente 25%, una relacion molar de Si:Al de aproximadamente 19 y contema partfculas de sflice con un area espedfica de aproximadamente 900 m2/g de SO2 que estaban modificadas en superficie con aluminio.

Ref. 2b es un sol a base de sflice preparado de acuerdo con la divulgacion de la Patente de Estados Unidos n.°

5.368.833 que tema un valor S del 20%, una relacion molar de Si:Al de aproximadamente 18 y contema partfculas de sflice con un area espedfica de aproximadamente 820 m2/g de SiO2 que estaban modificadas en superficie con aluminio.

Ref. 3 es un sol a base de sflice preparado de acuerdo con la divulgacion de la Patente de Estados Unidos n.° 6.379.500 que tema un valor S de aproximadamente 30%, relacion molar de Si:Na de aproximadamente 10, relacion molar de Si:N de aproximadamente 21, y contema hidroxido de colina y partfculas de sflice con un area espedfica de aproximadamente 900 m2/g de SO2.

Ejemplo 9

En los siguientes ensayos, el rendimiento de drenaje de los soles a base de sflice de acuerdo con los Ejemplos 1 a 3 ("Ej. 1", "Ej. 2" y "Ej. 3", respectivamente) se ensayo frente al rendimiento de drenaje de soles a base de sflice de acuerdo con el Ejemplo 8. El rendimiento de drenaje se evaluo por medio de un Analizador Dinamico de Drenaje (DDA), disponible en Akribi, Suecia, que mide el tiempo para drenar un volumen establecido de pasta humeda a traves de una tela metalica cuando se retira un tapon y se aplica un vado a la cara de la tela metalica opuesta a la cara sobre la que esta presente la pasta humeda.

La pasta humeda usada se baso en una pasta de papel para papel fino estandar, que consistfa en un 60% de sulfato de pasta de abedul blanqueada y 40% de sulfato de pasta de pino blanqueada. Se anadio un 30% de carbonato de calcio molido a la pasta humeda como carga, y se anadieron 0,3 g/l de Na2SO4.10H2O para aumentar la conductividad. El pH de la pasta humeda era de 8,1, la conductividad 1,5 mS/cm, y la consistencia 0,5%. En los

ensayos, los soles a base de sflice se ensayaron junto con un poKmero cationico que era almidon cationico que tema un grado de sustitucion de aproximadamente 0,042. El almidon se anadio en una cantidad de 8 kg/tonelada, calculado como almidon seco en pasta de papel seca.

La pasta humeda se agito en una vasija con deflectores a una velocidad de 1500 rpm en todo el ensayo, y el ensayo 5 y las adiciones de productos qmmicos a la pasta humeda se hicieron como se indica a continuacion:

i) anadir almidon cationico seguido de agitacion durante 30 segundos;

ii) anadir sol a base de sflice seguido de agitacion durante 15 segundos; y

iii) drenar la pasta humeda a la vez que se registra automaticamente el tiempo de drenaje.

Las Tablas 1 a 3 muestran los resultados obtenidos cuando se usan dosificaciones variables de sol a base de sflice, 10 kg/tonelada, calculadas como SiO2 y en base a la pasta de papel seca.

Tabla 1

n.° de ensayo: Dosificacion de almidon cationico [kg/t] Dosificacion de sflice [kg/t] Tiempo de deshidratacion [s]

Ej. 1: Ref. 1a Ref. 1c

1: 8 0 19,4 19,4 19,4

2: 8 1,0 13,4 14,7 14,9

3: 8 1,5 12,4 13,7 13,9

4: 8 2,0 10,8 13,1 13,3

Ej. 2: Ref. 1a Ref. 2a

1: 8 0 19,4 19,4 19,4

2: 8 1,0 13,8 14,7 14,1

3: 8 1,5 12,2 13,7 13,7

4: 8 2,0 11,1 13,1 12,6

Ej. 3: Ref. 1a Ref. 3a

1: 8 0 19,4 19,4 19,4

2: 8 1,0 12,6 14,7 11,4

3: 8 1,5 10,0 13,7 10,5

4: 8 2,0 9,2 13,1 10,9

15 Ejemplo 10

Los soles a base de sflice de acuerdo con Ejemplos 1 a 3 se evaluaron adicionalmente siguiendo el procedimiento del Ejemplo 9, excepto que se uso una poliacrilamida cationica ("PAM") en lugar de almidon cationico. Ademas, la pasta humeda se agito en una vasija con deflectores a una velocidad de 1.500 rpm durante todo el ensayo y las adiciones de productos qmmicos a la pasta humeda se hicieron como se indica a continuacion:

20 i) anadir poliacrilamida cationica seguido de agitacion durante 20 segundos;

ii) anadir sol a base de sflice seguido de agitacion durante 10 segundos; y

iii) drenar la pasta humeda mientras se registra automaticamente el tiempo de drenaje.

Las Tablas 4 a 6 muestran los resultados obtenidos al usar diferentes dosificaciones de poliacrilamida cationica, kg/tonelada, calculadas como almidon seco sobre pasta de papel seca, y sol a base de sflice, kg/tonelada, calculado

como SiO2y en base a la pasta de papel seca. Tabla 4

n.° de ensayo: Dosificacion de PAM cationica [kg/t] Dosificacion de sflice [kg/t] Tiempo de deshidratacion [s]

Ej. 1: Ref. 1a Ref. 1c

1: 0,8 0 17,2 17,2 17,2

2: 0,8 0,25 10,4 11,1 11,5

3: 0,8 0,50 7,8 8,2 9,0

4: 0,8 0,75 6,9 7,1 7,5

Tabla 5

Ej. 2: Ref. 1a Ref. 2a

1: 0,8 0 17,2 17,2 17,2

2: 0,8 1,0 9,8 11,1 10,0

3: 0,8 1,5 7,2 8,2 7,7

4: 0,8 2,0 6,6 7,1 7,4

Ej. 3: Ref. 1a Ref. 3a

1: 0,8 0 17,2 17,2 17,2

2: 0,8 1,0 9,9 11,1 11,2

3: 0,8 1,5 7,5 8,2 9,6

4: 0,8 2,0 6,8 7,1 10,1

Ejemplo 11

Los soles a base de sflice de acuerdo con Ejemplos 4 a 6 se ensayaron frente a soles a base de sflice de acuerdo con el Ejemplo 8 siguiendo el procedimiento del Ejemplo 9.

Las Tablas 7 a 9 muestran los resultados obtenidos al usar dosificaciones variables de sol a base de sflice, 10 kg/tonelada, calculadas como SiO2y en base a la pasta de papel seca.

Tabla 7

Ej. 4: Ref. 1a Ref. 1d

1: 8 0 20,6 20,6 20,6

2: 8 1,0 14,6 15,5 15,1

3: 8 1,5 13,3 14,1 14,4

4: 8 2,0 12,4 13,6 13,4

Tabla 8

Ej. 5: Ref. 1a Ref. 2a

1: 8 0 20,6 20,6 20,6

2: 8 1,0 13,9 15,5 14,7

3: 8 1,5 12,8 14,1 13,6

4: 8 2,0 12,5 13,6 13,5

5 Tabla 9

Ej. 6: Ref. 1a Ref. 3

1: 8 0 20,6 20,6 20,6

2: 8 1,0 11,3 15,5 10,5

3: 8 1,5 9,6 14,1 10,0

4: 8 2,0 9,1 13,6 10,0

Ejemplo 12

Los soles a base de sflice de acuerdo con Ejemplos 4 a 6 se ensayaron frente a soles a base de sflice de acuerdo con el Ejemplo 8 siguiendo el procedimiento del Ejemplo 10.

10 Las Tablas 10 a 12 muestran los resultados obtenidos al usar dosificaciones variables de sol a base de sflice, kg/tonelada, calculadas como SiO2y en base a la pasta de papel seca.

Tabla 10

Ej. 4: Ref. 1b Ref. 1c

1: 0,8 0 16,0 16,0 16,0

2: 0,8 0,25 9,5 10,8 10,7

3: 0,8 0,50 6,9 8,1 8,0

4: 0,8 0,75 6,0 7,8 7,1

Tabla 11

Ej. 5: Ref. 2a Ref. 2b

1: 0,8 0 16,0 16,0 16,0

2: 0,8 0,25 8,6 9,1 8,7

3: 0,8 0,50 6,6 7,9 7,4

4: 0,8 0,75 6,0 7,6 7,2

Tabla 12

Ej. 6: Ref. 3

1: 0,8 0 16,0 16,0

2: 0,8 0,25 9,2 10,5

3: 0,8 0,50 7,1 9,0

4: 0,8 0,75 6,9 10,2

5 Ejemplo 13

El sol a base de sflice de acuerdo con el Ejemplo 7 se ensayo frente a sol a base de s^lice de acuerdo con el Ejemplo 8 siguiendo el procedimiento del Ejemplo 9.

La Tabla 13 muestra los resultados obtenidos al usar dosificaciones variables de sol a base de sflice, kg/tonelada, calculadas como SiO2y en base a la pasta de papel seca.

10 Tabla 13

Ej. 7: Ref. 1b Ref. 1c

1: 8 0 27,1 27,1 27,1

2: 8 1,0 16,6 18,3 18,5

3: 8 1,5 14,8 17,2 16,7

4: 8 2,0 13,3 15,8 16,1

Claims

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REIVINDICACIONES

1. Un proceso para producir un sol a base de sflice acuosa que tiene un valor S en el intervalo de 10 a 50% que comprende:

(a) proporcionar una resina de intercambio ionico cationica que tiene al menos parte de su capacidad de intercambio ionico en forma de hidrogeno;

(b) poner en contacto dicha resina de intercambio ionico con una solucion acuosa de silicato de metal alcalino para forma una suspension acuosa;

(c) agitar dicha suspension acuosa hasta que el pH de la fase acuosa este en el intervalo de 5,0 a 8,0 y para permitir la agregacion de partfculas y la formacion de microgel;

(d) ajustar el pH de dicha fase acuosa por encima de 9,0 anadiendo al menos un material alcalino seleccionado entre silicatos de metales alcalinos acuosos, hidroxidos de metales alcalinos acuosos e hidroxido de amonio; y

(e) separar dicha resina de intercambio ionico de la fase acuosa despues de la etapa (c) o despues de la etapa (d).
2. El proceso de acuerdo con la reivindicacion 1, en donde el sol a base de sflice obtenido tiene un valor S en el intervalo de 12 a 40%.
3. El proceso de acuerdo con la reivindicacion 1 o 2, en donde en la etapa (c) la suspension acuosa se agita hasta que el pH de la fase acuosa esta en el intervalo de 6,5 a 7,5.
4. El proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde en la etapa (c), la suspension se agita para permitir la agregacion de partfculas o la formacion de microgel correspondientes a un valor S en el intervalo de 4 a 45%.
5. El proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde en la etapa (c), la suspension se agita para permitir la agregacion de partfculas o la formacion de microgel correspondientes a un valor S en el intervalo de 10 a 25%.
6. El proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la resina de intercambio ionico se separa de la fase acuosa despues de la etapa (c) pero antes de la etapa (d).
7. El proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1-5, en donde la resina de intercambio ionico se separa de la fase acuosa despues de la etapa (d).
8. El proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde en la etapa (d), se ajusta el pH de la fase acuosa para estar en el intervalo de aproximadamente 9,5 a aproximadamente 11,2.
9. El proceso de acuerdo con una cualquiera comprende anadir silicato de metal alcalino acuoso.
10. El proceso de acuerdo con una cualquiera comprende anadir hidroxido de metal alcalino acuoso.

de

las reivindicaciones anteriores, en donde la etapa (d)

de

las reivindicaciones anteriores, en donde la etapa (d)
11. El proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores; comprende anadir un compuesto que contiene nitrogeno organico.

en donde la etapa (d)
12. El proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores; comprende anadir hidroxido de colina.

en donde la etapa (d)
13. El proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde en la etapa (b) el pH de la solucion acuosa de silicato de metal alcalino esta por encima de 11.
14. El proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde en la etapa (b), el pH de la solucion acuosa de silicato de metal alcalino esta por encima de 12.
15. El proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el sol a base de sflice obtenido contiene partfculas a base de sflice que tienen una superficie espedfica de 700 a 950 m2/g.
16. El proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde en la etapa (c), la agitacion tiene lugar durante un periodo de tiempo de 5 a 240 minutos.