MXPA02005578A - Soles basados en silice. - Google Patents

Abstract

La invencion se relaciona con un sol a base de silice acuosa que comprende un compuesto organico que contiene nitrogeno y particulas a base de silice con una area superficial especifica de cuando menos 300 metros cuadrados por gramo de silice, La invencion se relaciona ademas con un proceso para la produccion de un sol a base de silice acuosa que comprende un compuesto organico que contiene nitrogeno que comprende incorporar un compuesto organico que contiene nitrogeno en un sol a base de silice que contiene particulas basadas en silice con una area superficial especifica de cuando menos 300 metros cuadrados por gramo de silice. La invencion tambien se relaciona con el uso de un sol a base de silice acuosa que comprende un compuesto organico que contiene nitrogeno y particulas a base de silice con un area superficial especifica de cuando menos 300 metros cuadrados por gramo de silice y un agente de floculacion en la produccion de pulpa y papel y en purificacion de agua. La invencion se relaciona ademas con un proceso para la produccion de papel a partir de una suspension acuosa que contiene fibras celulasicas, y rellenos opcionales, que comprende anadir a la suspension (i) un sol a base de silice acuoso que comprende un compuesto que contiene nitrogeno organico y (ii) cuando menos un polimero organico cargado, formar y drenar la suspension en un alambre.

Description

SOLES BASADOS EN SÍLICE La presente invención se relaciona generalmente con soles basados en sílice que comprenden un compuesto que contiene nitrógeno orgánico, cuyos soles son apropiados para uso como ayudas de drenaje y retención en la fabricación de papel. Más par icularmente, la invención se relaciona con soles basados en sílice, un proceso para la producción de soles basados en sílice, y un proceso para la producción de papel en el que se utilizan como aditivos los soles basados en sílice.

Antecedentes En el ramo de fabricación de papel, una suspensión acuosa que contiene fibras celulósicas, y rellenos y aditivos opcionales, denominado como material, se alimenta hacia una caja de cabeza que expulsa el material hacia un alambre de formación. El agua se drena del material a través del alambre de formación de modo que una trama húmeda de papel se forme sobre el alambre, y la trama de papel se desagua adicionalmente y se seca en la sección de secado de la máquina de papel . Las ayudas de drenaje y retención se introducen convencionalmente hacia el material a fin de facilitar el drenaje y aumentar la adsorción de partículas finas hacia las fibras celulósicas de manera que se retengan con las fibras en el alambre. Las partículas a base de sílice se utilizan ampliamente co o ayudas de drenaje y retención en combinación con polímeros orgánicos cargados como polímeros a base de acrilamida aniónica y catiónica y almidones anfotéricos catiónicos. Estos sistemas aditivos se describen en las Patentes de E.U.A. Nos. 4,388,150; 4,961,825; 4,980,025; 5,368,833; 5,603.805, 5,607,552, 5,858,174; y 6,103,064 Estos sistemas están entre las ayudas de drenaje y retención más eficientes en uso en la actualidad. Las partículas a base de sílice apropiadas para utilizarse como ayudas de drenaje y retención se suministran normalmente en la forma de dispersiones coloidales acuosas, denominadas soles. Estos soles a base de sílice comercialmente utilizados usualmente tienen un contenido de sílice de aproximadamente 7.15% en peso y contienen partículas con una área superficial específica de cuando menos 300 rnVg . Los soles de partículas a base de sílice con áreas superficiales específicas superiores usualmente están más diluidos para mejorar la estabilidad al almacenamiento y evitar la formación de gel . Sería ventajoso poder proporcionar soles a base de sílice con funcionamiento mejorado de drenaje y retención y aún mejor estabilidad. También sería ventajoso poder proporcionar un proceso para preparar soles a base de sílice que exhiben propiedades mejoradas de drenaje, retención y estabilidad. También sería ventajoso poder proporcionar un proceso de elaboración de papel con drenaje y retención mejorados.

La Invención De conformidad con la presente invención, se proporcionan soles a base de sílice modificados con amina que son apropiados para utilizarse como ayudas de drenaje y retención en la elaboración de papel . El término "ayudas de drenaje y retención", como se utiliza en la presente, se refiere a uno o más componentes (ayudas, agentes o aditivos) que, cuando se añaden a un material de fabricación de papel, proporcionan mejor drenaje y/o retención de la que se obtiene cuando se añade dicho uno o más componentes. Los soles a base de sílice modificados con amina de la invención resultan en drenaje y/o retención mejorada cuando se utilizan en conjunción con polímeros orgánicos cargados. Por la presente invención hace posible aumentar la velocidad de la máquina de papel y usar dosificación inferior de aditivos para proporcionar un efecto correspondiente de drenaje - , k^JMi^^ ^ y/o retención, conduciendo de esta manera a un proceso de elaboración de papel mejorado y beneficios económicos. Los soles a base de sílice de la invención exhiben además muy buena estabilidad durante períodos de tiempo prolongados, notablemente estabilidad de área superficial muy elevada y alta estabilidad hacia la gelación, y por lo tanto, se pueden preparar y embarcar a áreas superficiales específicas elevadas y concentraciones altas de sílice. Los soles tienen capacidad mejorada para mantener el área superficial específica elevada durante almacenamiento a concentraciones altas de sílice. La presente invención de esta manera se relaciona con soles a base de sílice que comprenden un compuesto que contiene nitrógeno orgánico, la preparación de dichos soles y su uso, como se define adicionalmente en las reivindicaciones anexas. La invención también se relaciona con un proceso para la producción de papel a partir de una suspensión acuosa que contiene fibras celulósicas, y rellenos opcionales, que comprende añadir a la suspensión un sol a base de sílice que comprende un compuesto que contiene nitrógeno orgánico y por lo menos un polímero orgánico cargado, formar y drenar la suspensión en un alambre, como se define adicionalmente en las reivindicaciones anexas. Los soles a base de sílice de conformidad con la invención son soles acuosos que contienen partículas a base de sílice aniónica, es decir partículas basadas en Si02 o ácido silícico, incluyendo sílice coloidal, diferentes tipos de ácido polisilí cico , microgeles de polisilicato, borosilicatos coloidales, sílice modificada con aluminio o silicatos de aluminio, microgeles de polialuminosilicato, y mezclas de los mismos. Las partículas son de preferencia coloidales, es decir, en la escala coloidal de tamaño de partícula, y de preferencia amorfas o esencialmente amorfas. Las partículas a base de sílice apropiadamente tienen un tamaño de partícula promedio inferior a aproximadamente 50 nm, de preferencia inferior a alrededor de 20 nm y de manera más preferente en la escala de alrededor de 1 a aproximadamente 10 nm . Como es convencional en la química de sílice, el tamaño de partícula se refiere al tamaño promedio de las partículas primarias, que pueden estar agregadas o no agregadas . Los soles a base de sílice de conformidad con la invención contienen un compuesto que contiene nitrógeno orgánico, por ejemplo una amina que se puede seleccionar a partir de aminas primarias, aminas secundarias, aminas terciarias y aminas cuaternarias, las últimas también denominadas corno compuestos de amonio cuaternario. Las aminas pueden ser aromáticas, es decir, que contienen uno o más grupos aromáticos, o alifáticas; las aminas alifáticas siendo usualmente preferidas. El compuesto que contiene nitrógeno es de preferencia soluble en agua o dispersable en agua. La amina puede estar no cargada o ser catiónica. Los ejemplos de aminas catiónicas incluyen sales de adición de ácido de aminas primarias, secundarias y terciarias y, de preferencia, compuestos de amonio cuaternario, así como sus hidróxidos. El compuesto que contiene nitrógeno orgánico usualmente tiene un peso molecular inferior a 1,000, apropiadamente inferior a 500 y de preferencia inferior a 300. De preferencia, se utiliza un compuesto que contiene nitrógeno orgánico de bajo peso molecular, por ejemplo, aquellos compuestos que tienen hasta 25 átomos de carbono, apropiadamente hasta 20 átomos de carbono, de preferencia de 2 a 12 átomos de carbono y de manera más preferible de 2 a 8 átomos de carbono. En una modalidad preferida, el compuesto que contiene nitrógeno orgánico tiene uno o más substituyentes que contienen oxígeno, por ejemplo con oxígeno en la forma de grupos hidroxilo y/o grupos alquiloxi. Los ejemplos de substituyentes preferidos de este tipo incluyen grupos hidroxialquilo, v.gr., grupos etanol, y grupos metoxi y etoxi. Los compuestos que contienen nitrógeno orgánico pueden incluir uno o más átomos de nitrógeno, de preferencia uno o dos. Las aminas preferidas incluyen aquellas que tienen un valor de pKa de cuando menos 6, apropiadamente por lo menos 7 y de preferencia al menos 7.5. Los ejemplos de aminas primarias apropiadas, es decir, aminas que tienen un substituyente orgánico, incluyen alquilaminas, v.gr., propilamina, butilamina, ciciohexilamina, alcanolaminas, v.gr., etanolamina, y alcoxialquilaminas, v.gr., 2-metoxiet i lamina . Los ejemplos de aminas secundarias apropiadas, es decir, aminas que tienen dos substituyentes orgánicos, incluyen dialquilaminas, v.gr., dietilamina, dipropila ina y diisopropilamina, dialcanolaminas , v.gr., dietanolamina, y pirrolidina. Los ejemplos de aminas terciarias apropiadas, es decir, aminas que tienen tres substituyentes orgánicos, incluyen trialquilaminas, v.gr., trietilamina, trialcanolaminas , v.gr,, trietanolamina, N,N-dialquilalcanolarninas , v.gr., N,N-dimetiletanolamina . Los ejemplos de aminas cuaternarias apropiadas, o compuestos de amonio cuaternario, es decir, aminas que tienen cuatro substituyentes orgánicos, incluyen tetraalcanolaminas , v.gr., hidróxido de tetraetanol amonio y cloruro de tetraetanol amonio, aminas cuaternarias o compuestos de amonio con ambos substituyentes alcanol y alquilo, tales como N-alquiltrialcanolaminas, v.gr., hidróxido de metiltrietanolamonio y cloruro de et iltrietanola onio , N,N-dialquildialcanolaminas, v.gr., hidróxido de dimetildietanolamonio y cloruro de dimetildietanolamonio, N,N,N-trialquilalcanolaminas, v.gr., hidróxido de colina y cloruro de colina, N , ,N-trialquilbencilaminas , v.gr., hidróxido de dimetilcocobencilamonio y cloruro de dimetilcocobencilamonio, sales de tetraalquilamonio , v.gr., hidróxido de tetrametilamonio, cloruro de tetrametilamonio, hidróxido de tetraetilamonio, cloruro de tetraetilamonio, hidróxido de tetrapropilamonio, 10 cloruro de tetrapropilamonio, hidróxido de dietildimetilamonio, cloruro de dietildimetilamonio , hidróxido de trietilmetilamonio y cloruro de trietilmet ilamonio . Los ejemplos de diaminas apropiadas incluyen aminoalquilalcanola inas , v.gr., 15 aminoetiletanolamina , piperazina y piperazinas substituidas con nitrógeno que tienen uno o dos grupos alquilo inferiores a 1 a 4 átomos de carbono. Los ejemplos de compuestos que contienen nitrógeno orgánico preferidos incluyen trietanolamina, dietanolamina, 20 dipropilamina, aminoetiletanolamina, 2-metoxietilamina , N,N-dimetiletanolamina , hidróxido de colina, cloruro de colina, hidróxido de tetrametilamonio, hidróxido de tetraetilamonio e hidróxido de tetraetanolamonio . 25 La relación molar de Si02 a N de los soles a ^S^É^-Mili base de sílice es usualmente de l'l a 50:1, apropiadamente de 2:1 a 40:1 y de preferencia de 2.5:1 a 25 : 1. El área superficial específica de los soles a base de sílice acuosos modificados con amina de la invención es apropiadamente cuando menos 90 rnVg de sol acuoso, es decir, basado en el peso del sol acuoso, de preferencia por lo menos 100 m2/g de sol acuoso, más preferentemente al menos 115 m2/g de sol acuoso y de manera más preferible cuando menos 150 m2/g de sol acuoso. Por lo general, el área superficial específica del sol acuoso obtenida puede ser hasta de aproximadamente 300 m2/g de sol acuoso, apropiadamente hasta 250 m2/g de sol acuoso, de preferencia hasta 240 mVg de sol acuoso. El área superficial específica de las partículas a base de sílice es apropiadamente cuando menos 300 m/g de Si02, es decir, basada en el peso del Si02, de preferencia cuando menos 400 mVg de Si02 y de manera más preferible por lo menos 550 mVg de Si02, notablemente al menos 700 m2/g de Si02. Por lo general, el área superficial específica de las partículas puede ser de hasta aproximadamente 1700 m/g de Si02. En una modalidad preferida de la invención, el área superficial específica de las partículas a base de sílice es hasta aproximadamente 1000 mVg de Si02, apropiadamente de alrededor de 550 a 950 mVg . En otra modalidad preferida de la invención, el área superficial específica de las partículas a base de sílice es de aproximadamente 1000 a 1700 mVg de Si02, apropiadamente de 1050 a 1500 mVg de Si02 El área superficial específica se puede medir por medio de valoración con NaOH de manera conocida, v.gr., como se describe por Sears en Analytical Chemistry 28 (1956)' 12, 1981-1983 y en la Patente de E.U.A No 5,176,891, después de remoción apropiada de o ajuste para el compuesto que contiene nitrógeno orgánico y cualesquiera otros compuestos presentes en la muestra que puedan perturbar la valoración como especies de aluminio y boro. Cuando se expresa en metros cuadrados por gramo de sílice, el área superficial específica representa el área superficial específica promedio de las partículas a base de sílice presentes en el sol. Los soles a base de sílice usualmente tienen un valor S dentro de la escala de 10 a 60%, apropiadamente de 15 a 50%, de preferencia de 15 a 40%, y de manera más preferente de 20 a 35% El valor S se puede medir y calcular como se describe por Iler & Dalton en J. Phys, Chem. 60 (1956), 955-957. El valor S, que se afecta por la concentración de sílice, densidad y viscosidad del sol a base de sílice, se puede ver como una indicación del grado de agregación de partícula o atracción entre partículas y un valor S inferior indica un grado superior de agregación. Los soles a base de sílice apropiadamente deben tener un contenido de sílice de cuando menos 3% en peso, pero es más apropiado que el contenido de sílice esté dentro de la escala de 10 a 60% en peso y de preferencia de 12 a 40% en peso. A fin de reducir las instalaciones de almacenamiento y simplificar el embarque y reducir costos de transportación, generalmente es preferible embarcar soles a base de sílice de concentración elevada pero, desde luego es posible y usualmente preferible diluir los soles a contenido de sílice substancialmente inferiores antes del uso, por ejemplo a contenidos de sílice dentro de la escala de 0.05 a 5% en peso, a fin de mejorar el mezclado con los componentes de suministro. La viscosidad de los soles a base de sílice puede variar dependiendo, por ejemplo, en el contenido de sílice del sol, el área superficial específica de las partículas a base de sílice y el compuesto que contiene nitrógeno orgánico utilizado. Usualmente, la viscosidad es cuando menos 1.5 cP . normalmente dentro de la escala de 2 a 100 cP , apropiadamente de 2 a 70 cP y de preferencia de 2.5 a 40 cP. La viscosidad, que se mide apropiadamente en soles que tienen un contenido de sílice de cuando menos 10% en peso, se puede medir por medio de técnica conocida, por ejemplo, utilizando un viscosímetro Brookfield LVDV 11+ . El Ph de los soles a base de sílice de conformidad con la invención es usualmente de 4 a 14, apropiadamente de 8 a 13 y de preferencia de 9 a 12. Los soles a base de sílice de esta invención son de preferencia estables. El término "sol a base de sílice estable", como se utiliza en la presente, se refiere a soles a base de sílice que cuando se someten a almacenamiento o añejamiento durante un mes a 20eC en condiciones oscuras y no agitadas, exhiben un incremento en viscosidad de menos de 100 cP . Apropiadamente el incremento de viscosidad, si lo hay, es menor de 50 cP y de preferencia menor de 30 cP cuando los soles se someten a las condiciones anteriores. Además del compuesto que contiene nitrógeno, los soles a base de sílice de conformidad con la invención también pueden contener otros elementos, por ejemplo aluminio y boro. Estos elementos pueden estar presentes como resultado de modificación utilizando compuestos que contienen aluminio y que contienen boro, respectivamente. Si se usa aluminio, los soles pueden tener una relación molar de Si02 a Al205 dentro de la escala de 4:1 a 1500:1, apropiadamente de 8:1 a 1000:1 y de preferencia de 15:1 a 500:1. Si se usa boro, los soles pueden tener una relación molar de Si02 a B dentro de la escala de 4:1 a 1500:1, apropiadamente de 8:1 a 1000:1 y de preferencia de 15:1 a 500:1. Los soles a base de sílice acuosa de conformidad con la invención se pueden producir incorporando un compuesto que contiene nitrógeno, por ejemplo cualquiera de los arriba descritos y que tiene las características anteriores, hacia un sol a base de sílice, opcionalmente seguido por concentración del sol a base de sílice. El sol a base de sílice que se va a utilizar contiene apropiadamente partículas a base de sílice aniónicas. De preferencia, las partículas son coloidales y amorfas o esencialmente amorfas. El área superficial específica de las partículas a base de sílice es apropiadamente cuando menos 300 rn2/g de Si02, es decir basado en el peso de Si02, de preferencia por lo menos 400 m2/g de S?02 y de manera más preferente al menos 550 m2/g de Si02, notablemente cuando menos 700 m2/g de Si02. Por lo general, el área superficial específica de las partículas puede ser hasta aproximadamente 1700 mVg de Si02. En una modalidad preferida de la invención, el área superficial específica de las partículas a base de sílice es hasta aproximadamente 1000 mVg de Si02, apropiadamente de alrededor de 550 a 950 mVg de Si02. En otra modalidad preferida de la invención, el área superficial específica de las partículas a base de sílice es de aproximadamente 1000 a 1700 m2/g de Si02, apropiadamente de 1050 a 1500 m2/g de Si02. El sol a base de sílice que se va a utilizar en el proceso usualmente tiene un valor S dentro de la escala de 10 a 60%, apropiadamente de 15 a 50%, de preferencia de 15 a 40% y de manera más preferible de 20 a 35%. El sol a base de sílice acuoso que se va a utilizar en el proceso de conformidad con la invención tiene usualmente un pH dentro de la escala de 1 a 11. En un aspecto preferido de esta invención, el pH del sol a base de sílice acuoso que se va a utilizar está dentro de la escala de 1 a , usualmente un sol a base de sílice acida o ácido polisilí cico . En otro aspecto preferido de esta invención, el pH del sol a base de sílice acuoso que se va a usar está entro de la escala de 4 a 11, apropiadamente de 7 a de manera más preferencia de 8 hasta 11.0, de preferencia hasta 10.5. Los soles a base de sílice ácidos se pueden preparar iniciando desde una solución de silicato acuosa convencional como vidrio de agua alcalina, v.gr., vidrio de agua de potasio o sodio, de preferencia vidrio de agua de sodio. La relación molar de Si02 a M20, en donde M es metal alcalino, v.gr., sodio, potasio, amonio, o una mezcla de los mismos, en la solución de silicato o vidrio de agua está apropiadamente dentro de la escala de 1.5:1 a 4.5:1, de preferencia de 2.5:1 a 3.9:1, y el pH está usualmente alrededor de 13 o arriba de 13. Apropiadamente, se utiliza una solución de silicato diluida o vidrio de agua que puede tener un contenido de Si02 de alrededor de 3 a aproximadamente 12% en peso, de preferencia de alrededor de 5 a aproximadamente 10% en peso. La solución de silicato o vidrio de agua se acidifica normalmente a un pH de alrededor de 1 a aproximadamente 4. La acidificación se puede llevar a cabo de manera conocida mediante adición de ácidos minerales, v.gr., ácido sulfúrico, ácido clorhídrico y ácido fosfórico, u opcionalmente con otros productos químicos conocidos como apropiados para acidificación de vidrio de agua, v.gr,, sulfato de amonio y dióxido de carbono. Sin embargo, se prefiere que la acidificación se lleve a cabo por medio de un intercambiador de cationes ácido que, entre otras cosas, conduce a productos más estables. La acidificación se lleva a cabo de preferencia por medio de una resina de intercambio de cationes fuertemente acida, por ejemplo de tipo de ácido sulfónico. Se prefiere que la acidificación se lleve a cabo a un pH de aproximadamente 2 a 4, más preferentemente de alrededor de 2.2 a 3.0. El sol ácido obtenido, o ácido pol isi lícico , contiene partículas con una área superficial específica elevada, normalmente por encima de 1000 m2/g de Si02 y usualmente alrededor de 1300 a 1500 m2/g de Si02. Los soles a base de ácido también se pueden preparar mediante acidificación de un sol a base de sílice alcalina, por ejemplo por medio de acidificación como se describe arriba. El compuesto que contiene nitrógeno orgánico luego se incorpora hacia el sol ácido, opcionalmente en combinación con álcali, v.gr., hidróxido de litio, 10 hidróxido de sodio, hidróxido de potasio e hidróxido de amonio, o una solución de silicato acuosa como se define arriba. El compuesto que contiene nitrógeno orgánico y el álcali se pueden añadir simultáneamente, ya sea separadamente o en mezcla, o en secuencia, v.gr., adición ,c de compuesto que contiene nitrógeno seguida por adición de álcali. La cantidad de compuesto que contiene nitrógeno orgánico es usualmente tal que la relación molar arriba mencionada de Si02 a nitrógeno (N) se obtiene. El pH del sol a base de sílice modificado con Q compuesto que contiene nitrógeno orgánico es usualmente de 7 a 13, apropiadamente de 8 a 12.5 y de preferencia de 9 a 12. En una modalidad preferida de la invención, el sol a base de sílice obtenido después de la incorporación 5 del compuesto que contiene nitrógeno orgánico se concentra adicionalmente. La concentración se puede llevar a cabo de manera conocida tal como por ejemplo, mediante métodos osmóticos, evaporación o ultrafiltración. La concentración se lleva a cabo apropiadamente para producir contenidos de sílice de cuando menos 10% en peso, de preferencia de 10 a 60% en peso, y más preferentemente de 12 a 40% en peso. La concentración usualmente se lleva a cabo además de manera que el sol a base de sílice obtenido en el proceso tenga una área superficial específica de cuando menos 90 m2/g de sol acuoso, es decir, basada en el peso del sol acuoso, apropiadamente cuando menos 100 m2/g de sol acuoso, de preferencia por lo menos 115 m2/g de sol acuoso y de manera más preferible al menos 150 m2/g de sol acuoso Por lo general, el área superficial específica del sol acuoso obtenido puede ser hasta aproximadamente 300 rn2/g de sol acuoso, apropiadamente hasta 250 m2/g de sol acuoso, de preferencia hasta 240 m2/g de sol acuoso. De conformidad con el presente proceso, los soles a base de sílice, notablemente soles a base de sílice estable, que tienen las características anteriores se pueden preparar y los soles producidos exhiben buena estabilidad al almacenamiento y se pueden almacenar durante varios meses sin ninguna disminución substancial del área superficial específica y sin gelación.

Los soles a base de sílice modificados con compuesto que contiene nitrógeno orgánico de esta invención son apropiados para utilizarse como ayudas de drenaje y retención en la fabricación de papel. Los soles a base de sílice se pueden utilizar en combinación con polímeros orgánicos que se pueden seleccionar a partir de polímeros aniónicos, anfotéricos, no iónicos y catiónicos y mezclas de los mismos, denominados también en la presente como "polímero principal". El uso de 10 estos polímeros como ayudas de drenaje y retención es bien conocido en el ramo. Los polímeros se pueden derivar de fuentes naturales o sintéticas, y pueden ser lineales, ramificados o reticulados. Los ejemplos de polímeros principales generalmente apropiados incluyen i5 almidones aniónicos, anfotóricos y catiónicos, gomas de guar aniónicas, anfotéricas y catiónicas, y polímeros a base de acrilamida aniónica, anfotérica y catiónica, así como cloruro de poli ( dialildimeti lamonio ) catiónico), iminas de polietileno catiónico, poliaminas catiónicas, o poliamidoaminas y polímeros a base de vinilamida, resinas de melamina-formaldehído y urea-formaldehído. Apropiadamente los soles a base de sílice utilizan en combinación con cuando menos un polímero catiónico o anfotérico, de preferencia polímero catiónico. El 5 almidón catiónico y poliacrilamida catiónica son polímeros particularmente preferidos y que pueden utilizar solos, juntos entre sí o junto con otros polímeros, v.gr., otros polímeroscatiónicos o poliacrilamina aniónica. El peso molecular del polímero 5 principal es apropiadamente superior a 1,000,000 y de preferencia superior a 2,000,000. El límite superior no es crítico; puede ser aproximadamente 50,000,000, usualmente 30,000,000 y apropiadamente alrededor de 25,000.000. Sin embargo, el peso molecular de los -Lo polímeros derivados de fuentes naturales puede ser superior . Cuando se utilizan los soles a base de sílice en combinación con polímero(s) principal como se mencionó arriba, se prefiere además utilizar cuando menos un 15 polímero orgánico catiónico de bajo peso molecular (a continuación LMW) , normalmente denominado como y usado como retenedores de desecho aniónico (ATC) . Los ATCs son conocidos en el ramo como agentes de neutralización y/o fijación para "'substancias aniónicas perjudiciales 2o presentes en el manera y el uso de los mismos en combinación con ayudas de drenaje y retención frecuentemente proporcionan mejoras adicionales de drenaje y/o retención. El polímero orgánico catiónico de LMW se puede derivar de fuentes naturales o sintéticas, y 25 de preferencia es un polímero sintético de LMW. Los polímeros orgánicos apropiados de este tipo incluyen polímeros orgánicos catiónicos altamente cargados de LMW tales como poliaminas, polia idaaminas , polietileniminas, homo- y copolímeros basados en cloruro de dialildimetil amonio, (met ) acrilamidas y (met )acrilatos . Con relación al peso molecular del polímero principal, el peso molecular del polímero orgánico catiónico de LMW es de preferencia inferior, es apropiadamente cuando menos 1,000 y de preferencia al menos 10,000. E límite superior del peso molecular es usualmente alrededor de 700,000, apropiadamente alrededor de 500,000 y usualmente alrededor de 200,000. Las combinaciones de polímeros preferidas que se pueden co-utilizar con los soles a base de sílice de esta invención incluyen polímero orgánico catiónico de LMW en combinación con polímero(s) principal, tal como por ejemplo, almidón catiónico y/o poliacrilamida catiónica, poliacrilamida aniónica así como almidón catiónico y/o poliacrilamida catiónica en combinación con poliacrilamida aniónica. Los componentes de las ayudas de drenaje y retención de conformidad con la invención se pueden añadir al material de manera convencional y en cualquier orden. Cuando se utilizan ayudas de drenaje y retención que comprenden sol a base de sílice y un polímero orgánico, v.gr., un polímero principal, se prefiere añadir el polímero al material antes de agregar el sol a base de sílice, aún cuando el orden de adición opuesto se puede utilizar. Se prefiere además agregar el polímero principal antes de la etapa de esfuerzo cortante, que se puede seleccionar de bombeo, mezclado, limpieza, etc., y añadir el sol a base de sílice después de esa etapa de esfuerzo cortante. Los polímeros orgánicos catiónicos de LMW, cuando se utilizan, se introducen de preferencia en el material antes de introducir el polímero principal. Alternativamente, el polímero orgánico catiónico de LMW y el polímero principal se pueden introducir al material de manera esencialmente simultánea, ya sea separadamente o en mezcla, por ejemplo, como se describe en la Patente de E.U.A. No. 5,858,174-, que se incorpora por la presente por referencia. El polímero orgánico catiónico de LMW y el polímero principal se introducen de preferencia hacia el material antes de introducir el sol a base de sílice. En una modalidad preferida de esta invención, los soles a base de sílice se utilizan como ayudas de drenaje y retención en combinación con cuando menos un polímero orgánico, como se describe arriba, y cuando menos un compuesto de aluminio. Los compuestos de aluminio se pueden utilizar para mejorar adicionalmente el funcionamiento de drenaje y/o retención de aditivos de material que comprenden los sólidos a base de sílice.

Las sales de aluminio apropiadas incluyen alumbre, aluminatos, cloruro de aluminio, nitrato de aluminio y compuestos de polialuminio que contienen tanto iones de cloruro como de sulfato, silicato de polialuminio-sulfatos, y mezclas de los mismos. Los compuestos de polialuminio también pueden contener otros aniones, por ejemplo aniones de ácido fosfórico, ácidos orgánicos tales como ácido cítrico y ácido oxálico. Las sales de aluminio preferidas incluyen aluminato de sodio, alumbre y compuestos de polialuminio. El compuesto de aluminio se puede añadir antes o después de la adición del sol a base de sílice. Alternativamente, o de manera adicional, el compuesto de aluminio se puede añadir simultáneamente con el sol a base de sílice esencialmente en el mismo punto, ya sea separadamente o en mezcla con el mismo, por ejemplo como se describe por la Patente de E.U.A. No. 5,846,384 que se incorpora por la presente por referencia. En muchos casos, con frecuencia es apropiado añadir el compuesto de aluminio al material pronto en el proceso, por ejemplo, antes de los otros aditivos. Los componentes de las ayudas de drenaje y retención de conformidad con la invención se añaden al material que se va a desaguar en cantidades que pueden variar dentro de límites amplios dependiendo, entre otros, del tipo y número de componentes, tipo de material, contenido de relleno, tipo de relleno, punto de adición, etc. Por lo general, los componentes se agregan en una cantidad que proporciona mejor drenaje y/o retención que la que se obtiene cuando no se añaden los componentes. El sol a base de sílice usualmente se añade en una cantidad de cuando menos 0.001% en peso, con frecuencia por lo menos 0.005% en peso, calculado como Si02 y basado en substancia de material seca, es decir, fibras celulósicas y rellenos opcionales, y el límite superior es por lo general 1.0% y apropiadamente 0.5% en peso. El polímero principal usualmente se añade en una cantidad de cuando menos 0.001%, con frecuencia por lo menos 0.00% en peso, basado en la substancia de material seca, y el límite superior es usualmente 3% y apropiadamente 1.5% en peso. Cuando se utiliza un polímero orgánico catiónico de LMW en el proceso, se puede añadir en una cantidad de cuando menos 0.05%, basada en substancia seca del material que se va a desaguar. Apropiadamente, la cantidad está en la escala de 0.7 a 0.5%, de preferencia en la escala de 0.1 a 0.35%. Cuando se utiliza un compuesto de aluminio en el proceso, la cantidad total introducida al material que se va a desaguar depende del tipo de compuesto de aluminio utilizado y de otros efectos deseados del mismo. Por ejemplo, es bien sabido en el ramo utilizar compuestos de aluminio como precipitadores para agentes de apresto a base de resina de trementina. La cantidad total añadida usualmente es cuando menos 0.05%, calculada como A1203 y basada en substancia de material seca. Apropiadamente la cantidad está en la escala de 0.1 a 3.0%. de preferencia en la escala de 0.05 a 2.0%. En una modalidad preferida de la invención, el proceso se utiliza en la fabricación de papel a partir de una suspensión que contiene fibras celulósicas, y rellenos opcionales, que tienen una conductividad elevada. Usualmente, la conductividad del material que se desagua en el alambre es cuando menos 0.75 mS/cm, apropiadamente por lo menos 2.0 mS/cm, de preferencia al menos 3.5 mS/cm. Se han observado resultados de drenaje y retención muy buenos a niveles de conductividad de cuando menos 5.0 mS/cm. La conductividad se puede medir mediante equipo convencional tal como, por ejemplo, un instrumento WTW LF 539 suministrado por Christian Bemer . Los valores mencionados arriba se determinan apropiadamente midiendo la conductividad de la suspensión celulósica que se alimenta hacia o presente en la caja de cabeza de la máquina de papel o, alternativamente, midiendo la conductividad de agua blanca obtenida desaguando la suspensión. Niveles de conductividad elevados significan contenidos elevados de sales (electrolitos) que se pueden derivar de las fibras celulósicos y rellenos utilizados para formar el material, en particular en molinos integrados en donde una suspensión de fibra acuosa concentrada del molino de pulpa normalmente se mezcla con agua para formar una suspensión diluida apropiada para fabricación de papel en el molino de papel La sal también se puede derivar de diversos aditivos introducidos en el material, desde el agua fresca suministrada al proceso, o añadirse deliberadamente, etc. Además, el contenido de sales es usualmente superior en procesos en donde el agua blanca se recircula extensamente, lo que puede conducir a acumulación considerable de sales en el agua que circula en el proceso. La presente invención abarca además procesos de fabricación de papel en donde el agua blanca se hace recircular (reciclar) extensamente, es decir, con un alto grado de cierre de agua blanca, por ejemplo en donde de 0 a 30 toneladas de agua fresca se utilizan por tonelada de papel seco producido, usualmente menos de 20, apropiadamente menos de 15, de preferencia menos de 10 y notablemente menos de 5 toneladas de agua fresca por tonelada de papel . La recirculación de agua blanca obtenida en el proceso apropiadamente comprende mezclar el agua blanca con fibras celulósicas y/o rellenos opcionales para formar una suspensión que se va a desaguar; de preferencia comprende mezclar el agua blanca con una suspensión que contiene fibras celulósicas, y rellenos opcionales, antes de que la suspensión entre al alambre de formación para desaguado. El agua blanca se puede mezclar con la suspensión antes, entre, simultáneo con o después de introducir las ayudas de drenaje y retención. El agua fresca se puede introducir en el proceso en cualquier etapa; por ejemplo, se puede mezclar con fibras celulósicas a fin de formar una suspensión, y se puede mezclar con una suspensión que contiene fibras celulósicas para diluirla de manera de formar la suspensión que se va a desaguar, antes o después de mezclar el material con agua blanca y antes, entre, simultáneo con o después de introducir los componentes de ayudas de drenaje y retención. Aditivos adicionales que son convencionales en la fabricación de papel, desde luego, se pueden utilizar en combinación con los aditivos de conformidad con la invención, tales como por ejemplo, agentes de resistencia secos, agentes de resistencia húmedos, agentes abrillantadores ópticos, colorantes, agentes de apresto como agentes de apresto a base de resina de trementina y agentes de apresto reactivos con celulosa, v.gr., dímeros de alquilo y alquenil ceteno y multímeros de ceteno, anhídridos alquil y alquenil succínicos, etc. La suspensión celulósica, o material, también puede contener rellenos minerales de tipos convencionales, tales como por ejemplo, caolín, arcilla de porcelana, dióxido de titanio, yeso, talco y carbonatos de calcio naturales y sintéticos tales como gis. mármol molido y carbonato de calcio precipitado. El proceso de esta invención se utiliza para la producción de papel. El término "papel", como se utiliza en la presente, desde luego incluye no solamente papel y la producción del mismo, sino también otros hojas o productos semejantes a cinta que contienen fibra celulósica, tales como por ejemplo, tablas y cartón, y la producción de los mismos. El proceso se puede utilizar en la producción de papel de diferentes tipos de suspensiones de fibras que contienen celulosa y las suspensiones deben contener apropiadamente cuando menos 25% en peso y de preferencia por lo menos 50% en peso de dichas fibras, basado en la substancia seca. La suspensión se puede basar en fibras de pulpa química tal como sulfato, sulfito y pulpas de organosolv, pulpa mecánica tal como pulpa termomecánica, pulpa quimio-termomecánica, pulpa de refinador y pulpa de madera molida, de ambas, madera dura y madera suave, y también se puede basar en fibras recicladas, opcionales de pulpas destintadas, y mezclas de las mismas. El pH de la suspensión, el material puede estar dentro de la escala de alrededor de 3 a aproximadamente 10, El pH es apropiadamente superior a 3.5 y de preferencia esta dentro de la escala de 4 a 9. La invención se ilustra adicionalmente en los siguientes Ejemplos que, sin embargo, no se pretenden para limitar la misma. Las partes y porcentajes se relacionan a partes en peso y por ciento en peso, respectivamente, y todas las soluciones son acuosas, a menos que se manifieste de otra manera.

Ejemplo 1 Un sol de sílice estabilizado con hidróxido de sodio que contiene partículas de sílice con una área superficial específica de alrededor de 800 m2/g de Si02 se desionizó con una resina de intercambio de ion catiónico saturada con iones de hidrógeno. El sol de sílice ácido resultante tuvo un pH de 2,6, contenido de Si02 de 9.15% en peso y contenía partículas de sílice con una área superficial específica de 820 m2/g de Si02 y un valor S de aproximadamente 27%. A 5000 g de este sol de sílice ácido se añadieron 239 g de una solución de hidróxido de colina al 34% bajo agitación durante aproximadamente 20 segundos. resultando en un sol de sílice acuoso estabilizado con amina con una relación molar de Di02 a N a 11:1. A fin de reducir el olor del hidróxido de colina, se añadieron 5.0 g de limoneno. El sol a base de sílice final tuvo un pH de 10.8, contenido de Si02 de 8.73% en peso, valor S de 20% y contenía partículas de sílice con una área superficial específica de 820 m2/g de Si02.

Ejemplo 2 Vidrio de agua de sodio con una relación molar de Si02 a Na20 de 3.4 se diluyó a aproximadamente 6% en peso de Si02 y se trató con una resina de intercambio de iones catiónicos saturada con iones de hidrógeno. El sol de sílice ácido obtenido, o ácido polisilícico , tuvo un pH de 2.4, contenido de Si02 de 5.7% en peso y contenía partículas de sílice con una área superficial específica de 1350 m/g de Si02 y un valor S de aproximadamente 32%. A 2000 g de este ácido polisilícico se añadieron 120 g de una solución de hidróxido de colina al 34% bajo agitación durante 2 segundos, resultando en un sol a base de sílice acuoso estabilizado con amina que tuvo un pH de 10.4, contenido de Si02 de 5.4% en peso, relación molar de Si02 a N de 5.5:1, valor S de 28% y contenía partículas de sílice con una área superficial específica de 1330 m2/g de Si02.

Ejemplo 3 Un sol de sílice estabilizado con hidróxido de sodio se desionizó de la misma manera como en el Ejemplo 1 que resulta en un sol de sílice ácido que tuvo un pH de 2.4, contenido de Si02 de 9 15% y contenía partículas de sílice con una área superficial específica de 850 m2/g de Si02. A 2000 g de este sol de sílice ácido se añadieron 90 g de una solución al 25% de hidróxido de tetrametilamonio bajo agitación durante 2 segundos. El sol a base de sílice obtenido tuvo un pH de 10.4, contenido de Si02 de 8.75%, relación molar de Si02 a N de 12:1. valor S de 19.5% y contenía partículas de sílice con una área superficial específica de 850 m2/g de Si02.

Ejemplo 4 Una solución de vidrio de agua de sodio diluida se intercambió en iones de la misma manera que en el Ejemplo 2. El ácido polisilícico resultante tuvo un pH de 2.4 , contenido de Si02 de 5.8% en peso y contenía partículas de sílice con una área superficial específica de 1365 m2/g de Si02. A 10000 g de este ácido polisilícico se añadieron 552 g de una solución al 25% de hidróxido de tetrametilamonio bajo agitación durante 20 segundos. El sol de sílice alcalino estabilizado con amina resultante, que tenía un contenido de Si02 de 5.4% y una relación molar de Si02 a N de 6.7:1, se concentró mediante ultrafiltración a un sol a base de sílice estable que tuvo un pH de 10.5, contenido de Si02 de 13.4% en peso, valor S de 27% y contenía partículas de sílice con una área superficial específica de 1140 m2/g de Si02.

Ejemplo 5 Un sol de sílice estabilizado de hidróxido de sodio se desionizó de 1 misma manera que en el Ejemplo 1, resultando en un sol de sílice ácido con un pH de 2.5, contenido de Si02 de 8.7% en peso y contenía partículas de sílice con una área superficial específica de 860 m2/g de Si02 A 1750 g de este sol de sílice ácido se añadieron 70 g de una solución al 35% de hidróxido de tetraetilamonio bajo agitación durante 1 segundo. El sol basado en sílice alcalina estabilizado con amina obtenido tuvo un pH de 10.8, contenido de Si02 de 8.4% en peso, relación molar de Si02 a N de 15:1, valor S de 21% y contenía partículas de sílice con una área superficial específica de 930 m2/g de S?02.

Ejemplo 6 Un sol de sílice estabilizado con hidróxido de sodio se desionizó de la misma manera que en el Ejemplo 1 resultando en un sol de sílice ácido con un pH de 2.4, contenido de Si02 de 8.9% en peso y partículas de sílice con una área superficial específica de 820 m2/g de Si02. A 2000 g de este sol de sílice ácido se añadieron 214 g de una solución al 20% de hidróxido de tetrapropilamonio bajo agitación durante 15 segundos. El sol a base de sílice acuoso obtenido tuvo un pH de 10.7, contenido de Si02 de 8.1% en peso, relación molar de Si02 a N de 14:1, valor S de 24% y contenía partículas de sílice con una área superficial específica de 820 m2/g de Si02.

Ejemplo 7 Un sol de sílice estabilizado con hidróxido de sodio que contiene partículas de sílice con una superficial específica de alrededor de 800 m2/g de Si02 se desionizó de la misma manera que en el Ejemplo 1 resultando en un sol de sílice ácido con un pH de 2.6, contenido de Si02 de 93% en peso y contenía partículas de sílice con una área superficial específica de 795 m2/g de Si02. A 2000 g de este sol de sílice ácido se añadieron 192.4 g de trietanolamina bajo agitación • - -'-'-• - rrr -durante 10 segundos. El sol a base de sílice obtenido tuvo un pH de 9.0, contenido de Si02 de 8.5%, relación molar de Si02 a N de 2.4:1, valor S de 15% y contenía partículas de sílice con una área superficial específica de 795 m2/g de Si02.

Ejemplo 8 A 2000 g del sol de sílice ácido de conformidad con el Ejemplo 7 se añadieron 30 1 g de trietilamina bajo agitación durante 10 segundos. El sol a base de sílice obtenido tuvo un pH de 10.2, contenido de S?02 de 9.15%, relación molar de Si02 a N de 10.4:1, valor S de 25% y contenía partículas de sílice con una área superficial específica de 800 m2/g de Si02.

Ejemplo 9 Un sol de sílice estabilizado con hidróxido de sodio se desionizó de la misma manera que en el Ejemplo 1, resultando en un sol de sílice ácido con un pH de 2.8, contenido de Si02 de 9.3% en peso y contenía partículas de sílice con una área superficial específica de 860 m/g de Si02. A 2000 g de este sol de sílice ácido se añadieron 68.1 g de N, N-dimetiletanolamina bajo agitación durante 5 segundos. El sol a base de sílice obtenido tuvo un pH de 10.1, contenido de Si02 de 9.0%, relación molar de Si02 a N de 4:1, valor S de 26% y contenía partículas de sílice con una área superficial específica de 860 m2/g de Si02.

Ejemplo 10 Un sol de sílice estabilizado con hidróxido de sodio con área superficial específica de alrededor de 800 m2/g se desionizó de la misma manera que en el Ejemplo 1, resultando en un sol de sílice ácido que tuvo un pH de 2.6, contenido de Si02 de 9.1% en peso y contenía partículas de sílice con una área superficial específica de 880 m2/g de Si02. A 2000 g de este sol de sílice ácido se añadieron 103 g de dietanolamina bajo agitación durante 2 segundos. El sol de sílice alcalino estabilizado con amina obtenido tuvo un pH de 10.1, contenido de Si02 de 8.65%, relación molar de Si02 a N de 3:1, valor S de 22% y contenía partículas de sílice con una área superficial específica de 875 m2/g de Si02.

Ejemplo 11 A 2000 g del sol de sílice ácido de conformidad con el Ejemplo 10, se añadieron 40.4 g de dietilamina bajo agitación durante 2 segundos. El sol a base de sílice obtenido tuvo un pH de 11.4, contenido de Si02 de 8.92%, relación molar de Si02 a N de 6.5:1, valor S de 22% y contenía partículas de sílice con una área superficial específica de 880 m2/g de Si02.

Ejemplo 12 A 2000 g del sol de sílice ácido de conformidad con el Ejemplo 10 se añadieron 32.4 g de diisopropilamina bajo agitación durante 2 segundos. El sol a base de sílice obtenido tuvo un pH de 11.0, contenido de Si02 de 8.95%, relación molar de Si02 a N de 9.5:1, valor S de 25% y contenía partículas de sílice con una área superficial específica de 885 m2/g de Si02.

Ejemplo 13 A 2000 g del sol de sílice ácido de conformidad con el Ejemplo 10, se añadieron 32.5 g de pirrolidina bajo agitación durante 2 segundos. El sol a base de sílice obtenido tuvo un pH de 11.1, contenido de Si02 de 8.95%, relación molar de Si02 a N de 6.6:1, valor S de 25% y contenía partículas de sílice con una área superficial específica de 880 m2/g de Si02.

Ejemplo 1 A 2000 g de otro sol de sílice desionizado, que tenía pH de 2.8, contenido de Si02 de 9.3% y contenía partículas de sílice con una área superficial específica de 860 m2/g de Si02, se añadieron 35.5 g de dipropilamina bajo agitación durante 2 segundos. El sol a base de sílice obtenido tuvo un pH de 10.6, contenido de Si02 de 9.10%, relación molar de Si02 a N de 8.8:1, valor S de 30% y contenía partículas de sílice con una área superficial específica de 855 m2/g de Si02.

Ejemplo 15 A 2000 g de sol de sílice ácido de conformidad con el Ejemplo 10, se añadieron 33.7 g de etanolamina bajo agitación durante 2 segundos. El sol a base de sílice resultante tuvo un pH de 10,1, contenido de Si02 de 8.95%, relación molar de Si02 a N de 5.5:1, valor S de 24% y contenía partículas de sílice con una área superficial específica de 870 m2/g de Si02.

Ejemplo 16 A 2000 g del sol de sílice ácido de conformidad con el Ejemplo 10, se añadieron 30 g de ciciohexilamina bajo agitación durante 2 segundos. El sol a base de sílice resultante tuvo un pH de 10.4, contenido de Si02 de 9.0%, relación molar de Si02 a N de 10:1, valor S de 24% y contenía partículas de sílice con una área superficial ^^^^^^^^^^^^^, específica de 880 m2/g de Si02 Ejemplo 17 A 2000 g de otro sol de sílice desionizado, que tenía pH de 2.8, contenido de Si02 de 9.3% y contenía partículas de sílice con una área superficial especifica de 860 m/g de Si02, se añadieron 59.1 g de 2-metoxietilamina bajo agitación durante 2 segundos. El sol a base de sílice obtenido tuvo un pH de 10 2, contenido de Si02 de 9.0%, relación molar de Si02 a N de 3.9:1, valor S de 28% y contenía partículas de sílice con una área superficial específica de 850 m2/g de Si02.

Ejemplo 18 A 1500 g de sol de sílice desionizado, que tenía pH de 2.8, contenido de Si02 de 9.3% y contenía partículas de sílice con una área superficial específica de 860 m2/g de Si02, se añadieron 66.1 g de aminoetiletanolamina bajo agitación durante 5 segundos. El SOj- a ba e de sílice obtenido tuvo un pH de 10.5, contenido de Si02 de 9.0%, relación molar de Si02 a amina de 3.6:1, valor S de 26% y contenía partículas de sílice con una área superficial específica de 875 m2/g de Si02.

Ejemplo 19 En las siguientes pruebas, se probó el funcionamiento de drenaje y retención de soles a base de sílice de conformidad con los Ejemplos 1 a 18. El funcionamiento de drenaje se evaluó por medio de un Analizador de Drenaje Dinámico (DDA) , disponible de Akribi, Suecia, que mide el tiempo para drenar un volumen ajustado de material a través de un alambre cuando se separa un tapón y se aplica un vacío a ese lado del alambre opuesto al lado en el que el material está presente. El funcionamiento de retención se evaluó por medio de un nefelómetro midiendo la turbidez del filtrado, el agua blanca, obtenida drenando el material. El material utilizado se basó en una provisión de papel fino convencional que consiste de 60% de sulfato de abedul blanqueado y 40% de sulfato de pino blanqueado. Se añadió 30% de carbonato de calcio al material como relleno y se agregaron 0.3 g/1 de Na2SO410 H20 para aumentar la conductividad, El pH del material fue 8.4, la conductividad 0.46 mS/cm y la consistencia 0.29%. En las pruebas, los soles a base de sílice se probaron en conjunción con un polímero catiónico que es un almidón catiónico que tiene un grado de substitución de aproximadamente 0 042 El almidón se añadió en una cantidad de 12 kg/tonelada, calculado como almidón seco ©" sistema de material seco, y los soles a base de sílice se añadieron en cantidades de 0.25, 0,5 y 1.0 kg/tonelada calculadas como sílice seca en sistema de material seco. Los soles a base de sílice de conformidad con la invención se probaron contra dos soles a base de sílice, Ref. 1 y Ref. 2, usados para propósitos comparativos. Ref. 1 es uno a base de sílice del tipo descrito en la Patente de E.U.A. No. 5,368,833, que tuvo un valor S de aproximadamente 25%, contenido de Si02 de 8%, área superficial específica de 72 m2/g de sol acuoso y contenía partículas de sílice con una área superficial específica de alrededor de 900 m2/g de Si02 que se modificaron superficialmente con aluminio a un grado de 5%, Ref. 2 es un sol de sílice con un valor S de 36%, contenido de Si02 de 10.0%, relación molar de Si02 a Na20 de 10:1, área superficial específica de 88 m2/g de sol acuoso y que contiene partículas de sílice con una área superficial específica de 880 m2/g de Si02. El material se agitó en un tarro con tabiques a una velocidad de 1500 rpm a través de la prueba y las adiciones químicas al material se condujeron como sigue: i) añadiendo polímero catiónico seguido por agitación durante 30 segundos, ii) añadiendo partículas a base de sílice seguido por agitación durante 15 segundos, ü ) drenando el material mientras que se registra automáticamente el tiempo de drenaje. El Cuadro 1 muestra los resultados obtenidos cuando se utilizan diversas dosificaciones (kg/tonelada, calculado como Si02 y basado en sistema de material seco) de sol a base de sílice. Sin adición de productos químicos, el material mostró un tiempo de drenaje de 20 segundos y una turbidez de 490 NTU. Con adición de almidón catiónico solamente, 12 kg/tonelada, calculado como almidón seco en sistema de material seco, el material mostró un tiempo de drenaje de 15 segundos y una turbidez de 70 NTU.

Cuadro 1 Sol a base Tiempo de Turbidez (NTU; a dosificación de sílice drenaje de Si02 de (seg)/ 0.25kg/t 0.5 kg/t 1.0 kg/t Ref , 1 12.20/43 10.40/40 8.76/37 Ref , 2 11.60/45 9.83/44 8.28/37 Ejemplo 1 9.11/38 7.19/30 5.74/28 Ejemplo 2 8.65/38 6.79/35 5.76/-Ejemplo 3 .34/40 7.30/34 6.30/28 Ejemplo 4 8.82/39 6.97/36 5.86/31 Ejemplo 5 -/- 7.72/37 -/-Ejemplo 6 -/- 8.98/38 -/-Ejemplo 7 10.3/42 8.77/37 6.66/33 Ejemplo 8 10.3/42 8.31/36 7.02/33 --4-bM--d-i Cuadro 1 (Continuación; Ejemplo 9 9.90/- 8.80/- 7.90/- Ejemplo 10 10 00/- 8.21/- 7.07/-Ejemplo 11 10.00/- 8.04/- 7.28/-Ejemplo 12 .87/- 7.97/- 6.85/-Ejemplo 13 9.60/- 7.85/- 6.30/-Ejemplo 14 10.70/- 8 , 80/- 7.80/-Ejemplo 15 10.70/- 8.80/- 7.51/-Ejemplo 16 10.30/- 8.13/- 6.75/-Ejemplo 17 10.50/- 8.80/- 7.70/-Ejemplo 18 10.60/- 9 20/- 8.20/- Ejemplo 20 En las siguientes pruebas, se evaluó adicionalmente el funcionamiento de drenaje y retención del sol a base de sílice de conformidad con el Ejemplo 3. Se siguió el procedimiento de conformidad con el Ejemplo 19, excepto que se utilizaron diferente material y diferentes polímeros catiónicos. Al abastecimiento se basó en 70% de fibras celulósicas y 30% de relleno de arcilla. Las fibras consistieron de aproximadamente 70% de pulpa termomecánica blanqueada, 10% de pulpa de arena de piedra, 10% de sulfato de abeto blanqueado y 10% de pulpa de sulfato de pino blanqueado. La pulpa y el relleno se dispersaron en agua de una planta blanqueadora que contiene substancias de perturbación orgánicas disueltas y cloruro de calcio (CaCl2'10 H20) en una cantidad para proporcionar una conductividad de 5 mS/cm. Los soles a base de sílice se utilizaron en combinación con una poliamina de bajo peso molecular altamente catiónica, que se añadió en una cantidad de 0.5 kg/tonelada, polímero seco calculado en sistema de material seco, y una poliacrilamida catiónica, que se añadió en una cantidad de 1.0 kg/tonelada, de polímero seco calculado en sistema de material seco. La poliamma se añadió al sistema de material seguido por agitación durante 15 segundos y luego la poliacrilamida catiónica y el sol a base de sílice se añadieron de conformidad con el procedimiento del Ejemplo 19. Los soles a base de sílice se añadieron en cantidades de 0.25, 0.5 y 1.0 kg/tonelada calculado como sílice seca en sistema de material seco. El Cuadro II muestra los resultados obtenidos cuando se utilizan dosificaciones variables (kg/tonelada, calculada como Si02 y basado en sistema de material seco) de sol a base de sílice. Sin adición de productos químicos, el material mostró un tiempo de drenaje de 22 segundos y una turbidez de 100 NTU. Con adición de solamente 1 kg/tonelada de poliacrilamida catiónica. calculada como polímero seco en sistema de material seco, el material mostró un tiempo de drenaje de 16 segundos y una turbidez de 55 NTU. Con adición de 0.5 kg/tonelada de poliamina catiónica y 1 kg/ tonelada de poliacrilamida catiónica, calculada como polímeros secos en sistema de material seco, el material mostró un tiempo de drenaje de 11 segundos y una turbidez de 50 NTU.

Cuadro II Sol a base Tiempo de Turbidez (NTU) a dosis de de sílice drenaje Si02 de (seg)/ 0.25 kg/t 0.5 kg/t 1.0 kg/t Ref. 1 12.20/48 11.00/47 9.90/45 Ref. 2 12.30/47 10.70/43 9.18/41 Ejemplo 3 10.10/40 8.08/39 6.27/40 Ejemplo 21 Vidrio de agua de sodio con una relación de Si02 a Na20 de 3.4:1 se diluyó a alrededor de 6% de Si02 y se trató con una resina de intercambio de iones catiónica saturada con iones de hidrógeno, El ácido polisilícico obtenido tuvo un pH de 2.5, contenido de Si02 de 5.6%, y contenía partículas de sílice con una área superficial específica de 1300 m2/g de Si02. A 5000 g de este ácido polisilícico se añadieron 353.5 g de una solución de hidróxido de colina >-d-é-i-i-^-b al 34% bajo agitación durante 5 segundos, resultando en un sol a base de sílice alcalina estabilizada con amina con un pH de 10.8, contenido de Si02 de 5.26% y relación molar de Si02 a N de 4.6. Este sol se concentró mediante evaporación al vacío hasta un sol a base de sílice estable que tenía un contenido de Si02 de 13.95% en peso, valor S de aproximadamente 30% y una área superficial específica de 169 m2/g de sol acuoso (medido después de 40 días) y contenía partículas de sílice con una área 10 superficial específica de 1215 m2/g de Si02 (medida después de 40 días). La viscosidad fue esencialmente constante durante estos 40 días; inicialmente 11.8 cP y 11.0 cP después de 40 días. 15 Ejemplo 22 A 5000 g del ácido polisilícico de conformidad con el Ejemplo 21 se añadieron 347.2 g de una solución de hidróxido de tetraetilamonio al 35% bajo agitación durante 5 segundos. El sol de sílice alcalina 20 estabilizado con amina resultante tuvo un pH de 10.8, contenido de Si02 de 5.26% y relación molar de Si02 a N de 5.7:1. Este sol se concentró mediante evaporación al vacío hasta un sol a base de sílice estable que tuvo un contenido de Si02 de 20.0%, viscosidad de 9.9 cP y área 25 superficial específica de 250 m2/g de sol acuoso, y contenía partículas a base de sílice con una área superficial específica de 1250 m2/g de Si02. Después de almacenamiento durante 40 días, el sol mostró una viscosidad de 8.2 cP , valor S de 43% y áreas superficiales específicas de 239 m2/g de sol acuoso y 1195 m2/g de Si02.

Ejemplo 23 A 5000 g de ácido polisilícico que tiene un contenido de Si02 de 5.1%, preparado de una manera similar al Ejemplo 21, se añadieron 114 g de dipropilamina bajo agitación durante 5 segundos. El sol a base de sílice alcalina estabilizado con amina obtenido tuvo un pH de 10.8, contenido de Si02 de 5.0% y relación molar de Si02 a N de 3.8:1. Este sol se concentró mediante ultrafiltración a un sol a base de sílice estable que tenía un contenido de Si02 de 14.85%, área superficial específica de 196 m2/g de sol acuoso y contenía partículas de sílice con una área superficial específica de 1320 m2/g de S?02.

Ejemplo 24 A 5000 g de ácido polisilícico que tiene un contenido de S?02 de 5.5%, preparado de una manera similar al Ejemplo 21, se añadieron 229.8 g de aminoetiletanolamina bajo agitación durante 5 segundos, resultando en un sol de sílice alcalina estabilizado con amina con un pH de 10.3, contenido de Si02 de 5.2% y relación molar de Si02 a N de 2:1. Este sol se concentró mediante evaporación al vacío hasta un sol a base de sílice estable con un contenido de Si02 de 13.6% y áreas superficiales específicas de 170 m2/g de sol acuoso y 1255 m2/g de Si02.

Ejemplo 25 Un sol de sílice estabilizado con hidróxido de sodio que tiene un contenido de Si02 de 15% en peso, valor S de aproximadamente 50% y que contiene partículas de sílice con una área superficial específica de 500 rn/g de Si02, se desionizó de la misma manera que en el Ejemplo 1 resultando en un sol de sílice acida que exhibe un pH de 2.9, contenido de Si02 de 14,8% en peso y área superficial específica de 490 m2/g de SiO?. A 4000 g de este sol ácido se añadieron 414.5 g de una solución al 35% de hidróxido de tetraetilamonio bajo agitación durante 5 segundos, resultando en un sol a base de sílice alcalina estabilizado con amina con un pH de 12 1, contenido de Si02 de 13.4% y relación molar de Si02 aN de 10:1. Este sol se concentró bajo evaporación al vacío hasta un sol a base de sílice estable que exhibe un contenido de Si02 de 40%, áreas superficiales específicas de 224 m2/g de sol acuoso y 580 m2/g de Si02.

Ejemplo 26 El funcionamiento de drenaje (desaguado) y retención de los soles a base de sílice de conformidad con los Ejemplos 21-24 se investigó de una manera similar al Ejemplo 19. Los resultados se exponen en el Cuadro III .

Cuadro III Sol a base Tiempo de drenaje Turbidez (NTU) a dosis de de sílice (seg)/0.25 kg/t S102 de 0.5 kg/t 1.0 kg/t Ref. 1 12.1/49 10.2/43 9.1/43 Ref. 2 11.8/50 10.2/50 9.0/42 Ejemplo 21 9.3/36 7.4/34 6.9/34 Ejemplo 22 10 3/45 9.3/42 8.8/41 Ejemplo 23 10.8/44 8.8/42 8.1/37 Ejemplo 24 10.0/44 8.7/40 7.9/38 Ejemplo 27 A 124 g de ácido polisilícico que tiene un pH de 2.7 y contenido de Si02 de 5.84% en peso, preparado de una manera similar al Ejemplo 21, se añadieron 37.1 g de una solución al 75% en peso de cloruro de colina bajo agitación resultando en una relación molar de Si02 a N de 5.0. A esta mezcla se añadieron 99.6 g de 3M NaOH bajo agitación. El sol a base de sílice obtenido tuvo un pH de 11.0, contenido de Si02 de 5.1% en peso, y contenía partículas de sílice con una área superficial específica de 1010 m2/g de Si02.

Ejemplo 28 A 1068 g de ácido polisilícico de conformidad con el Ejemplo 27 se añadió una mezcla de 39 g de una solución al 75% de cloruro de colina y 99.6 g de 3M NaOH bajo agitación. El sol a base de sílice obtenido tuvo un pH de 11,0, relación molar de Si02 a N de 5.0, contenido de Si02 de 5.2% en peso y contenía partículas a base de sílice con una área superficial específica de 1175 m2/g de Si02.

Ejemplo 29 A 50 g de ácido polisilícico de conformidad con el Ejemplo 27 se añadieron 0.9 g de una solución al 75% de cloruro de colina bajo agitación resultando en una relación molar de Si02 a N de 10.0. La mezcla obtenido se añadió a 9.5 g de 3M NaOH bajo agitación. El sol a base de sílice obtenido tuvo un pH de 10.0.

Ejemplo 30 50 g de ácido polisilícico de conformidad con el Ejemplo 27 se añadieron a una mezcla de 0.9 g de una solución al 75% en peso de cloruro de colina y 9.5 g de 3M NaOH bajo agitación. El sol a base de sílice obtenido tuvo un pH de 10.1, relación molar de Si02 a N de 10.0 y contenido de Si02 de 4.8% en peso.

Ejemplo 31 A 50 g de ácido polisilícico de conformidad con el Ejemplo 27 se añadieron 0.9 g de una solución al 75% en peso de cloruro de colina bajo agitación, resultando en una relación molar de Si02 a N de 10.0. A esta mezcla se añadieron 20.0 g de una solución de vidrio de agua que contiene 9.2% en peso de Si02 bajo agitación, resultando en un sol a base de sílice con un pH de 10.1 y contenido de Si02 de 6.6% en peso .

Ejemplo 32 El funcionamiento de drenaje (desaguado) y retención de los soles a base de sílice de conformidad con los Ejemplos 27-31 se investigó de una manera similar al Ejemplo 19, excepto que se añadió cloruro de calcio al material para aumentar la conductividad a 2.0 mS/cm y que el almidón catiónico se añadió en una cantidad de 20 kg/tonelada, calculada como almidón seco en sistema de material seco. Los resultados se exponen en el Cuadro IV.

Cuadro IV Sol a base Tiempo de drenaje Turbidez (NTU) a dosis de sílice (seg)/ 0.5 kg/t de Si02 de 1 , 0 kg/t Ref. 1 25.5/120 21.4/104 Ejemplo 27 23.4/116 16.1/83 Ejemplo 28 23.1/115 14.5/91 Ejemplo 29 22.3/102 16.2/85 Ejemplo 30 20.9/98 14.4/78 Ejemplo 31 23.0/110 17.3/87

Claims (1)

1. REIVINDICACIONES 1.- Un sol a base de sílice acuosa que comprende un compuesto orgánico que contiene nitrógeno y partículas a base de sílice con una área superficial específica de cuando menos 300 metros cuadrados por gramo de sílice y que tiene un valor S en la escala de 10 a 60% . 2.- Un sol a base de sílice acuosa que tiene una área superficial específica de cuando menos 100 metros cuadrados por gramo de sol acuoso que comprende un compuesto orgánico que contiene nitrógeno y partículas a base de sílice con una área superficial específica de cuando menos 300 metros cuadrados por gramo de sílice. 3. - Un sol a base de sílice acuosa de conformidad con la reivindicación 1 o 2, caracterizado en que contiene partículas a base de sílice con una área superficial específica de 560 a 1700 metros cuadrados por gramo de sílice. 4. - Un sol a base de sílice acuosa de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado en que el compuesto orgánico que contiene nitrógeno tiene un peso molecular inferior a 1, 000. 5. - Un sol a base de sílice acuosa de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado en que tiene un valor S en la escala de 15 a 40%. 6.- Un sol a base de sílice acuosa de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado en que tiene una área superficial específica en la escala de 150 a 250 metros cuadrados por gramo de sol acuoso. 1 . - Un sol a base de sílice acuosa de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado en que tiene un contenido de sílice en la escala de 10 a 60% en peso. 8.- Un sol a base de sílice acuosa de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado en que tiene un pH de 8 a 13. 9.- Un sol a base de sílice acuosa de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado en que el compuesto orgánico que contiene nitrógeno es una amina que contiene de 2 a 12 átomos de carbono. 10.- Un sol a base de sílice acuosa de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado en que el compuesto orgánico que contiene nitrógeno contiene cuando menos un átomo de oxígeno. 11.- Un proceso para la producción de un sol a base de sílice acuosa que comprende un compuesto orgánico que contiene nitrógeno que comprende incorporar un compuesto orgánico que contiene nitrógeno en un sol a base de sílice que contiene partículas basadas en sílice con una área superficial específica de cuando menos 300 metros cuadrados por gramo de sílice para lograr un valor S en la escala de 10 a 60%. 12.- Un proceso para la producción de un sol a base de sílice acuoso que comprende un compuesto orgánico que contiene nitrógeno, que comprende incorporar un compuesto orgánico que contiene nitrógeno en un sol a base de sílice que contiene partículas basadas en sílice con una área superficial específica de cuando menos 300 metros cuadrados por gramo de sílice y concentrar el sol a base de sílice acuosa obtenido a una área superficial específica de cuando menos 100 metros cuadrados por gramo de sol acuoso. 13.- El proceso de conformidad con la reivindicación 11 o 12, caracterizado en que el compuesto orgánico que contiene nitrógeno tiene un peso molecular inferior a 1.000. 14.- El proceso de conformidad con la reivindicación 11, 12 o 13, caracterizado en que el sol a base de sílice acuosa contiene partículas basadas en sílice con una área superficial específica de 550 a 1700 metros cuadrados por gramo de sílice. 15.- El proceso de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 11 a 14, caracterizado en que el sol a base de sílice acuosa obtenido se concentra a una área superficial específica en la escala de 150 a 250 metros cuadrados por gramo de sol acuoso 16.- El proceso de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 11 a 15, caracterizado en que el compuesto orgánico que contiene nitrógeno es una amina que contiene de 2 a 12 átomos de carbono. 17.- El proceso de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 11 a 16, caracterizado en que el compuesto orgánico que contiene nitrógeno contiene cuando menos un átomo de oxígeno. 18.- El sol a base de sílice acuoso que se puede obtener mediante un proceso de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 11 a 17. 19 - El uso de un sol a base de sílice acuosa de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10 o 18 como una ayuda de drenaje y retención en la producción de pulpa y papel . 20 - El proceso para la producción de papel a partir de una suspensión acuosa que contiene fibras celulósicas, y rellenos opcionales, que comprende añadir a la suspensión un sol a base de sílice acuosa y cuando menos un polímero orgánico cargado, formar y drenar la suspensión en un alambre, caracterizado en que el sol es un sol a base de sílice que comprende un compuesto que contiene nitrógeno orgánico 21.- El proceso de conformidad con la reivindicación 20, caracterizado en que el sol contiene partículas a base de sílice con una área superficial específica de cuando menos 300 metros cuadrados por gramo de sílice. 22.- El proceso de conformidad con la reivindicación 20 o 21, caracterizado en que el sol es un sol a base de sílice acuoso de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11 o 19. 23.- El proceso de conformidad con la reivindicación 20, 21 o 22, caracterizado en que el polímero orgánico cargado comprende un almidón catiónico y/o poliacrilamida catiónica. RESUMEN DE LA INVENCIÓN La invención se relaciona con un sol a base de sílice acuosa que comprende un compuesto orgánico que contiene nitrógeno y partículas a base de sílice con una área superficial específica de cuando menos 300 metros cuadrados por gramo de sílice. La invención se relaciona además con un proceso para la producción de un sol a base de sílice acuosa que comprende un compuesto orgánico que contiene nitrógeno que comprende incorporar un compuesto orgánico que contiene nitrógeno en un sol a base de sílice que contiene partículas basadas en sílice con una área superficial específica de cuando menos 300 metros cuadrados por gramo de sílice. La invención también se relaciona con el uso de un sol a base de sílice acuosa que comprende un compuesto orgánico que contiene nitrógeno y partículas a base de sílice con una área superficial específica de cuando menos 300 metros cuadrados por gramo de sílice y un agente de floculación en la producción de pulpa y papel y en purificación de agua. La invención se relaciona además con un proceso para la producción de papel a partir de una suspensión acuosa que contiene fibras celulósicas, y rellenos opcionales, que comprende añadir a la suspensión (i) un s°l a base de sílice acuoso que comprende un compuesto OL" S5 % que contiene nitrógeno orgánico y (ii) cuando menos un polímero orgánico cargado, formar y drenar la suspensión en un alambre. ol. S S 2