MXPA04005979A - Composicion que contiene silice acuoso y proceso para la produccion de papel. - Google Patents

Abstract

La presente invencion se relaciona a un proceso para la produccion de papel a partir de una suspension que contiene fibras celulosicas, y opcionalmente rellenadores, que comprende agregar a la suspension al menos un polimero organico cationico y una composicion que contiene silice acuoso que comprende un condensado de formaldehido de naftalen sulfonato anionico y particulas a base de silice anionico, la composicion tiene una relacion en peso del condensado de formaldehido naftalen sulfonato en las particulas a base de silice dentro del rango desde 0.1:1 a 99:1, y que contienen condesado de formaldehido naftalen sulfonato y particulas a base de silice en una cantidad de al menos 0.01% en peso, basado en el peso total de la composicion que contiene silice acuoso, y con la condicion de que la composicion no contiene sustancialmente ningun agente de encolado reactivo en la celulosa. La invencion tambien abarca una composicion que contiene silice acuoso y un metodo para la preparacion de una composicion que contiene silice acuoso.

Description

COMPOSICIÓN QUE CONTIENE SÍLICE ACUOSO Y PROCESO PARA LA PRODUCCIÓN DE PAPEL DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN La presente invención se relaciona a un proceso para la producción de papel a partir de una suspensión que contiene fibras celulósicas, que comprende agregar al menos un polímero orgánico catiónico y una composición que contiene sílice acuoso que comprende un condensado de formaldehído de naftalen sulfonato aniónico y partículas a base de sílice aniónico. La invención además se relaciona a una composición que contiene sílice acuoso y métodos para la preparación de la composición que contiene sílice acuoso, y usos de la composición que contiene sílice acuoso.

Antecedentes de la Invención En la técnica de confección de papel, una suspensión acuosa que contiene fibras celulósicas, y opcionalmente rellenadores y aditivos, referidos como pasta papelera, se alimentan en una caja aérea que expulsa la pasta papelera en una cinta sinfín de formación. El agua se extrae desde la pasta papelera a través de una cinta sinfín de formación, de manera que se forma una banda continua de papel y se deshidrata en la cinta sinfín. La trama papelera entonces se seca en la sección de secado de la máquina de papel. Se introducen convencionalmente auxiliadores de drenaje y retención en la pasta papelera para facilitar el drenaje y aumentar la adsorción de las partículas finas en las fibras celulósicas para retenerlas con las fibras en la cinta sinfín. La US 4,388,150 describe un aglutinante en la confección de papel que comprende un complejo de almidón catiónico y ácido silícico coloidal para producir un papel que tiene resistencia incrementada y niveles mejorados de retención de los minerales agregados y finos para la confección de papel . La US 4,750,974 describe un aglutinante coarcervado para el uso en la confección de papel que comprende una combinación terciaria de un almidón catiónico, un polímero de peso molecular elevado aniónico y una sílice dispersado. La US 5,368,833 describe coloides líquidos de sílice que contienen partículas de sílice modificadas de aluminio con área de superficie específica elevada y un contenido elevado de microgel . La US 6,083,997 describe nano-compuestos aniónicos, que se preparan agregando un polielectrolito a la solución de silicato y luego combinarlos con ácido silícico. Los nano-compuestos muestran retención y funcionamiento del drenaje en la confección de papel . La EP 0 418 015 Al describe una composición encolada activa que contiene una emulsión acuosa en combinación con un dispersante aniónico o emulsionante. Utilizando poliacrilamida aniónica, almidón aniónico o sílice coloidal, la densidad de carga aniónica en la composición encolada puede extenderse . La US 4,443,496 se refiere un método para modificar una capa de superficie del cemento endurecido o sustratos con el uso del agente que comprende una relación específica de la solución de silicato álcali y un condensado de formaldehído naf alen sulfonato de sodio. La US 4,559,241 se relaciona a una solución acuosa de silicato de metal álcali y nitrito. La solución también puede contener aditivos tales como el condensado de formaldehído con sulfonato naftaleno. La US 5,595,629 se refiere a un proceso de confección de papel que comprende agregar a la suspensión un polímero aniónico y un polímero catiónico para aumentar la retención y/o deshidratado. El polímero aniónico comprende un condensado de formaldehído de sal de ácido naftalen sulfónico con un rango de peso molecular de 500 a 120,000. La US 6,033,524 describe un método para incrementar la retención y drenaje de los componentes rellenadores en un proveedor de confección de papel en un proceso para la fabricación de papel que comprende agregar a la provisión una suspensión de los componentes rellenadores, que también contienen un mejorador fenólico. La US 4,772,332 pertenece a una suspensión estabilizada caliente de pigmento de caolín suelto que se prepara mezclando un material catiónico soluble en agua con pigmento de arcilla de caolín en presencia de agua. La US 5,733,414 se relaciona a un proceso para la fabricación de papel a partir de una suspensión celulósica que comprende agregar un polímero catiónico soluble en agua y una resina condensada de formaldehído soluble en agua. La US 5,110,414 describe un procedimiento para fabricar productos de material lignocelulosicos y mejorar su resistencia y características resistentes al agua, derivados de lignina de masa molar elevada que se agregan al material. Sería ventajoso poder proporcionar auxiliares de drenaje y retención con rendimiento mejorado. También sería ventajoso ser capaz de proporcionar auxiliares de retención y drenaje con buena estabilidad de almacenaje. Debe además ser ventajoso ser capaz de proporcionar un proceso para la confección de papel con drenaje mejorado y/o rendimiento de retención.

La Invención De acuerdo con la presente invención se ha encontrado inesperadamente que un drenaje mejorado y/o efecto de retención de una suspensión celulósica en una cinta sinfín pueden obtenerse utilizando una composición que contiene sílice acuoso que comprende condensado de formaldehído naftalen sulfonato aniónico y partículas a base de sílice. La presente invención la hace posible al incrementar la velocidad de la máquina de papel y utilizar una baja dosis de aditivos para dar un drenaje correspondiente y/o un efecto de retención, por lo que conduce a un proceso para la confección de papel mejorado y beneficios económicos. Los términos "drenaje y auxiliar de retención", como se utiliza aquí, refiriéndose a uno o más componentes, que cuando se agregan a una suspensión celulósica acuosa, dan mejor drenaje y/o retención que los obtenidos cuando no se agregan a uno o más componentes. Todos los tipos de pastas papeleras, en particular las pastas papeleras que tienen contenidos elevados de sales (conductibilidad elevada) y las sustancias coloidales obtendrán drenaje mejorado y rendimientos de retención por la adición de la composición de acuerdo a la presente invención. El drenaje mejorado y los rendimientos de retención son importantes en los procesos de confección de papel por ejemplo en los procesos con un grado elevado de cierre de aguas de vertido, es decir reciclado de aguas de vertido extensivas y suministro de agua fresca limitada. De acuerdo con la presente invención se proporciona un proceso para la producción de papel a partir de una suspensión que contiene fibras celulósicas, y opcionalmente rellenadores que comprenden agregar a la suspensión al menos un polímero orgánico cationico y una composición que contiene sílice acuoso que comprenden un condensado de formaldehído naftalen sulfonato aniónico y las partículas a base de sílice aniónico, la composición tiene una proporción de peso de condensado de formaldehído naftalen sulfonato en las partículas a base de sílice, calculado como Si02/ dentro del rango desde 0.2:1 a 99:1, y que contiene condensado de formaldehído naftalen sulfonato y partículas a base de sílice, calculado como Si02, en una cantidad de por lo menos 0.01% en peso, basado en el peso total de la composición que contiene sílice acuoso, y con la condición de que la composición no contiene sustancialmente ningún agente de encolado reactivo a la celulosa. Además se proporciona una composición que contiene sílice acuoso que comprende un condensado de formaldehído naftalen sulfonato aniónico y partículas a base de sílice aniónico que comprenden partículas a base de sílice formadas de microgel o agregadas, la composición tiene una relación en peso de condensado de formaldehído naftalen sulfonato en partículas a base de sílice, calculada como Si02 dentro del rango desde 0.2:1 a 99:1, y que contiene condensado de formaldehído naftalen sulfonato y partículas a base de sílice, calculado como Si02, en una cantidad de por lo menos 0.01% en peso, basado en el peso total de la composición que contiene sílice acuoso, y con la condición de que la composición no contiene sustancialmente ningún agente de encolado reactivo a la celulosa. Además se proporciona una composición que contiene sílice acuoso obtenible mezclando un condensado de formaldehído naftalen sulfonato aniónico con un coloide a base de sílice estabilizado por álcali acuoso que tiene un valor S en el rango de aproximadamente 5 hasta aproximadamente 50% que contiene partículas a base de sílice formadas por microgel o agregadas aniónicas, para proporcionar una composición que contiene sílice acuoso, que contiene un condensado de formaldehído naftalen sulfonato aniónico y partículas a base de sílice, calculado como Si02, en una cantidad de al menos 0.01% en peso, basado en el peso total de la composición que contiene sílice acuoso, con la condición de que la composición que contiene sílice acuoso no contiene sustancialmente ningún agente de encolado reactivo a la celulosa. Además se proporciona un método para la preparación de una composición que contiene sílice acuoso que comprende mezclar en presencia sustancialmente de ningún agente de encolado reactivo a la celulosa, un condensado de formaldehído naftalen sulfonato aniónico con un álcali acuoso con un coloide líquido a base de sílice, estabilizado por álcali acuoso tiene un valor S en el rango de aproximadamente 5 hasta aproximadamente 50% conteniendo partículas a base de sílice formadas por microgel o agregadas aniónicas para proporcionar una composición que contiene sílice acuoso que tiene una relación en peso de un condensado de formaldehído naftalen sulfonato en partículas a base de sílice dentro del rango de 0.2:1 a 99:1, y que contiene un condensado de formaldehído naftalen sulfonato y partículas a base de sílice, calculado como Si02 en una cantidad de por lo menos 0.01% en peso. Además se proporciona un método para la preparación de una composición que contiene sílice acuoso que comprende mezclar una solución de condensado de formaldehído naftalen sulfonato aniónico acuoso que tiene una conductibilidad menor que 20 mS/cm con un coloide líquido estabilizado de álcali acuoso que contiene partículas a base de sílice para proporcionar una composición que contiene sílice acuoso que contiene un condensado de formaldehído naftalen sulfonato y partículas a base de sílice, calculado como Si02, en una cantidad de por lo menos 0.01% en peso. Además se proporciona un método para la preparación de una composición que contiene sílice acuoso que comprende desalinizar una solución de condensado de formaldehído naftalen sulfonato aniónico acuoso, mezclando la solución de condensado de formaldehído naftalen sulfonato aniónico acuoso desalinizada con un coloide líquido estabilizado por un álcali acuoso que contiene partículas a base de sílice para proporcionar una composición que contiene sílice acuoso que contiene un condensado de formaldehído naftalen sulfonato y partículas a base de sílice, calculado como Si02/ en una cantidad de por lo menos 0.01% en peso. Además se proporciona un método para la preparación de una composición que contiene sílice acuoso que comprende mezclar en presencia sustancialmente de ningún agente de encolado reactivo a la celulosa, un condensado de formaldehído naftalen sulfonato aniónico con un coloide líquido a base de sílice estabilizado por álcali acuoso que tiene un valor S en el rango desde aproximadamente 5 hasta aproximadamente 50% que contienen las partículas a base de sílice formadas por microgel o agregadas aniónicas, para proporcionar una composición que contiene sílice acuoso que contiene un condensado de formaldehído naftalen sulfonato y partículas a base de sílice, calculado como Si02, en una cantidad de por lo menos 0.01% en peso. Además se proporciona una composición que contiene sílice acuoso obtenible por los métodos de acuerdo con la invención. La invención además se relaciona al uso de la composición que contiene sílice acuoso de la invención, como agente de floculación en la producción de pulpa y papel y para la purificación de agua. El proceso para la producción de papel de acuerdo a la presente invención comprende agregar a la suspensión al menos un polímero orgánico catiónico y una composición que contiene sílice acuoso que comprenden un condensado de formaldehído naftalen sulfonato aniónico y partículas a base de sílice. El término "condensado de formaldehído naftalen sulfonato aniónico" como se utiliza aquí, representa un grupo de polímeros obtenidos por la polimerización de condensación de formaldehído con uno o más ácidos naftalen sulfónicos o sales de los mismos. El condensado de formaldehído naftalen sulfonato puede hacerse reaccionar con una base, tal como metal álcali e hidróxidos alcalinotérreos , por ejemplo hidróxido de sodio, amoníaco o una amina, por ejemplo trietilamina, por lo que forma el contra-ión de metal álcali, alcalinotérreo o amonio. El condensado de formaldehído naftalen sulfonato aniónico tiene un peso molecular de por lo menos aproximadamente 500, adecuadamente desde aproximadamente 1,000. El límite superior que no es crítico, puede ser hasta de 1,000,000, normalmente hasta 300,000, adecuadamente hasta 150,000 y preferentemente hasta 60,000. La composición que contiene sílice acuoso también utilizada en el proceso de acuerdo a la invención también comprende partículas a base de sílice aniónico es decir las partículas a base de Si02, preferiblemente formadas polimerizando ácido silícico, abarcando los homopolímeros y copolímeros. Opcionalmente las partículas a base de sílice pueden modificarse y contener otros elementos, por ejemplo la amina, aluminio y/o boro que pueden estar presentes en la fase acuosa y/o en partículas a base de sílice. Los ejemplos de partículas a base de sílice adecuadas incluyen sílice coloidal, sílice modificado por aluminio coloidal o silicato de aluminio, y los tipos diferentes de ácido polisilícico y mezclas de los mismos, ya sea solo o en combinación con otros tipos de partículas a base de sílice aniónico. En la técnica, el ácido polisilícico también se refiere a un ácido silícico polimérico, microgel de ácido polisilícico, polisilicato y microgel de polisilicato los cuales todos se abarcan por el término ácido polisilícico utilizando aquí. Los compuestos que contiene aluminio de este tipo se refieren normalmente a polialuminosilicato y microgel de polialuminosilicato incluyendo sílice modificado por aluminio coloidal y silicato de aluminio. Se prefiere que las partículas a base de sílice aniónico estén en el rango coloidal de tamaño de partícula, es decir partículas a base de sílice coloidales. Este estado coloidal comprende partículas suficientemente pequeñas que no se afectarán por las fuerzas gravitacionales pero no son suficientemente largas para mostrar desviación marcada de las propiedades de soluciones típicas, es decir la tamaño de partícula promedio significativamente menor que 1µ. Las partículas a base de sílice aniónico tienen una tamaño de partícula promedio adecuadamente debajo de aproximadamente 50 nm, preferiblemente debajo de aproximadamente 20 nm y más preferiblemente en el rango de aproximadamente 1 a aproximádamente 50 nm, más preferiblemente de aproximadamente 1 nm 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 agregarse o no agregarse. Adecuadamente, las partículas a base de sílice presentes en la composición que contiene sílice acuoso de la invención comprende agregar partículas a base de sílice formadas por microgel, opcional y normalmente en combinación con partículas a base de sílice, no agregadas o monodispersas . Adecuadamente las partículas a base de sílice tienen un área de superficie específica más larga que 50 m2/g, preferiblemente más larga que 100 m2/g. El área de superficie específica puede ser de hasta 1700 m2/g, preferiblemente hasta 1300 m2/g, y normalmente dentro del rango desde 300 a 1300 m2/g, preferiblemente desde 500 a 1050 m2/g. El área de superficie específica puede medirse por medio de titulación con NaOH de acuerdo al método descrito por Sears, Analytical Chemistry 28(1956), 12, 1981-1983 o en la Patente de Norteamericana No. 5,176,891. El área dada de este modo representa el área de superficie específica promedio de las partículas. La composición que contiene sílice acuoso utilizada en el proceso de acuerdo a la invención puede tener una relación en peso de condensado de formalde ído naftalen sulfonato de aniónico en las partículas a base de sílice aniónico, calculado como Si02, dentro del rango desde 0.2:1 a 99.1, adecuadamente desde 0.2:1 a 90:1, preferiblemente de 0.25:1 a 85:1. El peso total del condensado de formaldehído naftalen sulfonato aniónico y las partículas a base de sílice aniónico, calculadas como Si02, contenidas en la composición que contiene sílice acuoso es al menos 0.01% en peso, calculado en el peso total de la composición que contiene sílice acuoso, adecuadamente la concentración de condensado de formaldehído naftalen sulfonato aniónico y las partículas a base de sílice aniónico, calculadas como Si02 está dentro del rango de 1 a 45% en peso, preferiblemente dentro del rango de 2 a 35% en peso, más preferiblemente 5 a 30% en peso . La composición que contiene sílice acuoso puede tener una densidad de carga aniónica de por lo menos 0.1 meq/g, normalmente la carga está dentro del rango de 0.1 a 6 meq/g, adecuadamente dentro del rango de 0.1 a 5 meq/g, preferiblemente dentro del rango de 0.2 a 4 meq/g, y más preferiblemente de 0.2 a 3.5 meq/g. La composición que contiene sílice acuoso de acuerdo a la invención no contiene sustancialmente ningún agente de encolado reactivo a la celulosa. Sustancialmente ningunos medios que sean menores o igual a 10% en peso, adecuadamente menor que 5%, preferiblemente menor que 1% en peso del agente de encolado reactivo a la celulosa está presente en la composición que contiene sílice acuoso. Más preferiblemente no existe ningún agente de encolado reactivo a la celulosa en la composición que contiene sílice acuoso. De acuerdo a una modalidad preferida de la presente invención, la composición que contiene sílice acuoso no contiene sustancialmente nitrito. Sustancialmente ningún medios menor que o igual a 10% en peso, adecuadamente menor que 5%, preferiblemente menor que 1% en peso de nitritos está presente en la composición que contiene sílice acuoso. Más preferiblemente no existe agente de encolado reactivo a la celulosa en la composición que contiene sílice acuoso, es decir la composición está libre de nitritos. El término "nitritos" abarcan todos los nitritos tales como nitritos de amonio, litio, kalio, sodio, calcio, y magnesio. La presente invención se relaciona además a un método para la preparación de una composición que contiene sílice acuoso. Los dos componentes se agitan preferiblemente juntos. Los condensados de formaldehldo naftalen sulfonato aniónico pueden agregarse a un coloide líquido acuoso que contiene las partículas a base de sílice o las partículas a base de sílice que pueden agregarse a una solución acuosa de condensado de formaldehído naftalen sulfonato. Previo a la mezcla el condensado de formaldehído naftalen sulfonato aniónico con las partículas a base de sílice, la solución acuosa de condensado de formaldehído naftalen sulfonato aniónico pueden desanilizarse o desionizarse. La desalinación o desionización pueden llevarse a cabo con la diálisis, filtración de la membrana, ultra-filtración, osmosis inversa o intercambio de ion o similares. Se prefiere que la desalinación o la desionización se lleven a cabo por el uso de ultra-filtración o diálisis. El condensado de formaldehído naftalen sulfonato aniónico puede mezclarse con las partículas a base de sílice que tiene las propiedades previamente mencionadas y tiene una conductibilidad menor que 30 mS/cm, adecuadas menor que 25 mS/cm, preferiblemente menor que 20 mS/cm, y más preferiblemente menor que 15 mS/cm medidas en un contenido de condensado de formaldehído naftalen sulfonato aniónico de 10%. La conductibilidad es normalmente al menos 1 mS/cm, adecuadamente al menos 3 mS/cm y preferiblemente dentro del rango desde 5 a 15 mS/cm, medida en un contenido de condensado de formaldehído naftalen sulfonato aniónico de 10%. Las partículas a base de sílice, preferiblemente aniónicas, se mezclan con el condensado de formaldehído naftalen sulfonato aniónico que tiene las propiedades previamente mencionadas . Adecuadamente las partículas a base de sílice están contenidas en un coloide líquido, preferiblemente álcali estabilizado, antes de mezclar con el condensado de formaldehído naftalen sulfonato aniónico. El coloide líquido también puede tener un valor S en el rango desde 5 a 50%, preferiblemente de 8 a 45%, y el preferiblemente de 10 a .30%. El cálculo y la medición del valor S puede realizarse como se describió por Iler & Dalton en J. Phys. Chem. 60(1956), 955-957. El valor S indica el grado de agregado o formación del microgel y un valor S es indicativo de un grado más elevado de agregación. Adecuadamente, las partículas a base de sílice comprenden partículas a base de sílice formadas por microgel o agregados, opcional y normalmente en combinación con partículas a base de sílice no agregados, o monodispersas. Adecuadamente las partículas a base de sílice tienen una relación molar de Si20:Na20 menor que 60, normalmente dentro del rango 5 a 60, y preferiblemente dentro del rango de 8 a 55. El condensado de formaldehído naftalen sulfonato aniónico es normalmente mezclado con partículas a base de sílice en una relación en peso dentro de un rango desde 0.2:1 a 99:1, adecuadamente desde 0.2:1 a 90:1, preferiblemente de 0.25:1 a 85:1. Los productos preparados por cualquiera de estos métodos muestran una estabilidad de almacenaje mejorada y por lo tanto un mejor rendimiento en el auxiliador de drenaje y retención cuando se almacena. El procedimiento de mezclado de los métodos antes mencionados se lleva a cabo adecuadamente en presencia sustancxalmente de ningún agente de encolado reactivo a la celulosa. Sustancxalmente ningunos medios menores que o igual a 10% en peso, adecuadamente menor que 5%, preferiblemente menor que 1% en peso de agente de encolado reactivo a la celulosa está presente. Más preferiblemente no existe ningún agente de encolado reactivo a la celulosa presente . La presente invención además se relaciona a un proceso para la producción de papel a partir de una suspensión acuosa que contiene fibras celulósicas. El proceso comprende agregar a la suspensión un polímero orgánico catiónico y la composición que contiene sílice acuoso de la invención. El polímero orgánico catiónico de acuerdo a la invención puede ser lineal, ramificado o reticulado. Preferiblemente el polímero catiónico es soluble en agua o dispersable en agua. Los ejemplos de polímeros catiónicos adecuados incluyen polímeros orgánicos sintéticos, por ejemplo polímeros de crecimiento en etapa y polímeros de crecimiento en cadena, y los polímeros derivados de las fuentes naturales, por ejemplo polisacáridos . Los ejemplos de los polímeros orgánicos sintéticos catiónicos adecuados incluyen polímeros de adición de vinilo tales como polímero a base de acrilato y acrilamida, así como poli (cloruro de dialil dimetil amonio) , iminas de polietileno catiónicas, poliaminas catiónicas, polímeros a base de poliamidoaminas y vinilamida, resinas de melamina-formaldehído y urea-formaldehído . Los ejemplos de polisacáridos adecuados incluyen almidones, gomas guar, celulosas, qui rinas, quitosanos, glicanos, galactanos, glucanos, gomas de xantano, pectinas, mananos, dextriñas, preferiblemente almidones y gomas guar. Los ejemplos de los almidones adecuados incluyen papa, maíz, trigo, tapioca, arroz, maíz ceroso, cebada, etc. Se prefieren los polímeros de almidones catiónicos y los polímeros a base de acrilamida catiónica de acuerdo a la invención, y pueden usarse individualmente, juntos entre sí o juntos con otros polímeros, particularmente preferidos son los almidones catiónicos y los polímeros a base de acrilamida catiónica que tienen al menos un grupo aromático. Los polímeros orgánicos catiónicos pueden tener uno o más grupos hidrofóbicos unidos a ellos. Los grupos hidrofóbicos pueden ser grupos aromáticos, grupos que comprenden grupos aromáticos o grupos no aromáticos, preferiblemente los grupos hidrofóbicos comprenden grupos aromáticos . El grupo hidrofóbico puede unirse a un heteroátomo, por ejemplo nitrógeno u oxígeno, el nitrógeno opcionalmente puede ser cargado, cuyo heteroátomo, a su vez, puede unirse a la estructura base del polímero, por ejemplo medíante una cadena de átomos. El grupo hidrofóbico puede tener al menos 2 y normalmente al menos 3 átomos de carbono, adecuadamente de 3 a 12 y preferiblemente de 4 a 8 átomos de carbono. El grupo hidrofóbico es adecuadamente una cadena de hidrocarburo . Las dosificaciones adecuadas contadas como sustancias seca basada en la pulpa seca y rellenador opcional, del polímero catiónico en el sistema es de 0.01 a 50 kg/t (kg/tonelada, "tonelada métrica") de, preferiblemente de 0.1 a 30 kg/t y más preferiblemente de 1 a 15 kg/t. Las dosificaciones adecuadas contadas como sustancias secas basadas en la pulpa seca y rellenador opcional de la composición que contiene sílice acuoso definida en lo anterior en el sistema son desde 0.01 a 15 kg/t, preferiblemente de 0.01 a 10 kg/t calculados como un condensado de formaldehído naftalen sulfonato aniónico y las partículas a base de sílice aniónicos, y más preferiblemente de 0.05 a 5 kg/t.

Los rellenadores de minerales adecuados de los tipos convencionales pueden agregarse a la suspensión celulósica acuosa de acuerdo a la invención. Los ejemplos de los rellenadores adecuados incluyen caolín, arcilla china, dióxido de titanio, yeso, talco y carbonato de calcio sintético y naturales tales como la tiza, mármol de tierra y carbonato calcio precipitado (PCC) . Los aditivos adicionales que son convencionales en la confección de papel pueden por supuesto utilizarse en combinación con los químicos de acuerdo a la invención, por ejemplo los receptores de desecho aniónico (ATC) , agentes de resistencia a la humedad, agentes de resistencia al secado, agentes de abrillantamiento óptico, tintes compuestos de aluminio, etc. Los ejemplos de compuestos de aluminio adecuados incluyen alumbre, aluminatos, cloruro de aluminio, nitrato de aluminio, y compuestos de polialuminio, tales como cloruros de polialuminio, sulfatos de polialuminio, compuestos de polialuminio que contienen cloruro y/o iones del sulfato, sulfatos de silicato de polialuminio, y mezclas de los mismos. Los compuestos de polialuminio pueden también contener otros aniones que los iones de cloruro, por ejemplo los aniones de ácido sulfúrico, ácido fosfórico, o ácidos orgánicos tales como ácido cítrico y ácido oxálico. Cuando se emplea un compuesto de aluminio en el presente proceso, se prefiere normalmente agregarlo a la pasta papelera previa del componente de polímero y al material de micro- o nano-partícula. Los niveles de adición adecuados de aluminio que contienen los compuestos es al menos 0.001 kg/t, preferiblemente de 0.01 a 5 kg/t y más preferiblemente de 0.05 a 1 kg/t, calculado como Al203 basado en la pulpa seca y el rellenador opcional . Ej emplos de receptores de desecho aniónico adecuados incluyen poliaminas catiónicas, polímeros o copolímeros de aminas cuaternarias, o compuestos que contienen aluminio. El proceso de esta invención se utiliza para la producción de papel. El término "papel", como se utiliza aquí, incluye no solo papel y la producción del mismo, pero también otros productos similares a banda tejida, tal como, por ejemplo, pasta y cartón, y la producción del mismo. La invención es particularmente útil en la fabricación de papel que tiene gramajes debajo de 150 g/m2, preferiblemente debajo de 100 g/m2, por ejemplo papel fino, periódico, papel recubierto de peso ligero, papel y tisú super calandrado. El proceso puede utilizarse en la producción de papel de todos los tipos de pasta papelera, ambos contienen madera y libre de madera. Los tipos diferentes 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, basado en la sustancia seca. Las suspensiones comprenden fibras de pulpa química tal como pulpas de sulfato, sulfito y organosolv, pulpa mecánica o que contiene madera tal como pulpa termomecánica, pulpa quicio-termomecánica, pulpa refinada y pulpa de pasta de madera triturada, de madera dura y madera suave, y también pueden basarse en las fibras recicladas, opcionalmente de las pulpas des-entintadas, y mezclas de las mismas. Preferiblemente la pasta papelera es una pasta papelera que contiene madera, que tiene contenidos elevados de sales y por consiguiente conductibilidad elevada. Los químicos de acuerdo a la presente invención pueden agregarse a la suspensión celulósica acuosa, o pasta papelera, en forma manera convencional y en cualquier orden. Es normalmente preferible agregar el polímero cationico a la pasta papelera antes de agregar la composición que contiene sílice acuoso, aún si el orden opuesto de la adición pueden utilizarse. Se prefiere además agregar el polímero cationico antes de una fase de desgaste, que puede seleccionarse a partir del bombeo, mezclado, limpiado, etc., y agregar la composición que contiene sílice acuoso después de esa fase de desgaste . La composición que contiene sílice acuoso puede utilizarse como una agente de floculación en el tratamiento de agua para la producción de agua potable o como un tratamiento ambiental de aguas por ejemplo en los lagos. La composición también puede utilizarse como agente de floculación en el tratamiento de agua de desecho o lodos de desecho . La invención se ilustra además en los siguientes ejemplos, que no se pretenden para limitar el alcance de la misma. Las partes y la relación en peso de las partes en peso y el % en peso, respectivamente, y todas las soluciones son acuosas, a menos que se establezca de otra manera. Las unidades son métricas .

E emplo 1 Las muestras de prueba de las composiciones que contienen sílice acuosos de acuerdo a la invención se preparan mezclando una solución acuosa de condensado de formaldehído naftalen sulfonato (NSF) con un coloide líquido de sílice que contiene partículas a base de sílice en diferentes dosis bajo agitación moderada. Las muestras de referencia también se preparan bajo la misma condición como las muestras de prueba. Una muestra de NSF se ultra-filtra y el producto obtenido (NSF I) tuvo una concentración de 12% en peso y las muestras se diluyeron en una concentración de 5% en peso y tuvo una conductibilidad de 12 mS/cm. Otra muestra de NSF se dializó y el producto obtenido (NSF II) tuvo una concentración de 12% en peso y las muestras se diluyeron a una concentración de 5% en peso y tuvo una conductibilidad de 12 mS/cm. Las muestras no tratadas de NSF (NSF III) se diluyeron en una concentración de 5% en peso y tuvo una conductibilidad de 25 mS/cm. Todas las conductibilidades en los ejemplos se midieron a una concentración de 10% en peso de NSF. Las sílices utilizados en los siguientes Ejemplos se definieron todas en la siguiente Tabla 1.

Tabla 1 Sílice I Los coloides líquidos de sílice del tipo descrito en la US 5,447,604 tienen una relación molar de Si02:Na20 de 10, el área de la superficie específica de 870 m2/g, el valor S de 35% y el contenido de sílice de 10.0% en peso. Sílice II Los coloides líquidos de sílice del tipo descrito en la US 5,603,805 tienen una relación molar de SiO2:Na20 de 45, el área de la superficie específica de 850 m2/g, aluminio modificado con aluminato de sodio a un grado de 0.25% AI2O3, y el valor S de 20% y el contenido de sílice de 8.0% en peso. Sílice III Los coloides líquidos de sílice del tipo descrito en la US 6,083,997 tienen una relación molar de Si02/Na20 de 17, obtenidos mezclando en un vaso con agua que tiene una relación molar Si02:Na20 de 3.4, un contenido de sílice de 15% en peso con ácido polisilícico (PSA) , que tiene un contenido de sílice de 6 0% en peso.

Ejemplo 2 En los siguientes ejemplos las muestras de prueba del condensado de formaldehído naftalen sulfonato y las partículas a base de sílice en las dosis diferentes se agregaron a una pasta papelera de prueba para evaluar el rendimiento de la composición como un agente de drenaje. El rendimiento de drenaje se evaluó por medio de un Analizador de Drenaje Dinámico (DDA) , disponible de Akribi, Suecia. El DDA midió el tiempo para drenar un volumen establecido de pasta papelera a través de una cinta sinfín cuando remueve un tapón y lo aplica al vacío en ese lado de la cinta sinfín opuesta al lado en el cual la pasta papelera está presente. En los ejemplos un polímero catiónico se agregó a la pasta papelera antes de las composiciones que contienen sílice acuoso de acuerdo a la invención o la referencia aniónica. Las muestras de prueba preparadas a partir de las de las mezclas de NSF II y Sílice I en diferentes relaciones, que se probaron en una pasta papelera de prueba, la cual fue una pasta papelera que contiene madera tiene un pH de 7.6, una conductibilidad de 5.0 mS/cm y una consistencia de 1.43 g/1. La pasta papelera se agitó en una jarra difusora a una velocidad de 1500 rpm a lo largo de la prueba.

En las pruebas 20 kg/t (20 kg/tonelada) de almidón catiónico (Cl) , que es una fécula de papa catiónica con un contenido de nitrógeno de 0.5%, obtenido por cuaternización de fécula de papa nativa con cloruro de amonio de 3-cloro-2-hidroxipropil dimetil bencilo se agregó a la pasta papelera, después de 30 segundos de agitar la mezcla aniónica se agregó seguida por 15 segundos de agitación antes de drenar. Se utilizó como el sílice I de referencia. Todas las muestras se diluyeron a 0.5% de los sólidos antes de las pruebas. Las relaciones y los resultados se resumieron en la Tabla 2.

Tabla 2 Ejemplo 3 Estas muestras se prepararon a partir de NSF II y sílice II. Se utilizó como el sílice II de referencia. Todas las muestras se diluyeron a 0.5% de los sólidos antes de la evaluación de drenaje, que se realizó como en el Ejemplo 2, con la misma pasta papelera y con 20 kg/t de Cl . Las relaciones y los resultados se resumieron en la Tabla 3.

Tabla 3 E jemplo 4 Las muestras de prueba se prepararon a partir de NSF I y Sílice I. El sílice I se utilizó como referencia. Las muestras se diluyeron a 0.5% de los sólidos y las pruebas de drenaje se realizaron como en el Ejemplo 1. A la pasta papelera se le agregó 20 kg/t de Cl . La pasta papelera fue una pasta papelera que contiene madera que tiene una conductibilidad de 5.0 mS/cm, una consistencia de 1.52 g/1 y pH = 7.8. Las relaciones y tiempo de deshidratado se resumieron en la Tabla 4.

Tabla 4 Ejemplo 5 Las muestras de prueba se prepararon a partir de NSF I y Sílice I. El Sílice I se utilizó como una referencia. El procedimiento de preparación fue el mismo como en los ejemplos previos. La conductibilidad de pastas papelera que contiene madera fue sólo 0.5 mS/cm. La cantidad de Cl fue 30 kg/t en todas las pruebas. El tiempo de drenaje para el almidón catiónico se agrego sólo 22 segundos. Las relaciones y tiempo de deshidratado se resumieron en la Tabla 5.

Tabla 5 Ejemplo 6 Las muestras de prueba se prepararon a partir de NSF I y Sílice I. Como referencia se utilizó el Sílice I. La pasta papelera fue pasta papelera que contiene madera que tiene una conductibilidad de 5.0 mS/cm, un consistencia de 1.52 g/1 y pH = 7.8. La pasta papelera fue 3 kg/t de una poliacrilamida catiónica (C-PAM) que se preparó por la polimerización de acrilamida (90 mol%) y cloruro de amonio acriloxi-etil-dimetil-bencilo (10 mol%) , y que tiene un peso molecular de aproximadamente 6,000,000, agregado al inicio de de la prueba. Después de 30 segundos de agitar las composiciones de NSF I y Sílice I se agregaron seguidos por 15 segundos de agitación antes del drenaje. Las composiciones de NSF I y Sílice I se diluyeron a 0.5% de los sólidos y el C-PA a 0.1% de los sólidos previos a la adición de la pasta papelera. Las relaciones y los tiempos de deshidratado se resumieron en la Tabla 6.

Tabla 6 Ejemplo 7 Se prepararon las muestras de prueba de las composiciones de NSF III y Sílice I, y de NSF III y Sílice III. Una evaluación de drenaje de las muestras se realizó como en los Ejemplos previos en una pastas papelera de conductibilidad elevada con conductibilidad de 5.0 mS/cm. El Cl se agregó en una cantidad de 20 kg/t a la pasta papelera. Las relaciones y los tiempos de deshidratado se resumieron en la Tabla 7.

Tabla 7 Los resultados mostraron que la composición que contiene sílice acuoso de acuerdo a la invención tiene propiedades de drenaje mejoradas.

Ejemplo 8 Se prepararon las muestras de prueba de las composiciones de NSF I y Sílice I, y de NSF III y Sílice III. Se utilizaron como referencia Sílice I y Sílice III. Una evaluación de drenaje de las muestras se realizo como en los Ejemplos previos en una pasta papelera de alta conductibilidad con conductibilidad de 5.0 mS/cm. Se agrego Cl a una cantidad de 20 kg/t a la pasta papelera. Los tiempos de deshidratado se resumieron en la Tabla 8.

Tabla 8 Los resultados mostraron que la composición que contiene sílice acuoso de acuerdo a la invención tiene propiedades de drenaje mejoradas.

Ej emplo 9 Un peso molecular elevado de poliacrilamida aniónico (A-PAM) , MW de aproximadamente 10 a 20 millones, que contiene aproximadamente 30% en mol de los grupos aniónicos, en forma de una emulsión de agua en aceite invertida y diluida con agua en una concentración de 0.1%. El A-PAM se mezcló con 0.1% de Sílice I en tres relaciones diferentes de A-PAM de Sílice I de 2:1, 1:1 y 0.5:1. Se prepararon las composiciones de NSF III y Sílice III (a) agregando un vaso con agua diluida (15% de Si02 y relación de Si02/Na20 = 3.4) en NSF III (como una solución al 30%) bajo la agitación. En está mezcla se agregó bajo agitación ácido polisilícico, con una concentración de 6.0% de S1O2 a un pH de 2.5, durante 20 minutos. El ácido polisilícico se preparó en un vaso con agua diluido que se corrió a través de una columna registrada con resina de intercambio iónico, fuertemente catiónico, hidrógeno saturado . Se preparo la mezcla NSF Ill/Sílice III (b) mezclando NSF III con ácido polisilícico bajo agitación durante 5 minutos y luego se agregó esta mezcla a un vaso con agua bajo agitación durante 20 minutos. Se realizó una evaluación de drenaje de las muestras de este ejemplo en una pasta papelera de conductibilidad elevada (5.0 mS/cm). Un almidón catiónico (C2) el cual fue una fécula de papa catiónica con un contenido de nitrógeno de 0.7%, obtenido por cuaternización de la fécula de papa con cloruro de amonio de 3-cloro-2-hidroxipropil dimetil bencilo, se agregó antes de las mezclas aniónicas a la pasta papelera. Se agregó C2 en una cantidad de 12kg/t . Se obtuvieron los siguientes tiempos de deshidratación : Tabla 9 Ejemplo 10 La estabilidad del almacenamiento de las mezclas diferentes de NSF y sílice se determinaron. Las muestras de NSF se desalizaron por el uso de ultra-filtración (NSF I) a una conductibilidad de 12 mS/cm medida a 10% en peso de sólidos antes de mezclar con sílice para formar las composiciones acuosas. Se mezclaron los NSF III no tratados con sílice por comparación. Todas las composiciones acuosas obtenidas y las muestras de referencia se almacenaron de acuerdo al siguiente procedimiento : En un refrigerador durante 9 semanas; luego en un horno a temperatura de 40 °C durante 3 semanas; en un horno a temperatura de 60°C durante 1 semana; en un horno a temperatura de 80°C durante semanas . El tiempo del almacenamiento total fue 20 semanas Los tiempos de almacenamiento para las muestras de prueba s resumieron en la Tabla 10.

Tabla 10 Las muestran sin formación de gel mostraron mejor estabilidad que las muestras con formación de gel, y no mostraron aún un incremento en la viscosidad.

E emplo 11 Se prepararon las muestras de prueba de las mezclas de NSF III/Sílice I y las de mezclas de NSF III/Sílice III. Se utilizó como referencia sílice III. Una evaluación de DDA de las muestras se realizó en una pasta papelera de conductibilidad elevada con conductibilidad de 5.0 mS/cm. Se agregó Cl en una cantidad de 20 kg/t a la pasta papelera. Los tiempos de deshidratacion se resumieron en la Tabla 11.

Tabla 11 Los resultados muestran que las mezclas que contienen Sílice I tienen tiempo de deshidratación mejorado, obtenido comparado con el Sílice III, el Sílice I es un coloide líquido de sílice estabilizado por álcali

Claims (1)

1. REIVINDICACIONES 1. Proceso para la producción de papel a partir de suspensión que contiene fibras celulósicas, y opcionalmente rellenadores, que comprende agregar a la suspensión al menos un polímero orgánico catiónico y una composición que contiene sílice acuoso que comprende un condensado de formaldehído naftalen sulfonato aniónico y partículas a base de sílice aniónico, la composición tiene una relación en peso de condensado de formaldehído naftalen sulfonato en las partículas a base de sílice, calculada como Si02, dentro del rango desde 0.2:1 a 99:1, y que contiene condensado de formaldehído naftalen sulfonato y partículas a base de sílice, calculada como Si02, en una cantidad de al menos 0.01% en peso, basado en el peso total de la composición que contiene sílice acuoso, y con la condición de que la composición no contiene sustancialmente ningún agente de encolado reactivo a la celulosa. 2. La Composición que contiene sílice acuoso que comprende un condensado de formaldehído naftalen sulfonato aniónico y partículas a basa de sílice aniónico que comprende partículas a base de sílice formadas de microgel o agregadas, la composición tiene una relación en peso de un condensado de formaldehído naftalen sulfonato a las partículas a base de sílice, calculada como Si02/ dentro del rango desde 0.2:1 a 99:1, y que contiene condensado de formaldehído naftalen sulfonato y partículas a base de sílice, calculado como Si02, en una cantidad de por lo menos 0.01% en peso, basado en el peso total de la composición que contiene sílice acuoso, y con la condición de que la composición no contiene sustancialmente ningún agente de encolado reactivo a la celulosa. 3. La composición que contiene sílice acuoso obtenible mezclando el condensado de formaldehído naftalen sulfonato aniónico con un coloide líquido a base de sílice estabilizado álcali acuosa tienen un valor S en el rango de de aproximadamente 5 hasta aproximadamente 50% que contiene partículas a base de sílice formadas por microgel o de agregado aniónico, para proporcionar una composición que contiene sílice acuoso que contiene un condensado de formaldehído naftalen sulfonato aniónico y partículas a base de sílice, calculado como Si02, en una cantidad de por lo menos 0.01% en peso, basado en el peso total de la composición que contiene sílice acuoso, con la condición de que la composición que contiene sílice acuoso no contiene sustancialmente el agente de encolado reactivo a la celulosa. 4. El método para la preparación de una composición que contiene sílice acuoso que comprende mezclar en presencia sustancialmente de ningún agente de encolado reactivo a la celulosa de un condensado de formaldehído naftalen sulfonato aniónico con un coloide líquido a base de sílice estabilizado por álcali acuoso que tiene un valor S en el rango desde aproximadamente 5 hasta aproximadamente 50% que contiene partículas a base de sílice formadas por microgel o de agregado aniónico para proporcionar una composición que contiene sílice acuoso- que tiene una relación en peso de condensado de formaldehído naftalen sulfonato en partículas a base de sílice, calculado como Si02, dentro del rango desde 0.2:1 a 99:1, y que contiene condensado de formaldehído naftalen sulfonato y partículas a base de sílice, calculado como Si02, en una cantidad de por lo menos 0.01% en peso. 5. El método para la preparación de una composición que contiene sílice acuoso, que comprende mezclar una solución de condensado de formaldehído naftalen sulfonato aniónico acuoso que tiene una conductibilidad menor que 20 mS/cm con un coloide líquido estabilizado álcali acuoso que contiene partículas a base de sílice; para proporcionar una composición que contiene sílice acuoso que contiene un condensado de formaldehído naftalen sulfonato y partículas a base de sílice, calculado como Si02, en una cantidad de al menos 0.01% en peso. 6. El método para la preparación de una composición que contiene sílice acuoso, que comprende la desalinización de una solución de condensado de formaldehído naftalen sulfonato aniónico acuoso mezclar la solución de condensado de formaldehído naftalen sulfonato aniónico acuoso desalinizado con un coloide líquido estabilizado por álcali acuoso que contiene partículas a base de sílice para proporcionar una composición que contiene sílice acuoso que contiene un condensado de formaldehído naftalen sulfonato y las partículas a base de sílice, calculado como Si02, en una cantidad de al menos 0.01% en peso. 7. El método para la preparación de una composición que contiene sílice acuoso que comprende mezclar en presencia sustancialmente de ningún agente de encolado reactivo a la celulosa de un condensado de formaldehído naftalen sulfonato aniónico con un coloide líquido a base de sílice estabilizado por álcali acuoso que tiene un valor S en el rango desde aproximadamente 5 hasta aproximadamente 50% que contiene partículas a base de sílice formadas por microgel o de agregado aniónico, para proporcionar una composición que contiene sílice acuoso que contiene condensado de formaldehído naftalen sulfonato y las partículas a base de sílice, calculado como Si02/ en una cantidad de al menos 0.01% en peso . 8. El proceso de acuerdo a la reivindicación 1 o un método de acuerdo a las reivindicaciones 5 ó 6, en donde las partículas a base de sílice aniónico comprenden partículas a base de sílice formadas por microgel o agregado. 9. El proceso de acuerdo con cualquiera de una de las reivindicaciones 1 y 8, o un método de acuerdo a cualquiera de una de las reivindicaciones 4 a 8 , en donde el condensado de formaldehido naftalen sulfonato aniónico tiene una conductibilidad de menor de 20 mS/cm. 10. El proceso de acuerdo con cualquiera de una de las reivindicaciones 1, 8 y 9, la composición de acuerdo a cualquiera de una de las reivindicaciones 2 y 3 , o un método de acuerdo a cualquiera de una de las reivindicaciones 4 a 9, en donde el condensado de formaldehido naftalen sulfonato aniónico tiene una conductibilidad de menos de 15 mS/cm. 11. El proceso de acuerdo con cualquiera de una de las reivindicaciones 1, 8 y 9, la composición de acuerdo a cualquiera de una de las reivindicaciones 2, 3 y 9, o un método de acuerdo a cualquiera de una de las reivindicaciones 4 a 10, en donde la composición que contiene sílice acuoso tiene una relación en peso de condensado de formaldehído naftalen sulfonato en las partículas a base de sílice, calculado como Si02, dentro del rango desde 0.2:1 a 90:1. 12. El proceso de acuerdo con cualquiera de una de las reivindicaciones 1 y 8 a 11, la composición de acuerdo a cualquiera de una de las reivindicaciones 2, 3, 10 y 11, o un método de acuerdo a cualquiera de una de las reivindicaciones 4 a 11, en donde las partículas a base de sílice aniónico tienen una área de superficie específica dentro del rango desde 300 a 1300 m2/g. 13. El proceso de acuerdo con cualquiera de una de las reivindicaciones 1 y 8 a 12, en donde el polímero orgánico catiónico es almidón catiónico o poliacrilamida catiónica . 1 . El proceso de acuerdo con cualquiera de una de las reivindicaciones 1 y 8 a 12, en donde el polímero orgánico catiónico tiene al menos un grupo aromático. 15. El uso de una composición que contiene sílice acuoso de acuerdo a cualquiera de una de las reivindicaciones 2, 3, 10, 11 ó 12, como agente de floculación en la producción de pulpa y papel y para la purificación de agua. 16. El método de acuerdo a cualquiera de una de las reivindicaciones 5, 6 y 8 a 12, en donde el coloide líquido tiene un valor S dentro del rango desde 5 a 50% previo a la mezcla con el condensado de formaldehído naftalen sulfonato aniónico. 17. El método de acuerdo a cualquiera de una de las reivindicaciones 4 a 12 y 16, en donde coloide líquido tiene un valor S dentro del rango desde 8 a 45% previo a la mezcla con el condensado de formaldehído naftalen sulfonato aniónico.