NO313751B1

NO313751B1 - Vandig stabil suspensjon av kolloidale partikler, fremstilling og anvendelse derav

Info

Publication number: NO313751B1
Application number: NO19950737A
Authority: NO
Inventors: Kjell Andersson; Hans Johansson; Erik Lindgren; Marek Tokarz
Original assignee: Eka Nobel Ab
Priority date: 1992-08-31
Filing date: 1995-02-27
Publication date: 2002-11-25
Also published as: CN1043537C; AU665651B2; FI111709B; TW256862B; BR9306825A; NO950737L; SE501216C2; JPH08500573A; CZ49595A3; RU2108970C1; CN1089675A; PL307681A1; RU95106644A; AU4988293A; CA2141550C; JP2751085B2; DK0656871T3; SE9202501D0; CZ290710B6; DE69309073D1

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører, som angitt i krav l's ingress, vandige suspensjoner av kolloidale partikler, hvilke partikler er både silikabaserte anioniske partikler og hydratiserte partikler av leire av smektitt-typen som ekspanderer i vann. Oppfinnelsen vedrører også en fremgangsmåte, som angitt i krav 10, ved fremstilling av suspensjonene, samt også anvendelse, som angitt i kravene 11-14, av disse som flokkuleringsmidler i kombinasjon med amfotære eller kationiske polymerer, spesielt ved fremstilling av papir og masse, men også for vannrensning.

I løpet av de siste år har systemer basert på anioniske kolloidale partikler og kationiske eller amfotære syntetiske eller naturlige polymerer fått en tiltagende anvendelse, spesielt ved fremstilling av papir for å øke retensjonen og avvanningen. De anioniske, kolloidale partikler har for dette vært silikabasert eller har bestått av leiremateriale, slik som bentonitt. Slike systemer er eksempelvis beskrevet i europeisk patent nr. 41056, 218674 og 0235893. Generelt er det nødvendig med en relativt høy mengde bentonitt, mens de vesentlige mer kostbare silikasoler gir gode resultater ved vesentlig lavere doseringer. Fra europeisk patent 0310959 er det også kjent å anvende både silikasol og bentonitt sammen med kationisk stivelse. Silikasolen og bentonitt kan for dette formål tilsettes samtidig eller etter hverandre, og det er også indikert at det er mulig å blande bentonitt med silikasolen like før tilsetning til massen.

Silikabaserte partikler tilføres i form av vandige soler med varierende tørrstoffinnhold, hovedsakelig avhengig av størrelsen av solens partikler. Solpartikler er i det vesentlige sfæriske. Leiremateriale, slik som eksempelvis bentonitt, bør hydratiseres ved anvendelsen for å gi den ønskete effekt, og i denne form kan de ikke tilføres som stabile vandige preparater med tilstrekkelig høyt tørr-stof f innhold for lagring og transport. Bentonitt blir således håndtert i pulverform, og umiddelbart før anvendelse blir pulveret fuktet til å gi den ønskete svelling og det er nødvendig med høye skjærkrefter for å frilegge overfla-ter. I motsetning til silikapartikler har leirepartikler en flaklignende struktur. Håndtering av pulvermaterialer er ikke ønskelig, da all håndtering av pulvermaterialer fører til støvproblemer og doseringsproblemer, og alle brukere må ha utstyr for fukting.

Ifølge foreliggende oppfinnelse er det overraskende funnet at det er mulig å fremstille stabile vandige suspensjoner som inneholder både kolloidale, anioniske, silikabaserte partikler og kolloidale, hydratiserte partikler av ekspanderbare leirer av smektitt-typen. Betegnelsen suspensjon, som sådan, betyr et system, hvori små faste partikler i det vesentlige er jevnt dispergert i et væskemedium. I foreliggende suspensjoner er således forskjellige typer kolloidale partikler, nemlig sfæriske silikapartikler og flaklignende leirepartikler, i det vesentlige jevnt dispergert i vann. Suspensjonene ifølge oppfinnelsen kan ha forholdsvis høye tørrstoffinnhold, opp til ca. 40 %, og forfremstilte suspensjoner kan leveres forbrukeren som derved unngår de ovenfor nevnte problemer med hensyn til håndtering av pulvermaterialer .

Suspensjonene har meget god effekt, både i kombinasjon med naturlige og syntetiske polymerer og er meget kosteffek-tive. Betydelig høyere effekt kan erholdes med suspensjonene enn det som kunne forventes ut fra mengden av partiklene av de respektive typer i suspensjonene. Spesielt god effekt erholdes når suspensjonene anvendes i kombinasjon med syntetiske polymerer, slik som kationisk polyakrylamid. Med suspensjoner i henhold til oppfinnelsen kan silika-baserte partikler med et relativt lavt spesifikt overflateareal, dvs. relativ stor partikkelstørrelse (50 - 400 m<2>/g, tilsvarende partikkelstørrelser på 50 - 7 nm) anvendes med gode resultater. Silikasoler med disse store partikler har i seg selv ikke gitt tilstrekkelig gode resultater til å være kommersielt anvendelige innen feltet retensjon-avvan-ning.

Foreliggende oppfinnelse vedrører således en suspensjon som angitt i krav l's karakteriserende del. Ytterligere trekk fremgår av kravene 2-9.

Silikabaserte partikler, dvs. partikler basert på SiC>2, som kan anvendes i foreliggende suspensjoner omfatter kolloidalt silika og kolloidalt aluminiummodifisert silika eller aluminiumsilikat og forskjellige typer polykiselsyre. Egnede silikasoler er slike som de vist i europeisk patent nr. 41056 og i europeisk patent nr. 185.068. Den kolloidale silika i disse soler har fortrinnsvis et spesifikt overflateareal på 50 - 1000 m<2>/g og mer foretrukket 100-1000 m<2>/g. Kommersielle soler av denne type med diskrete partikler med et spesifikt overflateareal på 400 - 600 m<2>/g blir vanligvis anvendt, og den midlere partikkelstørrelse er vanligvis under 20 nm og ofte i området 10-1 nm. Som angitt ovenfor kan større partikler av denne type også for-delaktig anvendes, dvs. slike med et spesifikt overflateareal på fra 50 - 400 m<2>/g. Spesielt egnete silikasoler er slike som har en S-verdi innen området 8 - 45 % og som inneholder silikapartikler med et spesifikt overflateareal i området 750 - 1000 m<2>/g som er overflatemodifisert med aluminium i en grad på 2 - 25 %. Denne type silikasoler er beskrevet i PCT-søknad nr. WO 91/07350. De silikabaserte partikler kan også stamme fra soler basert på polykiselsyre og med dette menes det at kiselsyrematerialer er til stede i form av meget små partikler, av størrelsesordenen 1 nm, med et meget høyt spesifikt overflateareal, over 1000 m<2>/g, og opp til 1700 m<2>/g og med en viss grad av aggregat eller mikrogeldannelse, slik som vist i europeisk patentsøknad nr. 348.366, i europeisk patentsøknad nr. 359.552 og PCT søknad WO 89/06637. Dessuten kan de silikabaserte partikler stamme fra silikasoler med en viss grad av aggregat eller mikrogeldannelse, tilsvarende en S-verdi i området 15- 40 %, inneholdende silikapartikler, som kan være aluminiummodifiserte eller ikke-aluminiummodifiserte, og med et spesifikt overflateareal innen området 300 -700 m<2>/g, fortrinnsvis 400 - 650 m<2>/g.

Den andre type partikler som er til stede i suspensjonen ifølge oppfinnelsen er hydratiserte partikler av leirer som er ekspanderbare i vann og som er av smektitt-typen. Leirer av smektitt-typen er lagdelte silikatmineraler og omfatter både naturlig forekommende materialer og syntetiske materialer. Materialene kan være kjemisk behandlet, eksempelvis alkalibehandlet. Leirene bør være dispergerbare i vann og derved ekspandere slik at partikler med et større overflateareal erholdes. Eksempler på leirer av smektitt-typen, som er ekspanderbare i vann og som kan anvendes i foreliggende suspensjoner, er montmorillonitt/bentonitt, hektoritt, beidelitt, nontronitt og saponitt. Bentonitt er foretrukket og spesielt slike som er vist i europeisk patent nr. 0235893 som etter svelling fortrinnsvis har et overflateareal i området 400 - 800 m<2>/g.

I foreliggende suspensjoner er vektforholdet av solpartikler til leirepartikler i området 20:1 til 1:10, regnet på tørt materiale. Vektforholdet ligger passende i området 10:1 til 1:5, og fortrinnsvis innen området 6:1 til 1:3. Det tørre innhold av suspensjonene overstiger 5 vekt% og kan nå 40 vekt%. Passende overstiger tørrstoffinnholdet 8 vekt%. Den øvre grense er passende 30 vekt%, og fortrinnsvis 25 vekti. Suspensjonene i henhold til oppfinnelsen er stabile, hvilket betyr at de kan fremstilles med høye tørr-stof finnhold og tilfredsstillende viskositet, hvilket betyr at de kan fremstilles, lagres og transporteres for senere anvendelse innen tidsperioder som er kommersielt aksep-table. Som et mål på stabiliteten kan det nevnes at viskositeten for suspensjonene tre uker etter deres fremstilling passende ikke overstiger 1000 cp, bestemt med "Brookfield" viskosimeter DV III, spindel 18, ved 30 omdr./min og 20DC. Det er overraskende at stabile suspensjoner i henhold til oppfinnelsen kan fremstilles med høye innhold av hydratisert leiremateriale av smektitt-typen. Stabile suspensjoner i henhold til oppfinnelsen kan fremstilles uten anvendelse av beskyttende kolloider og dispergeringsmidler, og det er antatt at de sfæriske silikapartikler til en viss grad vil virke som dispergeringsmiddel for leirematerialet og forhindre de tynne, flakliknende leirepartikler fra agglomerering.

Suspensjonene inneholder både silikamateriale og leiremateriale og dette betyr at de har en viskositet betraktelig lavere enn viskositeten for en suspensjon inneholdende bare tilsvarende mengde leiremateriale. Silikamaterialet i foreliggende suspensjoner har således en dobbelt virkning, som dispergeringsmiddel og som aktiv substans for flokkuleringseffekten under anvendelse. Det er en fordel at de tilstedeværende suspensjoner kan fremstilles uten bruk av ytterligere kjemikalier for dispergering, da slike kjemikalier kan ha en negativ innvirkning på flokkuleringseffekten under anvendelse av suspensjonene. Beskyttende kolloider og/eller dispergeringsmidler kan imidlertid anvendes, om ønsket, spesielt for suspensjoner med høyere tørrstoffinn-hold. Slike midler kan eksempelvis være av anionisk eller ikke-ionisk karakter. Som eksempler på egnede beskyttende kolloider kan nevnes vannoppløselige cellulosederivater, slik som hydroksyetyl- og hydroksypropyl-, metylhydrok-sypropyl- og etylhydroksyetylcellulose, metyl- og karboksy-metylcellulose, gelatin, stivelse, guargummi, xanthangummi, polyvinylakohol, etc. Eventuelle dispergeringsmidler bør være av anionisk og/eller ikke-ionisk karakter. Anioniske dispergeringsmidler kan eksempelvis være alkyl- eller alky-laryl-sulfater, -sulfonater, -etersulfater, -fosfater eller

-eterfosfater, polyakrylsyre og salter av polyakrylsyre, etc. Ikke-ioniske dispergeringsmidler kan f.eks. være etoksylerte fettalkoholer, fettsyrer, alkylfenoler eller fett-syreamider, etoksylerte eller ikke-etoksylerte glyce-rolestere, sorbinatestre av fettsyrer etc.. Suspensjonen

kan også inneholde andre additiver, slik som preserverings-midler.

Suspensjonene i henhold til oppfinnelsen kan eksempelvis fremstilles ved først å blande leiren med vann og deretter tilsette den silikabaserte sol før leiren har hatt tid til å ekspandere i vannet, etterfulgt av forsiktig dispergering. Imidlertid er det foretrukket at suspensjonene fremstilles ved å blande leire inn i en sol av silika-baserte partikler etterfulgt av omhyggelig dispergering i solen under anvendelse av høye skjærkrefter. Disper-geringsprossen kan eksempelvis utføres under anvendelse av en "Ultra-Turrax" eller annen intens blander. For den aktu-elle dispergering blir prosesstidene justert med hensyn til de anvendte skjærkrefter. Dispergeringen kan sluttføres i løpet av 10 - 15 min., men under anvendelse av normalt utstyr vil én eller flere timer som regel være nødvendig for dispergeringen. Under dispergeringen vil leirepartiklene svelle. pH for suspensjonene bør passende ikke være under 2 og ikke over 11.

De foreliggende suspensjoner er egnede for anvendelse som flokkuleringsmidler, f.eks. ved fremstilling av masse og papir og innen feltet vannrensning, både for rensning av forskjellige typer avfallsvann, og spesielt for rensing av bakvann fra masse- og papirindustrien. Suspensjonene kan anvendes som flokkuleringsmidler i kombinasjon med kationiske eller amfotære polymerer som kan være naturlige polymerer, dvs. basert på karbohydrater, eller være syntetiske. Som eksempler på egnede polymerer kan nevnes kationisk og amfotær stivelse, kationisk og amfotær guargummi, kationiske og amfotære akrylamidbaserte polymerer, kationiske polyetyleniminer, polyamidoaminer og poly (diallyj.dimetylammoniumklorid) . Spesielt gode resultater er blitt oppnådd når suspensjonene er blitt anvendt i kombinasjon med kationisk polyakrylamid. Selv om en tilfel-dig tilsetningsrekkefølge kan anvendes så er det foretrukket at polymeren tilsettes masse, eller vann før suspensjonen.

Det foretrukne felt for anvendelse av suspensjonene, i kombinasjon med polymer, er for å forbedre retensjonen og avvanningen ved fremstillingen av papir. Suspensjonene blir for dette formål passende tilsatt i en mengde på 0,05 - 5 kg/tonn, beregnet tørrtenkt på tørt massesystem, dvs. fiber og eventuelle fyllstoffer, og fortrinnsvis i en mengde på fra 0,1-3 kg/tonn. Tørrinnholdet av suspensjonene ved tilsetning til massen justeres passende til 0,1 - 10 vekt%. For syntetiske kationiske eller amfotære polymerer anvendes vanligvis minst 0,01 kg polymer, tørrtenkt, pr. tonn av det tørre massesystem, og passende i mengder på fra 0,01 - 3 kg/tonn, og foretrukket 0,03 - 2 kg/tonn. For karbohydratbaserte kationiske eller amfotære polymerer, slik som stivelse og guargummi, er mengdene minst 0,1 kg/tonn, regnet som tørrstoff på det tørre massesystem. For disse polymerer anvendes passende mengder på fra 0,5 - 30 kg/tonn og mer foretrukket 1-15 kg/tonn.

Suspensjonene, i kombinasjon med polymerene, kan anvendes ved fremstillingen av papir fra forskjellige massetyper av celluloseinneholdende fiber eksempelvis masse fra kjemisk masse, slik som sulfat- og sulfittmasse, kjemotermomekanisk masse (CTMP), termomekanisk masse, raffinørmasse og slipmasse både fra løvtre og nåltre, samt også anvendes for masse basert på resirkulerte fiber. Massene kan naturligvis inneholde mineralfyllstoffer av konvensjonell type, slik som eksempelvis kaolin, titandioksid, kritt, talkum og både naturlige og syntetiske kalsiumkarbonater. Gode resultater er også blitt erholdt med masse som vanligvis er antatt å være vanskelig. Eksempler på slike masser er de som inneholder mekanisk masse, slik som slipmasse, masser basert på resirkulerte fiber og masser som på grunn av bak-vannsystemet inneholder store mengde anioniske urenheter, slik som lignin eller oppløste organiske forbindelser og/eller høye innhold av elektrolytter. Meget gode resultater er også blitt erholdt for nye masser inneholdende resirkulerte fiber og for hydrogenperoksyd-blekede magasin-papirmasser. Som velkjent for silikabaserte soler kan det forventes en forbedring av retensjonen og avvanningseffekten for foreliggende suspensjoner ved tilsetning av en aluminiumforbindelse til massen. Enhver aluminiumforbindelse som i seg selv er kjent for anvendelse innen papirindustrien kan anvendes, eksempelvis alun, aluminater, aluminiumklorid, aluminiumnitrat og polyaluminiumforbindelser, slik som polyaluminiumklorider, polyaluminiumsulfater og polyaluminiumforbindelser inneholdende både klorid- og sulfationer.

Oppfinnelsen skal ytterligere illustreres med de følgende eksempler. Deler og prosent vedrører henholdsvis vektdeler og vektprosent, hvis intet annet er angitt.

EKSEMPEL 1

To suspensjoner, nemlig suspensjon la) og lb) med tørrstoffinnhold på ca. 8,7 % ble fremstilt fra en silikasol og Na-bentonitt. Silikasolen (Sol 1) var en 8,5 %<1>ig sol med partikler med et spesifikt overflateareal på ca. 890 m<2>/g og partiklene var aluminiummodifiserte til en grad på 7%. S-verdien for solen var 30% og pH-verdien ca. 9,2.

Suspensjon la) ble fremstilt fra 100 g silikasol, 8,93 g bentonitt og 91,07 g vann. Forholdet aluminiummodifisert silika til bentonitt i denne supensjon var således ca. 1:1. Suspensjonen lb) ble fremstilt ved å gå ut fra 133,3 g silikasol, 5,95 g bentonitt og 60,72 g vann. Forholdet silika til bentonitt i denne suspensjon var således 2:1. Bentonitten ble tilsatt silikasolen og dispersjonen ble utført ved hjelp av en "Ultraturrax" ved 10.000 omdr./min. i 10 min. Viskositeten for suspensjonene ble bestemt ved hjelp av et "Brookfield"-viskosimeter DV-III (spindel nr. 18, 30 omdr./min.). Suspensjonene ble deretter lagret ved 55DC i 40 døgn, hvilket svarer til en lagring ved romtemperatur i 400 døgn. Viskositeten ble målt etter lagring i 20 døgn og 4 0 døgn.

Som det fremgår utviste suspensjonene meget liten viskosi-tetsendring, hvilket indikerte meget god stabilitet.

EKSEMPEL 2

På samme måte som vist i eksempel 1 ble en suspensjon i henhold til oppfinnelsen fremstilt fra 125 g av den samme

silikasol som i eksempel 1 og 5 g Na-bentonitt. Etter ca. 6 timer var bentonitten fullstendig dispergert i solen. Denne suspensjon (suspensjon 2) hadde således et forhold alumini-ummodif isert silika til bentonitt på 2:1, og et tørrstoff-innhold på ca. 12 vekt%. Viskositeten, målt som i eksempel 1, ble 11,3 cp.

EKSEMPEL 3

På tilsvarende måte som i eksempel 1 ble en suspensjon fremstilt fra 7 g Na-bentonitt og 93 g av en 15%'ig silikasol (Sol 2) med partikler med et spesifikt overflateareal på ca. 500 m<2>/g og hvori 9 % av siliciumatomene i overfla-tegruppene var blitt erstattet med aluminiumatomer. Etter ca. 10 timer var bentonitten fullstendig dispergert i silikasolen. Viskositeten for denne suspensjon, målt som foran, var 33 cp. Som sammenligning kan det nevnes at en 6%'ig suspensjon av bare bentonitt hadde en viskositet på ca. 2900 cp og var således meget vanskelig å håndtere. Suspensjonen i henhold til dette eksempel vil i det etterfølgende bli betegnet med suspensjon 3.

EKSEMPEL 4

En suspensjon ble fremstilt ved å blande en sol med partikler med et overflateareal på 230 m<2>/g og som inneholdt 29 %

S1O2 og 0,3 % A1203 med 11,2 g bentonitt som var blandet med og hydratisert i vann. Den fremstilte suspensjon hadde et tørrstoffinnhold på 10 vekt% og et forhold mellom silika til bentonitt på 1:2.

EKSEMPEL 5

I dette forsøk ble retensjonseffekten (retensjon av fiber og fyllstoffer ved papirfremstilling) undersøkt for suspensjonene la) og lb) etter 20 døgns lagring, og ytterligere ble det utført en sammenligning med bare silikasol. En standard masse, med sammensetningen 60% bleket bjerkesulfat + 40% bleket furusulfat, til hvilken masse var tilsatt 30% kritt som fyllstoff og 0,3 g/l Na2S04.10H2O, ble anvendt. Massen hadde en konsentrasjon på 4,9 g/l og et finfraksjonsinnhold på 0,376 g/l.

Retensjonsegenskapene, i dette og etterfølgende forsøk, ble evaluert ved hjelp av en "Britt Dynamic Drainage Jar" ved 800 omdr./min. Dette er en konvensjonell prøvemetode for retensjonsbestemmelser innen papirindustrien. Suspensjonene ble anvendt i mengder på 0,8 kg/t i kombinasjon med 4 kg/t av en høy-kationisert stivelse, som inneholder 0,8 % nitro-gen. Den kationiske stivelse ble tilsatt før suspensjonen eller silikasolen. De angitte mengder i dette og etterføl-gende eksempler er beregnet tørrtenkt på tørt massesystem, dvs. fiber og fyllstoffer.

Suspensjonen la) ga en retensjon på 60,8 % og suspensjonen lb) ga en retensjon på 58,8 %. Sol 1 ga en retensjon på 51,8% når tilsatt i en mengde på 0,5 kg/t og 55,6% når tilsatt i en mengde på 0,6 kg/t.

EKSEMPEL 6

I dette eksempel ble retensjonseffekten for suspensjonen i henhold til eksempel 2 undersøkt. Sammenligninger ble utført med en silikasol av samme type som til stede i suspensjonen (sol 1) og med bentonitt. Massen var en standardmasse med sammensetningen 60 % bleket bjerkesulfat + 40% bleket furusulfat. 30% kritt var blitt tilsatt massen som fyllstoff og massen ble deretter fortynnet til en konsentrasjon på 5 g/l. 0,3 g/l Na2SO4.10H2O ble deretter tilsatt. Massen hadde et finstoff-fraksjonsinnhold på 36,6 % og en pH på 8,1. Effekten av suspensjonen, silikasolen og bentonitt ble undersøkt i kombinasjon med en konvensjonell lavkationisert stivelse med en substitusjonsgrad på 0,042 (solgt under navnet "Raisamyl 142"), som i alle forsøk ble tilsatt i en mengde på 8,0 kg/tonn tørrtenkt masse (fiber + fyllstoff).

Forsøkene ga de følgende retensjonsresultater:

Suspensjon la i en mengde på 1 kg/t: 62,4%

Sol 1 i en mengde på 0,5 kg/t: 47,0%.

Forsøkene hvor bentonitt ble anvendt i mengder på 2, 4 og 6 kg/tonn, ga henholdsvis resultatene: 34,3%, 42,0% og 48,1%.

Betydelig forbedrede resultater ble således erholdt når suspensjonen i henhold til oppfinnelsen ble tilsatt i en mengde tilsvarende solmengden når denne ble tilsatt alene, og dette når mengden av bentonitt blandet inn i suspensjonen ikke kunne forventes å gi noe bidrag til forbedring av retensjonen.

EKSEMPEL 7

Under anvendelse av eksakt den samme masse som i eksempel 5 ble det utført en undersøkelse av retensjonen også under anvendelse av suspensjonen ifølge eksempel 3, og en sammenligning ble utført med bare solen anvendt i denne suspensjon. Den samme stivelse som i eksempel 6 ble anvendt, og også i dette tilfelle i en mengde på 8,0 kg/tonn.

Forsøkene ga de følgende retensjonsresultater:

Suspensjon 3 i en mengde på 2 kg/tonn: 62,4%

Suspensjon 3 i en mengde på 3 kg/tonn: 73,5%

Sol 2 i en mengde på 1 kg/tonn: 48,7 %

Sol 2 i en mengde på 2 kg/tonn: 69,1% .

Også for denne suspensjon ble vesentlig forbedrede resultater erholdt når suspensjonen ble tilsatt for å gi den samme solmengde som når solen ble anvendt alene, og dette når mengden av bentonitt blandet inn i suspensjonen ikke kunne forventes å gi noe bidrag til forbedringen av reten-sj onen .

EKSEMPL 8

Retensjonforsøk ble utført med en standard masse (basert på masse av 60% bleket bjerkesulfat + 40% bleket furusulfat

med tilsetning av 30% kritt og 0,3 g/l Na2S04. 10H2O) . Masse-konsentrasjonen var ca. 5 g/l, og finfraksjonsinnholdet var 37,4 % og pH 8,1. I disse forsøk ble suspensjon 2, sol 1 og bentonitt anvendt i kombinasjon med et polyakrylamid,

"Floerger Fo 4190 PG", med 10 mol% kationiske ladninger og med en molekylvekt på 10 millioner. Det kationiske polyakrylamid ble anvendt i en mengde på 1,0 kg/tonn.

De erholdte retensjonsresultater ble som følger:

Bare bentonitt tilsatt i en mengde på 0,5 kg/t ga en retensjon på 72,0%.

Således ble betydelig forbedrede resultater erholdt også for kombinasjoner med kationisk polyakrylamid når suspensjonen tilsatt i en mengde tilsvarende samme mengde solmengde som når denne ble anvendt alene, og dette når mengden av bentonitt blandet inn i suspensjonen var slik at intet bidrag til forbedring av retensjon kunne forventes som følge derav.

EKSEMPEL 9

I dette eksempel ble retensjonsforsøk utført med suspensjonen i henhold til eksempel 4. Sammenligninger ble også utført med en silikasol av samme type som den i suspensjonen og med bentonitt. I alle forsøk ble 0,5 kg/t av det samme kationiske polyakrylamid som tidligere anvendt benyt-tet. Retensjonsforsøkene ble foretatt med en standardmasse av samme type som tidligere. Massen hadde en konsentrasjon på ca. 5 g/l og et finfraksjonsinnhold på 38,3 %.

Retensjonsresultatene var som følger:

Suspensjon 4 tilsatt i en mengde på 1,5 kg/t: 69,0%

Sol 4 tilsatt i en mengde på 1,0 kg/t: 32,8%.

Bentonitt tilsatt i mengder på henholdsvis 2, 4 og 6 kg/t ga resultatene 51,4%, 53,5% og 54,0%.

Solen anvendt i dette eksempel hadde et ekstremt lavt overflateareal og hadde i seg selv ingen positiv effekt på retensjonen. Imidlertid, når suspensjonen inneholdende denne sol og betonitt ble anvendt, ble det oppnådd en mar-kant forbedring av retensjonen og dette kunne ikke forventes på basis av den anvendt bentonitt.

ESKEMPEL 10

I dette eksempel ble en serie suspensjoner fremstilt med varierende innhold av silikapartikler og Na-betonitt (White bentonite) . Suspensjonene ble fremstilt ved dispergering i en "Waring"-blander under anvendelse av maksimalt turtall i 15 minutter. De anvendte silikasoler var: sol A = sol med partikler med et spesifikt overflateareal på ca. 890 m<2>/g, en aluminiummodifiseringsgrad på 5%, S-verdien for solen A var 30% og pH var ca. 8,8. Sol B = sol med partikler med et spesifikt overflateareal på 500 m<2>/g og partiklene hadde en aluminiummodifikasjonsgrad på 9% og solen var alkalistabilisert til et molforhold Si02:Na20 på ca. 40:1; sol C = sol tilsvarende sol B med unntagelse av at pariklene ikke var aluminiummodifiserte; sol D = sol med partikler med et spesifikt overflateareal på 220 m<2>/g og en aluminiummodifikasjonsgrad på 5% og solen var alkalistabilisert til et molforhold Si02:Na20 på ca. 90:1; sol E = sol tilsvarende sol D bortsett fra at partiklene ikke var aluminiummodifiserte og at molforholdet SiO2:Na20 var ca. 100:1.

For de fremstilte suspensjoner ble viskositeten bestemt med et "Brookfield"-viskosimeter RVT, spindel 4, 50 omdr./min. ved 20°C, 10 døgn etter deres fremstilling. Prøvene ble rystet svakt før viskositetsbestemmelse.

I tabell 1 nedenfor er vist sammensetningen av suspensjonene og de bestemte viskositeter. Forholdet Si:B står for forholdet silika:bentonitt i suspensjonene, beregnet på tørt materiale.

Som en sammenligning kan det nevnes at mens viskositeten for suspensjon d, som inneholdt 6,3% bentonitt var 200 cp, så utviste en suspensjon kun inneholdende bentonitt med en konsentrasjon på 6,3 % en viskositet på ca. 3000 allerede etter 30 min. etter dets fremstilling og var således klassifisert som en gel.

For visse suspensjoner ble avvanningseffekten også under-søkt ved hjelp av en "Canadian Standard Freeness Tester" som er den konvensjonelle metode for å karakterisere avvan-nings- eller dreneringsevnen i henhold til SCAN-C 21:65. Alle tilsetninger av kjemikaliene ble utført ved en blande-hastighet på 1000 omdr./min. Massen var en standardmasse fra 60/40 bleket løvtresulfatmasse og bleket furusulfat-masse, med standard tilsetning av 30% utfelt kalsiumkar-bonat og med en konsentrasjon på 3 g/l. Avvanningseffekten for suspensjonene ble undersøkt i kombinasjon med tilsetning av både kationisk stivelse og kationisk polyakrylamid, som ble tilsatt til massen før suspensjonene. Stivelsen, av den samme type som i eksempel 6, ble tilsatt i en mengde på 10 kg/t og det kationiske polyakrylamid, av samme type som i eksempel 8, ble tilsatt i en mengde på 0,5 kg/t. Ytterligere 0,5 kg/t alun ble først tilsatt massen. Suspensjonene ble i alle tilfeller tilsatt i mengder tilsvarende en mengde på 0,5 kg/t silikapartikler.

Som en sammenligning kan nevnes at sol kun tilsatt i en mengde på 0,5 kg silikapartikler pr. tonn ga en CSF verdi på 500, og bentonitt kun tilsatt i en mengde på 1 kg/t ga en CSF-verdi på 380. CSF-verdien for massen med kun tilset-ting av polymerene og alun var 355.

Claims

1. Vandig stabil suspensjon av kolloidale partikler, karakterisert ved at partiklene er både silika-baserte anioniske partikler og hydratiserte partikler av leirer av smektitt-type, som er ekspanderbare i vann, og hvor vektforholdet av silika-baserte partikler til leirepartikler ligger i området 20:1 til 1:10, og at tørr-stoffinnholdet av suspensjonen ligger i området 5-40 vekt%.

2. Suspensjon ifølge krav 1, karakterisert ved at vektforholdet mellom silika-baserte partikler til leirepartikler ligger i området 6:1 til 1:3.

3. Suspensjon ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at tørrstoffinnholdet av suspensjonen ligger i området 8-30 vekt%.

4. Suspensjon ifølge krav 1, 2 eller 3, karakterisert ved at de silika-baserte partikler er valgt fra kolloidalt silika, kollidalt aluminium-modifisert silika, kolloidalt aluminiumsilikat eller polykiselsyre.

5. Suspensjon ifølge hvilke som helst av de foregående krav, karakterisert ved at de silika-baserte partikler er valgt fra kolloidalt silika med et spesifikt overflateareal på 50 - 1000 m<2>/g.

6. Suspensjon ifølge hvilke som helst av de foregående krav, karakterisert ved at de silika-baserte partikler stammer fra en silika-basert sol med en S-verdi innen området 8 - 45% og som inneholder silikapartikler med et spesifikt overflateareal innen området 750 - 1000 m<2>/g, hvilke partikler har en aluminiummodifikasjonsgrad på 2 - 25%.

7. Suspensjon ifølge hvilke som helst av kravene 1-4, karakterisert ved at de silika-baserte partikler stammer fra en sol basert på polykiselsyre med et spesifikt overflateareal i området 1000 - 1700 m<2>/g.

8. Suspensjon ifølge hvilke som helst av de foregående krav, karakterisert ved at leirepartiklene er bentonittpartikler.

9. Suspensjon ifølge krav 8, karakterisert ved at bentonitten er Na-bentonitt .

10. Fremgangsmåte ved fremstilling av en vandig suspensjon av kolloidale partikler, karakterisert ved at en leire av smektitt-typen, som er ekspanderbar i vann, blandes inn i en sol av silika-baserte partikler og dispergeres i denne for dannelse av en suspensjon, hvori vektforholdet mellom silika-baserte partikler til leirepartikler ligger i området 20:1 til 1:10, og hvori tørrstoffinnholdet av suspensjonen ligger i området 5-40 vekt%.

11. Anvendelse av en vandig suspensjon av kolloidale partikler i henhold til hvilke som helst av kravene 1-9 som flokkuleringsmiddel i kombinasjon med kationiske eller amfotære polymerer ved fremstilling av masse og papir og for vannrensning.

12. Anvendelse ifølge krav 11, hvor suspensjonene anvendes som flokkuleringsmiddel for å forbedre retensjonen og avvanningen ved papirfremstilling.

13. Anvendelse ifølge krav 11 eller 12, hvor suspensjonene anvendes i kombinasjon med kationisk stivelse og/eller kationisk akrylamidbasert polymer.

14. Anvendelse ifølge krav 13, hvor suspensjonene anvendes i kombinasjon med kationisk akrylamidbasert polymer.