PT989956E

PT989956E - Processo de preparação de microgéis de polissilicato

Info

Publication number: PT989956E
Application number: PT98928775T
Authority: PT
Inventors: Marek Tokarz; Michael Persson; Rein Sikkar
Original assignee: Akzo Nobel Nv
Priority date: 1997-06-09
Filing date: 1998-06-08
Publication date: 2012-06-25
Also published as: BR9811257A; JP3487511B2; KR20010013232A; CA2292577C; AU736396B2; US20020179267A1; WO1998056716A1; NO996056L; CN1321887C; CA2481870A1; RU2189351C2; ID23976A; NO996056D0; CA2292577A1; EP0989956A1; KR100372358B1; AU8048998A; NO329169B1; US6673208B2; EP0989956B1

Description

DESCRIÇÃO "PROCESSO DE PREPARAÇÃO DE MICROGÉIS DE POLISSILICATO" A presente invenção refere-se a um processo para a preparação de microgéis de polissilicato.

Antecedentes

Os microgéis de polissilicato, opcionalmente aluminizados, são conhecidos na técnica como auxiliares de drenagem e retenção no fabrico de papel e produtos celulósicos semelhantes. Os microgéis compreendem soluções ou dispersões de partículas à base de sílica primária muito pequenas, geralmente com um tamanho desde 1 a 2 nm de diâmetro e possuindo uma área superficial específica elevada, tipicamente de, pelo menos, cerca de 1000 m2/g, que estão ligadas entre si em cadeias individuais para formar estruturas de rede tridimensionais. A preparação de microgéis de polissilicato e polissilicato aluminizado compreende geralmente a acidificação de uma solução diluída aquosa de silicato de metal alcalino utilizando um ácido ou permutador de ião ácido, o envelhecimento da mistura acidificada e em seguida a diluição adicional da mistura envelhecida até uma concentração em sílica não superior a 2% em peso. Os microgéis à base de sílica têm normalmente má estabilidade e é normalmente necessário uma diluição elevada para impedir a gelificação dos microgéis. Devido aos problemas de estabilidade associados a estes produtos e ao custo 1 proibitivo de transportar soluções estáveis, mas extremamente diluídas, contendo cerca de 0,5% em peso ou menos de sílica, os microgéis de polissilicato são, de um modo preferido, preparados no local de utilização pretendido, por exemplo, na fábrica de papel. As unidades de produção ou geradores para preparar continuamente microgéis de polissilicato que podem ser instalados na fábrica de papel são conhecidos na técnica. Por este meio os microgéis obtidos podem ser preparados e introduzidos continuamente no licor contendo as fibras celulósicas e enchimento a serem drenados. No entanto, qualquer perturbação na unidade de produção, por exemplo variações na qualidade e/ou quantidade de microgel produzido, alterarão o desempenho de drenagem e retenção do produto, o que pode afectar desfavoravelmente o processo de fabrico de papel, produzindo desse modo produtos celulósicos de qualidade irregular. A invenção

De acordo com a presente invenção foi determinado que os microgéis de polissilicato podem ser preparados de um modo muito vantajoso colocando em contacto partículas de um sal AB com uma solução aquosa de silicato ou polissilicato, ou iões de A com iões de B na presença de uma solução aquosa de silicato ou polissilicato, representando o sal AB um sal precipitável, de acordo com o que AB pode ser formado e precipitado na fase aquosa e o contacto do sal AB ou iões A e B com a solução de silicato ou polissilicato facilita a formação do microgel de polissilicato. O processo pode ser realizado misturando os iões A e B e a solução de silicato ou polissilicato como três componentes separados; também é possível realizar o processo incorporando o ião A na solução de silicato ou polissilicato e 2 misturando a solução com o ião B, de acordo com o que o sal AB pode ser formado e precipitado na fase aquosa e facilita a formação do microgel de polissilicato. Mais especificamente, esta invenção refere-se a um processo para preparar microgéis de polissilicato caracterizado por compreender a mistura de partículas de sal AB com um solução aquosa de silicato ou polissilicato, ou a mistura de um ião A com um ião B na presença de uma solução aquosa de silicato ou polissilicato de acordo com o que o sal AB é precipitando na fase aquosa, a utilização de um ácido para obter um pH nas misturas na gama de 5 a 11, representando o referido sal AB um sal precipitável possuindo um valor de pKs de, pelo menos, 4, medido a 20 °C em água.

De acordo com a presente invenção é proporcionado um processo para preparar microgéis de polissilicato empregando soluções de silicato e polissilicato de concentração elevada, i. e. soluções contendo Si02. As soluções de silicato e polissilicato de concentração elevada actuam como precursores para os microgéis de polissilicato. As soluções de silicato e polissilicato, contendo opcionalmente, um ião de um sal precipitável, i. e. precursores de microgel de polissilicato, exibem estabilidade elevada e podem ser facilmente preparadas e transportadas a concentrações de Si02 consideravelmente mais elevadas em comparação com os microgéis de polissilicato anteriormente conhecidos. As soluções à base de sílica de concentração elevada podem ser preparadas sob condições controladas numa instalação fabril dedicada a essa produção e transportadas como um produto concentrado até à fábrica de papel de um modo economicamente atractivo. Ao misturar simplesmente as partículas de AB ou os iões A e B de um sal precipitável AB com a solução de silicato ou polissilicato, ou ao adicionar o contra-ião do sal precipitável, B, por exemplo, na forma de uma 3 solução aquosa, ao produto de concentração elevada contendo o ião A, ou vice versa, podem formar-se microgéis de polissilicato que estão prontos para serem utilizados, por exemplo, como auxiliares de drenagem e retenção na produção de papel. Nesta aplicação pode ser instalado um tanque de armazenamento para o precursor de microgel de polissilicato de concentração elevada no local de utilização pretendido, o que é economicamente mais atractivo do que instalar uma unidade de produção ou gerador completo de microgel de polissilicato. Deste modo a presente invenção oferece benefícios técnicos e económicos significativos. Além disso, o produto de concentração elevada contendo o ião A desta invenção pode ser adicionado a uma suspensão contendo o contra-ião e fibras celulósicas desejados, por exemplo, água branca para ser recirculada no processo de fabrico de papel, em que os microgéis de polissilicato podem ser formados enquanto se recircula a água branca para a suspensão de fibra a ser drenada. Esta aplicação utilizando o material à base de sílica de concentração elevada como um precursor para a preparação in situ de microgéis de polissilicato representa um progresso significativo na técnica. A solução aquosa de silicato ou polissilicato a ser utilizada no processo desta invenção pode ser seleccionada de qualquer sal de silicato solúvel em água, tais como silicato de sódio ou potássio, ou vidro solúvel de sódio ou potássio. Estes estão disponíveis com proporções molares variáveis de S1O2 para Na20 ou K20 e a proporção molar está geralmente na gama desde 1,5:1 a 4,5:1; muito frequentemente, desde cerca de 2,5:1 a 3,9:1. 0 silicato de metal alcalino é, de um modo preferido, um silicato de sódio. As soluções aquosas de silicato de metal alcalino são alcalinas e têm geralmente um pH de cerca de 13 ou acima 13. A solução do silicato de metal alcalino tem geralmente 4 um teor de S1O2 de, pelo menos, 1% em peso e geralmente o teor de S1O2 situa-se na gama desde 5 a 35% em peso, de um modo adequado acima de 10% e, de um modo preferido, na gama desde 15 a 30% em peso. A solução aquosa de silicato ou polissilicato a ser utilizada no processo desta invenção também pode ser seleccionada de qualquer polissilicato solúvel em água, tais como polissilicato de sódio ou potássio, de um modo preferido, um polissilicato de sódio. Os polissilicatos solúveis em água são conhecidos na técnica. O polissilicato pode ter uma proporção molar Si02:Na20 elevada, por exemplo, na gama desde 3:1 a 50:1, de um modo adequado de 4:1 a 30:1 e, de um modo preferido, de 4,5:1 ou de 5:1 a 20:1. 0 polissilicato pode ter uma proporção molar de Si02:M20, em que M é metal alcalino, e. g. Li, Na, K e suas misturas, na gama desde 2:1 a 50:1, de um modo adequado, desde 2,2:1 a 30:1 e, de um modo preferido, de 3:1 a 20:1. A solução aquosa de polissilicato tem geralmente um pH abaixo de 14, de um modo adequado, abaixo de 13 e, de um modo preferido, abaixo de 12. O pH é de um modo adequado superior a 9.

Os polissilicatos adequados podem ser preparados misturando uma solução aquosa de silicato de metal alcalino, por exemplo como descrito acima, com uma fase aquosa de material à base de silica. Os materiais à base de silica adequados podem ser seleccionados de uma grande variedade de materiais siliciosos, opcionalmente aluminizado, incluindo sílicas dispersadas, tais como, por exemplo, soluções coloidais à base de sílica, e. g. soluções aquosas coloidais estabilizadas com alcali compreendendo partículas coloidais de sílica, sílica modificada com alumínio ou silicato de alumínio, sílica fumada, géis de 5 sílica, sílicas precipitadas, soluções acidificadas de silicatos de metais alcalinos, opcionalmente aluminizados, e. g. ácido polissilícico, ácido silícico polimérico, sílica activa ou activada, polissilicatos, opcionalmente aluminizados, como polialuminossilicatos, bem como suspensões de silica contendo argilas de tipo esmectite. A solução aquosa de material à base de sílica pode ter um pH na gama desde 1 a 11. Num aspecto preferido desta invenção, o pH do material à base de sílica aquoso situa-se na gama desde 1,5 a 4. Noutro aspecto preferido desta invenção, o pH do material à base de silica aquoso situa-se na gama desde 4 a 11,0, geralmente desde 4,5, de um modo adequado, desde 6,5 e, de um modo muito preferido, de 7 a 11,0, de um modo preferido, até 10,6. A solução de polissilicato resultante tem geralmente um teor de SÍO2 de, pelo menos, 1% em peso e é normalmente, pelo menos, 5% em peso. De um modo adequado o teor de SÍO2 é pelo menos 10% em peso, de um modo preferido, pelo menos, 15% em peso

e, de um modo muito preferido, pelo menos, 17,5% em peso. O limite superior é geralmente cerca de 50% em peso, de um modo adequado, cerca de 35% em peso e na maioria dos casos cerca de 30% em peso. Se desejado, após preparação, a solução aquosa de polissilicato pode ser submetida a tratamento adicional como troca iónica e/ou concentração. Isto pode ser vantajoso para proporcionar produtos possuindo melhor estabilidade em armazenamento e/ou concentração mais elevada. A concentração pode ser realizada por métodos conhecidos, por exemplo, por processos de membrana ou evaporação de água.

No processo desta invenção, a solução aquosa de silicato ou polissilicato é misturada com as partículas do sal AB. De um modo preferido, as partículas são coloidais, i. e. na gama 6 coloidal do tamanho de partícula, e. g. menos de 1 pm, de um modo adequado menos de 50 0 nm e, de um modo preferido, na gama desde 100 nm a 1 nm. As partículas de AB podem ser utilizadas na forma sólida, embora seja geralmente preferido utilizar uma fase aquosa contendo partículas de AB, por exemplo, na forma de uma solução coloidal ou suspensão. Noutra forma de realização desta invenção, os iões de A e B são misturados na presença da solução aquosa de silicato ou polissilicato. Os iões A e B podem ser adicionados à zona de mistura na forma de sais AC e DB, respectivamente. Ainda noutra forma de realização preferida desta invenção, um do iões A ou B do sal AB está presente na solução de silicato ou polissilicato, por exemplo, na forma de um sal AC ou um sal DB. Quando se mistura a solução de silicato ou polissilicato compreendendo, por exemplo, o ião A com o ião B, ou vice versa, pode formar-se um precipitado AB. Isto pode ser efectuado adicionando um sal AC à solução de silicato ou polissilicato e adicionando em seguida DB à solução ou mistura contendo AC. Os teores de S1O2 e valores de pH adequados das soluções de silicato e polissilicato contendo o ião A ou o ião B, incluem os descritos acima em relação às soluções aquosas de silicato e polissilicato. O sal AB é um sal possuindo um pKs de, pelo menos, 4, de um modo adequado, pelo menos, 6 e, de um modo preferido, pelo menos, 8, medido a 20 °C em água. O termo "AB", como aqui utilizado, destina-se a incluir um sal e/ou par iónico de ião/iões positivo (s) A e ião/iões negativo(s) B. Os AB adequados incluem sais inorgânicos, e. g. sais metálicos de fosfatos, carbonatos e sulfatos. Os AB adequados incluem fosfato de alumínio, carbonato de ferro, hidróxido de ferro, fosfato de ferro, sulfato de magnésio, carbonato de magnésio, hidróxido de magnésio, fosfato de magnésio, sulfato de cálcio, carbonato de 7 cálcio, fosfato de cálcio, silicato de cálcio, sulfato de estrôncio, carbonato de estrôncio e carbonato de zinco. 0 carbonato de cálcio e sulfato de cálcio são particularmente preferidos. Os sais orgânicos AB adequados incluem oxalatos de magnésio e zinco. A solução aquosa de silicato ou polissilicato também pode ser misturada com partículas de AB que são um polímero orgânico ou inorgânico em micropartícuias possuindo grupo (s) A e carregado (s) contra-ião/iões B, de um modo preferido um polímero orgânico. De um modo preferido as partículas de polímero são do tamanho de partícula da gama coloidal, como descrito acima. Os grupos carregados de tipo A adequados para polímeros orgânicos catiónicos incluem amónio e sulfónio com contra-iões de tipo B adequados incluindo aqueles mencionados acima e cloreto, brometo e sulfato. Os grupos carregados de tipo A adequados para polímeros orgânicos aniónicos incluem ácidos carboxílicos e sulfónicos com contra-iões de tipo B adequados incluindo aqueles mencionados acima e protões e amónio. 0 sal AC é, de um modo preferido, um sal solúvel em água e, de um modo preferido, também solúvel na solução de silicato ou polissilicato. 0 sal AC pode ser adicionado como uma substância sólida ou como uma solução aquosa. 0 termo "AC", como aqui utilizado, destina-se a incluir um sal e/ou par iónico de ião/iões positivo(s) A e ião/iões negativo(s) C. Os iões A adequados incluem aqueles mencionados acima e especialmente cálcio e magnésio. Os iões C adequados incluem cloreto, nitrato, formiato e acetato. Os AC adequados incluem cloreto de cálcio, nitrato de cálcio, formiato de cálcio, formiato de magnésio, acetato de cálcio e acetato de magnésio. Opcionalmente, por exemplo, no caso da solução de silicato ou polissilicato conter o sal AC, ela pode ser tratada com um agente de complexação para 8 impedir a precipitação de um sal contendo A antes de ser colocado em contacto com B. Os exemplos de agentes de complexação adequados que podem ser utilizados quando A é um ião de metal tal como, por exemplo, Ca ou Mg incluem EDTA, ácido cítrico, glucose, sacarose, polióis, HEDP, DTPA, etc. De um modo geral, o agente de complexação é utilizado numa quantidade que é eficaz para impedir a precipitação de um sal do ião A. De um modo adequado, a proporção molar de agente de complexação em relação a A situa-se na gama desde 5:1 a 1:5, de um modo preferido desde 2:1 a 1:2. A proporção molar de SiC>2:A na solução de silicato ou polissilicato, ou na zona de mistura em que os iões A e B são postos em contacto na presença da solução de silicato ou polissilicato, pode variar ao longo de uma gama larga e é geralmente inferior a 5000:1, frequentemente inferior a 2000:1 e mais frequentemente inferior a 1000:1 e, frequentemente, superior a 1:1; em muitos casos é desde 500:1, de um modo adequado, de 50:1 e, de um modo preferido, de 25:1, a 1:1, de um modo adequado, a 2:1 e, de um modo preferido, a 5:1. O sal DB é, de um modo preferido, um sal solúvel em água e, de um modo preferido, também solúvel na solução de silicato ou polissilicato. O sal DB pode ser adicionado como uma substância sólida ou como uma solução aquosa, de um modo preferido, uma solução. O termo "DB", como aqui utilizado, destina-se a incluir um sal e/ou par iónico de ião/iões positivo (s) D e ião/iões negativo(s) B. Os iões D adequados incluem metais alcalinos como sódio e potássio. Os iões B adequados incluem aqueles mencionados acima e especialmente carbonatos, sulfatos e fosfatos. Os DB adequados incluem carbonato de sódio, hidrogenocarbonato de sódio, sulfato de sódio, hidrogenossulfato de sódio, fosfato de sódio e hidrogenofosfato de sódio. Os DB adequados também podem ser seleccionados de ácidos protónicos 9 compreendendo hidrogénio(s) D e o ião B, tais como, por exemplo, ácido sulfúrico e ácido fosfórico. Os ácidos de DB são, de um modo preferido, adicionados como uma solução aquosa diluída do ácido. 0 ião B também pode ser seleccionado de carbonato proveniente de dióxido de carbono, o qual pode ser introduzido colocando a solução em contacto com dióxido de carbono na forma sólida, líquida ou gasosa, puro ou diluído, por exemplo, através de absorção a partir do ar. A proporção molar de SiCgiB na solução de silicato ou polissilicato, ou na zona de mistura em que os iões A e B são postos em contacto na presença da solução de silicato ou polissilicato, pode variar ao longo de uma gama larga e é geralmente inferior a 5000:1, frequentemente inferior a 2000:1 e mais frequentemente inferior a 1000:1, e frequentemente superior a 1:1; em muitos casos é desde 500:1, de um modo adequado, de 50:1 e, de um modo preferido, de 25:1, a 1:1, de um modo adequado, a 2:1 e, de um modo preferido, a 5:1. O sal DC, o qual é opcionalmente preparado no presente processo introduzindo AC e DB, é, de um modo preferido, um sal

solúvel em água e, de um modo preferido, também solúvel na solução de silicato ou polissilicato. 0 termo "DC", como aqui utilizado, destina- se a incluir um sal e/ou par iónico de iao/iões positivo(s ) D e ião/iões negativo(s) C. Os D e C adequados incluem aqueles mencionados acima.

Quando se mistura partículas de AB com a solução de silicato ou polissilicato de acordo com uma forma de realização preferida da invenção, a proporção molar de Si02:AB pode variar ao longo de uma gama larga e é geralmente inferior a 5000:1; frequentemente inferior a 2000:1 e mais frequentemente inferior a 1000:1 e frequentemente superior a 1:1; em muitos casos é desde 500:1, de um modo adequado, de 50:1 e, de um modo 10 preferido, de 25:1, a 1:1, de um modo adequado, a 2:1 e, de um modo preferido, até 5:1. Quando se põe em contacto A com B na presença da solução de silicato ou polissilicato de acordo com a invenção, as concentrações de A e B são escolhidas de tal forma que 0 produto das concentrações molares ([A] vezes [B] ) na mistura resultante excede 0 produto de solubilidade (Ks) da mistura , sendo 0 valor de pKs, pelo menos, 4, medido a 20 °C em água. 0 processo de mistura de acordo com a invenção pode ocorrer a uma temperatura desde 10 a 90 °C, de um modo preferido, de 20 a 50 °C. No processo de mistura, o pH da mistura é desde 5 a 11. Os ácidos adequados que podem ser utilizados no processo de mistura para obter o valor ou gama de pH desejado incluem ácidos convencionais, tais como, por exemplo, ácidos inorgânicos como H2SO4, HC1, etc., e ácidos orgânicos como ácido fórmico, ácido acético, etc.

Os iões A e B, como descritos acima, podem ser evidentemente introduzidos na solução de silicato ou polissilicato por uma ordem inversa, i. e. introduzindo primeiro o ião B, por exemplo, na forma do sal DB, opcionalmente em associação com um agente de complexação, por exemplo, como descrito acima, na solução de silicato ou polissilicato de concentração elevada e adicionando em seguida o ião A à solução contendo B, formando desse modo AB e microgéis de polissilicato. O processo de mistura de acordo com o presente processo compreende, de um modo adequado, introduzir as partículas de AB na forma de um material em micropartícuias muito fino, ou fazer com que o sal AB se forme e, de um modo preferido, precipite como um material em micropartícuias muito fino estimulando desse 11

modo a formação do microgel de polissilicato. De um modo preferido, o microprecipitado de AB compreende partículas de tamanho de partícula na gama coloidal, como descrito acima. Julga-se que, pelo menos, parte das microparticulas AB introduzidas e/ou precipitadas será coberta pelo material de polissilicato e que as microparticulas AB actuarão como núcleos para a formação de microparticulas de sílica. 0 microgel de polissilicato obtido pelo processo pode ser descrito como uma dispersão ou solução aquosa, de um modo preferido, coloidal, de material de microparticulas à base de sílica compreendendo partículas muito pequenas, de um modo preferido, 1-2 nm de diâmetro, as quais estão, de um modo preferido, ligadas entre si em cadeias ou redes para formar estruturas tridimensionais. Os microgéis de polissilicato aquosos também podem conter partículas maiores dependendo, inter alia, dos materiais de partida utilizados na preparação dos microgéis. De um modo preferido, o microgel de polissilicato é de natureza aniónica. A área superficial específica das microparticulas à base de sílica, o microgel é, de um modo adequado, pelo menos, 1000 m2/g e geralmente até cerca de 1700 m2/g. A área superficial

específica pode ser medida por meio de titulação com NaOH de um modo conhecido, e. g. como descrito por Sears em Analytical Chemistry 28 (1956):12, 1981-1983 e na Pat. U.S. n° 5176891. A área superficial específica representa a área superficial específica média das partículas.

Os microgéis de polissilicato aquosos obtidos pelo processo de mistura podem ter um teor de Si02 desde 0,1 a 10% em peso. Numa forma de realização preferida da invenção, o processo de mistura é realizado no local de utilização pretendido dos microgéis de polissilicato, por exemplo, na fábrica de papel. Numa forma de realização preferida, a solução de silicato ou 12 polissilicato, contendo opcionalmente um dos iões do sal precipitável AB, tal como, por exemplo, carbonato, sulfato ou fosfato, o qual é de um modo adequado introduzido na solução na forma de DB como descrito acima, é misturada com água branca contendo iões cálcio. A água branca pode ser submetida a qualquer passo de purificação, por exemplo, qualquer um dos geralmente utilizados na técnica para remover fibras, enchimentos, material em partículas, substâncias orgânicas coloidais e/ou dissolvidas, tais como precipitação, sedimentação, flutuação e filtração, antes de ser posta em contacto com a solução de silicato ou polissilicato desta invenção. Os microgéis de polissilicato formados podem ser depois introduzidos no licor de fibras a ser drenado. Também se pode adicionar a solução de silicato ou polissilicato directamente a uma solução ou suspensão aquosa a ser drenada ou floculada, na condição de que o sal AB possa ser formado in situ. Os microgéis de polissilicato também podem ser formados num modo de pré-mistura, em que uma corrente aquosa de silicato ou polissilicato contendo A é posta em contacto com uma corrente aquosa de B, pelo que a corrente resultante é introduzida na solução ou suspensão aquosa a ser drenada ou floculada.

Os microgéis de polissilicato são adequados para serem utilizados como agentes floculantes, por exemplo, na produção de pasta e papel e no campo de purificação da água, tanto para a purificação de diferentes tipos de águas residuais e, especificamente, para a purificação de água branca da indústria da pasta e papel. Os microgéis de polissilicato podem ser utilizados como agentes floculantes em associação com polímeros orgânicos, os quais podem ser seleccionados de polímeros aniónicos, anfotéricos, não iónicos e catiónicos, e suas misturas. A utilização de tais polímeros como agentes 13 floculantes é bem conhecida na técnica. Os polímeros podem ser derivados de fontes naturais ou sintéticas, e podem ser lineares ou ramificados. Exemplos de polímeros geralmente adequados incluem amidos aniónicos, anfotéricos e catiónicos, gomas de guar aniónicas, anfotéricas e catiónicas, e polímeros à base de acrilamida aniónicos, anfotéricos e catiónicos, bem como poli(cloreto de dialildimetilamónio) catiónico, polietileno iminas catiónicas, poliaminas catiónicas, poliamidoaminas catiónicas, polímeros à base de vinilamida catiónicos, resinas de melamina-formaldeído e ureiaformaldeído. De um modo adequado, o microgel de polissilicato é utilizado em combinação com, pelo menos, um polímero catiónico ou anfotérico, de um modo preferido, polímero catiónico. 0 amido catiónico e poliacrilamida catiónica são polímeros particularmente preferidos. Mesmo que possa ser utilizada uma ordem de adição arbitrária, é preferido que o polímero ou polímeros sejam adicionados à pasta, licor ou água antes do material à base de sílica/microgéis de polissilicato. 0 campo de utilização preferido para os microgéis de polissilicato, em combinação com o polímero como descrito acima, é para a melhoria da drenagem e/ou retenção no fabrico de papel, i. e. a utilização como auxiliares de drenagem e/ou retenção na produção de papel.

Quando se utilizam os microgéis de polissilicato em combinação com um polímero orgânico principal como mencionado acima, é ainda preferido utilizar, pelo menos, uma armadilha de resíduos aniónicos (ATC). As ATC são conhecidas na técnica como agentes neutralizadores de substâncias aniónicas prejudiciais presentes no licor. Deste modo, as ATC podem melhorar a eficiência de outros aditivos utilizados no processo. Assim, 14 outras combinações adequadas de polímeros que podem ser co-utilizadas com os microgéis de polissilicato incluem as ATC em combinação com polímeros de peso molecular elevado, e. g. amido catiónico e/ou poliacrilamida catiónica, poliacrilamida aniónica bem como amido catiónico e/ou poliacrilamida catiónica em combinação com poliacrilamida aniónica. As ATC adequadas incluem polielectrólitos catiónicos, especialmente polímeros orgânicos catiónicos de baixo peso molecular, altamente carregados tais como poliaminas, polietilenoiminas, homo- e copolímeros à base de cloreto de dialildimetilamónio, (met)acilamidas e (met)acrilatos. Normalmente, as ATC são adicionadas ao licor antes de outro(s) polímero(s). Alternativamente, o polímero ATC pode ser adicionado simultaneamente com o(s) outro(s) polímero(s) , separadamente ou misturados. As misturas compreendendo polímero ATC e polímero catiónico de peso molecular elevado são particularmente preferidas. A quantidade de microgel de polissilicato ou material à base de sílica adicionada ao licor, ou suspensão de fibras celulósicas, pode variar dentro de limites latos dependendo de, entre outras coisas, o tipo de licor, tipo de microgéis de polissilicato utilizados. A quantidade é geralmente, pelo menos, de 0,01 kg/ton e frequentemente, pelo menos, 0,05 kg/ton, calculada como Si02 e com base no sistema de licor seco, i. e. fibras celulósicas e enchimentos opcionais. O limite superior pode ser 8 kg/ton e, de um modo adequado, é 5 kg/ton. De modo geral, a dosagem de material à base de sílica situa-se na gama desde 0,1 a 2 kg/ton. A dosagem do polímero orgânico em relação ao licor pode variar ao longo de uma gama larga dependendo de, entre outras 15 coisas, o tipo de polímero ou polímeros utilizados e de serem pretendidos outros efeitos, e. g. resistência do papel em húmido e seco. Geralmente, é utilizado, pelo menos, 0,005 kg de polímero por tonelada de fibras e enchimentos opcionais secos. Para polímeros catiónicos sintéticos, tal como, por exemplo, poliacrilamida catiónica, são geralmente utilizadas quantidades de, pelo menos, 0,005 kg/ton, calculada como material seco em relação a fibras e enchimentos opcionais secos, de um modo adequado, de 0,01 a 3 e, de um modo preferido, de 0,03 a 2 kg/ton. Para polímeros catiónicos com base em hidratos de carbono, tais como amido catiónico e goma de guar catiónica, são geralmente utilizadas quantidades de, pelo menos, 0,05 kg/ton, calculada como material seco em relação a fibras e enchimentos opcionais secos. Para estes polímeros as quantidades são de um modo adequado, de 0,1 a 30 kg/ton e, de um modo preferido, desde 1 a 15 kg/ton.

Os microgéis de polissilicato são, de um modo preferido, utilizados como auxiliares de drenagem e/ou retenção em associação com, pelo menos, um polímero orgânico, como descrito acima, e pelo menos, um composto de alumínio. Os compostos de alumínio podem ser utilizados para melhorar ainda mais o desempenho de drenagem e/ou retenção de aditivos de licor compreendendo microgéis de polissilicato. Os sais de alumínio adequados incluem alúmen, aluminatos, cloreto de alumínio, nitrato de alumínio e compostos de polialumínio, tais como cloretos de polialumínio, sulfatos de polialumínio, compostos de polialumínio contendo iões cloreto e sulfato, silicato-sulfatos de polialumínio e suas misturas. Os compostos de polialumínio também podem conter outros aniões, por exemplo, aniões de ácido fosfórico, ácidos orgânicos, tais como ácido cítrico e ácido oxálico. Os sais de alumínio preferidos incluem aluminato de 16 sódio, alúmen e compostos de polialumínio. 0 composto de alumínio pode ser adicionado antes, simultaneamente ou após a adição do material à base de sílica/microgéis de polissilicato. Em muitos casos, é frequentemente preferido incorporar o composto de alumínio numa fase inicial do sistema de licor antes dos outros aditivos. Alternativa ou adicionalmente, o composto de alumínio pode ser adicionado simultaneamente com o material à base de sílica/microgéis de polissilicato, separadamente ou numa mistura com o mesmo. A quantidade de composto de alumínio adicionada à suspensão pode depender do tipo de composto de alumínio utilizado e de serem pretendidos outros efeitos. Por exemplo, é bem conhecido na técnica utilizar compostos de alumínio como precipitantes para gomas à base de colofónia. De um modo adequado, a quantidade de composto de alumínio adicionada ao licor deveria ser, pelo menos, 0,001 kg/ton, calculada como AI2O3 e com base nas fibras e enchimentos opcionais secos. De um modo adequado, a quantidade situa-se na gama desde 0,01 a 5 kg/ton e, de um modo preferido, na gama desde 0,05 a 1 kg/ton. 0 processo de produção de papel pode ser utilizado para produzir produtos celulósicos na forma de folha ou banda contínua, tal como por exemplo, folhas de pasta e papel. É preferido que o processo seja utilizado para a produção de papel. 0 termo "papel", como aqui utilizado, inclui evidentemente não só papel e a sua produção, mas também outros produtos tipo folha ou banda contínua, tal como por exemplo, cartolina e cartão, e a sua produção. O processo de produção de papel pode ser utilizado na produção de produtos tipo folha ou banda contínua a partir de diferentes tipos de suspensões contendo fibras celulósicas e a suspensão, ou licor, deveria 17 conter de um modo adequado, pelo menos, 50% em peso de tais fibras, com base na substância seca. A suspensão pode basear-se em fibras de pasta química, tal como pasta de sulfato e sulfito, pasta termomecânica, pasta quimio-termomecânica, pasta de refinador ou pasta de desfibrador de madeira dura e mole, e também pode ser utilizada para suspensões à base de fibras recicladas. A suspensão também pode conter enchimentos minerais dos tipos convencionais, tais como por exemplo, caulino, dióxido de titânio, gesso, talco e carbonatos de cálcio naturais e sintéticos. A suspensão pode ter um pH na gama desde cerca de 3 a cerca de 10. O pH é, de um modo adequado, superior a 3,5 e, de um modo preferido, na gama desde 4 a 9. Evidentemente, o licor também pode conter aditivos para a produção de papel dos tipos convencionais, tais como agentes de resistência ao estado húmido, gomas de licor com base em colofónia, dímeros de ceteno ou anidridos succínicos de alcenilo e semelhantes. A invenção é ainda ilustrada nos Exemplos seguintes. As partes e % referem-se a partes em peso e % em peso, respectivamente, salvo indicação em contrário.

Exemplo 1

Microgéis de polissilicato de acordo com a invenção foram preparados como se segue:

Foi colocado 15 g de uma solução aquosa de vidro solúvel de sódio contendo 10% de Si02 num copo e foi adicionado 52 g de H2S04 a 1% sob agitação vigorosa. Em seguida foi adicionado 22,4 g de solução aquosa de CaCl2 a 0,1% sob agitação vigorosa. O material aquoso à base de sílica obtido tinha um pH de 10, um 18 teor de S1O2 de 1,7% em peso e uma carga de superfície negativa de cerca de 1100 ueqv/g, medida uma hora após a sua preparação por meio de um Detector de Carga de Partícula Mutek PCD 03 M, indicando a formação de microgéis de polissilicato.

Exemplo 2

Foi colocado 120 g de uma solução aquosa de vidro solúvel de sódio contendo 10% de SÍO2 num copo e foi adicionado 260 g de H2SO4 a 1% sob agitação vigorosa e, em seguida, a mistura foi diluída com 155 g de água. A seguir, foi adicionado 179 g de solução aquosa de CaCl2 a 0,1 % sob agitação vigorosa. Finalmente, foi borbulhado dióxido de carbono através da mistura até o pH ser cerca de 10. O material aquoso à base de sílica obtido tinha um teor de S1O2 de 1, 7% em peso e uma carga de superfície negativa de cerca de 1000 ueqv/g, medida como acima, indicando a formação de microgéis de polissilicato.

Exemplo 3

Para comparação foi seguido o processo do Exemplo 1 excepto que não foi adicionado qualquer CaCl2- A carga de superfície do produto foi avaliada como no Exemplo 1, mostrando uma carga de superfície negativa de cerca de 1800 ueqv/g, indicando essencialmente a não formação de microgéis de polissilicato. 19

Exemplo 4

Nos testes seguintes, o desempenho de drenagem e retenção dos materiais à base de sílica de acordo com os Exemplos 1 e 3 foi avaliado de modo convencional por meio de um Analisador de Drenagem Dinâmica (DDA), disponível de Akribi, Suécia.

Os testes foram feitos utilizando uma carga com base em 70% de fibras celulósicas com base numa mistura 60/40 de sulfato de bétula/pinheiro branqueada e 30% de cal. A consistência do licor era de 0,25%, condutividade 0,45 mS/cm e pH 8,5. Nos testes, os materiais à base de sílica foram testados em conjunto com um polímero catiónico, Raisamyl 142, o qual é um amido mediamente-altamente cationizado convencional possuindo um grau de substituição de 0, 042, que foi adicionado ao licor numa quantidade de 12 kg/ton, calculada como peso seco em relação ao sistema de licor seco. O licor foi agitado num recipiente com deflector do DDA a uma velocidade de 1000 rpm e o amido catiónico foi adicionado ao licor antes da adição do material à base de sílica e em seguida o licor foi drenado. O Quadro I mostra os resultados obtidos quando se utilizam dosagens variáveis (kg/ton, calculada como Si02 e com base no sistema de licor seco) de material à base de sílica cerca de 2 h após a sua preparação. 20

Quadro III

Material base de à sílica Tempo de Si02 de drenagem (s) / Retenção de finos (%) à dosagem de 0,5 kg/t on 1,0 kg/ton 1,5 kg/ton 2,0 kg/ton 3,0 kg/ton Exemplo 1 9,8/51 7,2/69 6,5/77 6,2/75 -/70 Exemplo 3 12,5/19 10,2/27 9,5/32 9,2/24 -/25

Lisboa, 14 de Junho de 2012 21

Claims

REIVINDICAÇÕES 1. Processo para a preparação de microgéis de polissilicato, caracterizado por compreender misturar as partículas de sal AB com uma solução aquosa de silicato ou polissilicato, ou misturar um ião A com um ião B na presença de uma solução aquosa de silicato ou polissilicato pelo qual o sal AB está a ser precipitado na fase aquosa, utilizando um ácido para obter um pH nas misturas na gama de 5 a 11, representando o referido sal AB um sal precipitável possuindo um valor de pKs de pelo menos 4, medido a 20 °C em água.
2. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por as partículas de sal estarem na gama coloidal do tamanho de partícula.
3. Processo de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado por o sal AB ser seleccionado de sais metálicos de carbonatos, sulfatos e fosfatos.
4. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por o sal AB ser carbonato de cálcio ou sulfato de cálcio.
5. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por o sal AB ser preparado adicionando o sal solúvel em água AC e DB e/ou os pares iónicos AC e DB à zona de mistura.
6. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado por o sal AB ser preparado adicionando 1 o sal solúvel em água AC e/ou o par iónico AC à solução de silicato ou polissilicato e adicionando, em seguida, o sal solúvel em água DB e/ou par iónico DB à solução ou mistura contendo AC.
7. Processo de acordo com a reivindicação 5 ou 6, caracterizado por AC ser seleccionado de cloreto de cálcio, nitrato de cálcio, formiato de cálcio, formiato de magnésio, acetato de cálcio e acetato de magnésio.
8. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 5 a 7, caracterizado por DB ser seleccionado de carbonato de sódio, hidrogenocarbonato de sódio, sulfato de sódio, hidrogenossulfato de sódio, fosfato de sódio e hidrogenofosfato de sódio.
9. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 5 a 7, caracterizado por DB ser um ácido protónico compreendendo hidrogénio D e o ião B.
10. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o processo de mistura ser realizado no local de utilização pretendido dos microgéis de polissilicato.
11. Processo de acordo com a reivindicação 10, em que a formação do sal AB inclui a mistura da solução de silicato ou polissilicato contendo carbonato, sulfato ou fosfato introduzido na solução na forma de DB, com água branca contendo iões cálcio. Lisboa, 14 de Junho de 2012 2