SE500387C2 - Silikasoler, förfarande för framställning av silikasoler samt användning av solerna i pappersframställning - Google Patents

Description

l5 20 25 30 35 .j 2 strävat efter att dessa skall vara dvs ha Man har följaktligen försökt utnyttjas kommersiellt så monodispersa som möjligt, så snäv partikelstor- leksfördelning som möjligt. undvika bildning av mikrogel vid framställning av soler.

Föreliggande uppfinning hänför sig till nya silika- soler vilka är karakteristiska i det att de har ett för- hållandevis lågt S-värde och i det att solpartiklarna har en hög specifik yta. Det har visat sig att dessa soler som innehåller anjoniska partiklar är användbara vid framställ- ning av papper och liknande produkter och att de härvid, i kombination med katjoniska polymerer ger mycket god för- retention och de föreliggande uppfinning bättring av avvattning. Förutom silikasoler såsom definierade i efterföljande patentkraven avser även ett förfarande för framställ- ning av silikasoler och användning av solerna såsom anges i de efterföljande patentkraven. A Som ovan nämnts är föreliggande silikasoler karak- teristiska i det att silikapartiklarna har 750 till är mätt medelst titrering en hög specifik 1000 m2/g. Den angivna med NaOH enligt den metod som beskrives av Sears i Analytical Chemistry 28(l956):12, 1981-1983. Den specifika ytan ligger lämpligen intervallet från vso till sso m2/g een helst inom intervallet 800 till 950 m2/g. Ett ytterligare känneteck- nande drag hos föreliggande silikasoler är dess S-värde, vilket till skillnad från det för vilka utnyttjas vid pappersframställning, är förhållandevis yta, inom intervallet specifika ytan inom kända kommersiella soler lågt. S-värdet för föreliggande soler inom inter- vallet från 8 till från 10 till 30 procent. Det angivna S-värdet har mätts och ligger 45 procent och helst inom intervallet enlighet med vad som beskrives av Iler, R.K & i J. Phys. Chem. 60(l956), 955-957. S-värdet sägas utgöra ett mått på graden av aggregat eller beräknats i Dalton R.L. kan mikrogelsbildning, där ett lågt S-värde indikerar en större andel mikrogel, och kan även ses som ett mått på SiO2- halten i föreliggande till en grad av 2 till 25 procent, viktprocent i den dispersa fasen. Partiklarna i soler är vidare ytmodifierade med aluminium lämpligen av 3 till 20 10 15 20 25 30 35 (H 3 ÖF* i1-X KJ :gar u f) ( ,». 3 procent. Med en aluminiumytmodifieringsgrad avses den andel ersatt kiselatomer i partikel- i procent och är beräknad av aluminiumatomer som har Modifieringsgraden anges förutsättningen att det på partikelytan finns 8 silanolgrupper per kvadratnanometer.

Iler, R.K. i Journal of Colloidal S5(1976):1, 25-34. Det för solerna angivna viss utsträckning korrelerat till partikelstorleksfördel- ytan. under Detta beskrives av and Interface Science, S-värdet är i ningen. Solerna enligt uppfinningen har en förhållandevis bred partikelstorleksfördelning genom aggregatbildningen. angivelse av detta kan nämnas att solerna som regel innehåller mer än 10 aggregat med en storlek över 20 nm och vanligen över 20 viktprocent av sådana aggregat. Angivelsen hänför mätningar medelst gelpermeationskromatografi (Kolonn: Shodex B-806, Eluent: 0,05 M NaHCO3 pH-justerat till 9.2 med Na0H, Mängd: 100 ul av sol med 1% SiO2 halt, Detekte- Brytningsindexmätning). Föreliggande Som en viktprocent av SiO2-mängden som sig till ring: soler har lämpligen en torrsubstanshalt, räknad som SiO2, av från ca 3 till ca 15 viktprocent, och företrädesvis stanshalt inom intervallet från ca S till ca 12 viktpro- cent.

Uppfinningen avser även ett förfarande för framställ- är lämpat för framställning av soler med förhållandevis låga S-värden och breda partikel- en torrsub- ning av silikasoler vilket storleksfördelningar och med partiklar som har stor speci- fik yta. lämpat för karakteristiska drag.

Enligt uppfinningen framställes silikasoler utgående från ett kali natronvattenglas, företrädesvis natronvattenglas. Molför- hållandet Si02 till Na20 eller K2O, där Na2O eller K20 i det följande benämnes M20, i vattenglaset kan som i sig känt ligga inom intervallet 1,5:1 till 4,5:1 och ligger företrädesvis inom intervallet 2,5:l till 3,9:1. En utspädd Förfarandet enligt uppfinningen är speciellt framställning av silikasoler med ovan angivna konventionellt alkalivattenglas, eller vattenglaset utnyttjas och denna har lämpligen 3 till lösning av en SiO2 halt av från cirka cirka 12 viktprocent, 'fïl 10 15 20 25 30 35 '___ 4 helst från cirka 5 till cirka 10 viktprocent. vattenglas- ett pH runt 13 av från ca 1 till ca 4. Surgörningen lösningen, som normalt har eller däröver, surgöres till ett pH kan genomföras på i sig känt sätt genom tillsats av mine- ralsyror, såsom t ex svavelsyra, saltsyra och fosforsyra kemikalier för och kol- dioxid. Vid tillsats av mineralsyra genomföres surgörningen i två steg, ett första steg till ett pH av ca 8 till 9, varefter en viss partikeltillväxt får ske, surgörning till ett pH av från ca 1 till ca 4. att katjonbytare eller eventuellt med andra i sig kända surgörning av vattenglas såsom ammoniumsulfat mogning, dvs före vidare med an- Det föredrages dock surgörningen genomföres vändning av sura vilket bland annat medför stabilare produkter och ger nära natriumfria sura soler. helst med sulfonsyratyp. till Surgörningen genomföres bytarmassa, t en starkt sur katjon- ex av Det föredrages att surgörningen genomföres ett pH av från ca 2,0 till 4,0, och allra helst från ca 2,2 till ca 3,0. Den efter surgörningen erhållna sura solen alkaliseras. Alkalise- ringen kan göras med konventionellt alkali, såsom natrium, dock att alkaliseringen göres genom tillsats av vattenglas. Kali och kalium eller ammoniumhydroxid. Det föredrages natronvattenglas, speciellt natronvattenglas, med molför- hållande SiO2 till MZO som ovan beskrivna utnyttjas i detta alkaliseringssteg. SiO2 halten i den för alkaliseringen ut- nyttjade vattenglaslösningen ligger inom inter- vallet från intervallet lämpligen till ca 35 viktprocent och företrädesvis inom 5 till 30 genomföres lämpligen till ett pH av lägst lika med 8, och lämpligen till ett pH intervallet från 8 till 11.

Alkaliseringen genomföres vidare lämpligen till ett slut- ligt molförhållande Si02 till M2O inom 20:1 till ca 75:1, lämpligen inom intervallet från ca 30:1 till ca 60:1. Vid framställning av sol på olika sätt Mikrogelsgraden kan påverkas ca 3 viktprocent. Alkaliseringen inom intervallet från ca enligt ovan kan mikrogelsgraden påverkas och styras till önskat lågt salthalt, genom värde. genOm anpassning av koncentration vid framställ- ning av den sura solen och vid alkaliseringen då i detta lO l5 20 25 30 35 rflq '7-57 U1, 3:; (N 5 steg mikrogelsgraden påverkas solen passeras, vid ett pH av tider vid denna passage kan således mikrogelsgraden styras till önskat värde. Speciellt lämpligt är att rogelsgraden genom anpassning av torrhalten, Si02-halten, vid alkaliseringen varvid en högre torrhalt ger ett lägre S-värde. Genom att hålla halten Si02 vid alkaliseringen inom intervallet 7 till 4,5 viktprocent kan S-värdet styras värden 8 till 45%. För att erhålla soler med S-värden inom intervallet 10 till 30% hålles SiO2 halten vid alkaliseringen lämpligen inom intervallet 6,8 till 5,5 viktprocent. Den sura solen har partiklar med hög specifik yta, över 1000 m2/g och vanligen runt ca 1300 m2/g. Efter när stabilitetsminimum för cirka 5. Genom förlängda styra mik- till angivna alkaliseringen börjar partikeltillväxt och därmed minskning Efter alkaliseringen genomföres att önskad stabiliseras genom aluminium- av den specifika därför en tillväxtprocess så hålles modifiering. Den ytan. specifik yta er- varefter denna yta önskade ytminskningen kan erhållas an- tingen genom lagring vid rumstemperatur under något längre tid, ett halvt dygn upp till ca 2 dygn eller behandling. Vid värmebehandling avpassas tider och tempera- genom värme- turer så att kortare tid utnyttjas vid högre temperatur. Även om det givetvis är möjligt att utnyttja förhållandevis höga temperaturer under mycket korta tider är det praktiskt mer lämpligt att utnyttja lägre längre tider. Praktiskt lämpligt är att värmebehandla vid temperaturer upp till ca 50°C under kortare tider, upp till ca 2 timmar, t ex att värma solen till en temperatur av ca De på detta sättet framställda specifik yta, inom temperatur under något 35°C under ca l timme. solerna har partiklar med mycket hög intervallet 750 till 1000 m2/g. För att stabilisera denna höga yta, så att den ej sjunker vid lagring, genomföres en ytmodifiering. Modifieringen för stabilisering av ytan utgöres av en aluminiummodifiering och genomföres medelst utnyttjande av ett aluminat, natrium- eller kaliumaluminat, Aluminiummodifieringen av sig känt sätt och till en speciellt till en lämpligen natriumaluminat. partikelytan genomföres på i ytmodifieringsgrad av 2 till 25 procent, .~\ .ïï _,,.._--_1 .; <-»~ f g* __: ^_l '_ 1 6 10 15 20 25 30 35 till 20, aluminiummodifieringen grad av 3 såsom ovan angivits. Om solen före alltför från alltför stort överskott av innehåller stor mängd natrium bör den befrias detta vilket kan göras genom jonbyte. Om så göres, kan en aluminiummodifieringen till ett pH att förhindra sönderfall av vid modifieringen. Enligt föreliggande pH-justering före överstigande 7 erfordras för aluminatet för- farande kan silikasoler med torrsubstanshalter av från ca 3 till ca 15 framställas och de framställda viktprocent, efter eventuell koncentrering, solerna uppvisar god lag- ringsstabilitet, dvs de kan lagras utan väsentlig minskning av den specifika ytan och utan gelbildning under åtskilliga månader.

De nya solerna enligt uppfinningen med anjoniska partiklar är speciellt användbara vid framställning av papper. Föreliggande uppfinning avser även denna användning det välkänt att soler i kombination med katjoniska papper, främst för att retention och av solerna. Som inledningsvis nämnts är utnyttja silikabaserade polymerer vid framställning av förbättrad Föreliggande silikasoler utnyttjas på motsvarande sätt som härigenom erhålla avvattning. tidigare känt för silikasoler med anjoniska partiklar och ger i kombination med katjoniska polymerer en väsentlig förbättring av ställning. Genom att solerna erhålles Förutom stabiliseringen retention och avvattning vid pappersfram- har ett lågt S-värde mycket goda och en hög specifik yta retentions och avvattnings resultat. av ytan hos solpartiklarna medför aluminiummodifieringen en bevarad hög är fallet med sol som ej aluminiummodifierats. Detta möjliggör användning till 10 vid Den förbättrade avvattningen medför negativ laddning även vid sura pH, vilket ej med god effekt inom hela pH intervallet 4 pappersframställning. att hastigheten hos pappersmaskinen kan ökas och dessutom behöver mindre vatten bortföras i maskinens press- och torkparti och en väsentligt ekonomiskt förbättrad pappers- framställningsprocess erhålles framhållas den betydligt lägre SiO2, som erfordras för att uppnå motsvarande resultat som därigenom. Speciellt skall soldosering, räknad som 10 15 20 25 30 35 UI C03 'C13 (JJ fi? r-lï med kommersiella soler.

Föreliggande uppfinning för framställning av papper med de kännetecken som framgår av patentkraven. Som katjonisk polymer sig vid pappersframställning konventionellt och/eller våtstyrkemedel naturliga, dvs baserade på kolhydrater, avser således även ett sätt lämpar sig enligt uppfinningen i såsom retentions använda sådana och de kan vara eller vara syntetiska. Som exempel på lämpliga katjoniska polymerer kan nämnas katjonisk stärkelse, katjoniskt guargum, katjoniska polyakrylamider, polyetyleniminer, polyamidoaminer och poly(diallyldimetylammoniumklorid). De katjoniska polymererna kan användas var för sig eller i kombination med är katjonisk stärkelse och katjonisk polyakrylamid. Enligt en speciellt föredragen utföringsform utnyttjas silika- solerna i kombination med både katjonisk stärkelse och en och då allra helst katjonisk varandra. Föredragna katjoniska polymerer katjonisk syntetisk polymer polyakrylamid.

Mängden silikasol och katjonisk polymer vid pappers- framställning enligt föreliggande uppfinning kan variera inom vida gränser beroende på bland annat typ av mäld, närvaro av fyllmedel och andra betingelser. Mängden sol bör vara minst 0,01 kg/ton, räknat som Si02 på torra fibrer och eventuella fyllmedel, och ligger lämpligen inom intervallet från 0,05 till 5 kg/ton och helst inom intervallet från 0,1 till 2 kg/ton. Solen lämpligen till mälden med torrhalter inom intervallet från 0,1 till i hög grad av dennas typ För syntetiska satsas 5 viktprocent.

Mängden katjonisk polymer beror och de övriga effekter som önskas av denna. vanligen minst .0,01 kg katjoniska polymerer utnyttjas polymer per ton, räknat som torrt på torra fibrer och Lämpligen utnyttjas mängder av från 0,03 till 2 kg per ton. För som katjonisk eventuella fyllmedel. 0,01 till 3 och helst från kolhydratbaserade katjoniska stärkelse och katjoniskt guargum utnyttjas vanligen mängder av minst 0,1 kg/ton, räknat som torrt på torra fibrer och eventuella fyllmedel. Lämpligen utnyttjas för dessa mängder av från 0,5 till 30 kg/ton och helst från 1 till 15 kg/ton. polymerer v ~ . - . . 10 15 20 25 30 35 8 Vanligen bör viktförhållandet katjonisk polymer räknat 0,2:l. Den övre gränsen för katjonisk polymer är hand polymerer med lägre katjonicitet såsom katjonisk stärkelse, till sol som SiO2 vara minst 0,0l:1 och lämpligen minst i första en ekonomisk fråga och en fråga om laddning. För ensam eller i kombination med andra katjoniska polymerer, upp till ett l00:1 och högre, och gränsen bestäms främst kan således mycket höga mängder förhållande av av ekonomiska skäl. Lämpliga förhållanden katjonisk polymer till sol räknat som SiO2 ligger för de flesta system inom intervallet 0,2:1 till l00:1. Då tillsammans med en kombination av katjonisk stärkelse och en katjonisk och helst då katjonisk polyakrylamid, ligger viktförhållandet mellan de senare två lämpligen inom intervallet från 0,5:l till 200:l, och helst till l0O:l. vid pappersframställning utnyttjas, silikasolen utnyttjas syntetisk polymer, inom intervallet från 2:1 Givetvis kan före- liggande soler utnyttjas i kom- bination med därvid konventionella andra papperstillsats- kemikalier såsom hydrofoberingsmedel, torrstyrkemedel, att utnyttja kombination med föreliggande soler våtstyrkemedel etc. Speciellt lämpligt är aluminiumföreningar i och katjoniska då dessa visat sig kunna ge en ytterligare förbättring av retention och avvattning. Vilken polymerer som helst vid pappersframställning i sig känd aluminium- förening kan utnyttjas, t ex alun, polyaluminiumföreningar, aluminiumklorid aluminater, och aluminiumnitrat. Mängden aluminiumförening kan även den variera inom vida gränser och lämpligt är att utnyttja aluminiumföreningen i ett viktförhållande till solen räknad som SiO2 av minst 0,0l:1 som Al2O3. Förhållandet helst inom inter- där aluminiumföreningen räknats överstiger lämpligen ej 3:1 och ligger vallet från 0,02:l till 1,5:l. Polyaluminiumföreningarna kan t ex utgöras av polyaluminiumklorider, polyaluminium- av polyaluminiumföreningar innehållande både sulfater och klorid och sulfatjoner. Polyaluminiumföreningarna kan även innehålla andra anjoner än kloridjoner, t ex anjoner från organiska såsom citronsyra svavelsyra, fosforsyra, syror och oxalsyra. 10 15 20 25 30 35 0"' C å.) _.) (_, J <. I» *#1 9 Silikasolerna och de katjoniska utnyttjas vid framställning av papper från olika typer av cellulosainnehållande fibrer och mäldarna bör viktprocent polymererna kan mäldar av lämpligen innehålla minst 50 räknat på torrt material. Komponenterna kan t ex utnyttjas för tillsats till mäldar av fibrer från kemisk massa, såsom sulfat- och sulfitmassa, termomekanisk massa, raffinörmassa eller slipmassa från såväl lövved som barrved och kan även sådana fibrer, baserade på returfibrer. Mälden kan slag krita och talk. som användes häri utnyttjas för mäldar även innehålla mineralfyllmedel såsom t ex kaolin, titandioxid, Termerna papper och pappersframställning av konventionella 9195/ inte enbart papper och dess framställ- cellulosafiberhaltiga ark papp och kartong och inkluderar givetvis ning utan även _andra eller banformiga produkter såsom massaark, deras framställning.

Solerna kan utnyttjas vid pappersframställning inom ett brett pH 4 till ca 10. Även om godtycklig satsningsordning kan utnyttjas föredrages det att den katjoniska polymeren tillsättes före solen. Då både katjonisk stärkelse syntetisk polymer ut- nyttjas tillsammans i nu nämnd ordning. intervall, från ca och katjonisk med solen föredrages det att de satsas Föreliggande uppfinning illustreras närmare i föl- jande utföringsexempel, vilka emellertid ej är avsedda begränsa densamma. Delar och procent avser viktdelar respektive viktprocent, såvida annat ej anges.

Exempel 1A - lL I dessa exempel redovisas framställning av soler enligt uppfinningen. Samtliga utnyttjade vattenglas, natriumsilikat, hade ett molförhållande SiO2 till M20 av ca 3,5, om ej annat angivits, och samtliga utnyttjade natrium- aluminatlösningar hade en Al2O3 halt av 25%.

Exempel 1 A. 3400 g av en natriumsilikatlösning med en halt SiO2 av 24,2% späddes med 11560 g vatten (till halten 5,5%). Den erhållna lösningen pumpades genom en kolonn fylld med katjonbytarmassa av typen Amberlite IR-120. 14000 g av den åxå-_. 1 10 15 20 25 30 35 -~“ - 10 jonbytta lösningen justerades med vatten till en halt SiO2 av 5,20% och alkaliserades med 1350 g natriumsilikatlösning med halten Si02 = 5,5%. Si02 halten vid alkaliseringen var således ca 5,25%.

Lösningen värmebehandlades därefter i 38°C, Därefter aluminiummodifierades solen för att stabili- 40 minuter vid temperaturen och kyldes sedan till rumstemperatur. sera den höga ytan. följande: Till 5000 g katjonbytarmassa under till ca 7,5, behandling förbättrar Modifieringen genomfördes enligt av lösningen sattes vätejonmättad omrörning till dess pH värdet sjönk silades Denna slutproduktens stabilitet genom den varefter jonbytarmassan av. lägre natriumhalt som erhålles. Lösningen värmdes till 35°C varefter 56,55 g natriumaluminatlösning tillsattes. Alumi- natet späddes före tillsatsen med 443,5 g vatten.

Efter avslutad hade den erhållna solen A en specifik yta på ca 910 m2/g och ytan uppvisade god stabilitet. S-värdet för aluminattillsats partiklar med solen var 32%.

Aluminiummodifieringsgraden var 10% och pH-värdet ca 9,5.

Exempel 1 B Den framställda handlades för att erhålla motsvarande sol med högre alumi- Till 1000 g sol A tillsattes jonbytarmassa IR-120 under omrörning till dess pH-värdet sjunkit till Detta gjordes för att pH värdet vid aluminiummodifieringen ej skulle högt så att stabiliteten därigenom skulle försämras. aluminiummodifierade solen A be- niummodifieringsgrad. av ca 7,5. vara för Jonbytarmassan silades ifrån, lösningen värmdes till 35°C varefter 6,60 under en tid av 45 minuter. Aluminatlösningen späddes före g natriumaluminatlösning tillsättes tillsatsen med 58,4 g vatten.

Sol B fick härigenom grad än sol A, nämligen 15%, men motsvarade i övrigt sol A.

Exempel 1 C 3400 g av natriumsilikatlösning med SiO2 halt 24,2% späddes med 8800 g vatten (till halten 6,74% SiO2). exempel 1A, en högre aluminiummodifierings- Denna lösning jonbyttes i kolonn, enligt till ett pH-värde av ca 2,5. l0 15 20 25 30 35 ) G4 C O »J 543 ll 11000 g av den jonbytta lösningen justerades med vatten till halten 6,54% SiO2, alkaliserades med 1100 g natriumsilikatlösning med SiO2-halt 6,74%. Si02 halten vid alkalisering var således ca 6,55%. Värmebehandling genom- fördes som ovan i exempel 1A. 5000 9 av solen som i exempel 1A. aluminiummodifierades på samma sätt Mängden natriumaluminat som tillsattes var denna gång 69,4 g som före tillsatsen späddes med 580,6 g vatten. Den erhållna solen C hade partiklar med en specifik yta av 894 m2/g samt ett S-värde på 13%. Aluminiummodifieringsgraden var 10%.

Exempel 1 D 1000 g av sol C pH-sänktes med hjälp av katjonbytar- massa IR-120 på samma sätt som i exempel 1B.

Efter avsilning till 35°C, varefter 7,40 tes under sats med 67,6 härigenom 15%.

Exempel 1E En natriumsilikatlösning av jonbytarmassan värmdes lösningen g natriumaluminatlösning tillsat- omrörning. Aluminatlösningen späddes före till- g vatten. Aluminiummodifieringsgraden blev späddes med vatten och jonbyttes i kolonn så att en sol med en SiO2 halt av 5,23 % erhölls.

Till 4000 g av denna sattes 415 g natriumsilikatlös- ning med halten Si02 = 5,25%.

Den alkaliserade minuter vid 40°C och kyldes direkt. ytan med hjälp av aluminium- modifiering såsom tidigare. Till 2000 g 23,9 g aluminatlösning spädd med vatten till 240 g. Den erhållna lösningen värmebehandlades 40 Därefter stabiliserades sol sattes solen hade partiklar med en specifik yta av 863m2/g, ett S- värde av 32% och en aluminiummodifieringsgrad av 10%.

Exempel 1F På samma silikatlösning så att den sura solens SiO2-halt blev 6,30%.

Till 4000 g av denna sattes 499,7 g vattenglaslösning med SiO2-halten 5,25%. sätt som i exempel 1E jonbyttes en natrium- SiO2 halten vid alkaliseringen var lO 15 20 25 30 35 således 6,18%. Solen värmebehandlades på samma sätt som i exempel 1 E.

Solen aluminiummodifierades därefter på samma sätt som i exempel 1E varvid till 2000 g sol sattes aluminatlösning spädd till 280 g med vatten. 20,6 g solen F hade en ett S-värde på 21%.

Partiklarna i den resulterande specifik yta på 873 m2/g och solen Aluminiummodifieringsgraden var 10%.

Exempel 1 G 1000 g före aluminiummodifieringen. av sol F togs ut efter värmebehandlingen men Denna aluminiummodifierades samma förfarande men till endast 7,1 g natriumaluminatlösning som enligt en lägre modifieringsgrad. Till 1000 g sol sattes innan tillsatsen spätts med 62,9 g vatten. Den erhållna solen hade en aluminiummodifieringsgrad av 5%.

Exempel 1H 1000 g av den färdiga solen F togs ut. Jonbytarmassa (Amberlite IR-120) tillsattes till pH-värde ca 7,5 varefter jonbytarmassa silades av.

Därefter fortsattes aluminiummodifieringen. Denna gång tillsattes 7,0 g aluminatlösning spådd med 63 g vatten så att den färdiga solen H hade en aluminiummodifierings- grad av 15%.

Exempel 1J En vattenglaslösning med molförhållande Si02 till MZO = 3,53 späddes till halten 7,05% och jonbyttes i kolonn.

Till 4000 g av den sura solen som producerades vid jonbytet sattes 376,1 g vatten samt 392,4 g vattenglaslös- ning med halten 7,05%.

Den alkaliserade lösningen fick mogna i rumstempera- tur över natten.

Den höga aluminiummodifiering. Till 2000 g stabiliserades därefter med hjälp av av solen sattes 31,4 g natriumaluminat som spätts med 268,6 g vatten. Den erhållna solen J hade partiklar med en specifik yta på 962 m2/g modifieringsgrad av 10%. ytan innan tillsatsen och ett S-värde på 12% och en aluminium- lO 15 20 25 30 35 (H C, CJ f *I CJ *al 13 Exempel lK Den alkaliserade och värmebehandlade men ej alumi- niummodifierad solen enligt exempel lJ aluminiummodifie- rades i detta exempel till lägre modifieringsgrad. Till 2000 g av solen sattes 15,7 g natriumaluminatlösning som före tillsatsen spätts med 134,3 g vatten. Härigenom erhölls en aluminiummodifieringsgrad av 5%.

Exempel 1L En vattenglaslösning späddes och jonbyttes i en stor kolonn så att 930 kg sur sol med en SiO2 halt av 6,24% erhölls. Till denna sattes 66 kg vatten samt 26 kg vattenglaslösning med en Si02 halt av 23,4%. Lösningen värmebehandlades i rumstemperatur över natten. Solen katjonbyttes i en jonbytarkolonn varefter den efter pH- justering aluminiummodifierades i ett reaktorkärl genom tillsats av _natriumaluminat. Mängden aluminatlösning var 7,2 kg och den hade före tillsatsen spätts med 22,8 kg Den erhållna solen hade partiklar med en yta av 828 m2/g, ett S-värde av vatten. Totala tillsatstiden var 4 timmar. 25% och en aluminiumytmodifieringsgrad av 5%.

Exempel 2a) - 2f) I följande försök utvärderades de nya solerna för pappersframställning i kombination med katjoniska polyme- rer.

Retentionsegenskaper utvärderades medelst en Britt Dynamic Drainage Jar vid 800 rpm. Detta är den gängse provningsmetoden för retention inom pappersindustrin.

Avvattningsförmågan utvärderades i en Canadian Standard Freeness (CSF) Tester enl. SCAN-C 21:65. Tillsats av kemikalierna gjordes i en Britt Dynamic Drainage Jar med sek, varefter blockerad mynning vid 800 rpm under 45 mäldsystemet överfördes till freenessapparaten. Av- vattningsresultaten redovisas som ml CSF.

Exempel Za) I detta försök utnyttjades en massa med samman- sättningen 60% blekt björksulfat + 40% blekt tallsulfat. som fyllmedel 30% krita varefter den g/l. Därefter tillsattes 1 Till massan sattes späddes till koncentrationen 5 10 15 20 25 30 35 Jåßl b 14 g/l Na2SO4.l0H2O.

Mälden hade av 7,5. en finfraktionshalt av 37,2% och ett pH Som katjonisk polymer användes katjonisk stärkelse (CS) med en 0,042 och polyakrylamid (PAM) med medelhög laddning och substitutionsgrad av katjonisk relativt hög molekylvikt, var för sig eller i kombination. I försöket utnyttjades sol G enligt exempel 1. Som jämförelse användes en aluminiummodifierad kiselsyra sol med specifik yta = 500 m2/g som beskrivs i PCT ansökan WO86/00100. Kemikalierna tillsattes i ordningen katjonisk polyakrylamid, sol och stärkelse, katjonisk retentionen utvärderades. Samtliga mängder i tabell nedan är räknade på torrt mäldsystem.

CS PAM Sol G Kommersiell Retention kg/t kg/t kg/t sol kg/t % - - - - 18,0 10 35,9 0,3 53,5 10 0,3 51,7 10 0.5 61,2 10 1,0 79,2 10 0,5 47,9 10 1,0 60,1 10 0,3 0,5 71,1 10 0,3 1,0 86,7 10 0,3 0,5 61,8 10 0,3 1,0 70,7 Detta exempel visar den kraftiga förbättringen av retention med sol innehållande partiklar av hög specifik yta och med lågt S-värde enligt föreliggande uppfinning jämfört med kommersiell sol av lägre yta. Vid användning av 10 kg/ton av katjonisk stärkelse och vid 0,5 kg/t dosering av sol ökar retentionen från 47,9 till 61,2% och vid 1,0 kg/t av sol ökar retentionen från 60,1 till 79,2%.

Om 0,3 kg/t PAM dessutom ingår ökar retentionen från 61,8 till 71,1% vid 0,5 kg/t soldosering och från 70,7 till 86,7 vid 1,0 kg/t soldosering.

Enbart 0,3 kg/t PAM ger retentionen 53,5% och om lO 15 20 25 30 A35 15 stärkelse tillsättes retentionen till 5l,7%. Genom utnyttjande av kombination av dessutom 10 kg katjonisk sjunker de två polymererna med sol erhålles däremot en oväntat hög effekt.

Exemgel 2b) För solerna A, B, C och D undersöktes i detta exempel avvattningsförmàgan.

Massan var en blandning av 60% blekt björksulfat + 40% blekt tallsulfat. Till massan 30% krita. Denna mäld späddes till koncentrationen 3 g/l, varefter tillsattes 1 g/l Na2SO4.l0H2O. Mäldens pH var 7,5 och avvattningsförmågan 380 ml CSF. Som katjonisk polymer användes katjonisk stärkelse med en 0,038 först, följt användes samma aluminiummodifierade silikasol med yta 500 sattes som fyllmedel substitutionsgrad av som tillsattes av sol. Som referens m2/g, samma som i ex 2a.

Följande resultat erhölls: CS Sol Sol Sol Sol Kommersiell A B C D sol CSF kg/t kg/t kg/t kg/t kg/t ml - - - - - 420 0,5 510 1,0 610 1,5 640 0,5 500 620 1,5 660 0,5 490 1,0 580 1,5 600 0,5 510 1,0 600 1,5 635 0,5 470 1,0 530 1,5 570 är samtliga soler A-D effektivare än den cn w a>cn m E* \ d' H 5 Som synes kommersiella solen med yta 500 m2/g. 10 15 20 25 30 35 16 Exemgel 2c) Solerna E, F, G, och H undersöktes i samma mäld- system som i exempel 2b. Massasatsen i detta försök hade dock malts något mera så att freenessvärdet var 310 ml CSF före tillsats Vid tillsats av enbart Skg/t av katjonisk stärkelse blev freenessvärdet 360 försök tillsattes den i Exempel 2a, i en mängd av katjonisk stärkelse. ml CSF. I samtliga nedan redovisade katjoniska stärkelsen, av 5 kg/ton och den tillsattes utnyttjades samma kommersiella sol som tidigare.

S amma SOm före solen. Som jämförelse Sol Sol Sol Sol Kommer- CSF E F G H siell sol ml kg/t kg/t kg/t kg/t kg/t 0,25 405 0,5 415 0,25 420 0,5 430 0,25 425 0,5 445 0,25 395 0,5 415 0,25 375 0,5 400 Som framgår av detta försök kan doseringen av de nya solerna i jämförelse med den kommersiella solen hal- veras och ändå ge lika bra eller bättre resultat än denna.

Exempel Zd) För att vid surt pH gjordes en mäld av 60% blekt björksulfat + 40% blekt tallsulfat utan tillsats av fyllmedel. pH inställdes på 5,3 med utspädd svavelsyra till 3 g/l konc. Till den så erhållna mälden sattes 0,5 kg/t alun, räknat som Al2(S04)3.l8H2O. Som katjonisk polymer användes (CS), med av kombination med polyetylenimin studera effekten av de nya högytesolerna och mälden späddes substitutionsgrad (PEI). sol L och samma kommersiella sol som katjonisk stärkelse en 0,035, i nyttjade Den ut- solen var tidigare användes som referens. Utan kemikalietillsatser 10 15 20 25 30 35 01 C.) CJ r a \ l7 hade mälden ett CSF värde av 200 ml.

CS PEI Sol L Kommersiell CSF kg/t kg/t kg/t sol kg/t ml 5 0,25 215 5 0,25 0,75 310 5 0,25 0,75 260 Exemgel 2e I detta försök undersöktes avvattningseffekten vid polymerer och sol L. Samma användning av olika katjoniska syntetiska (CS) tillsammans med kommersiella sol som tidigare utnyttjades som detta försök utnyttjades en slipmassemäld av koncentratio- nen 3 g/l och pH var 7,8. Utan tillsatser av kemikalier var freenessvärdet för mälden 180 ml CSF. De insatta katjoniska katjonisk polyakrylamid (PAM), katjonisk stärkelse referens. I syntetiska polymererna var poly(diallyldimetylammoniumklorid) (Poly(DADMAC)) och katjonisk polyamidoamin (PAA).

CS PAM Poly(DADMAC)PAA Sol L Kommersiell CSF kg/t kg/t kg/t kg/t kg/t sol kg/t ml 6 240 6 0,3 310 6 0,3 295 6 0,3 285 6 1,0 395 6 1,0 330 6 0,3 1,0 500 6 0,3 1,0 395 6 0,3 1,0 455 6 0,3 1,0 345 6 0,3 1,0 425 6 0,3 1,0 340 Som framgår erhålles en oväntat stor förbättring då solerna användes i kombination med både katjonisk stärkelse och en katjonisk syntetisk polymer.

Exemgel 2f I detta exempel undersöktes avvattningseffekten för en slipmassemäld vid surt pH. Mäldens pH var 5,2, dess 10 15 20 25 5157 18 koncentration var 3 g/l och till mälden hade som Al2(SO4)3.l8H20. 185. användes katjonisk stärkelse (CS), med en substitutionsgrad satts Zkg/t Denna mäld hade ett Som katjonisk polymer alun, räknat ursprungligt CSF värde av av 0,045, enbart och i kombination med en katjonisk poly- akrylamid (PAM), samma som i exempel 2a). Katjonisk polymer tillsattes före sol som i detta fall var sol L. förelse utnyttjades samma kommersiella sol som tidigare.

Som jäm- CS PAM Sol L Kommersiell CSF kg/t kg/t kg/t sol kg/t ml 5 0,75 345 5 1,0 365 5 0,5 375 5 0,75 395 5 0,2 0,5 400 5 0,2 0,75 430 5 0,2 0,5 470 5 0,2 0,75 500 Dessa försök visar de nya solernas goda egenskaper i sura mäldar, den låga dosering av dessa som erfordras för att nå mycket goda resultat och även den mycket goda effekt som erhålles då solerna kombineras med både en naturlig och en syntetisk katjonisk polymer.

Claims (10)

U 1 CI. C _) fp! *Qi 19 Patentkrav

1. Silikasol, k ä n n e t e c k n a d därav, att solen har ett S-värde inom intervallet från 8 till 45 procent och att den innehåller silikapartiklar med en specifik yta inom intervallet från 750 till 1000 m2/g vilka är ytmodifierade med aluminium i en grad av från 2 till 25 procent.

2. Silikasol enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d därav, att silikapartiklarna har en specifik yta inom intervallet från eoo till eso m2/g.

3. Silikasol enligt krav 1 eller 2, k ä n n e- t e c k n a d därav, att solens S-värde ligger inom inter- vallet från 10 till 30 procent.

4. Sätt för framställning av en silikasol k ä n n e- t e c k n a t därav, att det innefattar surgörning av en vattenglaslösning till ett pH inom intervallet 1 till 4, alkalisering av den erhållna sura solen vid en SiO2 halt inom intervallet 7 till 4,5 viktprocent, partikeltillväxt av solen till en specifik yta inom intervallet 750 till 1000 m2/g och aluminiummodifiering.

5. Sätt enligt krav 4, k ä n n e t e c k n a t därav, att alkaliseringen genomföras med vattenglaslösning.

6. Förfarande vid framställning av papper från en suspension av cellulosainnehållande fibrer, och eventuellt fyllmedel, varvid till suspensionen sättes katjonisk polymer och anjonisk silika sol och suspensionen formas och avvattnas på en vira, k ä n n e t e c k n a t därav, att till suspensionen sättes katjonisk polymer och en sol vilken har ett S-värde inom intervallet från 8 till 45 procent och vilken innehåller silikapartiklar med en specifik yta inom intervallet från 750 till 1000 m2/g vilka är ytmodifierade med aluminium i en grad av från 2 till 25 procent.

7. Förfarande enligt krav 6, k ä n n e t e c k n a t därav, att solen har ett S-värde av från 10 till 30 pro- cent.

8. Förfarande enligt krav 6 eller 7, k ä n n e- t e c k n a t därav, att silikasolpartiklarna har en (fl C) T' 1 f' 20 specifik yta inom intervallet 800 till 950 m2/g.

9. Förfarande enligt krav 6, 7 eller 8, k ä n n e- t e c k n a t därav, att till suspensionen sättes sol och en katjonisk polymer som utgöres av katjonisk stärkelse eller katjonisk polyakrylamid.

10. Förfarande enligt krav 6, 7 eller 8, k ä n n e- t e c k n a t därav, att till suspensionen sättes sol och katjonisk stärkelse samt en katjonisk syntetisk polymer.