DE68906623T2 - Polysilikatmikrogele als Rückhaltungs-/Entwässerungshilfsmittel bei der Papierherstellung. - Google Patents

Polysilikatmikrogele als Rückhaltungs-/Entwässerungshilfsmittel bei der Papierherstellung.

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DE68906623T2 DE89309307T DE68906623T DE68906623T2 DE 68906623 T2 DE68906623 T2 DE 68906623T2 DE 89309307 T DE89309307 T DE 89309307T DE 68906623 T DE68906623 T DE 68906623T DE 68906623 T2 DE68906623 T2 DE 68906623T2
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Description

    Gebiet der Erfindung
  • Diese Erfindung betrifft die Papierherstellung, insbesondere ein Verfahren, worin eine Suspension aus einem Papierbrei und anorganischem Füllstoff in Wasser über einen Draht oder ein Netz gesprüht wird und das Wasser entfernt, um eine Faserbahn oder einen -bogen zu bilden. Insbesondere betrifft die Erfindung die Zugabe von anionischen Polysilicatmikrogelen zusammen mit einem organischen Polymer, um den Papierbrei und die Füllstoffpartikel auszuflocken, so daß während des Wasserentfernungschrittes die Wasserentfernung erleichtert wird und die Retention der Teilchen größer ist, wobei sowohl die Produktivität als auch die Ausbeute des Papierherstellungsverfahrens erhöht werden.
    • Hintergrund und Zusammenfassung der Erfindung
  • Viele Additivsysteme zur Verbesserung der Entwässerung der Naßpartie und der Partikelretention werden im Stand der Technik beschrieben. Die Systeme umfassen den Einsatz von Polymeren, von Polymerkombinationen und Polymeren kombiniert mit kolloidalem Siliciumdioxid. Die zuletzt genannten Systeme sind die wirksamsten, die zur Zeit verwendet werden, es besteht aber ein kontinuierlicher Bedarf, Additive mit verringerten Kosten und verbesserter Wirksamkeit zur Verfügung zu stellen.
  • Diese Erfindung verwendet als eine Retentions- und Entwässerungshilfe Polysilicatmikrogele, gebildet durch partielle Gelbildung eines Alkalimetallsilicats oder eines Polysilicats, wie Natriumpolysilicat, welches in sehr üblichsten Form einen Teil Na&sub2;O zu 3,3 Teilen SiO&sub2; pro Gewicht enthält. Die Mikrogele, welche als "aktives" Siliciumdioxid bezeichnet werden, bestehen im Gegensatz zu handelsüblichem kolloidalem Siliciumdioxid aus Aggregaten von sehr kleinen, z. B. 1 nm, Teilchen, angeordnet in dreidimensionalen Netzwerken oder Ketten. Typischerweise haben sie eine sehr große Oberfläche, üblicherweise größer als 1000 Quadratmeter pro Gramm (m²/g) und werden in dem Papierherstellungsverfähren in Verbindung mit kationischen Polymeren, erhalten aus natürlichen oder synthetischen Quellen, verwendet.
  • Polysilicatmikrogele können am einfachsten durch Zugabe eines Initiators zu einer Natriumpolysilicatlösung gebildet werden. Der Initiator startet den Gelierprozeß, welcher, falls er vollständig ablaufen kann, zu einer vollständigen Verfestigung der Lösung führen wurde. Die Gelerstarrungzeit, das ist die Zeitdauer für eine vollständige Erstarrung, die bei einmaliger Initiierung stattfindet, kann von Sekunden bis Monaten reichen und hängt von einer Vielzahl von Faktoren ab, einschließlich pH, Siliciumdioxidkonzentration, Temperatur und Gegenwart neutraler Salze. Für kommerzielle Anwendungen sind kurze Gelerstarrungszeiten bevorzugt. Einmal initiiert, kann die Gelierung für etwa 5 % bis 95 % der Gelerstarrungszeit fortschreiten, bevor diese durch Verdünnen der Polysilicatlösung gestoppt wird, bevorzugt auf etwa 1 Gew.-% (wt %) SiO&sub2; oder weniger.
  • Es wurde gefunden, daß die Lösung der so gebildeten Polysilicatmikrogele eine hervorragende Retentions- und Entwässerungshilfe darstellen, wenn sie mit einem wasserlöslichen kationischen Polymer, bevorzugt kationischer Stärke, kationischem Guar oder kationischem Polyacrylamid kombiniert werden.
    • Stand der Technik
  • US-A-2,217,466 beschreibt die frühe Verwendung von Polykieselsäure oder aktivem Siliciumdioxid als eine Koagulierungshilfe in der Behandlung von Rohwasser. Der Artikel "Activated Silica, a New Engineering Tool" von Merrill and Bolton, Chem. Eng. Progress 1, [1947], 27 schlägt die Verwendung von aktivem Siliciumdioxid als ein Koagulans für Papiermühlensiebwasser und als eine Retentionshilfe für Faser- und Füllstoffpartikel vor, wenn sie dem Stoffauflaufkasten einer Papiermaschine zugefügt werden. Über die gemeinsame Verwendung von anionischem aktivem Siliciumdioxid zusammen mit kationischen Polymeren werden keine Angaben gemacht.
  • US-A-3,224,927 und 3,253,978 beschreiben die gemeinsame Verwendung von kolloidalem Siliciumdioxid und kationischer Starke als ein Bindemittel für anorganische Fasern bei Anwendungen für die Bindung feuerfester Fasern. Die Mengen des verwendeten kolloidalen Siliciumdioxids sind beträchtlich größer als bei Papierherstellungsanwendungen, d. h. 10-20 Gew.-% des Produktes für Faserbindungsanwendungen gegenüber etwa 1 Gew.-% bei Papierherstellungsanwendungen. Bei der Faserbindung müssen Bedingungen, die zur Ausflockung führen, vermieden werden, während bei der Papierherstellung das Ausflocken ein gewünschtes Ergebnis der Zugaben ist.
  • US-A-4,388,150 beschreibt eine Bindemittelzusammensetzung, die kolloidales Siliumdioxid und kationische Stärke für die Zugabe zum Papierrohstoff für die Papierherstellung, um die Retention der Papierrohstoffkomponenten zu verbessern oder für die Zugabe zu Siebabwasser, um die Umweltprobleme zu verringern und um wertvolle Papierrohstoffkomponenten wiederzugewinnen. US-Patent 4,388,150 lehrt, daß das kolloidale Siliciumdioxid in verschiedenen Formen verwendet werden kann, einschließlich der von Polykieselsäure, aber daß die besten Ergebnisse mit der Verwendung von Siliciumdioxid in kolloidaler Form erhalten werden. Das Patent lehrt, daß Polykieselsäure selbst unerwünscht ist und sich ohne Stabilisierung bei der Lagerung zersetzt.
  • Es wurde jetzt herausgefunden, daß etwas Lagerung oder Alterung von Polykieselsäure erwünscht ist. Vollständige Gelierung von wäßrigen Polykieselsäurelösungen sind zu vermeiden, da die Lösungen nur geringen Nutzen für die Verwendung als eine Retentions- und Entwässerungshilfe bringen, wenn sie einmal geliert sind. Lagerung oder Alterung von Polykieselsäure führt zur Bildung von Siliciumdioxidmikrogelen, welche, wenn sie mit verschiedenen kationischen Polymeren kombiniert werden, Retentions- und Entwässerungshilfesysteme zur Verfügung stellen, welche mindestens äquivalent und in einigen Fällen besser sind als diejenigen, die durch kolloidale Siliciumdioxid/kationische Stärke-Kombinationen des Standes der Technik zur Verfügung gestellt werden.
    • Genaue Beschreibung der Erfindung
  • In seinem Buch "The Chemistry of Silica" veröffentlicht bei John Wiley & Sons, NY, 1979 beschreibt R. K. Iler auf den Seiten 174-176 und den Seiten 225-234 die Polymerisation von Polykieselsäure und die Bildung von Mikrogelen, die dreidimensionale Aggregate aus sehr kleinen Polykieselsäureteilchen umfassen. Solche Mikrogele wurden auch als "aktives Siliciumdioxid" bezeichnet, und unterscheiden sich von der ursprünglich unvernetzten Polykieselsäure und von kolloidalem Siliciumdioxid und von kolloidalem Siliciumdioxid- oder kolloidalen Polykieselsäurelösungen, die üblicherweise im Handel anzutreffen sind. Mikrogele in einem Sol können nicht einfach durch üblicherweise verwendete Techniken, um Kolloide in Solen nachzuweisen, nachgewiesen werden, so z. B. durch Lichtstreuung. Genauso können Mikrogele nicht einfach aus dem Sol abgetrennt werden durch Zentrifugieren. Gemäß R. K. Iler, zitiert in obigem Text auf Seite 231, sind die Konzentration der Siliciumdioxidteilchen in dem dreidimensionalen Netzwerk des Mikrogels, der Refraktionsindex des Mikrogels und die Dichte des Mikrogels die gleichen wie in dem umgebenden Sol.
  • Weitere Verfahren zur Herstellung von aktivem Siliciumdioxid und seine Verwendung bei der Wasserreinigung werden in dem Buch "Soluble Silicates" Vol. II von James G. Vail, veröffentlicht bei Reinhild Publishing Co., NY., 1960, diskutiert. Diese Quelle und eine allgemeine Beschreibung veröffentlichter Literatur schlägt vor, daß Polysilikatmikrogele wie folgt hergestellt werden können:
  • (1) Wäßrige Lösungen von Alkalimetallsilicaten können mit Säureaustauschharzen und anorganischen oder organischen Säuren, wie Schwefel- und Essigsäuren, angesäuert werden. Nach Ansäuerung des Silicats auf einen pH von etwa 2-10,5, ist gewöhnlicherweise etwas Lagerung oder Alterung der Lösung erforderlich, um die Bildung der Polykieselsäuremikrogele zu erlauben. Die Alterungszeit hängt in erster Linie vom pH und der Siliciumdioxidkonzentration ab. Nach der Alterungsperiode, die sehr kurz sein kann (einige Minuten oder so) für eine Lösung, die 4-5 Gew.-% Siliciumdioxid bei einem pH von 3-4 enthält, wird die Lösung auf etwa 1 Gew.-% oder weniger verdünnt, um diese durch weiteres Zunehmen des Mikrogels zu stabilisieren.
  • (2) Wäßrige Lösungen von Alkalimetallsilicaten können mit sauren Salzen und Gasen, wie Natriumorthoborat (Borax), Natriumdisulfit, Kaliumdichromat, Natriumbicarbonat, Natriumdihydrogenphosphat, Kohlendioxid, Schwefeldioxid und Chlor, angesäuert werden. Saure Salze von schwachen Basen und starken Säuren, wie Ammoniumsulfat, Aluminiumsulfat, Eisen(III)- und Eisen(II)- Chloriden und dergleichen können auch verwendet werden.
  • (3) Alkalimetallsalze von amphoteren Metallsäuren können zu wäßrigen Lösungen von Alkalimetallsilicaten zugegeben werden. Beispiele solcher Salze sind Natriumaluminat, Natriumstannat, Natriumzinkat, Kaliumchromat und Kaliumvanadat. Diese Salze reduzieren nicht die Alkalinität der Silicatlösungen, initiieren aber trotzdem den Gelierungsvorgang und die Bildung des Siliciumdioxidmikrogels.
  • (4) Verschiedene organische Verbindungen können zu wäßrigen Lösungen von Alkalimetallsilicaten zugegeben werden. Die organischen Verbindungen sollten bevorzugt, aber nicht notwendigerweise, in Wasser löslich sein und dazu in der Lage sein, mindestens eine Teilansäuerung der Silicatlösung zu bewirken, gewöhnlicherweise als Resultat der Hydrolyse der organischen Verbindung. Beispiele von solchen Verbindung sind organische Anhydride, Amide, Ester, Lactone, Nitrile und Sultone. Insbesondere sind es z. B. Succinanhydrid, Acetamid, Ethylacetat, Butyrolacton, Propionitril beziehungsweise Propansulton. Im Falle von stabileren organischen Verbindungen ist ein geringes Erwärmen des Gemisches erforderlich, um die Hydrolyse und resultierende Polysilikatmikrogelbildung zu bewirken.
  • Alle obigen Verfahren sind im Prinzip für die Bildung von bei der Papierherstellung geeigneten Polysilicatmikrogelen anwendbar. Eine große Zahl von diesen haben jedoch nur einen geringen wirtschaftlichen Wert, wenn die Kosten, Sicherheit und Umweltschutzmaßnahmen betrachtet werden. Zum Beispiel sind Vanadiumsalze teuer und es ist am besten, die Verwendung von gefährlichem Chlor zu vermeiden. Gleichzeitig ist das Ausströmenlassen von toxischen Chromsalzen in Papiermühlensiebabwasser unerwünscht.
  • Vom wirtschaftlichen Standpunkt sind die einfachsten und wirtschaftlichsten Verfahren für die Herstellung der Polysilicatmikrogele, die gemäß dieser Erfindung verwendet werden, die Ansäuerung der Natriumpolysilicatlösung mit einer üblichen Mineralsäure oder die Zugabe eines Gelinitiators, wie Alaun, Natriumborat oder Natriumaluminat, zu einer Natriumpolysilicatlösung.
  • Bei der Durchführung der Erfindung ist es am besten, im Handel erhältliche Natriumpolysilicatlösungen, die ein Verhältnis von 1 Na&sub2;O:3,3 SiO&sub2; pro Gewicht enthalten, zu verwenden. Diese werden üblicherweise mit Siliciumdioxidkonzentrationen von 28-30 Gew.-% angeboten. Für die Herstellung der Polysilicatmikrogele müssen die im Handel erhältlichen Lösungen im allgemeinen erst auf eine geeignete Konzentration verdünnt werden, sowohl für das zur Initiierung der Mikrogelbildung ausgewählte besondere Herstellungsverfahren und für die Konzentration des verwendeten Katalysators. Zum Beispiel wurde gefunden, däß für die Mikrogelbildung durch Ansäuerung mit einer Mineralsäure Siliciumdioxidkonzentrationen von 0,1-6 Gew.-% am geeignetsten sind, obwohl R. K. Iler auf Seite 288 des oben zitierten Textes lehrt, daß Natriumpolysilicatlösungen, die bis zu 12 Gew.-% SiO&sub2; enthalen, erfolgreich unter Verwendung von Schwefelsäure angesäuert werden können. Wenn jedoch ein nicht-acidisches Material, wie Natriumborat, als Initiator verwendet werden soll, kann jede Silicatkonzentration verwendet werden, wenn die Gelerstarrungszeit des Gemisches ausreichend lang ist, um die Verdünnung und Stabilisierung des Mikrogels zu erlauben, bevor eine vollständige Gelerstarrung stattfindet. Die Stabilisierung der Mikrogele kann durch Verdünnung, bevorzugt auf etwa 1 Gew.-% SiO&sub2; oder weniger, erhalten werden.
  • Es ist wichtig, zu betonen, daß bei der Herstellung von Polysilicatmikrogelen eine ausreichende Zeit zur Bildung der Partikelketten und dreidimensionalen Netzwerke vorhanden sein muß, bevor das Gel durch Verdünnung stabilisiert wird. Diese Zeit, welche vom besonderen Durchführungsverfahren abhängt, sollte etwa 5-95 %, bevorzugt 10-90 % der Zeit sein, bei welcher sich eine feste wasserunlösliche Masse bildet (Gelerstarrungszeit). Eine erhöhte Viskosität der Polysilicatlösung selbst ist nicht besonders beschränkend, wenn eine homogene wäßrige Lösung durch nachfolgende Verdünnung erhalten werden kann. In der Praxis sollte die Gelerstarrungszeit so kurz wie möglich sein. Es ist am besten, die Silicatlösung und einen Initiator, welcher bevorzugt auch eine Lösung ist, zu mischen, und dann das Gemisch in einer so kurzen Verweilzeit wie für eine ausreichende Mikrogelbildung notwendig ist, zu verdünnen.
  • Es wurde gefunden, daß die so hergestellten Polysilicatmikrogele im allgemeinen bei Retentions-/Entwässerungsanwendungen genauso aktiv sind wie die bei ähnlichen kommerziellen Anwendung verwendeten kolloidalen Siliciumdioxide. Es wurde gefunden, daß in einigen Fällen die Polysilicatmikrogelkombinationen erfreulicherweise die Wirksamkeit bei geringeren Mengen verbessern, was eine erwünschte wirtschaftliche Zielsetzung ist. Die Polysilikatmikrogele bieten auch Kostenvorteile gegenüber handelsüblichen kolloidalen Siliciumdioxiden, da sie sehr leicht von der Papiermühle selbst hergestellt werden können, was die Transportkosten des Produktes minimiert.
  • Im Papierherstellungsverfahren werden die erfindungsgemäßen Polysilikatmikzogele in Verbindung mit kationischen Polymeren, erhalten aus natürlichen oder synthetischen Quellen, verwendet. Die geeignetsten dieser Polymere sind kationische Stärken, kationische Guare und kationische Polyacrylamide, deren Anwendung bei der Papierherstellung im Stand der Technik bereits beschrieben wurde. Andere kationische Polymere können auch in Kombination mit den Polysilikatmikrogelen verwendet werden, entweder allein oder zusätzlich zu den kationischen Stärken, kationischen Guaren und kationischen Polyacrylamiden. Beispiele dieser kationischen Polymere sind Polyethylenimin, Polydiallyldimethylammoniumchlorid, Copolymere von Acrylamid mit 2- Methylacryloxyethyltrimethylammoniumchlorid, Amin-Epichlorhydrin- Kondensationsprodukte und kationische feuchtigkeitsbeständige Harze, erhalten durch Kondensieren von Polyaminen mit Dicarbonsäuren und dann weiteres Umsetzen des Präpolymers mit Epichlorhydrin. Kationische Stärken sind besonders geeignet, weil sie den Vorteil von geringen Kosten haben und dem Papier Trockenfestigkeit verleihen. Wo die Papierfestigkeit kein primäres Erfordernis ist, kann die Verwendung von anderen Polymeren vorteilhaft sein.
  • Die kationische Stärke kann von allen üblichen stärkeproduzierenden Materialien erhalten werden, wie Maisstärke, Kartoffelstärke, Weizenstärke und Tapiokastärke, obwohl die Kartoffelstärken gewöhnlicherweise die für die Ausführung der Erfindung am besten geeignestesten kationischen Produkte ergeben. Kationisierung wird durch übliche kommerzielle Hersteller bewirkt unter Verwendung von Reagenzien wie 3-Chlor-2-hydroxypropyltrimethylammoniumchlorid, um kationische Stärken mit einem Stickstoffsubstitutionsgrad zu erhalten, der zwischen etwa 0,001 und 0,2 (d. h. etwa 0,01 bis 2,0 Gew.-% [Gew.-% Stickstoff/Stärke]) variiert. Jede dieser kationischen Stärken kann in Kombination mit den Polysilicatmikrogelen der Erfindung verwendet werden. Eine kationische Stärke mit einem Stichstoffsübstitutionsgrad von etwa 0,03 (d. h. 0,25 Gew.-%) wurde am meisten verwendet.
  • Bei der Anwendung werden die Polysilicatmikrogele in Mengen, die von etwa 0,001 bis 1,0 Gew.-% (0,02 bis 20 Pfund pro Tonne [lb/t]) des Trockengewichts der Papierbeschickung reichen, verwendet, zusammen mit dem kationischen Polymer in Mengen, die von etwa 0,001 bis 3,0 Gew.-% (0,02 bis 60 lb/t) des Trockengewichts der Papierbeschickung reichen. Höhere Mengen jeder Komponente können verwendet werden, aber gewöhnlicherweise ohne eine vorteilhafte Wirkung und mit dem Nachteil von erhöhten Kosten. Bevorzugte Zugabemengen sind etwa 0,05 bis 0,4 Gew.-% (1 bis 8 lb/t) für die Polysilicatmikrogele zusammen mit etwa 0,5 bis 1,0 Gew.-% (10 bis 20 lb/t) der kationischen Stärke oder im Falle von kationischen Guaren und kationischen Polyacrylamiden 0,001 bis 1,0 Gew.-% (0,02 bis 20 lb/t).
  • Die Polysilicatmikrogel/Polymerkombinationen können bei Papierbeschickungen über einen großen pH-Bereich von etwa 4 bis 10 verwendet werden, obwohl neutrale und alkalische Beschickungen bevorzugt sind, um beste Ergebnisse zu erhalten. Die Papierbeschickung kann eine Vielzahl von Holzbreien und organischen Füllstoffen umfassen. So können gebleichter Kraftzellstoff, thermomechanische, chemothermomechanische und Papierbreie aus gemahlenem Holz zusammen mit Tonen und ausgefälltem oder gemahlenem Calciumcarbonat und Titandioxid als organische Füllstoffe verwendet werden. In den Beispielen die folgen, werden verschiedene Verfahren zur Herstellung und Verwendung der erfindungsgemäßen Polysilicatmikrogele dargestellt.
    • Beispiele
  • Zum Zwecke der Demonstration der Verwendung der Polysilicatmikrogele bei der Papierherstellung wurde als erste Messung die Entwässerungsdurchführbarkeit nach dem kanadischen Standardentwässerungsttest durchgeführt. Trübungsmessungen des Siebabwassers aus dem Entwässerungstest haben eine begleitende Messung des Retentionsgrads des Papierbreis und der Füllstoffpartikel durch das System geliefert. Auch die Messung der Partikelretention in dem Britt Dynamic Drainage Jar wurden durchgeführt. Um die Eignung verglichen mit dem nähen Stand der Technik zu zeigen, wurden Vergleiche mit einer Probe aus handelsüblichem kolloidalem Siliciumdioxid, bezeichnet als BMA-0, durchgeführt. Dieses Produkt umfaßt eine Komponente des Retentions/Entwässerungshilfesystems, Compozil, verwendet bei der Papierherstellung und verkauft in den Vereinigten Staaten von Procomp, Inc., Marietta, Ga. Das kolloidale Siliciumdioxid hat einen Teilchendurchmesser von etwa 5,5 Nanometer (nm) und eine Oberfläche von 500-550 m²/g, welche im US-A-4,388,150 als ein optimaler Bereich für eine Retentions-/Entwässerungshilfe, die kolloidales Siliciumdioxid verwendet, beschrieben wird.
  • In jedem Beispiel werden die gleichen Mischungsbedingungen und Zugabereihenfolge der Konponenten eingehalten. Es wurde festgestellt, daß das bevorzugte Verfahren ist, zuerst das kationische Polymer der Beschickung zuzugeben, gefolgt vom Polysilicatmikrogel. Es wurde festgestellt, daß diese Reihenfolge im allgemeinen überragende Wirksamkeit gegenüber dem umgekehrten Zugabeverfahren ergibt, obwohl das umgekehrte Verfahren (Polysilicatmikrogel wird zuerst zugegeben) verwendet werden kann oder die Zugabe jedes Materials kann auch gesplittet werden. Das gesamte Mischen wurde in einen Britt Jar durchgeführt, mit einem Rührsatz bei 800 upm und der folgenden Zeitfolge:
  • (1) Die Beschickung wurde in den Britt Jar gegeben und 15 Sekunden lang gerührt,
  • (2) kationisches Polymer wurde dann zugegeben und 15 Sekunden lang gerührt,
  • (3) Polysilicatmikrogel oder kolloidales Siliciumdioxid wurden dann zugefügt und 15 Sekunden lang gerührt,
  • (4) der Britt Jar wurde für die Partikelretentionsmessungen entwässert oder sein Inhalt in den Haltebehälter des kanadischen Entwässerungstesters (Canadian Freeness Testers) für Entwässerungsmessungen überführt.
    • Beispiel 1
  • Dieses Beispiel vergleicht die Leistung einer einfachen Polykieselsäure mit der eines Polykieselsäuremikrogels. Ein Vergleich mit der Leistung des handelsüblichen kolloidalen Siliciumdioxids, BMA-0, ist auch eingeschlossen.
  • Die einfache Polykieselsäure, die in diesem Beispiel verwendet wird, wurde durch schnelle batch-Deionisierung von Natriumsilicatlösung (1 Na&sub2;O:3,3 SiO&sub2;), enthaltend 1 Gew.-% SiO&sub2;, hergestellt, mit einem Überschuß an Polystyrolsulfonsäureharz Dowex 50W-X8 [H+]. Nach Absenken des pH auf 3,5 wurde das Harz abfiltriert und die Lösung auf 0,125 Gew.-% SiO&sub2; verdünnt.
  • Das verwendete Polykieselsäuremikrogel wurde durch partielle Ansäuerung und Alterung einer Natriumpolysilicatlösung, enthaltend 4 Gew.-% SiO&sub2;, hergestellt. Dann wurden 19 ml einer 1,98 molaren Schwefelsäure über eine Zeitdauer von 15 Sekunden zu 300 g Natriumpolysilicatlösung unter gutem Rühren zugefügt. Der pH der Lösung sank auf 10,01. Die Lösung wurde beiseite gestellt und für eine Stunde gealtert, nach welcher sie durch Verdünnen auf 0,125 Gew.-% SiO&sub2; stabilisiert wurde.
  • Für die Vergleichstests wurden kanadischen Standardentwässerungs-Messungen durchgeführt, unter Verwendung einer alkalischen Feinpapierbeschickung einer Konsistenz von 0,3 Gew.-%. Die suspendierten Feststoffe umfaßten 70 Gew.-% gebleichten Kraftzellstoff (70 % Hartholz/30 % Weichholz) und 30 Gew.-% ausgefälltes Calciumcarbonat. Der pH war 8,0.
  • Die Tests der verschiedenen Siliciumdioxidprodukte wurden alle in Korrbination mit einer kationischen Stärke, die der Beschickung mit einer konstanten Menge von 1 Gew.-% (20 lb/t) des Trockengewichts der Bescnickungsbase, zugefügt waren. Die kationische Stärke war BMB-S190, eine Kartoffelstärke mit einem Stickstoffsubstitutionsgrad von etwa 0,03, verkauft von Procomp für die Verwendung mit dessen Compozil-System. Siehe Tabelle 1 für die Ergebnisse. TABELLE 1 ENTWÄSSERUNGSMESSUNGEN Entwässerung, ml Gew.-% (lb/t) SiO&sub2;-Beschickung kolloidales Siliciumdioxid einfache Polykieselsäure Polykieselsäuremikrogel
  • Aus Tabelle 1 ist ersichtlich, daß die einfache unvernetzte Polykieselsäure nur geringe Aktivität bei der Verbesserung der Entwässerung der Beschickung zeigte. Die mikrogelierte Polykieselsäure zeigte jedoch eine Gesamtaktivität, die mindestens so gut war wie das im Handel erhältlich kolloidale Siliciumdioxid und sogar eine etwas verbesserte Aktivität bei den wirtschaftlich erwünschten geringen Einsatzmengen von 0,02 bis 0,2 Gew.-% (1 bis 4 lb/t) SiO&sub2;.
    • Beispiel 2
  • Dieses Beispiel zeigt die Verwendung von Papierhersteller-Alaun als einen Initiator für die Polysilicatmikrogelbildung.
  • Zu 300 g Natriumpolysilicatlösung, enthaltend 4 Gew.-% SiO&sub2;, und unter starkem Rühren in einem Waring-Mischer gehalten, wurden aus einer Pipette 75 Milliliter (ml) 10 Gew.-% Alaun [Aluminiumsulfat, Al&sub2;(SO&sub4;)&sub3;.14H&sub2;O] zugefügt. Das Gemisch wurde eine Minute gemischt, um eine milchige weiße Lösung mit einem pH von 9,8 zu ergeben und welches einen feinen weißen Niederschlag enthielt. Ein Teil wurde sofort auf 0,125 Gew.-% SiO&sub2; [Mikrogel 2A] verdünnt. Ein weiterer Teil wurde nach 20 minütigem Stehen auf 0,125 Gew.-% SiO&sub2; [Mikrogel 2B] verdünnt. Der Rest der Vorratslösung gelierte nach 30 Minuten vollständig. Die beiden verdünnten Lösungen des Polysilicatmikrogels wurden auf Entwässerungswirkung auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 beschrieben, geprüft. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 aufgelistet. TABELLE 2 ENTWÄSSERUNGSMESSUNGEN Entwässerung, ml Gew.-% (lb/t) SiO&sub2;-Beschickung kolloidales Siliciumdioxid Polysilicatmikrogel
  • Die Entwässerungswerte aus Tabelle 2 zeigen, daß die mit beiden Mikrogelen erhaltene Entwässerung mindestens so gut war die der handelsüblichen Probe mit kolloidalem Siliciumdioxid, insbesondere bei einer üblichen Einsatzmenge von (4-8 lb/t) 0,2-0,4 Gew.-%.
    • Beispiel 3
  • Dieses Beispiel zeigt die Verwendung von Borax (Natriumorthoboratdecahydrat, Na&sub2;B&sub4;O&sub7; 10H&sub2;O) als Initiator für die Bildung des Polysilicatmikrogels.
  • Zu 60 g einer 5 gew.-%igen Boraxlösung wurden unter gutem Rühren 40 g Natriumpolysilicatlösung, enthaltend 3,75 Gew.-% SiO&sub2;, gegeben. Nach dem Mischen wurde das Gemisch zur Alterung beiseite gestellt. Nach 8 Minuten wurde ein Teil auf 0,125 Gew.-% SiO&sub2; verdünnt. Die Gelerstarrungszeit des restlichen unverdünnten Anteils betrug 23 Minuten. Entwässerungsmessungen wurden mit dem verdünnten Mikrogel in einer alkalischen Beschickung, ähnlich zu der aus Beispiel 1, durchgeführt. Die verwendete kationische Stärke war jedoch eine Probe kationische Kartoffelstärke, Stalok 400, erhalten von A. E. Staley Mfg. Co., Decatur, IL. Die Stärkebeschickung betrug wieder 1 Gew.-% (20 lb/t) in allen Tests, deren Ergebnisse in Tabelle 3 wiedergegeben sind. TABELLE 3 ENTWÄSSERUNGSMESSUNGEN Entwässerung, ml Gew.-% (lb/t) SiO&sub2;-Beschickung kolloidales Siliciumdioxid Polysilicatmikrogel
  • Bei den wirtschaftlich erwünschten niedrigen Beschickungen von 0,05- 0,2 Gew.-% (1 bis 4 lb/t) SiO&sub2; überragt das Polysilicatmikrogel das kolloidale Siliciumdioxidsol. Die optimale Wirkung des Polysilicatmikrogels lag bei einer Beschickung von 0,2 Gew.-% (4 lb/t) gegenüber 0,4 Gew.-% (8 lb/t) für kolloidales Siliciumdioxid.
    • Beispiel 4
  • Dieses Beispiel erläutert zwei Verfahren, die Natriumstannat (Na&sub2;SnO&sub4;) als Initiator für die Herstellung des Polysilicatmikrogels verwenden.
    • Mikrogel 4A:
  • 50 g einer Lösung, enthaltend 5,2 Gew.-% Natriumstannat, wurde über etwa 15 Sekunden unter gutem Rühren zu 50 g Natriumpolysilicat enthaltend 5 Gew.-% SiO&sub2; zugegeben. Das Gemisch wurde beiseite gestellt. Nach 4 Stunden wurde das Gemisch etwas viskos und wurde dann auf 0,125 Gew.-% SiO&sub2; zur Bewertung als Entwässerungsmittel verdünnt.
    • Mikrogel 4B:
  • 46 g einer Lösung, enthaltend 10 Gew.-% Natriumstannat, wurde über etwa 15 Sekunden unter gutem Rühren zu 64 g Natriumpolysilicatlösung enthaltend 5,5 Gew.-% SiO&sub2; gegeben. Das Gemisch wurde beiseite gestellt. Nach etwa 3,5 Stunden hatte es sich zu einem sehr lockeren Gel abgesetzt. Dieses lockere Gel wurde in einen Waring-Mischer überführt, der 350 g Wasser enthielt und mit hoher Geschwindigkeit etwa 2 Minuten lang gerührt, unter Bildung einer klaren Lösung. Diese Lösung wurde dann zur Bestimmung der Entwässerungswirksamkeit weiter auf 0,125 Gew.-% SiO&sub2; verdünnt.
  • Kanadische Standardentwässerungsmessungen wurden unter Verwendung von beiden Mikrogelen mit verschiedenen Mengen in einer alkalischen Beschickung, ähnlich wie die in Beispiel 1 verwendete, durchgeführt. Alle Tests wurden unter Verwendung von kationischer Kartoffelstärke BMB S-190 mit einer Beschickung von (20 lb/t) 1 Gew.-% durchgeführt. TABELLE 4 ENTWÄSSERUNGSMESSUNG Entwässerung, ml Gew.-% (lb/t) SiO&sub2;-Beschickung kolloidales Siliciumdioxid Polysilicatmikrogel
  • Es ist ersichtlich, daß beide Miktogele wesentlich verbesserte Entwässerungswirksamkeit zeigen.
    • Beispiel 5
  • Dieses Beispiel verwendet Natriumaluminat (NaAlO&sub2;) als Initiator für die Polysilicatmikrogelbildung.
  • 7,5 g einer Natriumpolysilicatlösung, enthaltend 10 Gew.-% SiO&sub2;, wurde auf 30 g mit Wasser verdünnt. Zu dieser wurden langsam und unter gutem Rühren 20 g Natriumaluminatlösung, enthaltend 1,0 Gew.-% Al&sub2;O&sub3;, hinzugefügt. Das verwendete Natriumaluminat war eine Verdünnung eines handelsüblichen flüssigen Konzentrats, VSA-45, erhalten von Vinings Industries, Atlanta, GA. Das Gemisch ließ man 5 Minuten ohne Rühren altern und wurde dann getestet. Die Probe wurde auf 0,125 Gew.-% SiO&sub2; zur Bestimmung verdünnt. Der unverdünnte Anteil gelierte nach 14 Minuten. Eine alkalische Beschickung, ähnlich wie die in Beispiel 1 verwendete, wurde verwendet, um die Entwässerung der verschiedenen Kombinationen des Polysilicatmikrogels und 1 Gew.-% (20 lb/t) kationische Stärke BMB S-190 zu messen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 5 aufgezeichnet. TABELLE 5 ENTWÄSSERUNGSMESSUNG Entwässerung, ml Gew.-% (lb/t) SiO&sub2;-Beschickung kolloidales Siliciumdioxid Polysilicatmikrogel
  • Das Polysilicatmikrogel zeigte eine wesentlich verbesserte Wirksamkeit gegenüber kolloidalem Siliciumdioxid.
    • Beispiel 6
  • Dieses Beispiel zeigt die Verwendung von Kaliumdichromat (K&sub2;CrO&sub7;) als Initiator für die Polysilicatmikrogelbildung.
  • Kaliumdichromatlösung (71,6 g von 5 gew.-%igem K&sub2;Cr&sub2;O&sub7;) wurde unter gutem Rühren zu 25 g Natriumpolysilicatlösung, enthaltend 10 Gew.-% SiO&sub2;, gegeben und vorverdünnt auf 94,4 g. Das Gemisch wurde beiseite gestellt, um zu altern. Es gelierte innerhalb von 3,5 Minuten. Ein zweites Präparat wurde 2,5 Minuten nach Mischen entnommen und auf 0,125 Gew.-% SiO&sub2; entnommen. Entwässerungstests wurden wieder unter den gleichen Bedingungen, wie diejenigen in Beispiel 1 beschrieben, durchgeführt und die Ergebnisse sind in Tabelle 6 aufgeführt. TABELLE 6 ENTWÄSSERUNGSMESSUNGEN Entwässerung, ml Gew.-% (lb/t) SiO&sub2;-Beschickung kolloidales Siliciumdioxid Polysilicatmikrogel
  • Das Polysilicatmikrogel zeigte eine mit dem kolloidalen Siliciumdioxid vergleichbare Wirksamkeit.
    • Beispiel 7
  • Dieses Beispiel zeigt die Verwendung von Polykieselsäuremikrogelen in Kombination mit kationischem Guar in sauren Beschickungen bei pH 4,5 und pH 6,0.
  • Eine 6 gew.-%ige Polykieselsäurelösung wurde zuerst durch Deionisieren einer Natriumpolysilicatlösung enthaltend 6 Gew.-% SiO&sub2; hergestellt. Die Polysilicatlösung wurde durch eine Glassäule mit 38 mm (1,5 Inch) Durchmesser, gefüllt mit etwa 36 cm (14 Inches) Polystyrolsulfonsäure-Ionenaustauscherharz Dowex 50W-X8[H+], geleitet. Die Fließgeschwindigkeit von etwa 30 ml/Minute wurde eingestellt, um so den pH der ausströmenden Polykieselsäure bei pH 2,6 zu halten. Nach Sammeln von etwa 300 ml des Produktes wurde ein Teil auf einen Gehalt von 1 Gew.-% SiO&sub2; verdünnt und beiseite gestellt. Der Rest des Produktes gelierte etwa während eines Tages.
  • Nach Stehen über eine Woche wurde ein Teil der 1 gew.-%igen SiO&sub2;- Lösung weiter auf 0,125 Gew.-% SiO&sub2; für die Bestimmung auf Entwässerungswirksamkeit in zwei sauren Beschickungen, eine bei pH 6 und die andere bei pH 4,5, verdünnt. Die Oberfläche des gealterten Polykieselsäuremikrogels wurde auf 1076 m²/g bestimmt unter Verwendung des Titrationsverfahrens von G. W. Sears, Anal. Chem. 28, (1956), S. 1981. Für die Entwässerungstests hatte die verwendete Beschickung eine Konsistenz von 0,3 Gew.-%, hergestellt aus 70 Gew.-% gebleichtem Kraftzellstoff (70 % Hartholz, 30 Weichholz) und 30 Gew.-% Klondyke -Ton, eingestellt auf den entsprechenden pH. Klondyke -Ton ist ein Produkt der Engelhard Corporation, Edison, N.J. Das Polykieselsäuremikrogel wurde in Verbindung mit Jaguar C13 kationischem Guargummi, erhalten von Stein, Hall and Co., Inc., New York, N.Y., verwendet. Alle Tests wurden mit einer Guarbeschickung von 0,2 Gew.-% (4 lb/t) durchgeführt und die Ergebnisse sind in Tabelle 7 wiedergegeben. TABELLE 7 ENTWÄSSERUNGSMESSUNGEN Entwässerung, ml Beschickung pH Gew.-% (lb/t) SiO&sub2;-Menge kolloidales Siliciumdioxid Polysilikatmikrogel
  • Mit einer SiO&sub2;-Menge von 0,4 Gew.-% (8 lb/t) kann eine wesentliche Verbesserung der Entwässerung für die Polykieselsäuremikrogel/kationisches Guar Kombination gegenüber der Kombination BMA-0/kationisches Guar beobachtet werden. Die Verbesserung bei den Beschickungen tritt sowohl bei pH 4,5 als auch bei pH 6,0 auf.
    • Beispiel 8
  • Dieses Beispiel zeigt Entwässerungs- und Siebabwassertrübungsmessungen zusammen mit Partikelretentionsmessungen unter Verwendung einer Polykieselsäuremikrogelprobe.
  • Eine Ausgangslösung des Polykieselsäuremikrogels wurde durch Batch- Entionisierung von 300 g Natriumpolysilicatlösung enthaltend 4 Gew.-% SiO&sub2; auf pH 3 unter Verwendung von Ionenaustauscherharz Dowex 50W-X8[H+], hergestellt. Die Polykieselsäure wurde auf 1 Gew.-% verdünnt und beiseite gestellt, um zu altern. Dessen Oberfläche, wie hergestellt, wurde bestimmt auf 1187 m²/g, unter Verwendung des oben beschriebenen Titrationsverfahrens von G. W. Sears. Nach Stehenlassen über etwa 18 Stunden sank die Oberfläche langsam auf 1151 m²/g. Das Mikrogel wurde dann auf seine Wirksamkeit sowohl im kanadischen Standardentwässerungs- und Britt Jar-Partikelretentionstest geprüft.
  • Für die Tests wurde eine Beschickung mit einer ähnlichen Zusammensetzung wie der in Beispiel 1 verwendeten verwendet. Die Konsistenz der Beschickung war 0,3 Gew.-% für die Entwässerungstests und 0,5 Gew.-% für die Partikelretentionstests. Bei den Entwässerungstests wurde auch die Trübung des entwässerten Siebabwassers als zusätzlicher Hinweis auf die Partikelretention g&messen. Alle Tests wurden in Gegenwart von 1 Gew.-% (20 lb/t) kationischer Stärke BMB S-190 durchgeführt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 8 und 8A wiedergegeben. TABELLE 8 ENTWÄSSERUNGS-/TRÜBUNGS-MESSUNGEN Entwässerung, ml / Trubung, NTA-Einheiten Gew.-% (lb/t) SiO&sub2;-Menge kolloidales Siliciumdioxid Polykieselsäuremikrogel
  • Aus Tabelle 8 ist ersichtlich, daß das Polykieselsäuremikrogel die optimale Wirksamkeit des handelsüblichen kolloidalen Siliciumdioxids in der Entwässerung und der Teilchenretention, beurteilt durch geringe Trübungswerte, überragt. Zusätzlich und vom wirtschaftlichen Gesichtspunkt äußerst wünschenswert erreicht das Mikrogel dieses Optimum mit einer geringeren Menge vcn 0,2 Gew.-% (4 lb/t), die nur die Hälfte der Menge von 0,4 Gew.-% (8 lb/t) beträgt, wie sie mit handelsüblichem Siliciumdioxid erforderlich ist. TABELLE 8A PARTIKELRETENTIONSMESSUNGEN (BRITT JAR) % Partikelretention Gew.-% (lb/t) SiO&sub2;-Menge kolloidales Siliciumdioxid Polykieselsäuremikrogel
  • Es ist ersichtlich, daß die Ergebnisse in Tabelle 8A die Ergebnisse aus Tabelle 8 bestätigen; namlich, daß der optimale Wert der Partikelretention unter Verwendung des Mikrogels bei nur der Hälfte der mit handelsüblichem kolloidalem Siliciumdioxid erforderlichen Menge erreicht wird.
    • Beispiel 9
  • Dieses Beispiel vergleicht die Partikelretentionswerte, erhalten unter Verwendung von zwei zusätzlichen Polysilicatmikrogelen mit den Retentionswerten, die bei der Verwendung von kolloidalem Siliciumdioxid erhalten werden.
  • Die verwendeten Polysilicatmikrogele wurden wie das Stannat-initiierte Mikrogel 4A aus Beispiel 4 und das Aluminat-initiierte Mikrogel aus Beispiel 5 hergestellt. Das kolloidale Siliciumdioxid als Vergleich war BMA-0 und das in allen Fällen verwendete Polymer war kationische Stärke BMB S-190 in einer Menge von 1 Gew.-% (20 lb/t). Alle Tests wurden unter Verwendung eines standardisierten Britt Jar-Geräts und des vorangehend beschriebenen Verfahrens durchgeführt. Die verwendete Beschickung war alkalisch mit einem pH von 8,0 und einer ähnlichen Herstellung wie der aus Beispiel 1. TABELLE 9 PARTIKELRETENTIONSWERTE % Partikelretention Gew.-% (lb/t) SiO&sub2;-Menge kolloidales Siliciumdioxid Polysilicat (Stannat) Polysilicat (Aluminat)
  • Eine verbesserte Wirksamkeit der beiden Polysilicatmikrogele gegenüber dem kolloidalen Siliciumdioxid kann den obigen Daten leicht entnommen werden.
    • Beispiel 10
  • Dieses Beispiel erläutert die Verbesserung, die erhalten wird aus der kombinierten Verwendung eines Polykieselsäuremikrogels zusammen mit einem kationischen Polyacrylamid. Eine Beschickung aus 100 % gemahlenem Holz wurde verwendet.
  • Eine Beschickung mit einer Konsistenz von 0,5 Gew.-% wurde aus 100 % steingemahlenem Holz (50 % Hartholz / 50 % Weichholz) hergestellt. Zu diesem wurden 0, 66 Gramm pro Liter (g/l) wasserfreies Natriumsulfat, um Elektrolyte zu simulieren, hinzugefügt. Der pH war 5,7. kanadische Standardentwässerungsmessungen wurden mit Teilen der Beschickung durchgeführt, zuerst auf eine Konsistenz von 0,3 Gew.-% verdünnt und nach Zugabe von ansteigenden Mengen kationischem Polyacrylamid Hyperfloc CP-905H. Dieses Material wurde von Hychem Inc., Tampa, FL. erhalten. Es hatte ein Gewichtsmittel-Molekulargewicht von 13 Millionen und war 20-30 Gew.-% kationisch. Mit Mengen von 0; 0,05; 0,1; 0,2 und 0,3 Gew.-% (0, 1, 2, 4 und 6 lb/t) des kationischen Polyacrylamids wurden Entwässerungswerte von 390, 420, 430, 430 bzw. 485 ml gemessen.
  • Für Wirksamkeitvergleiche eines Polykieselsäuremikrogels mit kolloidalem Siliciumdioxid wurde eine konstante Menge von 0,2 Gew.-% (4 lb/t) Hyperfloc CP-905H gewählt. Das Polykieselsäuremikrogel war eine 1 gew.-%ige SiO&sub2;-Lösung, die 6 Tage früher durch die Deionisierung auf pH 3,5 und Verdünnen auf eine Natriumpolysilicatlösung, enthaltend 4 Gew.-% SiO&sub2;, hergestellt worden war. Das kolloidale Siliciumdioxid war BMA-0. Die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 10 wiedergegeben. Sie enthalten auch Trübungsmessungen der Siebabwasserentwässerung aus den Entwässerungstests. TABELLE 10 ENTWÄSSERUNG-/TRÜBUNGSMESSUNGEN Entwässerung, ml / Trübung, NTA-Einheiten Gew.-% (lb/t) SiO&sub2;-Menge kolloidales Siliciumdioxid Polykieselsäuremikrogel
  • Eine verbesserte Wirksamkeit in beiden, Entwässerung und Partikelretention (reduzierte Siebabwassertrübung) kann für die Kombination Polykieselsäuremikrogel/kationisches Polyacrylamid beobachtet werden.
    • Beispiel 11
  • Dieses Beispiel illustriert die Verwendung von verschiedenen organischen Verbindungen bei der Polysilicatmikrogelbildung.
    • Mikrogel 11A (Gamma-Butyrolacton als Initiator):
  • Sechs ml (6,72 g) Gamma-Butyrolacton wurden zu 300 g Natriumpolysilicat, enthaltend 4 Gew.-% SiO&sub2;, unter Rühren hinzugefügt. Das Gemisch wurde beiseite gestellt und es wurde gefunden, daß es in etwa 70 Minuten ein festes Gel bildet. Der pH war dann 10,67. Diese Herstellung wurde als nächstes wiederholt und getestet und nach 65 Minuten stehen, als sich ein sehr lockeres Gel gebildet hatte, verdünnt. Das lockere Gel wurde leicht unter Rühren gelöst, um ein Polysilicatmikrogel enthaltend 0,125 Gew.-%SiO&sub2; zu ergeben.
    • Mikrogel 11B (Ethylacetoacetat als Initiator):
  • Zehn ml (10,2 g) Ethylacetoacetat wurden zu 200 g Natriumpolysilicat, enthaltend 4 Gew.-% SiO&sub2;, unter Rühren hinzugefügt. Das Gemisch war anfangs trübe, aber klärte sich in weniger als 1 Minute auf. Der pH sank von 11,22 auf 10,61. Das Gemisch wurde beiseite gestellt und es wurde festgestellt, daß es in etwa 18 Minuten ein festes Gel bildete. Eines zweites ähnliches Präparat ließ man 12 Minuten stehen, bevor es auf 0,125 Gew.-% SiO&sub2; verdünnt wurde, um ein Polysilicatmikrogel für die Auswertung zur Verfügung zu stellen.
    • Mikrogel 11C (Succinanhydrid als Initiator):
  • Succinanhydrid (2, 5 g) wurde zu 200 g einer gerührten Natriumpolysilicatlösung,enthaltend 4 Gew.-% SiO&sub2;, hinzugefügt. Das Anhydrid löste sich nach etwa 5 Minuten Rühren auf und der pH sank auf 10,22. Nach weiterem Stehen bildete das Gemisch in etwa 75 Minuten ein festes Gel. Ein zweites Präparat wurde nach 45 Minuten stehen auf 0,125 Gew.-% SiO&sub2; verdünnt, um eine Polysilicatmikrogellösung zur Verfügung zu stellen.
  • Die Lösungen der Mikrogele 11A, 11B und 11C wurden auf Entwässerungsund Retentionswirksamkeit, gemessen durch Trübung des Siebabwassers, in einer alkalischen Beschickung ähnlich wie die beschrieben in Beispiel 1, bestimmt. Alle Bestimmungen wurden in Gegenwart von (20 lb/t) 1 Gew.-% kationischer Stärke BMB S-190 durchgeführt. Die Referenzprobe für Vergleichszwecke mit einem handelsüblichen Produkt war kolloidales Siliciumdioxid, BMA-0, bereits oben beschrieben. TABELLE 11 ORGANISCH INITIIERTE MIKROGELE Entwässerung, ml/ Trübung, NTA-Einheiten Gew.-% (lb/t) SiO&sub2;-Menge kolloidales Siliciumdioxid Mikrogel
  • Aus den Ergebnissen in Tabelle 11 kann man erkennen, daß die Polysilicatmikrogele im allgemeinen verbesserte Optimum-Ergebnisse gegenüber dem kolloidalen Siliciumdioxid ergaben, wie durch höhere Entwässerungswerte (verbesserte Drainage) und geringere Trübungswerte des entwässerten Siebabwassers (verbesserte Retention der Partikel) gezeigt wird.
    • Beispiel 12
  • Dieses Beispiel zeigt die Oberflächen der verschiedenen in den vorangehenden Beispielen dargestellten Polysilicatmikrogele.
  • Einige der in den vorangegangenen Beispielen beschriebenen Polysilicatmikrogele wurden erneut hergestellt und Bestimmungen ihrer Oberfläche wurden unter Verwendung einer Modifikation des bereits beschriebenen Sears-Titrationsverfahrens durchgeführt. Nach der Herstellung wurde jedes Polysilicatmiktogel auf eine Konzentration äquivalent zu etwa 0,74 Gew.-% SiO&sub2; verdünnt. Eine 200 g Menge wurde als nächstes bei Raumtamperatur auf pH 3,5 batch-deionisiert, das überschüssige Harz wurde abfiltriert und 150 g des Filtrats für die Oberfläche gemäß dem Sears-Verfahren titriert. In dem Fall der Polysilicatmikrogele, gebildet unter Verwendung von Initiatoren wie Boraten und Chromaten, welche selbst Säuren bei der Deionisierung auf pH 3,5 bilden, war es notwendig, für die daraus gebildete Säure aus dem Initiator durch Durchlaufen einer Blindprobe mit dem Initiator allein, zu korrigieren.
  • Tabelle 12 enthält die erhaltenen Oberflächen. TABELLE 12 OBERFLÄCHEN DER POLYSILICATMIKROGELE verwendeter Initiator Beispiel Nummer Mikrogel Oberfläche, m²/g Borat Stannat Aluminat Dichromat

Claims (4)

1. Verfahren zur Verbesserung der Retention und Entwässerung bei einem Papierherstellungsverfahren des Typs, worin wässrige Papierbeschickung enthaltend Papierbrei gebildet und getrocknet wird, welches umfaßt Hinzufügen eines wasserlöslichen Polysilicatmikrogels, gebildet durch partielle Gelbildung eines Alkalimetallsilicats in Verbindung mit mindestens 0,001 Gew.- Prozent, bezogen auf das Trockengewicht der Papierbeschickung, eines wasserlöslichen kationischen Polymers zum Papierbrei.
2. Verfahren nach Anspruch 1, worin das wasserlösliche kationische Polymer ausgewählt ist aus kationischer Stärke, kationischem Guar und kationischem Polyacrylamid.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, worin das wasserlösliche Polysilicatmikrogel dem Papierbrei in einer Menge von 0,001 bis 1,0 Gew.-%, bezogen auf das Trockengewicht der Papierbeschickung, zugefügt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, worin das Polysilicatmikrogel Teilchenaggregate umfaßt, worin jedes Teilchen eine Oberfläche von mindestens 1000 Meter²/Gramm aufweist.
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