FI115238B - Paperinvalmistusmenetelmä, vesiliukoinen monihiukkasinen polyalumiinisilikaattimikrogeeli ja menetelmä sen valmistamiseksi - Google Patents
Paperinvalmistusmenetelmä, vesiliukoinen monihiukkasinen polyalumiinisilikaattimikrogeeli ja menetelmä sen valmistamiseksi Download PDFInfo
- Publication number
- FI115238B FI115238B FI981900A FI981900A FI115238B FI 115238 B FI115238 B FI 115238B FI 981900 A FI981900 A FI 981900A FI 981900 A FI981900 A FI 981900A FI 115238 B FI115238 B FI 115238B
- Authority
- FI
- Finland
- Prior art keywords
- microgel
- range
- weight
- particle size
- average particle
- Prior art date
Links
Classifications
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
- D21H—PULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- D21H23/00—Processes or apparatus for adding material to the pulp or to the paper
- D21H23/76—Processes or apparatus for adding material to the pulp or to the paper characterised by choice of auxiliary compounds which are added separately from at least one other compound, e.g. to improve the incorporation of the latter or to obtain an enhanced combined effect
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B33/00—Silicon; Compounds thereof
- C01B33/20—Silicates
- C01B33/26—Aluminium-containing silicates, i.e. silico-aluminates
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
- D21H—PULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- D21H17/00—Non-fibrous material added to the pulp, characterised by its constitution; Paper-impregnating material characterised by its constitution
- D21H17/63—Inorganic compounds
- D21H17/66—Salts, e.g. alums
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Paper (AREA)
- Silicon Compounds (AREA)
- Making Paper Articles (AREA)
- Silicates, Zeolites, And Molecular Sieves (AREA)
Description
115238
Paperinvalmistusmenetelmä, vesiliukoinen monihiukkasinen polyalumiinisilikaattimikrogeeli ja menetelmä sen valmistamiseksi Tämä keksintö koskee menetelmiä paperin valmistamiseksi ja eri- 5 tyisesti mainitunlaisia menetelmiä, joissa käytetään vesiliukoisia polysilikaatti- i mikrogeelejä, erityisesti polyalumiinisilikaattimikrogeelejä ja aluminoimattomia polysilikaattimikrogeelejä, retentio- ja suotautusaineina. Lisäksi keksintö koskee polyaiumiinisilikaattimikrogeeliä ja menetelmää sen valmistamiseksi.
Keksinnön tausta 10 Vesiliukoisten polysilikaattimikrogeelien muodostus ja niiden käyttö paperinvalmistuksessa on tunnettua. US-patenttijulkaisu 4 954 220 koskee polysilikaattimikrogeelejä ja niiden käyttöä paperinvalmistuksessa. Tappi Journal 77, nro 12 (joulukuu 1994) 133 - 138, sisältää katsauksen mainitunlaisiin tuotteisiin ja niiden käyttötarkoituksiin. US-patenttijulkaisussa 5 176 891 esitetään 15 menetelmä polyalumiinisilikaattimikrogeelien valmistamiseksi, jossa muodostetaan ensin polypiihappomikrogeeli, mitä seuraa polypiihappomikrogeelin reaktio aluminaatin kanssa, jolloin muodostuu polyalumiinisilikaattia. Myös poly-alumiinisilikaattimikrogeelien käyttö parannettuina retentio- ja suotautusaineina paperinvalmistuksessa esitetään. US-patenttijulkaisussa 5 127 994 esitetään ;20 menetelmä paperin valmistamiseksi muodostamalla selluloosakuitususpensio , ja poistamalla siitä vettä kolmen yhdisteen, alumiinisuolan, kationisen poly- . . meerisen retentioaineen ja polypiihapon, läsnä ollessa.
* * . US-patenttijulkaisussa 5 176 891 esitetty polyalumiinisilikaattimikro- geelimenetelmä käsittää kolme vaihetta, nimittäin (1) alkalimetallisilikaatin ve-; 25 siliuoksen hapottamisen, jolloin muodostuu polypiihappomikrogeeliä, (2) vesi- v ' liukoisen aluminaatin lisäämisen polypiihappomikrogeeliin, jolloin muodostuu polyalumiinisilikaattia, ja (3) laimennuksen tuotteen stabiloimiseksi geeliytymis- * .1 * : V tä vastaan. Hapotusvaiheen jälkeen on välttämätön seisotusjakso, jonka aika- : na ensin muodostunut piihappo polymeroituu lineaariseksi polypiihapoksi ja , 30 sitten mikrogeelirakenteeksi, joka on ratkaiseva polyalumiinisilikaattituotteiden toimintakyvyn kannalta. Tuotteiden pinta-alan on kuvattu olevan yli 1 000 ne- * · '!* liömetriä grammaa kohden, pinnan happamuuden suurempi kuin noin 0,6 mil- i · liekvivalenttia grammaa kohden ja moolisuhteen alumiinioksidi:piidioksidi yli 1:100, edullisesti 1:25-1:4.
!15238 2
Julkaisussa WO 95/25 068 kuvataan parannusta US-patenttijul-kaisussa 5 176 891 kuvattuun menetelmään siinä suhteessa, että hapotus- ja aluminointivaiheet yhdistetään. Yksi tuloksena oleva odottamaton ja tärkeä etu on, että mikrogeelin muodostumisen vaatima seisotusvaihe lyhenee merkittä-5 västi. Kyseisen keksinnön mukaisella menetelmällä tuotetuilla monihiukkasisil-la polyalumiinisilikaattituotteilla on hyvä aktiivisuus retentio- ja suotautusainei-na paperinvalmistuksessa välittömästi formaation yhteydessä (ei seisotusjak-soa) ja ne saavuttavat optimaalisen toimintakykynsä merkittävästi lyhyemmässä ajassa kuin aiemmilla menetelmillä valmistetut tuotteet. Tuotteen muodos- 10 tuksen vaatimia seisotusjaksoja vältetään tai ne minimoidaan aina sen ollessa mahdollista paperinvalmistuksessa, sillä ne vaativat lisä- tai ylisuurta laitteistoa, ja niiden tiedetään aiheuttavan ongelmia, kuten laadultaan epätasaisia tuotteita. Mikä tahansa seisotusjakson lyhentäminen on siten parannus paperinvalmistusprosessiin ja tuotteen laatuun.
15 Julkaisussa WO 95/25 068 kuvatun menetelmän yksi tärkeä puoli on vesiliukoisen alumiinisuolan lisääminen alkalimetallisilikaattiliuoksen hapo-tukseen käytettyyn happoon. Tällä tavalla syntyy hydratoitunutta alumiinihydroksidia samanaikaisesti piihapon kanssa, ja siten sinä aikana, kun piihappo polymeroituu polypiihapoksi ja muodostuu monihiukkasinen mikrogeeli, alumii- 20 nihydroksidi tulee suoraan sisällytetyksi polymeeriin, samalla kun muodostuu polyalumiinisilikaattia. Tällä menetelmällä voidaan tuottaa käyttökelpoisia po-lyalumiinisilikaatteja (PAS) laajalla alueella koostumuksia, joissa moolisuhde alumiinioksidi:piidioksidi on suunnilleen alueella 1:1 500- 1:10, mutta yleensä v : korkeintaan noin 1:1 000, edullisesti 1:750- 1:25 ja edullisimmin 1:500- 1:50.
25 Koska suhde alumiinioksidi:piidioksidi on alhainen, polyalumiinisilikaattien ko-:Y: konaispintahappamuus ei eroa merkittävästi aluminoimattomien polysilikaatti- mikrogeelien vastaavasta arvosta. Samalla anioninen varaus säilyy alempiin pH-alueisiin asti kuin aluminoimattomalla polypiihapolla.
:\\ Julkaisun WO 95/25 068 mukainen menetelmä voidaan toteuttaa ,··*, 30 kaksivaiheisena prosessina, joka käsittää (a) 0,1-6paino-% Si02:a sisältävän, vesipitoisen alkalimetallisili-v : kaattiliuoksen hapotuksen pH-arvoon 2-10,5 käyttämällä hapanta vesipitoista :,,,· liuosta, joka sisältää alumiinisuolaa; :·. (b) vaiheen a tuotteen laimennuksen vedellä SiCVpitoisuuteen * I 1 35 <2paino-%.
* > 115238 3
Hapotusvaiheen jälkeen voidaan mahdollisesti käyttää seisotusvai-hetta tuotteen toimintakyvyn parantamiseksi edelleen. Mainitunlaista seisotus-vaihetta ei tarvita, ja se heikentää jossakin määrin tästä menetelmästä saatavaa etua, lyhennystä ajassa, jonka polyalumiinisilikaattituotteet vaativat saa-5 vuttaakseen maksimiaktiivisuuden.
Tässä menetelmässä voidaan käyttää mitä tahansa vesiliukoista si-likaattisuolaa; alkalimetaHisilikaatit, kuten natriumsilikaatti, ovat edullisia. Esimerkiksi natriumsilikaattia, Na20:3,2Si02 (painosuhde), voidaan käyttää.
Mitä tahansa happoa, jonka pKa on pienempi kuin noin 5, voidaan 10 käyttää. Epäorgaaniset mineraalihapot ovat edullisempia kuin orgaaniset hapot; rikkihappo on edullisin.
Mitä tahansa käytettyyn happoon liukenevaa alumiinisuolaa voidaan käyttää. Sopivia valintoja ovat alumiinisulfaatti, -kloridi, -nitraatti ja -asetaatti. Emäksisiä suoloja, kuten natriumaluminaattia ja -kloorihydrolia, AI(OH)2CI, voi-15 daan myös käyttää. Jos käytetään alkalimetallialuminaatteja, ne voidaan ensin muuttaa alumiinimetallisuolaksi reaktiolla hapon kanssa.
Julkaisun WO 95/25 068 mukaisen menetelmän toteuttamiseksi laimea vesipitoinen alkalimetallisilikaattiliuos, joka sisältää noin 0,1-6 paino-%, edullisesti noin 1-5 paino-% ja edullisimmin 2-4 paino-%, Si02:a, sekoite-20 taan nopeasti laimean vesipitoisen happoliuoksen kanssa, joka sisältää liuennutta alumiinisuolaa, niin että syntyy liuos, jonka pH on suunnilleen alueella • : 2 - 10,5. Edullisempi pH-alue on 7 - 10,5 ja edullisin 8-10. Sopivat happopi- toisuudet ovat alueella 1 - 50 paino-%, vaikka sekä pienempiä että suurempia • : pitoisuuksia voidaan käyttää sillä edellytyksellä, että käytetään riittävää sekoi- : 25 tusta. Yleensä happopitoisuus noin 20 paino-% on edullinen. Happoliuoksen : ; liuotetun alumiinisuolan määrä voi vaihdella noin 0,1 paino-%:sta suolan liu- : koisuusrajaan kyseisessä hapossa.
Moolisuhde AI203:Si02 tällä menetelmällä tuotetuissa polyalumii-:v. nisilikaattimikrogeeleissä voi vaihdella laajasti, suunnilleen alueella 1:500- 30 1:10, käytetyn happopitoisuuden, happoon liuotetun alumiinisuolamäärän ja * tuloksena olevan osittain neutraloidun silikaattiliuoksen pH:n mukaan. Hapotus \ alemmille pH-alueille vaatii suuremman happomäärän käyttöä ja voi johtaa sel- : laisten polyalumiinisilikaattien syntymiseen, joissa moolisuhde alumiinioksi- di:piidioksidi on suurempi. AI2(S04)3-H2S04-H20-järjestelmän liukoisuustiedot ' . 35 (Linke, Solubility of Inorganic Compunds, 4. p., 1958, voi. 1) antavat pohjan suurimpien polyalumiinisilikaateissa saavutettavissa olevien suhteiden 4
1 1 5 2 3 S
Al203:Si02 laskemiselle (käytettäessä silikaattina Na20:3,2Si02:a), kun käytetään 10-50 paino-% happoa sisältäviä, alumiinisulfaatilla kyllästettyjä rikki-happoliuoksia silikaattiliuoksen hapottamiseen pH-arvoon 9. (Tämän pH:n vallitessa noin 85 % Na20:3,2Si02:n emäksisyydestä neutraloituu.) 5 ___ H2S04 AI2(S04)3 Polyalumiinisilikaatti, (paino-%)__(paino-%)__moolisuhde Al2Q3:Si02 _10__19J3__T22_ _20__13j3__1^2_ _30__8J__T61_ _40__4^3__1:138_ 50 2,5 1:283
On havaittu, että PAS-mikrogeelien valmistusmenetelmä voidaan edullisesti toteuttaa käyttämällä happoliuosta, joka sisältää noin 20 paino-% rikkihappoa ja 1 - 6 paino-% liuennutta alumiinisulfaattia. Käyttämällä mainitunlaisia happoliuoksia edullisella pH-alueella 8-10 (edustaa Na20:3,2Si02:n 10 noin 95 - 60-painoprosenttista neutraloitumista) voidaan valmistaa polyalumii-nisilikaattimikrogeelejä, joissa moolisuhde AI203:Si02 on noin 1:35-1:400. Polyalumiinisilikaattiliuokset ovat edullisilla pitoisuus- ja pH-alueilla kirkkaita ja säilyttävät Si02-pitoisuuteen noin 0,5 paino-% laimennettuina aktiivisuutensa ,..: höytälöintiprosesseissa noin 24 tuntia.
, , 15 Samalla kun julkaisussa WO 95/25 068 kuvattu menetelmä antaa ; : tulokseksi PAS-mikrogeelejä, jotka ovat erityisen edullisia paperinvalmistuk- i sessa, nyt on yllättävästi havaittu, että vielä parempia tuloksia voidaan saavut- taa polyalumiinisilikaattimikrogeeleillä, joiden keskimääräinen hiukkas (mikro-geeli)-koko eli-mitta on 20 - 250 nanometriä.
20 Niinpä keksinnön mukainen menetelmä paperin valmistamiseksi ;· ·_ käsittää seuraavat vaiheet: (a) lisätään vesipitoiseen paperimassalietteeseen, joka sisältää / massaa ja mahdollisesti epäorgaanista täyteainetta, korkeintaan 1 paino-%, ·'. : edullisesti 0,01 -1 paino-%, massalietteen kuivapainosta vesiliukoista moni- : : 25 hiukkasista polyalumiinisilikaattimikrogeeliä, jossa moolisuhde alumiinioksi- di:piidioksidi on 1:10- 1:1 500 ja joka on valmistettu menetelmällä, joka käsittää seuraavat vaiheet: 115238 5 (i) hapotetaan alkalimetallisilikaatin vesipitoinen liuos, joka sisältää 0,1-6paino-% SiC^a, pH-alueelle 2-10,5 lisäämällä vesipitoista hapanta liuosta, joka sisältää riittävästi alumiinisuolaa mainitun moolisuhteen aikaansaamiseksi; 5 (ii) säädetään vaiheen (i) tuotteen pH alueelle 1 - 4 ennen laimen- nusvaihetta, sen jälkeen tai samanaikaisesti sen kanssa, mutta ennen geeliy-tymistä, niin että saavutetaan Si02-pitoisuus < 5 paino-%; ja vähintään noin 0,001 paino-% massalietteen kuivapainosta vesiliukoista kationista polymeeriä; 10 jolloin mikrogeelin keskimääräinen hiukkaskoko on 20 - 250 nm; (b) muodostetaan vaiheen a tuotteesta raina ja kuivataan se. pH:n säätö edellä vaiheessa (a) (ii) on edullisesti pH:n alentaminen, ja vaiheessa ai tehtävä hapotus antaa edullisesti tulokseksi alueella 7 - 10,5, edullisemmin 8- 10 ja edullisimmin 8-8,5 olevan pH-arvon. Alkalimetallisili- 15 kaattiliuos sisältää edullisesti 2-3 paino-% SiC>2'.a.
Keksinnön tavoite saavutetaan menetelmillä ja polyalumiinisilikaat-timikrogeelillä, joille on tunnusomaista se, mitä sanotaan itsenäisissä patenttivaatimuksissa. Keksinnön edulliset suoritusmuodot ovat epäitsenäisten patenttivaatimusten kohteena.
20 Tämän keksinnön yhteydessä käytettävät mikrogeelit ovat edullises ti geelejä, joiden keskimääräinen hiukkaskoko on alueella 40 - 250 nm, edulli-semmin 40-150 nm ja edullisimmin 50-100 nm. Ne ovat PAS-mikrogeelejä, jotka on valmistettu esimerkiksi julkaisussa WO 95/25 068 kuvatulla kaksivai-γ : heisella menetelmällä, jossa hapotusvaiheen jälkeen tuotetta seisotetaan väli- *:·: 25 tuista prosessiolosuhteista (ts. pH:sta, piidioksidipitoisuudesta, alumiinipitoi- :Y; suudesta, lämpötilasta) riippuva aika. Alueella 4-40 minuuttia, esimerkiksi 5-30 minuuttia, olevia seisotusaikoja voidaan normaalisti käyttää halutun hiukkaskoon aikaansaamiseksi. Esimerkiksi 15 minuutin luokkaa oleva seiso- .. . tusaika voi antaa tulokseksi keskimääräisen hiukkaskoon noin 100 nm.
* · · 30 Mikrogeelien pinta-ala on vähintään 1 000 m2 grammaa kohden, edullisesti 1 360 - 2 720 m2 grammaa kohden.
v : Mikrogeelit ovat polyalumiinisilikaattimikrogeelejä, erityisesti sellai- siä, joissa moolisuhde alumiinioksidiipiidioksidi on 1:10-1:1 500. Polyalumii-nisilikaattimikrogeelien aktiivisuutta voidaan parantaa edelleen ja pitää tämä ' . 35 aktiivisuus yllä pidempään säätämällä mikrogeelin pH suunnilleen alueelle 1 - 4 ennen laimennusvaihetta, sen jälkeen tai samanaikaisesti sen kanssa. Toi- 115238 6 nen etu, joka saavutetaan säätämällä mikrogeelin pH suunnilleen alueelle 1 -4, on, että mikrogeelejä voidaan varastoida piidioksidipitoisuuksiltaan suurempina. Siten voi olla mahdollista eliminoida laimennusvaihe kokonaan alumiini-suolan vesipitoisen happaman liuoksen lisäyksen aikana vallitsevan piidioksi-5 dipitoisuuden mukaan. pH:n säätäminen suunnilleen alueelle 1-4 mahdollistaa polyalumiinisilikaattimikrogeelien varastoinnin pitoisuuteen 4-5 paino-% asti. Mitä tahansa happoa, joka alentaa mikrogeelin pH:n suunnilleen alueelle 1-4, voidaan käyttää. Epäorgaaniset mineraalihapot ovat edullisempia kuin orgaaniset hapot; rikkihappo on edullisin.
10 Tämän keksinnön yhteydessä käytettäviä polysilikaatteja voidaan hyödyntää monissa erilaisissa flokkulaatioprosesseissa, ja ne toimivat renten-tio- ja suotautusaineina paperinvalmistuksessa (käytettävien määrien ollessa korkeintaan 1 paino-%, edullisesti 0,01 -1 paino-%, paperimassalietteen kuivapainosta). Niitä voidaan käyttää yhdistelmänä kationisten polymeerien, ku-15 ten kationisen tärkkelyksen, kationisen polyakryyliamidin ja kationisen guar-kumin, kanssa. Näitä kuvataan US-patenttijulkaisuissa 4 927 498 ja 5 176 891. Mainitunlaisia (vesiliukoisia) kationisia polymeerejä on läsnä vähintään noin 0,001 paino-% massalietteen kuivapainosta.
Anionisia polymeerejä, kuten anionista polyakryyliamidia, anionisia 20 tärkkelyksiä, anionista guarkumia, anionista polyvinyyliasetaattia ja karboksi-metyyliselluloosaa ja sen johdoksia, voidaan myös käyttää polysilikaattimikro-geelien ja kationisten polymeerien yhteydessä edullisin tuloksin. Paperinval-y : mistusolosuhteiden mukaan voidaan käyttää myös erilaisia muita kemikaaleja polysilikaattimikrogeelien ja molekyylimassaltaan suurten kationisten polymee-·:·· 25 rien yhteydessä. Järjestelmiin, jotka sisältävät suuria määriä anionista jätettä, :y. voidaan lisätä esimerkiksi molekyylimassaltaan pieniä, varaustiheydeltään suuria kationisia polymeerejä, kuten polyeteeni-imiiniä, polydiallyylidimetyy-liammoniumkloridia ja amiini-epikloorihydriinikondensaatiotuotteita, jotta saa-.. . vutetaan järjestelmän sisäinen varaustasapaino tehokkaammin ja saadaan pa- 30 rempia tuloksia. Happaman liuoksen sisältämien lisäksi tulevia määriä alumii-nisuoloja, kuten alunaa ja natriumaluminaattia, voidaan myös lisätä parempien tulosten saavuttamiseksi tietyissä olosuhteissa. Ne voidaan lisätä paperimas-salietteeseen joko esisekoittamalla ne tämän keksinnön mukaisten mikrogee-lien kanssa tai erikseen.
I · ‘ " 35 Seuraavat esimerkit annetaan keksinnön valaisemiseksi sitä kuiten- i ti» kaan rajoittamatta.
115238 7
Esimerkki 1
Valmistettiin polyalumiinisilikaatti (PAS) -liuos sekoittamalla 21 g natriumsilikaattia, jossa suhde oli 3,22 ja joka sisälsi 28,5 % Si02:a, 260 gramman kanssa deionisoitua vettä. Tuloksena olevaan 2,1 paino-% Si02:a 5 sisältävään liuokseen lisättiin 9,84 ml H2S04-liuosta (5 ekv/l), joka sisälsi 0,052 g AI2(S04)3-17H20:a, jolloin pH-arvoksi tuli 8,6. Annoksia tuloksena olevaa 2 paino-% PAS:a (Si02:n mukaan laskettuna) sisältävää liuosta laimennettiin ja stabiloitiin PAS-pitoisuuteen 0,125 paino-% (Si02:n mukaan laskettuna) pH:n ollessa 2,5 laimentamalla H2S04-liuoksella (0,0085 ekv/l) vaihtelevina ai-10 koina.
0,125 paino-% PAS:a (Si02:n mukaan laskettuna) sisältävien näytteiden keskimääräinen mikrogeelin koko määritettiin käyttämällä valonsironta-gioniometriä Brook Haven Instrument, malli BI-200SM. Mittaukset tehtiin huoneenlämpötilassa käyttämällä arigonionilaseria, jonka aallonpituus oli 488 nm 15 ja joka toimi teholla 200 mW. Valonsirontaintensiteettimittauksia tehtiin eri kulmissa ja tulokset analysoitiin käyttämällä Zimm-käyrää. Keskimääräiset mikro-geelihiukkaskoot saatiin hiukkaskokojakautumasta.
0,125 paino-% PAS:a sisältävien liuosten toimintakyky retentio- ja suotautusaineena paperinvalmistuksessa määritettiin tekemällä freeness-luku-20 testejä (Canadian Standard Freeness) käyttämällä valkaistua kraftmassalietet-tä, joka sisälsi 35 % lehtipuuta, 35 % havupuuta ja 30 % saostettua kalsium-karbonaattia ja jonka konsistenssi oli 0,3 paino-% ja pH-arvo 8. Tuotteen toimintakyky testattiin lisäämällä paperimassalietteeseen 9,07 kg/t (20 Ib/t) (kui-: vasta massalietteestä laskettuna) kationista perunatärkkelystä BMB-40 15 βε ι 25 kuntia ennen PAS-liuosten [0,907 kg/t (2 Ib/t) (Si02:n mukaan laskettuna)] li-säämistä. Sekoitus tehtiin Britt Jar -laitteessa kierrostaajuudella 750 min'1 ja höytälöity massaliete siirrettiin sitten Canadia Standard Freeness -testilaittee-seen ja tehtiin suotautumismittaukset. Freeness-lukutulokset (ml) ja piidioksi-v. dihiukkasten (mikrogeelin) keskimääräinen koko (nm) laimennusajan funktiona ’ 30 esitetään alla olevassa taulukossa 1.
;·’ Retentio määritettiin myös Britt Jar -laitteella kierrostaajuudella 750 :, · ·' min'1 lisäämällä paperimassalietteeseen 9,07 kg/t (20 Ib/t) BMB-40:tä (katso ; edellä) 15 sekuntia ennen PAS-liuosten [0,907 kg/t (2 Ib/t) (Si02:n mukaan ; | laskettuna)] lisäämistä. Kun oli sekoitettu vielä 15 sekuntia, aloitettiin veden- ’ . 35 poisto. Kiertovettä alkoi kerääntyä 5 sekunnin kuluttua, ja keräystä jatkettiin, kunnes kiertovettä oli kerätty 100 ml. Se suodatettiin lasikuitusuodattimen läpi, 115238 8 kuivattiin kiintoaine ja poltettiin se sitten. Tuloksena oleva tuhka punnittiin ja laskettiin tuhkan retentio. Tulokset annetaan myös taulukossa 1. Tulokset esitetään myös graafisesti kuviossa 1, joka esittää freeness-lukua mikrogeelin koon funktiona, ja kuviossa 2, joka on tuhkan retentiota mikrogeelin koon funk-5 tiona esittävä käyrä.
PAS-liuosten toimintakykyä testattiin (käyttämällä edellä mainittua Canadian Standard Freeness -testimenettelyä) myös erilaisissa paperinvalmis-tusformuloissa, nimittäin (i) lisäämällä 4,54 kg/t (10 Ib/t) kationista perunatärkkelystä BMB-40 10 paperimassalietteeseen 15 sekuntia ennen kationisen Percol 182:n [0,113 kg/t (0,25 Ib/t)] lisäämistä, mitä seurasi 15 sekunnin kuluttua PAS-liuosten lisäys [0,454 kg/t (1 Ib/t)]; (ii) lisäämällä 6,80 kg/t (15 Ib/t) kationista perunatärkkelystä BMB-40 paperimassalietteeseen 15 sekuntia ennen alunan [0,113 kg/t (0,25 Ib/t) 15 (AhC^in mukaan laskettuna)] lisäämistä, mitä seurasi 15 sekunnin kuluttua PAS-liuosten lisäys [0,454 kg/t (1 Ib/t)]; (iii) lisäämällä 9,07 kg/t (20 Ib/t) kationista perunatärkkelystä BMB-40 paperimassalietteeseen 15 sekuntia ennen aniosen Percol 90L:n [0,113 kg/t (0,25 Ib/t)] lisäämistä, mitä seurasi 15 sekunnin kuluttua PAS-liuosten lisä- 20 ys [0,454 kg/t (1 Ib/t)] Näiden kolmen testin tulokset esitetään graafisesti kuvioissa 3-5, ,jotka esittävät freeness-lukua mikrogeelin koon funktiona testien (i) - (iii) olles-sa vastaavasti kyseessä.
] 25 Taulukko 1 : Laimennusaika Freeness-luku Keskimääräinen Tuhkan retentio _(min)__(ml)__hiukkaskoko (nm)__{%)_ 0,5__580__8/|__21_ , . 1__615__V\$__23_ ! 2 640 18,1 31 ‘ 5__660__41^0__31_ 15__660__107,7__35_ : 30__640__250__28_ 35 610 357 26 I _ — — 37__610__530__23_ 39 595 838 23 9 1 1 5238
Esimerkki 2
Valmistettiin PAS-liuos sekoittamalla 21 g natriumsilikaattia, jossa suhde oli 3,22 ja joka sisälsi 28,5 % Si02:a, 260 gramman kanssa deionisoitua vettä. Tuloksena olevaan 2,1 paino-% Si02:a sisältävään liuokseen lisättiin 5 8,75 ml H2SC>4-liuosta (5 ekv/l), joka sisälsi 0,80 g AI2(S04)3-17H20:a, jolloin pH-arvoksi tuli 8,5. Annoksia tuloksena olevaa 2 paino-% PAS:a (Si02:n mukaan laskettuna) sisältävää liuosta laimennettiin ja stabiloitiin PAS-pitoisuu-teen 0,125 paino-% (Si02:n mukaan laskettuna) pH:n ollessa 2,0 laimentamalla H2S04-liuoksella (0,0085 ekv/l) vaihtelevina aikoina.
10 0,125 paino-% PAS:a (Si02:n mukaan laskettuna) sisältävien näyt teiden keskimääräiset mikrogeelin koot määritettiin kuten edellä, ja freeness-lukutestit tehtiin esimerkissä 1 kuvatulla tavalla. Tulokset esitetään taulukossa 2.
Taulukko 2
Laimennusaika Freeness-luku Keskimääräinen _(min)__(ml)__hiukkaskoko (nm) _05__580__AA_ _5__650__405_ 17 620 296 15 Esimerkki 3
Valmistettiin aluminoimaton polysilikaatti (PS) -liuos sekoittamalla : 21 g natriumsilikaattia, jossa suhde oli 3,22 ja joka sisälsi 28,5% Si02:a, ; 260 gramman kanssa deionisoitua vettä. Tuloksena olevaan 2,1 paino-% \ Si02:a sisältävään liuokseen lisättiin 10 ml H2S04-liuosta (5 ekv/l). Annoksia , 20 tuloksena olevaa 2 paino-% PS:a (Si02:n mukaan laskettuna) sisältävää liuos ta laimennettiin ja stabiloitiin PS-pitoisuuteen 0,125 paino-% (Si02:n mukaan laskettuna) pH:n ollessa 2,5 laimentamalla H2S04-liuoksella (0,0085 ekv/l) ; * vaihtelevina aikoina.
’ * Keskimääräiset mikrogeelin koot määritettiin ja freeness-lukutestit : : 25 tehtiin esimerkissä 1 kuvatulla tavalla. Tulokset esitetään taulukossa 3.
» ta • t · 115238 10
Taulukko 3
Laimennusaika Freeness-luku Keskimääräinen _(min)__(ml)__hiukkaskoko (nm) _05__550__37_ _15__640__405_ _30__630__605_ 420 590 201
Kuten tuloksista on nähtävissä, tämän keksinnön mukaisella alueella oleva mikrogeelin koko tarjoaa parhaan toimintakyvyn paperinvalmistuksessa (mitattuna sekä freeness-luvulla että tuhkan retentiolla).
Claims (20)
1. Paperinvalmistusmenetelmä, joka käsittää seuraavat vaiheet: (a) lisätään vesipitoiseen paperimassalietteeseen, joka sisältää 5 massaa ja mahdollisesti epäorgaanista täyteainetta, korkeintaan 1 paino-%:n massalietteen kuivapainosta vesiliukoista monihiukkasista polyalumiinisilikaat-timikrogeeliä, jossa moolisuhde alumiinioksidi:piidioksidi on 1:10-1:1500 ja joka on valmistettu menetelmällä, joka käsittää seuraavat vaiheet: (i) hapotetaan alkalimetallisilikaatin vesipitoinen liuos, joka sisältää 10 0,1-6paino-% Si02:a, pH-alueelle 2-10,5 lisäämällä vesipitoista hapanta liuosta, joka sisältää riittävästi alumiinisuolaa mainitun moolisuhteen aikaansaamiseksi; (ii) säädetään vaiheen (i) tuotteen pH alueelle 1 - 4 ennen laimen-nusvaihetta, sen jälkeen tai samanaikaisesti sen kanssa, mutta ennen geeliy- 15 tyrnistä, niin että saavutetaan SiCVpitoisuus < 5 paino-%; ja vähintään noin 0,001 paino-% massalietteen kuivapainosta vesiliukoista kationista polymeeriä; jolloin mikrogeelin keskimääräinen hiukkaskoko on 20 - 250 nm ja pinta-ala yli 1 000 m2/g; 20 (b) muodostetaan vaiheen (a) tuotteesta raina ja kuivataan se.
: : 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, joka käsittää vai- .· , heen (a) tuotteen seisotuksen 4-40 minuutin ajan.
.* 3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, joka käsittää vai- ] . heen (a) tuotteen seisotuksen 5-30 minuutin ajan. , , 25
4. Jonkin patenttivaatimuksista 1 - 3 mukainen menetelmä, jossa ’; ’; ’ paperimassalietteeseen lisätään lisämäärä alumiiniyhdistettä.
‘ * 5. Jonkin patenttivaatimuksista 1 -4 mukainen menetelmä, jossa paperimassalietteeseen lisätään anionista polymeeriä.
6. Jonkin patenttivaatimuksista 1-5 mukainen menetelmä, jossa ,: 30 vaiheessa (i) tehtävä hapotus antaa tulokseksi pH-arvon 7-10,5
7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen menetelmä, jossa vaiheessa (i) tehtävä hapotus antaa tulokseksi pH-arvon 8-10.
8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen menetelmä, jossa vaiheessa (i) : - · tehtävä hapotus antaa tulokseksi pH-arvon 8 - 8,5. - ; I 115238
9. Jonkin patenttivaatimuksista 1 - 8 mukainen menetelmä, jossa alkalimetallisilikaattiliuos sisältää 2-3 paino-% Si02:a.
10 Iin keskimääräinen hiukkaskoko on alueella 50-100 nm.
10. Jonkin patenttivaatimuksista 1 -9 mukainen menetelmä, jossa mikrogeelin keskimääräinen hiukkaskoko on alueella 40 - 250 nm.
11. Patenttivaatimuksen 10 mukainen menetelmä, jossa mikrogee lin keskimääräinen hiukkaskoko on alueella 40-150 nm.
12. Patenttivaatimuksen 11 mukainen menetelmä, jossa mikrogeelin keskimääräinen hiukkaskoko on alueella 50-150 nm.
13. Patenttivaatimuksen 12 mukainen menetelmä, jossa mikrogee-
14. Jonkin patenttivaatimuksista 1-13 mukainen menetelmä, jossa mikrogeelin pinta-ala on 1 360 - 2 720 m2 grammaa kohden.
15. Menetelmä vesiliukoisen monihiukkasisen polyalumiinisilikaatti-mikrogeelin, jossa moolisuhde alumiinioksidi:piidioksidi on 1:10- 1:1500, mik- 15 rogeelin keskimääräinen hiukkaskoko 20 - 250 nm ja pinta-ala yli 1 000 m2/g, valmistamiseksi, joka menetelmä käsittää vaiheet: (i) hapotetaan alkalimetallisilikaatin vesipitoinen liuos, joka sisältää 0,1 -6 paino-% Si02:a, pH-alueelle 2-10,5 lisäämällä vesipitoista hapanta liuosta, joka sisältää riittävästi alumiinisuolaa, jotta saavutetaan mainitut moo- 20 lisuhteet; (ii) säädetään vaiheesta (i) saatavan tuotteen pH välille 1-4 en- ; nen, jälkeen tai samanaikaisesti laimennusvaiheen kanssa, mutta ennen gee- liytymistä, jotta saavutetaan Si02-pitoisuus < 5 paino-%.
16. Patenttivaatimuksen 15 mukainen menetelmä, jossa vaiheessa : 25 (i) tehtävä hapotus antaa tulokseksi pH-arvon 7-10,5
17. Patenttivaatimuksen 16 mukainen menetelmä, jossa vaiheessa t (i) tehtävä hapotus antaa tulokseksi pH-arvon 8-10.
18. Jonkin patenttivaatimuksista 15-17 mukainen menetelmä, jossa mikrogeelin keskimääräinen hiukkaskoko on alueella 40 - 250 nm. : : 30
19. Patenttivaatimuksen 18 mukainen menetelmä, jossa mikrogee- , :: Iin keskimääräinen hiukkaskoko on alueella 50- 150 nm.
. 20. Vesiliukoinen monihiukkasinen polyalumiinisilikaattimikrogeeli , vedessä, joka käsittää oleellisesti minkä tahansa patenttivaatimuksista 15-19 mukaisella menetelmällä saatavaa mikrogeeliä. 1 % » < > I » 115238
Applications Claiming Priority (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/779,099 US5707494A (en) | 1994-03-14 | 1997-01-06 | Process for preparing water soluble polyaluminosilicates |
| US77909997 | 1997-01-06 | ||
| GB9703552 | 1997-02-20 | ||
| PCT/GB1997/003552 WO1998030753A1 (en) | 1997-01-06 | 1997-12-24 | Paper making process |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FI981900A FI981900A (fi) | 1998-09-04 |
| FI981900A0 FI981900A0 (fi) | 1998-09-04 |
| FI115238B true FI115238B (fi) | 2005-03-31 |
Family
ID=25115323
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FI981900A FI115238B (fi) | 1997-01-06 | 1998-09-04 | Paperinvalmistusmenetelmä, vesiliukoinen monihiukkasinen polyalumiinisilikaattimikrogeeli ja menetelmä sen valmistamiseksi |
Country Status (29)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5707494A (fi) |
| JP (1) | JP3818455B2 (fi) |
| KR (1) | KR100537963B1 (fi) |
| CN (1) | CN1105805C (fi) |
| AT (1) | AT412289B (fi) |
| AU (1) | AU727134B2 (fi) |
| BR (1) | BR9708006A (fi) |
| CA (1) | CA2247846C (fi) |
| CH (1) | CH693215A5 (fi) |
| CZ (1) | CZ297174B6 (fi) |
| DE (2) | DE19781630T1 (fi) |
| DK (1) | DK175142B1 (fi) |
| ES (1) | ES2160026B1 (fi) |
| FI (1) | FI115238B (fi) |
| GB (1) | GB2325676B (fi) |
| HU (1) | HU225248B1 (fi) |
| ID (1) | ID20304A (fi) |
| LU (1) | LU90267B1 (fi) |
| MX (1) | MX207393B (fi) |
| MY (1) | MY116176A (fi) |
| NO (1) | NO320156B1 (fi) |
| NZ (1) | NZ331240A (fi) |
| PH (1) | PH11997058974B1 (fi) |
| PL (1) | PL193601B1 (fi) |
| RU (1) | RU2180026C2 (fi) |
| SE (1) | SE521641C2 (fi) |
| SK (1) | SK285597B6 (fi) |
| WO (1) | WO1998030753A1 (fi) |
| ZA (1) | ZA9711592B (fi) |
Families Citing this family (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2189351C2 (ru) * | 1997-06-09 | 2002-09-20 | Акцо Нобель Н.В. | Полисиликатные микрогели и материалы на основе диоксида кремния |
| TW527457B (en) | 1999-11-08 | 2003-04-11 | Ciba Spec Chem Water Treat Ltd | Manufacture of paper and paperboard |
| TW483970B (en) | 1999-11-08 | 2002-04-21 | Ciba Spec Chem Water Treat Ltd | A process for making paper and paperboard |
| TW550325B (en) | 1999-11-08 | 2003-09-01 | Ciba Spec Chem Water Treat Ltd | Manufacture of paper and paperboard |
| TW524910B (en) | 1999-11-08 | 2003-03-21 | Ciba Spec Chem Water Treat Ltd | Manufacture of paper and paperboard |
| US6379501B1 (en) * | 1999-12-14 | 2002-04-30 | Hercules Incorporated | Cellulose products and processes for preparing the same |
| US6358365B1 (en) | 1999-12-14 | 2002-03-19 | Hercules Incorporated | Metal silicates, cellulose products, and processes thereof |
| US7732495B2 (en) * | 2004-04-07 | 2010-06-08 | Akzo Nobel N.V. | Silica-based sols and their production and use |
| US7629392B2 (en) * | 2004-04-07 | 2009-12-08 | Akzo Nobel N.V. | Silica-based sols and their production and use |
| KR20090064594A (ko) * | 2006-09-27 | 2009-06-19 | 시바 홀딩 인크 | 규산질 조성물 및 제지시 이의 용도 |
| AR066831A1 (es) | 2007-06-07 | 2009-09-16 | Akzo Nobel Nv | Soles a base de silice |
| CL2008002019A1 (es) | 2007-07-16 | 2009-01-16 | Akzo Nobel Chemicals Int Bv | Composicion de carga que comprende una carga, un compuesto inorganico cationico, un compuesto organico cationico y un polisacarido anionico; metodo para preparar dicha composicion; uso como aditivo para una suspension celulosica acuosa; procedimiento para producir papel; y papel. |
| AR072689A1 (es) | 2008-07-14 | 2010-09-15 | Akzo Nobel Nv | Soles basados en silice metodo para producirlos uso y metodo para producir papel que los utiliza |
| SE537737C2 (sv) * | 2013-03-01 | 2015-10-06 | Stora Enso Oyj | In-Line-framställning av kiseldioxid för retentionsändamål ien pappers- eller kartongtillverkningsprocess |
| CN105452167B (zh) | 2013-08-23 | 2017-09-22 | 阿克佐诺贝尔化学国际公司 | 二氧化硅溶胶 |
| CN108716160A (zh) * | 2018-04-28 | 2018-10-30 | 句容市茂源织造厂 | 一种增强浆料添加层的制备方法及其在瓦楞纸板中的应用 |
Family Cites Families (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE68914638T2 (de) * | 1988-01-13 | 1994-07-21 | Eka Nobel Inc | Polyaluminosilikat-mikrogel, verfahren und zusammensetzung. |
| US4927498A (en) * | 1988-01-13 | 1990-05-22 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Retention and drainage aid for papermaking |
| US5176891A (en) * | 1988-01-13 | 1993-01-05 | Eka Chemicals, Inc. | Polyaluminosilicate process |
| SE461156B (sv) * | 1988-05-25 | 1990-01-15 | Eka Nobel Ab | Saett foer framstaellning av papper varvid formning och avvattning aeger rum i naervaro av en aluminiumfoerening, ett katjoniskt retentionsmedel och en polymer kiselsyra |
| US4954220A (en) * | 1988-09-16 | 1990-09-04 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Polysilicate microgels as retention/drainage aids in papermaking |
| SE500387C2 (sv) * | 1989-11-09 | 1994-06-13 | Eka Nobel Ab | Silikasoler, förfarande för framställning av silikasoler samt användning av solerna i pappersframställning |
| CA2044644A1 (en) * | 1991-06-14 | 1992-12-15 | Gerard Le Fevre | Method for the production of finely divided particulate siliceous material |
| FI920246A0 (fi) * | 1992-01-20 | 1992-01-20 | Kemira Oy | Foerfarande foer tillverkning av papper. |
| US5279807A (en) * | 1992-05-26 | 1994-01-18 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Method for preparing low-concentration polysilicate microgels |
| US5543014A (en) * | 1994-03-14 | 1996-08-06 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Process for preparing water soluble polyaluminosilicates |
| US5482693A (en) * | 1994-03-14 | 1996-01-09 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Process for preparing water soluble polyaluminosilicates |
-
1997
- 1997-01-06 US US08/779,099 patent/US5707494A/en not_active Expired - Lifetime
- 1997-12-23 ZA ZA9711592A patent/ZA9711592B/xx unknown
- 1997-12-24 CZ CZ0322198A patent/CZ297174B6/cs not_active IP Right Cessation
- 1997-12-24 DE DE19781630T patent/DE19781630T1/de not_active Withdrawn
- 1997-12-24 DE DE19781630A patent/DE19781630B4/de not_active Expired - Lifetime
- 1997-12-24 HU HU9902021A patent/HU225248B1/hu not_active IP Right Cessation
- 1997-12-24 CN CN97192810A patent/CN1105805C/zh not_active Expired - Fee Related
- 1997-12-24 AT AT0902897A patent/AT412289B/de not_active IP Right Cessation
- 1997-12-24 WO PCT/GB1997/003552 patent/WO1998030753A1/en active IP Right Grant
- 1997-12-24 ES ES009850013A patent/ES2160026B1/es not_active Expired - Fee Related
- 1997-12-24 CA CA002247846A patent/CA2247846C/en not_active Expired - Fee Related
- 1997-12-24 GB GB9818211A patent/GB2325676B/en not_active Expired - Fee Related
- 1997-12-24 SK SK1372-98A patent/SK285597B6/sk not_active IP Right Cessation
- 1997-12-24 NZ NZ331240A patent/NZ331240A/en not_active IP Right Cessation
- 1997-12-24 AU AU53335/98A patent/AU727134B2/en not_active Ceased
- 1997-12-24 BR BR9708006-3A patent/BR9708006A/pt not_active IP Right Cessation
- 1997-12-24 CH CH01809/98A patent/CH693215A5/de not_active IP Right Cessation
- 1997-12-24 PL PL97328510A patent/PL193601B1/pl not_active IP Right Cessation
- 1997-12-24 PH PH58974A patent/PH11997058974B1/en unknown
- 1997-12-24 RU RU98118229/12A patent/RU2180026C2/ru not_active IP Right Cessation
- 1997-12-24 JP JP53061698A patent/JP3818455B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 1997-12-24 ID IDW980086A patent/ID20304A/id unknown
- 1997-12-24 KR KR1019980707007A patent/KR100537963B1/ko not_active IP Right Cessation
-
1998
- 1998-01-05 MY MYPI98000043A patent/MY116176A/en unknown
- 1998-07-30 NO NO19983513A patent/NO320156B1/no not_active IP Right Cessation
- 1998-08-05 LU LU90267A patent/LU90267B1/fr active
- 1998-08-11 SE SE9802705A patent/SE521641C2/sv not_active IP Right Cessation
- 1998-08-17 MX MX9806653A patent/MX207393B/es unknown
- 1998-09-03 DK DK199801111A patent/DK175142B1/da not_active IP Right Cessation
- 1998-09-04 FI FI981900A patent/FI115238B/fi not_active IP Right Cessation
Also Published As
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| FI115238B (fi) | Paperinvalmistusmenetelmä, vesiliukoinen monihiukkasinen polyalumiinisilikaattimikrogeeli ja menetelmä sen valmistamiseksi | |
| EP0750588B1 (en) | Improved process for preparing water soluble polyaluminosilicates | |
| US5543014A (en) | Process for preparing water soluble polyaluminosilicates | |
| CA2067506C (en) | Silica sols, a process for the production of the silica sols and use of the sols | |
| JPH0219593A (ja) | 紙の製造方法 | |
| JP3434520B2 (ja) | ポリ珪酸塩ミクロゲル | |
| RU2363656C2 (ru) | Золи на основе диоксида кремния, их получение и использование | |
| FI114327B (fi) | Polysilikaattimikrogeelejä retentio/suotautusaineina paperinvalmistuksessa | |
| JPH05239800A (ja) | 紙及び板紙の製造 | |
| JPS63500190A (ja) | 製紙法 | |
| US5626721A (en) | Process for preparing water soluble polyaluminosilicates | |
| FI100611B (fi) | Menetelmä paperin valmistamiseksi | |
| KR20090106471A (ko) | 셀룰로스 제품의 제조 방법 | |
| MXPA98006653A (en) | Paper making process | |
| CA2920342C (en) | Silica sol | |
| US7156955B2 (en) | Papermaking process using a specified NSF to silica-based particle ratio | |
| JPH0299692A (ja) | 製紙方法 | |
| AU2002359217A1 (en) | Aqueous silica-containing composition and process for production of paper | |
| US20130062028A1 (en) | Use of acidic water in the manufacture of paper | |
| JP2804629B2 (ja) | 製紙における保持／水切り助剤としてのポリシリケートミクロゲル | |
| MXPA01010727A (en) | Silica-based sols |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FG | Patent granted |
Ref document number: 115238 Country of ref document: FI |
|
| MM | Patent lapsed |