RU2180026C2 - Способ изготовления бумаги - Google Patents
Способ изготовления бумаги Download PDFInfo
- Publication number
- RU2180026C2 RU2180026C2 RU98118229/12A RU98118229A RU2180026C2 RU 2180026 C2 RU2180026 C2 RU 2180026C2 RU 98118229/12 A RU98118229/12 A RU 98118229/12A RU 98118229 A RU98118229 A RU 98118229A RU 2180026 C2 RU2180026 C2 RU 2180026C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- microgel
- water
- sio
- particle size
- stage
- Prior art date
Links
Images
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)
Abstract
Способ касается изготовления бумаги. В водную композицию бумаги, содержащую волокнистый материал и неорганический наполнитель, вводят водорастворимый полисиликатный микрогель и водорастворимый полимер. Затем формуют и сушат продукт. При этом используют микрогель со средним размером частиц в пределах 20-250 нм с площадью поверхности свыше 1000 м2/г. Полисиликатным микрогелем предпочтительно является полиалюмосиликат, особенно тот, который имеет молярное отношение окись алюминия : двуокись кремния между 1:10 и 1: 1500. Использование таких микрогелей приводит к улучшенным характеристикам по удержанию наполнителя и обезвоживанию. 4 с. и 17 з.п.ф-лы, 4 табл., 5 ил.
Description
Изобретение относится к способам изготовления бумаги и особенно касается таких способов, которые связаны с использованием водорастворимых полисиликатных микрогелей, особенно полиалюмосиликатных микрогелей и неалюминированных полисиликатных микрогелей в качестве вспомогательных веществ для повышения удерживаемости наполнителя и улучшения обезвоживания.
Предпосылки к созданию изобретения
Известно образование водорастворимых полисиликатных микрогелей и их использование в бумажном производстве. Патент США 4954220 касается полисиликатных микрогелей и их использования в бумажном производстве. В "Tappi journal" за декабрь 1994 г. /т. 77, 12/ на с. 133-138 содержится обзор таких веществ и областей их применения. В патенте США 5176891 раскрывается способ получения полиалюмосиликатных микрогелей, заключающийся в первоначальном образовании микрогеля поликремниевой кислоты с последующей реакцией микрогеля поликремниевой кислоты с алюминатом для образования полиалюмосиликата. Кроме того, раскрывается использование в бумажном производстве полиалюмосиликатных микрогелей в качестве улучшенных веществ для повышения удерживаемости наполнителя и улучшения обезвоживания. В патенте США 5127994 раскрывается способ изготовления бумаги путем образования и обезвоживания суспензии целлюлозных волокон в присутствии трех соединений: соли алюминия, катионного полимерного вещества для повышения удерживаемости наполнителя и поликремниевой кислоты.
Известно образование водорастворимых полисиликатных микрогелей и их использование в бумажном производстве. Патент США 4954220 касается полисиликатных микрогелей и их использования в бумажном производстве. В "Tappi journal" за декабрь 1994 г. /т. 77, 12/ на с. 133-138 содержится обзор таких веществ и областей их применения. В патенте США 5176891 раскрывается способ получения полиалюмосиликатных микрогелей, заключающийся в первоначальном образовании микрогеля поликремниевой кислоты с последующей реакцией микрогеля поликремниевой кислоты с алюминатом для образования полиалюмосиликата. Кроме того, раскрывается использование в бумажном производстве полиалюмосиликатных микрогелей в качестве улучшенных веществ для повышения удерживаемости наполнителя и улучшения обезвоживания. В патенте США 5127994 раскрывается способ изготовления бумаги путем образования и обезвоживания суспензии целлюлозных волокон в присутствии трех соединений: соли алюминия, катионного полимерного вещества для повышения удерживаемости наполнителя и поликремниевой кислоты.
Способ получения полиалюмосиликатных микрогелей, раскрытый в патенте США 5176891, содержит три стадии, а именно: 1/ подкисление водного раствора силиката щелочного металла для образования микрогеля поликремниевой кислоты, 2/ введение водорастворимого алюмината в микрогель поликремниевой кислоты для образования полиалюмосиликата и 3/ разбавление для стабилизации продукта против гелеобразования. После стадии подкисления следует необходимый период старения, во время которого образованную вначале кремниевую кислоту полимеризуют в линейную поликремниевую кислоту и затем в микрогелевую структуру, которая имеет решающее значение для свойств полиалюмосиликатных продуктов. Как описано, продукты имеют площадь поверхности больше чем 1000 м2/г, поверхностную кислотность больше чем около 0,6 мэкв/г и молярное отношение окись алюминия/двуокись кремния больше чем 1:100, предпочтительно между 1:25 и 1: 4.
В WO 95/25068 описывается усовершенствование по сравнению со способом, описанном в патенте США 5176891, которое заключается в объединении стадий подкисления и алюминирования. Неожиданным и важным получаемым полезным эффектом является значительное уменьшение периода старения, необходимого для образования микрогеля. Полидисперсные полиалюмосиликатные продукты, получаемые способом согласно этому изобретению, сразу же при образовании /без какого-либо периода старения/ обладают хорошей активностью в качестве веществ для повышения удерживаемости наполнителя и для улучшения обезвоживания в бумажном производстве, причем они достигают своих оптимальных свойств за значительно меньший период времени, чем продукты, получаемые при прежних способах. В бумажном производстве стремятся по возможности исключить или уменьшить до минимума периоды старения, необходимые для образования продукта, так как они требуют дополнительного или завышенного по размеру оборудования и, как известно, создают проблемы, как, например, неоднородное качество продуктов. Таким образом, любое уменьшение периода старения является усовершенствованием в способе производства бумаги и приводит к улучшению качества продукта.
Важным аспектом способа, описанного в WO 95/25068, является введение водорастворимой соли алюминия в кислоту, используемую для подкисления раствора силиката щелочного металла. Таким образом, гидратированную гидроокись алюминия получают одновременно с кремниевой кислотой, и при этом во время полимеризации кремниевой кислоты в поликремниевую кислоту и образования полидисперсного микрогеля алюминия непосредственно вводят в полимер с сопровождающимся образованием полиалюмосиликата. При этом способе можно получать полезные полиалюмосиликаты /ПАС/ в широком интервале составов, имеющих молярные отношения окись алюминия/двуокись кремния в пределах приблизительно 1: 1500-1: 10, но обычно около 1:1000 или менее предпочтительно 1:750-1:25 и наиболее предпочтительно 1: 500-1: 50. Вследствие низкого отношения окись алюминия/двуокись кремния общая поверхностная кислотность полиалюмосиликатов не отличается значительно от общей поверхностной кислотности неалюминированных полисиликатных микрогелей. В то же самое время анионный заряд сохраняется при меньших интервалах рН, чем это наблюдается с неалюминированной поликремниевой кислотой.
Способ по WO 95/25068 можно осуществлять как двухстадийный процесс, содержащий:
а) подкисление водного раствора силиката щелочного металла, содержащего 0,1-6 мас.% SiO2, до рН 2-10,5, используя водный кислый раствор, содержащий соль алюминия, и
б) разбавление водой продукта, полученного на стадии (а), перед гелеобразованием до содержания SiO2≤2 мас.%.
а) подкисление водного раствора силиката щелочного металла, содержащего 0,1-6 мас.% SiO2, до рН 2-10,5, используя водный кислый раствор, содержащий соль алюминия, и
б) разбавление водой продукта, полученного на стадии (а), перед гелеобразованием до содержания SiO2≤2 мас.%.
По выбору после стадии подкисления можно использовать стадию старения с целью дальнейшего улучшения свойств продукта. Такой период старения не требуется, и он отчасти препятствует положительному эффекту, получаемому при этом способе, т. е. уменьшению времени, которое необходимо для достижения максимальной активности полиалюмосиликатных продуктов.
При этом способе можно использовать любую водорастворимую силикатную соль, причем предпочитаются силикаты щелочного металла, как, например, силикат натрия. Например, можно использовать силикат натрия, Na2O:3,2 SiO2 по весу.
Возможно использование любой кислоты с показателем кислотности меньше чем около 5. Органическим кислотам предпочитаются неорганические минеральные кислоты; наиболее предпочтительной является серная кислота.
Возможно использование любой соли алюминия, которая растворима в применяемой кислоте. Подходящими солями являются сульфат, хлорид, нитрат и ацетат алюминия. Кроме того, возможно использование основных солей, как, например, алюмината натрия и хлоргидролалюминия, Аl(ОН)2Сl. Если используются алюминаты щелочных металлов, то их можно вначале превратить в соль алюминия путем реакции с кислотой.
Для осуществления способа по WO 95/25068 разбавленный водный раствор силиката щелочного металла, содержащий около 0,1-6 мас.% SiO2, предпочтительно около 1-5 мас.% SiO2 и наиболее предпочтительно 2-4 мас.% SiO2, быстро перемешивают с разбавленным водным раствором кислоты, содержащим растворенную соль алюминия, с тем чтобы получить раствор с рН в интервале приблизительно 2-10,5; и более предпочтительно - в интервале 7-10,5 и наиболее предпочтительно - в интервале 8-10. Подходящие концентрации кислоты находятся в интервале 1-50 мас.%, хотя концентрации могут быть как меньше, так и больше при условии, что проводится надлежащее перемешивание. Обычно предпочитается концентрация, равная около 20 мас.% кислоты. Количество соли алюминия, растворенной в кислом растворе, может варьироваться от около 0,1 мас.% вплоть до предела растворимости соли в кислоте.
Молярное отношение Аl2O3/SiO2 в полиалюмосиликатных микрогелях, полученных по этому способу, может широко варьироваться от около 1:500 до 1:10 в зависимости от концентрации используемой кислоты, количества соли алюминия, растворенной в кислоте, и рН получающегося в результате частично нейтрализованного раствора силиката. Подкисление до меньших значений рН требует использования большего количества кислоты и может привести к образованию полиалюмосиликатов, имеющих более высокие молярные отношения окись алюминия/двуокись кремния. Данные о растворимости системы Аl2(SO4)3-Н2SO4-Н2O (Linke, "Solubility of Inorganic Compounds", 4th Ed. 1958, Vol.1) предоставляют основу для расчета максимальных отношений Аl2O3/SiO2, достижимых в полиалюмосиликатах (в случае применения Na2O:3,2 SiO2 в качестве силиката) при использовании растворов серной кислоты, содержащих 10-50 мас.% кислоты и насыщенных сульфатом алюминия, для подкисления раствора силиката до рН 9 (см. табл. 1а). (При этом рН нейтрализуется приблизительно 85% щелочности Na2O:3,2 SiO2).
Как показано, способ получения полиалюмосиликатных (ПАС) микрогелей предпочтительно осуществляют с использованием кислого раствора, содержащего около 20 мас.% серной кислоты и 1-6 мас.% растворенного сульфата алюминия. Используя такие кислые растворы с рН по всему предпочтительному интервалу 8-10, соответствующему приблизительно 95-60 мас.%-ной нейтрализации Na2O:3,2 SiO2), можно получить полиалюмосиликатные микрогели с молярными отношениями Аl2O3/SiO2 от около 1:35 до 1:400. В предпочтительных интервалах концентраций и рН растворы полиалюмосиликатов - прозрачны и после разбавления до около 0,5 мас.% SiO2 в течение приблизительно 24 ч сохраняют свою активность в процессах хлопьеобразования.
Хотя при способе, описанном в WO 95/25068, производят микрогели ПАС, которые особенно полезны в бумажном производстве, было неожиданно обнаружено, что даже более лучшие результаты могут быть получены с неалюминированными или полиалюмосиликатными микрогелями, имеющими средний размер частиц (микрогель) между 20 и 250 нанометрами. Согласно настоящему изобретению предлагается способ изготовления бумаги, в котором:
а) добавляют в водную композицию бумаги, содержащую волокнистый материал и, по выбору, неорганический наполнитель, водорастворимый полидисперсный полисиликатный микрогель, имеющий средний размер частиц 20-250 нм и площадь поверхности свыше 1000 м2/г, и водорастворимый катионный полимер, и
б) формуют и сушат продукт, полученный на стадии (а).
а) добавляют в водную композицию бумаги, содержащую волокнистый материал и, по выбору, неорганический наполнитель, водорастворимый полидисперсный полисиликатный микрогель, имеющий средний размер частиц 20-250 нм и площадь поверхности свыше 1000 м2/г, и водорастворимый катионный полимер, и
б) формуют и сушат продукт, полученный на стадии (а).
При этом изобретении предпочтительно используют те микрогели, которые имеют средний размер частиц в пределах 40-250 нм, более предпочтительно - 40-150 нм и наиболее предпочтительно - 50-100 нм. Они могут быть неалюминированными полисиликатными микрогелями или микрогелями ПАС, полученными, например, двухстадийным способом, описанным в WO 95/25068, при котором после стадии подкисления продукт подвергают старению в течение периода времени, зависящего от выбранного режима технологического процесса (т.е. рН концентрации двуокиси кремния, концентрации алюминия, температуры). Для получения частиц желаемого размера обычно можно применять старение продолжительностью 4-40 минут, например, 5-30 минут. Например, при продолжительности старения порядка 15 минут можно получать микрогель, имеющий средний размер частиц около 100 нм.
Площадь поверхности микрогелей составляет, по меньшей мере, 1000 м2/г, предпочтительно 1360-2720 м2/г.
В качестве микрогелей предпочтительно используют полиалюмосиликатные микрогели, особенно те, которые имеют молярное отношение окись алюминия: двуокись кремния между 1:10 и 1:1500. Активность полиалюмосиликатных микрогелей может быть еще более улучшена, а эту активность можно сохранять в течение более длительных периодов времени, регулируя рН микрогеля до около рН 1-4, до, после или одновременно со стадией разбавления. Другое преимущество регулирования рН микрогеля до около рН 1-4 заключается в том, что микрогели можно хранить при более высоких концентрациях двуокиси кремния. Таким образом, можно полностью исключить стадию разбавления в зависимости от концентрации двуокиси кремния во время введения водного кислого раствора соли алюминия. Регулирование рН до между около 1-4 позволяет хранить полиалюмосиликатные микрогели при вплоть до 4-5 мас.%. Возможно использование любой кислоты, которая будет понижать рН микрогеля до около рН 1-4. Органическим кислотам предпочитаются неорганические минеральные кислоты; наиболее предпочтительной является серная кислота.
Таким образом, согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения способ изготовления бумаги содержит стадии:
а) в водную композицию бумаги, содержащую волокнистый материал и, по выбору, неорганический наполнитель вплоть до 1 мас.%, предпочтительно 0,01-1 мас.% (в расчете на сухой вес композиции), вводят водорастворимый полидисперсный полиалюмосиликатный микрогель, имеющий молярное отношение окись алюминия: двуокись кремния между 1:10 и 1:1500 и полученный способом, содержащим стадии:
1) подкисление водного раствора силиката щелочного металла, содержащего 0,1-6 мас.% SiO2, до рН 2-10,5, вводя водный кислый раствор, содержащий достаточное количество соли алюминия для обеспечения указанных молярных отношений, и
2) регулирование рН продукта, полученного на стадии (1), до между 1-4 перед, после или одновременно со стадией разбавления, но перед гелеобразованием для достижения содержания SiO2≤5 мас.%; и, по меньшей мере, около 0,001 мас.% (в расчете на сухой вес композиции) водорастворимого катионного полимера; при этом микрогель имеет средний размер частиц 20-250 нм; и площадь поверхности свыше 1000 м2/г;
б) формование и сушка продукта, полученного на стадии (а).
а) в водную композицию бумаги, содержащую волокнистый материал и, по выбору, неорганический наполнитель вплоть до 1 мас.%, предпочтительно 0,01-1 мас.% (в расчете на сухой вес композиции), вводят водорастворимый полидисперсный полиалюмосиликатный микрогель, имеющий молярное отношение окись алюминия: двуокись кремния между 1:10 и 1:1500 и полученный способом, содержащим стадии:
1) подкисление водного раствора силиката щелочного металла, содержащего 0,1-6 мас.% SiO2, до рН 2-10,5, вводя водный кислый раствор, содержащий достаточное количество соли алюминия для обеспечения указанных молярных отношений, и
2) регулирование рН продукта, полученного на стадии (1), до между 1-4 перед, после или одновременно со стадией разбавления, но перед гелеобразованием для достижения содержания SiO2≤5 мас.%; и, по меньшей мере, около 0,001 мас.% (в расчете на сухой вес композиции) водорастворимого катионного полимера; при этом микрогель имеет средний размер частиц 20-250 нм; и площадь поверхности свыше 1000 м2/г;
б) формование и сушка продукта, полученного на стадии (а).
Регулирование рН на вышеуказанной стадии /а//2/ заключается в понижении рН, а подкисление на стадии /а//1/ предпочтительно дает рН 7-10,5, более предпочтительно 8-10 и наиболее предпочтительно 8-8,5. Раствор силиката щелочного металла предпочтительно содержит 2-3 мас.% SiO2.
Полисиликаты, используемые при этом изобретении, могут применяться в самых разнообразных процессах хлопьеобразования и в бумажном производстве действуют как вещества для повышения удерживаемости наполнителя и для улучшения обезвоживания (применяемые в количестве вплоть до 1 мас.%, предпочтительно - 0,01-1 мас. % в расчете на сухой вес композиции бумаги). Они могут применяться в сочетании с катионными полимерами, как, например, катионным крахмалом, катионным полиакриламидом и катионным гуаром. Они описываются в патентах США 4927498 и 5176891. Такие (водорастворимые) катионные полимеры присутствуют в количестве, по крайней мере, вплоть до около 0,001 мас.% в расчете на сухой вес композиции. Таким образом, согласно изобретению предлагается также способ изготовления бумаги, в котором:
а) в водную композицию бумаги, содержащую волокнистый материал и, по выбору, неорганический наполнитель, вводят водорастворимый полидисперсный полиалюмосиликатный микрогель, состоящий, по существу, из:
1) микрогелей, имеющих молярные отношения окись алюминия: двуокись кремния между 1:25 и 1:1500, при этом ионами алюминия являются как интра-, так и интерчастицы, а частицы в микрогеле имеют диаметры 1-2 нм; и
2) воды, так что микрогели присутствуют при ≤5 мас.% в расчете на содержание SiO2 и при рН 1-4; и, по меньшей мере, около 0,001 мас.% (в расчете на сухой вес композиции) водорастворимого катионного полимера;
при этом микрогель имеет средний размер частиц 20-250 нм; и
б) формуют и сушат продукт, полученный на стадии (а).
а) в водную композицию бумаги, содержащую волокнистый материал и, по выбору, неорганический наполнитель, вводят водорастворимый полидисперсный полиалюмосиликатный микрогель, состоящий, по существу, из:
1) микрогелей, имеющих молярные отношения окись алюминия: двуокись кремния между 1:25 и 1:1500, при этом ионами алюминия являются как интра-, так и интерчастицы, а частицы в микрогеле имеют диаметры 1-2 нм; и
2) воды, так что микрогели присутствуют при ≤5 мас.% в расчете на содержание SiO2 и при рН 1-4; и, по меньшей мере, около 0,001 мас.% (в расчете на сухой вес композиции) водорастворимого катионного полимера;
при этом микрогель имеет средний размер частиц 20-250 нм; и
б) формуют и сушат продукт, полученный на стадии (а).
Анионные полимеры, как, например, анионный полиакриламид, анионные крахмалы, анионный гуар, анионный поливинилацетат и карбоксиметилцеллюлоза, и ее производные могут быть также успешно использованы вместе с полисиликатными микрогелями и катионными полимерами. В зависимости от условий бумажного производства можно также использовать различные другие химические вещества вместе с полисиликатными микрогелями и высокомолекулярными катионными полимерами. В системы, содержащие большие количества анионных примесей, можно вводить, например, низкомолекулярные катионные полимеры с большой плотностью заряда, такие как полиэтиленимин, полидиаллилдиметиламмонийхлорид и продукты конденсации амина и эпихлоргидрина с целью более эффективного достижения баланса заряда в системе и получения лучших результатов. При определенных условиях для получения лучших результатов могут быть также введены дополнительные количества соединений алюминия помимо тех, которые содержатся в кислом растворе, как, например, квасцы и алюминат натрия. Они могут быть введены в композицию для изготовления бумаги как предварительным перемешиванием с полисиликатными микрогелями согласно этому изобретению, так и добавлением в отдельности.
Предложен водорастворимый полидисперсный полиалюмосиликатный микрогель в воде, состоящий, по существу, из:
а) микрогелей, имеющих молярные отношения окись алюминия:двуокись кремния между 1:25 и 1:1500, при этом ионами алюминия являются как интра-, так и интерчастицы, частицы в микрогеле имеют диаметры 1-2 нм и микрогели имеют средний размер частиц 20-250 нм и площадь поверхности свыше 1000 м2/г;
б) воды, так что микрогели присутствуют при ≤5 мас.% в расчете на содержание SiO2.
а) микрогелей, имеющих молярные отношения окись алюминия:двуокись кремния между 1:25 и 1:1500, при этом ионами алюминия являются как интра-, так и интерчастицы, частицы в микрогеле имеют диаметры 1-2 нм и микрогели имеют средний размер частиц 20-250 нм и площадь поверхности свыше 1000 м2/г;
б) воды, так что микрогели присутствуют при ≤5 мас.% в расчете на содержание SiO2.
Водорастворимый микрогель предпочтительно имеет средний размер частиц в пределах, указанных выше.
Нижеследующие примеры даны с целью иллюстрирования, но не ограничения изобретения.
Пример 1
Приготавливали раствор полиалюмосиликата (ПАС), перемешивая 21 г силиката натрия с отношением 3,22, содержащего 28,5% SiO2, с 260 г деионизированной воды. К получающемуся в результате 2,1%-ному раствору SiO2 добавляли 9,84 мл 5 н. раствора H2SO4, содержащего 0,052 г Аl2(SO4)3•17H2О для получения рН 8,6. Аликвотные пробы получающегося в результате 2 мас.%-ного раствора ПАС (в пересчете на SiO2) разбавляли и стабилизировали при 0,125 мас.%-ном растворе ПАС (в расчете на SiO2) и при рН 2,5, разбавляя 0,0085 н. раствором H2SO4 в разное время.
Приготавливали раствор полиалюмосиликата (ПАС), перемешивая 21 г силиката натрия с отношением 3,22, содержащего 28,5% SiO2, с 260 г деионизированной воды. К получающемуся в результате 2,1%-ному раствору SiO2 добавляли 9,84 мл 5 н. раствора H2SO4, содержащего 0,052 г Аl2(SO4)3•17H2О для получения рН 8,6. Аликвотные пробы получающегося в результате 2 мас.%-ного раствора ПАС (в пересчете на SiO2) разбавляли и стабилизировали при 0,125 мас.%-ном растворе ПАС (в расчете на SiO2) и при рН 2,5, разбавляя 0,0085 н. раствором H2SO4 в разное время.
Средние размеры частиц микрогеля в пробах 0,125 мас.%-ного раствора ПАС (в расчете на SiO2) определяли, используя светорассеивающий гониометр "Брукхавен Инструмент" модели BI-200 SM. Измерения проводили при комнатной температуре, используя аргоновый лазер с длиной волны 488 нм, работающий при мощности 200 мВт. Под разными углами измеряли интенсивность рассеяния света и анализировали данные, используя диаграмму Цимма. По распределению размера частиц получали средние размеры частиц микрогеля.
Свойства 0,125 мас.%-ных растворов ПАС в качестве веществ для повышения удерживаемости наполнителя и улучшения обезвоживания в бумажном производстве определяли путем проведения испытаний на Канадском стандартном приборе для определения степени помола, используя композицию из беленой крафт-целлюлозы с 0,3 мас.%-ной консистенцией и рН 8, содержащую 35% целлюлозы из древесины твердых пород, 35% целлюлозы из древесины мягких пород и 30% осажденного карбоната кальция. Свойства продукта исследовали, добавляя к композиции бумаги 9 кг/т (в расчете на сухую композицию) катионного картофельного крахмала ВМВ-40 за 15 с до введения 0,9 кг/т растворов ПАС (в расчете на SiO2). Проводили перемешивание в сосуде Бритта при 750 об/мин, а затем помещали флоккулированную композицию в Канадский стандартный прибор для определения степени помола и выполняли измерения по обезвоживанию. Ниже в табл. 1 показаны результаты по определению степени помола (в мл) и данные о среднем размере частиц двуокиси кремния в микрогеле (в нанометрах) в зависимости от времени разбавления.
Удерживаемость наполнителя определяли также с использованием сосуда Бритта при 750 об/мин, добавляя к композиции бумаги 9 кг/т ВМВ-40 (см. выше) за 15 с до введения 0,9 кг/т растворов ПАС (в расчете на SiO2). После еще 15-секундного перемешивания начинали обезвоживание. Через пять секунд начинали собирать оборотную воду и продолжали это до тех пор, пока не было собрано 100 мл оборотной воды. Ее фильтровали через стекловолокнистый фильтр, при этом осадок высушивали и затем сжигали. Взвешивали получаемую в результате золу и вычисляли удерживаемость наполнителя. Результаты также приведены в табл. 1. Кроме того, результаты графически показаны на фиг.1, на которой степень помола нанесена на график по отношению к размеру частиц микрогеля, и на фиг. 2, которая является графиком зависимости между удерживаемостью наполнителя и размером частиц микрогеля.
Кроме того, исследовали свойства растворов ПАС (используя вышеизложенную методику испытания с применением Канадского стандартного прибора для определения степени помола) в разных композициях бумажного производства, а именно:
1) в композицию бумаги добавляли 4,5 кг/т катионного картофельного крахмала ВМВ-40 за 15 с до введения 0,11 кг/т катионной "Перколь 182", после которого через 15 с вводили 0,45 кг/т растворов ПАС;
2) в композицию бумаги добавляли 6,8 кг/т катионного картофельного крахмала ВМВ-40 за 15 с до введения 0,11 кг/т квасцов (в расчете на Аl2O3), после которого через 15 с вводили 0,45 кг/т растворов ПАС;
3) в композицию бумаги добавляли 9 кг/т катионного картофельного крахмала ВМВ-40 за 15 с до введения 0,11 кг анионной "Перколь 90L", после которого через 15 с вводили 0,45 кг/т растворов ПАС.
1) в композицию бумаги добавляли 4,5 кг/т катионного картофельного крахмала ВМВ-40 за 15 с до введения 0,11 кг/т катионной "Перколь 182", после которого через 15 с вводили 0,45 кг/т растворов ПАС;
2) в композицию бумаги добавляли 6,8 кг/т катионного картофельного крахмала ВМВ-40 за 15 с до введения 0,11 кг/т квасцов (в расчете на Аl2O3), после которого через 15 с вводили 0,45 кг/т растворов ПАС;
3) в композицию бумаги добавляли 9 кг/т катионного картофельного крахмала ВМВ-40 за 15 с до введения 0,11 кг анионной "Перколь 90L", после которого через 15 с вводили 0,45 кг/т растворов ПАС.
Результаты этих трех испытаний графически показаны на фиг.3-5, на которых степень помола нанесена на график по отношению к размеру частиц микрогеля соответственно для испытаний (1)-(3).
Пример 2
Приготавливали раствор ПАС, перемешивая 21 г силиката натрия с отношением 3,22, содержащего 28,5% SiO2, с 260 г деионизированной воды. К получающемуся в результате 2,1 мас.%-ному раствору добавляли 8,75 мл 5 н. раствора Н2SO4/ содержащего 0,80 г Al2(SO4)3•17Н2О для получения рН 8,5. Аликвотные пробы получающегося в результате 2 мас.%-ного раствора ПАС (в расчете на SiO2) разбавляли и стабилизировали при 0,125 мас.%-ном растворе ПАС (в расчете на SiO2) и при рН 2,0, разбавляя 0,0085 н. раствором H2SO4 в разное время.
Приготавливали раствор ПАС, перемешивая 21 г силиката натрия с отношением 3,22, содержащего 28,5% SiO2, с 260 г деионизированной воды. К получающемуся в результате 2,1 мас.%-ному раствору добавляли 8,75 мл 5 н. раствора Н2SO4/ содержащего 0,80 г Al2(SO4)3•17Н2О для получения рН 8,5. Аликвотные пробы получающегося в результате 2 мас.%-ного раствора ПАС (в расчете на SiO2) разбавляли и стабилизировали при 0,125 мас.%-ном растворе ПАС (в расчете на SiO2) и при рН 2,0, разбавляя 0,0085 н. раствором H2SO4 в разное время.
Средние размеры частиц микрогеля в пробах 0,125 мас.%-ного раствора ПАС (в расчете на SiO2) определяли так, как изложено выше, а испытания на определение степени помола проводили так, как описано в примере 1. Результаты приведены в табл. 2.
Пример 3
Приготавливали раствор неалюминированного полисиликата (ПС), перемешивая 21 г силиката натрия с отношением 3,22, содержащего 28,5% SiO2, с 260 г деионизированной воды. К получающемуся в результате 2,1 мас.%-ному раствору SiO2 добавляли 10 мл 5 н. раствора H2SO4. Аликвотные пробы получающегося в результате 2 мас.%-ного раствора ПС (в расчете на SiO2) разбавляли и стабилизировали при 0,125 мас.%-ном растворе ПС (в расчете на SiO2) при рН 2,5, разбавляя 0,0085 н. раствором H2SO4 в разное время.
Приготавливали раствор неалюминированного полисиликата (ПС), перемешивая 21 г силиката натрия с отношением 3,22, содержащего 28,5% SiO2, с 260 г деионизированной воды. К получающемуся в результате 2,1 мас.%-ному раствору SiO2 добавляли 10 мл 5 н. раствора H2SO4. Аликвотные пробы получающегося в результате 2 мас.%-ного раствора ПС (в расчете на SiO2) разбавляли и стабилизировали при 0,125 мас.%-ном растворе ПС (в расчете на SiO2) при рН 2,5, разбавляя 0,0085 н. раствором H2SO4 в разное время.
Определяли средние размеры частиц микрогеля и измеряли степень помола так, как в примере 1. Результаты приведены в табл. 3.
Как можно видеть из этих данных, размер частиц микрогеля в пределах согласно этому изобретению обеспечивает наилучшие характеристики в бумажном производстве (при измерении как по степени помола, так и по удерживаемости наполнителя).
Claims (21)
1. Способ изготовления бумаги, который включает стадии: (а) введения в водную композицию бумаги, содержащую волокнистый материал и, необязательно, неорганический наполнитель, водорастворимого полидисперсного полисиликатного микрогеля, имеющего средний размер частиц 20-250 нм и площадь поверхности свыше 1000 м2/г, и водорастворимого катионного полимера и (б) формования и сушки продукта, полученного на стадии (а).
2. Способ по п. 1, при котором в качестве полисиликатного микрогеля используют полиалюмосиликатный микрогель.
3. Способ по п. 2, при котором полиалюмосиликатный микрогель имеет молярное отношение окись алюминия: двуокись кремния между 1: 10 и 1: 1500.
4. Способ по п. 2 или 3, при котором полидисперсный полиалюмосиликатный микрогель получают: а) подкислением водного раствора силиката щелочного металла, содержащего 0,1-6 мас. % SiO2, до рН 2-10,5, используя водный кислый раствор, содержащий соль алюминия, и б) разбавлением водой продукта, полученного на стадии (а), перед гелеобразованием до содержания SiO2≤5 мас. %.
5. Способ по п. 4, который включает старение продукта, полученного на стадии (а), в течение от 4 до 40 мин.
6. Способ по п. 5, который включает старение продукта, полученного на стадии (а), в течение от 5 до 30 мин.
7. Способ изготовления бумаги, который включает стадии: а) введения в водную композицию бумаги, содержащую волокнистый материал и, по выбору, неорганический наполнитель до 1 мас. % в расчете на сухой вес композиции, водорастворимого полидисперсного полиалюмосиликатного микрогеля, имеющего молярное отношение окись алюминия: двуокись кремния между 1: 10 и 1: 1500, и полученный по способу, содержащему стадии: 1) подкисления водного раствора силиката щелочного металла, содержащего 0,1-6 мас. % SiO2, до рН 2-10,5, добавлением водного кислого раствора, содержащего достаточное количество соли алюминия для обеспечения указанных молярных отношений; и 2) регулирования рН продукта, полученного на стадии (1) до значения между 1-4 перед, после или одновременно со стадией разбавления, но перед гелеобразованием для достижения содержания SiO2≤5 мас. %, и, по меньшей мере, около 0,001 мас. % в расчете на сухой вес композиции водорастворимого катионного полимера, при этом микрогель имеет средний размер частиц 20-250 нм и площадь поверхности свыше 1000 м2/г; б) формования и сушки продукта, полученного на стадии (а).
8. Способ по п. 7, при котором подкислением на стадии (а) (1) получают рН 7-10,5.
9. Способ по п. 7, при котором подкислением на стадии (а) (1) получают рН 8-10.
10. Способ по п. 7, при котором подкислением на стадии (а) (1) получают рН 8-8,5.
11. Способ по любому из пп. 7-10, при котором раствор силиката щелочного металла содержит 2-3 мас. % SiO2.
12. Способ изготовления бумаги, который включает стадии: а) добавления в водную композицию бумаги, содержащую волокнистый материал и, по выбору, неорганический наполнитель, водорастворимого полидисперсного полиалюмосиликатного микрогеля, состоящего, по существу, из: 1) микрогелей, имеющих молярные отношения окись алюминия: двуокись кремния между 1: 25 и 1: 1500, при этом ионами алюминия являются как интра-, так и интерчастицы, а частицы в микрогеле имеют диаметр 1-2 нм, и 2) воды, так что микрогели присутствуют при ≤5 мас. % в расчете на содержание SiO2 и при рН 1-4; и, по меньшей мере, около 0,001 мас. % в расчете на сухой вес композиции водорастворимого катионного полимера, при этом микрогель имеет средний размер частиц 20-250 нм, и б) формования и сушки продукта, полученного на стадии (а).
13. Способ по любому из пп. 1-12, при котором в композицию бумаги вводят дополнительное количество соединения алюминия.
14. Способ по любому из пп. 1-13, при котором в композицию бумаги вводят анионный полимер.
15. Способ по любому из пп. 1-14, при котором микрогель имеет средний размер частиц в пределах 40-250 нм.
16. Способ по п. 15, при котором микрогель имеет средний размер частиц в пределах 40-150 нм.
17. Способ по п. 16, при котором микрогель имеет средний размер частиц в пределах 50-150 нм.
18. Способ по п. 17, при котором микрогель имеет средний размер частиц в пределах 50-100 нм.
19. Способ по любому из пп. 1-18, при котором микрогель имеет площадь поверхности 1360-2720 м2/г.
20. Водорастворимый полидисперсный полиалюмосиликатный микрогель в воде, состоящий, по существу, из а) микрогелей, имеющих молярные отношения окись алюминия: двуокись кремния между 1: 25 и 1: 1500, при этом ионами алюминия являются как интра-, так и интерчастицы, частицы в микрогеле имеют диаметр 1-2 нм и микрогели имеют средний размер частиц 20-250 нм и площадь поверхности свыше 1000 м2/г; б) воды, так что микрогели присутствуют при ≤5 мас. % в расчете на содержание SiO2.
21. Микрогель в воде по п. 20, который имеет средний размер частиц в пределах, указанных в любом из пп. 15-18.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/779,099 | 1997-01-06 | ||
| US08/779,099 US5707494A (en) | 1994-03-14 | 1997-01-06 | Process for preparing water soluble polyaluminosilicates |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU98118229A RU98118229A (ru) | 2000-09-20 |
| RU2180026C2 true RU2180026C2 (ru) | 2002-02-27 |
Family
ID=25115323
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU98118229/12A RU2180026C2 (ru) | 1997-01-06 | 1997-12-24 | Способ изготовления бумаги |
Country Status (29)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5707494A (ru) |
| JP (1) | JP3818455B2 (ru) |
| KR (1) | KR100537963B1 (ru) |
| CN (1) | CN1105805C (ru) |
| AT (1) | AT412289B (ru) |
| AU (1) | AU727134B2 (ru) |
| BR (1) | BR9708006A (ru) |
| CA (1) | CA2247846C (ru) |
| CH (1) | CH693215A5 (ru) |
| CZ (1) | CZ297174B6 (ru) |
| DE (2) | DE19781630T1 (ru) |
| DK (1) | DK175142B1 (ru) |
| ES (1) | ES2160026B1 (ru) |
| FI (1) | FI115238B (ru) |
| GB (1) | GB2325676B (ru) |
| HU (1) | HU225248B1 (ru) |
| ID (1) | ID20304A (ru) |
| LU (1) | LU90267B1 (ru) |
| MX (1) | MX207393B (ru) |
| MY (1) | MY116176A (ru) |
| NO (1) | NO320156B1 (ru) |
| NZ (1) | NZ331240A (ru) |
| PH (1) | PH11997058974B1 (ru) |
| PL (1) | PL193601B1 (ru) |
| RU (1) | RU2180026C2 (ru) |
| SE (1) | SE521641C2 (ru) |
| SK (1) | SK285597B6 (ru) |
| WO (1) | WO1998030753A1 (ru) |
| ZA (1) | ZA9711592B (ru) |
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 |
|---|---|---|
| RU2180026C2 (ru) | Способ изготовления бумаги | |
| US5543014A (en) | Process for preparing water soluble polyaluminosilicates | |
| US5470435A (en) | Process for preparing water soluble polyaluminosilicates | |
| AU635365B2 (en) | A process for the production of silica sols and their use | |
| CA2067506C (en) | Silica sols, a process for the production of the silica sols and use of the sols | |
| FI114327B (fi) | Polysilikaattimikrogeelejä retentio/suotautusaineina paperinvalmistuksessa | |
| RU2213053C2 (ru) | Золи на основе диоксида кремния | |
| US6372089B1 (en) | Method of making paper | |
| RU2108970C1 (ru) | Водная суспензия коллоидных частиц, способ приготовления водной суспензии коллоидных частиц | |
| RU1828474C (ru) | Способ получени бумаги | |
| US5626721A (en) | Process for preparing water soluble polyaluminosilicates | |
| PT1740500E (pt) | Soles à base de sílica e a sua produção e utilização | |
| MXPA98006653A (en) | Paper making process | |
| JPH02229297A (ja) | 製紙における保持／排水剤としてのポリシリケイト微細ゲル | |
| RU2277142C2 (ru) | Водная композиция для производства бумаги и способ ее получения | |
| 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 | |
| RU2235683C2 (ru) | Золи на основе диоксида кремния | |
| MXPA01010726A (en) | Silica-based sols | |
| MXPA01010727A (en) | Silica-based sols |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20131225 |