PL197056B1 - Sposób wytwarzania arkusza celulozowego oraz sposób zwiększania odwadniania materiału papierniczego - Google Patents
Sposób wytwarzania arkusza celulozowego oraz sposób zwiększania odwadniania materiału papierniczegoInfo
- Publication number
- PL197056B1 PL197056B1 PL381924A PL38192499A PL197056B1 PL 197056 B1 PL197056 B1 PL 197056B1 PL 381924 A PL381924 A PL 381924A PL 38192499 A PL38192499 A PL 38192499A PL 197056 B1 PL197056 B1 PL 197056B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- weight
- furnish
- papermaking
- colloidal silica
- cellulosic
- Prior art date
Links
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 84
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 54
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 19
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 title claims abstract description 16
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 title claims abstract description 16
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 136
- 239000008119 colloidal silica Substances 0.000 claims abstract description 62
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims abstract description 49
- 125000002091 cationic group Chemical group 0.000 claims description 36
- 229920002472 Starch Polymers 0.000 claims description 30
- 235000019698 starch Nutrition 0.000 claims description 30
- 239000008107 starch Substances 0.000 claims description 28
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 abstract description 36
- 229920003043 Cellulose fiber Polymers 0.000 abstract description 5
- 229920003169 water-soluble polymer Polymers 0.000 abstract 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 56
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 37
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 37
- 238000007792 addition Methods 0.000 description 35
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 31
- 239000000178 monomer Substances 0.000 description 24
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 22
- RMAQACBXLXPBSY-UHFFFAOYSA-N silicic acid Chemical compound O[Si](O)(O)O RMAQACBXLXPBSY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 22
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 19
- 239000000123 paper Substances 0.000 description 17
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 16
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 16
- 229920002554 vinyl polymer Polymers 0.000 description 16
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 15
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 15
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 description 15
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 description 15
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 description 15
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 description 15
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 14
- 239000011859 microparticle Substances 0.000 description 14
- 125000000129 anionic group Chemical group 0.000 description 13
- 239000008394 flocculating agent Substances 0.000 description 13
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 11
- 229910052910 alkali metal silicate Inorganic materials 0.000 description 10
- 239000000047 product Substances 0.000 description 9
- NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N sodium silicate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-][Si]([O-])=O NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 8
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 8
- 239000004115 Sodium Silicate Substances 0.000 description 7
- 229910052911 sodium silicate Inorganic materials 0.000 description 7
- 238000000108 ultra-filtration Methods 0.000 description 7
- ROSDSFDQCJNGOL-UHFFFAOYSA-N Dimethylamine Chemical compound CNC ROSDSFDQCJNGOL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 6
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 6
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 6
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 6
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 6
- NWUYHJFMYQTDRP-UHFFFAOYSA-N 1,2-bis(ethenyl)benzene;1-ethenyl-2-ethylbenzene;styrene Chemical compound C=CC1=CC=CC=C1.CCC1=CC=CC=C1C=C.C=CC1=CC=CC=C1C=C NWUYHJFMYQTDRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- HRPVXLWXLXDGHG-UHFFFAOYSA-N Acrylamide Chemical compound NC(=O)C=C HRPVXLWXLXDGHG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229920001131 Pulp (paper) Polymers 0.000 description 5
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229940037003 alum Drugs 0.000 description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 5
- 239000003729 cation exchange resin Substances 0.000 description 5
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 5
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 5
- 238000010904 focused beam reflectance measurement Methods 0.000 description 5
- 239000011121 hardwood Substances 0.000 description 5
- -1 hydrogen ions Chemical class 0.000 description 5
- 239000003456 ion exchange resin Substances 0.000 description 5
- 229920003303 ion-exchange polymer Polymers 0.000 description 5
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 5
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 5
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 5
- VVJKKWFAADXIJK-UHFFFAOYSA-N Allylamine Chemical compound NCC=C VVJKKWFAADXIJK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L Calcium carbonate Chemical compound [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 4
- KKCBUQHMOMHUOY-UHFFFAOYSA-N Na2O Inorganic materials [O-2].[Na+].[Na+] KKCBUQHMOMHUOY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 4
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 4
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 4
- 229920002401 polyacrylamide Polymers 0.000 description 4
- 235000019353 potassium silicate Nutrition 0.000 description 4
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 4
- 239000011122 softwood Substances 0.000 description 4
- BDHFUVZGWQCTTF-UHFFFAOYSA-M sulfonate Chemical compound [O-]S(=O)=O BDHFUVZGWQCTTF-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 4
- 125000000391 vinyl group Chemical group [H]C([*])=C([H])[H] 0.000 description 4
- SMZOUWXMTYCWNB-UHFFFAOYSA-N 2-(2-methoxy-5-methylphenyl)ethanamine Chemical compound COC1=CC=C(C)C=C1CCN SMZOUWXMTYCWNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- JKNCOURZONDCGV-UHFFFAOYSA-N 2-(dimethylamino)ethyl 2-methylprop-2-enoate Chemical compound CN(C)CCOC(=O)C(C)=C JKNCOURZONDCGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- DPBJAVGHACCNRL-UHFFFAOYSA-N 2-(dimethylamino)ethyl prop-2-enoate Chemical compound CN(C)CCOC(=O)C=C DPBJAVGHACCNRL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 2-Propenoic acid Natural products OC(=O)C=C NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000005995 Aluminium silicate Substances 0.000 description 3
- PMZURENOXWZQFD-UHFFFAOYSA-L Sodium Sulfate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]S([O-])(=O)=O PMZURENOXWZQFD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 3
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 3
- 235000012211 aluminium silicate Nutrition 0.000 description 3
- 229920006318 anionic polymer Polymers 0.000 description 3
- 239000000701 coagulant Substances 0.000 description 3
- 230000000875 corresponding effect Effects 0.000 description 3
- 229920001519 homopolymer Polymers 0.000 description 3
- NLYAJNPCOHFWQQ-UHFFFAOYSA-N kaolin Chemical compound O.O.O=[Al]O[Si](=O)O[Si](=O)O[Al]=O NLYAJNPCOHFWQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- FQPSGWSUVKBHSU-UHFFFAOYSA-N methacrylamide Chemical compound CC(=C)C(N)=O FQPSGWSUVKBHSU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 3
- 229910052938 sodium sulfate Inorganic materials 0.000 description 3
- 235000011152 sodium sulphate Nutrition 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 3
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 description 3
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 3
- WSLDOOZREJYCGB-UHFFFAOYSA-N 1,2-Dichloroethane Chemical compound ClCCCl WSLDOOZREJYCGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- SJIXRGNQPBQWMK-UHFFFAOYSA-N 2-(diethylamino)ethyl 2-methylprop-2-enoate Chemical compound CCN(CC)CCOC(=O)C(C)=C SJIXRGNQPBQWMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QHVBLSNVXDSMEB-UHFFFAOYSA-N 2-(diethylamino)ethyl prop-2-enoate Chemical compound CCN(CC)CCOC(=O)C=C QHVBLSNVXDSMEB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- BRLQWZUYTZBJKN-UHFFFAOYSA-N Epichlorohydrin Chemical compound ClCC1CO1 BRLQWZUYTZBJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CSNNHWWHGAXBCP-UHFFFAOYSA-L Magnesium sulfate Chemical compound [Mg+2].[O-][S+2]([O-])([O-])[O-] CSNNHWWHGAXBCP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UIIMBOGNXHQVGW-UHFFFAOYSA-M Sodium bicarbonate Chemical compound [Na+].OC([O-])=O UIIMBOGNXHQVGW-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- NJSSICCENMLTKO-HRCBOCMUSA-N [(1r,2s,4r,5r)-3-hydroxy-4-(4-methylphenyl)sulfonyloxy-6,8-dioxabicyclo[3.2.1]octan-2-yl] 4-methylbenzenesulfonate Chemical compound C1=CC(C)=CC=C1S(=O)(=O)O[C@H]1C(O)[C@@H](OS(=O)(=O)C=2C=CC(C)=CC=2)[C@@H]2OC[C@H]1O2 NJSSICCENMLTKO-HRCBOCMUSA-N 0.000 description 2
- 229920006322 acrylamide copolymer Polymers 0.000 description 2
- 238000013019 agitation Methods 0.000 description 2
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 2
- 229910000272 alkali metal oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 description 2
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 2
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O ammonium group Chemical class [NH4+] QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O 0.000 description 2
- 239000000440 bentonite Substances 0.000 description 2
- 229910000278 bentonite Inorganic materials 0.000 description 2
- SVPXDRXYRYOSEX-UHFFFAOYSA-N bentoquatam Chemical compound O.O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O SVPXDRXYRYOSEX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000019 calcium carbonate Inorganic materials 0.000 description 2
- 229920006317 cationic polymer Polymers 0.000 description 2
- 229920006319 cationized starch Polymers 0.000 description 2
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 2
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 2
- XBDQKXXYIPTUBI-UHFFFAOYSA-N dimethylselenoniopropionate Natural products CCC(O)=O XBDQKXXYIPTUBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000005189 flocculation Methods 0.000 description 2
- 230000016615 flocculation Effects 0.000 description 2
- 238000009472 formulation Methods 0.000 description 2
- 125000004435 hydrogen atom Chemical group [H]* 0.000 description 2
- BDAGIHXWWSANSR-UHFFFAOYSA-N methanoic acid Natural products OC=O BDAGIHXWWSANSR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000012764 mineral filler Substances 0.000 description 2
- 150000007522 mineralic acids Chemical class 0.000 description 2
- 150000007524 organic acids Chemical class 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 2
- 229920000768 polyamine Polymers 0.000 description 2
- SCVFZCLFOSHCOH-UHFFFAOYSA-M potassium acetate Chemical compound [K+].CC([O-])=O SCVFZCLFOSHCOH-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 150000004760 silicates Chemical class 0.000 description 2
- 239000008234 soft water Substances 0.000 description 2
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 2
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 description 2
- UZNHKBFIBYXPDV-UHFFFAOYSA-N trimethyl-[3-(2-methylprop-2-enoylamino)propyl]azanium;chloride Chemical compound [Cl-].CC(=C)C(=O)NCCC[N+](C)(C)C UZNHKBFIBYXPDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 2
- KKSNTCYLMGYFFB-UHFFFAOYSA-N (prop-2-enoylamino)methanesulfonic acid Chemical compound OS(=O)(=O)CNC(=O)C=C KKSNTCYLMGYFFB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZLPXFBBKYQYQEA-UHFFFAOYSA-N 1-(prop-2-enoylamino)ethanesulfonic acid Chemical compound OS(=O)(=O)C(C)NC(=O)C=C ZLPXFBBKYQYQEA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JAHNSTQSQJOJLO-UHFFFAOYSA-N 2-(3-fluorophenyl)-1h-imidazole Chemical compound FC1=CC=CC(C=2NC=CN=2)=C1 JAHNSTQSQJOJLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XHZPRMZZQOIPDS-UHFFFAOYSA-N 2-Methyl-2-[(1-oxo-2-propenyl)amino]-1-propanesulfonic acid Chemical compound OS(=O)(=O)CC(C)(C)NC(=O)C=C XHZPRMZZQOIPDS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OSWFIVFLDKOXQC-UHFFFAOYSA-N 4-(3-methoxyphenyl)aniline Chemical compound COC1=CC=CC(C=2C=CC(N)=CC=2)=C1 OSWFIVFLDKOXQC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- IRLPACMLTUPBCL-KQYNXXCUSA-N 5'-adenylyl sulfate Chemical compound C1=NC=2C(N)=NC=NC=2N1[C@@H]1O[C@H](COP(O)(=O)OS(O)(=O)=O)[C@@H](O)[C@H]1O IRLPACMLTUPBCL-KQYNXXCUSA-N 0.000 description 1
- RSWGJHLUYNHPMX-UHFFFAOYSA-N Abietic-Saeure Natural products C12CCC(C(C)C)=CC2=CCC2C1(C)CCCC2(C)C(O)=O RSWGJHLUYNHPMX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920002126 Acrylic acid copolymer Polymers 0.000 description 1
- 241000251468 Actinopterygii Species 0.000 description 1
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-M Bicarbonate Chemical compound OC([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- KRZHPARLXIIKJW-UHFFFAOYSA-N CC(C)(C(NC(C(C)=C)=O)S(O)(=O)=O)NC(C=C)=O Chemical compound CC(C)(C(NC(C(C)=C)=O)S(O)(=O)=O)NC(C=C)=O KRZHPARLXIIKJW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L Calcium chloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Ca+2] UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 235000008733 Citrus aurantifolia Nutrition 0.000 description 1
- 229920002907 Guar gum Polymers 0.000 description 1
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical group C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 1
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000006683 Mannich reaction Methods 0.000 description 1
- CERQOIWHTDAKMF-UHFFFAOYSA-N Methacrylic acid Chemical compound CC(=C)C(O)=O CERQOIWHTDAKMF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000881 Modified starch Polymers 0.000 description 1
- 239000004368 Modified starch Substances 0.000 description 1
- BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N Orthosilicate Chemical compound [O-][Si]([O-])([O-])[O-] BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 240000007594 Oryza sativa Species 0.000 description 1
- 235000007164 Oryza sativa Nutrition 0.000 description 1
- ABLZXFCXXLZCGV-UHFFFAOYSA-N Phosphorous acid Chemical group OP(O)=O ABLZXFCXXLZCGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920003171 Poly (ethylene oxide) Polymers 0.000 description 1
- 229920002873 Polyethylenimine Polymers 0.000 description 1
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OFOBLEOULBTSOW-UHFFFAOYSA-N Propanedioic acid Natural products OC(=O)CC(O)=O OFOBLEOULBTSOW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KHPCPRHQVVSZAH-HUOMCSJISA-N Rosin Natural products O(C/C=C/c1ccccc1)[C@H]1[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H](O)[C@@H](CO)O1 KHPCPRHQVVSZAH-HUOMCSJISA-N 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- VMHLLURERBWHNL-UHFFFAOYSA-M Sodium acetate Chemical compound [Na+].CC([O-])=O VMHLLURERBWHNL-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 244000061456 Solanum tuberosum Species 0.000 description 1
- 235000002595 Solanum tuberosum Nutrition 0.000 description 1
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 235000011941 Tilia x europaea Nutrition 0.000 description 1
- 241000209140 Triticum Species 0.000 description 1
- 235000021307 Triticum Nutrition 0.000 description 1
- 235000011054 acetic acid Nutrition 0.000 description 1
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 1
- 150000001252 acrylic acid derivatives Chemical group 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001413 alkali metal ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001340 alkali metals Chemical class 0.000 description 1
- 150000001350 alkyl halides Chemical class 0.000 description 1
- 125000002947 alkylene group Chemical group 0.000 description 1
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000003863 ammonium salts Chemical class 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 239000012736 aqueous medium Substances 0.000 description 1
- 239000002585 base Substances 0.000 description 1
- 239000003139 biocide Substances 0.000 description 1
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- 239000001110 calcium chloride Substances 0.000 description 1
- 235000011148 calcium chloride Nutrition 0.000 description 1
- 229910001628 calcium chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000014633 carbohydrates Nutrition 0.000 description 1
- 150000001720 carbohydrates Chemical class 0.000 description 1
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920001429 chelating resin Polymers 0.000 description 1
- 239000004927 clay Substances 0.000 description 1
- 230000003749 cleanliness Effects 0.000 description 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 230000002596 correlated effect Effects 0.000 description 1
- 230000018044 dehydration Effects 0.000 description 1
- 238000006297 dehydration reaction Methods 0.000 description 1
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 1
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 125000004985 dialkyl amino alkyl group Chemical group 0.000 description 1
- 238000007865 diluting Methods 0.000 description 1
- 238000010790 dilution Methods 0.000 description 1
- 239000012895 dilution Substances 0.000 description 1
- VAYGXNSJCAHWJZ-UHFFFAOYSA-N dimethyl sulfate Chemical compound COS(=O)(=O)OC VAYGXNSJCAHWJZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 239000000706 filtrate Substances 0.000 description 1
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 1
- 238000005188 flotation Methods 0.000 description 1
- 235000019253 formic acid Nutrition 0.000 description 1
- 239000000665 guar gum Substances 0.000 description 1
- 235000010417 guar gum Nutrition 0.000 description 1
- 229960002154 guar gum Drugs 0.000 description 1
- 150000004820 halides Chemical class 0.000 description 1
- KWLMIXQRALPRBC-UHFFFAOYSA-L hectorite Chemical compound [Li+].[OH-].[OH-].[Na+].[Mg+2].O1[Si]2([O-])O[Si]1([O-])O[Si]([O-])(O1)O[Si]1([O-])O2 KWLMIXQRALPRBC-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910000271 hectorite Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 description 1
- 238000005342 ion exchange Methods 0.000 description 1
- 239000004571 lime Substances 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052943 magnesium sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000019341 magnesium sulphate Nutrition 0.000 description 1
- VZCYOOQTPOCHFL-UPHRSURJSA-N maleic acid Chemical compound OC(=O)\C=C/C(O)=O VZCYOOQTPOCHFL-UPHRSURJSA-N 0.000 description 1
- 239000011976 maleic acid Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 239000002609 medium Substances 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 125000002496 methyl group Chemical group [H]C([H])([H])* 0.000 description 1
- LVHBHZANLOWSRM-UHFFFAOYSA-N methylenebutanedioic acid Natural products OC(=O)CC(=C)C(O)=O LVHBHZANLOWSRM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000001471 micro-filtration Methods 0.000 description 1
- 235000010755 mineral Nutrition 0.000 description 1
- 235000019426 modified starch Nutrition 0.000 description 1
- WDFKEEALECCKTJ-UHFFFAOYSA-N n-propylprop-2-enamide Chemical compound CCCNC(=O)C=C WDFKEEALECCKTJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 235000005985 organic acids Nutrition 0.000 description 1
- 239000012766 organic filler Substances 0.000 description 1
- 239000000049 pigment Substances 0.000 description 1
- 229920001281 polyalkylene Polymers 0.000 description 1
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 1
- 235000011056 potassium acetate Nutrition 0.000 description 1
- OTYBMLCTZGSZBG-UHFFFAOYSA-L potassium sulfate Chemical compound [K+].[K+].[O-]S([O-])(=O)=O OTYBMLCTZGSZBG-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910052939 potassium sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000011151 potassium sulphates Nutrition 0.000 description 1
- 235000019260 propionic acid Nutrition 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 125000001453 quaternary ammonium group Chemical group 0.000 description 1
- 150000003242 quaternary ammonium salts Chemical class 0.000 description 1
- IUVKMZGDUIUOCP-BTNSXGMBSA-N quinbolone Chemical compound O([C@H]1CC[C@H]2[C@H]3[C@@H]([C@]4(C=CC(=O)C=C4CC3)C)CC[C@@]21C)C1=CCCC1 IUVKMZGDUIUOCP-BTNSXGMBSA-N 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 1
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 235000009566 rice Nutrition 0.000 description 1
- 102200150779 rs200154873 Human genes 0.000 description 1
- 239000012266 salt solution Substances 0.000 description 1
- 150000003335 secondary amines Chemical class 0.000 description 1
- 238000010008 shearing Methods 0.000 description 1
- 239000010802 sludge Substances 0.000 description 1
- 239000001632 sodium acetate Substances 0.000 description 1
- 235000017281 sodium acetate Nutrition 0.000 description 1
- 235000017557 sodium bicarbonate Nutrition 0.000 description 1
- 229910000030 sodium bicarbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- BBMHARZCALWXSL-UHFFFAOYSA-M sodium dihydrogenphosphate monohydrate Chemical compound O.[Na+].OP(O)([O-])=O BBMHARZCALWXSL-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000001488 sodium phosphate Substances 0.000 description 1
- 159000000000 sodium salts Chemical class 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- LSNNMFCWUKXFEE-UHFFFAOYSA-L sulfite Chemical compound [O-]S([O-])=O LSNNMFCWUKXFEE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910021653 sulphate ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012756 surface treatment agent Substances 0.000 description 1
- 239000000454 talc Substances 0.000 description 1
- 229910052623 talc Inorganic materials 0.000 description 1
- VZCYOOQTPOCHFL-UHFFFAOYSA-N trans-butenedioic acid Natural products OC(=O)C=CC(O)=O VZCYOOQTPOCHFL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KHPCPRHQVVSZAH-UHFFFAOYSA-N trans-cinnamyl beta-D-glucopyranoside Natural products OC1C(O)C(O)C(CO)OC1OCC=CC1=CC=CC=C1 KHPCPRHQVVSZAH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- PUVAFTRIIUSGLK-UHFFFAOYSA-M trimethyl(oxiran-2-ylmethyl)azanium;chloride Chemical compound [Cl-].C[N+](C)(C)CC1CO1 PUVAFTRIIUSGLK-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- RYFMWSXOAZQYPI-UHFFFAOYSA-K trisodium phosphate Chemical compound [Na+].[Na+].[Na+].[O-]P([O-])([O-])=O RYFMWSXOAZQYPI-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 229910000406 trisodium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000019801 trisodium phosphate Nutrition 0.000 description 1
- NLVXSWCKKBEXTG-UHFFFAOYSA-N vinylsulfonic acid Chemical compound OS(=O)(=O)C=C NLVXSWCKKBEXTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004065 wastewater treatment Methods 0.000 description 1
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 1
- LTVDFSLWFKLJDQ-UHFFFAOYSA-N α-tocopherolquinone Chemical compound CC(C)CCCC(C)CCCC(C)CCCC(C)(O)CCC1=C(C)C(=O)C(C)=C(C)C1=O LTVDFSLWFKLJDQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- 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
- C01B33/113—Silicon oxides; Hydrates thereof
- C01B33/12—Silica; Hydrates thereof, e.g. lepidoic silicic acid
- C01B33/14—Colloidal silica, e.g. dispersions, gels, sols
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J13/00—Colloid chemistry, e.g. the production of colloidal materials or their solutions, not otherwise provided for; Making microcapsules or microballoons
- B01J13/0004—Preparation of sols
- B01J13/0008—Sols of inorganic materials in water
-
- 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
- C01B33/113—Silicon oxides; Hydrates thereof
- C01B33/12—Silica; Hydrates thereof, e.g. lepidoic silicic acid
- C01B33/14—Colloidal silica, e.g. dispersions, gels, sols
- C01B33/141—Preparation of hydrosols or aqueous dispersions
- C01B33/142—Preparation of hydrosols or aqueous dispersions by acidic treatment of silicates
- C01B33/143—Preparation of hydrosols or aqueous dispersions by acidic treatment of silicates of aqueous solutions of silicates
-
- 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
- D21H21/00—Non-fibrous material added to the pulp, characterised by its function, form or properties; Paper-impregnating or coating material, characterised by its function, form or properties
- D21H21/06—Paper forming aids
- D21H21/10—Retention agents or drainage improvers
-
- 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
- D21H17/20—Macromolecular organic compounds
- D21H17/21—Macromolecular organic compounds of natural origin; Derivatives thereof
- D21H17/24—Polysaccharides
- D21H17/28—Starch
- D21H17/29—Starch cationic
-
- 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
- D21H17/67—Water-insoluble compounds, e.g. fillers, pigments
- D21H17/68—Water-insoluble compounds, e.g. fillers, pigments siliceous, e.g. clays
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Paper (AREA)
- Silicon Compounds (AREA)
- Silicates, Zeolites, And Molecular Sieves (AREA)
- Separation Of Suspended Particles By Flocculating Agents (AREA)
- Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
Abstract
1. Sposób wytwarzania arkusza celulozowego, znamienny tym, ze obejmuje etapy, w których a) wytwarza si e celulozowy materia l doprowadzany, zawierajacy 0,01-1,5% wagowych w lókien celulozowych; b) dodaje si e do materia lu doprowadzanego (i) od oko lo 0,00005 do oko lo 1,25% wagowych stabilnej krzemionki koloidalnej posiadaj acej powierzchni e w la sciw a wi eksz a ni z 700 m 2 /g i warto sc S 20-50, w stosunku do ci ezaru suchych w ló- kien w doprowadzanym materiale, oraz (ii) od oko lo 0,001 do oko lo 0,5% wagowych rozpuszczalnego w wodzie polimerowego flokulan- ta o masie cz asteczkowej wi ekszej ni z 500 000, równie z w stosunku do ci ezaru suchych w lókien w doprowadzanym materiale; a nast epnie c) odwadnia si e materia l doprowadzany i otrzymuje si e arkusz celulozowy. 5. Sposób zwi ekszania odwadniania materia lu papierniczego doprowadzanego do maszyny wy- twarzaj acej papier, znamienny tym, ze do papierniczego materia lu doprowadzanego, przed umiesz- czeniem tego materia lu na maszynie papierniczej, dodaje si e 0,00005-1,25% wagowych stabilnej krzemionki koloidalnej o powierzchni w la sciwej wi ekszej ni z 700 m 2 /g i o warto sci S 20-50 oraz oko lo 0,001-0,5% wagowych polimerowego flokulanta, w stosunku do ci ezaru suchych w lókien w doprowa- dzanym materiale papierniczym, nast epnie umieszcza si e materia l papierniczy na maszynie papierni- czej i poddaje si e warunkom wytwarzania papieru. PL PL PL PL
Description
| RZECZPOSPOLITA POLSKA | (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (21) Numer zgłoszenia: 381924 | (11) 197056 (13) B1 |
| (22) Data zgłoszenia: 02.06.1999 | (51) Int.Cl. | |
| (62) Numer zgłoszenia, z którego nastąpiło wydzielenie: | D21H 21/10 (2006.01) | |
| 352225 | C01B 33/142 (2006.01) | |
| (86) Data i numer zgłoszenia międzynarodowego: | C01B 33/143 (2006.01) | |
| Urząd Patentowy | 02.06.1999, PCT/US99/12262 | |
| Rzeczypospolitej Polskiej | (87) Data i numer publikacji zgłoszenia międzynarodowego: 14.12.2000, WO00/75074 PCT Gazette nr 50/00 |
Sposób wytwarzania arkusza celulozowego oraz sposób zwiększania odwadniania materiału papierniczego
| (73) Uprawniony z patentu: NALCO CHEMICAL COMPANY,Naperville,US | |
| (43) Zgłoszenie ogłoszono: | (72) Twórca(y) wynalazku: |
| 11.08.2003 BUP 16/03 | Bruce A. Keiser,Naperville,US |
| (45) O udzieleniu patentu ogłoszono: 29.02.2008 WUP 02/08 | Maureen B. Nunn,Naperville,US Cheng-Sung Huang,Naperville,US Dennis L. Macdonald,Wheaton,US (74) Pełnomocnik: Wierzchoń Jan, JAN WIERZCHOŃ & PARTNERZY, Biuro Patentów i Znaków Towarowych sp.j. |
(57) 1. Sposób wytwarzania arkusza celulozowego, znamienny tym, że obejmuje etapy, w których
a) wytwarza się celulozowy materiał doprowadzany, zawierający 0,01-1,5% wagowych włókien celulozowych;
b) dodaje się do materiału doprowadzanego (i) od około 0,00005 do około 1,25% wagowych stabilnej krzemionki koloidalnej posiadającej powierzchnię właściwą większą niż 700 m2/g i wartość S 20-50, w stosunku do ciężaru suchych włókien w doprowadzanym materiale, oraz (ii) od około 0,001 do około 0,5% wagowych rozpuszczalnego w wodzie polimerowego flokulanta o masie cząsteczkowej większej niż 500 000, również w stosunku do ciężaru suchych włókien w doprowadzanym materiale; a następnie
c) odwadnia się materiał doprowadzany i otrzymuje się arkusz celulozowy.
5. Sposób zwiększania odwadniania materiału papierniczego doprowadzanego do maszyny wytwarzającej papier, znamienny tym, że do papierniczego materiału doprowadzanego, przed umieszczeniem tego materiału na maszynie papierniczej, dodaje się 0,00005-1,25% wagowych stabilnej krzemionki koloidalnej o powierzchni właściwej większej niż 700 m2/g i o wartości S 20-50 oraz około 0,001-0,5% wagowych polimerowego flokulanta, w stosunku do ciężaru suchych włókien w doprowadzanym materiale papierniczym, następnie umieszcza się materiał papierniczy na maszynie papierniczej i poddaje się warunkom wytwarzania papieru.
PL 197 056 B1
Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania arkusza celulozowego oraz sposób zwiększania odwadniania materiału papierniczego, doprowadzanego do maszyny wytwarzającej papierniczej.
W procesie wytwarzania papieru stosuje się zole koloidalnej krzemionki o duż ej powierzchni właściwej i zwiększonej stabilności.
W opisach patentowych US 5,643,414 i 5,368,833 ujawniono mikrocząstkę koloidalnej krzemionki o dużej powierzchni właściwej, to znaczy większej niż 700 m2/g i o wartości S w zakresie 20-40, która jest użyteczna przy wytwarzaniu papieru. Opisy te omawiają konieczność obróbki powierzchniowej cząstki koloidalnej krzemionki za pomocą aluminium, aby stabilizować powierzchnię właściwą, a przez to produkt. Opis US 5,603,805 również ujawnia koloidalną krzemionkę o powierzchni właściwej mniejszej niż 700 m2/g i o wartości S 20-40, która może być wykorzystywana w produkcji papieru. W opisie tym wyraźnie stwierdzono, że potrzebne są powierzchnie właściwe mniejsze niż 700 m2/g, aby otrzymać stabilną koloidalną krzemionkę, jako produkt bez obróbki powierzchniowej za pomocą aluminium, z przeznaczeniem do wykorzystania przy wytwarzaniu papieru.
Celem wynalazku jest opracowanie sposobu wytwarzania arkusza celulozowego oraz sposobu zwiększania odwadniania materiału papierniczego, doprowadzanego do maszyny wytwarzającej papierniczej, przy użyciu stabilnej krzemionki o dużej powierzchni właściwej, powyżej 700 m2/g, a jednocześnie nie wymagającej obróbki za pomocą aluminium.
Według wynalazku, sposób wytwarzania arkusza celulozowego, charakteryzuje się tym, że obejmuje etapy, w których
a) wytwarza się celulozowy materiał doprowadzany, zawierający 0,01-1,5% wagowych włókien celulozowych;
b) dodaje się do materiału doprowadzanego (i) od około 0,00005 do około 1,25% wagowych stabilnej krzemionki koloidalnej posiadającej powierzchnię właściwą większą niż 700 m2/g i wartość S 20-50, w stosunku do ciężaru suchych włókien w doprowadzanym materiale, oraz (ii) od około 0,001 do około 0,5% wagowych rozpuszczalnego w wodzie polimerowego flokulanta o masie cząsteczkowej większej niż 500 000, również w stosunku do ciężaru suchych włókien w doprowadzanym materiale; a nastę pnie
c) odwadnia się materiał doprowadzany i otrzymuje się arkusz celulozowy.
Korzystnie, sposób ponadto obejmuje dodatkowy etap, w którym dodaje się kationowy koagulator do materiału doprowadzanego przed dodaniem polimerowego flokulanta.
Według wynalazku, sposób wytwarzania arkusza celulozowego, charakteryzuje się również tym, że obejmuje etapy, w których
a) wytwarza się celulozowy materiał doprowadzany, zawierający 0,01-1,5% wagowych włókien celulozowych;
b) dodaje się do materiału doprowadzanego (i) od około 0,00005 do około 1,25% wagowych stabilnej krzemionki koloidalnej posiadającej powierzchnię właściwą większą niż 700 m2/g i wartość S 20-50, w stosunku do ciężaru suchych włókien w doprowadzanym materiale celulozowym, oraz (ii) od około 0,005 do około 5,0% wagowych skrobi kationowej, również w stosunku do ciężaru suchych włókien w doprowadzanym materiale celulozowym; a następnie
c) odwadnia się materiał celulozowy i otrzymuje się arkusz celulozowy.
Korzystnie, sposób ponadto obejmuje dodatkowy etap b(iii), w którym dodaje się do celulozowego materiału doprowadzanego 0,001-0,5% wagowych rozpuszczalnego w wodzie polimerowego flokulanta o masie cząsteczkowej większej niż 500 000, w stosunku do ciężaru suchych włókien w materiale celulozowym.
Sposób zwiększania odwadniania materiału papierniczego doprowadzanego do maszyny wytwarzającej papier, według wynalazku charakteryzuje się tym, że do papierniczego materiału doprowadzanego, przed umieszczeniem tego materiału na maszynie papierniczej, dodaje się 0,00005-1,25% wagowych stabilnej krzemionki koloidalnej o powierzchni właściwej większej niż 700 m2/g i o wartości S 20-50 oraz około 0,001-0,5% wagowych polimerowego flokulanta, w stosunku do ciężaru suchych włókien w doprowadzanym materiale papierniczym, nastę pnie umieszcza się materiał papierniczy na maszynie papierniczej i poddaje się warunkom wytwarzania papieru.
PL 197 056 B1
Korzystnie, sposób ponadto dodaje się do papierniczego materiału doprowadzanego, przed umieszczeniem go na maszynie papierniczej, 0,005-5,0% wagowych kationowej skrobi w stosunku do ciężaru suchych włókien w tym materiale doprowadzanym.
Nieoczekiwanie stwierdzono, że zole koloidalnej krzemionki o dużej powierzchni właściwej, która pozostaje stabilna bez dodatku powierzchniowego aluminium, posiadają lepsze działanie w porównaniu z zolami znanymi ze stanu techniki, które wymagają obróbki powierzchniowej za pomocą czynników obróbki powierzchniowej, takich jak aluminium, by osiągnąć stabilność.
Stabilna koloidalna krzemionka jest tu definiowana jako taka koloidalna krzemionka, której powierzchnia właściwa pozostaje większa niż 700 m2/g, a wartość S pozostaje w zakresie 20-50, gdy stężony produkt jest starzony przy temperaturze pokojowej przez co najmniej 30 dni, korzystnie przez co najmniej 60 dni. Wodne zole koloidalnej można wytwarzać i składować ze stężeniem większym niż 7% wag. SiO2 w stanie stałym, a nawet 15% wag. SiO2 w stanie stałym lub więcej i pozostają stabilne w temperaturze pokojowej przez co najmniej 30 dni, zwykle przez co najmniej 60 dni, w porównaniu z wodnymi zolami krzemionki znanymi ze stanu techniki. Zole koloidalnej krzemionki, które są utworzone tylko z krzemionki (bez aluminium), wykazują większą aktywność nie tylko w środowiskach alkalicznych, ale nieoczekiwanie również w środowiskach kwaśnych przy produkcji papieru.
Proces wytwarzania stabilnej koloidalnej krzemionki o powierzchni właściwej większej niż 700 m2/g (bez aluminium) obejmuje:
(a) tworzenie początkowej kompozycji zawierającej wodę, krzemian metalu alkalicznego o stosunku molowym SiO2 do tlenku metalu alkalicznego w zakresie od 15:1 do 1:1 i wartości współczynnika pH co najmniej 10, zwykle co najmniej 11 oraz kwas (i/lub jego odpowiednią sól), przy czym krzemian metalu alkalicznego i kwas są początkowo obecne w stosunku wagowym co najmniej 63:1, z utrzymywaniem temperatury początkowej kompozycji poniżej 38°C, korzystnie poniżej 29°C, zwykle 16-29°C; (b) powolne i ciągłe dodawanie do początkowej kompozycji wodnej kompozycji kwasu krzemowego, zwykle o zawartości SiO2 w zakresie 5,0-7,2% wag., korzystnie 6,0-6,8% wag., z utrzymywaniem temperatury kompozycji poniżej 38°C, zwykle 16-29°C, aż od połowy do trzech czwartych kompozycji kwasu krzemowego zostanie dodane do początkowej kompozycji; (c) a następnie powolne zwiększanie temperatury kompozycji, np. przez około 10-35 minut, do 46-52°C i utrzymywanie tej temperatury, aż do zakończenia dodawania kompozycji kwasu krzemowego; (d) ewentualnie utrzymywanie temperatury kompozycji poniżej 52°C, zwykle 46-52°C, przez około godzinę; oraz (e) przerywanie następnie grzania i ewentualne usuwanie wody z wynikowej kompozycji, aż zawartość ciał stałych wynikowej kompozycji, oparta na SiO2, wynosi 7% wag. lub więcej, zwykle 11% wag. lub więcej.
Alternatywny proces wytwarzania wodnych zoli obejmuje zastosowanie kationowej żywicy jonowymiennej do inicjowania reakcji krzemianu metalu alkalicznego (patrz przykład 3 poniżej). Reakcja ta jest kontrolowana przez prędkość dodawania (np. w czasie 0-30 minut, zwykle w czasie krótszym niż 15 minut) i przez stosunek krzemianu metalu alkalicznego do żywicy jonowymiennej podczas polimeryzacji, by wytworzyć koloidalną krzemionkę. Stosunek molowy jonów wodoru w kationowej żywicy jonowymiennej do jonów metalu alkalicznego w krzemianie metalu alkalicznego jest w zakresie 40-100%, korzystnie 50-100%. Temperatura podczas tworzenia koloidalnej krzemionki w tym alternatywnym przykładzie realizacji wynalazku zwykle jest w zakresie od 10°C do 38°C, korzystnie 21-32°C. Obróbka cieplna koloidalnej krzemionki jako produktu (to znaczy obróbka dodatkowa) jest opcjonalna w tym przykł adzie realizacji procesu wedł ug wynalazku.
W szczególności, ww. procesy dotyczą wytwarzania koloidalnej krzemionki o powierzchni właściwej mierzonej sposobem Searsa, patrz Anal. Chem., 28, 1981 (1956) większej niż 700 m2/g, korzystnie większej niż 750 m2/g, a najkorzystniej większej niż 800 m2/g, o wartości S, patrz ller i Dalton, J. Phys. Chem., 60, 955 (1956) mniejszej niż 50, korzystnie w zakresie 20-50, a najkorzystniej 20-40, i o stężeniu ciał stałych wynoszącym 7-20% wag. krzemionki, to znaczy SiO2.
Jeden proces złożony jest z przygotowania początkowej kompozycji, po czym następuje dodawanie źródła aktywnej krzemionki, zwykle w postaci kwasu krzemowego lub kwasu polikrzemowego, przez określony czas. Podczas dodawania aktywnej krzemionki temperatura reakcji jest kontrolowana w okreś lonym profilu temperatury reakcji. Po dodaniu przewidzianej ilości aktywnej krzemionki mieszaninę można zatężyć. Proces zatężenia można przeprowadzać stosując wiele różnych sposobów. Sposoby takie mogą obejmować, ale bez ograniczenia tylko do tego, odparowanie i/lub oddzielanie membranowe, np. przez ultrafiltrację lub mikrofiltrację. Wodę usuwa się, aż końcowy produkt będzie zawierać 7-20% wag. SiO2.
PL 197 056 B1
W powyższym procesie początkowa kompozycja złożona jest z wody, jednego z wielu dostę pnych w handlu krzemianów lub alkalicznych szkieł wodnych oraz z kwasu i/lub jego odpowiedniej soli w określonym stosunku. Chociaż kolejność dodawania nie jest ważna, dla ułatwienia wytwarzania stwierdzono, że kwas należy dodawać do rozcieńczającej wody przed dodawaniem krzemianu.
Alkaliczne szkła wodne lub krzemiany mogą obejmować wiele różnych konwencjonalnych materiałów. Są to zwykle sole potasu lub sodu. Stosunek molowy SiO2 do Na2O lub K2O może być w zakresie od 15:1 do 1:1, a korzystnie jest w zakresie od 2,5:1 do 3,9:1. Takie roztwory szkła wodnego zwykle mają wartość współczynnika pH większą niż 10, zwykle około 11.
Stosowany w powyższym procesie kwas może być jednym z wielu kwasów organicznych lub nieorganicznych. Przykłady takich kwasów obejmują, ale bez ograniczenia: kwasy nieorganiczne, takie jak kwas solny, kwas fosforowy lub kwas siarkowy, albo takie materiały jak dwutlenek węgla. Kwasy organiczne obejmują, jednakże bez ograniczenia: kwas octowy, kwas mrówkowy i kwas propionowy. Przykłady odpowiednich soli obejmują: siarczan sodu, octan sodu, siarczan potasu, octan potasu, fosforan trójsodowy i jednowodzian fosforanu sodowego.
Po przygotowaniu początkowej kompozycji w powyższym procesie temperaturę tej kompozycji zmniejsza się do 29°C lub poniżej, zwykle do 27°C lub poniżej, a zazwyczaj do zakresu 16-29°C. Przy takiej temperaturze do kompozycji tej dodaje się powoli kwasu krzemowego lub kwasu polikrzemowego, np. przez całkowity czas wynoszący w przybliżeniu 4 godziny. Kwas krzemowy odpowiedni dla ww. procesów można przygotować znanymi sposobami, np. przez wymianę kationową rozcieńczonych roztworów alkalicznych szkieł wodnych, jak opisano powyżej. Zwykle takie rozcieńczone roztwory zawierają 3-9% wag. ciał stałych na bazie SiO2, zazwyczaj 5,0-7,2% wag., a korzystnie 6,0-6,8% wag. Typowe preparaty handlowe przedstawiono w opisach US 3,582,502 oraz US 2,244,335. Chociaż stosunek wagowy krzemianu metalu alkalicznego do kwasu może się zmieniać, zwykle stosunek ten wynosi co najmniej 63:1. Kwas krzemowy lub kwas polikrzemowy dodaje się do kompozycji powoli i ciągle mieszając, aż doda się w przybliżeniu połowę do około trzech czwartych kwasu krzemowego lub kwasu polikrzemowego do tej kompozycji z równoczesnym utrzymywaniem temperatury kompozycji poniżej 29°C, zwykle w temperaturze 16-29°C. Następnie temperaturę kompozycji powoli zwiększa się, np. w czasie 10-35 minut, do 46-52°C i utrzymuje się temperaturę w tym zakresie, aż do zakończenia dodawania reszty kwasu krzemowego lub kwasu polikrzemowego do kompozycji. Ewentualnie temperaturę kompozycji można później utrzymywać poniżej 52°C, zwykle w temperaturze 46-52°C, przez około jedną godzinę. Jeśli trzeba, można następnie usunąć z tej kompozycji wodę znanymi sposobami, aż do uzyskania zawartości ciał stałych w kompozycji 7% wag. lub więcej, zwykle 11% wag. lub więcej.
Poniżej przedstawiono alternatywny proces wytwarzania wodnych zoli stabilnej krzemionki o powierzchni wł aś ciwej wię kszej niż 700 m2/g (bez aluminium). Proces ten obejmuje zastosowanie kationowej żywicy jonowymiennej, korzystnie słabo kwaśnej kationowej żywicy jonowymiennej, by zainicjować reakcję krzemianu metalu alkalicznego (patrz przykład 3 poniżej) w celu wytwarzania koloidalnej krzemionki. Reakcja ta jest kontrolowana przez prędkość dodawania i przez stosunek krzemianu metalu alkalicznego do żywicy jonowymiennej podczas polimeryzacji w celu wytworzenia koloidalnej krzemionki. Obróbka cieplna koloidalnej krzemionki jako produktu jest w tym przykładzie realizacji procesu według wynalazku opcjonalna.
Alternatywny proces przygotowania stabilnego zolu koloidalnej krzemionki o powierzchni właściwej większej niż 700 m2/g (bez aluminium) zawiera: (a) ładowanie zbiornika reakcyjnego kationową żywicą jonowymienną, w której co najmniej 40%, korzystnie co najmniej 50% zdolności wymiany jonów jest w postaci wodoru, przy czym zbiornik reakcyjny ma środki, np. sito w pobliżu dna zbiornika reakcyjnego, do oddzielania koloidalnej krzemionki wytworzonej podczas tego procesu od żywicy jonowymiennej; (b) ładowanie zbiornika reakcyjnego (zasadniczo jednorazowo) wodnym roztworem krzemianu metalu alkalicznego o stosunku molowym SiO2 do tlenku metalu alkalicznego w zakresie od 15:1 do 1:1 i o wartości współczynnika pH co najmniej 10,0, korzystnie co najmniej 11; (c) mieszanie zawartości zbiornika reakcyjnego, aż wartość współczynnika pH zawartości zbiornika będzie w zakresie 8,5-11,0, korzystnie 9,2-10,0; (d) ustawianie wartości współczynnika pH zawartości zbiornika reakcyjnego powyżej 10,0, korzystnie 10,4-10,7, wykorzystując dodatkową ilość krzemianu metalu alkalicznego; oraz (e) oddzielanie otrzymanej koloidalnej krzemionki według wynalazku od żywicy jonowymiennej z równoczesnym usuwaniem koloidalnej krzemionki ze zbiornika reakcyjnego. Regulacja wartości współczynnika pH w stopniu (d) może być przeprowadzana albo w zbiorniku reakcyjnym, albo po usunięciu otrzymanej koloidalnej krzemionki ze zbiornika reakcyjnego. Taka regulacja wartości współczynnika pH zwykle jest przeprowadzana w czasie od 10 minut do 3 godzin od zakończenia etapu (e).
PL 197 056 B1
Kompozycje ww. stabilnej koloidalnej krzemionki o powierzchni właściwej większej niż 700 m2/g (bez aluminium) okazały się mieć skuteczność w zastosowaniu do usuwania wody i zatrzymywania wody w procesie wytwarzania papieru o 20-40% większą w porównaniu ze znanymi kompozycjami. Ponadto kompozycje stabilnej koloidalnej krzemionki nieoczekiwanie wykazały aktywność w obszarach, gdzie znane kompozycje nie są aktywne, głównie w środowiskach kwaśnych w procesie wytwarzania papieru.
Proces wytwarzania papieru, obejmuje etap dodawania do materiału doprowadzanego do maszyny papierniczej 0,00005-1,25% wag. koloidalnej krzemionki w stosunku do ciężaru suchych włókien zawartych w zawiesinie. W alternatywnym przykładzie realizacji do doprowadzanego materiału można dodawać niejonowego, kationowego lub anionowego polimerowego czynnika kłaczkującego albo przed, albo po dodaniu koloidalnej krzemionki w ilości 0,001-0,5% wag. w stosunku do ciężaru suchych włókien w doprowadzanej zawiesinie. Alternatywnie, zamiast lub oprócz syntetycznego polimerowego czynnika kłaczkującego można dodawać kationową skrobię w ilości 0,005-5,0% wag. w stosunku do ciężaru suchych włókien w doprowadzanym materiale. Korzystniej skrobię dodaje się w iloś ci 0,05-1,5% wag. w stosunku do ciężaru suchych włókien w doprowadzanym materiale. Wedł ug jeszcze innego przykładu realizacji zamiast lub oprócz czynnika kłaczkującego i/lub skrobi można do doprowadzanego materiału dodawać koagulatora w ilości 0,005-1,25% wag. w stosunku do ciężaru suchych włókien w materiale doprowadzanym do wytwarzania papieru. Korzystnie koagulator dodaje się w ilości 0,025-0,5% wag. w stosunku do ciężaru suchych włókien w doprowadzanym materiale.
Sposób według wynalazku umożliwia zwiększanie zatrzymywania i odprowadzania wody z materiału doprowadzanego do produkcji papieru w maszynie papierniczej. Koloidalną krzemionkę można dodawać do materiału doprowadzanego do wytwarzania papieru wraz z niejonowym, kationowym lub anionowym polimerowym flokulantem. Taki flokulant może być dodawany albo przed, albo po koloidalnej krzemionce w ilości 0,001-0,5% wag. w stosunku do ciężaru suchych włókien w doprowadzanym materiale. Skrobię można alternatywnie dodawać do doprowadzanego materiału zamiast lub oprócz flokulanta w ilości 0,005-5,0% wag. w stosunku do ciężaru suchych włókien w doprowadzanym materiale. Jeżeli stosuje się skrobię, jest to korzystnie skrobia kationowa.
W trakcie stosowania skrobię dodaje się korzystnie w ilości 0,05-1,25% wag. w stosunku do ciężaru suchych włókien w doprowadzanym materiale. W jeszcze innym przykładzie realizacji do doprowadzanego materiału zamiast lub oprócz flokulanta i/lub skrobi można dodawać koagulatora w iloś ci 0,005-1,25% wag. w stosunku do ciężaru suchych wł ókien w doprowadzanym materiale. Korzystnie koagulator dodaje się w ilości 0,025-0,5% wag. w stosunku do ciężaru suchych włókien w doprowadzanym materiale.
Dawka polimerowego flokulanta w którymkolwiek z powyższych wskazanych przykładów realizacji wynosi korzystnie 0,005-0,2% wag. w stosunku do ciężaru suchych włókien w doprowadzanym materiale. Dawka koloidalnej krzemionki wynosi korzystnie 0,005-0,25% wag. w stosunku do ciężaru suchych włókien w doprowadzanym materiale, najkorzystniej 0,005-0,15% wag. włókien w doprowadzanym materiale.
Należy podkreślić, że ponieważ sposób według wynalazku nadaje się do stosowania wobec szerokiego zakresu gatunków papieru i doprowadzanych materiałów, wartości procentowe podane powyżej (stanowiące tylko wskazówkę) mogą przez specjalistę zostać zmienione, w zależności od potrzeb.
W każ dym z powyż szych przykł adów realizacji bentonit, talk, syntetyczne gliny, hektoryt, kaolin lub ich mieszaniny można również dodać w każdym miejscu w systemie wytwarzania papieru przed utworzeniem arkusza. Korzystnym miejscem dodawania jest gęsta miazga przed rozcieńczeniem białą wodą. Takie zastosowanie zwiększa czystość w maszynie papierniczej, która w przeciwnym wypadku podlega powstawaniu hydrofobowego osadu, mającego wpływ zarówno na wydajność produkcyjną jak i na jakość papieru.
Ponadto każdy z powyższych przykładów realizacji można stosować wobec materiału doprowadzanego do wytwarzania papieru, wybranego z grupy złożonej z cienkiego papieru (który zawiera tu materiał na bazie po raz pierwszy wykorzystywanych włókien, jak również materiał na bazie włókien wykorzystywanych wtórnie), tektury (która obejmuje tu materiały na bazie wtórnie wykorzystywanych włókien, wykładzinowe i faliste, jak również materiały na bazie włókien wykorzystywanych po raz pierwszy); oraz makulaturę gazetową, która obejmuje tu materiały pochodzące z czasopism, jak również materiały zarówno na bazie włókien wykorzystywanych pierwotnie jak i na bazie włókien wykorzystywanych wtórnie) albo inny materiał celulozowy. Takie doprowadzane materiały obejmują materiały, które zawierają drewno, materiały bezdrzewne, pierwotnie wykorzystywane, bielone materiały wykorzystywane wtórnie, niebielone materiały wykorzystywane wtórnie oraz ich mieszaniny.
PL 197 056 B1
Papier lub tekturę zwykle wytwarza się z zawiesiny doprowadzanego materiału celulozowego w medium wodnym, który to materiał poddawany jest jednemu z wielu etapom ś cinania, gdzie takimi etapami zwykle są etap czyszczenia, etap mieszania i etap pompowania, a następnie z zawiesiny takiej odprowadzana jest woda, by utworzyć arkusz, który następnie suszy się do żądanej, zwykle małej zawartości wody. Krzemionki koloidalne według wynalazku można dodawać do doprowadzanego materiału przed lub po etapie ścinania.
Oprócz opisanych powyżej zastosowań do wspomagania zatrzymywania i odprowadzania wody koloidalne krzemionki można wykorzystywać w połączeniu ze standardowymi kationowymi żywicami wytrzymałymi na mokro, by polepszyć wytrzymałość na mokro tak traktowanego arkusza celulozowego. Przy tego rodzaju wykorzystywaniu koloidalną krzemionkę dodaje się do doprowadzanego materiału przed umieszczeniem tego materiału, zawierającego żywicę zwiększającą wytrzymałość na mokro, na maszynie papierniczej. Koloidalną krzemionkę zwykle stosuje się w ilościach podanych powyżej.
Stwierdzono, że stabilna koloidalna krzemionka znacznie polepsza działanie syntetycznych polimerowych flokulantów i czynników wspomagających retencję oraz skrobi w procesie wytwarzania papieru. Ponadto uważa się, że koloidalne krzemionki są użyteczne jako dodatki w procesach rozdzielania ciał stałych od cieczy, takich jak wstępne oczyszczanie wody oraz oczyszczanie ścieków. Pozbawione aluminium, koloidalne krzemionki o wysokiej powierzchni właściwej, oprócz polepszania odprowadzania wody i zatrzymywania wody w papierze gazetowym, cienkim papierze, tekturze i innych gatunkach papieru mogą również znaleźć zastosowanie do regulacji smoły i klejów w produkcji papieru, do odwadniania miazgi przy wytwarzaniu miazgi układanej na sucho, do wyławiania włókien i oczyszczania w mł ynach miazgi i papieru, do oczyszczania wody, do flotacji rozpuszczonego powietrza i do odwadniania mułu.
Programy zatrzymywania mikrocząstek oparte są na odtwarzaniu pierwotnie utworzonych kłaczków przerwanych przez ścinanie. W takich zastosowaniach flokulant jest dodawany przed co najmniej jednym punktem silnego ścinania, po czym następuje dodawanie mikrocząstek tuż przed skrzynią wlewową. Zwykle flokulant będzie dodawany przed sitami ciśnieniowymi, a potem nastąpi dodanie mikrocząstek za sitami. Jednakże rozważa się tu również sposób, w którym kolejność ta może być odwrócona. Wtórne kłaczki utworzone przez dodanie mikrocząstek powodują zwiększoną retencję i odprowadzanie wody bez szkodliwego oddziaływania na tworzenie arkusza. Umożliwia to zwiększoną zawartość wypełniacza w arkuszu, eliminuje dwustronność arkusza i zwiększa odprowadzanie wody oraz prędkość maszyny przy wytwarzaniu papieru.
Zastosowanie niewielkiego nadmiaru polimerowego flokulanta i/lub koagulatora jest uważane za konieczne w celu zapewnienia, by późniejsze ścinanie powodowało powstawanie mikrokłaczków, które zawierają lub przenoszą wystarczającą ilość polimeru, by przynajmniej części ich powierzchni były naładowane dodatnio, chociaż nie ma konieczności, by cały doprowadzany materiał był naładowany dodatnio. Potencjał elektrokinetyczny doprowadzanego materiału po dodaniu polimeru i po etapie ścinania może być zatem kationowy lub anionowy.
Ścinanie jest zapewniane przez zastosowane do tego celu urządzenie, takie jak pompa mieszająca, pompa wentylatorowa lub sito odśrodkowe, albo też można wprowadzić do urządzenia mieszalnik ścinający lub inny stopień ścinania w celu zapewnienia ścinania, a korzystnie wysokiego stopnia ścinania po dodaniu polimeru.
Flokulanty użyte w procesach według wynalazku są rozpuszczalnymi lub dyspergowanymi w wodzie polimerami o duż ej masie czą steczkowej, które mogą mieć ł adunek kationowy lub anionowy. Można również stosować niejonowe polimery o dużej masie cząsteczkowej. Polimery te mogą być całkowicie rozpuszczalne w systemie wytwarzania papieru, albo też alternatywnie mogą być łatwo dyspergowane. Mogą mieć one strukturę rozgałęzioną lub usieciowaną pod warunkiem, że nie tworzą one szkodliwych rybich oczek, jak nazywane są kulki nierozpuszczonego polimeru na gotowym papierze. Polimery tych rodzajów są łatwo dostępne z wielu różnych źródeł handlowych. Występują one jako suche ciała stałe, roztwory wodne, emulsje wodno-olejowe, które po dodaniu do wody umożliwiają szybkie rozpuszczenie się zawartego w nich polimeru, albo jako zawiesiny rozpuszczanego lub dyspergowanego w wodzie polimeru w wodnych roztworach soli. Postać stosowanego tu flokulanta o dużej masie cząsteczkowej nie jest uważana za ważną, jeżeli tylko polimer jest rozpuszczalny lub dyspergowalny w doprowadzanym materiale.
Jak stwierdzono powyżej, polimery mogą być kationowe, anionowe lub niejonowe. Użyteczne tu flokulanty z polimerów kationowych są zwykle addycyjnymi polimerami winylowymi o dużej masie cząsteczkowej, które zawierają kationową grupę funkcjonalną. Polimery te są zwykle homopolimerami
PL 197 056 B1 rozpuszczalnych w wodzie kationowych monomerów winylowych, albo mogą być kopolimerami rozpuszczalnego w wodzie kationowego monomeru winylowego z niejonowym monomerem, takim jak akryloamid lub metakryloamid. Polimery mogą zawierać tylko jeden kationowy monomer winylowy lub też mogą zawierać więcej niż jeden kationowy monomer winylowy. Alternatywnie pewne polimery mogą być modyfikowane lub derywatyzowane po polimeryzacji, jak np. poliakryloamid przez reakcję Mannicha, by wytwarzać kationowy polimer winylowy użyteczny według wynalazku. Polimery te mogą być wytwarzane z tak niewielkiej ilości, jak 1 procent molowy monomeru kationowego do 100% molowych monomeru kationowego, albo z kationowo modyfikowanej grupy funkcjonalnej na polimerze modyfikowany po polimeryzacji. Najczęściej kationowe flokulanty będą miały co najmniej 5% molowych kationowego monomeru winylowego lub grupy funkcjonalnej, a najkorzystniej co najmniej 10% wagowych kationowego monomeru winylowego lub grupy funkcjonalnej.
Odpowiednie kationowe monomery winylowe użyteczne przy wytwarzaniu kationowo naładowanych winylowych addycyjnych kopolimerów i homopolimerów odpowiednich dla przedmiotowego wynalazku będą znane fachowcom. Materiały te obejmują: metakrylan dimetyloamino-etylowy (DMAEM), akrylan dimetyloaminoetylowy (DMAEA), akrylan dietyloaminoetylowy (DEAEA), metakrylan dietyloaminoetylowy (DEAEM) lub ich czwartorzędowe postaci amonowe utworzone z siarczanu dimetylowego lub chlorku metylu, poliakryloamidy zmodyfikowane przez reakcję Mannicha, chlorowodorek diallilocykloheksyloaminowy (DACHA HCI), chlorek diallilodimetyloamonowy (DADMAC), chlorek metakrylo-amidopropylotrimetyloamonowy (MAPTAC) i aminę allilową (ALA). Jako flokulant może być tu również stosowana kationowana skrobia. Wybrany flokulant może być mieszaniną substancji podanych powyżej, albo mieszaniną substancji podanych powyżej ze skrobią kationową. Fachowcy w dziedzinie programów retencji na bazie polimeru kationowego łatwo zauważą, że wybór określonego polimeru jest zależny od doprowadzanego materiału, wypełniacza, gatunku i jakości wody.
Anionowe flokulanty o dużej masie cząsteczkowej, które mogą być używane w procesach według wynalazku, są korzystnie rozpuszczalnymi lub dyspergowalnymi w wodzie polimerami winylowymi zawierającymi 1% mol. lub więcej monomeru posiadającego ładunek anionowy. Polimery te mogą być homopolimerami lub rozpuszczalnymi w wodzie anionowo naładowanymi monomerami winylowymi lub kopolimerami tych monomerów np. z niejonowymi monomerami, takimi jak akryloamid lub metakryloamid. Przykłady odpowiednich monomerów anionowych obejmują kwas akrylowy, sulfonian metakryloamido-2-akryloamido-2-metylopropanowy (AMPS) oraz jego mieszaniny, jak również ich odpowiednie rozpuszczalne lub dyspergowalne w wodzie sole metali alkalicznych i amonu. Anionowe polimery o dużej masie cząsteczkowej, nadające się do stosowania według wynalazku, mogą również być albo hydrolizowanymi polimerami akryloamidowymi, albo kopolimerami akryloamidu lub ich homologami, takimi jak metakryloamid, z kwasem akrylowym lub jego homologami, takimi jak kwas metakrylowy, albo z polimerami takich monomerów winylowych, takimi jak kwas maleinowy, kwas itakonowy, kwas winylosulfonowy lub inne monomery zawierające sulfonian. Polimery anionowe mogą zawierać sulfonianowe lub fosfonianowe grupy funkcjonalne, albo ich mieszaniny, i mogą być wytwarzane przez derywatyzację polimerów lub kopolimerów poliakryloamidowych lub polimetakryloamidowych. Najkorzystniejszymi flokulantami anionowymi o dużej masie cząsteczkowej są kopolimery kwasu akrylowego i akryloamidu oraz polimery zawierające sulfonian, takie jak polimery wytworzone przez polimeryzację takich monomerów, jak sulfonian 2-akryloamido-2-metylopropanowy, sulfonian akryloamidometanowy, sulfonian akryloamidoetanowy i sulfonian 2-hydroksy-3-akryloamidopropanowy z akryloamidem lub innym niejonowym monomerem winylowym. Stosowane tu polimery i kopolimery anionowego monomeru winylowego mogą zawierać tylko 1 procent molowy monomeru naładowanego anionowo, a korzystnie co najmniej 10 procent molowych monomeru anionowego. Wybór stosowanego określonego polimeru anionowego znów będzie zależny od doprowadzanego materiału, wypełniacza, jakości wody, gatunku papieru itp.
Chociaż większość programów mikrocząstek przebiega dobrze tylko z kationowym flokulantem o dużej masie cząsteczkowej, zole koloidalnej krzemionki według wynalazku można również wykorzystywać z rozpuszczalnymi w wodzie anionowymi flokulantami o dużej masie cząsteczkowej z dodatkiem kationowego koagulatora.
Niejonowe flokulanty użyteczne w procesach według wynalazku mogą być wybrane z grupy złożonej z tlenku polietylenu i poli(met)akryloamidu. Ponadto może być korzystne stosowanie w pewnych przypadkach tak zwanych amfoterycznych polimerów rozpuszczalnych w wodzie. Polimery te niosą ładunek zarówno kationowy jak i anionowy w tym samym łańcuchu polimerowym.
PL 197 056 B1
Niejonowe, kationowe i anionowe flokulanty z polimeru winylowego, użyteczne tu, będą zwykle miały masę cząsteczkową co najmniej 500 000, a korzystnie masy cząsteczkowe 1 000 000 i większe. Flokulanty rozpuszczalne i/lub dyspergowalne w wodzie, nadające się tu do stosowania, mogą mieć masę cząsteczkową 5 000 000 lub większą, np. w zakresie 10-30 milionów lub większą. Polimery nadające się do stososowania w procesach według wynalazku mogą być całkowicie rozpuszczalne w wodzie, kiedy są stosowane do systemu, albo też mogą być nieco rozgałęzione (dwuwymiarowe) lub nieco usieciowane (trójwymiarowe), jeżeli tylko polimery te są dyspergowalne w wodzie. Korzystne jest stosowanie polimerów, które są całkowicie rozpuszczalne w wodzie, ale mogą być stosowane polimery dyspergowalne, takie jak polimery opisane w publikacji WO 97/16598. Użyteczne polimery mogą być zasadniczo liniowe zgodnie z definicją polimeru liniowego podaną w opisie US 4,753,710 (Langley i in.). Górna granica masy cząsteczkowej zależy od rozpuszczalności lub dyspergowalności wynikowego produktu w materiale doprowadzanym do wytwarzania papieru.
Kationowe lub amfoteryczne skrobie użyteczne w zastosowaniu do przedmiotowego wynalazku są zasadniczo opisane w US 4,385,961. Kationowe materiały skrobiowe zwykle wybierane są z grupy złożonej z polimerów występujących w naturze, opartych na węglowodanach, takich jak guma guarowa i skrobia. Kationowe materiały skrobiowe uważane za najbardziej użyteczne w praktycznej realizacji przedmiotowego wynalazku obejmują materiały skrobiowe pochodzące z pszenicy, ziemniaków i ryż u. Materiał y te mogą z kolei być poddawane reakcji podstawiania grup amonowych w szkielecie skrobi lub kationizacji zgodnie z procesem proponowanym w publikacji WO 96/30591 (Dondeyne i in.). Zwykle skrobie użyteczne w procesach według wynalazku mają stopień podstawienia grup amonowych w cząsteczce skrobi 0,01-0.05. Taki stopień podstawienia otrzymuje się przez reakcję podstawowej skrobi albo z chlorkiem 3-chloro-2-hydroksypropylo-trimetyloamonowym, albo z chlorkiem 2,3-epoksypropylo-trimetyloamonowym, by otrzymać kationowaną skrobię. Niniejszy wynalazek nie zajmuje się środkami kationowania materiałów skrobiowych, a takie modyfikowane materiały skrobiowe są znane i łatwo dostępne z wielu różnych źródeł handlowych.
Różne właściwości celulozowego materiału doprowadzanego, takie jak wartość współczynnika pH, twardość, moc jonowa i zapotrzebowanie kationowe, mogą mieć wpływ na działanie flokulanta w okreś lonym zastosowaniu. Wybór flokulanta obejmuje rozważenie rodzaju ładunku, gęstości ładunku, masy cząsteczkowej i rodzaju monomerów, a w szczególności zależy od chemii wody obrabianego materiału doprowadzanego.
Inne dodatki można wprowadzać do celulozowego materiału doprowadzanego bez znacznego zakłócania działania przedmiotowego wynalazku. Takie inne dodatki obejmują przykładowo czynniki regulujące wielkość cząstek, takie jak ałun i kalafonia, czynniki regulacji podziałki, wypełniacze, biocydy, itp. Celulozowy materiał doprowadzany, do którego dodany jest program wspomagający retencję według wynalazku, może również zawierać pigmenty i/lub wypełniacze, takie jak dwutlenek tytanu, wytrącony i/lub zmielony węglan wapnia, albo inne wypełniacze mineralne lub organiczne. Może być możliwe i jest objęte duchem wynalazku, że niniejszy wynalazek może być łączony z innymi tak zwanymi programami mikrocząstkowymi, jak bentonit i kaolin. Kiedy producenci papieru zmieniają gatunki lub doprowadzane materiały, w pewnych sytuacjach może być praktyczne lub pożądane połączenie ww. zoli stabilnej koloidalnej krzemionki (pozbawionej aluminium) z innymi mikrocząstkami.
Zole stabilnej koloidalnej krzemionki (pozbawionej aluminium) mogą być również wykorzystywane w połączeniu z koagulatorem według zasad podanych w opisie US 4,795,531 (Sofia i in.). Przedstawiono tam program mikrocząstek, w którym mikrocząstka jest wykorzystywana w obecności koagulatora kationowego i naładowanego flokulanta o dużej masie cząsteczkowej.
Materiały kationowych koagulatorów, które mogą znaleźć zastosowanie w procesach według wynalazku, obejmują znane, dostępne w handlu, rozpuszczalne w wodzie poliaminy polialkilenowe o ma ł ej i ś redniej masie czą steczkowej, obejmują ce takie substancje przygotowane przez reakcję poliaminy alkilenowej z dwufunkcjonalnym halogenkiem alkilowym. Materiały tego typu obejmują polimery kondensacyjne wytworzone przez reakcję dichlorku etylenu i amoniaku, dichlorek etylenowy, amoniak i drugorzędową aminę, taką jak amina dimetylowa, epichlorohydrynodimetyloamina, epichlorohydrynodimetyloamina amonowa, polietylenoiminy itp. Użyteczne będą również mające małą masę cząsteczkową polimery i kopolimery monomerów winylowych, takie jak halogenki dialilodimetyloamonowe, zwłaszcza chlorek dialilodimetyloamonowy, akrylany dialkiloaminoalkilowe, czwartorzędowe akrylany dialkiloaminoalkilowe itp., gdzie alkil oznacza grupę zawierającą 1-4, korzystnie 1-2 atomy węgla. Korzystnie alkilem jest metyl. Monomery te są egzemplifikowane przez takie materiały, jak akrylan dimetyloaminoetylowy, metakrylan dimetyloaminoetylowy i ich rozpuszczalne w wodzie czwarPL 197 056 B1 torzędowe sole amonowe. W pewnych przypadkach jako koagulator może być stosowana kationowa skrobia. Według wynalazku można również stosować koagulatory nieorganiczne, np. ałun i polichlorek glinu. Stosowana ilość nieorganicznych koagulatorów wynosi zwykle 0,05-2% wag. w stosunku do ciężaru suchych włókien w doprowadzanym materiale. Zastosowanie koagulatora z zolami koloidalnej krzemionki jest opcjonalne.
Sposób według wynalazku nadaje się do stosowania wobec wszystkich gatunków i rodzajów wyrobów papierowych, które zawierają opisane tu wypełniacze, a ponadto nadaje się do stosowania wobec wszystkich rodzajów miazg, obejmujących bez ograniczenia miazgi chemiczne, łącznie z miazgami siarczanowymi i siarczynowymi zarówno z drewna twardego jak i z drewna miękkiego, miazgi termomechaniczne, miazgi mechaniczne i miazgi ze ścieru drzewnego.
Ilość mineralnego wypełniacza zastosowanego w procesie wytwarzania papieru, zwykle używanego przy produkcji papieru, wynosi 10-30 części wag. wypełniacza na sto części wag. suchych włókien w doprowadzanym materiale, ale ilość takiego wypełniacza może czasami wynosić tylko około 5, albo nawet 0, części wag., albo nawet około 40 lub nawet 50 części wag.
Poniższe przykłady 1-4 ilustrują wytwarzanie stabilnej krzemionki, zaś przykład 5 ilustruje sposób wytwarzania arkusza celulozowego oraz sposób zwiększania odwadniania materiału papierniczego.
P r z y k ł a d 1
Wytwarzanie zolu koloidalnej krzemionki według wynalazku
Załadowano 129 kg miękkiej wody do reaktora zawierającego pompę recyrkulacyjną i rozpoczęto recyrkulację z prędkością 189 litrów na minutę. Powoli dodawano do reaktora 2,53 kg 95% wag. roztworu kwasu siarkowego, chłodząc zawartość reaktora w razie potrzeby do temperatury poniżej 24°C. Po umożliwieniu, by cyrkulacja zawartości reaktora trwała przez 5 minut, załadowano 130,28 kg krzemianu sodu o stosunku molowym SiO2 do Na2O 3,26 i o wartości współczynnika pH 11,2. Stosowano chłodzenie, by uniemożliwić przekroczenie w reaktorze temperatury 27,2°C. Po dodaniu krzemianu sodu rozpoczęto dodawanie 1426,1 kg wodnego roztworu kwasu krzemowego (o zawartości SiO2 w postaci stałej 6,40% wag.) z prędkością 5,94 kg na minutę (lub 5,75 litrów na minutę), utrzymując temperaturę 27°C. Po załadowaniu 75% kwasu krzemowego (1069,56 kg) (około 3,0 h) temperaturę powoli zmniejszano z prędkością 3,9°C/minutę, aż do osiągnięcia temperatury 49°C. Dalej dodawano kwas krzemowy przy równoczesnym grzaniu kompozycji. Czas do osiągnięcia przez kompozycję temperatury 38°C wynosił 10 minut, a czas upływający do osiągnięcia temperatury 46°C wynosił 36 minut. Po dodaniu całego kwasu krzemowego temperaturę kompozycji utrzymywano na wartości 49°C przez jedną godzinę (to znaczy czas od zakończenia dodawania kwasu krzemowego). Następnie temperaturę utrzymywano na wartości 47,8-50°C, po czym stosowano ultrafiltrację kompozycji, by zwiększyć stężenie ciał stałych w kompozycji. Ultrafiltrację przerywano, gdy stężenie krzemionki osiągnęło 14,8-16,6% wag., korzystnie 15,0% wag.
Stwierdzono, że otrzymana kompozycja stabilnej krzemionki koloidalnej ma ciężar właściwy 1,1048, powierzchnię właściwą krzemionki 804,3 m2/g i wartość S 48,1. Ponadto, po 45 dniach w temperaturze pokojowej powierzchnia właściwa krzemionki wynosiła 751 m2/g.
P r z y k ł a d 2
Załadowano do butli z okrągłym dnem 151,2 g zdejonizowanej wody i 4,0 g siarczanu sodu i mieszano przez zawirowanie, aż do rozpuszczenia siarczanu sodu. Dodano 124,8 g krzemianu sodu do butli nadal mieszając. Ogrzano zawartość butli do temperatury 27°C. Dodano w sumie 1710 g kwasu krzemowego o ciężarze właściwym 1,039 do butli przez 4 h z prędkością 7,2 g/minutę. Po dodaniu 860 g lub połowy kwasu krzemowego ogrzano zawartość butli do końcowej temperatury 49°C. Nadal dodawano kwasu krzemowego przy równoczesnym grzaniu kompozycji. Następnie utrzymywano temperaturę 47,8-50°C. Po ostatnim dodaniu po czterech godzinach chłodzono butlę reakcyjną do temperatury pokojowej, a następnie zastosowano ultrafiltrację wobec 350 g kompozycji w celu zwiększenia stężenia ciał stałych w kompozycji. Ultrafiltrację przerwano, gdy zmierzona ilość usuniętej wody osiągnęła 166,82 g. Zawartość ciał stałych w końcowej kompozycji wynosiła 16,12% wag.
Stwierdzono, że otrzymana kompozycja stabilnej koloidalnej krzemionki ma ciężar właściwy 1,1067, powierzchnię właściwą 904 m2/g i wartość S 39. Po 33 dniach zmierzona powierzchnia właściwa wynosiła 904 m2/g.
P r z y k ł a d 3
Wytwarzanie zolu stabilnej koloidalnej krzemionki.
Załadowano 128,25 kg miękkiej wody do reaktora zawierającego pompę recyrkulacyjną i rozpoczęto recyrkulację z prędkością 50 g/minutę. Powoli dodawano do reaktora 2,53 kg 95% wag. roztwo10
PL 197 056 B1 ru kwasu siarkowego, chłodząc zawartość reaktora w razie potrzeby do temperatury poniżej 24°C. Po umożliwieniu, by cyrkulacja zawartości reaktora trwała przez 5 minut, załadowano 130,5 kg krzemianu sodu o stosunku molowym SiO2 do Na2O 3,26 i o wartości współczynnika pH 11,2. Stosowano chłodzenie, by uniemożliwić przekroczenie w reaktorze temperatury 27,2°C. Po dodaniu krzemianu sodu rozpoczęto dodawanie 1451,25 kg wodnego roztworu kwasu krzemowego (o zawartości SiO2 w postaci stałej 6,37% wag., lepkości 2,9 centypuaza, ciężarze właściwym 1,0388 i wartości współczynnika pH 2,76) z prędkością 6,03 kg na minutę, utrzymując temperaturę 27°C. Po załadowaniu 75% kwasu krzemowego (1088,55 kg) (około 3,0 h) temperaturę powoli zmniejszano z prędkością 3,9°C/minutę, aż do osiągnięcia temperatury 49°C. Dalej dodawano kwas krzemowy przy równoczesnym grzaniu kompozycji. Czas do osiągnięcia przez kompozycję temperatury 38°C wynosił 40 minut, a czas upływający do osiągnięcia temperatury 46°C wynosił 57 minut. Po dodaniu całego kwasu krzemowego temperaturę kompozycji utrzymywano na wartości 49°C przez jedną godzinę (to znaczy czas od zakończenia dodawania kwasu krzemowego). Następnie temperaturę utrzymywano na wartości 47,8-50°C, po czym stosowano ultrafiltrację kompozycji, by zwiększyć stężenie ciał stałych w kompozycji. Ultrafiltrację przerywano, gdy stężenie krzemionki osiągnęło 14,8-16,6% wag., korzystnie 15,0% wag.
Stwierdzono, że otrzymana kompozycja stabilnej krzemionki koloidalnej ma ciężar właściwy 1,1033, powierzchnię właściwą krzemionki 786,4 m2/g i wartość S 41. Ponadto, po 51 dniach w temperaturze pokojowej powierzchnia właściwa krzemionki wynosiła 711,2 m2/g.
P r z y k ł a d 4
Wytwarzanie zolu koloidalnej krzemionki.
Załadowano zbiornik reakcyjny wyposażony w sito przy dnie zbiornika 854,28 litrami żywicy jonowymiennej Amberlite® IRC84SP (z firmy Rohm & Haas) w jej postaci sodowej. Przestrzegano podanej przez producenta procedury regeneracji żywicy do postaci wodorowej, tak by regeneracja była kompletna w co najmniej 40%. Oczyszczono żywicę przez płukanie wodą i pozwolono na spłynięcie wody.
Załadowano 661,05 kg wody do zbiornika i rozpoczęto mieszanie zawartości zbiornika, by przeprowadzić żywicę w zawiesinę. Następnie ogrzewano zawartość reaktora do 24°C. Załadowano do zbiornika reakcyjnego (przez około 10 minut) 553,95 kg krzemianu sodowego (o stosunku molowym SiO2 do Na2O 3,26 i o wartości współczynnika pH 11,2), rozcieńczonego za pomocą 253,8 kg wody. Kontrolowano wartość współczynnika pH i przewodność zawartości zbiornika reakcyjnego co około minut, aż wartość współczynnika pH osiągnęła 9,8, a przewodność osiągnęła 5800 mikroomów (υΩ).
Do zawartości reaktora dodano 67,5 kg krzemianu sodowego (jak opisano powyżej), aby zwiększyć wartość współczynnika pH do około 10,6. Mieszano zawartość pojemnika przez około 20 min, a następnie usunięto zawartość zbiornika reakcyjnego z dna poprzez sito. Niewielką ilością wody przepłukano żywicę w celu usunięcia resztek produktu, a następnie zmieszano z produktem.
Stwierdzono, że otrzymana kompozycja stabilnej krzemionki koloidalnej ma ciężar właściwy 1,0877, powierzchnię właściwą krzemionki 927,4 m2/g, wartość S 32 oraz zawartość SiO2 w postaci stałej 12,9% wagowych.
P r z y k ł a d 5
A. Wytwarzanie syntetycznych standardowych materiałów doprowadzanych.
Alkaliczny materiał doprowadzany.
Alkaliczny materiał doprowadzany ma wartość współczynnika pH 8,1 i jest złożony z 70% wag. włókien celulozowych i 30% wag. wypełniacza rozcieńczonego do całkowitej konsystencji 0,5% wag. przy zastosowaniu wody formulacji syntetycznej. Włókna celulozowe zawierają 60% wag. bielonej miazgi z drewna twardego i 40% wag. bielonej miazgi z drewna miękkiego. Są one przygotowane z suchego materiału (dry lap) rozdrobnionego do chudości według norm kanadyjskich (CSF - Canadian Standard Freeness) w zakresie 340-380 CSF. Wypełniaczem był handlowy zmielony węglan wapnia dostarczony w postaci suchej. Woda formulacji miała 200 ppm twardości wapiennej (dodatek CaCI2), 152 ppm twardości magnezowej (dodatek MgSO4) i 110 ppm alkaliczności wodorowęglanowej (dodatek NaHCO3).
Kwaśny materiał doprowadzany.
Kwaśny materiał doprowadzany złożony był z masy siarczanowej z drewna twardego i drewna miękkiego w stosunku wagowym 60/40. Jak powyżej, włókna oczyszczano oddzielnie do 340-380 CSF przed połączeniem z wypełniaczem i wodą. Całkowita zawartość ciał stałych w doprowadzanym materiale wynosiła 92,5% wag. włókien celulozowych i 7,5% wag. wypełniacza. Wypełniacz był połączeniem 2,5% wag. dwutlenku tytanu, Titanox 1000 z firmy DuPont i 5,0 procent wag. glinki kaolinowej. Woda użyta do rozcieńczania włókien i wypełniacza znów zawiera dodatkowe sole, jak podano powyżej dla alkalicznego materiału doprowadzanego. Inne dodatki obejmowały ałun dozowany w ilości 9 kg
PL 197 056 B1 na tonę suchych ciał stałych. Wartość współczynnika pH doprowadzanego materiału ustawiono za pomocą rozcieńczonego (50%) kwasu siarkowego tak, że wartość współczynnika pH doprowadzanego materiału wynosiła po dodaniu ałunu 5,0.
Dane z pomiaru współczynnika odbicia zogniskowanej wiązki (FBRM).
Zastosowane w następujących przykładach badanie za pomocą skaningowego mikroskopu laserowego, przedstawione w opisie US 4,871,251 (Preikschat, F. K. i E., 1989) polega zasadniczo na zastosowaniu źródła promieniowania laserowego, układu optycznego dostarczającego światło padające do materiału doprowadzanego i odbierającego światło rozproszone od tego materiału, fotodiody i sprzętu do przeprowadzania analizy sygnału. Przyrządy są dostępne w handlu z firmy Lasentec™, Redmond, Waszyngton. Doświadczenie polega na pobraniu 300 ml zawiesiny zawierającej włókna celulozowe i umieszczeniu jej w odpowiedniej zlewce mieszającej. Ścinanie dostarczanego materiału jest zapewniane przez silnik o zmiennej prędkości i śmigło. Mieszalnik we wszystkich przeprowadzonych tu doświadczeniach ustawiony był na 720 obrotów/minutę. Śmigło było ustawione w stałej odległości od okienka sondy, aby zapewnić ruch zawiesiny przez okienko. Typową sekwencję badań pokazano poniżej zarówno dla alkalicznych jak i kwasowych materiałów doprowadzanych.
T a b e l a 6 Protokół badania FBRM Alkaliczny materiał doprowadzany
| Czas (minuty) | Działanie |
| 0,00 | Początek mieszania. Zapisanie podstawowej wielkości kłaczków |
| 0,50 | Dodawanie skrobi kationowej. Zapisanie zmiany wielkości kłaczków. |
| 0,75 | Dodawanie flokulanta. Zapisanie zmiany wielkości kłaczków. |
| 1,50 | Dodawanie mikrocząstek. Zapisanie zmiany wielkości kłaczków. |
| 2,50 | Koniec doświadczenia. |
T a b e l a 6 Protokół badania FBRM Kwaśny materiał doprowadzany
| Czas (minuty) | Działanie |
| 0,00 | Początek mieszania. Zapisanie podstawowej wielkości kłaczków |
| 0,50 | Dodawanie skrobi kationowej i ałunu. Zapisanie zmiany wielkości kłaczków. |
| 0,75 | Dodawanie flokulantu. Zapisanie zmiany wielkości kłaczków. |
| 1,50 | Dodawanie mikrocząstek. Zapisanie zmiany wielkości kłaczków. |
| 2,50 | Koniec doświadczenia. |
Zmiana średniej cięciwowej długości kłaczków po dodaniu dawki mikrocząstek została skorelowana z pomiarami retencji za pomocą naczynia dynamicznego odprowadzania. Im większa jest zatem zmiana średniej długości cięciwowej, powodowana przez obróbkę, tym większa jest wartość retencji.
Fizyczne właściwości badanego materiału.
Następujące materiały są badane w przykładach realizacji tego patentu, a ich właściwości fizyczne podane są poniżej.
| Oznaczenie próbki | Opis | Początkowa powierzchnia właściwa m2/g | Wartość S |
| CCS | Konwencjonalna krzemionka koloidalna | 680 | 63,4 |
| Próbka 1 | Krzemionka według przykładu 1 | 970 | 42,0 |
| Próbka 2 | Krzemionka według przykładu 2 | 904 | 39,0 |
| Próbka 3 | Krzemionka według przykładu 3 | 883 | 32,7 |
| Próbka 4 | Krzemionka według przykładu 3 | 927 | 32,0 |
PL 197 056 B1
B (1). Polepszona retencja w kwaśnym materiale doprowadzanym.
Syntetyczny kwaśny materiał doprowadzany przygotowano jak podano w Standardowych Syntetycznych Materiałach Doprowadzanych. Doświadczenia FBRM przeprowadzono z następującymi wynikami.
| Dawka aktywna kg/tonę | Zmiana średniej cięciwy | % polepszenia | ||||
| Konwencjonalna krzemionka koloidalna | Próbka | Konwencjonalna krzemionka koloidalna | Próbka | |||
| 1 | 2 | 1 | 2 | |||
| 0,227 | 5,80 | 8,45 | 10,40 | 0,0% | 45,7% | 79,3% |
| 0,454 | 13,80 | 19,30 | 19,12 | 0,0% | 39,9% | 38,6% |
| 1,072 | 19,70 | 33,73 | 31,55 | 0,0% | 71,2% | 60,2% |
Jak wynika z powyższych danych, krzemionki, według próbek 1 i 2 wykazują 60-70% polepszenia przy dawce 1,072 kg/tonę jeśli chodzi o zdolność zwiększenia stopnia flokulacji w takim syntetycznym kwaśnym materiale doprowadzanym.
B (2). Polepszona retencja w alkalicznym materiale doprowadzanym.
W podobny sposób badano materiały podane w Standardowym Alkalicznym Syntetycznym Materiale Doprowadzanym. Podobnie przeprowadzano doświadczenia z FBRM, a wyniki zestawione są poniżej.
| Dawka aktywna kg/tonę | Zmiana średniej cięciwy | % polepszenia | ||||
| Konwencjonalna krzemionka koloidalna | Próbka | Konwencjonalna krzemionka koloidalna | Próbka | |||
| 1 | 2 | 1 | 2 | |||
| 0,227 | 3,80 | 10,39 | 6,41 | 0,0% | 173,4% | 68,7% |
| 0,454 | 8,50 | 18,30 | 19,05 | 0,0% | 115,3% | 124,1% |
| 1,072 | 12,10 | 34,79 | 29,64 | 0,0% | 187,5% | 145,0% |
Powyższe wyniki wykazują, że krzemionki według próbek 1 i 2 zapewniają większą retencję w alkalicznych materiałach doprowadzanych niż konwencjonalne krzemionki koloidalne. W takim wypadku ulepszenie wynosi od 50% do powyżej 100% w stosunku do konwencjonalnej krzemionki koloidalnej.
W jeszcze innym eksperymencie dotyczą cym syntetycznego alkalicznego materiał u doprowadzanego, jak opisano powyżej, uzyskano następujące wyniki.
| Dawka aktywna kg/tonę | Zmiana średniej cięciwy | % polepszenia | ||
| Konwencjonalna krzemionka koloidalna | Próbka 3 | Konwencjonalna krzemionka koloidalna | Próbka 3 | |
| 0,227 | 4,13 | 12,37 | 0,0% | 199,5% |
| 0,454 | 11,98 | 28,68 | 0,0% | 139,4% |
| 1,072 | 18,73 | 44,35 | 0,0% | 136,8% |
W powyż szych badaniach stabilna krzemionka (bez aluminium) miał a stopień flokulacji w syntetycznym alkalicznym materiale doprowadzanym polepszony o ponad 100% w porównaniu ze stopniem flokulacji konwencjonalnej krzemionki koloidalnej. Stabilne krzemionki (bez aluminium) zapewniają zatem znaczne polepszenie retencji alkalicznych materiałów doprowadzanych do produkcji papieru.
PL 197 056 B1
C. Polepszenie odwadniania
Odwadnianie mierzono za pomocą podciśnieniowego próbnika odwadniania z firmy Nalco Chemical Co. 500 ml materiału umieszczono w zbiorniku przyrządu, dozowano dodatki w trakcie mieszania i odwodniono. Odwadnianie materiału przeprowadzano w warunkach podciśnienia, w tym przypadku na papier filtru celulozowego Filpako nr 716. Czas potrzebny od początku odwadniania, aż do wyciągnięcia powietrza przez poduszkę, zapisano jako czas odwadniania. Końcową wartość podciśnienia, odczytaną z ciśnieniomierza, zapisano 10 s od wyłączenia podciśnienia. Stosowana wartość podciśnienia wynosiła 355,6 mm Hg, a prędkość mieszania wynosiła 900 obrotów/minutę, kontrolowana przez cyfrowy sterownik systemu mieszalnika Cole-Palmer ServoDyne.
Doprowadzany materiał stosowany w tym badaniu był alkalicznym materiałem doprowadzanym, złożonym z miękkiego drewna w ilości 13%, twardego drewna w ilości 49,4%, ścieru drzewnego w iloś ci 6,0% i braków maszynowych w iloś ci 31,6%. Konsystencja był a 1,0%. Skrobi ę , skrobię kationową Stalock, dodano w ilości 18 kg na tonę. Flokulant złożony był z 10% molowych kationowego poliakryloamidu, cPAM. Dodawano go w ilości 0,27 kg na tonę. Przebieg dodawania był następujący:
| Czas (s) | Działanie |
| 0 | Dodanie materiału doprowadzanego, uruchomienie mieszadła z prędkością 900 obrotów/minutę |
| 10 | Dodanie skrobi |
| 20 | Dodanie cPAM |
| 40 | Dodanie mikrocząstek |
| 50 | Zatrzymanie mieszania i przeniesienie do VDT |
| 60 | Początek testu odwadniania |
Oprócz czasu odwadniania i końcowej wartości podciśnienia zapisano również prędkość odwadniania, określoną jako czas potrzebny do odwodnienia 300 ml filtratu. Wyniki przedstawiono w tabeli poniż ej.
| Opis | Dawka (kg/tonę) | Czas (s) | |||
| Flokulant | Mikrocząstka | Prędkość | Odwadnianie | Końcowe podciśnienie | |
| Materiał wyjściowy | 0 | 0 | 35,0 | 75,0 | 13,5 |
| Tylko flokulant | 0,272 | 0 | 11,2 | 25,7 | 10,2 |
| CCS | 0,272 | 0,454 | 8,9 | 18,2 | 9,0 |
| CCS | 0,272 | 1,072 | 8,3 | 16,7 | 8,5 |
| CCS | 0,272 | 1,362 | 7,4 | 15,6 | 8,0 |
| Próbka 4 | 0,272 | 0,454 | 6,5 | 12,3 | 6,3 |
| Próbka 4 | 0,272 | 1,072 | 5,8 | 11,1 | 4,6 |
| Próbka 4 | 0,272 | 1,362 | 5,7 | 11,1 | 4,6 |
Jak wynika z tych danych, stabilna krzemionka, to znaczy próbka 4, miała prędkość odwadniania siedmiokrotnie większą niż materiał wyjściowy i dwukrotnie większą niż przy stosowaniu tylko flokulanta. Podobne lepsze wyniki zaobserwowano dla czasu odwadniania i końcowej wartości podciśnienia. A zatem, stabilne krzemionki (bez aluminium) polepszają odwadnianie.
PL 197 056 B1
Claims (6)
- Zastrzeżenia patentowe1. Sposób wytwarzania arkusza celulozowego, znamienny tym, że obejmuje etapy, w którycha) wytwarza się celulozowy materiał doprowadzany, zawierający 0,01-1,5% wagowych włókien celulozowych;b) dodaje się do materiału doprowadzanego (i) od około 0,00005 do około 1,25% wagowych stabilnej krzemionki koloidalnej posiadającej powierzchnię właściwą większą niż 700 m2/g i wartość S 20-50, w stosunku do ciężaru suchych włókien w doprowadzanym materiale, oraz (ii) od około 0,001 do około 0,5% wagowych rozpuszczalnego w wodzie polimerowego flokulanta o masie cząsteczkowej większej niż 500 000, również w stosunku do ciężaru suchych włókien w doprowadzanym materiale; a nastę pniec) odwadnia się materiał doprowadzany i otrzymuje się arkusz celulozowy.
- 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że ponadto obejmuje dodatkowy etap, w którym dodaje się kationowy koagulator do materiału doprowadzanego przed dodaniem polimerowego flokulanta.
- 3. Sposób wytwarzania arkusza celulozowego, znamienny tym, że obejmuje etapy, w którycha) wytwarza się celulozowy materiał doprowadzany, zawierający 0,01-1,5% wagowych włókien celulozowych;b) dodaje się do materiału doprowadzanego (i) od około 0,00005 do około 1,25% wagowych stabilnej krzemionki koloidalnej posiadającej powierzchnię właściwą większą niż 700 m2/g i wartość S 20-50, w stosunku do ciężaru suchych włókien w doprowadzanym materiale celulozowym, oraz (ii) od około 0,005 do około 5,0% wagowych skrobi kationowej, również w stosunku do ciężaru suchych włókien w doprowadzanym materiale celulozowym; a następniec) odwadnia się materiał celulozowy i otrzymuje się arkusz celulozowy.
- 4. Sposób według zastrz. 3, znamienny tym, że ponadto obejmuje dodatkowy etap b(iii), w którym dodaje się do celulozowego materiału doprowadzanego 0,001-0,5% wagowych rozpuszczalnego w wodzie polimerowego flokulanta o masie cząsteczkowej większej niż 500 000, w stosunku do ciężaru suchych włókien w materiale celulozowym.
- 5. Sposób zwiększania odwadniania materiału papierniczego doprowadzanego do maszyny wytwarzającej papier, znamienny tym, że do papierniczego materiału doprowadzanego, przed umieszczeniem tego materiału na maszynie papierniczej, dodaje się 0,00005-1,25% wagowych stabilnej krzemionki koloidalnej o powierzchni właściwej większej niż 700 m2/g i o wartości S 20-50 oraz około 0,001-0,5% wagowych polimerowego flokulanta, w stosunku do ciężaru suchych włókien w doprowadzanym materiale papierniczym, następnie umieszcza się materiał papierniczy na maszynie papierniczej i poddaje się warunkom wytwarzania papieru.
- 6. Sposób według zastrz. 5, znamienny tym, że ponadto dodaje się do papierniczego materiału doprowadzanego, przed umieszczeniem go na maszynie papierniczej, 0,005-5,0% wagowych kationowej skrobi w stosunku do ciężaru suchych włókien w tym materiale doprowadzanym.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL381924A PL197056B1 (pl) | 1999-06-02 | 1999-06-02 | Sposób wytwarzania arkusza celulozowego oraz sposób zwiększania odwadniania materiału papierniczego |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL381924A PL197056B1 (pl) | 1999-06-02 | 1999-06-02 | Sposób wytwarzania arkusza celulozowego oraz sposób zwiększania odwadniania materiału papierniczego |
| PCT/US1999/012262 WO2000075074A1 (en) | 1999-06-02 | 1999-06-02 | Stable silica sols of high surface area and improved activity |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL197056B1 true PL197056B1 (pl) | 2008-02-29 |
Family
ID=22272881
Family Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL381924A PL197056B1 (pl) | 1999-06-02 | 1999-06-02 | Sposób wytwarzania arkusza celulozowego oraz sposób zwiększania odwadniania materiału papierniczego |
| PL352225A PL197898B1 (pl) | 1999-06-02 | 1999-06-02 | Stabilna krzemionka koloidalna oraz sposób wytwarzania stabilnej krzemionki koloidalnej |
Family Applications After (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL352225A PL197898B1 (pl) | 1999-06-02 | 1999-06-02 | Stabilna krzemionka koloidalna oraz sposób wytwarzania stabilnej krzemionki koloidalnej |
Country Status (17)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP1189689B1 (pl) |
| JP (1) | JP5084997B2 (pl) |
| KR (1) | KR100678486B1 (pl) |
| CN (1) | CN1281490C (pl) |
| AT (1) | ATE392254T1 (pl) |
| AU (1) | AU785343B2 (pl) |
| BR (1) | BR9917341B1 (pl) |
| CA (1) | CA2375399C (pl) |
| CZ (1) | CZ302013B6 (pl) |
| DE (2) | DE1189689T1 (pl) |
| DK (1) | DK1189689T3 (pl) |
| ES (1) | ES2193903T1 (pl) |
| HU (1) | HUP0201396A3 (pl) |
| MX (1) | MXPA01012297A (pl) |
| PL (2) | PL197056B1 (pl) |
| PT (1) | PT1189689E (pl) |
| WO (1) | WO2000075074A1 (pl) |
Families Citing this family (25)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9017649B2 (en) | 2006-03-27 | 2015-04-28 | Nalco Company | Method of stabilizing silica-containing anionic microparticles in hard water |
| US10227238B2 (en) | 2006-04-04 | 2019-03-12 | Ecolab Usa Inc. | Production and use of polysilicate particulate materials |
| WO2008031728A1 (en) * | 2006-09-15 | 2008-03-20 | Ciba Holding Inc. | Process of manufacturing paper |
| GB0619035D0 (en) * | 2006-09-27 | 2006-11-08 | Ciba Sc Holding Ag | Siliceous composition and its use in papermaking |
| US8097127B2 (en) | 2006-09-27 | 2012-01-17 | Basf Se | Siliceous composition and its use in papermaking |
| AR066831A1 (es) * | 2007-06-07 | 2009-09-16 | Akzo Nobel Nv | Soles a base de silice |
| 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 |
| KR100943204B1 (ko) * | 2009-07-14 | 2010-02-19 | 주식회사메자이텍 | 혈액순환 개선용 기능성 음용수 및 이의 제조방법 |
| JP5356209B2 (ja) * | 2009-12-25 | 2013-12-04 | 日揮触媒化成株式会社 | 有機溶媒分散高濃度珪酸液 |
| JP5661388B2 (ja) * | 2010-09-08 | 2015-01-28 | 大王製紙株式会社 | 新聞用巻取紙及び剥離強度評価方法 |
| CN102154948A (zh) * | 2010-12-22 | 2011-08-17 | 山东华泰纸业股份有限公司 | 一种造纸工艺的阳离子淀粉应用方法 |
| CA2827886A1 (en) * | 2011-02-22 | 2012-08-30 | Evonik Degussa Gmbh | Process for preparing aqueous colloidal silica sols of high purity from alkali metal silicate solutions |
| JP2012214432A (ja) * | 2011-03-30 | 2012-11-08 | Harima Chemicals Inc | 高純度リグニンの製造方法 |
| BR112014014398A2 (pt) * | 2011-12-15 | 2017-06-13 | Innventia Ab | sistema e processo para melhorar papel e papelão |
| CN104003475B (zh) * | 2013-02-26 | 2016-03-23 | 南京林业大学 | 一种造纸白水中胶体性干扰物的分离方法 |
| SE537737C2 (sv) * | 2013-03-01 | 2015-10-06 | Stora Enso Oyj | In-Line-framställning av kiseldioxid för retentionsändamål ien pappers- eller kartongtillverkningsprocess |
| US10087081B2 (en) * | 2013-03-08 | 2018-10-02 | Ecolab Usa Inc. | Process for producing high solids colloidal silica |
| ES2700776T3 (es) | 2013-08-23 | 2019-02-19 | Akzo Nobel Chemicals Int Bv | Sol de sílice |
| ES2833158T3 (es) * | 2013-11-25 | 2021-06-14 | Ecolab Usa Inc | Producto de sílice coloidal acuoso estable, y métodos para elaborar y usar el mismo |
| CN104947499B (zh) * | 2013-12-18 | 2018-01-19 | 艺康美国股份有限公司 | 硅溶胶、制备其的设备和方法和其在造纸中的应用 |
| EP3325590B1 (en) | 2015-07-18 | 2020-09-30 | Ecolab USA Inc. | Chemical additives to improve oil separation in stillage process operations |
| JP7424867B2 (ja) * | 2019-03-12 | 2024-01-30 | 東曹産業株式会社 | 珪酸塩系水溶液 |
| CN110327852B (zh) * | 2019-07-06 | 2022-07-12 | 江西奕方农业科技有限公司 | 溶胶设备和其制造方法 |
| CN115385346B (zh) * | 2022-08-19 | 2023-07-04 | 金三江(肇庆)硅材料股份有限公司 | 一种磨擦型二氧化硅及其制备方法和应用 |
| CN117602633A (zh) * | 2023-12-08 | 2024-02-27 | 昆明道尔森科技有限公司 | 一种湿法磷酸脱氟剂的制备方法 |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| 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 |
| SE500367C2 (sv) * | 1989-11-09 | 1994-06-13 | Eka Nobel Ab | Silikasoler och förfarande för framställning av papper |
| SE9003954L (sv) * | 1990-12-11 | 1992-06-12 | Eka Nobel Ab | Saett foer framstaellning av ark- eller banformiga cellulosafiberinnehaallande produkter |
| SE501214C2 (sv) * | 1992-08-31 | 1994-12-12 | Eka Nobel Ab | Silikasol samt förfarande för framställning av papper under användande av solen |
| US5584966A (en) * | 1994-04-18 | 1996-12-17 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Paper formation |
| SE9502522D0 (sv) * | 1995-07-07 | 1995-07-07 | Eka Nobel Ab | A process for the production of paper |
| NZ514753A (en) * | 1999-05-04 | 2004-03-26 | Akzo Nobel Nv | Silica-based sols |
| AU767369C (en) * | 1999-12-20 | 2004-09-02 | Akzo Nobel N.V. | Silica-based sols |
-
1999
- 1999-06-02 AU AU43290/99A patent/AU785343B2/en not_active Expired
- 1999-06-02 HU HU0201396A patent/HUP0201396A3/hu unknown
- 1999-06-02 KR KR1020017015387A patent/KR100678486B1/ko not_active Expired - Lifetime
- 1999-06-02 JP JP2001501559A patent/JP5084997B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1999-06-02 MX MXPA01012297A patent/MXPA01012297A/es active IP Right Grant
- 1999-06-02 PT PT99973881T patent/PT1189689E/pt unknown
- 1999-06-02 DK DK99973881T patent/DK1189689T3/da active
- 1999-06-02 BR BRPI9917341-7A patent/BR9917341B1/pt not_active IP Right Cessation
- 1999-06-02 WO PCT/US1999/012262 patent/WO2000075074A1/en not_active Ceased
- 1999-06-02 EP EP99973881A patent/EP1189689B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1999-06-02 CZ CZ20014291A patent/CZ302013B6/cs not_active IP Right Cessation
- 1999-06-02 AT AT99973881T patent/ATE392254T1/de active
- 1999-06-02 CN CNB998167029A patent/CN1281490C/zh not_active Expired - Fee Related
- 1999-06-02 DE DE1189689T patent/DE1189689T1/de active Pending
- 1999-06-02 PL PL381924A patent/PL197056B1/pl unknown
- 1999-06-02 DE DE69938565T patent/DE69938565T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1999-06-02 ES ES99973881T patent/ES2193903T1/es active Pending
- 1999-06-02 PL PL352225A patent/PL197898B1/pl unknown
- 1999-06-02 CA CA002375399A patent/CA2375399C/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| BR9917341B1 (pt) | 2010-09-21 |
| DK1189689T3 (da) | 2008-05-19 |
| CZ20014291A3 (cs) | 2002-05-15 |
| HUP0201396A3 (en) | 2005-07-28 |
| MXPA01012297A (es) | 2002-07-30 |
| DE69938565T2 (de) | 2009-06-04 |
| DE69938565D1 (de) | 2008-05-29 |
| JP5084997B2 (ja) | 2012-11-28 |
| CN1281490C (zh) | 2006-10-25 |
| PL197898B1 (pl) | 2008-05-30 |
| CZ302013B6 (cs) | 2010-09-08 |
| WO2000075074A1 (en) | 2000-12-14 |
| KR20020024596A (ko) | 2002-03-30 |
| EP1189689A4 (en) | 2004-06-23 |
| ES2193903T1 (es) | 2003-11-16 |
| BR9917341A (pt) | 2002-02-19 |
| KR100678486B1 (ko) | 2007-02-05 |
| PL352225A1 (en) | 2003-08-11 |
| EP1189689B1 (en) | 2008-04-16 |
| CN1406209A (zh) | 2003-03-26 |
| PT1189689E (pt) | 2008-07-24 |
| DE1189689T1 (de) | 2003-06-26 |
| AU785343B2 (en) | 2007-02-01 |
| CA2375399A1 (en) | 2000-12-14 |
| HUP0201396A2 (en) | 2002-08-28 |
| ATE392254T1 (de) | 2008-05-15 |
| EP1189689A1 (en) | 2002-03-27 |
| JP2003501335A (ja) | 2003-01-14 |
| AU4329099A (en) | 2000-12-28 |
| CA2375399C (en) | 2007-04-24 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6372089B1 (en) | Method of making paper | |
| JP5479975B2 (ja) | コロイド状ホウケイ酸塩の調整方法 | |
| CA2375399C (en) | Stable silica sols of high surface area and improved activity | |
| EP1080272B1 (en) | A process for the production of paper | |
| PT1740500E (pt) | Soles à base de sílica e a sua produção e utilização | |
| CA2509628C (en) | Colloidal borosilicates and their use in the production of paper | |
| JP5657603B2 (ja) | 高表面積及び高活性の安定なシリカゾルの調製方法 | |
| KR100780289B1 (ko) | 높은 표면적 및 향상된 활성의 안정한 실리카 졸 | |
| AU765384B2 (en) | Colloidal borosilicates and their use in the production of paper | |
| MXPA00003027A (en) | Colloidal borosilicates and their use in the production of paper |