Procedimiento para la preparación de vidrio soluble para una aplicación industrial.

Procedimiento para la preparación de vidrio soluble para una aplicación industrial,

en el que la proporción de SiO2/Na2O del vidrio soluble se ajusta hasta un valor teórico seleccionado dependiendo del fin de aplicación, mezclándose vidrio soluble convencional dentro de un intervalo de tiempo predeterminado para el respectivo fin de aplicación de como máximo 360 min antes del momento de uso previsto con solución de hidróxido de potasio, con un vidrio soluble de potasio o con solución de hidróxido de sodio como diluyente.

Procedimiento para la preparación de vidrio soluble para una aplicación industrial La invención se refiere a un procedimiento para la preparación de vidrio soluble para una aplicación industrial. Ésta se refiere además al uso del vidrio soluble preparado.

Habitualmente se usan los denominados vidrios solubles (vidrios de silicato de sodio y potasio) en diversas aplicaciones y procedimientos. Entre otras cosas se usan éstos también en la industria papelera en el procedimiento de destintado de papeles reciclables y en el blanqueo de fibras (pasta mecánica de madera, TMP, papel reciclable etc.) . Para ello se usan dependiendo de la aplicación los denominados vidrios solubles modificados.

El fabricante modifica por un lado en el procedimiento de fusión el vidrio soluble convencional (también denominado vidrio en piezas) , que tiene una proporción de SiO2/Na2O designada también como módulo de silicato de aproximadamente 3, 2 -3, 4, mediante adición posterior de solución de hidróxido de sodio o con disgregación hidrotérmica igualmente de manera directa mediante aumento de la proporción solución de hidróxido de sodio. Debido a ello puede variarse o reducirse el módulo de manera discrecional. Los vidrios solubles así modificados no se usan entonces debido al almacenamiento y transporte hasta varios días o semanas y experimentan por tanto un cierto efecto de envejecimiento desventajoso (empeoramiento de las propiedades del producto) .

Por el documento GB 790 286A se conoce un procedimiento para la fabricación de silicatos alcalinos, en el que se prepara una solución de vidrio soluble con un módulo de silicato de 3 mediante la dilución de un silicato de sodio con solución de hidróxido de sodio. El documento US 4.347.099 da a conocer el blanqueo de papel reciclable con una mezcla de peróxido de hidrógeno, silicato de sodio, solución de hidróxido de sodio y un polímero que contiene grupos carboxilo.

La invención se basa ahora en el objetivo de mostrar un procedimiento para la preparación de vidrio soluble para una aplicación industrial, con el que puede prepararse de manera especialmente adaptada a las necesidades un vidrio soluble adecuado para el uso de aplicación respectivo respetando los recursos. Además debe indicarse un uso especialmente favorable del vidrio soluble preparado.

Este objetivo se consigue de acuerdo con la invención con las características de la reivindicación 1 y con respecto al uso con las características de la reivindicación 6.

La proporción de SiO2/Na2O o SiO2/K2O designada también como módulo de silicato puede considerarse o evaluarse a este respecto como proporción en peso o también como proporción molar, pudiéndose obtener para la conversión la proporción molar para silicato de sodio a partir de 1, 031 veces la proporción en peso y para el silicato de potasio a partir de 1, 563 veces la proporción en peso. Las siguientes indicaciones numéricas especifican proporciones en peso en tanto que no se indique lo contrario.

En ensayos de laboratorio para la reducción de costes básica durante la propia fabricación in situ de modificaciones de vidrios solubles a partir de vidrio soluble convencional se encontró sorprendentemente que las mismas modificaciones de vidrio soluble acabadas en comparación con las modificaciones comerciales con respectivamente módulos SiO2/Na2O y/o SiO2/K2O iguales y cantidades de uso iguales mediante formación y uso de modificaciones de vidrio soluble intermediarias presentan ventajas claras cuando se usaban éstas directamente de manera correspondiente:

ventajas de destintado y blanqueo -blancuras y valores de referencia de la claridad superiores mediante descarga de color elevada -aumento simultáneo del rendimiento -amarilleado de fibras más bajo con valor de pH constante en comparación con las modificaciones comerciales -reducción de la cantidad de solución de hidróxido de sodio necesaria adicionalmente durante el blanqueo y destintado con igual valor de pH resultante -viscosidad más baja de la suspensión de material fibroso con igual valor de pH (mejora de la deshidratación)

- eliminación de partículas de impresión flexográfica mejorada -reducción de la cantidad de H2O2 durante el blanqueo, dado que se consigue una formación de complejos mejorada de metales pesados que descomponen H2O2 y estabilización del procedimiento (aumento del peróxido residual)

- debido a ello se liberan menos sustancias aniónicamente activas ("anionic trash, impurezas aniónicas") así

como CSB, lo que conduce a otra descarga del sistema y con ello a una reducción de aditivos químicos -tendencia a formación de depósitos más baja (sobre todo depósitos de calcio) en los dispositivos de blanqueo y tuberías

En otros ensayos que debían servir realmente para la mejora de la deshidratación de lodos se encontró además casualmente que una incorporación de polímeros orgánicos adicionales, que se dosifican para el aumento más extenso del rendimiento, mejora además la modificación de vidrio soluble in situ y además se refuerza su acción. Debido a ello pudo influirse positivamente no sólo en la deshidratación, sino aún de manera más amplia en el efecto de vidrio soluble modificado in situ. Con ello tiene lugar para el aumento de la acción mediante modificaciones de vidrio soluble intermediarias aún otra mejora mediante polímero incorporado en el vidrio soluble in situ. El tipo y la cantidad de los polímeros usados ventajosamente a este respecto corresponden, a este respecto, a las indicaciones que pueden deducirse del documento DE 102 15 620 A1. La divulgación del documento DE 102 15 620 A1 se incluye expresamente con referencia a esto ("incorporation by reference") .

Las modificaciones intermediarias se fabricaron ajustando el módulo respectivamente necesario partiendo de un vidrio en piezas con un módulo de 3, 25 mediante adición estequiométrica de solución de hidróxido de sodio. Las modificaciones de vidrio soluble se usaron tras de minutos a algunas horas en lugar de la modificación de proveedores convencional. Con el procedimiento de la modificación in situ pueden ajustarse así módulos discrecionales con tiempos de maduración y/o proporciones de sodio/potasio discrecionales y pueden usarse individualmente o también como mezclas entre sí.

Además de las variantes básicamente más económicas de la propia modificación se encontró por consiguiente una base para otras reducciones de costes mediante reducción de las cantidades de solución de hidróxido de sodio y H2O2, y se encontraron ventajas químico-mecánicas (pérdidas / eliminación de tinta / aumentos de blancura) , que pudieron verificarse entonces en distintos ensayos prácticos.

El fondo químico para la reacción mejorada, en comparación con las modificaciones de vidrio soluble "envejecidas" habituales en el comercio, de los vidrios solubles modificados in situ se atribuye a la formación de vidrios solubles de transición intermediarios:

así pudo detectarse por medio de análisis de RMN-Si29 un desplazamiento de las denominadas fases Q0-Q4/n (definición de las fases Q: véase la bibliografía conocida de fabricantes de vidrio soluble bien conocidos; por ejemplo PQ Europe: "Natrium und Kalium Silikate", Oct. 2003 o G. Engelhardt et al:, "Z. Anorg. Chemie", 4288, 1975: "Qualitative Interpretationen des Gleichgewichtes bei Silikat-Anionstrukturen") .

Normalmente, un producto modificado presenta en comparación con el vidrio soluble convencional una elevada proporción de Q0 a Q2 (silicatos lineales monoméricos a triméricos) sin embargo proporción reducida de silicatos ramificados y cíclicos. El producto modificado in situ presenta en la mayoría de los casos una proporción elevada de Q1 así como una proporción elevada de Q3/4/n, sin embargo una proporción más baja de Q2/Q3. Esto tiene la ventaja de que mediante las proporciones de cadena corta se produce un mejor efecto de dispersión así como disolución con ventajas simultáneas mediante las proporciones ramificadas y cíclicas con respecto a los efectos de tamiz molecular y formación de complejos (Q3/4/n) . Se usan por así decirlo las ventajas del vidrio soluble convencional así como aquéllas del vidrio soluble modificado con amplia eliminación de los inconvenientes de las cadenas Q2 lineales (formación de depósitos, aumento de las pérdidas, viscosidad etc.) . En cierta manera se produce un vidrio soluble de amplio espectro intermediario. Esto significa una acción más rápida con menor consumo de lo que es el caso con vidrios solubles envejecidos.

Una posibilidad para la determinación estructural de los silicatos es el RMN-Si29. A este respecto se determinan los grupos estructurales a través del desplazamiento... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para la preparación de vidrio soluble para una aplicación industrial, en el que la proporción de SiO2/Na2O del vidrio soluble se ajusta hasta un valor teórico seleccionado dependiendo del fin de aplicación, mezclándose vidrio soluble convencional dentro de un intervalo de tiempo predeterminado para el respectivo fin de aplicación de como máximo 360 min antes del momento de uso previsto con solución de hidróxido de potasio, con un vidrio soluble de potasio o con solución de hidróxido de sodio como diluyente.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que adicionalmente se añade mezclando un polímero.

3. Procedimiento según las reivindicaciones 1 o 2, en el que para el ajuste del módulo de silicato se predetermina un intervalo de tiempo de al menos 2 s.

4. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 3, en el que para el módulo de silicato se selecciona un valor teórico de al menos 0, 2 y como máximo 3, 0.

5. Uso de un vidrio soluble preparado según una de las reivindicaciones 1 a 4 para un procedimiento de destintado o para el blanqueo de fibras o materiales fibrosos.