Brevet FR2730224A1 — publié le 19960809

SUSPENSIONS D'HYDROXYDE D'ALUMINIUM À DISPERSANT CATIONIOUE La présente invention concerne des suspensions d'hydroxyde d'aluminium à dispersant cationique et à teneur en matières solides relativement élevée. Dans l'industrie du papier il est courant d'utiliser des charges telles que le carbonate de calcium, le kaolin ou l'hydroxyde d'aluminium sous forme de suspensions aqueuses, car celles-ci sont pompables, ne produisent pas de poussière, sont faciles à utiliser de manière dosée et sont déjà préhumectées. Pour obtenir dans ces suspensions des concentrations en charges aussi élevées que possible on ajoute des dispersants. Jusqu'à maintenant on a utilisé exclusivement des dispersants anioniques comme les polycarbonates, par exemple. Cependant, on introduit ainsi dans le papier une charge anionique supplémentaire de sorte que la cohésion des fibres est relativement mauvaise. C'est pourquoi on s'efforce de mettre au point des dispersants cationiques pour les différentes charges. On a constaté grâce à des essais qu'il est possible en ajoutant des polymères cationiques d'obtenir des suspensions d'hydroxyde d'aluminium ayant des teneurs maximales en matières solides d'environ 38 à 52% en masse. Cependant, ces suspensions ont une consistance très visqueuse et ne sont plus pompables. La présente invention a donc pour but de fournir des suspensions d'hydroxyde d'aluminium dispersées à l'aide d'un dispersant cationique et ayant une teneur en matières solides relativement élevée tout en présentant une viscosité relativement basse ce qui permet de les mettre en oeuvre sans difficulté. Ce but est atteint selon la présente invention par le fait que l'on utilise comme dispersant 0,1 à 3,08 en masse, par rapport à la masse totale de la suspension, de poly(hydroxychlorure d'aluminium) (PCA) et/ou de mélanges de PCA et de polymères cationiques et/ou d'un produit de cocondensation de PCA et de résine de dicyandiamide cationique. En effet, on a constaté avec surprise que le PCA, seul ou combiné à des polymères cationiques, disperse très bien les suspensions d'hydroxyde d'aluminium. Ceci est d'autant plus surprenant que, selon l'état de la technique, les polymères cationiques facilitent la sédimentation des particules d'hydroxyde d'aluminium, augmentent la filtrabilité (brevet US nO. 4 826 606) et provoquent la floculation des particules d'hydroxyde d'aluminium (brevet SU nO. 596 545), propriétés qui sont exactement à l'opposé de celles qui sont nécessaires pour la dispersion d'une suspension d'hydroxyde d'aluminium. Dans les suspensions d'hydroxyde d'aluminium dispersées au moyen d'un dispersant cationique il est essentiel selon l'invention d'utiliser le poly(hydroxychlorure d'aluminium) (PCA) en une quantité de 0,1 à 3,0% en masse par rapport à la masse totale de la suspension. En effet, tandis que l'hydroxyde d'aluminium pulvérulent donne une pâte qui ne peut plus être agitée lorsqu'il est utilisé à raison de 30% en masse dans l'eau en l'absence de dispersant selon l'invention, il est possible selon l'invention de préparer des suspensions d'hydroxyde d'aluminium peu visqueuses ayant une teneur en matières solides de 60% en masse ou plus. Selon la présente invention, il est possible aussi de former le PCA de manière intermédiaire dans la suspension d'hydroxyde d'aluminium, ce qui peut être réalisé très simplement par addition de quantités définies d'acide chlorhydrique et/ou de chlorure d'aluminium (A1C13). Le PCA, qui a de préférence une teneur en A1203 de 5 à 25% en masse, peut être utilisé seul ou en combinaison avec des polymères cationiques. Comme polymères cationiques on utilise de préférence la polyéthylène-imine (nom de marque "Polyamin SK" de la société BASF), le poly(chlorure de diallyldiméthylammonium) (nom de marque "Polydadmac 570" de la société SNF Floerger) ou des résines de dicyandiamide cationiques (nom de marque "Melflock C3" de la société SKW Trostberg AG). Ces résines de dicyandiamide cationiques sont décrites par exemple dans le document DE-A 35 00 408 ainsi que leur préparation. Bien que les proportions des deux constituants PCA et polymère cationique dans ces mélanges puissent varier dans un large domaine, on a constaté qu'il était particulièrement avantageux d'utiliser le PCA et le polymère cationique dans un rapport massique de 30:70 à 95:5. A la place des mélanges de PCA et de résine de dicyandiamide cationique, il est possible aussi selon la présente invention d'utiliser le produit de cocondensation correspondant. Ces produits de cocondensation et leur préparation sont connus par le document DE-A 37 42 764. Bien que les proportions de PCA et de résine de dicyandiamide cationique dans ce produit de cocondensation puissent varier elles aussi dans un domaine étendu, on préfère un rapport molaire du dicyandiamide à l'aluminium de 1:15 à 1:2. La préparation des suspensions d'hydroxyde d'aluminium selon l'invention ne pose pas de problème particulier. On peut par exemple ajouter le dispersant cationique à l'eau de délayage et délayer l'hydroxyde d'aluminium pulvérulent (qui a de préférence une taille de particule de l à 2 pm). On peut aussi ajouter le dispersant à un hydroxyde d'aluminium déjà humide. En outre, on peut également former un mélange d'hydroxyde d'aluminium et de dispersant que l'on peut éventuellement sécher ensuite. Enfin on peut aussi sécher par pulvérisation la suspension d'hydroxyde d'aluminium préparée selon l'invention et la remettre sous forme d'une suspension en lui ajoutant de l'eau. Dans tous les cas, on peut obtenir sans difficulté des suspensions d'hydroxyde d'aluminium à faible viscosité et à teneur en matières solides de 60% en masse ou plus. Les exemples suivants sont destinés à illustrer l'invention de manière plus précise. Exemple 1 (comDaratlf) A 160 g d'eau on ajoute un hydroxyde d'aluminium de taille moyenne de particule de 2 m jusqu'à ce qu'il se forme une pâte que l'on ne peut plus agiter. On ne peut délayer que 70 g (teneur en matières solides de la pâte: 30% en masse). Exemple 2 tcompaFatlf) A 160 g d'eau on ajoute 2 g d'une résine de dicyandiamide (nom de marque "Melflock C3" de la société SKW Trostberg AG) puis on délaye de l'hydroxyde d'aluminium pulvérulent. La quantité maximale que l'on peut ajouter jusqu'à l'apparition d'une pâte est de 175 g (teneur en matières solides: 52% en masse). Exemple 3 (comparatif) A la place de la résine de dicyandiamide selon l'exemple 2 on ajoute à l'eau 2 g de poly(chlorure de diallyldiméthylammonium) (nom de marque "Polydadmac 570" de la société SNF Floerger). La teneur en matières solides de la pâte que l'on peut obtenir est d'environ 38% en masse. Exemple 4 (coEparatlf) On procède comme dans l'exemple 2 mais en ajoutant à l'eau 2 g de polyéthylène-imine (nom de marque "Polymin SK de la société BASF). La teneur en matières solides de la pâte que l'on peut obtenir est d'environ 50% en masse. Exemple 5 (cparatif) On procède comme dans l'exemple 2 mais en ajoutant 2 g d'une solution de sulfate d'aluminium à 50% en masse. La teneur en matières solides de la pâte que l'on peut obtenir est d'environ 43% en masse. Exemple 6 (selon 1'invention) A 160 g d'eau on ajoute 2 g d'un produit de cocondensation de PCA et de résine de dicyandiamide (nom de marque "Alzof ix P9" de la société SKw Trostberg AG) puis on délaye 240 g de poudre d'hydroxyde d'aluminium. Il se forme une suspension ayant une viscosité Brookfield de 90 mPa.s. On n'observe l'apparition d'un dépôt qu'au bout de plusieurs jours. Exemple 7 (selon l'inventlon) On procède comme dans 1' exemple 6 mais en ajoutant 2 g d'une solution de PCA ayant une teneur en Al de 9% en masse et une basicité de 40. La suspension qui en résulte a une viscosité de 50 mPa.s et ne forme un dépôt qu'à la suite d'un repos prolongé. Exemple 8 (selon 1'invention) On procède comme dans l'exemple 6 mais en ajoutant 2 g d'un mélange de 90% en masse d'une solution de PCA (teneur en Al: 9,1% en masse, basicité 39) et de 10% en masse de poly(chlorure de diallyldiméthylammonium) ("Polydadmac"). La suspension qui en résulte a une viscosité de 120 mPa.s. On observe l'apparition d'un dépôt au bout de plusieurs jours. Exemple 9 (selon l'invention) On procède comme dans l'exemple 6 mais en ajoutant 2 g d'un mélange de 90% en masse d'une solution de PCA (teneur en Al: 9,1% en masse, basicité 40) et de 10% en masse de polyéthylène-imine (nom de marque "Polymin SK" de la société BASF). La suspension qui en résulte a une viscosité de 70 mPa.s. On n'observe l'apparition d'un dépôt qu'au bout de plusieurs jours. Exemple 10 (selon l'invention) On procède comme dans l'exemple 6 mais en ajoutant 2 g d'une solution de AlCl3.6H2O à 50% en masse dans l'eau. La suspension qui en résulte a une viscosité de 350 mPa.s. On observe la nette apparition d'un dépôt au bout de plusieurs jours. REVENDICATIONS 1. Suspensions d'hydroxyde d'aluminium à dispersant cationique et à teneur en matières solides élevée caractérisées en que l'on utilise comme dispersant 0,1 à 3,08 en masse par rapport à la masse totale de la suspension de poly (hydroxychlorure d'aluminium) (PCA) et/ou de mélanges de PCA et de polymères cationiques et/ou d'un produit de cocondensation de PCA et de résine de dicyandiamide cationique. 2. Suspensions selon la revendication 1 caractérisées en ce que le PCA a été formé de manière intermédiaire dans la suspension d'hydroxyde d'aluminium par addition de chlorure d'aluminium (AlCl3) et/ou d'acide chlorhydrique. 3. Suspensions selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisées en ce que le PCA a une teneur en Al203 de 5 à 25% en masse. 4. Suspensions selon lune quelconque des revendications précédentes caractérisées en ce que l'on utilise comme polymère cationique un composé choisi dans le groupé formé par la polyéthylène-imine, le poly(chlorure de diallyldiméthylammonium) et les résines de dicyandiamide. 5. Suspensions selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisées en ce que le rapport massique du PCA au polymère cationique est de 30:70 à 95:5. 6. Suspensions selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisées en ce que le produit de cocondensation de PCA et de résine de dicyandiamide cationique présente un rapport molaire du dicyandiamide à 1 'aluminium de 1:15 à 1:2.