(57)【要約】【課題】切断不良を起こし難いウオータジェット式切断方法を提供する。【解決手段】シャワーノズル４ａ、４ｂから噴射される水には、下記の化合物（１）が含まれている。【化１】2004141996.tif 000007（式中、Ｒ１及びＲ２は水素原子、炭素数が１０〜２２のアルキル基、炭素数が１０〜２２のアルケニル基及び炭素数が１０〜２２のアシル基のいずれかである。ただしＲ１とＲ２とが共に水素原子となることはない。ｍ及びｎは自然数であり、ｍ：ｎは１：３〜１０：１の範囲内である。ポリエチレンオキシド・ポリプロピレンオキシド共重合鎖部分の平均分子量は５００から５０００の範囲内である。）【選択図】　　　　図３
2004141996.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ノズルから噴射される水によって部材を切断するウオータジェット式切断方法において、
前記ノズルへ供給される水には自己乳化型消泡剤が含まれていることを特徴とするウオータジェット式切断方法。
【請求項２】
自己乳化型消泡剤は、下記の一般式（１）で表されるポリオキシアルキレン化合物を含むことを特徴とする請求項１記載のウオータジェット式切断方法。
【化１】
2004141996.tif 000006
（式中、Ｒ１及びＲ２は水素原子、炭素数が１０〜２２のアルキル基、炭素数が１０〜２２のアルケニル基及び炭素数が１０〜２２のアシル基のいずれかである。ただしＲ１とＲ２とが共に水素原子となることはない。ｍ及びｎは自然数であり、ｍ：ｎは１：３〜１０：１の範囲内である。ポリエチレンオキシド・ポリプロピレンオキシド共重合鎖部分の平均分子量は５００から５０００の範囲内である。）
【請求項３】
部材は抄紙機のワイヤ上に抄紙された湿潤状態の紙であることを特徴とする請求項１又は２記載のウオータジェット式切断方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ウオータジェット式切断方法に関する。この方法は、抄紙機において抄紙された紙の幅方向の両端を揃えるために用いて好適である。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、ノズルから噴射される水によって部材を切断するウオータジェット式切断方法が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平７−４０２９７号公報。
【０００４】
この切断方法は、高圧下の水を部材に噴射することによって部材を切断する方法であり、切断時に発生する切断屑が水とともに除去されるため、粉塵の発生はほとんどなく、クリーンな作業環境を保つことができる。このため、例えば、木材、石材、プラスチック、金属、布帛、紙等の様々な部材がこの方法によって切断されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来のウオータージェット式切断方法では、ノズルから水を連続的に噴射する必要があり、水中に気泡が存在していると、その連続した水の噴射が途切れてしまい、切断力が瞬間的に低下してしまう。このため、切断予定箇所の一部に切断されない部分が生じることがあった。特に、抄紙機において抄紙された湿紙の幅方向の両端（「耳」と称される部分）を切断して揃える場合において、湿紙の切断が不良となると断紙が発生し、操業が一時停止して多大な損失を被ることとなる。
【０００６】
こうしたトラブルを防止するために、ノズルへ供給される水を貯留する貯水タンクの容量を大きくして水の滞留時間を長くし、貯水タンク内で気泡を浮上させて消滅させることも行われている。しかし、これでは貯水タンクの取替えに多額の設備費が必要となったり、貯水タンクの設置場所の確保が困難となったりするため、適用できないことが多い。
【０００７】
本発明は、上記従来の実情に鑑みてなされたものであり、切断不良を起こし難いウオータジェット式切断方法を低廉に提供することを解決すべき課題としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
発明者らは、ノズルに供給する水の中の気泡を消滅させることについて鋭意研究を行い、ノズルへ供給される水に自己乳化型消泡剤を含有させれば、切断不良を起こし難くなることを発見し、本発明を完成するに至った。
【０００９】
すなわち、本発明のウオータジェット式切断方法は、ノズルから噴射される水によって部材を切断するウオータジェット式切断方法において、前記ノズルへ供給される水には自己乳化型消泡剤が含まれていることを特徴とする。
【００１０】
ここで自己乳化型消泡剤とは、水に含有させた場合に水中で乳化分散する性質を有する消泡剤をいう。このような自己乳化型消泡剤としては、消泡剤自体が界面活性剤であって、水に分散してエマルションを形成するタイプの消泡剤や、水に難溶性の消泡成分を乳化剤でエマルションとしたエマルション型消泡剤がある。
【００１１】
消泡剤自体が界面活性剤である自己乳化型消泡剤としては、アルコールにエチレンオキシド・プロピレンオキシドを付加したポリオキシエチレン・ポリオキシプロピレンアルキルエーテル、脂肪酸にエチレンオキシド・プロピレンオキシドを付加したポリオキシエチレン・ポリオキシプロピレン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレン・ポリオキシプロピレン共重合体の両末端をアルコールで封鎖したポリオキシエチレン・ポリオキシプロピレンジアルキルエテール、ポリオキシエチレン・ポリオキシプロピレン共重合体の両末端を脂肪酸で封鎖したポリオキシエチレン・ポリオキシプロピレンジ脂肪酸エステル、ポリオキシエチレン・ポリオキシプロピレン共重合体の両末端をアルコールと脂肪酸で封鎖したアルコキシポリオキシエチレン・ポリオキシプロピレン脂肪酸エステル等や、これらの混合物等がある。さらに具体的には、アルコールのポリオキシエチレン・ポリオキシプロピレン付加物としてはポリオキシエチレン・ポリオキシプロピレンラウリルエーテル等があり、ポリオキシエチレン・ポリオキシプロピレン脂肪酸エステルとしてはポリオキシエチレン・ポリオキシプロピレンラウリン酸エステル等があり、ジアルキルエテールとしてはポリオキシエチレン・ポリオキシプロピレンジラウリルエーテルがあり、ジ脂肪酸エステルとしてはポリオキシプロピレンポリオキシエチレンジオレイン酸エステルがあり、アルコキシポリオキシエチレン・ポリオキシプロピレン脂肪酸エステルとしては、ポリオキシエチレン・ポリオキシプロピレンをステアリン酸でエステル化し、他方をオレイルアルコールエーテル化したもの等がある。また、これらの自己乳化型消泡剤を有機溶剤に溶解した形態で使用しても何ら構わない。
【００１２】
また、エマルション型消泡剤としては、例えば消泡成分であるポリジメチルシロキサン、ポリオキシアルキルシロキサンのポリオキシアルキレン付加変成物、高級アルコール、脂肪酸エステル、硬化油等を乳化剤で乳化し、エマルションとしたもの等がある。
【００１３】
本発明のウオータジェット式切断方法では、こうした自己乳化型消泡剤がノズルへ供給される水に含まれている。この自己乳化型消泡剤は、気泡の表面に吸着して破泡したり（破泡作用）、水中の気泡が表面に浮き上がる際に気泡の表面で薄膜が形成されることを阻止したり（抑泡作用）、気泡同士が結合して大きな気泡となることを促進して破泡しやすくしたり（脱気作用）して、水中の気泡を減らすことができる。このため、切断不良の原因となるような大きな気泡は、ノズルから噴射される前に自己乳化型消泡剤によって消失することとなる。
【００１４】
また、自己乳化型消泡剤は、水に分散してエマルションを形成するため、水の表面に浮かんでいる気泡のみならず、水中に存在している気泡も消失させることができる。
【００１５】
さらに、消失させることが困難な微細な気泡は、自己乳化型消泡剤の乳化作用により微細に分散したまま安定に水中に存在することとなり、気泡同士が合体して大きく成長することはない。このため、こうして安定に分散された微細な気泡を含む水がノズルから噴射されたとしても、水中に含まれる気泡は小さなものとなるため、その気泡が切断不良の原因となることはない。
【００１６】
また、この方法は、単にノズルへ供給される水の中へ乳化型消泡剤を含ませるだけであるため、既存のウオータジェット式切断装置に対しても、薬剤供給装置を取り付けるだけで低廉に実施することができる。
【００１７】
したがって、本発明によれば切断不良を起こし難いウオータジェット式切断方法を低廉に提供することができる。
【００１８】
なお、消泡剤自体が界面活性剤であるタイプの自己乳化型消泡剤と、エマルション型消泡剤とを混合して使用することもできる。
【００１９】
自己乳化型消泡剤は、下記の一般式（１）で表されるポリオキシアルキレン化合物を含むことが好ましい。
【化２】
2004141996.tif 000003
（式中、Ｒ１及びＲ２は水素原子、炭素数が１０〜２２のアルキル基、炭素数が１０〜２２のアルケニル基及び炭素数が１０〜２２のアシル基のいずれかである。ただしＲ１とＲ２とが共に水素原子となることはない。ｍ及びｎは自然数であり、ｍ：ｎは１：３〜１０：１の範囲内である。ポリエチレンオキシド・ポリプロピレンオキシド共重合鎖部分の平均分子量は５００から５０００の範囲内である。）
【００２０】
これらの自己乳化型消泡剤は、水中で乳化して微細な粒子となり、僅かな含有量で気泡を安定かつ微細に分散することができる。また、これらの自己乳化型消泡剤は低起泡性であるので、水に含有させても新たな気泡の発生はほとんど起こらない。さらに、親水基と疎水基との比率を変化させることにより、その気泡に対して最も適した消泡剤を選択することができる。以上のことから、これらの自己乳化型消泡剤を使用すれば、切断不良を確実に防止することができる。
【００２１】
Ｒ１及びＲ２は水素原子、炭素数が１０〜２２のアルキル基、炭素数が１０〜２２のアルケニル基又は炭素数が１０〜２２のアシル基のいずれかであれば、優れた消泡効果を示す。ただし、Ｒ１とＲ２とが共に水素原子の化合物は、優れた消泡効果は得られない。Ｒ１及びＲ２がアルキル基、アシル基又はアルケニル基である場合、Ｒ１及びＲ２の炭素数は１２〜１８であることが特に好ましい。この範囲の化合物は特に消泡効果に優れており、工業薬品として市販されているため手に入れやすく、安価である。
【００２２】
また、ポリエチレンオキシド・ポリプロピレンオキシド共重合鎖部分の平均分子量は５００から５０００の範囲内であることが必要とされる。分子量が５００未満では十分な消泡効果が得られない。また、分子量が５０００を超えた場合、製造コストが上昇する割には、分子量を増大したことによる消泡効果の向上の度合いは少なくなり、コストパフォーマンスが不十分となる。特に好ましいのは分子量が８００〜２５００の範囲である。分子量がこの範囲であれば、消泡効果に優れるとともに、製造も容易であり、価格も安価となる。
【００２３】
さらに、ｍ：ｎは１：３〜１０：１の範囲であれば、自己乳化型消泡剤が優れた消泡効果を示すこととなる。
【００２４】
なお、水の中に入れる自己乳化型消泡剤の添加量は、水の中に含まれている気泡の量や気泡の大きさ等を考慮して適宜選択されるものであり、特に限定はされないが、通常では１０〜１０００ｍｇ／Ｌである。
【００２５】
本発明のウオータジェット式切断方法は、木材、石材、プラスチック、金属、布帛、紙等の様々な部材の切断に使用することができる。この中でも、他の切断方法で切断することが困難な、移動する部材や柔らかい部材を切断する場合に用いて好適である。例えば、抄紙機上の湿紙の幅方向の両端（「耳」と称される部分）を切断するために使用されるテールカッターにおいて、このウオータジェット式切断方法を用いれば、大きな気泡の噴射によって湿紙の切断不良が発生することを防止できる。このため、断紙の発生による操業の一時停止を防止することができ、ひいては大きな経済的損失をなくすことができる。
【００２６】
なお、ノズルから噴射される水による部材の加工は、部材の切断のみならず、部材の穴あけ等、切断以外の加工方法に適用することもできる。このため、ノズルから噴射される水によって部材を加工するウオータジェット式加工方法において、前記ノズルへ供給される水には自己乳化型消泡剤が含まれていることとすれば、加工不良を起こし難いウオータジェット式加工方法を低廉に提供することができる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体化した実施例１〜７及び比較例１〜４を図面を参照しつつ説明する。
【００２８】
（実施例１〜７及び比較例１〜３）
実施例１〜７及び比較例１〜３のウオータジェット式切断方法は、中性コート紙を製造する製紙工場において、抄紙された湿潤状態の紙の耳を揃えるために使用されるものである。
【００２９】
この製紙工場は、抄紙工程用として図１に示すように、パルプスラリーを供給するためのストックインレット１と、ストックインレット１から供給されたパルプスラリーを抄紙するためのワイヤ２とを備えられており、プレス工程用としてワイヤ２で抄紙された湿紙１３（図２参照）を脱水するためのプレスロール３が備えている。ワイヤ２の両端の上方の２箇所には、図２にも示すように、シャワーノズル４ａ、４ｂが設けられている。シャワーノズルのノズル径は３００〜５００μｍとした。
【００３０】
図３に示すように、シャワーノズル４ａ、４ｂは配管５に接続されており、配管５は、噴射用ポンプ１２、エア抜きタンク６及び送水ポンプ７を介してタンク８に接続されている。タンク８には清水が貯留されている。また、タンク８には配管９の一端が接続されており、配管９はダイアフラム式定量ポンプ１０を介して他端が薬液タンク１１に接続されている。薬液タンク１１の容量は１０００Ｌとし、エア抜きタンク６の容量は３００Ｌとした。薬液タンク１１内には、消泡剤として表１に示す消泡剤を貯留した。ただし、比較例３においては、消泡剤は使用しなかった。
【００３１】
【表１】
2004141996.tif 000004
【００３２】
エア抜きタンク６の上部には、エア抜用の配管６ａが接続されており、清水中に存在する比較的大きな気泡はエア抜きタンク６内で脱泡し、配管６ａからエアが抜けるようにされている。
【００３３】
配管５における噴射用ポンプ１２とシャワーノズル４ａ、４ｂとの間には、枝管５ａが分岐して接続されており、枝管５ａにはバルブ５ｂが取り付けられている。
【００３４】
以上の製紙工場において、図１に示すように、パルプスラリーがストックインレット１からワイヤ２上に流入して抄紙されて湿紙１３となる。そして、図３に示すように、噴射用ポンプ１２を駆動することにより、シャワーノズル４ａ、４ｂから清水が噴射され、ワイヤ２上に抄紙された湿紙１３の耳が切断される。シャワー水量は２．７ｍ３／ｈｒとした。こうして耳が切断されて揃えられた湿紙１３がプレスロール３によって脱水される。
【００３５】
＜試験方法＞
以上の実施例１〜７及び比較例１〜３について、以下に示す方法により、泡含有量、泡径及び断紙回数を測定した。
【００３６】
（泡含有量の測定）
図３に示す枝管５ａのバルブ５ｂを開き、流出する清水をメスシリンダーに採水し、直ちに体積Ｖ１を測定した後、さらに１０分間静置してから体積Ｖ２を測定した。そして、（（Ｖ１−Ｖ２）／Ｖ１）×１００の値を気泡含有量の体積％とした。
【００３７】
（気泡径の測定）
枝管５ａから採取した清水中の気泡径をレーザ式粒度分布径（堀場製作所（株）社製　「ＬＡ−５００」）によって測定した。
【００３８】
（断紙回数）
１日当たりに発生した断紙回数で評価した。
【００３９】
気泡含有量、気泡径及び断紙回数の測定結果を表２に示す。
【００４０】
【表２】
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【００４１】
＜評価＞
表２から分かるように、実施例１〜７では、操業状態において断紙を起こさなかったのに対し、比較例１〜３では２回／日の割合で断紙した。また、比較例１〜３では、シャワーノズル４ａ、４ｂから噴射される際の噴射音が時々変化し、シャワーノズル４ａ、４ｂから噴射される清水中に大きな気泡が混入していることが示唆された。これに対し、実施例１〜７では、そのような音の変化は観測されなかった。これらのことから、噴射される水の中に自己乳化型消泡剤を含有させることにより、切断不良を防止することができることが分かる。
【００４２】
また、気泡含有量の測定結果は、実施例１〜実施例７では０．４３％以下と気泡含有量が少ないのに対し、比較例１〜３ではいずれも１％以上となり、気泡含有量が多かった。これは、実施例１〜７では自己乳化型消泡剤を使用しているため、水中に存在している気泡も消失させることができるのに対し、比較例１及び比較例２では非乳化性の消泡剤を使用しているため、表面に浮遊する気泡に対してのみ消泡効果を奏し、清水中の気泡を消すことはできないためであると考えられる。さらに、比較例３では消泡剤を使用していないため、特に気泡含有量が多かった。
【００４３】
また、気泡径の測定では、実施例１〜７ではいずれも２０μｍ以下であり、気泡径が小さいのに対し、比較例１〜３では３４μｍ以上となり、気泡径が大きかった。
【００４４】
気泡含有量及び気泡径の測定結果から、実施例１〜７の方法によれば、噴射される清水中の気泡のうち大きな気泡は消泡剤によって消泡するとともに、細かい気泡は安定に分散されることとなり、シャワーノズル４ａ、４ｂの切断力の変動はほとんど生じないことが分かった。したがって、ワイヤ２上に抄紙された湿紙１３を確実に切断することができる。また、これらの方法は、単にノズルへ供給される水の中へ乳化型消泡剤を含ませるだけであるため、既存のウオータジェット式切断装置に対しても、薬剤供給装置を取り付けるだけで低廉に実施することができる。
【００４５】
（比較例４）
比較例４は、エア抜きタンク６を設置することによる消泡効果を調べるために行ったものであり、ウオータジェット式切断方法で使用した装置には、図３に示すエア抜きタンク６、配管６ａ及び送水ポンプ７は備えられていない。他の条件は比較例３と同様である。
【００４６】
比較例４では３回／日の割合で断紙が発生し、比較例３よりも１日当たり１回多く断紙が発生した。このことから、エア抜きタンク６を設置することにより、ある程度の消泡効果は得られるものの、その効果は十分でないことがわかる。
【００４７】
【図面の簡単な説明】
【図１】製紙工場における抄紙工程部分及びプレス工程部分等の模式図である。
【図２】シャワーノズルによって抄紙された紙を切断している場合の模式図である。
【図３】ウオータジェット式切断方法で使用した装置の模式図である。
【符号の説明】
４ａ、４ｂ…シャワーノズル（ノズル）
１３…湿紙（部材）
【図１】
2004141996.tif 000008
【図２】
2004141996.tif 000009
【図３】
2004141996.tif 000010