JP7137800B2 - 薬液の散布方法及び薬液 - Google Patents
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Description
このため、抄紙機においては、走行体にパルプ原料由来の異物や油系の汚れが付着することを防止したり、走行体からの湿紙の剥離性を向上させる等の目的で、走行体に湿潤紙力剤、洗浄剤、ピッチコントロール剤、汚染防止剤、離型剤等の薬液を所定の散布装置を用いて付与している。
しかしながら、近年、抄紙機における抄紙工程の高速化、製造する紙質の多様化等に基づき、薬液に基づく効果の更なる向上が求められている。
そして、散布装置の本体部に設けたノズル部の先端に設けられた、ノズル口部のノズル径、散布時の薬液の水圧、及び、本体部への薬液の流入量、を上記範囲内として、走行体に対して薬液を散布することにより、薬液に含まれる薬剤が高濃度であっても、当該薬液を均一に散布することができる。
この場合、高濃度の汚染防止剤組成物を均一に付与することができる。このため、抄紙機における抄紙工程の高速化、製造する紙質の多様化した場合であっても、走行体に対する汚染防止効果を向上させることができる。
また、汚染物に対する薬剤の浸透効率の観点から、薬液の表面張力を上記範囲内とすることが好ましい。
また、走行体が湿紙に接触した際に、薬液が走行体から湿紙に転移されるものである場合、湿紙の通過面積当たりの付与量が上記範囲内となるように薬液を走行体に散布することが好ましい。
また、このときの薬液の散布角度を上記範囲内とすることにより、走行体に対して、効率良く薬液を散布することができる。
また、隣合うノズル部同士の間隔、及び、ノズル口部から走行体までの最短距離、を上記範囲内とすることにより、走行体に対して、より均一に薬液を散布することが可能となる。
例えば、薬液が走行体に着弾した後、跳ね返った薬液の一部は、走行体の走行に伴って生じる空気の流れ(以下「随伴流」という。)に乗って、下流側に移動する傾向にある。このため、薬液の付着を抑制するためには、本体部及びノズル部の胴部は、ノズル口部よりも上流側に位置していることが好ましい。
また、ノズル部の先端を側面視で鉤型構造とすることにより、容易に広角に散布することができ、また、オリフィスを潰す工程がないため、詰まりを抑制できる。
また、薬液が基部及び先部を流通することにより、ノズル口部の目詰まりを抑制することができる。
また、先部を側面視で鉤型構造とすることにより、容易に広角に散布することができ、また、オリフィスを潰す工程がないため、詰まりを抑制できる。
このとき、剤流入管には、サイフォンチャッキ弁を取り付けることにより、薬液の漏れが生じず、適正量を水流入管からの水流の中に投入することができる。
具体的には、抄紙機において、走行する走行体に対して薬液を散布するための散布装置を用いて行われる。
なお、上述したように、本明細書において、走行体とは、ワイヤーW、フェルトF1,F2,F3、プレスロールP1,P2,P3,P4、カンバスK1,K2又は案内ロールRを意味する。
また、案内ロールRは、湿紙、ワイヤー、フェルト、プレスロール、カンバスを案内するためのロールである。
図1は、第1実施形態に係る薬液の散布方法に用いられる散布装置を示す説明図である。
図1に示すように、散布装置100は、走行体Xの幅方向に延びる円筒状の本体部10と、本体部10の少なくとも一方の端部10aに取り付けられた流入管20と、流入管20に連結された水流入管21及び剤流入管22と、を備える。
かかる本体部流路は、流入管20の内部の流路(以下便宜的に「流入管流路」という。)と連通している。このため、流入管流路を流通する薬液は、本体部の端部10a側から本体部流路に流入するようになっている。
流入管20からの本体部10への薬液の流入量が1.0×10-3m3/min未満であると、散布ムラが生じる恐れがある。具体的には、本体部10の流入管20側が高濃度となり、その反対側が低濃度となる場合がある。一方、流入管20からの本体部10への薬液の流入量が5.0×10-2m3/minを超えると、本体部10に負荷がかかると共にコスト高になる欠点がある。
図2に示すように、散布装置100においては、本体部10に、薬液を散布するためのノズル部11が複数設けられている。具体的には、走行体Xの幅全体に薬液を同時に散布可能となるように複数のノズル部11が設けられている。
散布装置100において、本体部流路に流入した薬液は、各ノズル部11から一斉に走行体Xに対して散布されることになる。
図3の(a)に示すように、ノズル部11aは、本体部10に固定され走行体Xの走行方向に延設された円柱状の第1胴部11a2(胴部)と、該第1胴部11a2の先端の走行体側に設けられた四角台状の溝部12と、該溝部12に設けられたノズル口部11a1とからなる。
すなわち、ノズル部11aの先端は、図3の(b)に示すように、側面視で鉤型構造となっている。
これにより、ノズル部11aは、容易に広角に散布することができ、また、オリフィスを潰す工程がないため、詰まりを抑制できる。
第1ノズル部11aは、本体部10に固定された第1胴部11a2と、第1胴部11a2の先端に設けられた第1ノズル口部11a1とからなり、第2ノズル部11bは、本体部10に固定された第2胴部11b2(胴部)と、第2胴部11b2の先端に設けられた第2ノズル口部11b1とからなる。
図4に示すように、第1ノズル部11aと第2ノズル部11bとは胴部の長さが異なること以外は同じ構造となっており、共に下方に向かって、薬液を放射状に散布するようになっている。このため、薬液を可及的広範囲に散布することができる。
ノズル径が0.2mm未満であると、薬液の散布量が不十分となり、後述するように、薬液が高濃度であるため散布ムラも生じ易く、薬液に基づく効果を十分に発揮できない恐れがある。一方、ノズル径が5.0mmを超えると、薬液を走行体Xに着弾させる際の衝撃力が弱くなり、薬液を走行体Xの内部にまで浸透させることができない場合がある。
散布角度θが65°未満であると、散布角度θが上記範囲内にある場合と比較して、広範囲に薬液を付与できないため、走行体Xの幅全体に薬液を散布するためには、ノズル部11の数を増やす必要があり、高コストとなる欠点がある。一方、散布角度θが140°を超えると、散布角度θが上記範囲内にある場合と比較して、跳ね返る薬液の量が増加し、それが随伴流に乗って、他の抄紙機の部位を汚染させる恐れがある。
ここで、第1胴部11a2の長手方向の長さは、第2胴部11b2の長手方向の長さよりも10mm~20mm長いことが好ましい。換言すると、第1胴部11a2の長さは、第2胴部11b2の長さよりも10mm~20mm長いことが好ましい
第1ノズル口部11a1又は第2ノズル口部11b1から走行体Xまでの最短距離H1が5cm未満であると、最短距離H1が上記範囲内にある場合と比較して、走行体Xの幅全体に薬液を散布するためには、ノズル部11の数を増やす必要があり、高コストとなる欠点がある。一方、第1ノズル口部11a1又は第2ノズル口部11b1から走行体Xまでの最短距離H1が30cmを超えると、最短距離H1が上記範囲内にある場合と比較して、散布の精度が低下することにより、散布すべき箇所に散布できない場合が生じ、その結果、走行体Xに付着する薬液の量が不十分となる欠点がある。
隣合う第1ノズル部11aと第2ノズル部11bとの間隔が100mm未満であると、間隔が上記範囲内にある場合と比較して、散布した薬液の一部が直接隣のノズル部11に付着し、それが汚染を引き起こす原因となる恐れがある。一方、隣合う第1ノズル部11aと第2ノズル部11bとの間隔が500mmを超えると、間隔が上記範囲内にある場合と比較して、後述するように、薬液が高濃度であるため、散布ムラが生じ易くなる。
具体的には、散布時の薬液の水圧は0.05MPa以上とし、0.3MPa以上であることが好ましい。
散布時の薬液の水圧が0.05MPa未満であると、後述するように、薬液が高濃度であるため、薬液を走行体Xに着弾させる際の衝撃力が弱くなり、薬液を走行体Xの内部にまで十分に浸透させることができないという欠点がある。
ここで、散布装置100においては、流通する水の水圧により管自体に負荷が生じることを抑制するため、流入管20と水流入管21とを直線状に連結している。
そして、散布装置100においては、流入管20と水流入管21との連結部25に、流入管20及び水流入管21の長手方向とは垂直な方向から、剤流入管22が連結されている。すなわち、連結部25に連結されたこれら管は、側面視でT字状となっている。
このとき、薬剤は、流動性を担保するため、必要に応じて水を含んでいてもよい。なお、かかる薬剤の詳細については、後述する。
剤流入管22は、一方の端部が連結部20に連結され、他方の端部が、薬剤が貯留された薬剤貯留部23に連結されている。
また、エア抜き弁22bを開放することにより、剤流入管22内が加圧状態から解放されると共に、サイフォンチャッキ弁22aが閉じて、薬剤の投入が停止される。
このように、剤流入管22においては、サイフォンチャッキ弁22aを採用することにより、薬液の漏れが生じず、適正量の薬液を水流入管からの水流の中に投入することができる。
このように、散布装置100においては、水と薬剤とを別々に投入するので、抄紙工程の加工速度、製造する紙質等に応じて、水に対する薬剤の混合割合を調整することができる。
そして、流入管流路を流通する薬液は、本体部流路に流入されることになる。
これにより、走行体Xに付与される薬液に基づく効果をより向上させることができる。
薬液を汚染防止剤として用いる場合、薬剤は、界面活性剤を含むことが好ましい。また、抄紙機におけるピッチ汚染を除去する観点から、この場合の界面活性剤は、アニオン性界面活性剤又はノニオン性界面活性剤であることが好ましく、ノニオン性界面活性剤であることがより好ましい。
これらの中でも、水溶性ポリマーは、汚染防止の観点から、カチオン性ポリマー又は両性ポリマーを用いることが好ましく、カチオン性ポリマーを用いることがより好ましい。
また、水溶性ポリマーの分子量は、5000~10万であることが好ましく、5000~2万であることがより好ましい。
これらの中でも、ノニオン性ポリマーは、ポリオキシプロピレンポリオキシエチレンブロック共重合体であることが好ましく、ポリオキシプロピレン鎖と、それを挟む2個のポリオキシエチレン鎖からなるブロック共重合体、すなわち、プルロニック(登録商標)であることがより好ましい。
なお、薬液が汚染防止剤である場合、薬液の組成は、上述したノニオン性界面活性剤及び水溶性ポリマーからなる薬剤と、酸と、水とからなるものであることが好ましい。
上記酸としては、塩酸等の無機酸、酢酸、クエン酸、リンゴ酸等の有機酸が挙げられる。
この場合、薬液を確実に走行体Xに付与することができると共に、薬液の飛散も十分に抑制できる。
この場合、フェルトや付着した汚れに対して浸透してピッチ汚染を除去し易いという利点がある。
散布量が5.0×10-6m3/m2未満であると、散布量が上記範囲内にある場合と比較して、薬液の付着量が不足し、薬液に基づく効果を十分に発揮できない場合があり、散布量が10×10-3m3/m2を超えると、散布量が上記範囲内にある場合と比較して、薬液自体の固形分が汚染の原因となる恐れがある。
これにより、湿紙にも薬液が付与されることになる。
このとき、湿紙の通過面積当たりの薬液の付与量が2.5×10-7m3/m2~1.0×10-4m3/m2であることが好ましく、1.0×10-6m3/m2~1.0×10-4m3/m2であることがより好ましい。すなわち、湿紙への薬液の付与量が上記範囲内となるように、走行体に薬液を散布することが好ましい。
付与量が2.5×10-7m3/m2未満であると、付与量が上記範囲内にある場合と比較して、薬液の付着量が不足し、薬液に基づく効果を十分に発揮できない場合があり、付与量が1.0×10-4m3/m2を超えると、付与量が上記範囲内にある場合と比較して、薬液自体の固形分が汚染の原因となる恐れがある。
図5は、第2実施形態に係る薬液の散布方法に用いられる散布装置の本体部を示す概略斜視図である。
図5に示すように、散布装置101においては、本体部10に、薬液を散布するためのノズル部31が複数設けられている。具体的には、走行体Xの幅全体に薬液を同時に散布可能となるように複数のノズル部31が設けられている。
散布装置101において、本体部流路に流入した薬液は、各ノズル部31から一斉に走行体Xに対して散布されることになる。
図6に示すように、ノズル部31bは、本体部10に固定され走行体Xの走行方向に垂直な上方向に延設された基部1、及び、基部1の先端から走行体Xの走行方向に延設された先部2、からなる第2胴部31b2(胴部)と、先部2の走行体側に設けられた四角台状の溝部12と、該溝部12に設けられたノズル口部31b1とからなる。
すなわち、ノズル部31bは、第2胴部31b2が側面視で逆L字状となっており、且つ、先部2が側面視で鉤型構造となっている。
これにより、ノズル部31bは、容易に広角に散布することができ、また、オリフィスを潰す工程がないため、詰まりを抑制できる。
第1ノズル部31aは、本体部10に固定された第1胴部31a2(胴部)と、第1胴部31a2の先端に設けられた第1ノズル口部31a1とからなり、第2ノズル部31bは、本体部10に固定された第2胴部31b2と、第2胴部31b2の先端に設けられた第2ノズル口部31b1とからなる。
図7に示すように、第1ノズル部31aと第2ノズル部31bとは基部1の長さが異なること以外は同じ構造となっており、共に下方に向かって、薬液を放射状に散布するようになっている。このため、薬液を可及的広範囲に散布することができる。
ここで、第1胴部31a2の基部の長手方向の長さは、第2胴部31b2の基部の長手方向の長さよりも10mm~20mm長いことが好ましい。換言すると、第1胴部31a2の基部の長さは、第2胴部31b2の基部の長さよりも10mm~20mm長いことが好ましい
また、第1ノズル口部11a1及び第2ノズル口部11b1は、共に下方に向かって、薬液を放射状に散布するようになっているが、散布形状はこれに限定されない。
同様に、第2実施形態に係る薬液の散布方法に用いられる散布装置101においては、第1ノズル口部31a1と第2ノズル口部31b1とは同じ構造となっているが、別々の構造であってもよい。
また、第1ノズル口部31a1及び第2ノズル口部31b1は、共に下方に向かって、薬液を放射状に散布するようになっているが、散布形状はこれに限定されない。
図1及び図5に示す散布装置101を用い、表1に示す条件で板紙マシン用フェルト(目付1500g/m2)(走行体)に薬液の散布を行った。
なお、当該散布装置においては、本体部に設けられたノズル部を20個とした。
また、薬液としては、以下の薬剤と、酢酸(0,1質量%)と、水とを含む汚染防止剤組成物とした。
薬剤A:メチルアミン-エピクロルヒドリン重合物(分子量7万、カチオン性ポリマー)と、ポリオキシエチレンアルキルアミンエーテル(ノニオン性界面活性剤)との質量比1:1の混合物。
薬剤B:メチルアミン-エピクロルヒドリン重合物(分子量7万、カチオン性ポリマー)
薬剤C:ポリオキシエチレンアルキルアミンエーテル(ノニオン性界面活性剤)
また、表1中「流入不良」は、ノズルが目詰まりして、薬液の流入が不良となったことを意味し、「無」は、薬剤を用いず、水のみで評価したことを意味する。
板紙マシン用フェルト(目付1500g/m2)(走行体)に薬液の散布を約8時間行った。
そして、板紙マシン用フェルト(目付1500g/m2)に残存するピッチ(汚染物)の付着量を目視で評価した。かかる評価は、ピッチの付着が極めて少ないものを「◎」、ピッチの付着が少ないものを「○」、ピッチの付着がやや少ないものを「△」、ピッチの付着が多いものを「×」とした。得られた結果を表2に示す。なお、「◎」及び「○」が実質的に使用しうるレベルである。
本発明に係る薬液の散布方法によれば、薬液に含まれる薬剤が高濃度であっても薬液を均一に散布することができる。
2・・・先部
10・・・本体部
10a・・・端部
100,101・・・散布装置
11,31・・・ノズル部
11a,31a・・・第1ノズル部(ノズル部)
11a1,31a1・・・第1ノズル口部(ノズル口部)
11a2,31a2・・・第1胴部(胴部)
11b,31b・・・第2ノズル部(ノズル部)
11b1,31b1・・・第2ノズル口部(ノズル口部)
11b2,31b2・・・第2胴部(胴部)
12・・・溝部
20・・・流入管
21・・・水流入管
22・・・剤流入管
22a・・・サイフォンチャッキ弁
22b・・・エア抜き弁
23・・・薬剤貯留部
25・・・連結部
50・・・抄紙機
51・・・湿紙
A・・・圧力計
D1,D2,D3,D4,D5,D6,D7,D8・・・シリンダ
DP・・・ドライヤーパート
F1,F2,F3・・・フェルト
H1・・・最短距離
K1,K2・・・カンバス
P・・・ポンプ
P1,P2,P3,P4・・・プレスロール
PP・・・プレスパート
R・・・案内ロール
W・・・ワイヤー
WP・・・ワイヤーパート
X・・・走行体
Claims (13)
- 抄紙機に設けられた散布装置を用い、走行する走行体に薬液を散布する薬液の散布方法において、
前記散布装置が、前記走行体の幅方向に延びる円筒状の本体部と、前記本体部の少なくとも一方の端部に取り付けられた流入管と、を備え、
前記走行体がワイヤー、フェルト、プレスロール、カンバス又は案内ロールであり、
前記流入管の内部を流通する前記薬液が、前記本体部の内部に流入可能となっており、
前記本体部には、前記薬液を散布するためのノズル部が複数設けられ、
前記ノズル部の先端に設けられたノズル口部のノズル径が0.2mm~5.0mmであり、
散布時の前記薬液の水圧を0.05MPa以上とし、且つ前記本体部への前記薬液の流入量を1.0×10-3m3/min~5.0×10-2m3/minとし、
前記薬液を、界面活性剤及び水溶性ポリマーからなる群より選ばれる少なくとも1種を含む薬剤と、水とを含むものとし、
前記薬剤の混合割合が0.1質量%を超えるものであり、
前記走行体が湿紙に接触した際に、前記薬液が前記走行体から前記湿紙に転移されるものであり、
前記湿紙の通過面積当たりの付与量が2.5×10 -7 m 3 /m 2 ~1.0×10 -4 m 3 /m 2 となるように、前記薬液を前記走行体に散布する薬液の散布方法。 - 前記薬液を、前記走行体の単位面積当たり5.0×10-6m3/m2~10×10-3m3/m2となるように散布する請求項1記載の薬液の散布方法。
- 前記ノズル部が、前記薬液を、散布角度65°~140°となるように、放射状に散布するものである請求項1又は2に記載の薬液の散布方法。
- 前記ノズル部が、
前記本体部に固定され前記走行体の走行方向に延設された胴部と、
前記胴部の先端の前記走行体側に設けられた溝部と、
該溝部に設けられた前記ノズル口部と、
からなり、
前記ノズル部の先端が側面視で鉤型構造となっている請求項1~3のいずれか1項に記載の薬液の散布方法。 - 前記ノズル部が、前記胴部の長さの異なる第1ノズル部及び第2ノズル部からなり、
前記第1ノズル部の胴部の長さが前記第2ノズル部の胴部の長さよりも10mm~20mm長くなっており、
前記第1ノズル部と前記第2ノズル部とが交互に配置されている請求項4記載の薬液の散布方法。 - 前記ノズル部が、
前記本体部に固定され前記走行体の走行方向に垂直な方向に延設された基部、及び、該基部の先端から前記走行体の走行方向に延設された先部、からなる胴部と、
前記先部の前記走行体側に設けられた溝部と、
該溝部に設けられた前記ノズル口部と、
からなり、
前記先部が側面視で鉤型構造となっている請求項1~3のいずれか1項に記載の薬液の散布方法。 - 隣合う前記ノズル部同士の間隔が100mm~500mmであり、
前記ノズル口部から前記走行体までの最短距離が5cm~30cmである請求項1~6のいずれか1項に記載の薬液の散布方法。 - 前記薬液が、前記界面活性剤及び前記水溶性ポリマーからなる薬剤と、酸と、水とを含む汚染防止剤組成物である請求項8記載の薬液の散布方法。
- 前記薬液の表面張力を60mN/m以下とする請求項1~9のいずれか1項に記載の薬液の散布方法。
- 前記散布装置が、前記流入管に連結された水流入管及び剤流入管を更に備え、
前記水流入管の内部を流通する前記水と、前記剤流入管の内部を流通する前記薬剤とを、前記流入管の内部で混合する請求項1~10のいずれか1項に記載の薬液の散布方法。 - 前記剤流入管には、サイフォンチャッキ弁が取り付けられている請求項11記載の薬液の散布方法。
- 請求項9記載の薬液の散布方法に用いられる薬液。
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