JPH0411334B2 - - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、研摩材を含む超高圧水流によつて被
処理物を切断または剥離するアブレツシブウオー
タージエツト装置において、切断用流体または剥
離用流体として用いるにの適する固体・水スラリ
ー組成物に関するものである。Detailed Description of the Invention [Field of Industrial Application] The present invention relates to an abrasive waterjet device that cuts or peels a workpiece using an ultrahigh-pressure water stream containing an abrasive. The present invention relates to a solid-water slurry composition suitable for use as a commercial fluid.
近年、水とアルミナなどの固体粉末とを混合し
て切断用流体または剥離用流体などの処理流体と
し、この処理流体を高圧にして被処理物を切断ま
たは剥離するウオータージエツト装置が開発され
ている。すなわち、従来のアブレツシブウオータ
ージエツトによる切断は、第４図に示すように、
超高圧水ポンプ１からジエツトノズル（アブレツ
シブノズル）２に超高圧水３を供給する一方、研
摩材タンク４から上記ジエツトノズル２に乾式研
摩材５を供給し、上記ジエツトノズル２内の混合
室６にて上記超高圧水３に上記乾式研摩材５を混
合して、この乾式研摩材を含有した超高圧水３を
被切断材に噴射することによつてなされていた。
そして上記乾式研摩材５には、例えば平均粒径
0.2〜0.8mm程度の珪砂、鋳鉄グリツド、ガーネツ
ト、アルミナ等が用いられていた。
In recent years, a water jet device has been developed that mixes water and solid powder such as alumina to create a processing fluid such as cutting fluid or stripping fluid, and applies this processing fluid to high pressure to cut or strip the workpiece. There is. That is, cutting by the conventional abrasive water jet, as shown in Fig. 4,
Ultra-high pressure water 3 is supplied from an ultra-high pressure water pump 1 to a jet nozzle (abrasive nozzle) 2, while a dry abrasive 5 is supplied from an abrasive tank 4 to the jet nozzle 2, and into a mixing chamber 6 in the jet nozzle 2. The dry abrasive material 5 is mixed with the ultra-high pressure water 3, and the ultra-high pressure water 3 containing the dry abrasive material is sprayed onto the material to be cut.
The dry abrasive material 5 includes, for example, an average particle diameter of
Silica sand, cast iron grid, garnet, alumina, etc. of about 0.2 to 0.8 mm were used.
しかし上記従来のアブレツシブウオータージエ
ツト切断方法においては、次のような不都合が挙
げられる。まず第一には、乾式研摩材５を使用す
ることから、アブレツシブノズルチツプ７が早期
に摩耗し、寿命が非常に短かくなる。また第二に
は、乾式研摩材５はの粒径が大きいことから、切
断幅（カーフ幅）がアブレツシブノズルチツプ径
よりも広くなると共に、被切断材の裏面にかえり
（バリ）が形成される等、精密な切断を行うこと
ができない。 However, the conventional abrasive water jet cutting method described above has the following disadvantages. First of all, since the dry abrasive material 5 is used, the abrasive nozzle tip 7 wears out prematurely, resulting in a very short service life. Secondly, since the particle size of the dry abrasive material 5 is large, the cutting width (kerf width) becomes wider than the abrasive nozzle tip diameter, and burrs are formed on the back surface of the material to be cut. Precise cutting cannot be performed.
本発明者らは上記の不都合点を解消するため
に、平均粒径100μｍ以下の微粒研摩材を含有す
る懸濁液（スラリー）を、切断用超高圧水噴流に
供給することにより、アブレツシブノズルチツプ
の寿命を延ばし、かつ切断幅をアブレツシブノズ
ルチツプ径と同等かそれ以下にすることができる
ウオータージエツト切断方法を開発し、特願昭61
−36072号として特許出願している。 In order to solve the above-mentioned disadvantages, the present inventors have developed an abrasive cutting method by supplying a suspension (slurry) containing fine abrasive particles with an average particle size of 100 μm or less to an ultra-high pressure water jet for cutting. Developed a waterjet cutting method that could extend the life of the nozzle tip and make the cutting width equal to or smaller than the abrasive nozzle tip diameter, and filed a patent application in 1983.
A patent application has been filed as No. -36072.
この特願昭61−36072号の方法を実施する装置
は第３図に示す如くである。第３図において、１
０は被切断材１１を切断するためのジエツトノズ
ル（アブレツシブノズル）であつて、このジエツ
トノズル１０の基端部には超高圧水ポンプから導
かれた高圧水供給ホース１２が接続されており、
また側部には撹拌槽１３から導かれる懸濁液（ス
ラリー）供給ホース１４が接続されている。１５
は被切断材１１の切断部周辺を囲うカバー、１６
は上記ジエツトノズル１０から被切断材１１に向
けて噴射された超高圧水噴流を受けるためのキヤ
ツチヤであつて、このキヤツチヤ１６に受けられ
た懸濁液を含む超高圧水は、回収管１７を介して
濃度制御槽１８に循環供給される構成とされてい
る。上記回収管１７には回収圧送ポンプ２０が介
設されており、この回収圧送ポンプ２０によつて
濃度制御槽１８に圧送された使用後の研摩材は濃
度制御され、再生利用されることになる。上記濃
度制御槽１８は、微粒研摩材２１の供給ホツパ２
２を有するもので、上記撹拌槽１３に接続管２３
を介して接続されている。なお上記濃度制御槽１
８においては、上部から排水が行われる構造とさ
れている。撹拌槽１３は撹拌機２４を備えてお
り、その底部に上記懸濁液供給ホース１４の基端
が接続されている。この場合、懸濁液供給ホース
１４の接続部にはフイルタ２５が装着されてい
る。そして上記懸濁液供給ホース１４には絞り機
能を有する制御バルブ２６が介設されており、懸
濁液の供給量が自在に制御できるようなされてい
る。 An apparatus for carrying out the method of Japanese Patent Application No. 61-36072 is shown in FIG. In Figure 3, 1
0 is a jet nozzle (abrasive nozzle) for cutting the material to be cut 11, and a high-pressure water supply hose 12 led from an ultra-high pressure water pump is connected to the base end of this jet nozzle 10.
Further, a suspension (slurry) supply hose 14 led from the stirring tank 13 is connected to the side part. 15
16 is a cover that surrounds the periphery of the cut portion of the material to be cut 11;
is a catcher for receiving a jet of ultra-high pressure water jetted from the jet nozzle 10 toward the material to be cut 11; The liquid is supplied to the concentration control tank 18 in circulation. A recovery pressure pump 20 is interposed in the recovery pipe 17, and the used abrasive material, which is pumped to the concentration control tank 18 by the recovery pressure pump 20, is subjected to concentration control and recycled. . The concentration control tank 18 has a supply hopper 2 for supplying the fine abrasive material 21.
2, and a connecting pipe 23 is connected to the stirring tank 13.
connected via. Note that the concentration control tank 1
8 has a structure in which water is drained from the top. The stirring tank 13 is equipped with a stirrer 24, and the base end of the suspension supply hose 14 is connected to the bottom thereof. In this case, a filter 25 is attached to the connection part of the suspension supply hose 14. A control valve 26 having a throttle function is installed in the suspension supply hose 14, so that the amount of suspension supplied can be freely controlled.
第３図に示すウオータージエツト装置において
は、アルミナなどの固体粉末（微粒研摩材）が水
と分離したり、またアルミナなどの固体粉末の粒
度が粗くなると、搬送が難しくなり、このため研
摩材（固体粉末）供給ユニツトからウオータージ
エツト噴射部（切断部）までの距離を長くとるこ
とができず、特別な圧送装置を必要とする上に、
切断部の設置が制約されるなどの不都合があつ
た。
In the water jet device shown in Fig. 3, if the solid powder such as alumina (fine abrasive) separates from water or the particle size of the solid powder such as alumina becomes coarse, it becomes difficult to transport the abrasive. The distance from the (solid powder) supply unit to the waterjet injection section (cutting section) cannot be long, and a special pressure feeding device is required.
There were inconveniences such as restrictions on the installation of the cutting section.
本発明は上記の点に鑑みなされたもので、処理
流体に安定化剤を添加することにより、従来、ス
ラリー状で搬送できなかつた粗い固体粉末を容易
に搬送でき、かつ特別な圧送装置を必要としない
ウオータージエツト装置用の固体・水スラリー組
成物の提供を目的とするものである。 The present invention was developed in view of the above points, and by adding a stabilizing agent to the processing fluid, it is possible to easily transport coarse solid powder that could not be transported in the form of a slurry in the past, and does not require a special pumping device. The object of the present invention is to provide a solid/water slurry composition for use in a waterjet device.
本発明のウオータージエツト装置用の固体・水
スラリー組成物は、つぎの(a)〜(c)の３成分、すな
わち、
(a) アルミナ、炭化ケイ素などのセラミツクス、
珪砂、ガーネツト、ダイヤモンドからなる群か
ら選ばれる１種または２種以上の固体粉末、
(b) カルボキシメチルセルロースのアルカリ金属
塩、ヒドロキシエチルセルロース、ポリアクリ
ル酸ナトリウムからなる群から選ばれる１種ま
たは２種以上の安定化剤、
(c) 水、
を主成分とすることを特徴とする。
The solid/water slurry composition for water jet equipment of the present invention comprises the following three components (a) to (c): (a) ceramics such as alumina and silicon carbide;
(b) one or more solid powders selected from the group consisting of silica sand, garnet, and diamond; (b) one or more solid powders selected from the group consisting of alkali metal salts of carboxymethyl cellulose, hydroxyethyl cellulose, and sodium polyacrylate; (c) water; and (c) water.
本発明の固体・水スラリー組成物の各組成の割
合は、
(a) 固体粉末20〜70wt％、
(b) 安定化剤0.001〜1.0wt％、
(c) 水30〜80wt％、
である。 The proportions of each component in the solid/water slurry composition of the present invention are (a) 20 to 70 wt% solid powder, (b) 0.001 to 1.0 wt% stabilizer, and (c) 30 to 80 wt% water.
本発明において安定化剤として用いられるカル
ボキシメチルセルロースのアルカリ金属塩
（Sodium Carboxymethylcellulose）（以下、
CMCという）は、主原料がセルロース（パル
プ）、モノクロール酢酸および苛性ソーダで、セ
ルロースに親水性のソデイウムカルボキシメチル
基（−CH2COONa）を導入して、水に可溶な性
質を与えたものである。すなわち、まずセルロー
スに苛性ソーダを作用させて、アルカリセルロー
スを作り、これにモノクロール酢酸が反応して、
セルロースの水酸基がエーテル化され、カルボキ
シ・メチル基が導入されて進行する。この場合理
論的には、セルロース単位当りの持つ３個の水酸
基全部をエーテル化した、エーテル化度３の
CMCを製造することも可能である。しかし、一
般に市販されているCMCのエーテル化度は、0.5
〜1.5のものが普通である。 Alkali metal salt of carboxymethylcellulose (Sodium Carboxymethylcellulose) used as a stabilizer in the present invention (hereinafter referred to as
The main raw materials for CMC are cellulose (pulp), monochloroacetic acid, and caustic soda, and hydrophilic sodium carboxymethyl groups (-CH 2 COONa) are introduced into the cellulose to give it water-soluble properties. It is something that That is, first, cellulose is treated with caustic soda to produce alkali cellulose, which is then reacted with monochloroacetic acid,
The process progresses by etherifying the hydroxyl groups of cellulose and introducing carboxy methyl groups. In this case, theoretically, all three hydroxyl groups per cellulose unit are etherified, with a degree of etherification of 3.
It is also possible to produce CMC. However, the degree of etherification of commercially available CMC is 0.5
~1.5 is normal.
また本発明において安定化剤として用いるヒド
ロキシエチルセルロース
（Hydroxyethylcellulose）（以下、HECという）
は、主原料がセルロース（パルプ）、エチレンオ
キサイドおよび苛性ソーダで、セルロースに親水
性のヒドロキシエチル基（−CH2CH2OH）を付
加して、水に可溶な性質を与えたものである。す
なわち、まずセルロースに苛性ソーダを反応させ
るとアルカリセルロースが生成し、これにエチレ
ンオキサイドを作用させると、セルロースの水酸
基がエーテル結合でヒドロキシエチル基に置換さ
れて、水溶性のヒドロキシエチルセルロースが生
成する。 Hydroxyethylcellulose (hereinafter referred to as HEC) used as a stabilizer in the present invention
The main raw materials are cellulose (pulp), ethylene oxide, and caustic soda, and a hydrophilic hydroxyethyl group (-CH 2 CH 2 OH) is added to the cellulose to make it water-soluble. That is, first, when cellulose is reacted with caustic soda, alkali cellulose is produced, and when ethylene oxide is reacted with this, the hydroxyl groups of cellulose are substituted with hydroxyethyl groups through ether bonds, producing water-soluble hydroxyethylcellulose.
以下、実施例および比較例を挙げて説明する。 Examples and comparative examples will be described below.
比較例
従来、使用されている平均粒径70μｍのアルミ
ナ7000ｇ、および従来は使用が困難とされている
平均粒径110μｍのアルミナ7000ｇを、それぞれ
10のメスシリンダーに水7000ｇとともに加え密
封し、ついで十分に振り混ぜた後、沈降状態の経
時変化を測定した。結果を第１図に示す。なお縦
軸は、メスシリンダーにおいて、透明部の下端の
シリンダー目盛を示している。いずれもメスシリ
ンダー中の透明部が下端が落ちついた所は4.2
の目盛の所であり、平均粒径70μｍのスラリーで
は約105秒後、平均粒径110μｍのスラリーでは約
26秒後であつた。Comparative example: 7000 g of alumina with an average particle size of 70 μm, which is conventionally used, and 7000 g of alumina with an average particle size of 110 μm, which is conventionally considered difficult to use.
The mixture was added to a No. 10 measuring cylinder along with 7,000 g of water and sealed, and after shaking and mixing thoroughly, changes in the sedimentation state over time were measured. The results are shown in Figure 1. Note that the vertical axis indicates the cylinder scale at the lower end of the transparent part in the measuring cylinder. In both cases, the lower end of the transparent part in the graduated cylinder is 4.2
It is at the scale, and after about 105 seconds for slurry with an average particle size of 70 μm, and about 105 seconds for slurry with an average particle size of 110 μm.
It was 26 seconds later.
実施例
比較例で用いた平均粒径110μｍを用いて実験
を行つた。まず安定化剤（カルボキシメチルセル
ロースのアルカリ金属塩）を0.05〜0.3wt％含む
水溶液を調製し、10のメスシリンダーに上記水
溶液7000ｇと、上記の平均粒径110μｍのアルミ
ナ7000ｇとを秤秒して密封し、ついで十分に振り
混ぜた後、透明部の下端がメスシリンダーの目盛
4.2に達するまでの時間（秒）を測定した。結
果は第２図に示す如くであつた。第２図から、水
に対して安定化剤を0.2wt％添加した場合は、透
明部の下端がメスシリンダーの目盛4.2に達す
るのは、約105秒となり、従来の平均粒径70μｍ
のスラリーに安定化剤を添加しない場合と同程度
の性能が得られることがわかる。Example An experiment was conducted using the average particle size of 110 μm used in the comparative example. First, prepare an aqueous solution containing 0.05 to 0.3 wt% of a stabilizer (alkali metal salt of carboxymethyl cellulose), weigh 7,000 g of the above aqueous solution and 7,000 g of the above alumina with an average particle size of 110 μm into 10 measuring cylinders, and seal. Then, after shaking thoroughly, the lower end of the transparent part should be aligned with the graduated cylinder scale.
The time (seconds) it took to reach 4.2 was measured. The results were as shown in FIG. From Figure 2, when 0.2wt% of stabilizer is added to water, it takes about 105 seconds for the lower end of the transparent part to reach the scale of 4.2 on the graduated cylinder, which is compared to the conventional average particle size of 70μ.
It can be seen that the same level of performance can be obtained as when no stabilizer is added to the slurry.
本発明は上記のように構成されているので、つ
ぎのような効果を有している。
Since the present invention is configured as described above, it has the following effects.
(1) 研摩材（固体粉末）供給ユニツトから切断部
までの配管距離を長くとることができ、切断部
の設置の制約が少なくなる。(1) The piping distance from the abrasive material (solid powder) supply unit to the cutting section can be increased, reducing restrictions on the installation of the cutting section.
(2) 従来、スラリー状で搬送できなかつた粗い固
体粉末を容易に搬送でき、しかも特別な圧送装
置を設置する必要がない。(2) Coarse solid powder, which could not be transported in the form of a slurry, can be easily transported, and there is no need to install a special pumping device.
第１図は比較例における実験結果を示すもの
で、平均粒径70μｍ、110μｍのスラリーの透明部
の下端のシリンダー目盛の経時変化を示すグラ
フ、第２図は実施例における実験結果を示すもの
で、平均粒径110μｍのスラリーに安定化剤を加
えた場合の水に対する安定化添加量と沈降時間と
の関係を示すグラフ、第３図は本発明者らが開発
し特許出願している方法を実施するウオータージ
エツト装置の説明図、第４図は従来のウオーター
ジエツト装置の説明図である。
１……超高圧水ポンプ、２……ジエツトノズ
ル、３……超高圧水、４……研摩材タンク、５…
…乾式研摩材、６……混合室、７……アブレツシ
ブノズルチツプ、１０……ジエツトノズル、１１
……被切断材、１２……高圧水供給ホース、１３
……撹拌槽、１４……懸濁液供給ホース、１５…
…カバー、１６……キヤツチヤ、１７……回収
管、１８……濃度制御槽、２０……回収圧送ポン
プ、２１……微粒研摩材、２２……供給ホツパ、
２３……接続管、２４……撹拌機、２５……フイ
ルタ、２６……制御バルブ。
Figure 1 shows the experimental results in the comparative example, and is a graph showing the change over time in the cylinder scale at the lower end of the transparent part of slurries with average particle diameters of 70 μm and 110 μm. Figure 2 shows the experimental results in the example. , a graph showing the relationship between the stabilizing amount of water and settling time when a stabilizer is added to a slurry with an average particle size of 110 μm. Figure 3 shows the method developed by the present inventors and for which a patent application has been filed. FIG. 4 is an explanatory diagram of a conventional water jet device. 1...Ultra high pressure water pump, 2...Jet nozzle, 3...Ultra high pressure water, 4...Abrasive tank, 5...
...Dry abrasive material, 6...Mixing chamber, 7...Abrasive nozzle tip, 10...Jet nozzle, 11
... Material to be cut, 12 ... High pressure water supply hose, 13
... Stirring tank, 14 ... Suspension supply hose, 15 ...
... Cover, 16 ... Catcher, 17 ... Recovery pipe, 18 ... Concentration control tank, 20 ... Recovery pressure pump, 21 ... Fine abrasive material, 22 ... Supply hopper,
23... Connection pipe, 24... Stirrer, 25... Filter, 26... Control valve.
Claims (1)
珪砂、ガーネツト、ダイヤモンドからなる群か
ら選ばれる１種または２種以上の固体粉末、 (b) カルボキシメチルセルロースのアルカリ金属
塩、ヒドロキシエチルセルロース、ポリアクリ
ル酸ナトリウムからなる群から選ばれる１種ま
たは２種以上の安定化剤、 (c) 水、 を主成分とすることを特徴とするウオータージエ
ツト装置用の固体・水スラリー組成物。[Claims] 1. The following three components (a) to (c): (a) ceramics such as alumina and silicon carbide;
(b) one or more solid powders selected from the group consisting of silica sand, garnet, and diamond; (b) one or more solid powders selected from the group consisting of alkali metal salts of carboxymethyl cellulose, hydroxyethyl cellulose, and sodium polyacrylate; (c) a stabilizer;
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24118587A JPS6487159A (en) | 1987-09-25 | 1987-09-25 | Solid and water slurry composition for water jet device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24118587A JPS6487159A (en) | 1987-09-25 | 1987-09-25 | Solid and water slurry composition for water jet device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6487159A JPS6487159A (en) | 1989-03-31 |
| JPH0411334B2 true JPH0411334B2 (en) | 1992-02-28 |
Family
ID=17070490
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24118587A Granted JPS6487159A (en) | 1987-09-25 | 1987-09-25 | Solid and water slurry composition for water jet device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6487159A (en) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JPH07124865A (en) * | 1991-12-24 | 1995-05-16 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | Feeding method for supply of grinding material for abrasive water jet |
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-
1987
- 1987-09-25 JP JP24118587A patent/JPS6487159A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6487159A (en) | 1989-03-31 |
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