CN101163644A - 控制和限制润湿剂循环中微生物污染的方法和装置 - Google Patents

控制和限制润湿剂循环中微生物污染的方法和装置 Download PDF

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Abstract

公开了一种减少润湿剂循环中微生物污染的方法。所述方法包括电化学处理润湿剂的步骤。

Description

控制和限制润湿剂循环中微生物污染的方法和装置
技术领域
本发明涉及用于控制和限制润湿剂循环和其它含水介质中微生物污染的方法和装置，尤其是在印刷领域中。
背景技术
润湿剂(润湿溶液)用来保持印刷版在不接收印刷油墨的位置处的亲水区域亲水。
润湿溶液通过润湿装置直接或间接施加到印刷版上，由此印刷油墨吸收有限量的润湿剂以形成乳状液。所述润湿溶液包含使印刷版的非印刷部分保持亲水的组分，由此防止该区域接收油墨。
该方法尤其在平版印刷法中使用，在所述平版印刷法中印版的印刷和非印刷区域几乎在一个平面上。这些印刷方法基于印刷版涂层中特定物质的不同的物理化学行为，所述特定物质是接收油墨的或排斥油墨的。
在胶版印刷中，所述印版为薄印刷板(例如铝的)，在其表面上有接收油墨(亲油的)的图像区域和非图像(亲水的)区域。
印刷机每小时消耗10至150升数量级的润湿溶液。润湿液通常在稍微冷却的条件下使用。
除了水之外，润湿剂通常包含pH调节物质(缓冲剂)、防腐剂(例如生物杀灭剂)、腐蚀抑制剂、版保护组分和任选的湿润剂。这些组分通常包含在润湿剂浓缩物中，然后用水将所述浓缩物稀释至预定的浓度。预制的润湿剂在闭合循环中运行。印刷机的单独的润湿装置通过循环管线与润湿剂供应系统连接。
在供应管线中，将润湿剂供应给润湿装置。在回流管线中，被油墨和纸颗粒污染的过量润湿剂流回到再处理装置。基于所述装置的设计，在返回的润湿剂流入到所述装置的贮槽中之前，其通过过滤材料或由人造纤维制成的过滤袋净化除去污染物颗粒。冷却装置也通常连接到该润湿剂再处理设备中，通过所述冷却装置使润湿剂的温度恒定在预定值，通常为9至15℃。
在印刷过程中，不断地消耗润湿剂并通过计量的新鲜润湿剂补充。尽管不时地进行冷却和过滤，但是润湿剂循环中的微生物负荷仍大大增加。来自印刷过程的污染物颗粒，尤其是来自纸张涂布的纤维素，以及所用的缓冲剂为微生物提供了有利的生长条件。
在管道、过滤器、润湿装置和润湿剂供应装置的贮槽中形成生物膜。随着微生物污染增加，缓冲物质降级和pH值升高，pH值升高不利地影响印刷过程，例如起始行为更差、供水增加和墨-水平衡不稳定。
在印刷操作期间，润湿剂循环中的微生物污染可以通过加入生物杀灭剂来预防，但是不够充分；生物杀灭剂只能抑制微生物生长，而不能杀死微生物。由于对印刷机旁的工作人员的健康有危害，因此这些产品的选择和浓度受到限制。
润湿剂循环的微生物污染过度时，必须净化整个系统，并用强碱溶液(例如过氧化氢、次氯酸盐或其它高效杀菌剂的组合)漂洗5至8小时。每隔一至两个月通常就需要这样的净化循环。
印刷机和由此的管道循环系统规模越大，润湿剂循环中的微生物污染问题越严重。在循环中高流速运行的总液体体积在报纸印刷机中通常为200至500升，并且是必须被长距离运输的体积。报纸印刷机尤其容易受到微生物污染的影响，因为其管道直径较大，因此从没有完全被润湿剂填满。另外，存在增加的大部分由纤维素构成的纸屑负荷。
在溶液中游离生长的细菌由生物杀灭剂或抗生素相对容易地攻击和控制。一旦形成了生物膜，则这些细菌基本上更有抗性了。在生物膜中，细菌彼此附着或者吸附在基质上，同时被主要由多糖和蛋白质组成的胞外物质包围。该粘液层非常有效地保护细菌免于外界影响。用市售的生物杀灭剂不能安全地控制印刷机润湿溶液管道系统中的生物膜。一旦在润湿系统中形成微生物层，则它们非常迅速地生长并会严重干扰印刷操作。脱落的生物膜和聚集物可能被冲到润湿装置中，堵塞过滤器、喷嘴和阀门。在润湿剂再处理系统中，增加的微生物生长可以通过润湿剂贮槽中的腐败气味来识别。在回流管线的过滤垫和润湿剂贮槽的壁上形成粘液层。
发明内容
因此，本发明的目的是开发一种方法和装置，利用这种方法和装置可以消除润湿剂循环的微生物污染。
该目的通过包括电化学处理润湿剂步骤的方法来实现。根据本发明，这通过在润湿剂循环中的至少两个电极之间施加电压来实现。
本方法用来减少润湿剂循环中的微生物生长。因此，可以抑制或阻止新的微生物污染，并且即使微生物污染已经存在，也可以降低微生物数量。
一个实施方案中，可以使用直流电压，使得所述至少两个电极构成阳极和阴极。在本发明的一个优选实施方案中，将通常由不锈钢构成的润湿剂再处理装置的贮槽用作阴极。
可替代地并优选地，所述电压也可以是交流电压。极性的转换避免了由电解产生的裂解产物，以及避免了在电极表面上形成沉积。矩形波电压是交流电压的尤其合适的形式。交流电压的频率优选为0.01至108赫兹，更优选为0.01至20,000Hz，最优选为0.05至10Hz或者1至10Hz。
在当使用直流电压或交流电压的两种情况下，电压优选为0.5至250伏特，优选2至50伏特，更优选5至20伏特。由于非常高的电压会危及操作人员，所以优选较低的电压值。
所述至少两个电极可以设置在润湿剂循环的任何适当位置处，例如在润湿剂供应管线中、在循环系统中如集成到管道系统中的循环系统中或在润湿剂贮槽中。利用电极对润湿剂的电化学处理还可以通过外部设备实现。因此，部分润湿剂通过旁路在该设备中处理，然后循环。理论上，还可以使用两个以上的电极或设置在不同位置处的两对或多对电极。
用于电极的合适的材料可以选自金属、半导体、导电陶瓷、石墨或导电塑料。用于电极的尤其优选的材料包括钛、钛合金或有涂层的钛。尤其优选铂、铱、铟、氧化钌、氧化铟、氯化铱或它们的混合物的涂层。
假设，在处理过程中形成氧自由基，例如其比氯具有对生物膜强得多的影响。
微生物污染的控制包括阻止微生物生长和杀死微生物。
还观察到润湿剂的澄清。在操作过程中变得相当混浊和有色的润湿剂在处理过程中变得越来越干净。
所述处理可以连续进行，但其也可以被间断数天或数小时。具体地，所述操作可以根据微生物的生长来控制。
本发明还涉及用于实施上述方法的装置，所述装置包括具有至少两个电极的润湿剂系统和电源。润湿剂系统包括润湿装置、循环管路和润湿剂供应系统。所述润湿剂供应系统包括润湿剂再处理设备、冷却设备、计量装置和润湿剂贮槽。所述润湿剂再处理设备包括用于循环的泵装置和过滤装置。
附图说明
图1示意性示出电化学处理装置的实施方案。
图2示出电化学处理装置的可替代的实施方案。
具体实施方式
通过下面的实施例进一步说明系统的操作模式。设备的设置如下。
该设备所需的电流通过变压器提供，所述变压器具有来自230至240V的市电电源的初级输入电压和25V、12V和6V的交流电输出。所述变压器的功率为100W。
由25V交流电输出，通过桥式整流器和随后的用2200μF的电解质电容器滤波产生28V的直流电压。
为了保护所述设备免于过载和短路，通过串联连接的可控制的电压调节器将输出电流限制到1.5A。在过载的情况下，电压调节器被加热并自动将电流调低。
由12V的交流电输出，通过桥式整流器产生14V的直流电压，并且由集成的电压调节器稳定在10V。通过1000μF的电解质电容器进行滤波。
稳定的10V直流电压供给矩形波发生器。
设置矩形波发生器中元件的尺寸，以获得1∶1的间歇脉冲比。矩形波发生器可以通过电位计在0.05至10Hz内调节。
继电器与矩形波发生器的输出端连接。根据矩形波发生器的频率通过两个开关触点连续地交换28V直流电压(2个点)的极性，以产生矩形波交流电压。
继电器输出端与浸入式电极连接。后者由尺寸为300×30mm且厚度为3mm的两个钛片组成。为了保护，导线被浇铸在环氧树脂中。电极板彼此之间的距离为10mm。
由6V的交流电输出，通过桥式整流器产生8V的直流电压，并且由集成的电压调节器稳定在5V。通过1000μF的电解质电容器进行滤波。
稳定的5V直流电压供给用于电流测量的数字显示器。
电流通过1欧姆电阻上的电压降来测量，所述电阻串联连接在限流器和继电器之间。测量范围为0至1.999mA。
在测试试验中，证实了当接通装置时，电流首先急剧升高，然后在1至2小时后降低并稳定。电流高度依赖于润湿剂的导电率。优选电流在0.1至2A的数量级上，优选0.1至0.6A。
两天至四天之后，生物膜和其它污染物聚集物逐渐从管道和循环系统脱落，被冲走并在过滤垫上的回流溶液中聚集。此外，可以观察到润湿溶液变得一天比一天干净。
利用所谓的浸片(dip-slide)检验微生物负荷。所用的浸片为Merck，Darmstadt，Germany的Envirocheck Contact Slide。后者是用琼脂(酪蛋白胨大豆胨琼脂)涂覆的板。浸片的背面包含含有增加的中和剂的相同的涂层，所述中和剂使润湿剂中生物杀灭剂的活性无效。所述浸片在36℃下培养3天，然后评价。
形成的菌落数(菌落形成单位)是润湿剂中微生物负荷的标度(CFU/ml)。既检验过滤器的拭样样品，也检验润湿剂的拭样样品。其它检验在开始电化学水处理的24或48小时后进行。
浸片 不经过电化学水处理  经过电化学水处理
 24小时后  48小时后
第一面CFU/ml 过滤器 106-107  105  103-104
润湿剂 106  103-104  102
第二面CFU/ml含有中和剂 过滤器 ＞107  105-106  104
润湿剂 106-107  104  102-103
可以看出，在进行根据本发明的处理24小时之后，微生物负荷减少了十的若干次幂，并由此达到在润湿溶液循环中不起决定作用的值。根据本发明的方法不影响印刷过程和润湿溶液的性质，例如pH值或导电率。
根据本发明的方法不仅适用于润湿剂，也适用于柔性版印刷中的印刷和净化循环。
尤其优选将根据本发明的方法用于存在有机物质转移的水循环，因为后者促进微生物生长。
“含水介质”指的是水含量为至少50重量％，优选至少70重量％。
本发明的另一实施方案是一种用于降低印刷领域中含水介质的微生物污染的方法，其包括电化学处理含水介质的步骤，和一种用于降低超滤系统和渗透系统中微生物污染的方法，其包括电化学处理含水介质的步骤。
对于这些方法，采用相同的其它实施方案，如与用来限制润湿剂循环中的微生物污染的方法所述。
这些其它方法尤其适用于在印刷领域中实施。
印刷领域包括与尤其是柔性版印刷的凸版印刷、凹版印刷、尤其是胶版印刷的平版印刷、使用印刷机将印刷油墨和漆以自动方式施加到承印物(纸、纸板、卡纸、塑料、金属片等)上的丝网印刷的方法有关的工作。

Claims (27)

1.一种用于减少具有含水介质的循环的微生物污染的方法，其包括电化学处理所述含水介质的步骤，其中所述循环是润湿剂循环。
2.根据权利要求1的方法，其中所述电化学处理通过在至少两个电极上施加电压来实现。
3.根据权利要求1或2的方法，其中所述电化学处理通过施加直流电压来实现，其中所述至少两个电极构成阳极和阴极。
4.根据权利要求2的方法，其中所述电压是交流电压。
5.根据权利要求4的方法，其中所述交流电压是矩形波电压、正弦电压或三角形电压。
6.根据权利要求4或5的方法，其中所述交流电压的频率为0.01至108赫兹。
7.根据权利要求2～6中任意一项的方法，其中所述电压为0.5至250伏特，优选5至50伏特，更优选可达到25伏特。
8.根据权利要求2～7中任意一项的方法，其中所述至少两个电极设置在润湿剂供应中、在循环系统中或在旁路中。
9.根据权利要求2～8中任意一项的方法，其中用于所述至少两个电极的材料独立地选自金属、半导体、导电陶瓷、石墨或导电塑料。
10.根据权利要求2～9中任意一项的方法，其中用于所述至少两个电极的材料独立地选自钛、钛合金或有涂层的钛。
11.根据权利要求10的方法，其中所述钛的涂覆通过铂、铱、铟、氧化钌、氧化铟、氧化铱或它们的混合物实现。
12.一种实施根据权利要求1～11中任意一项的方法的装置，其包括循环系统、至少两个电极和电源，其中所述循环系统是润湿剂循环。
13.根据权利要求12的装置，其中所述电源是交流电源。
14.一种用于减少印刷领域中含水介质的微生物污染的方法，其包括电化学处理所述含水介质的步骤。
15.一种用于减少超滤系统和渗透系统中微生物污染的方法，其包括电化学处理含水介质的步骤。
16.根据权利要求14或15的方法，其中所述电化学处理通过在至少两个电极上施加电压来实现。
17.根据权利要求14～16中至少一项的方法，其中所述电化学处理通过施加直流电压来实现，其中所述至少两个电极构成阳极和阴极。
18.根据权利要求16的方法，其中所述电压是交流电压。
19.根据权利要求18的方法，其中所述交流电压是矩形波电压、正弦电压或三角形电压。
20.根据权利要求18或19的方法，其中所述交流电压的频率为0.01至108赫兹。
21.根据权利要求16～20中任意一项的方法，其中所述电压为0.5至250伏特，优选5至50伏特，更优选可达到25伏特。
22.根据权利要求16～21中至少一项的方法，其中所述至少两个电极设置在润湿剂供应中、在循环系统中或在旁路中。
23.根据权利要求16～22中任意一项的方法，其中用于所述至少两个电极的材料独立地选自金属、半导体、导电陶瓷、石墨或导电塑料。
24.根据权利要求16～23中任意一项的方法，其中用于所述至少两个电极的材料独立地选自钛、钛合金或有涂层的钛。
25.根据权利要求24的方法，其中所述钛的涂覆通过铂、铱、铟、氧化钌、氧化铟、氧化铱或它们的混合物实现。
26.根据权利要求14～24中任意一项的方法，其中所述印刷领域中的所述含水介质是自动橡皮布和墨辊清洗系统的储存罐中的水、渗透装置的储存罐中的水和板显影系统中的水溶液。
27.根据权利要求15的方法，其中所述超滤系统和渗透系统是用在印刷领域中的超滤系统和/或渗透系统。
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