CN104108230A - 一种润版液过滤装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种润版液过滤装置，包括工作箱、一级过滤器、冲刷装置、储存箱、二级过滤装置、水箱和管路，以及在二级过滤装置与水箱之间设置的电解装置，本发明在完善传统平板印刷润版液物理沉淀过滤的同时，引入了化学电解沉淀过滤的技术手段，与传统的润版液全更换的方法不同，本发明采用的是动态补液方式，即按照成分消耗值不断调整补充，从而减少了更换润版液和清水冲洗的频率，真真做到了节能减排，为企业节省了成本的同时有利于环境的保护。

Description

一种润版液过滤装置

技术领域

本发明涉及平板印刷领域，特别涉及一种润版液过滤装置。

背景技术

平板印刷（又称PS版印刷），是近些年来印刷业新兴的一个印刷技术，作为重要的组成部分，润版液的品质将直接关系到印刷质量。

在平板印刷工艺中存在着材料和组件的多种化学和物理反应，在PS印版的凸面与墨辊接触面的转印是物理反应，而PS印版的凹面无需印刷的地方与润版液间发生化学反应，PS印版的凸面因沾油墨而隔绝了与润版液的化学反应，为了确保生产流程的稳定，要求润版液必须洁净无杂质，保持一定的PH值，不能含有纸屑、粉尘、油墨和其他沉淀物，否则将会直接影响到印刷产品的质量，降低产品合格率，并缩短PS印版的使用周期。

目前，业内对于润版液除了进行定期更换的手段外，别无更好的工艺技术进行改良，然而对于平板印刷行业，除了要消化润版液易耗成本外，还要对水箱进行清洗，但这样又将消耗大量的水资源和停机维护时间，此外还得需要重新添加异丙醇等化学用品，增加了社会的化学品排放重量，污染了环境体系。

多年来，印刷行业都在对润版液进行过滤净化以及检测等方面提出了改进和设想。如《一种印刷用润版液过滤方法及其装置》(ZL:200810216491.8)等,然而，综合有关专利和文献，不难看出其改良的出发点都局限在机械和物理手段，对润版液的沉淀物进行技术处理，而对于沉淀物的形成机理以及预处理手段缺乏独到见解。

沉淀物的主要形成机理：

1. 物理沉淀

        由于平板印刷是针对纸质材质的表面印刷，故必须分析出纸制品的组分和加工工艺，造纸的主要原材料有含纤维的植物和掺入部分的再回收废纸，在加入高浓度碱水和高温蒸煮后，再进行漂白，在整个造纸过程中的添加化学成分有工业双氧水、脱墨剂、烧碱、填料（碳酸钙和胶料）、涂料、湿强剂、防腐剂等。在平板印刷机的转印胶辊与纸张接触过程中，上述纸质中的原材料和化学成分均会转移至润版液中形成沉淀物。

化学沉淀

        润版液的功效是其主要成分的磷酸和印版空白（凹面）部分裸露出来的金属发生置换反应，重新生成磷酸锌或磷酸铝，这样便维持了印版空白部分的亲水性：

                                                 2Al+2H₃PO₄=2AlPO₄+3H₂↑

                                                 3Zn+2H₃PO₄=Zn₃(PO₄)₂+3H₂↑

        此外，在润版液中加入了许多的辅助添加剂，如:缓冲剂（又称保护剂）的目的是为了稳定印刷中的水的PH值在4.8—5.3之间。因为PH的高低对油墨干燥影响而很大。润湿液中加入磷酸盐，可以和磷酸一起构成缓冲溶剂，以达到控制润湿液酸度的目的；

                                                 NH₄H₂PO₄＝NH₄ ⁺+H₂PO₄ ^-

                                                 H₂PO₄ ^-＝H⁺+HPO₄ ^2-

                                                 HPO₄ ^2- ＝H⁺+PO₄ ^3-

         还有表面活性剂、消泡剂、防腐剂、润湿剂、PH值控制剂等，从上述沉淀物的主要形成机理分析不难看出，作为油墨、润版液和被印刷的纸张这三个分别独立生产出来的产品在平板印刷工艺中重叠在一起，成为一个新的复合体—印刷品，在这印刷过程中，原本生产出的油墨、润版液和纸张中，已经平衡的物理和化学组分部分被打破，在占90%以上组分水的作用下，在高温、摩擦等外界环境催化下，各个组分形成新的组合和寻求新的动态平衡，如油墨被乳化和稀释，润版液中水分被纸张吸收消耗，存在于纸张内的双氧水、脱墨剂、烧碱、填料（碳酸钙和胶料）、涂料、湿强剂、防腐剂等残留成分，与润版液的众多组分产生新的化学反应和沉淀物，如：

                                                 CaCO₃ + H₃PO₄ → Ca₃(PO₄)₂ + H₂O + CO₂↑

        纸张采用了H₂O₂、SO₂漂白工艺，则会产生更多的化学反应和沉淀物，如：

                                                 Al + H₂O₂ → Al(OH)₃↓+ O₂↑

                                                 Zn + H₂O₂ → Zn(OH)₂↓+ O₂↑

                                                 Al + H₂SO₄ → Al₂(SO₄)₃ + H₂↑

                                                  Zn + H₂SO₄ → ZnSO₄ + H₂↑

        综上分析，为了提高平板印刷质量传统的技术手段是采用频繁更换润版液的方法，以保证印刷质量；同时控制纸张的湿度，将纸张置入印刷车间存放一段时间，以平衡环境变化带来印刷质量上的差异。由于造纸工艺存在着地域和技术的差异，其产品在平板印刷过程中，残留在润版液中的成分复杂，加上润版液和油墨产品生产中的组分差异，所以润版液的使用过程是一个综合各成分的动态平衡过程。

发明内容

针对上述传统技术中存在的技术缺陷和润版液沉淀物的形成机理，本发明旨在提出一种能自动调节PH值的润版液过滤装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:一种润版液过滤装置，包括工作箱、一级过滤器、冲刷装置、储存箱、二级过滤装置、水箱和管路，其特征在于：在二级过滤装置与水箱之间设置有一个电解装置，该装置包括电解槽、酸槽、碱槽、输入泵、输出泵、循环泵、补液泵、PLC控制器、PH检测仪和补液槽，所述的电解槽划分为阴极、阳极二个电解室，中间由离子膜隔离，在二个电解室中分别设置有阴阳电极棒，阳极室通过管路由输入泵导入已过滤的润版液，通过管路由输出泵导出已电解的润版液至酸槽，阴极室通过管路由循环泵从碱槽导入电解液；补液槽内的补液通过管路由补液泵导入阳极室，在酸槽的底部侧面设置有连接PH检测仪的电子传感器，PH检测仪、输入泵、输出泵、循环泵和补液泵的电路系统均与PLC控制器相连接。

所述的电解槽内电极棒材质为碳棒。

所述的电解槽中的离子膜为阳离子交换膜。

所述的电解槽中的离子膜材质为丁苯橡胶、纤维素、卤代聚乙烯、聚丙烯腈、含氟聚合物之一种。

本发明在完善传统平板印刷润版液物理沉淀过滤的同时，引入了化学电解沉淀过滤的技术手段，与传统的润版液全更换的方法不同，本发明采用的是动态补液方式，即按照成分消耗值不断调整补充，从而减少了更换润版液和清水冲洗的频率，真真做到了节能减排，为企业节省了成本的同时有利于环境的保护。

附图说明

图1是本发明结构示意图；

        图2是本发明部分结构（电解装置）示意图。

其图中:1-输入泵；2-输出泵;；3-循环泵;；4-补液泵；5-离子膜；6-电极棒；7-管路。

具体实施方式

本发明以图2作为最佳实施例说明具体实施方法:

        根据化学水解电离平衡理论：当降低生成物当量浓度，或提高反应物当量浓度时，整个化学反应有利于向生成物方向发展。

在平板印刷工艺中，确保空白亲水印版部分化学置换反应的稳定进行，是整个平板印刷术的关键所在：

                                                 2Al + 2H₃PO₄ = 2AlPO₄ + 3H₂↑

                                                 3Zn + 2H₃PO₄ = Zn₃(PO₄)₂ + 3H₂↑

        一旦反应滞后或停止，油墨便会没有H₂的隔离而污染该部分版面，为了确保空上述化学置换反应的正向运行，在润版液中加入了缓冲剂（又称保护剂），的目的是为了提高磷酸根的当量浓度，使得反应有利于正向运行：

                                                 NH₄H₂PO₄＝NH₄ ⁺+H₂PO₄ ^-

                                                 H₂PO₄ ^- ＝H⁺+HPO₄ ^2-

                                                 HPO₄ ^2-＝H⁺+PO₂ ^3-

        在整个社会倡导水资源保护的当下，无磷化和低磷化是水质的根本保证，本发明用电解方法提高润版液的磷酸根的当量浓度，在减少磷酸缓冲剂的添加量同时，改善了润版液的电导率，稳定了印刷质量;

                                                AlPO₄ + H₂O                                                    H⁺ + HPO₄ ^2- + Al(OH)₃↓

                                                HPO₄ ^2-＝H⁺ + PO₂ ^3-

         同时对于许多造纸工艺带入的成分，也在电解的过程中予以沉淀后被过滤掉，如：

                                                Ca²⁺+(OH)^-  → Ca(OH)₂↓    

                                                Mg²⁺+(OH)^- → Mg(OH)₂↓    

        电解质水溶液的存在是为了使整个体系通电，保证电解能够进行。根据电场的方向和离子膜的作用，阳离子不会从阴极室进入阳极室而影响阳极室内的磷酸铝液的纯度，因此，本发明对电解质水溶液的种类和浓度没有特别的限定，只要能够使电解顺利进行即可，可以是水或者各种水溶性离子化合物的水溶液。

本发明所述离子膜电解槽中的离子膜优选为阳离子交换膜，离子交换膜指对离子具有选择透过性的高分子材料制成的薄膜，不允许阴离子透过的离子交换膜，阳离子交换膜的主体中的固定部分可以为常规的各种高分子，可以为丁苯橡胶、纤维素、卤代聚乙烯、聚丙烯腈、含氟聚合物中的之一种。

润版液经过多重过滤处理后，通过输入泵1被引入阳极室，电解过程中，磷酸铝电离为铝离子和磷酸根离子，电离出的铝离子在电场的作用下、通过阳离子交换膜进入阴极室，而水分子进行电解，生成的氧气逸出，氢离子与磷酸根离子发生质子化反应，得到了磷酸（或酸式磷酸盐）。

电解质水溶液（或水）通过循环泵3引入阴极室，电解过程中，水分子进行电解，得到的氢气逸出，氢氧根离子与来自阳极室的铝离子成碱，得到氢氧化铝。

本发明电解槽可以在线动态工作，也可以在停机时静态运行，可以在一套离子膜电解装置中进行，也可以在多套串联或并联的多个离子膜电解装置中进行。如在串联的多个离子膜电解装置中进行时，可以将酸槽中得到的初步进行膜电解的磷酸溶液继续通过输出泵2引入下一个电解槽中，从而可以缩短待处理的磷酸铝液在每个电解槽中停留的时间，在连续生产过程中能够提高润版液的处理效率。

整个电解处理过程均PLC控制器和PH检测仪全程监控，当被检测的润版液偏离标准设定值时，PLC控制器控制补液泵4引入补液槽内新鲜的润版液，以保持检测值的稳定，与传统的润版液全更换的方法不同，本发明采用的是动态补液方式，即按照成分消耗值不断调整补充，从而减少了频繁更换润版液和清水冲洗的频率，真真做到了节能减排。

本发明不仅能使润版液中的杂质大幅下降，增加了PS印版的耐印力，使得原本一张PS印版50000张的承印量提高到80000～100000张，同时也减少了印刷机停机清洗的时间，提高了生产效率，降低了企业的运营成本。

以上所述仅为本发明的一较佳实施例，不能以其限定本发明的保护范围, 本发明还可有其他的结构变化,只要是依本发明的保护范围所作的均等变化与修饰,均应属本发明涵盖的范围内。

Claims (4)

1.一种润版液过滤装置，包括工作箱、一级过滤器、冲刷装置、储存箱、二级过滤装置、水箱和管路，其特征在于：

在二级过滤装置与水箱之间设置有一个电解装置，该装置包括电解槽、酸槽、碱槽、输入泵、输出泵、循环泵、补液泵、PLC控制器、PH检测仪和补液槽，所述的电解槽划分为阴极、阳极二个电解室，中间由离子膜隔离，在二个电解室中分别设置有阴阳电极棒，阳极室通过管路由输入泵导入已过滤的润版液，通过管路由输出泵导出已电解的润版液至酸槽，阴极室通过管路由循环泵从碱槽导入电解液；补液槽内的补液通过管路由补液泵导入阳极室，在酸槽的底部侧面设置有连接PH检测仪的电子传感器，PH检测仪、输入泵、输出泵、循环泵和补液泵的电路系统均与PLC控制器相连接。

2.根据权利要求1所述的润版液过滤装置，其特征在于所述的电解槽内电极棒材质为碳棒。

3.根据权利要求1所述的润版液过滤装置，其特征在于所述的电解槽中的离子膜为阳离子交换膜。

4.根据权利要求1所述的润版液过滤装置，其特征在于所述的电解槽中的离子膜材质为丁苯橡胶、纤维素、卤代聚乙烯、聚丙烯腈、含氟聚合物之一种。