JP2005035240A - 湿し水濾過装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は、印刷に支障をきたす不純物だけを除去し、かつ湿し水本来の効果を保持することができる湿し水濾過装置を提供することを目的とするものである。
【解決手段】 本発明は、連続給水式オフセット印刷機で使用される湿し水を濾過するための湿し水濾過装置１であって、ポリプロピレン繊維に珪藻土が配合される濾材がプリーツ形状に加工される第１のフィルター３と、ポリエチレン膜にカチオン交換基が化学的に付加される親水性の第２のフィルター４と、湿し水の循環圧送および撹拌のために耐腐食性タービンポンプまたはカスケードポンプを備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、湿し水濾過装置に関する。詳しくは連続給水式オフセット印刷機で使用される湿し水を濾過しリサイクルするための湿し水濾過装置に係るものである。

オフセット印刷機には、刷板の非画線部を湿らせ、この非画線部にインキが付かないようにするための湿し水が使用される。この湿し水は、通常水道水にＨ液という高分子流体を混ぜたものが使用されている。このＨ液の役割としては刷板への付着向上のために湿し水の粘度の上昇や表面張力の低下、更にはインキとの過乳化を避けるために湿し水のＰＨを４．５〜６．０程度の酸性に下げる役割を担っている。

ところで湿し水が印刷機内を循環する過程の中で混入してくることが避けられないものとして過乳化したインキやインキミスト、紙粉、パウダー、粉塵、機械油などがあり、これらのものが混入してくると高品質な印刷物が得られないばかりでなく、印刷機への循環ホース内などに蓄積し、湿し水の循環量が低下するなどの問題がある。

そのために、この汚濁した湿し水は例えば１週間ごとに新しく入れ替える方法が取られているが、汚濁した湿し水にはインキの顔料から溶出した重金属が存在し、また紙粉やパウダーをエサとしたバクテリア発生によってＢＯＤやＣＯＤが下水排水基準値以上に上昇し、下水に放流することが不可能な産業廃棄物となり、処理コストが高くなる問題が発生している。

そこで湿し水を濾過してリサイクルする濾過装置として、例えば図４に示すように、オフセット印刷機１０１で使用された湿し水は、吸込口１０２を介して湿し水濾過装置１０３に導かれ、第１、２のフィルター１０４、１０５を通過することにより不純物が取り除かれるので、常にきれいな状態で循環し、その再利用が可能となる。しかも、第２のフィルター１０５としてブリーツ型フィルター、具体的には、ポリプロピレン繊維等の不織布にケイソウ土等の無機質素材を配合した濾過材をひだ折りにして筒状にしたフィルターを用いることにより、高精度な濾過を可能とした構成とするものがある（特許文献１参照。）。

特開２００１―２６０３１０号公報（要約書、第１図参照。）

しかしながら前記濾過装置では、湿し水に混入してくるインキや紙粉などを濾過することが可能となるが、濾過を繰り返す過程において湿し水に蓄積されていくものとして、補給される湿し水もしくは水道水に含まれる硬度物質（カルシウムやマグネシウムといった金属イオン）やインキの顔料から溶出してくる重金属を取り除くことが不可能であり、これらは周知の通り濃度がある一定以上に達すると水中から析出して結晶となり、この結晶化し析出した塊が印刷機の湿し水ローラーなどの表面に付着し、ローラーに巻き込まれ傷や表面の剥離を引き起こす問題がある。

また、従来の湿し水濾過装置のポンプには鉄製のポンプが使用されていることが殆どであり、水道水の供給ポンプにも鉄製ポンプが使用されていることからもポンプのサビ（腐食）自体はポンプにも湿し水にも影響がない。しかし腐食の際に水中の水素イオンＨ⁺を消費するために湿し水のＰＨが上昇し最終的にはＰＨ７の中性となる。湿し水は前述したようにインキとの過乳化を避けるためにＰＨは４．５〜６．０程度の酸性に保たれているが、鉄製ポンプを使用するとＰＨの上昇のためにインキと湿し水が混じりやすくなり過乳化を引き起こし字汚れなどの印刷不良を引き起こす。

さらに前記濾過装置を含めて従来の湿し水濾過装置のポンプには渦巻きポンプが使用されていることが多い。この渦巻きポンプは定量性がなく、具体的にはフィルターの目が詰まっていないときにはフィルターを通過する湿し水の流量が多すぎて適正な濾過が行われず、またフィルターの目が詰まったときには湿し水にフィルターを通り抜けるだけの圧力をかけることができないため濾過ができなくなる問題がある。

また、渦巻きポンプの羽根車では回転時に負圧の発生が大きく、特にフィルターの目が詰まっていない大流量時にはキャビテーションが起こり、これが湿し水に添加されている界面活性剤とあいまって大量の気泡が発生し、この気泡が版胴の非画線部以外のところにも付着するため正常な印刷を行うことが困難となる。

また、前記濾過装置を含めて従来の湿し水濾過装置はフィルター交換の際にフィルターハウジング内の湿し水を抜き取るためにフィルター下流側にドレン用のバルブが備えられている。これは下流側にバルブを設置することにより濾過済みの湿し水を抜き取ることを目的としているものであるが、実際にはリサイクル可能とするフィルターの濾過精度は２μｍ以下でなければならず、ドレンバルブをフィルターの下流側に設置した場合に湿し水が自重だけでフィルターを通過し、ドレンバルブから取出すことが困難となる問題がある。

本発明は、以上の点に鑑みて創案されたものであって、印刷に支障を起こす不純物だけを除去し、かつ湿し水本来の効果を保持することができる湿し水濾過装置を提供することを目的とするものである。

上記の目的を達成するために、本発明に係る湿し水濾過装置は、連続給水式オフセット印刷機で使用される湿し水を濾過するための湿し水濾過装置であって、ポリプロピレン繊維に珪藻土が配合される濾材がプリーツ形状に加工される第１のフィルターと、ポリエチレン膜にカチオン交換基が化学的に付加される親水性の第２のフィルターと、湿し水の循環圧送に耐腐食性タービンポンプまたはカスケードポンプを備える。

ここで、第１のフィルターとしてポリプピレン製不縫布に無機質素材を配合させたプリーツ形状のフィルターを用いる。また無機質素材として活性炭などの強力な吸着作用をもつ濾材を使わず、緩やかな吸着作用を有した珪藻土を使用する。また湿し水に含まれる重要なＨ液成分（増粘剤、界面活性剤、ガム成分等）はそのままに、混入してくる不純物だけを除去するために０．５μｍ〜２．０μｍの濾過精度を有するフィルターを使用する。またこの濾過精度を有することにより湿し水中の気泡がフィルターを通過することができずに脱泡作用を持たせることが可能となる。

また、第２のフィルターとして第１のフィルターで除去できない硬度物質（金属イオン）を除去するためにポリエチレン膜にカチオン交換基を化学的に付加した親水性のフィルターを使用する。またイオン交換基がＨ型に置換されている乾燥状態の親水性イオン交換膜を使用する。具体的にはカチオン交換基とは陽イオンのことで、カチオン交換基を化学的に付加したフィルター樹脂のことを陽イオン交換樹脂という。水中の硬度物質を取り除くためには、この不要な金属イオンと陽イオン交換樹脂が取り込んでいたイオン価の低い陽イオンとを交換することにより取り除く仕組みになっている。本発明の場合、陽イオン交換樹脂が取り込んでいたイオン価の低い陽イオンをＨ型（水素イオン）としているため、例えば水中のカルシウムイオンが第２のフィルターを通過する際に、濾材（陽イオン交換樹脂）の水素イオンとカルシウムイオンが取り替えられ、カルシウムイオンが湿し水中より取り除かれることになる。さらに金属イオンと引き換えに湿し水中に放出された水素イオンは湿し水を酸性に保つことができる。陽イオン交換樹脂のイオン交換基はＮａ型が多い中、このようにイオン交換基をＨ型としているのは湿し水自体を酸性に保つことを目的としている。

湿し水の循環ポンプには定量性かつ圧送性を備えたタービンポンプ又はカスケードポンプを用いる。また湿し水の特性を損なわないために耐腐食性の材質で形成された上記のポンプを使用する。また圧送能力として０．５ＭＰａ以上を有し、定量性として１０L/ｍｉｎ〜５０Ｌ/ｍｉｎの能力を有するポンプを使用する。これはフィルターの目が詰まったときにでも最低１０L/ｍｉｎの濾過能力を持たせるためであり、さらにフィルターの目が全く詰まっていないときに大流量でフィルターを通過し、適正な濾過ができなくなるのを防ぐ目的である。またタービンポンプおよびカスケードポンプを使用することにより高粘度流体であるＨ液を湿し水もしくは水道水に均一にすばやく撹拌および混合することができる。また自給式ポンプのためフィルター交換時などに湿し水濾過装置から湿し水を一時的に抜き取った場合でも、循環ラインに呼び水をする必要がなく運転の取り扱いが容易である。また、循環ポンプを耐腐食性の材質で形成することにより湿し水のＰＨが上昇することを抑制することができる。

また、第１および第２の使用済みフィルターは産業廃棄物としての処理を不要とするためにフィルターを構成するサポートやプロテクターなどの付帯部材全てをポリエチレンやポリプロピレンなどの焼却可能な材質だけで形成されているフィルターを使用する。

以上述べて来た如く本発明によれば、フィルターの材質、形状、濾過精度およびポンプの形式、種類、材質を湿し水専用に限定して選出しているため、湿し水の成分はそのままで不純物だけを取り除くことが可能となっている。具体的には印刷機から湿し水中に混入してくるインキ、紙粉、パウダー、粉塵、機械油等の不純物および気泡を第１のフィルターによって取り除くことができ、それによって引き起こされる印刷不良（字汚れ、ブロッキングなど）を防ぐことができる。さらに補充される水道水中に含まれている硬度物質を第２のフィルターにより取り除くことができるため、湿し水をリサイクルしていくうちに発生する硬度物質の結晶体の発生を防止し、それによって引き起こされる湿し水ローラーの損傷を防止することができる。

このように本発明では湿し水の交換作業が不要となり、またローラーの交換サイクルが引き延ばされるため、これらの作業に必要であった印刷機械の停止時間を大幅に削減でき、稼働率を上げることが可能となる。さらに湿し水が常に清浄で一定の性能を維持しているため印刷品質の向上や安定性が保たれ、印刷不良による損害を抑えることが可能となる。また、湿し水が湿し水循環系統外に漏れることなくリサイクルされ、さらに使用済みフィルターが一般可燃物処理可能なために環境問題の解決を可能とする。

以下、本発明の実施の形態を図面を参酌しながら説明し、本発明の理解に供する。
図１に、本発明を適用した湿し水濾過装置の構成の一例および湿し水循環系の概略図を示す。

湿し水調整槽２０は、槽内の湿し水の水位、ＰＨや水温などを測定し、Ｈ液や水道水を補給したり冷却したりする。このようにＰＨや水温が調整された湿し水はポンプ２１により水舟２２へ供給され複数の湿し水ローラー２３により水膜を除々に薄くしながら最終的に設定膜厚に達し版胴２４の非画線部を湿らせることになる。

このように湿し水が印刷機内を循環する過程の中でインキ、紙粉、パウダー、粉塵および機械油が湿し水に混入して前記湿し水調整槽２０内へ戻されることになり、この湿し水調整槽２０内の湿し水を湿し水濾過装置１によって強制的に循環濾過を行う構成とするものである。

ここで示す湿し水濾過装置１は、吸込口バルブ２より湿し水を吸込み、圧送する自吸式ポンプ３と、この自吸式ポンプ３により圧送される湿し水を順次濾過する第１のフィルター４および第２のフィルター５と、この濾過された湿し水を前記湿し水濾過装置１に還流する吐出口バルブ６とから構成される。

そこで前記第１のフィルター４としては図２に示すようにプリーツ型フィルターを用いている。このプリーツ型フィルターはポリプロピレン繊維から形成される不織布に無機質素材である珪藻土を配合してなる濾材７の両面に、濾材７同志の密着を防ぐためにポリプロピレン製のサポート８ではさみ、かつ濾過面積を多く確保するためのひだ状に折曲し、それを筒状に形成している。また、フィルターの保持や保形性のために筒状の内側と外側にポリプロピレン製のプロテクター９を備えている。

次に前記第２のフィルター５としては、ポリエチレン膜にカチオン交換基を化学的に付加した親水性のフィルターであり、しかもポリエチレン膜の孔内部にイオン交換基が付加されているため対流効果により湿し水中から金属イオンを瞬時に除去することが可能となる。また、イオン交換基がＨ型に置換されている乾燥状態の親水性イオン交換膜で形成さるために、例えば水中のカルシウムが第２のフィルターを通過する際に、濾材の水素イオンとカルシウムイオンが取り替えられ、カルシウムイオンが湿し水中より取り除かれることになる。さらに金属イオンと引き換えに湿し水中に放出された水素イオンは湿し水を酸性に保つことが可能となる。

次に前記自吸式ポンプ２として図３に示すような耐腐食性のタービンポンプを使用する。このタービンポンプは、外周に放射状の溝をもつ羽根車１０の回転により、ポンプ内の内壁１１に沿って渦を発生させて繰り返し加圧することにより、吐出抵抗の増減による流量変動が少なく定量性に優れ、さらに高粘度流体であるＨ液を湿し水もしくは水道水に均一にすばやく撹拌および混合することができ、しかもフィルター交換後の呼び水が不要な自吸性能を備えている。また、ポンプ自体が耐腐食性の材質により構成されることから腐食による湿し水のＰＨが上昇することを抑制することが可能となる。

また、前記自吸式ポンプ３と前記第１のフィルター４との間にプレッシャースイッチ１２が設けられており、このプレッシャースイッチ１２はフィルターの目詰まり具合を検出するためのものであり、プレッシャースイッチ１２からの信号により警告灯を点灯させたり、自動的にポンプを停止させたりする機能を備えるものである。

また、各第１のフィルター４および第２のフィルター５に設けられるエア抜きバルブ１３は、フィルターを通過できない湿し水中の気泡を大気に放出するためのものであり、これにより湿し水中から気泡が取り除かれ良質な印刷物が得られる。またフィルター交換直後のフィルターハウジング内における大量の空気を大気に開放することが可能となる。

次にドレン抜きバルブ１４はそれぞれ第１のフィルター４および第２のフィルター５の上流側に設けられる。こうすることでフィルター交換時に必要なフィルターハウジング内の湿し水の抜き取りが大気圧だけでスムーズに行うことができる。

以上の構成よりなる本発明では、連続給水式オフセット印刷機で使用された汚濁した湿し水は水舟２２から湿し水調整槽２０へ導かれる。そして汚濁した湿し水は湿し水濾過装置１の自吸式ポンプ２によって吸い込まれたのち第１のフィルター４に圧送される。

この第１のフィルター４によりインキ、紙粉、パウダーなどの不純物が取り除かれると同時に珪藻土により臭素や色素などが取り除かれ、さらに第２のフィルター５により湿し水中に完全に溶け込んでいる金属イオンや重金属類を完全に除去された湿し水はＨ液の成分はそのままの状態で、吐出口バルブ６より湿し水調整槽２０へ還流される。

なお、濾過が繰り返され第１のフィルターが目詰まりを起こすと圧力損失が大きくなり、あらかじめ設定した圧力に達するとプレッシャースイッチから信号が出されてポンプを停止させ、警告ランプや警報を発して作業者にフィルター交換が必要となったことを伝える。作業者はリセットボタンにより警告ランプや警報を止めた後、吸込口バルブおよび吐出口バルブを閉め、ドレン抜きバルブよりフィルターハウジング内の湿し水を抜き取る。この抜き取った湿し水は濾過前の湿し水調整槽と同じ湿し水であるため、湿し水調整槽に戻すことができ、湿し水濾過装置の系統外へ湿し水が漏れ出ることはない。

湿し水の抜き取り後、使用済みのフィルターを取り除き、新しいフィルターをセットする。そしてフィルターのセットが終了すれば逆の手順で吸込口バルブ、吐出口、エア抜きバルブを閉め、運転スイッチにより運転を開始する。このときポンプには自吸式ポンプを使用しているために湿し水がなくなった循環ラインに呼び水をする必要はなく運転が再開できる。また、フィルター交換直後は第１のフィルターハウジングおよび第２のフィルターハウジングには大量の空気が存在しているためにそれぞれに備えられているエア抜きバルブを開き空気を除去する必要がある。

最後にフィルターの交換などによる使用済みのフィルターは、本発明ではフィルターの素材にすべて可燃性の材料を用いているため、使用済みフィルターは自然乾燥させた後、一般可燃ごみとして処分することができる。

本発明を適用した湿し水濾過装置の構成の一例および湿し水循環系の概略図。 本発明を適用した第１のフィルターの一例を示す説明図である。 本発明を適用した自吸式ポンプの一例を示す説明図である。 従来の湿し水濾過装置の一例を示す説明図である。

符号の説明

１ 湿し水濾過装置
２ 吸込口バルブ
３ 自吸式ポンプ
４ 第１のフィルター
５ 第２のフィルター
６ 吐出口バルブ
７ 濾材
８ サポート
９ プロテクター
１０ 羽根車
１１ 内壁
１２ プレッシャースイッチ
１３ エア抜きバルブ
１４ ドレン抜きバルブ
２０ 湿し水調整槽
２１ ポンプ
２２ 水舟
２３ 湿し水ローラー
２４ 版胴

Claims (7)

1. 連続給水式オフセット印刷機で使用される湿し水を濾過するための湿し水濾過装置であって、
   ポリプロピレン繊維に珪藻土が配合される濾材がプリーツ形状に加工される第１のフィルターと、
   ポリエチレン膜にカチオン交換基が化学的に付加される親水性の第２のフィルターと、
   湿し水の循環圧送および撹拌のために耐腐食性タービンポンプまたはカスケードポンプを備える
   ことを特徴とする湿し水濾過装置。
2. 前記第１のフィルターの濾過精度が０．５μｍ〜２．０μｍの範囲内である
   ことを特徴とする請求項１記載の湿し水濾過装置。
3. 前記第２のフィルターにイオン交換基がH型に置換されている乾燥状態の親水性イオン交換膜が使用されている
   ことを特徴とする請求項１または２記載の湿し水濾過装置。
4. 前記第１および第２のフィルターの素材全てが焼却処理可能な材質で構成される
   ことを特徴とする請求項１、２または３記載の湿し水濾過装置。
5. 前記耐腐食性タービンポンプまたはカスケードポンプは自吸式で、かつ圧送能力として０．５MPａ以上を有し、定量性として１０Ｌ/ｍｉｎ〜５０Ｌ/ｍｉｎの範囲内の能力を備える
   ことを特徴とする請求項１、２、３または４記載の湿し水濾過装置。
6. 少なくとも前記第１のフィルターもしくは前記第２のフィルターの上流側に圧力検出装置を備え、検出結果に応じて警告ランプの点灯や自動的に運転を停止させる機能を備える
   ことを特徴とする請求項１、２、３、４または５記載の湿し水濾過装置。
7. 前記第１のフィルターおよび第２のフィルターの上流側にそれぞれフィルターハウジング内の湿し水を抜き取るドレンバルブを備える
   ことを特徴とする請求項１、２、３、４、５または６記載の湿し水濾過装置。
   

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