JP2008539101A - 湿し剤サイクルにおける微生物汚染を制御するための方法および装置 - Google Patents

Abstract

【解決手段】湿し剤を電気化学的に処理する段階を含む、湿し剤サイクルの微生物汚染を減少する方法。
【選択図】なし

Description

本発明は、特に印刷分野における湿し剤サイクルおよび他の水性媒体（aqueous media）における微生物汚染を制御し、かつ制限するための方法および装置に関する。

湿し剤（湿し液）（dampening agent (dampening solution)）は、印刷インクを受け取ることができない印刷版の親水性領域を親水性に維持するために使用される。

湿し液は湿しユニットによって印刷版に直接または間接的に適用され、それによって印刷インクは、エマルジョンを形成する限られた量の湿し剤を利用する。湿し液は、印刷版の非印刷物部分を親水性に維持する成分を含んでおり、それによってこの領域における印刷インクの受理を妨げる。

この方法は、特に、印刷組版（printing forme）の印刷および非印刷の領域がほとんど平らである、平版印刷法で使用される。これらの印刷方法は、インク受理性またはインク撥水性である印刷版の被覆における、特別な物質の相違する物理化学的な挙動に基づく。

オフセット印刷において、これは、インク受理性（親油性）画像エリアおよび非画像（親水性）エリアがある表面上の薄い印刷版（たとえば、アルミニウム製）である。

印刷機械は、毎時１０〜１５０リットルのオーダーの湿し液を消費する。湿し液は、わずかに冷却した条件で通常使用される。

水に加えて、湿し剤はｐＨ制御物質（バッファー）、防腐剤（たとえば、生物致死剤）、腐食抑制剤、プレート保護成分を通常含み、および選択的に湿潤剤を含む。これらの成分は、湿し剤濃縮物に通常含まれており、その後前もって決定した濃度にする水で薄められる。使用する準備ができている湿し剤は、閉鎖系サイクルの中で循環する。印刷機械の個々の湿しユニットは、循環ラインを通して湿し剤供給システムに関連している。

補給ラインにおいて、湿し剤は、湿しユニットによって供給される。戻りラインにおいて、インクおよび紙粒子で汚染された過剰の湿し剤は、再処理設備に還流する。設備の設計によって、戻ってきた湿し剤を設備の水溜に流し込む前に、土壌粒子を合成繊維製のフィルターバックまたはフィルター材に通して浄化する。湿し剤の温度を通常９〜１５℃の範囲内の所定値で一定に保つための冷却機もまた、この湿し剤を再処理する設備に通常取り付けてある。

印刷工程の際に、新しい湿し剤を測定することにより絶えず湿し剤を消費しおよび補充する。冷却およびろ過をするにも係らず、時々、湿し剤サイクルにおいて細菌汚染（germ load）が高度に増加する。印刷工程に由来する土壌粒子、特に紙の被覆または使用済みのバッファーに由来するセルロースが、細菌に好ましい増殖条件を与える。

バイオフィルムは、パイプライン、フィルター、湿しユニットおよび湿し剤供給設備の水溜において形成される。微生物汚染が増加するにつれて、緩衝物質は分解され、かつｐＨが増加し、たとえば、操業開始運転の悪化、水供給の増加および不安定なインク水の平衡などの印刷工程に悪影響を及ぼす。

印刷操作において、生物致死剤を加えることにより湿し剤サイクルの微生物汚染を防ぐことができるが、不十分である；生物致死剤は殺菌するのではなく、むしろ単に細菌の増殖を阻害するだけである。これらの製品の選択および濃度は、印刷機械を操作する人間にとって健康上有害であり、制限される。

湿し剤サイクルの微生物汚染が過剰である場合、システム全体を５〜８時間強いアルカリ性溶液（たとえば、過酸化水素、次亜塩素酸塩または他の非常に有効な殺菌剤と組み合わせて）で洗浄し、および濯がなければならない。そのような洗浄サイクルは通常１、２か月ごとに必要である。

湿し剤サイクルの微生物汚染の問題が大きくなっており、印刷機械およびしたがってパイプラインの循環システムにおいて益々この問題が大きくなっている。高流量でサイクルに循環する全液体容積は、新聞印刷機械において、しばしば２００〜５００リットルの範囲内にあり、長距離で輸送されなければならない容積である。それらのパイプラインがより大きな直径を持つので新聞用機械は微生物汚染に特に弱く、およびしたがって、完全には湿し剤で満たされない。さらに、大部分がセルロースから成る紙粉の取り込みが増大する。

溶液中で自由に生存する細菌は、比較的容易に生物致死剤または抗生物質によって攻撃され、または制御される。いったんバイオフィルムが形成したならば、これらは実質的により耐性である。バイオフィルムにおいて、ポリサッカライドとタンパク質から主として成る細胞外物質で囲まれる際に、細菌は互いにまたは基板に付着する。この粘液層は、外部影響から細菌を非常に有効に保護する。印刷機械の湿し液配管システムにおけるバイオフィルムは、市販の生物致死剤を使うことでは確実に制御できない。いったん細菌の被覆が湿しシステムで形成したならば、それらは非常に急速に成長し続け、そして印刷作業を著しく邪魔しうる。剥がれたバイオフィルムおよび塊は、湿しユニットの中に流し込まれ、フィルター、ノズルおよびバルブを詰まらせる。湿し剤再処理システムにおいて、湿し剤水溜中の腐敗した匂いによって、細菌増殖の増加に気づく場合がある。粘液層は、戻りラインのフィルターマットおよび湿し剤水溜の壁に形成する。

したがって、本発明は、湿し剤サイクルの微生物汚染を減殺することを可能とする方法および装置を開発することを目的とした。

この目的は、湿し剤を電気化学的に処理する段階を含む方法によって行われる。本発明によれば、これは、湿し剤サイクルにおいて少なくとも２つの電極間の電圧を加えることにより行われる。

この方法は、湿し剤サイクルにおける細菌増殖を減少する役目をする。したがって、新しく生じた微生物汚染を阻害するかまたは防ぐことができ、および微生物汚染が既に存在しても、細菌数の減少を達成できる。

具体例の一つとして、直流電圧を使用でき、その結果前記の少なくとも２つの電極が陽極と陰極を形成する。本発明の好ましい具体例において、通常ステンレス鋼から成る湿し剤再処理設備の水溜を陰極として使用する。

あるいは好ましくは、電圧はさらに交流電圧である場合がある。極性の反転は、電極表面上の堆積沈殿物の形成と同様に電気分解による分解産物の生成も回避する。方形波電圧は電圧を交互にする特に適した形式である。交流電圧の周波数は、０．０１〜１０⁸Ｈｚの範囲内に、より好ましくは０．０１〜２０，０００Ｈｚの範囲内に、最も好ましくは０．０５〜１０または１〜１０Ｈｚの範囲内である。

両方の場合において、直流電圧または交流電圧を使用する場合、電圧は好ましくは０．５〜２５０ボルトの範囲内に、好ましくは２〜５０ボルトまでの範囲内に、より好ましくは５〜２０ボルトの範囲内にある。非常に高い電圧は作業者にとって危険を意味するので、より低い電圧値が好ましい。

前記の少なくとも２つの電極を湿し剤サイクルの適切な部位に備えることができ、たとえば、湿し剤供給ラインまたは、たとえば、パイプラインシステムに統合された循環システム、または湿し剤水溜において備えうる。電極による湿し剤の電気化学的処理をさらに外部装置から行う場合がある。したがって、バイパスにあるこの装置で湿し剤部分を処理し、およびその後に再利用する。原則として、異なる部位に備えられた２組以上の電極または２より多い電極を使用することもまた可能である。

電極に適した材料は、金属、半導体、伝導性のセラミックス、黒鉛または伝導性のプラスチック材料から選ばれる場合がある。電極の特に好ましい材料は、チタン、チタン合金あるいは被覆チタンを含む。プラチナ、イリジウム、インジウム、ルテニウム酸化物、インジウム酸化物、イリジウム酸化物またはそれらの混合物の被覆が、特に好まれる。

酸素フリーラジカルが処理中に生ずると推察されている；たとえば、それらはバイオフィルムにおいて塩素よりはるかに強い効果がある。

微生物汚染の制御は、細菌の増殖の予防および死滅を含む。

湿し剤の澄明性も観察される。操作中にやや不明瞭で、かつ有色になる湿し剤は、処理中にますますより澄明になる。

処理を連続的に行う場合があるが、数日または数時間中断する場合がある。特に、操作を細菌の増殖に依存して制御する場合がある。

本発明は、さらに少なくとも２つの電極および１つの電力供給源を有する湿し剤システムを含む方法を行うための装置に関する。湿し剤システムは、ユニット、循環ラインおよび湿し剤供給システムを含む。この湿し剤供給システムは、湿し剤再処理装置、冷却機、測定ユニットおよび湿し剤水溜を含む。湿し剤再処理装置は、循環およびろ過する手段のためのポンプ・ユニットを含む。

システムの操作モードを、下記実施例によってさらに例証する。設備のセット・アップは以下のとおりである。

この設備に必要な電流を、２５Ｖ、１２Ｖおよび６Ｖの交流出力および２３０〜２４０Ｖの主電源から、本源的投入電圧を有する変圧器によって供給する。変圧器は１００Ｗの電力を持つ。

２５Ｖの交流出力から、２８Ｖの直流電圧をブリッジ・レクティファイヤ（bridge rectifier）により生成し、およびその後、２２００μＦ電解質コンデンサーを使ってフィルタリングする。

過負荷および短回路（short circuits）から設備を保護するために、直列に接続している制御可能な電圧調節器によって出力電流を１．５Ａにまで制限する。過負荷の場合には、電圧調節器を加熱し、自動的に電流を下方制御する。

１２Ｖの交流出力から、１４Ｖの直流電圧をブリッジ・レクティファイヤによって生成し、および統合電圧調節器によって１０Ｖにまで安定化する。フィルタリングを１０００μＦ電解質コンデンサーによって行う。

安定した１０Ｖの直流電圧は方形波ジェネレーターを供給する。

１：１の停止−パルス（pause-to-pulse）比率を得るために、方形波ジェネレーターの成分を測定する。方形波ジェネレーターを、電位差計によって０．０５〜１０Ｈｚの範囲内で制御しうる。

リレーを方形波ジェネレーターの出力につなぐ。２つのスイッチを接触させて、方形波交流電圧を生み出すために方形波ジェネレーターの周波数に依存して、２８Ｖの直流電圧（アイテム２）の極性を連続的に反転する。

リレー出力を、浸潤型電極（immersed electrode）につなぐ。後者は、３００×３０ｍｍの面積および３ｍｍの厚さを持つ２枚のチタンシートから成る。電気的な鉛板を保護用エポキシレジンで鋳造する。電極プレートは、１０ｍｍの相互距離を有する。

６Ｖの交流出力から、８Ｖの直流電圧をブリッジ・レクティファイヤによって生成し、統合電圧調節器によって５Ｖにまで安定化する。フィルタリングを、１０００μＦ電解質コンデンサーによって行う。

安定した５Ｖの直流電圧は電流測定のためにデジタル表示を供給する。

限流器とリレーの間に直列で接続している１オームの抵抗器の電圧降下によって電流を測定する。測定範囲は０〜１．９９９ｍＡである。

テスト実験では、装置のスイッチを入れる際、電流が初めは高く上昇し、次に１〜２時間の後に減少し、および安定になることを確かめた。電流は、湿し剤の導電率に高く依存する。好ましくは、電流は０．１〜２Ａのオーダーであり、好ましくは０．１〜０．６Ａのオーダーである。

２〜４日後、バイオフィルムおよび他の土壌塊はパイプラインおよび循環システムからだんだんと分離された後、フラッシングし、およびフィルターマット上の戻し溶液中に集められた。さらに、湿り液が日ごとにより澄明になる様子を観察することができた。

細菌汚染が、いわゆる浸潤スライドで検査された。使用した浸潤スライドは、メルク（ダルムシュタット、ドイツ）のエンビロチェック（Ｅｎｖｉｒｏｃｈｅｃｋ）接触スライドだった。後者は寒天で被覆したプレート（カゼイン・ペプトン・ソイミール・ペプトン寒天）である。浸潤スライドの背部は、湿し剤における生物致死剤の活性を中和する追加中和剤と同じ被覆を含んでいる。浸潤スライドを、３日間３６℃でインキュベートし、その後に評価した。

形成したコロニーの数（コロニー形成単位）は、湿し剤における細菌汚染（ＣＦＵ／ｍｌ）の尺度である。フィルターおよび湿し剤の両方のスワブ・サンプルを検査した。さらなる検査を、電気化学的水処理の開始から２４時間または４８時間後に行った。

見てわかる通り、細菌汚染は本発明に係る処理の２４時間後に対数的に減少しており、湿し液サイクルにおいて危機的でない値に達する。本発明に係る方法は、印刷方法および、たとえば、ｐＨ値または導電率のような湿し液の特性に影響しなかった。

本発明に係る方法は、湿し剤に対してだけでなく、フレキソ印刷（flexographic printing）における浄化サイクルおよび印刷にとっても適している。

後者は細菌の増殖を促進するので、有機物質の移送がある水循環において本発明に係る方法を使用することが、特に好ましい。

「水性媒体」（ａｑｕｅｏｕｓ ｍｅｄｉｕｍ）とは、水の含量が重量で少なくとも５０％であり、好ましくは重量で少なくとも７０％であることを意味する。

本発明の別の具体例は、電気化学的に水性媒体を処理する段階を含む、印刷分野において水性媒体の微生物汚染を減少する方法、および、電気化学的に水性媒体を処理する段階を含む、限外濾過システムおよび浸透システムでの微生物汚染を減少する方法である。

これらの方法に対して、湿し剤サイクルにおいて微生物汚染を制限する方法のために記載されている通りに、同じさらなる具体例を使用する。

これらのさらなる方法は、印刷分野で達成されているために、特に適切である。

印刷分野は、凸版印刷、特にフレキソ印刷、グラビア印刷、平版印刷、特に印刷インクとラッカーを自動化方法（automated fashion）で印刷基板（紙、厚紙、板紙、プラスチック、シートメタルなど）に適用する印刷機械を使用したスクリーン印刷、オフセット印刷の方法に関連する作業を含む。

図１は、電気化学的処理装置の具体例の概略を示す。 図２は、電気化学的処理装置の他の具体例を示す。

Claims (27)

1. 水性媒体を用いるサイクルの微生物汚染を減少するための方法であって、水性媒体を電気化学的に処理する段階を含み、前記サイクルは湿し剤サイクルである、前記方法。
2. 前記電気化学的な処理が、少なくとも２つの電極に電圧を加えることにより行われる、請求項１に記載の方法。
3. 前記電気化学的な処理が直流電圧を加えることにより行われ、前記少なくとも２つの電極が陽極と陰極を形成する、請求項１または２に記載の方法。
4. 前記電圧が交流電圧である、請求項２に記載の方法。
5. 前記交流電圧が方形波、正弦曲線または三角電圧である、請求項４に記載の方法。
6. 前記交流電圧の周波数が０．０１から１０⁸Ｈｚまでの範囲内にある、請求項４または５に記載の方法。
7. 前記電圧が０．５〜２５０ボルト、好ましくは５〜５０ボルト、より好ましく２５ボルト以内の範囲内にある、請求項２〜６のいずれか１項に記載の方法。
8. 前記少なくとも２つの電極が、湿し剤供給、循環システムまたはバイパスにおいて備えられる、請求項２〜７のいずれか１項に記載の方法。
9. 前記少なくとも２つの電極の材料が、金属、半導体、伝導性のセラミックス、黒鉛または伝導性のプラスチック材料から独立して選ばれる、請求項２〜８のいずれか１項に記載の方法。
10. 前記少なくとも２つの電極の材料が、チタン、チタン合金または被覆チタンから独立して選ばれる、請求項２〜９のいずれか１項に記載の方法。
11. 前記チタンの被覆が、プラチナ、イリジウム、インジウム、ルテニウム酸化物、インジウム酸化物、イリジウム酸化物またはそれらの混合物で行われる、請求項１０に記載の方法。
12. 循環システム、少なくとも２つの電極および電力供給装置を含み、前記循環システムが湿し剤サイクルである、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の方法。
13. 前記電力供給装置は交流電圧源である、請求項１２に記載の装置。
14. 電気化学的に水性媒体を処理する段階を含む、印刷分野における水性媒体の微生物汚染を減少するための方法。
15. 電気化学的に水性媒体を処理する段階を含む、限外濾過システムおよび浸透システムにおける微生物汚染を減少するための方法。
16. 前記電気的な処理が、少なくとも２つの電極に電圧を加えることにより行われる、請求項１４または１５に記載の方法。
17. 前記電気化学的な処理が直流電圧を加えることにより行われ、前記少なくとも２つの電極が陽極と陰極を形成する、請求項１４〜１６の少なくとも１項に記載の方法。
18. 前記電圧が交流電圧である、請求項１６に記載の方法。
19. 前記交流電圧が、方形波、正弦曲線または三角電圧である、請求項１８に記載の方法。
20. 前記交流電圧の周波数が、０．０１〜１０⁸Ｈｚの範囲内にある、請求項１８または１９に記載の方法。
21. 前記電圧が、０．５〜２５０ボルト、好ましくは５〜５０ボルト、より好ましくは２５ボルト以内の範囲内にある、請求項１６〜２０のいずれか１項に記載の方法。
22. 前記少なくとも２つの電極が湿し剤供給、循環システム、またはバイパスにおいて備えられる、請求項１６〜２１の少なくとも１項に記載の方法。
23. 前記少なくとも２つの電極の材料が、金属、半導体、伝導性のセラミックス、黒鉛または伝導性のプラスチック材料から独立して選ばれる、請求項１６〜２２のいずれか１項に記載の方法。
24. 前記少なくとも２つの電極の材料が、チタン、チタン合金あるいは被覆チタンから独立して選ばれる、請求項１６〜２３のいずれか１項に記載の方法。
25. 前記チタンのコーティングが、プラチナ、イリジウム、インジウム、ルテニウム酸化物、インジウム酸化物、イリジウム酸化物またはそれらの混合物で行われる、請求項２４に記載の方法。
26. 前記印刷分野における水性媒体が、自動化ブランケット（automated blanket）およびローラー洗浄システムの貯溜タンクにおける水、浸透設備の貯溜タンクにおける水、およびプレート開発システムにおける水溶液である、請求項１４〜２４のいずれか１項に記載の方法。
27. 前記限外濾過システムおよび浸透システムが、印刷分野において使用される限外濾過システムおよび／または浸透システムである、請求項１５に記載の方法。

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