JP3785776B2

JP3785776B2 - 印刷紙の乾燥方法及びその装置

Info

Publication number: JP3785776B2
Application number: JP35410397A
Authority: JP
Inventors: 重直圓山; 哲吉田
Original assignee: Mayekawa Manufacturing Co
Current assignee: Mayekawa Manufacturing Co
Priority date: 1997-12-08
Filing date: 1997-12-08
Publication date: 2006-06-14
Anticipated expiration: 2017-12-08
Also published as: JPH11173757A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は印刷紙、もしくはそれに代わるシート状の被印刷対象物及びインキなどの被乾燥対象物の乾燥方法及びその装置に関し、更に詳細に言えば、近年高速化してきたオフセット輪転印刷機により印刷された印刷紙の乾燥に好適な乾燥方法及びその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
オフセット印刷された印刷紙（ウエブ）を乾燥するには、印刷機に併設された乾燥装置においてインキに含まれる溶剤や樹脂など、また印刷紙に含まれる水分を蒸発させることが必要である。従来の乾燥過程ではインキを乾燥させるときに、インキ膜のある印刷部分と、インキ膜のない無印刷部分で、水分の蒸発量が違ってくるため印刷紙の収縮の差がでて皺が出来やすくなると言われている。このような皺は「火じわ」と呼ばれ、印刷品質に対する評価項目の一つとなっている。
【０００３】
そこで、従来から火じわの発生を防止するために、赤外線乾燥と熱風乾燥とを併用することが行われてきた。例えば特公平５−３５０７２号公報に開示された発明は、オフセット印刷機から送り出される印刷紙が通る乾燥装置内に、熱風を吹き出すノズル群を印刷紙を挟んで配置すると共に、熱風により加熱される遠赤外線放射セラミックスをノズル群の前に配置したものである。そして、熱風乾燥前に浄化された熱風により加熱される遠赤外線放射セラミックスにより印刷部を選択的に加熱して印刷インキの溶剤などを蒸発させ、次いでノズル群から吹き出される熱風によって印刷インキと紙を加熱することにより遠赤外線と熱風による乾燥が行われ、インキ膜下の水分を十分蒸発させるようにしていた。
【０００４】
さらに、前記発明では熱風で乾燥した後の熱風ガスにはインキ成分の溶剤ガスが含まれているために、脱臭処理に酸化触媒装置を用いて浄化高温空気を形成していた。また、反応促進のために乾燥後の熱風ガスをさらに燃料を使って加熱昇温させていた。ちなみに、ノズルから吹き出される熱風の温度が２００〜２８０℃であるのに対し、浄化高温空気の温度は４００〜５００℃であった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前述した従来のこの種の方法や装置では、次のような問題があった。すなわち、従来では、印刷紙の乾燥に熱風を使用しているから、熱風を使用する乾燥においては、インキ中の溶剤を乾燥機通過中に蒸発させるために、印刷紙の温度を常温から瞬時（１秒以下）に１１０〜１２０℃に昇温する必要がある。このため、紙の昇温に要する熱量は僅かだが、その熱量を瞬時に印刷紙に与えなければならないため、１８〜２０万ｋｃａｌ／ｈという膨大なエネルギーをつかって大量の高温熱風雰囲気を作り出さなければならない。印刷紙の昇温に要する熱量は２割弱で残りは排気されてしまい、熱損失が大きく省エネルギーの面から問題があった。
【０００６】
そのうえ、熱風の生成には石油やＬＰＧガスなどの化石燃料を燃焼しなければならない。しかも、排気される熱風は、蒸発した溶剤などを含んでいるためにそのままでは大気放出できず、酸化触媒法等による脱臭処理のためにさらに燃焼が進み、多量のＣＯ₂ の排出が大幅な環境負荷の増加となっている。また、熱風を用いると、水の沸点と溶剤の沸点が違うため昇温過程で乾燥の進み遅れが生じる。
【０００７】
また、印刷紙の乾燥処理により生じる溶剤などと水分の混合ガスを触媒反応処理により脱臭するには、さらに１００℃以上も昇温し、触媒反応させなければならず、処理後の排気ガスは脱臭後、さらに高温になって排気され環境負荷増になっている。
その上、熱風乾燥部分の他にさらに遠赤外線乾燥部分を設ける必要があるから、乾燥装置の設置スペースを多く必要とすることになる。
【０００８】
本発明の目的は、かかる従来の問題点を解決するためになされたもので、熱風を使用することなく印刷紙を乾燥させることにより、省エネルギーと環境への負荷を極少にする印刷紙の乾燥方法及びその装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は印刷紙の乾燥方法及びその装置であり、前述した技術的課題を解決するために以下のように構成されている。すなわち、本発明の印刷紙の乾燥方法は、可視光から赤外線までの電磁波を、印刷機から送られてくる印刷紙に照射し、被印刷物はその物性に対応した電磁波を選択的に吸収出来ることを要旨とし、具体的には可視光若しくは赤外線の電磁波を、印刷機から送られてくる紙もしくはそれに代わるシート状の被印刷物質及びインキに照射し、被印刷物質の赤外線分光吸収特性の物性に応じ、可視光から遠赤外線までの電磁波を選択的に吸収出来るようにし、
印刷紙の乾燥により排出される水分と、インキの乾燥に伴って蒸発してくる溶剤ガスを冷却水と直接接触させ、脱臭処理を行い、溶剤を冷却析出させ回収し、水は凍結分離などの水処理行程で処理し循環させることを特徴とする（請求項１）。なお、前記加熱源には、放射体の赤外線放射特性及び放射量制御を迅速に、かつ確実に可能にする方法としてハロゲンランプ、ハロゲンヒータを用いると良い。また前記印刷紙には紙だけでなく木綿や、セルロース等の繊維からなるシート状のもの、プラスチック系のフィルム等も含むものとする。
【００１０】
本発明に係る印刷紙の乾燥方法は、上記のような必須の構成要素からなるが、さらに、前記可視光から遠赤外線までの電磁波を選択的に吸収出来るようにした手段が、印刷機から送られてくる紙もしくはそれに代わるシート状の被印刷物質及びインキに遠赤外線を照射する遠赤外線放射体製の印刷紙通路と、前記印刷紙通路に設けた開口部と遮蔽部と、該開口部に向けて可視光若しくは赤外線の放射波長域を物性に合わせて設定可能とした放射体とであることを特徴とする（請求項２）。
【００１１】
さらに、本発明は印刷紙の場合の乾燥装置として、前述の技術的課題を解決するために以下のように構成されている。すなわち、本発明の印刷紙の乾燥装置は、印刷機から送られる印刷紙を導く印刷紙通路と、該印刷紙通路に向けて可視光、赤外線などの電磁波を放射する放射体と、インキ成分などの乾燥対象物の物性に適した輻射伝熱を行うために放射体の加熱、昇温制御によって赤外線放射量を制御する加熱出力制御部とを備え、さらに、前記印刷紙通路は遠赤外線放射体製の板を筒状に構成するとともに、相互に位置をずらして開口部と遮蔽部とを構成し、開口部では印刷物に可視光を、遮蔽部では印刷物に赤外線を照射し、受波域を広げ、複数の加熱エリアの出力を選択的に設定して被乾燥対象物の物性に応じた赤外線を放射させるようにしたことを特徴とする（請求項３）。
さらに、本発明の印刷紙の乾燥装置は、被乾燥物の分光赤外線吸収特性が、主として赤外線領域の場合、赤外線放射板に開口部を設けず、全遮蔽とし、加熱出力を加熱エリア毎に選択的に設定し、放射量、放射範囲を拡大して赤外線放射を行えるようにしたことを特徴とする。（請求項４）。
【００１２】
なお、遠赤外線放射体に用いる材料としては、１０００℃以上で表面を酸化させるなど分光赤外線放射率を改善させた鋼板を用いると良い。反射率の高い金属も酸化、焼成などの表面処理を行うと反射率が低下しその分放射率が大幅に向上することは知られている。アルミ金属などは好例である。各種セラミックスをコーティングしたものは、機械的な強度や価格にやや難点はあるが、放射率がよいのでこれを遠赤外線放射体に用いることも可能である。
【００１３】
本発明に係る印刷紙の乾燥装置は、上記のような必須の構成要素からなるが、さらに、前記印刷紙通路には、通気路を介してインキ乾燥後の溶剤及び水分等の混合ガスの回収機を設けていることを特徴とする（請求項５）。なお、前記回収機では冷却析出で溶剤を回収した後の水を、凍結分離法等の水処理を行って清澄氷と異物に分離し、清澄氷から清澄水をつくり循環させることが好ましい。
【００１４】
（作用）
本発明の印刷紙の乾燥方法によると、可視光や赤外線などの電磁波を印刷紙などの被印刷物に照射すると、被乾燥物はその分光吸収特性に応じた波長の電磁波を選択的に吸収し、吸収した分子が励起され加熱し、自らの熱で乾燥が進むので、少ないエネルギーで済むことと、乾燥がほとんど瞬間的に同時に進むので火じわが出にくくなる。
オフセット輪転機を駆動すると、印刷された紙面にインキを盛られた印刷紙（ウエブ）が、印刷紙通路（もしくは乾燥室）の入口から送られて出口から出るまで、すなわち前記印刷紙通路（もしくは乾燥室）を通過する間に電磁波の照射を受け、この通過中上記により被印刷物の乾燥が進行する。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の印刷紙の乾燥方法及びその装置を図に示される実施形態についてさらに詳細に説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置などは特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
図１には本発明の一実施形態に係る印刷紙の乾燥装置の概略断面が符号１０で示されている。図２は図１のII−II線における概略断面である。また、図３は図１のIII−III線における断面を示し、図４は図１のIV−IV線における断面を示す。図５は他の実施形態に係る印刷紙の乾燥装置の概略断面を示し、図６は図５の要部を示す。
【００１６】
（第１の実施形態）
まず図１〜図４について印刷紙の乾燥装置（以下、単に「乾燥装置」と称する）１０を説明する。図１において、乾燥装置１０の左側には図示しないオフセット印刷機が位置しており、該オフセット印刷機から送られる印刷紙１を導く印刷紙通路２が乾燥装置１０を貫くようにして設けられている。図示しない印刷機から出た印刷紙１は入口４から印刷紙通路２に送られ、図１の右側の出口５から排出されるようになっており、該印刷紙通路２は乾燥室の役割を果たす。
【００１７】
印刷紙通路２に対して可視光、赤外線などの電磁波を放射する加熱源である複数のハロゲンランプ６（実施の形態では４個所６ａ〜６ｄ設けられている）が前記印刷紙通路２に向けて加熱ユニット収納部１０ａ、１０ｂ内に配置されている。また、ハロゲンランプ６の背後から前記印刷紙通路２に向けて広がる放物曲線を描く反射板７が形成されていて、可視光や赤外線を印刷紙通路２に効率的に反射できるようにしている。なお、本実施の形態では、反射板７にはアルミ箔が貼付されたものを採用した。
前記加熱源であるハロゲンランプ６ａ〜６ｄは、加熱出力を制御する加熱出力制御部８に接続されていて、該加熱出力制御部８によって乾燥対象物の物性に適した加熱、昇温制御を可能にしている。
【００１８】
前記印刷紙通路２は、図２から明らかなように幅Ｗの印刷紙１が通過できるようになっており、遠赤外線放射体製の一対の板３ａ、３ｂを組み合わせて扁平な箱状体に構成するとともに、片側１５を支点にして上下に開くことができるようになっている。また図３、図４に示すように、各遠赤外線放射体製の板３ａ、３ｂの各々は相互に位置をずらして開口部１１と遮蔽部１２とを構成してある。そして、前記開口部１１からは印刷紙１に可視光を照射させ、遮蔽部１２からは印刷紙１に遠赤外線を照射させることができるようになっている。このために、前記加熱出力制御部８においては、乾燥対象物の物性に合わせ、複数の加熱エリア（本例では６ａ〜６ｄ部）の加熱出力を制御し選択的な放射伝熱が前記印刷紙通路２（乾燥室）で行われるようになっている。
遠赤外線照射でよい場合は、遠赤外線放射体製の一対の板３ａ・３ｂには開口部はなく、全遮蔽となっており、加熱ユニット収納部１０ａ・１０ｂには図示されていない送風機から冷却及び若干の加圧給気が行われ外部雰囲気と遮断されている。
【００１９】
さらに、前記印刷紙通路２の出口５には通気路９が通じており、該通気路９は送風機１３を経て回収機１４に接続している。このために、前記回収機１４では通気路９を経て乾燥後に発生したインキに含まれていた溶剤及び印刷紙からの蒸発水分の混合ガスを回収すると共に、該混合ガスを冷却水に直接接触させ、溶剤を液化析出させ回収し、水は凍結分離法等の水処理により循環再利用している。
【００２０】
以下、本実施の形態の作用を説明する。まず、加熱源であるハロゲンランプ６を点灯して、可視光や赤外線放射体から赤外線を印刷紙通路２に放射する。次いで、図示しないオフセット印刷機を駆動すると、オフセット印刷されてインキを紙面に盛られた印刷紙（ウエブ）１が、遠赤外線放射体製の板３ａ、３ｂから構成される印刷紙通路２の入口４から印刷紙通路２に送られてその内部を通過する。この通過中に印刷紙１の乾燥が進行する。
本発明によれば、熱風乾燥部分と遠赤外線乾燥部分を併設することなく印刷紙の乾燥が行われるから、乾燥装置が小型化される。また、本実施の形態では、印刷紙の乾燥に熱風を用いないから、空気搬送は、基本的には蒸発ガス回収、及び新鮮空気を供給する程度でよく、インキの乾燥は迅速（０．５ｓｅｃ以下）で行うことが可能である。
【００２１】
前記乾燥過程において波長が０．７５μｍ以下の可視光と、０．７５μｍ以上の赤外線の熱放射が行われ、インキの主たる成分をなす顔料、樹脂（オフセット輪転機印刷ではロジン編成フェノール樹脂や、ＤＣＰＤ〔ジシクロペンタジエン〕系が多い）、溶剤（樹脂との溶解性によるがナフテン系、パラフィン系共に高沸点〔２４０〜２７０℃〕のものが多い）のうち、樹脂は熱可塑型なので冷えれば固まるが、溶剤は沸点が高いのでインキ乾燥に係わる比重が大である。これらの赤外線分光吸収域は６μｍ以遠に多い。水は２．７μｍ近辺にある。そこでハロゲンランプ６を加熱出力制御部８により放射体の加熱温度を制御することにより、放射赤外線波長域を物性に合わせた設定を可能としている。
【００２２】
一方、水分の分光吸収域は、波長がほぼ２．７μｍであり、紙は可視光に対して反射率は高いが遠赤外線の吸収は良いので、水分、紙の物性値に応じた電磁波の照射が可能である。また、木綿などの繊維、セルロース系のものでは、分光吸収領域が２．８〜３．１μｍであるので、繊維やセルロース系における印刷部でも水分が適当な速度で乾燥する。そのために、インク中の溶剤及び水分の乾燥過程でインク中の溶剤を蒸発させるときに、印刷紙の収縮差による「火じわ」の発生が出にくくなる。
【００２３】
さらに、前記印刷紙通路２にて乾燥された後に発生する水分、溶剤を含むガスは、印刷紙通路２の出口５から通気路９に排出し、送風機１３によって回収機１４に送り、該回収機１４において冷却水と直接接触させることにより冷却し溶剤を液化析出し、回収することができる。このために、環境保全とリサイクルの面からも効果的である。
【００２４】
（第２の実施形態）
他の実施の形態に係る印刷機の乾燥装置を図５及び図６に基づいて説明する。ただし、前記の実施の形態と均等の部分には同一符号を付して、詳細な説明は省略した。本実施の形態の乾燥装置１０１内においても、加熱源として複数のハロゲンヒータ６（６ａ、６ｂ、６ｃ、…）が設けられ、該加熱源６は遠赤外線放射体製の板を組み合わせてなる印刷紙通路２に向けて可視光、赤外線などの電磁波を熱放射するようになっている。また、加熱源６は、加熱出力制御部８から、乾燥対象物の物性に適した赤外線放射がなされるよう放射体の加熱が行われるようになっている。
【００２５】
加熱源６（６ａ、６ｂ、６ｃ、…）には、放射電磁波の反射波が、加熱源６に戻ることがない特徴をもつインボリュート曲線の反射板７を用いるとさらに高効率な熱反射が可能になる。また、その内部に水冷ジャケット１８が配設されており、該水冷ジャケット１８には冷却水往復路１９が接続していて、反射板７の冷却を行うことにより反射板７の昇温を防止するようになっている。
【００２６】
印刷紙通路２の出口５は通気路９に通じ、さらに通気路９は送風機１３を経て回収機１４１に至っている。前記回収機１４１は焼却炉であって、内部に複数の点火ヒータ１６などの加熱源を備えており、該焼却炉１４１に送り込まれるインキの乾燥によって蒸発した溶剤を含むガスを燃焼させ、脱臭するようになっている。また、前記ガスに含まれる溶剤の殆どが炭化水素系の化合物であるから、点火ヒータ１６を用いた燃焼炉１４１をガスが通過する間に瞬時に高温が得られる。
【００２７】
さらに、前記焼却炉１４１につづく通気路２１は分配器１７に接続すると共に、該分配機１７から熱交換器２０と、フィルタ２２に分岐していて、熱交換器２０は燃焼し、脱臭された高温のガスの一部から熱回収し、吸着式冷凍機２３へ送られてインキの温度制御に使用されるようになっている。その他の高温ガスは、フィルタ２２から手動弁２４を経て取り入れられた新鮮な空気と一緒に印刷紙通路２に送り込まれて新鮮空気の予熱に用いられるようになっている。
【００２８】
本実施の形態の作用は、反射板７や回収機１４１などの構造、作用の相違を除けば、その他の作用は前述の第１の実施の形態とほぼ同一であり、熱風を使用せずに点火ヒータ１６を備えた燃焼炉１４１で、溶剤を含むガスを燃焼させ、脱臭するので、少ないエネルギーでガスの脱臭が行われる。
【００２９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の印刷紙の乾燥方法及びその装置によれば、
印刷紙の乾燥には熱風を用いずに、専ら可視光や赤外線の放射などによる輻射伝熱による乾燥方式を用いているので、
１）乾燥に必要なエネルギーの使用量が熱風方式に比して約１／５になり、省エネルギーに寄与するところが大となる。
２）放射体の加熱出力制御によって、乾燥対象物に対してその物性に適した赤外線を放射し、吸収させ、物質の分子を励起しその振動エネルギーを利用する輻射伝熱なので、熱媒体を使わないため、熱風方式にくらべて熱ロスが格段に少ない。
３）ＬＰＧやプロパンガスなどの燃料を燃焼させることがないので、ＣＯ₂の排出がない。また、乾燥後のガスを冷却し溶剤を液化させ、回収できるので、再利用することが可能となる。
４）遠赤外線乾燥部分の他に熱風乾燥部分を併設する必要がないから、乾燥装置の設置スペースが少なくて済み、乾燥装置は格段に小型になり、しかも、迅速な乾燥処理が実現する。
５）前記のように乾燥装置を小型にすることができるために、近年ますます高速化してきたオフセット印刷機における印刷紙の乾燥処理の短縮化という要求に十分に対応することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態である印刷紙の乾燥装置の概略断面図である。
【図２】図１のII−II線における概略断面である。
【図３】図１のIII−III線における断面図である。
【図４】図１のIV−IV線における断面図である。
【図５】他の実施形態に係る印刷紙の乾燥装置の概略断面図である。
【図６】図５の要部の部分断面図である。
【符号の説明】
１印刷紙
２印刷紙通路
３ａ、３ｂ赤外線放射体製の板
６加熱源（加熱エリア）
８加熱出力制御部
９通気路
１０、１０１乾燥装置
１０ａ、１０ｂ加熱ユニット収納部
１１開口部
１２遮蔽部
１４、１４１回収機

Claims

可視光若しくは赤外線の電磁波を、印刷機から送られてくる紙もしくはそれに代わるシート状の被印刷物質及びインキに照射し、被印刷物質の赤外線分光吸収特性の物性に応じ、可視光から遠赤外線までの電磁波を選択的に吸収出来るようにし、
印刷紙の乾燥により排出される水分と、インキの乾燥に伴って蒸発してくる溶剤ガスを冷却水と直接接触させ、脱臭処理を行い、溶剤を冷却析出させ回収し、水は凍結分離などの水処理行程で処理し循環させることを特徴とする印刷紙の乾燥方法。
前記可視光から遠赤外線までの電磁波を選択的に吸収出来るようにした手段が、印刷機から送られてくる紙もしくはそれに代わるシート状の被印刷物質及びインキに遠赤外線を照射する遠赤外線放射体製の印刷紙通路と、前記印刷紙通路に設けた開口部と遮蔽部と、該開口部に向けて可視光若しくは赤外線の放射波長域を物性に合わせて設定可能とした放射体とであることを特徴とする請求項１記載の印刷紙の乾燥方法。
印刷機から送られてくる印刷紙を導く印刷紙通路と、該印刷紙通路に向けて可視光、赤外線などの電磁波を放射する放射体と、インキ成分などの乾燥対象物の物性に適した輻射伝熱を行うために、放射体の加熱源の加熱出力を制御する加熱出力制御部とを備え、さらに、前記印刷紙通路は遠赤外線放射体製の板を筒状に構成するとともに、相互に位置をずらして開口部と遮蔽部とを構成し、被印刷物の物性に応じ開口部からは可視光を、遮蔽部からは複数の加熱エリアの加熱源の出力を加熱出力制御部から選択的に設定し、電磁波放射量及び、印刷物の分光吸収特性に合った赤外線を選択的に吸収させるようにしたことを特徴とする印刷紙の乾燥装置。
被乾燥物の分光赤外線吸収特性が、主として赤外線領域の場合、赤外線放射板に開口部を設けず、全遮蔽とし、加熱出力を加熱エリア毎に選択的に設定し、放射量、放射範囲を拡大して赤外線放射を行えるようにしたことを特徴とする請求項３記載の印刷紙の乾燥装置。
前記印刷紙通路には、通気路を介して乾燥後のインキ成分である溶剤などと水分の混合ガスの回収機を設けていることを特徴とする請求項３記載の印刷紙の乾燥装置。