JP4400792B2 - 湿し水循環処理装置および湿し水循環処理方法 - Google Patents

Description

本発明は、オフセット印刷に用いられる湿し水を処理する湿し水循環処理装置および湿し水循環処理方法に関する。

オフセット印刷では、高品質な印刷を行うために湿し水の管理は極めて重要である。印刷中、湿し水には、紙粉、インキ、油、パウダー等の不純物が入り込む。このように不純物が含まれた湿し水を浄化するため、印刷ユニットの水舟には湿し水循環装置が接続される。湿し水循環装置は、予定した各成分濃度の清浄な湿し水を印刷ユニットの水舟に一定の流量かつ一定の温度で安定に供給するため、水舟を通過した湿し水を回収して濾過し、再び新鮮な湿し水に再生して水舟に供給するものである。

また、最近のオフセット輪転式印刷機においては、連続式の湿し水循環装置が多く使われるようになっており、水上がりを安定させるために、有機溶剤であるイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）を使用している。ＩＰＡを湿し水に添加することにより、湿し水の表面張力を低下させ、少ない湿し水の量で非画線部を均一に湿らせることができる。すなわち、ＩＰＡによって、版面の水濡れ性を良くし、印刷品質の維持を図っている。また、ＩＰＡは労働安全衛生の面から問題があるため、使用量を必要最小限とするか、ＩＰＡを使わない湿し水なども実行されている。いずれにしても、湿し水の管理は一層重要となっている。

本出願人は、このような湿し水の管理を容易にするため、湿し水に圧力をかけることなく、湿し水中のＢＯＤ（生物化学的酸素要求量）、ＣＯＤ（化学的酸素要求量）、ノルヘキ値およびＳＳ（浮遊物質量）等の成分を除去することによって、湿し水を廃棄することなくリサイクルすることを可能とした湿し水循環処理装置および湿し水循環処理方法を提供している（特許文献１〜３参照。）。

ところで、近年、オフセット印刷業界において、ローラ剥げによるトラブルが大きな問題となっている。オフセット印刷では、印刷版の非画線部に湿し水を供給することにより、インキが非画線部に付着することを阻止する。また、印刷版上のインキは通常湿し水を含んだエマルジョン状態となっているが、そのエマルジョンが適当な状態（含水率等）で安定している場合のみ良い印刷品質が得られる。ローラ剥げは、このインキの水吸収「乳化」能力不足のため、水がローラ上で余り、ローラ上のインキが剥げる現象である。このローラ剥げを改善する技術としては、例えば、特許文献４に記載の平版印刷用湿し水組成物が知られている。

特開２０００−３５１１９３号公報 特開２００３−２１１６２４号公報 特開２００３−２１１６２５号公報 特開平６−３２０８２号公報

特許文献４に記載のような特殊な湿し水組成物を使用する場合、この湿し水組成物が劣化してしまうとローラ剥げを防止することができなくなってしまう。特に、本出願人が特許文献１〜３において開示している湿し水循環処理装置では、湿し水を廃棄することなく長期間使用することを目的としているので、このような特殊な湿し水組成物を使用することは望ましくない。

そこで、本発明においては、特殊な湿し水組成物を使用することなく、長期間に渡ってローラ剥げを防止することが可能な湿し水循環処理装置および湿し水循環処理方法を提供することを目的とする。

本発明者は、通常使用する湿し水について鋭意研究を重ねた結果、湿し水として使用する水に問題があることを見いだし、この知見に基づいて本発明をなすに至った。すなわち、湿し水として使用する水を水質分析した結果、特に火山地域、旧産炭地（石炭）地域や石灰石採掘（セメント）地域などの地下水または水道水には、カルシウムやシリカ等が通常より３０〜４０％多く含まれており、これらの地域の水を使用した場合にローラ剥げ現象が多く見られることから、湿し水に含まれるカルシウムやシリカ等が結晶となってローラ上へ付着することによってローラ剥げ現象が発生すると考えた。

そこで、本発明の湿し水循環処理装置は、オフセット印刷に用いられる湿し水を循環させ浄化処理する湿し水循環処理装置であって、湿し水を循環させる循環路の途中に、湿し水の流れ方向と交差する方向に静電界を発生させる静電界形成手段を備えた構成としたものである。本発明によれば、湿し水にその流れ方向と交差する方向に静電界が印加されることで、湿し水中に含まれるカルシウムやシリカ等がイオン化され、再結晶化が防止される。

静電界形成手段としては、例えば、湿し水の流路を形成する電気絶縁材からなる管状部材と、管状部材の外周面に電気化学的電位の異なる２種の導電材からなる正極および負極とから構成され、外部電源を用いることなく電位差を生じさせ、湿し水を管状部材の流路内に流通させることによって、湿し水を介して正極および負極の導電結合を生じさせる自己電位差発生装置を用いることができる。

この自己電位差発生装置によれば、電気絶縁材からなる管状部材の外側にマイナス静電気が発生し、一次静電場が形成される。正極はこの静電場より自由電子を吸収し、マイナスに荷電される。一方、負極はマイナス静電場で自由電子を放出してプラスに荷電される。いずれの電極も瞬時に飽和され、正極から自由電子が湿し水中に放電される。そして、自由電子を失った負極には湿し水中の自由電子が飛び込み、いずれの電極も元の中性に戻る。この充放電の繰り返しが湿し水中に静電子の薄膜を形成し、働きのない水分子集団を、イオン形成能力を持つ本来の水分子に戻すので、湿し水および湿し水の溶解成分がイオン化される。

湿し水を循環させる循環路の途中に、湿し水の流れ方向と交差する方向に静電界を発生させる静電界形成手段を備えたことにより、湿し水中に含まれるカルシウムやシリカ等がイオン化され、再結晶化が防止される。これにより、湿し水中に多くのカルシウムやシリカ等が含まれている場合であっても、ローラ上へのカルシウムやシリカ等の付着が防止されるので、長期間に渡ってローラ剥げを防止することが可能となる。

図１は本発明の実施の形態における湿し水循環処理装置の概略構成図、図２は図１の自己電位差発生装置の構成を示す断面図である。
図１において、本発明の実施の形態における湿し水循環処理装置１は、オフセット輪転印刷機の水舟Ｓ内の湿し水を循環させ浄化処理するものであり、この水舟Ｓ内の湿し水を循環させる循環路を構成する配管２ａ，２ｂ，３ａ，３ｂと、湿し水を冷却する冷却装置４と、湿し水を浄化処理する浄化処理装置５とを備える。

また、循環路の途中（図示例では配管２ｂ，３ｂ）には、図２に白抜き矢印で示す湿し水の流れ方向と交差する方向に静電界６０を発生させる自己電位差発生装置６を備える。自己電位差発生装置６は、湿し水の流路を形成する電気絶縁材（例えば、ＰＣ（ポリカーボネート）やエポキシＦＲＰ（繊維強化プラスチック）等の強化プラスチック）からなる管状部材としての電気絶縁パイプ６１と、この電気絶縁パイプ６１の外周面に電気化学的電位の異なる２種の導電材からなる集合電極６２と、導電材としての真鍮からなるケーシング６３とから構成される。

電気絶縁パイプ６１は、その流路内を流通する湿し水との摩擦によって静電気を発生させるものである。集合電極６２は、電気化学的電位の異なる２種の導電材として、例えば炭素（正極）とアルミニウム（負極）とをそれぞれリング状にして組み合わせて複合電極としたものである。ケーシング６３は、電気絶縁パイプ６１の外周面と集合電極６２からなる電極室を完全に密封状態にするためのものである。

このような自己電位差発生装置６では、外部電源を用いることなく電位差を生じさせ、湿し水を電気絶縁パイプ６１の流路内に流通させることによって、湿し水を介して正極の炭素と負極のアルミニウムとの導電結合が生じる。すなわち、電気絶縁パイプ６１の外側にマイナス静電気（ｅ^-）が発生し、一次静電場が形成される。正極の炭素はこの静電場より自由電子（ｅ^-）を吸収し、マイナスに荷電される。一方、負極のアルミニウムはマイナス静電場で自由電子（ｅ^-）を放出してプラスに荷電される。いずれの電極も瞬時に飽和され、炭素電極から自由電子（ｅ^-）が湿し水中に放電される。そして、自由電子（ｅ^-）を失った負極には湿し水中の自由電子（ｅ^-）が飛び込み、いずれの電極も元の中性に戻る。この充放電の繰り返しが湿し水中に静電子の薄膜を形成し、働きのない水分子集団を、イオン形成能力を持つ本来の水分子に戻すので、湿し水および湿し水の溶解成分がイオン化される。

この自己電位差発生装置６としては、例えば、特許第３０９７８１３号公報に記載の液体の処理装置を用いることができる。この特許第３０９７８１３号公報に記載の液体の処理装置は、流動性を有する液体に適用可能なものであるが、本発明のようにオフセット印刷に用いられる湿し水を循環させ浄化処理する湿し水循環処理装置に適用した例はないし、適用することを示唆した文献もない。なお、図示例では、配管２ｂ，３ｂの両方に自己電位差発生装置６を備えているが、いずれか一方のみに備える構成とすることもできる。

冷却装置４は、水舟Ｓの湿し水の水温を１３〜１５℃に保つため、湿し水を冷却する装置である。この冷却装置４内では水温を１０〜１２℃に設定している。冷却装置４内の湿し水は、配管２ｂの途中に設けたポンプ装置７により水舟Ｓまで送出され、配管２ａを通って水舟Ｓから冷却装置４まで戻される。また、冷却装置４内の湿し水は、配管３ａを通じて浄化処理装置５まで送出され、配管３ｂを通じて冷却装置４まで戻される。

浄化処理装置５は、例えば、本出願人が特許文献１〜３において開示している湿し水循環処理装置を用いることができる。すなわち、特許文献１に記載のように、ゼータ電位の吸着作用を利用した電位吸着フィルタ装置と、活性炭の吸着作用を利用した活性炭フィルタ装置とを備えた浄化処理装置、特許文献２に記載のように、ゼータ電位の吸着作用を利用した電位吸着フィルタ装置を備え、さらに電位吸着フィルタ装置の後段に湿し水へ紫外線を照射する紫外線照射装置を備えた浄化処理装置、あるいは、特許文献３に記載のように、ゼータ電位の吸着作用を利用した電位吸着フィルタ装置を備え、湿し水としてアルコールを５質量％以上含むものを使用する浄化処理装置等を用いることができる。

なお、電位吸着フィルタ装置と活性炭フィルタ装置とを備えた浄化処理装置を使用する場合には、循環路の上流側に電位吸着フィルタ装置を配置し、下流側に活性炭フィルタ装置を配置した構成であることが望ましい。この浄化処理装置によれば、電位吸着フィルタを通過させる湿し水に圧力をかけることなく微粒子成分を低減させることが可能であり、さらに、活性炭フィルタを通過させることによって、湿し水を脱色および脱臭することが可能である。

すなわち、所定の流量を維持したままＢＯＤ、ＣＯＤ、ノルヘキ値およびＳＳ等の成分を低減し、さらに脱色および脱臭した湿し水は、長期間に渡って使用することができ、廃棄することなくリサイクルすることが可能である。特に、循環路の上流側に電位吸着フィルタ装置が、下流側に活性炭フィルタ装置がそれぞれ配置された構成とすることで、湿し水に含まれるインキ、紙粉や油などの微粒子を電位吸着フィルタ装置により除去した後に活性炭フィルタ装置を通過させることにより、活性炭フィルタ装置内の活性炭フィルタの寿命を飛躍的に延ばすことができる。

また、ゼータ電位の吸着作用を利用した電位吸着フィルタ装置を備え、さらに電位吸着フィルタ装置の後段に湿し水へ紫外線を照射する紫外線照射装置を備えた浄化処理装置を使用する場合には、電位吸着フィルタ装置によって湿し水に含まれる微粒子成分、すなわち、湿し水を懸濁させる直径０．４〜１０μｍ程度の微粒子成分を吸着して除去することで湿し水の透明度を向上させることができるため、後段の紫外線照射装置によって照射する紫外線が湿し水へ充分に行き渡るようになり、紫外線による殺菌効果を高めることができる。これにより、湿し水は、長期間にわたって使用しても濁ることがないため、廃棄することなくリサイクルすることができる。

また、ゼータ電位の吸着作用を利用した電位吸着フィルタ装置を備え、湿し水としてアルコールを５質量％以上含むものを使用する浄化処理装置を使用する場合には、電位吸着フィルタ装置によって微粒子を完全に取り除くとともに、５質量％以上の濃度のアルコールによって湿し水中に含まれるバクテリアや微生物などの繁殖を防止することができるため、湿し水が腐敗したりすることなく、悪臭の発生を防止することができる。なお、湿し水に加えるアルコールを、ＩＰＡまたはエタノールとすれば、湿し水の表面張力が低下し、少ない湿し水の量で非画線部を均一に湿らせることができるため、湿し水の水上がりが安定する。

また、本実施形態における湿し水循環処理装置は、水道水に定量のＨ液を添加して湿し水中に加える定量装置８を備える。

上記構成の湿し水循環処理装置１では、オフセット輪転印刷機の水ローラＲ₁，Ｒ₂，Ｒ₃に供給される水舟Ｓ内の湿し水を循環させ、浄化処理する浄化処理装置５までの配管２ａ，２ｂ，３ａ，３ｂの途中に自己電位差発生装置６を備えたことで、湿し水中に含まれるカルシウムやシリカ等の溶解分がイオン化される。これらの溶解分の含有量は本装置では減らすことができないものの、前述のイオン化により分子が再結合しにくくなり、再結晶化が防止される。

したがって、本実施形態における湿し水循環処理装置１では、湿し水中に多くのカルシウムやシリカ等が含まれている場合であっても、その含有量自体は減らせないものの、イオン化されてローラ上へのカルシウムやシリカ等の付着が防止されるので、長期間に渡ってローラ剥げを防止することが可能となる。すなわち、特殊な湿し水組成物を使用することなく、また湿し水に使用する地下水や水道水の水質に関わらず、長期間に渡ってローラ剥げを防止することが可能となり、どのような水質の地域であってもオフセット輪転印刷機を運転することが可能となる。

本発明の湿し水循環処理装置および湿し水循環処理方法は、オフセット印刷に用いられる湿し水を浄化処理する装置および方法として有用であり、特に、特殊な湿し水組成物を使用することなく、長期間に渡ってローラ剥げを防止することが可能な湿し水循環処理装置および湿し水循環処理方法として好適である。

本発明の実施の形態における湿し水循環処理装置の概略構成図である。 図１の自己電位差発生装置の構成を示す断面図である。

符号の説明

１ 湿し水循環処理装置
２ａ，２ｂ，３ａ，３ｂ 配管
４ 冷却装置
５ 浄化処理装置
６ 自己電位差発生装置
６１ 電気絶縁パイプ
６２ 集合電極
６３ ケーシング
７ ポンプ装置
８ 定量装置
Ｓ 水舟

Claims (3)

1. オフセット印刷に用いられる湿し水を水舟と冷却装置との間および前記冷却装置と浄化処理装置との間でそれぞれ循環させ浄化処理する湿し水循環処理装置であって、
   前記冷却装置と浄化処理装置との間で前記湿し水を循環させる循環路の途中に、
   電気絶縁材からなる管状部材と、同管状部材の外周面に電気化学的電位の異なる２種の導電材からなる正極および負極とから構成され、外部電源を用いることなく電位差を生じさせ、前記湿し水を前記管状部材の流路内に流通させることによって、前記湿し水を介して前記正極および負極の導電結合を生じさせて前記湿し水の流れ方向と交差する方向に静電界を発生させ、前記湿し水および湿し水の溶解成分をイオン化させる自己電位差発生装置
   を備えた湿し水循環処理装置。
2. 前記浄化処理装置は、ゼータ電位の吸着作用を利用した電位吸着フィルタ装置と、活性炭の吸着作用を利用した活性炭フィルタ装置とを備えたものであり、前記自己電位差発生装置が、前記電位吸着フィルタ装置および活性炭フィルタ装置よりも下流側に配置されたものである請求項１記載の湿し水循環処理装置。
3. オフセット印刷に用いられる湿し水を水舟と冷却装置との間および前記冷却装置と浄化処理装置との間でそれぞれ循環させ浄化処理する湿し水循環処理方法であって、
   前記冷却装置と浄化処理装置との間で前記湿し水を循環させる循環路の途中に備えられた電気絶縁材からなる管状部材と、同管状部材の外周面に電気化学的電位の異なる２種の導電材からなる正極および負極とから構成され、外部電源を用いることなく電位差を生じさせ、前記湿し水を前記管状部材の流路内に流通させることによって、前記湿し水を介して前記正極および負極の導電結合を生じさせる自己電位差発生装置により、前記湿し水に対し、前記湿し水および湿し水の溶解成分をイオン化させるために前記湿し水の流れ方向と交差する方向に静電界を印加することを特徴とする湿し水循環処理方法。

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