JP5990920B2

JP5990920B2 - ウェブ状印刷紙のカール防止方法及び装置

Info

Publication number: JP5990920B2
Application number: JP2012026258A
Authority: JP
Inventors: 夏樹白澤; 宏村上
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 2012-02-09
Filing date: 2012-02-09
Publication date: 2016-09-14
Anticipated expiration: 2032-02-09
Also published as: JP2013163278A

Description

本発明は、グラビア印刷される原反のウェブ状印刷紙にカールが生じないようにするための方法および装置に関する。

輪転グラビア方式でウェブ状印刷紙に印刷する場合、印刷紙の両側部が丸まってしまうカールという現象が起きることが知られている。このカール現象は、インキ塗布後の乾燥工程において加えられる熱風により印刷紙内部の水分量が減少し、加えて水分量減少に伴う印刷紙の表裏面の縮みの度合いが異なるために発生する。このように印刷紙が丸まってしまうと、後工程での各種加工が困難になる。

従来、このカールを防止する手段として、印刷紙の裏面に水をロールコートやスプレーコートによって塗布し、印刷紙の水分量を適正に保って、繊維の収縮のバランスを取る方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特公昭５９−７５８７号公報

しかし、従来のロールコートによる水塗布は、水を貯留するためにインキパンやローラ列を別途設けなければならず、そのための大きな設置スペースを必要とし、また、輪転機の大規模な改造を必要とするという問題がある。

スプレーコートは、ロールコートに比べて簡易な構成であるから既存のグラビア輪転機にも設置しやすいが、印刷紙の裏面に付着した水滴の浸透速度が遅いため、紙の繊維内に浸透する前に蒸発してしまい、紙内への水の含浸量はあまり向上しない。また、印刷紙は１５０ｍ／ｍｉｎ程度以上の高速で走行するので、噴霧した水滴が気流で吹き飛ばされてしまい、紙の裏面への水の付着量はさらに減る傾向にある。従って、スプレーコート法によるカール防止効果はあまり期待できないのが現状である。

その他、通常の輪転グラビア機に水塗布のための印刷ユニットを最終ユニットに隣接させたり、水塗布のために印刷紙を再びグラビア輪転機に通したりすることも考えられるが、これらはいずれも極めて不経済である。

したがって、本発明は上記問題点を解決することができるウェブ状印刷紙のカール防止方法及び装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明は次のような構成を採用する。

なお、本発明の理解を容易にするため括弧付きの符号を付すが、本発明はこれに限定されるものではない。

すなわち、請求項１に係る発明は、ウェブ状印刷紙（Ｐ）を走行させつつその表面にグラビアインキ（Ｑ，Ｒ）により画像を印刷して乾燥させた後に、前記ウェブ状印刷紙（Ｐ）の裏面全体に水（Ｗ）又は水とアルコール類の混合液をスプレーし、この水（Ｗ）又は水とアルコール類の混合液がウェブ状印刷紙（Ｐ）の裏面に残留しているうちに、ウェブ状印刷紙（Ｐ）をニップローラ（２，２ａ）で加圧し、その後ウェブ状印刷紙を乾燥させるウェブ状印刷紙のカール防止方法を採用する。

請求項２に記載されるように、請求項１に記載のウェブ状印刷紙のカール防止方法において、上記ニップローラとしてアウトフィードニップローラ（２）を用いるものとすることができる。

請求項３に記載されるように、請求項１又は請求項２に記載のウェブ状印刷紙のカール防止方法において、ウェブ状印刷紙（Ｐ）をニップローラ（２ａ）で加圧した後に、上記スプレーした水（Ｗ）を強制的に乾燥させるものとすることができる。

請求項４に係る発明は、グラビア輪転印刷機の最終印刷ユニット（Ｂ）を出たウェブ状印刷紙（Ｐ）を乾燥するドライヤが配置され、このドライヤの下流側に前記ウェブ状印刷紙の裏面に対峙するようにスプレーノズル（１２）が配置され、スプレーノズル（１２）のやや下流側にウェブ状印刷紙（Ｐ）を表裏面から挟んで加圧するニップローラ（２，２ａ）が設けられ、このニップローラの下流側にウェブ状印刷紙を乾燥する他のドライヤが配置され、ウェブ状印刷紙の表面に画像が印刷され前記ドライヤにより乾燥された後に、上記スプレーノズル（１２）から水（Ｗ）又は水とアルコール類の混合液がウェブ状印刷紙（Ｐ）の裏面全体にスプレーされ、その混合液（Ｗ）が上ウェブ状印刷紙（Ｐ）の裏面に残留しているうちに、上記ニップローラ（２，２ａ）によってウェブ状印刷紙（Ｐ）が加圧され、その後、他のドライヤによりウェブ状印刷紙が乾燥されるようにしたウェブ状印刷紙のカール防止装置を採用する。

本発明によれば、ウェブ状印刷紙（Ｐ）を走行させつつその表面にグラビアインキ（Ｑ，Ｒ）により画像を印刷し、続いてウェブ状印刷紙（Ｐ）の裏面に水（Ｗ）又は水とアルコール類の混合液をスプレーし、この水（Ｗ）又は水とアルコール類の混合液がウェブ状印刷紙（Ｐ）の裏面に残留しているうちに、ウェブ状印刷紙（Ｐ）をニップローラ（２）で加圧することから、ウェブ状印刷紙（Ｐ）が印刷機内を高速で走行する場合であっても、印刷直後に適正量の水分を速やかにウェブ状印刷紙（Ｐ）内に含浸させることができ、従ってウェブ状印刷紙（Ｐ）へのカール発生を的確に防止することができる。ウェブ状印刷紙（Ｐ）の裏面に付着した水等の液滴はニップローラ（２）での加圧により、接触角θが小さくなり紙への浸透速度が向上する。

本発明に係るカール防止装置を備えたグラビア輪転印刷機の概略正面図である。ウェブ状印刷紙に水滴が付着した状態を示す説明図である。微細な水滴が印刷紙に付着した後、加圧に至るまでの経過時間と印刷紙の水分量との関係を示すグラフである。本発明の他の実施の形態を示す概略正面図である。

以下、図面を参照して本発明を実施するための形態について説明する。

＜実施の形態１＞
図１に示すように、グラビア輪転印刷機は、各印刷色に対応して印刷色と同数個又は必要に応じてそれよりも増減される個数の印刷ユニットＡ，Ｂを備える。図１では、作図の便宜上、グラビア輪転印刷機の前半部は省略して示す。

グラビア輪転印刷機では、その両端にウェブ状印刷紙Ｐが未印刷の状態で巻き取られた繰り出しロール（図示せず）と、繰り出しロールから繰り出され、所望の画像が印刷された後にウェブ状印刷紙Ｐが巻き取られることにより形成される巻き取りロール１が各々配置される。

繰り出しロールと巻き取りロール１の各々の近傍には、インフィードニップローラ（図示せず）とアウトフィードニップローラ２が各々配置される。これらインフィードニップローラとアウトフィードニップローラ２の駆動や所定のガイドローラの案内によって繰り出しロールと巻き取りロール１との間におけるウェブ状印刷紙Ｐの走行速度、張力等が制御される。

また、インフィードニップローラとアウトフィードニップローラ２との間には、繰り出しロールから巻き取りロール１へと至るウェブ状印刷紙Ｐに各色のグラビアインキで所定の画像を印刷する所望の個数の印刷ユニットＡ，Ｂが配列される。

各印刷ユニットＡ，Ｂは、版胴３と、版胴３にその上側から接する圧胴４と、版胴３の下方に設置されるグラビアインキＱ，Ｒを各々貯留したインキパン５とを具備する。インキパン５内のグラビアインキＱ，Ｒと版胴３との間には、付けローラ６が介在し、この付けローラ６の回転によってインキパン５内のグラビアインキＱ，Ｒが版胴３の表面に供給される。また、版胴３にはドクタ７が接触し、版胴３の表面に付着した余剰のグラビアインキＱ，Ｒを掻き落とすようになっている。ウェブ状印刷紙Ｐは印刷ユニットＡ，Ｂを順に通過しつつ、版胴３と圧胴４との間を通る度に各印刷ユニットＡ，Ｂで該当する色の画像が印刷される。

グラビアインキＱ，Ｒとしては、グラビア印刷で通常用いられる、溶剤インキ、水性インキあるいは水と溶剤との混合インキが用いられる。

また、各印刷ユニットＡ，Ｂの下流側には、ウェブ状印刷紙Ｐを迂回させるための各種ガイドローラ８が配置される。この迂回路にドライヤ１１が配置される。ドライヤ１１で熱風がウェブ状印刷紙Ｐの表面の印刷面に吹き付けられることによって、印刷ユニットＡ，Ｂで印刷されたグラビアインキＱ，Ｒが各々強制的に乾燥させられる。

グラビア印刷に際しては、ウェブ状印刷紙Ｐがインフィードニップローラとアウトフィードニップローラ２とによって張力等を制御されつつ繰り出しロールから巻取りロール１へと走行する。走行速度は、例えば１５０ｍ／ｍｉｎである。そして、ウェブ状印刷紙Ｐは走行する間に各印刷ユニットＡ，Ｂで各グラビアインキＱ，Ｒに対応した色の画像を印刷され、かつ各印刷ユニットＡ，Ｂで印刷されるごとにドライヤ１１で乾かされる。

既述のごとく、グラビア輪転印刷機によりウェブ状印刷紙Ｐに印刷を行うと、グラビアインキＱ，Ｒの塗布と乾燥がウェブ状印刷紙Ｐの表面に対してだけ繰り返し行われるので、ウェブ状印刷紙Ｐにカールが発生する。このカールの発生を防止するため、図１に示すように、グラビア輪転印刷機内にカール防止装置が設置される。

このカール防止装置は、スプレーノズル１２と、ニップローラ２とを具備する。

スプレーノズル１２は、グラビア輪転印刷機の最終印刷ユニットＢを出たウェブ状印刷紙Ｐの印刷面と反対側の裏面に対峙するように配置される。このスプレーノズル１２が上記印刷面に対峙箇所は、ウェブ状印刷紙Ｐが最終印刷ユニットＢを出た後、アウトフィードニップローラ２のなるべく直前の位置であるのが望ましい。

スプレーノズル１２はウェブ状印刷紙Ｐの印刷面とは反対側の裏面に向かってウェブ状印刷紙Ｐを横切る方向に所望の個数だけ配置される。

スプレーノズル１２からウェブ状印刷紙Ｐの裏面へは水又は水とアルコール類の混合液が噴射される。ウェブ状印刷紙Ｐへは水のみをスプレーしてもよいが、必要に応じて水とアルコール類の混合液がスプレーされる。アルコール類としては、エタノール、イソプロピルアルコール等を用いることができる。

スプレーノズル１２への水の供給は、例えば図１に示すように密封タンク１３内に水Ｗを貯留し、この密封タンク１３内にポンプ１４で空気を送ることによって行うことができる。

また、上記ニップローラは、図１に示すごとくアウトフィードニップローラ２で代替される。もちろんニップローラはアウトフィードニップローラ２とは別に設けることも可能である。アウトフィードニップローラ２でウェブ状印刷紙Ｐをニップする位置は、ウェブ状印刷紙Ｐの走行方向に見てスプレーノズル１２のやや下流側であって、スプレーノズル１２によって水Ｗをスプレーされた後できるだけ速やかに加圧することができる位置であるのが望ましい。これはウェブ状印刷紙Ｐが高速走行することから、ウェブ状印刷紙Ｐに付着した水滴が吹き飛ばされたり、乾燥したりしないうちに紙層内に水を浸透させるためである。

ここで、ウェブ状印刷紙Ｐに水Ｗをスプレーした後にニップローラで加圧するのは次のような原理に基づく。

すなわち、スプレーした水Ｗは図２に示すように、細かい水滴ｗとなってウェブ状印刷紙Ｐの裏面に付着するが、この水滴ｗの紙層内への浸透深さＬは、次のルーカス-ウォッシュバーンの式で与えられる。

ただし、ｒ：毛管半径、γ：液体の表面張力、θ：接触角、η：粘度、ｔ：時間

上式から明らかなように、ｔを一定にした場合、水滴ｗが付着した後に水滴ｗを加圧することにより接触角θを小さくすると、浸透深さＬが大きくなり、水滴ｗは紙層内に浸透しやすくなる。

また、図３のグラフからも明らかなように、ウェブ状印刷紙Ｐの裏面に水Ｗをスプレーした後加圧を行うまでの経過時間は、なるべく短くすることで、紙への浸透がより速やかに進むことになる。

図３のデータは本発明者等が次のような試験を行うことによって得られたものである。

図示しないが、まず、表面にグラビア印刷した枚葉状の印刷紙を、印刷面を下にしてテーブル上に置き、上側になった印刷紙の裏面に水をスプレーによって塗布してから、テーブル上でローラによって加圧するまでの時間を種々変え、加圧からの経過時間と、印刷紙の裏面に赤外線式水分検出器によって赤外線を照射して、印刷紙に含まれる水分量との関係を測定した。スプレーからローラによって加圧するまでの時間は各々０．５秒、０．７秒、１．０秒、２．０秒とした。その結果が、図３中の四本の折れ線で示される。

また、加圧を省略した状態で、スプレー後の時間経過による水分量の測定も行った。その結果は図３中、一番下側の折れ線で示される。

試験で用いた枚葉状の印刷紙は、４．５％以上の水分量でカールを防止することができることから、図３の結果からすると、スプレー後０．７秒以内にニップすれば、カール防止に充分な水分量となることが明らかである。

次に、上記構成のカール防止装置の作用について説明する。

（１）グラビア印刷が開始されると、ウェブ状印刷紙Ｐが図示しない巻き取りロールから繰り出され、各種印刷ユニットＡ，Ｂを通過しつつ各印刷ユニットＡ，Ｂの版胴３と圧胴４にニップされて各色のグラビアインキＱ，Ｒで画像が印刷され、また、表面に付着したグラビアインキがドライヤ１１で乾かされる。

（２）最終印刷ユニットＢを通過したウェブ状印刷紙Ｐはガイドローラ９を経てアウトフィードニップローラ２に至る直前に、その印刷面とは反対側の裏面にスプレーノズル１２から水Ｗをスプレーされる。これにより、ウェブ状印刷紙Ｐの裏面には細かい水滴ｗが全面にわたって付着する。

（３）水Ｗをスプレーされた後、ウェブ状印刷紙Ｐの裏面上から水滴ｗが残留している短時間内に、ウェブ状印刷紙Ｐはアウトフィードニップローラ２のニップ部に至り、加圧される。

これにより、ウェブ状印刷紙Ｐの紙層内にはカールの発生を防止するのに必要な水分量が含浸することとなる。

（４）この後、ウェブ状印刷紙Ｐはガイドロール１０等を経た後、巻き取りロール１として巻き取られる。

１２０ｇ／ｍ²、厚さ約９０μｍ、幅約７００ｍｍのコート紙をウェブ状印刷紙として、図１に示すような構造のグラビア輪転印刷機によって四色のグラビア印刷を行った。ウェブ状印刷紙の走行速度は１５０ｍ／ｍｉｎとした。ウェブ状印刷紙の印刷前の水分量は約５％であった。グラビアインキは四色とも溶剤インキとし、ドライヤによる乾燥温度は６０℃とした。最終印刷ユニットのドライヤを通過した直後のウェブ状印刷紙の水分量は１．１％であった。

また、図１に示すようにスプレーノズルを配置した。スプレーノズルはウェブ状印刷紙の幅方向に２００ｍｍ間隔で４個配置した。また、スプレーノズルからウェブ状印刷紙の裏面までの距離は５００ｍｍとした。

ウェブ状印刷紙はスプレーノズルより水をスプレーされた後、０．５秒程度でアウトフィードニップローラに到達し、プレスされた。

プレス後におけるウェブ状印刷紙の水分量は５％であった。その後、ウェブ状印刷紙を観察したところ、カールはほとんど発生しなかった。

＜実施の形態２＞
図４に示すように、この実施の形態２では、ウェブ状印刷紙Ｐが最終印刷ユニットＢのドライヤ１１を通過し、アウトフィードニップローラ２の手前のガイドローラ９に至るまでの間に、カール防止装置のスプレーノズル１２と、ニップローラ２ａと、ドライヤ１１ａとが配置される。

図４において、最終印刷ユニットＢを通過したウェブ状印刷紙Ｐは垂直方向に間隔をおいて配置されたガイドローラ８，９間を走行する間に、その裏面にまずスプレーノズル１２から水Ｗをスプレーされる。これにより、ウェブ状印刷紙Ｐの裏面には細かい水滴ｗが全面にわたって付着する。

続いて、ウェブ状印刷紙Ｐの裏面上に水滴ｗが残留しているうちに、ウェブ状印刷紙Ｐはニップローラ２ａに至り加圧される。これにより、ウェブ状印刷紙Ｐの紙層内にカールの発生を防止するのに必要な水分量が含浸することとなる。

続いて、ウェブ状印刷紙Ｐはドライヤ１１ａ内に入り、冷風ないし熱風を吹き付けられる。これにより、ウェブ状印刷紙Ｐの裏側の最表面の余剰な水Ｗが乾燥し、巻き取りロール１内部で裏面に重なる印刷面への余剰な水Ｗの付着による、変形、変色などの悪影響が防止される。

このカール防止処理が施されたウェブ状印刷紙Ｐは巻き取りロール１として巻き取られる。

その他、実施の形態２において実施の形態１におけるものと同じものは同一の符号を付して示すこととし、詳しい説明は省略する。

なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、種々の変更が可能である。

２…アウトフィードニップローラ
２ａ…ニップローラ
１１ａ…ドライヤ
１２…スプレーノズル
Ｂ…最終印刷ユニット
Ｐ…ウェブ状印刷紙
Ｑ，Ｒ…グラビアインキ
Ｗ…水

Claims

ウェブ状印刷紙を走行させつつその表面にグラビアインキにより画像を印刷して乾燥させた後に、前記ウェブ状印刷紙の裏面全体に水又は水とアルコール類の混合液をスプレーし、この水又は水とアルコール類の混合液がウェブ状印刷紙の裏面に残留しているうちに、ウェブ状印刷紙をニップローラで加圧し、その後ウェブ状印刷紙を乾燥させることを特徴とするウェブ状印刷紙のカール防止方法。
請求項１に記載のウェブ状印刷紙のカール防止方法において、上記ニップローラとしてアウトフィードニップローラを用いることを特徴とするウェブ状印刷紙のカール防止方法。
請求項１又は請求項２に記載のウェブ状印刷紙のカール防止方法において、ウェブ状印刷紙をニップローラで加圧した後に、上記スプレーした水を強制的に乾燥させることを特徴とするウェブ状印刷紙のカール防止方法。
グラビア輪転印刷機の最終印刷ユニットを出たウェブ状印刷紙を乾燥するドライヤが配置され、このドライヤの下流側に前記ウェブ状印刷紙の裏面に対峙するようにスプレーノズルが配置され、スプレーノズルのやや下流側にウェブ状印刷紙を表裏面から挟んで加圧するニップローラが設けられ、このニップローラの下流側にウェブ状印刷紙を乾燥する他のドライヤが配置され、ウェブ状印刷紙の表面に画像が印刷され前記ドライヤにより乾燥された後に、上記スプレーノズルから水又は水とアルコール類の混合液がウェブ状印刷紙の裏面全体にスプレーされ、その混合液がウェブ状印刷紙の裏面に残留しているうちに、上記ニップローラによってウェブ状印刷紙が加圧され、その後、他のドライヤによりウェブ状印刷紙が乾燥されるようにしたことを特徴とするウェブ状印刷紙のカール防止装置。