WO2021044669A1 - 乾燥装置及びプラズマ含有ガスの保存方法 - Google Patents

乾燥装置及びプラズマ含有ガスの保存方法 Download PDF

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WO2021044669A1
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gas
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崇 石塚
保嗣 望月
瑞生 塩島
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サカタインクス株式会社
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    • H05H1/00Generating plasma; Handling plasma
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    • H05H1/2406Generating plasma using dielectric barrier discharges, i.e. with a dielectric interposed between the electrodes
    • H05H1/2443Generating plasma using dielectric barrier discharges, i.e. with a dielectric interposed between the electrodes the plasma fluid flowing through a dielectric tube
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    • H05H1/2465Generating plasma using dielectric barrier discharges, i.e. with a dielectric interposed between the electrodes the plasma fluid flowing through a dielectric tube the plasma being activated by inductive coupling, e.g. using coiled electrodes

Definitions

  • the present invention relates to a drying device.
  • the present invention also relates to a method for storing a plasma-containing gas. More specifically, the present invention relates to a method for preserving a plasma-containing gas used for sustaining the activity of plasma (plasma-active species) contained in a plasma-containing gas injected from a drying unit of a printing machine onto a printed matter.
  • plasma plasma-active species
  • the drying chamber warm air is blown from the hot air nozzle of the drying dryer unit onto the printing surface of the printing medium discharged from the printing machine, and the solvent in the recording composition is evaporated and removed. Since the exhaust gas from the drying chamber contains VOC components such as a volatile organic solvent, it is sent to the deodorizing chamber, and the solvent is decomposed by heating, combustion, or the like.
  • VOC components such as a volatile organic solvent
  • Patent Documents 1 and 2 are known.
  • the method using a drying device is effective for evaporating the solvent in the printed recording composition because warm air is blown onto the printing medium.
  • the curing ability of the recording composition is low, and a large amount of energy is required for rapid drying and curing.
  • the heat set printing method consumes a large amount of energy due to the generation of warm air in the drying dryer section and the deodorization of VOC components, so that the environmental load and running cost are major problems.
  • the present inventor has applied a quick-drying technology of ink utilizing the oxidation-promoting property of plasma to develop a technology useful for a new printing system that realizes high environmental friendliness and energy saving as an alternative to the heat set printing method.
  • a printing method including plasma irradiation is promising.
  • a printing method including plasma irradiation is effective for curing a recording composition printed on a printing medium by chemically reacting it.
  • the remote type plasma irradiation method is to bring the gas converted into plasma in the discharge space into contact with the irradiation target outside the discharge space, and the contact between the plasma and the recording composition is adjusted according to the printing speed.
  • Patent Document 4 proposes that anions generated by atmospheric pressure plasma are brought into contact with a printing surface as a new drying / fixing method for sheet-fed offset ink.
  • Patent Documents 5 and 6 describe that the ink after inkjet printing is dried and cured using atmospheric pressure plasma.
  • the plasma-containing gas used in the printing methods described in Patent Documents 3 to 6 has not been considered for the duration of plasma activity.
  • long-distance transfer of plasma-containing gas and recycling have not been studied.
  • the problem to be solved by the present invention is an apparatus capable of quickly drying and curing a post-printing recording composition and reducing energy consumption, and further into the atmosphere of a volatile organic solvent and plasma. Is to obtain a drying device in which the release of plasma is suppressed. Further, the problem to be solved by the present invention is to suppress the decrease of the plasma concentration in the plasma-containing gas by extending the life of the plasma (plasma active species) in the plasma-containing gas, and to contain the plasma at a high concentration. , To obtain a plasma-containing gas capable of sustaining high plasma activity. Further, it is also an issue to improve the degree of freedom in designing a drying device using the plasma-containing gas in a printing machine by enabling long-distance transfer and circulation of the plasma-containing gas.
  • a plasma addition part that adds plasma to the gas In the drying section, the plasma-containing gas obtained by adding plasma in the plasma adding section is sprayed onto the printing medium after printing discharged from the printing apparatus.
  • the plasma addition unit includes a plasma generator that converts a plasma raw material gas into plasma.
  • the plasma generator generates atmospheric pressure plasma.
  • the drying unit includes two or more drying chambers, and the exhaust gas of the drying chamber located on the downstream side in the transport direction of the print medium is supplied to the drying chamber on the upstream side in the transport direction of the print medium. , [1] to [4].
  • a gas processing machine provided with a deodorizing unit for deodorizing the exhaust gas from the drying unit, and the deodorizing unit decomposes the gas to be processed discharged from the drying chamber into a processing gas and / or plasma in the gas.
  • the drying apparatus according to any one of [1] to [5], comprising a plasma processing machine for processing.
  • a device capable of quickly and sufficiently drying and curing a printed recording composition and reducing energy consumption, as well as a volatile organic solvent and plasma into the atmosphere.
  • a drying device capable of suppressing the release can be obtained.
  • the plasma (plasma active species) in the plasma-containing gas can have a long life, and the decrease in the plasma concentration in the plasma-containing gas can be suppressed. It becomes possible to obtain a plasma-containing gas capable of sustaining plasma activity. Then, the plasma-containing gas can be transferred over a long distance, recycled, and the like, and the degree of freedom in designing a drying device using the plasma-containing gas in a printing machine is improved.
  • the printing ink can be dried and cured with plasma-containing gas in the conventional oil-based sheet-fed printing by achieving both quick-drying to the printing speed (for example, 400 m / min) of the heat set rotary press and reduction of the drying cost.
  • the printing speed for example, 400 m / min
  • the heat set rotary press for example, 400 m / min
  • the drying cost can be applied to build a highly versatile printing system.
  • Schematic block diagram which shows the embodiment of the drying apparatus which concerns on this invention.
  • FIG. 1 Schematic configuration diagram of plasma-containing gas production equipment (plasma generator) Another schematic configuration diagram of a plasma-containing gas production device (plasma generator) The figure which shows the time-dependent discoloration (color difference ⁇ E) for each storage temperature of the plasma containing gas which concerns on this invention.
  • Drying device 2 Plasma addition unit 20 Air supply machine 21, 21a, 21b Plasma-containing gas production device (plasma generator) 211 Plasma generation chamber 212 Plasma generation chamber housing 213 Introduction port 214 Plasma-containing gas discharge port 22 Power supply 231a, 231b Electrode 232 Coil 233 Electrode core 3 Drying unit 30 Housing 301 Printing medium inlet 302 Printing medium outlet 303 Heating chamber forming partition 304 Cooling chamber forming partition 305 Partition 31 Drying chamber 31x Upstream drying chamber 31y Downstream drying chamber 311 311n 311x 311y Air supply machine 312 , 312p, 312x, 312y spray nozzle 312a, 312pa, 312xa, 312ya upper spray nozzle 312b, 312pb, 312xb, 312yb lower spray nozzle 313, 313x, 313y Exhaust 32 Heating chamber 321 Heating chamber air supply machine 322 Hot air nozzle 322a Upper hot air nozzle 322b Lower hot air nozzle 323 Exhaust machine 33 Cool
  • 1 to 5 are schematic configuration diagrams showing an embodiment of a drying apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • the drying device 1 is arranged on the downstream side of the printing device (not shown).
  • the drying device 1 has a plasma addition section 2 for adding plasma to the gas and a undried recording composition having a plasma-containing gas obtained by adding plasma in the plasma addition section discharged from the printing device on the surface.
  • a drying unit 3 for blowing gas onto the print medium P is provided.
  • the drying device 1 may include a deodorizing unit 4 for deodorizing the exhaust gas from the drying unit 3.
  • the drying device 1 recovers the gas flowing out from the printing medium inlet gas recovery unit 5 for recovering the gas flowing out from the printing medium inlet 301 of the drying unit 3 and / or the printing medium outlet 302 of the drying unit 3.
  • a printing medium outlet gas recovery unit 6 for this purpose may be provided.
  • the plasma addition unit 2 adds plasma to at least a part of the gas supplied from the air supply machine 20 and / or the processing gas returned from the deodorizing unit 4.
  • the temperature of the plasma-containing gas obtained by adding plasma in the plasma addition unit 2 is adjusted as necessary, and the gas is sent to the air supply machine 311 in the drying unit 3.
  • the plasma-containing gas generated from the plasma-containing gas producing apparatus (plasma generator) 21 and an arbitrary part of the drying unit 3 the printing medium inlet gas recovery unit 5 and printing. Gas recovered from one or more parts of the medium outlet gas recovery unit 6 (which may contain plasma) can be mixed.
  • FIG. 1 the plasma addition unit 2 adds plasma to at least a part of the gas supplied from the air supply machine 20 and / or the processing gas returned from the deodorizing unit 4.
  • the temperature of the plasma-containing gas obtained by adding plasma in the plasma addition unit 2 is adjusted as necessary, and the gas is sent to the air supply machine 311 in the drying unit 3.
  • the plasma raw material gas is supplied from the plasma raw material gas supply machine 70 to the plasma-containing gas production apparatus (plasma generator) 21.
  • the plasma-containing gas producing apparatus (plasma generator) 21 converts at least a part of the plasma raw material gas into plasma to generate the plasma-containing gas.
  • the plasma-containing gas is added to at least a part of the gas supplied from the air supply machine 20 and / or the processing gas returned from the deodorizing unit 4.
  • a direct plasma-containing gas production apparatus uses at least a part of the gas supplied from the air supply machine 20 and / or the processing gas returned from the deodorizing unit 4 as a plasma raw material gas.
  • (Plasma generator) 21 can be supplied to add plasma.
  • FIG. 1 As one embodiment, as shown in FIG.
  • a plasma-containing gas production apparatus from the plasma source gas supply machine 70.
  • (Plasma generator) 21 is supplied with a plasma raw material gas, and the generated plasma-containing gas is added to at least a part of the gas supplied from the air supply machine 20 and / or the processing gas returned from the deodorizing unit 4. Is preferable.
  • a scientifically defined plasma is used without limitation.
  • the plasma is in the state of a high-energy gas containing charged particles generated by ionization, and may be in an electrically neutral or substantially neutral state in which the number of ions and electrons is the same or substantially the same.
  • Plasma can be generated by various methods such as electric discharge between electrodes separated from each other.
  • the plasma in the plasma-containing gas immediately after generation is in a high-energy state accompanied by light emission of colors according to the type of plasma raw material gas. After that, the plasma in the plasma-containing gas becomes invisible by losing a part of energy or taking away a part of energy, but even in the invisible state, it is possible to induce various chemical reactions and treatments. Is.
  • the plasma-containing gas by storing the plasma-containing gas at a specific temperature (-20 to 100 ° C.), the disappearance / deactivation of the plasma (plasma active species) in the plasma-containing gas can be effectively suppressed.
  • the present inventor observed the concentration of plasma in the plasma-containing gas by discoloration evaluation (evaluation of ⁇ E) using a plasma indicator (PLAZMARK (registered trademark) manufactured by Sakura Color Products Corporation).
  • PLAZMARK registered trademark
  • the concentration of plasma in the plasma-containing gas is sufficient to exhibit the plasma processing effect even after about 1 hour has passed, and the plasma-containing gas about 1 hour after the plasma generation has passed.
  • the ink can be dried and cured without any particular problem even when it is used.
  • the plasma-containing gas is a gas (gas) containing plasma generated in the plasma generation chamber of the plasma-containing gas production apparatus (plasma generator) 21. It can be obtained by supplying at least a part of the plasma raw material gas to plasma by supplying the plasma raw material gas to the plasma-containing gas producing apparatus (plasma generator) 21.
  • the plasma-containing gas of the present invention contains plasma immediately after generation (also referred to as plasma-modified gas), which is in a high-energy state with light emission of a color according to the type of plasma raw material gas, and / or is accompanied by light emission. It contains plasma that has been in a high energy state and has lost energy to be extinguished and becomes invisible (also referred to as plasma extinguishing gas), and can induce various chemical reactions.
  • a plasma-containing gas When various treatments are performed using the characteristics of plasma, if a plasma-containing gas is used, no other operations (for example, cleaning, removal of components other than plasma, etc.) are required after the treatment. Is widely advantageous. Therefore, for example, it can be preferably used when drying and curing the printed matter. If a plasma-containing liquid is used, it may be necessary to remove the liquid (for example, drying by heat) after the treatment, which limits the applicable range.
  • the plasma-containing gas in the present invention can be used for various purposes. For example, in a drying apparatus in a printing machine, it is useful for applications (for printed matter) in which the printing ink is brought into contact with the printed matter for drying and curing, but the present invention is not particularly limited.
  • the means of contact with the printed matter is not particularly limited, and for example, the printed matter may be injected with the plasma-containing gas, or the printed matter may be moved in the plasma-containing gas atmosphere.
  • the plasma-containing gas in the present invention preferably has a low temperature (150 ° C. or lower) when it comes out of the plasma-containing gas production apparatus (plasma generator) 21.
  • a plasma-containing gas having a high temperature (more than 150 ° C.) when emitted from the plasma-containing gas producing apparatus (plasma generator) 21 has poor cooling efficiency and is disadvantageous in terms of cost. Further, when the temperature is high, the plasma may disappear or be deactivated, and it may be difficult to increase the plasma concentration in the plasma-containing gas.
  • the plasma-containing gas emitted from the plasma-containing gas producing apparatus (plasma generator) 21 is generally compared with high-temperature electrons generated by ionization and having relatively high energy, and high-temperature electrons.
  • the degree of ionization of the plasma is usually less than 0.1%, and the temperature of the plasma-containing gas itself is determined by the abundance of high-temperature electrons and components other than relatively low-temperature electrons.
  • the storage temperature in the method for storing the plasma-containing gas of the present invention is ⁇ 20 to 100 ° C., preferably ⁇ 5 to 65 ° C., more preferably 0 to 65 ° C., still more preferably more than 10 ° C. and 55 ° C. or lower.
  • ⁇ 20 ° C. cooling costs are high, the equipment becomes large, and there is a possibility that the problem of freezing of water in the gas may occur.
  • the temperature of the gas is too low, so that it may take time to dry and cure the ink. In particular, at 10 ° C.
  • the temperature exceeds 100 ° C., the amount of deactivated plasma increases, the concentration of plasma in the plasma-containing gas decreases, and the plasma treatment effect, for example, drying / curing of ink may be affected.
  • the plasma-containing gas in which plasma is generated at atmospheric pressure is that the plasma exists in the gas in a gaseous state, and by setting the storage temperature to ⁇ 20 to 100 ° C., the plasma in the gas ( The disappearance and deactivation of plasma active species) can be effectively suppressed.
  • the method for setting the plasma-containing gas to a predetermined storage temperature is not particularly limited, and examples thereof include a method using a constant temperature bath, a heating device, a cooling device, and the like.
  • "storage at ⁇ 25 to 100 ° C.” means keeping the plasma-containing gas in a state of ⁇ 20 to 100 ° C. This makes it possible to suppress the disappearance / deactivation of plasma (plasma active species) in the plasma-containing gas.
  • the storage temperature refers to the temperature of the plasma-containing gas during storage. In the present invention, for storage of plasma-containing gas, for example, (I) When the plasma-containing gas is circulated and used, the storage temperature shall be -20 to 100 ° C. between the time when the plasma-containing gas is used and recovered and the time when the plasma-containing gas is circulated and used again.
  • Plasma-containing gas When transferring the gas from the source to the place of use, for example, by providing a temperature adjusting means (cooling mechanism, etc.), the storage temperature should be -20 to 100 ° C.
  • the storage temperature should be -20 to 100 ° C.
  • Plasma-containing gas should be placed in a container, etc. When putting it in and storing it, set the storage temperature to -20 to 100 ° C. Etc., but are not limited to these.
  • the plasma-containing gas producing apparatus (plasma generator) 21 has, for example, a structure as shown in FIG. 8 or FIG. In FIG. 8 or 9, the plasma-containing gas production apparatus (plasma generator) 21 includes a plasma generation chamber 211 for internally generating plasma, and the plasma generation chamber 211 is formed by a plasma generation chamber housing 212. ing.
  • the plasma-containing gas production apparatus (plasma generator) 21 includes an introduction port 213 for introducing the plasma raw material gas G1 into the plasma generation chamber 211, a means for forming an electric field in the plasma generation chamber 211, and discharging the plasma. It has at least a plasma-containing gas discharge port 214 for discharging the plasma-containing gas containing the plasma PL generated in the plasma generation chamber 211 from the plasma generation chamber 211 to the outside.
  • the plasma generation chamber housing 212 forming the plasma generation chamber 211 can be made of a material having a dielectric property such as glass or ceramic. Further, a dielectric having a dielectric constant of 2000 or less, such as barium titanate, silicon oxide, aluminum nitride, silicon nitride, and silicon carbide, can also be used. Further, by forming at least a part of the plasma generation chamber housing 212 with a conductive material, the plasma generation chamber housing 212 itself can be used as an electrode.
  • the shape of the plasma generation chamber housing 212 forming the plasma generation chamber 211 is not particularly limited, and may be any shape such as a tubular shape, a spherical shape, and a box shape.
  • the plasma generation chamber housing 212 forming the plasma generation chamber 211 may be processed so as to become thinner as it approaches the plasma-containing gas discharge port 214 to have a nozzle shape.
  • the means for forming an electric field in the plasma generation chamber 211 and discharging the electric field is not particularly limited, and any known means can be used.
  • the plasma-containing gas producing apparatus (plasma generator) 21a of FIG. 8, which is one embodiment of the plasma-containing gas producing apparatus (plasma generator) 21, has a pair of different polarities on the outer surface or the inner surface of the plasma generating chamber housing 212.
  • the electrodes 231a and 231b of the above are formed so as to be separated from each other and face each other, and the respective electrodes 231a and 231b are connected to the power supply 22 to form an electric field and discharge.
  • the pair of electrodes 231a and 231b may be provided so as to face each other inside the plasma generation chamber housing 212 forming the plasma generation chamber 211.
  • At least one of a pair of electrodes 231a and 231b having a layer made of an insulator or the like formed on the surface thereof can be installed.
  • the distance between the discharge electrodes is not particularly limited, and may be appropriately adapted in consideration of voltage and the like, and may be, for example, about 0.5 to 5.0 mm.
  • the plasma concentration can be increased.
  • the plasma-containing gas production device (plasma generator) 21b of FIG. 9, which is an embodiment of the plasma-containing gas production device (plasma generator) 21, is provided with a coil 232 on the outer periphery or the inner circumference of the plasma generation chamber housing 212.
  • an electrode core 233 is provided in the plasma generation chamber 211, and the coil 232 and the electrode core 233 are connected to the power supply 22 to form an electric field and discharge the electric field.
  • the distance between the coils 232, the winding length, the winding diameter, the wire diameter, the distance between the electrode core 233 and the coil 232, the shape of the electrode core 233, and the like are not particularly limited, and are appropriately optimized in consideration of voltage and the like.
  • the plasma generation chamber housing 212 in which the plasma-containing gas discharge port 214 has an elongated tubular shape from the introduction port 213 is formed, and the coil 232 and the corresponding electrode core provided on the outer or inner circumference of the plasma generation chamber housing 212 are provided.
  • the plasma-containing gas producing apparatus (plasma generator) 21 of the present invention can generate a large amount of plasma. Is preferably used as.
  • the electrodes 231a and 231b or the coil 232 are preferably configured so as not to come into direct contact with the plasma raw material gas G1 in order to obtain a stable plasma discharge.
  • an insulating film such as a glassy material such as quartz or alumina or a ceramic material is provided on the surface of any one or more of the electrodes 231a and 231b, the coil 232 and the electrode core 233 by a known means such as coating. May be good.
  • Examples of the plasma raw material gas G1 include one or more selected from the group consisting of gases such as air, oxygen gas, carbon dioxide gas, nitrogen gas, argon gas, and water vapor, but are not particularly limited. Among these, one or more gases selected from the group consisting of air, oxygen gas, nitrogen gas and carbon dioxide gas are preferable.
  • the plasma raw material gas G1 is supplied from the air supply machine 20 or the plasma raw material gas source GP, passes through the introduction port 213, and is introduced into the plasma generation chamber 211.
  • the air supply machine 20 or the plasma raw material gas source GP may be a container (gas cylinder) for containing the plasma raw material gas, and when the plasma raw material gas G1 is air, the air supply machine 20 may be used as an outside air intake blower. .. Further, the processing gas from the deodorizing unit 4 may be used as a part of the plasma raw material gas G1. In this case, the high-temperature processing gas released from the gas processing machine in the deodorizing unit 4 may be used, or the processing gas after heat exchange by an arbitrarily provided heat exchanger 44 may be used.
  • the plasma raw material gas G1 is blown into the plasma generation chamber 211 from the introduction port 213.
  • the supply amount of the plasma raw material gas G1 is not particularly limited, but may be 0.1 to 100 m 3 / min, preferably 0.5 to 30 m 3 / min.
  • a high frequency, a pulse wave, a microwave or the like is applied from the power source 22 to the electrodes 231a and 231b, or the coil 232 and the electrode core 233, and when the discharge starting voltage is exceeded, an electric field is formed in the plasma generation chamber 211.
  • the plasma raw material gas G1 is converted into plasma in the plasma generation chamber 211, and then discharged as a plasma-containing gas from the plasma-containing gas discharge port 214.
  • the plasma-containing gas includes all gases obtained by plasmating at least a part of the raw material gas.
  • the plasma-containing gas production device (plasma generator) 21 generates plasma (atmospheric pressure plasma) in a pressure range of 0.1 to 10 atm, preferably 0.7 to 1.5 atm, and is a remote type. Is exemplified.
  • the temperature at which the plasma is generated is not particularly limited, but is preferably a low temperature (150 ° C. or lower, preferably 100 ° C. or lower, more preferably 50 ° C. or lower) in consideration of handleability and the like.
  • the rise and fall means that the voltage continuously increases or decreases).
  • the time required for the rise and fall of the electric field is 10 ⁇ s or less, preferably 50 ns to 5 ⁇ s.
  • the electric field strength generated in the plasma generation chamber 211 is not particularly limited. It can be 1 kV / cm or more, preferably 20 kV / cm or more. Further, it can be 1000 kV / cm or less, preferably 300 kV / cm or less.
  • the frequency at which an electric field is applied by a pulse wave is not particularly limited. It is preferably 0.5 kHz or higher, and can be about 10 to 20 MHz or about 50 to 150 MHz.
  • the electric power can be 40 W / cm or less, preferably 30 W / cm or less.
  • the drying portion 3 is formed by a housing 30 that covers at least a part of the transport path of the print medium P.
  • the housing 30 is provided with a print medium inlet 301 for introducing the print medium P into the drying section 3 and a print medium outlet 302 for discharging the print medium P from the drying section 3.
  • the heating chamber 32 and / or the cooling chamber 33 may be installed as needed, and the heating chamber 32 and / or the cooling chamber 33 may not be provided. Further, in FIGS. 1 to 5, the heating chamber 32 is on the upstream side of the transport path of the print medium P, but the cooling chamber 33 may be on the upstream side of the transport path of the print medium P. Further, one or more heating chambers 32 and / or cooling chambers 33 may be provided, and the positional relationship between the heating chambers 32 and the cooling chambers 33 at that time can be arbitrarily designed.
  • the drying section 3 (drying chamber 31) can be brought closer to the closed space, and the plasma concentration and thermal efficiency of the drying section 3 can be easily improved. Can be adjusted to. In particular, since the plasma concentration in contact with the recording composition on the surface of the print medium P can be further increased, the efficiency of drying and curing is improved.
  • the minimum required opening area is determined in consideration of the size of the print medium P, the size of the mechanism for transporting the print medium P, and the clearance for preventing paper jams. Further, as shown in FIG. 2, in order to recover the gas flowing out from the print medium inlet 301, the print medium inlet gas recovery unit 5 provided with the exhaust gas 51 can be provided.
  • a print medium outlet gas recovery unit 6 provided with an exhaust gas 61 may be provided. Both the print medium inlet gas recovery unit 5 and the print medium outlet gas recovery unit 6 can be provided, and either one may be provided or both may not be provided.
  • the housing 30, the heating chamber forming partition wall 303, and the cooling chamber forming partition wall 304 preferably have heat insulating properties.
  • the length of the drying portion 3 (drying chamber 31) is such that the recording composition on the surface of the print medium P is sufficiently dried and cured. , Not particularly limited. For example, it can be about 1 to 20 m.
  • the width and height of the drying unit 3 can be appropriately determined in consideration of the installation space of various devices such as the spray nozzle 312, the plasma concentration, the energy consumption, and the like.
  • the length, width and height of the heating chamber 32 and the cooling chamber 33 can also be appropriately determined in consideration of the same requirements.
  • the drying unit 3 is an air supply machine 311 that supplies the plasma-containing gas to the drying chamber 31, a spray nozzle 312 that blows the plasma-containing gas onto the printing medium P conveyed in the drying chamber 31, and the drying unit 3 (drying chamber 31). It is equipped with at least an exhaust device 313 that exhausts the generated exhaust gas.
  • the air supply machine 311 and the exhaust machine 313 can be provided at an arbitrary location in the drying chamber 31 in consideration of air supply efficiency, exhaust efficiency, and the like. Further, the air supply amount of the air supply machine 311 and the exhaust amount of the exhaust machine 313 can be appropriately determined in consideration of the pressure in the drying chamber 31 and the like. It is preferable to set the exhaust amount to be equal to or slightly larger than the supply air amount. If the exhaust amount is larger than the air supply amount, problems such as the generation of negative pressure in the drying chamber 31 may occur.
  • the gas sprayed from the spray nozzle 312 includes the plasma added by the plasma addition unit 2.
  • the plasma-containing gas comes into contact with the surface of the printing medium P conveyed in the drying chamber 31, and the recording composition immediately after printing adhering to the surface of the printing medium P is dried and cured to be fixed.
  • the temperature of the plasma-containing gas sprayed on the print medium P is not particularly limited, and may or may not be heated.
  • a heating device can be provided between the air supply machine 311 and the spray nozzle 312.
  • the spray nozzles 312 include one or more upper spray nozzles 312a and one or more lower spray nozzles arranged at predetermined intervals across the transport path of the print medium P. It may be composed of 312b.
  • the upper spray nozzle 312a and the lower spray nozzle 312b are preferably arranged in a staggered manner with the transfer path of the print medium interposed therebetween.
  • the print medium P can be conveyed by air-floating in the drying section 3 (drying chamber 31).
  • the number of the upper spray nozzle 312a and the lower spray nozzle 312b is not particularly limited. For example, the number can be about 20 each.
  • the spray nozzle 312 may be provided only on one surface of the print medium. In that case, the other surface may be a roller, a support plate, or the like.
  • the plasma-containing gas obtained by adding plasma in the plasma addition unit 2 is supplied from the air supply machine 311 to the spray nozzle 312p and sprayed onto the printing medium P.
  • the spray nozzle 312p is provided at the uppermost stream of the transport path of the print medium P in the drying chamber 31, and may be composed of one or more upper spray nozzles 312pa and one or more lower spray nozzles 312pb. .. Further, the spray nozzle 312p may be provided only on one surface of the print medium. In that case, the other surface may be a roller, a support plate, or the like.
  • the recording composition can be dried and cured more efficiently.
  • the plasma-containing gas is sprayed from the spray nozzle 312p and then fills the drying chamber 31. Then, the plasma-containing gas filled in the drying chamber 31 is supplied to the spray nozzle 312 by an air supply machine 311n arbitrarily provided in the drying chamber 31 and sprayed again on the printing medium P to dry the recording composition. Curing may be performed more reliably.
  • the plasma-containing gas obtained by adding plasma in the plasma addition unit 2 is introduced into the drying chamber 31 by the air supply machine 311. After that, the plasma-containing gas filled in the drying chamber 31 is supplied to the spray nozzle 312 by the air supply machine 311n provided in the drying chamber 31 and sprayed onto the printing medium P to dry and cure the recording composition. Will be done.
  • the plasma-containing gas obtained by adding plasma in the plasma addition unit 2 is supplied from the air supply machine 311 to the spray nozzle 312 and is sprayed onto the printing medium P.
  • the plasma-containing gas having a high plasma concentration can be uniformly sprayed onto the printing medium P conveyed in the drying chamber 31.
  • the drying unit 3 has an upstream drying chamber 31x on the upstream side in the transport direction and a downstream side on the downstream side in the transport direction with the partition wall 305 provided with the transport opening of the print medium P as a boundary. It may be provided with two drying chambers including a side drying chamber 31y. Further, by arbitrarily using the heating chamber forming partition wall 303 and the cooling chamber forming partition wall 304 for the downstream side drying chamber 31y, the heating chamber 32 is on the upstream side of the transport path end portion of the print medium P and the cooling chamber is on the most downstream side. 33 may be provided. The heating chamber 32 and / or the cooling chamber 33 may be installed as needed, and the heating chamber 32 and / or the cooling chamber 33 may not be provided.
  • the gas used in the downstream drying chamber 31y is supplied to the upstream drying chamber 31x and used, so that the flow rate (air volume) of the gas required for drying and curing can be reduced. Since the recording composition on the surface of the printing medium P transported through the downstream drying chamber 31y is relatively advanced in drying and curing, the plasma-containing gas used in the downstream drying chamber 31y is used in the upstream drying chamber. It can be sent to 31x for reuse. In particular, when a recording composition containing a volatile organic solvent is used, it is a preferred embodiment from the viewpoint of treating exhaust gas containing the volatile organic solvent.
  • the upstream drying chamber 31x includes an air supply machine 311x that supplies gas to the spray nozzle 312x, a spray nozzle 312x that blows gas to the printing medium P, and an exhaust gas 313x that exhausts the exhaust gas generated in the upstream drying chamber 31x.
  • an air supply machine 311y that supplies the plasma-containing gas obtained by adding plasma in the plasma addition unit 2 to the spray nozzle 312y, a spray nozzle 312y that blows the gas onto the printing medium P, and the downstream side. It is provided with an exhaust 313y that sends the gas filled in the drying chamber 31y to the air supply machine 311x of the upstream drying chamber 31x.
  • the spray nozzles 312x and 312y are composed of one or more upper spray nozzles 312xa and 312ya and one or more lower spray nozzles 312xb and 312yb arranged at predetermined intervals across the transport path of the print medium P. It may be configured. It is preferable that the upper spray nozzles 312xa and 312ya and the lower spray nozzles 312xb and 312yb are arranged in a staggered manner with the transport path of the print medium P interposed therebetween. As a result, the print medium P can be conveyed while being air-floated in the upstream drying chamber 31x.
  • the number of the upper spray nozzles 312xa, 312ya and the lower spray nozzles 312xb, 312yb is not particularly limited.
  • the number can be about 10 each.
  • the spray nozzles 312x and 312y may be provided only on one surface of the print medium. In that case, the other surface may be a roller, a support plate, or the like.
  • the gas outlets of the spray nozzles 312, 312p, 312x and 312y (upper spray nozzles 312a, 312pa, 312xa and 312ya, lower spray nozzles 312b, 312pb, 312xb and 312yb)
  • the shape is not particularly limited as long as the gas can be sprayed evenly on the surface of the print medium P, particularly in the width direction.
  • it may be a slit shape that opens in the width direction of the print medium P, a shower shape that has at least a large number of holes arranged in the width direction of the print medium P, or the like.
  • the gas blowing direction of the spray nozzles 312, 312p, 312x and 312y can be adjusted by directing them in any direction. For example, any of a transport direction of the print medium P, a direction opposite to the transport direction of the print medium P, a direction intersecting the transport direction of the print medium P (width direction of the print medium P), a direction toward the surface of the print medium P, and the like. You can turn it to the media.
  • the amount of gas sprayed from the spray nozzles 312, 312p, 312x and 312y is not particularly limited. For example, it can be 1 to 200 m 3 / min, preferably 30 to 100 m 3 / min. It is also possible to adjust the amount of gas sprayed for each individual nozzle.
  • the transport speed of the print medium P is not particularly limited. For example, it can be 1 to 1000 m / min, preferably 10 to 600 m / min.
  • the drying chamber 31 or the downstream side is provided.
  • a cooling chamber 33 can be provided in the drying chamber 31y.
  • the heating chamber 32 includes a heating chamber air supply machine 321 that supplies hot air, and a hot air nozzle 322 that blows the hot air supplied from the heating chamber air supply machine 321 onto the print medium P. You may.
  • the heating means in the heating chamber 32 in addition to the heating means using warm air, a heating means using infrared rays or the like can also be used. Further, the heating chamber 32 may be provided with an exhaust device 323 for exhausting.
  • the gas supplied from the outside air supply machine 34 and / or the processing gas recycled from the deodorizing unit 4 are supplied to the heating chamber air supply machine 321 and supplied to the heating chamber.
  • the gas may be heated by a heating device (not shown) before being supplied to the heating chamber air supply machine 321, or is heated by any means before being supplied to the hot air nozzle 322 or at the hot air nozzle 322. You may.
  • the hot air nozzle 322 may have at least one upper hot air nozzle 322a and at least one lower hot air nozzle 322b, or may have only one of them. Further, an exhaust gas (not shown) that exhausts the exhaust gas from the heating chamber 32 can be provided depending on the material and shape of the heating chamber forming partition wall 303 and the cooling chamber forming partition wall 304. By blowing warm air onto the print medium P by at least one upper warm air nozzle 322a and at least one lower warm air nozzle 322b, the print medium P conveyed in the drying chambers 31, 31x, 31y can be heated. it can.
  • the angle of at least one upper hot air nozzle 322a and at least one lower hot air nozzle 322b, the hot air blowing speed, and the like can be adjusted.
  • the drying and curing of the recording composition can be further ensured, and the gas and the like accompanying and adhering to the print medium P can be removed and peeled off. it can.
  • a composition containing a volatile organic solvent is used as the recording composition, it is released from the print medium outlet 302 by removing and peeling off the gas containing the volatile organic solvent accompanying the print medium P. It is possible to reduce volatile organic solvents and the like, and to remove odors associated with and adhering to the printing medium. Further, by providing the exhaust gas 323, it is possible to more reliably remove / peel off the gas and the like accompanying / adhering to the print medium P.
  • the cooling chamber 33 may include a cooling chamber air supply machine 331 that supplies cold air, and a cold air nozzle 332 that blows the cold air supplied from the cooling chamber air supply machine 331 onto the print medium P. ..
  • a cooling means using a refrigerant or the like can be used in addition to the cooling means using cold air.
  • the cooling chamber 33 may be provided with an exhaust device 333 for exhausting air.
  • the air supply machine 331 for the cooling chamber is supplied with the gas supplied from the outside air air supply machine 34 and / or the processing gas recycled from the deodorizing unit 4, and is supplied to the cooling chamber 33.
  • the gas may be cooled by a cooling device (not shown) before being supplied to the cooling chamber air supply machine 331, or may be cooled by any means before being supplied to the cold air nozzle 332 or at the cold air nozzle 332. Good.
  • the cold air nozzle 332 may have at least one upper cold air nozzle 332a and at least one lower cold air nozzle 332b, or only one of them. Further, an exhaust gas (not shown) for discharging the exhaust gas from the cooling chamber 33 can be provided according to the material, shape, and the like of the cooling chamber forming partition wall 304. By blowing cold air onto the print medium P by at least one upper cold air nozzle 332a and at least one lower cold air nozzle 332b, the print medium P conveyed in the drying chambers 31, 31x, 31y and the heating chamber 32 is cooled. Can be done.
  • the gas and the like accompanying / adhering to the print medium P can be removed / peeled off.
  • a composition containing a volatile organic solvent is used as the recording composition, it is released from the print medium outlet 302 by removing and peeling off the gas containing the volatile organic solvent accompanying / adhering to the print medium P. It is possible to reduce the amount of volatile organic solvent and remove the odor adhering to the printing medium. Further, by providing the exhaust gas 333, it is possible to more reliably remove / peel off the gas and the like accompanying / adhering to the print medium P.
  • the printing device (not shown) is a device that prints on the conveyed printing medium P using the recording composition.
  • a printing device a known one can be used, and examples thereof include an offset printing device, a flexographic printing device, a gravure printing device, an inkjet printing device, and an electrophotographic device.
  • each printing apparatus may be a sheet-fed type in which the printing medium P is supplied one by one, or a rotary type in which continuous winding of the printing medium P is used.
  • a rotary offset printing device can be preferably used as the printing device.
  • Print medium P examples include various printable media such as paper such as coated paper and plain paper, various resin films, metal films, and laminated films having a metal layer and a metal compound layer. Further, the print medium may be in a long web form or a sheet-fed form. The print medium P carried out from the drying device is further cooled as necessary, and then undergoes necessary processing such as folding and cutting to become a printing product such as a book or a poster.
  • a composition suitable for the printing machine included in the printing unit may be selected.
  • a composition suitable for the printing machine included in the printing unit may be selected.
  • an offset printing machine offset sheet-fed printing ink, offset rotary printing ink, newspaper printing ink, and the like are used.
  • it is a flexo printing machine it is an ink for flexo printing
  • it is a gravure printing machine it is an ink for gravure printing
  • it is an inkjet printing machine it is an ink for inkjet printing
  • electrophotographic device it is static.
  • a toner composition for developing a charge image a powder (toner composition) that adheres to an electrostatic charge image formed on a photosensitive drum to form an image
  • a toner composition for developing a charge image a powder (toner composition) that adheres to an electrostatic charge image formed on a photosensitive drum to form an image
  • the recording composition a known composition containing at least one selected from a pigment component, a binder component, a solvent component and the like is used. It is also possible to use a recording composition of a type that does not contain a volatile organic solvent.
  • the recording composition used may be transparent, monochromatic or multicolored. In the present invention, it is preferable to use a plasma-curable recording composition having reactivity with plasma and which does not contain a volatile organic solvent.
  • the drying device of the present invention may have a deodorizing unit 4 if necessary.
  • the deodorizing unit 4 includes a gas processing machine 41 and an exhaust gas 43 that discharges the processing gas processed by the gas processing machine 41.
  • the gas processing machine 41 decomposes the gas to be processed discharged from the drying unit 3 by the exhaust gas 313 into a processing gas.
  • the deodorizing unit 4 may include a plasma processing machine 42 that processes plasma or the like in the processing gas and / or a heat exchanger 44 that recovers heat from the processing gas and preheats a low-temperature processed gas. ..
  • the gas processing machine 41 decomposes the gas to be processed containing a volatile organic solvent and the like to deodorize and purify it.
  • a known method can be used.
  • any of thermal decomposition treatments such as a method of directly burning the gas to be treated and a method of using an oxidation catalyst, a treatment by adsorption and the like, and a chemical decomposition treatment can be used.
  • the plasma processing machine 42 provided as needed treats the plasma or the like in the processing gas released into the atmosphere by the gas to be processed and / or the exhaust gas 43.
  • the gas to be treated and / or the gas to be treated may contain not only plasma but also electric discharge when plasma is generated, various radicals generated by plasma, ozone, and the like.
  • the volatile organic solvent in the gas to be treated is also deodorized by the decomposition treatment by plasma (and one or more of various radicals and ozone that may be contained), so that the deodorizing effect is further enhanced. ..
  • a known method can be used without limitation.
  • a process of plasma or the like a process of removing an electric charge from a charged particle, a process of adsorbing an electric charge on a catalyst or the like can be mentioned.
  • the treatment of ozone one or more treatments such as adsorption of activated carbon, catalytic decomposition, and washing with water can be mentioned. In these treatments, an appropriate treatment method can be used in consideration of the concentration of plasma or the like in the gas, the amount of released gas, the maintenance cost, and the like.
  • the heat exchanger 44 provided as needed recovers heat from the high-temperature processing gas pyrolyzed by the gas processing machine 41 to preheat the low-temperature processing gas. As a result, the temperature of the gas to be processed to be introduced into the gas processing machine 41 can be raised, and the energy consumption of the fuel or the like used in the gas processing machine 41 can be suppressed. Further, the thermal deterioration of the plasma processing machine 42 can be suppressed, and the running cost can be suppressed. Further, the heat exchanger 44 can also be used as a heat source when heat is required.
  • the gas to be processed discharged by any one or more of them is preheated by a heat exchanger 44 provided as needed, and then decomposed by the gas processing machine 41 to be treated gas. At least a part of the processing gas is returned to the drying section 3 directly or through the plasma addition section 2 and reused. Further, at least a part thereof is sent to the plasma processing machine 42 provided as needed, and after processing the plasma or the like in the processing gas, it is discharged from the exhaust gas 43.
  • the gas to be treated (gas) discharged as shown in FIG. It is also possible to circulate (gas).
  • Examples of embodiments of the drying apparatus of the present invention include the following.
  • a temperature controller at an arbitrary place such as between the plasma addition part and the spray nozzle, the temperature of the gas at the arbitrary place in the drying device can be adjusted.
  • Optional sensors such as flow meters, thermometers, pressure gauges, densitometers, etc. are provided, and operation control, opening and closing of exhaust gas, air supply machine, plasma addition machine, gas processor, valve, etc. are performed according to the measured values. Control, gas flow path / flow rate change / control, etc. can be performed.
  • a heating chamber may be provided downstream of the printing medium transport path from the drying chamber.
  • the change in ⁇ E of the plasma indicator with the elapsed time (minutes) for each storage temperature (temperature of the constant temperature bath) is as shown in FIG. From FIG. 10, it can be seen that the activity of the plasma-containing gas can be maintained for a long time by storing the plasma-containing gas at a low temperature.

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Abstract

印刷後の記録用組成物を迅速に乾燥・硬化することができ、エネルギー消費量を減らすことができ、揮発性有機溶媒及びプラズマの大気中への放出が抑制された乾燥装置(1)を得ることを課題とする。解決手段として、気体にプラズマを添加するプラズマ添加部(2)と、プラズマ添加部でプラズマが添加されて得られたプラズマ含有ガスを、印刷装置から排出された印刷後の印刷媒体(P)に吹き付ける乾燥部(3)と、を備える乾燥装置を提供する。

Description

乾燥装置及びプラズマ含有ガスの保存方法
 本発明は、乾燥装置に関する。 
 また、本発明は、プラズマ含有ガスの保存方法に関する。より詳しくは、印刷機の乾燥ユニットから印刷物に噴射するプラズマ含有ガス中に含まれる、プラズマ(プラズマ活性種)の活性を持続させるために用いられる、プラズマ含有ガスの保存方法に関する。
近年、SDGs(Sustainable Development Goals(持続可能な開発目標))や海洋プラスチック問題をはじめ、環境対応への取り組みが急速に進んでいる。製品開発においても、低炭素化やリサイカブルへの対応が非常に重要となり、印刷市場においてもバイオマス化及び省エネへの取り組みが盛んになっている。
 記録用組成物が十分に定着された印刷物は、後加工や重ねることが可能となる。しかし、定着が不十分な場合には、重ねた際に裏移りが生じる、後加工の際に印刷表面に傷が生じる、後加工の際に装置が汚染される等のおそれがある。

 印刷媒体表面に付着した記録用組成物を定着させる方式として、乾燥室を有する乾燥装置を用いるヒートセット印刷方式が知られている。乾燥室では、印刷機から排出された印刷媒体の印刷面に、乾燥ドライヤー部の温風ノズルから温風が吹き付けられ、記録用組成物の中の溶媒が蒸発除去される。乾燥室からの排ガスは、揮発性有機溶媒等のVOC成分が含まれることから、脱臭室に送られ、加熱・燃焼等により溶媒が分解される。このような乾燥装置としては、特許文献1、2に示されるものが知られている。
 乾燥装置を用いる方法は、温風を印刷媒体に吹き付けることから、印刷された記録用組成物中の溶媒の蒸発には有効である。しかし、記録用組成物の硬化能力が低く、迅速な乾燥・硬化には、多くのエネルギーを必要とする。 しかし、ヒートセット印刷方式は、乾燥ドライヤー部の温風生成やVOC成分の脱臭等で多大なエネルギーを消費するため、環境負荷やランニングコスト等が大きな課題となっている。
 また、印刷に用いるインキについても、近年の環境配慮に対する意識が急速に高まっている中、石油由来の鉱物油成分が大量に含まれるヒートセットインキのバイオマス化設計が大きな課題となっている。
 本発明者は、プラズマの酸化促進性を利用したインキの速乾技術を応用し、ヒートセット印刷方式を代替する、高い環境配慮性と省エネルギー化を実現した新規印刷システムに有用な技術の開発を進めてきた。そして、プラズマ照射を含む印刷方式が有望であるとの知見を得た。

 プラズマ照射を含む印刷方式は、印刷媒体に印刷された記録用組成物を化学反応させて硬化するには有効である。中でもリモート型プラズマ照射方式は、放電空間でプラズマ化されたガスを放電空間外で照射対象と接触させるもので、印刷速度に応じて、プラズマと記録用組成物との接触が調整される。
 プラズマ照射を含む印刷方式として、例えば、特許文献3~6に開示の方法が知られている。
 例えば、特許文献4には、枚葉オフセットインキの新たな乾燥・定着方式として、大気圧プラズマで発生した陰イオンを印刷面と接触させることが提案されている。しかし、乾燥・定着までに時間を必要とするため、速乾性の点で問題があり、大量に早く印刷する方式に適用することは困難である。
 特許文献5、6には、インクジェット印刷後のインキを、大気圧プラズマを用いて乾燥・硬化させることが記載されている。
ここで、特許文献3~6に記載されている印刷方式で用いられているプラズマ含有ガスは、プラズマ活性の持続時間についての考察がなされていない。また、プラズマ含有ガスを長距離移送することや循環利用することについても検討されていない。さらに、ヒートセット輪転機の印刷速度(例えば、400m/min)への速乾対応のために、高いプラズマ濃度のプラズマ含有ガスを低コストで得ることについて記載されていない。
特開2016-52754号公報 特開2009-56702号公報 特開2007-106105号公報 特開2007-54987号公報 特開2008-12919号公報 特開2020-11460号公報
 本発明の解決しようとする課題は、印刷後の記録用組成物を迅速に乾燥・硬化することができ、エネルギー消費量を減らすことができる装置、さらに、揮発性有機溶媒及びプラズマの大気中への放出が抑制された乾燥装置を得ることである。
 また、本発明の解決しようとする課題は、プラズマ含有ガス中のプラズマ(プラズマ活性種)を長寿命とすることで、プラズマ含有ガス中のプラズマ濃度の減少を抑制し、プラズマを高濃度で含み、高いプラズマ活性を持続できるプラズマ含有ガスを得ることである。
 さらに、プラズマ含有ガスの長距離移送や循環利用等を可能とすることで、印刷機において、プラズマ含有ガスを用いた乾燥装置の設計の自由度を向上させることも課題である。さらに、ヒートセット輪転機の印刷速度(例えば、400m/min)への速乾対応と、乾燥コストの低減とを両立させ、従来の油性枚葉印刷にプラズマ含有ガスによる印刷インキの乾燥・硬化を適用し、汎用性の高い印刷システムを構築することを課題とする。
 本発明者らは、前記の課題を解決するために鋭意検討した結果、以下の発明を完成した。
[1] 気体にプラズマを添加するプラズマ添加部と、
 プラズマ添加部でプラズマが添加されて得られたプラズマ含有ガスを、印刷装置から排出された印刷後の印刷媒体に吹き付ける乾燥部と、
を備える乾燥装置。
[2] 前記プラズマ添加部が、プラズマ原料ガスをプラズマ化するプラズマ生成機を備える、[1]に記載の乾燥装置。
[3] 前記プラズマ生成機が、大気圧プラズマを生成する、[2]に記載の乾燥装置。
[4] 前記乾燥部が、前記印刷媒体の搬送経路を挟んで所定の間隔をあけて配置された1つ以上の吹付ノズルを備える、[1]~[3]のいずれかに記載の乾燥装置。
[5] 前記乾燥部が、2つ以上の乾燥室を備え、前記印刷媒体の搬送方向下流側にある乾燥室の排気が、前記印刷媒体の搬送方向上流側にある乾燥室に給気される、[1]~[4]のいずれかに記載の乾燥装置。
[6] 前記乾燥部からの排気を脱臭する脱臭部を備え、前記脱臭部が、乾燥室から排出された被処理ガスを分解して処理ガスとするガス処理機及び/又はガス中のプラズマを処理するプラズマ処理機を備える、[1]~[5]のいずれかに記載の乾燥装置。
[7] 前記脱臭部で処理された処理ガスの少なくとも一部を、プラズマを添加する気体として再利用する、[6]に記載の乾燥装置。
[8] 得られたプラズマ含有ガスを、-25~100℃で保存する手段を有する、[1]~[7]のいずれかに記載の乾燥装置。
[9] プラズマ含有ガスを、-25~100℃で保存する、プラズマ含有ガスの保存方法。
[10] プラズマ含有ガスを、0~65℃で保存する、[9]に記載のプラズマ含有ガスの保存方法。
[11] プラズマ含有ガスが、0.1~10気圧の圧力及び150℃以下の温度で発生させた大気圧プラズマ含有ガスである、[9]又は[10]に記載のプラズマ含有ガスの保存方法。
 本発明によれば、印刷後の記録用組成物を迅速かつ十分に乾燥・硬化することができ、エネルギーの消費量を減らすことができる装置、さらに、揮発性有機溶媒及びプラズマの大気中への放出を抑制できる乾燥装置を得ることができる。 また、本発明によれば、プラズマ含有ガス中のプラズマ(プラズマ活性種)を長寿命とすることができ、プラズマ含有ガス中のプラズマ濃度の減少を抑制できることから、プラズマを高濃度で含み、高いプラズマ活性を持続できるプラズマ含有ガスを得ることが可能となる。
 そして、プラズマ含有ガスの長距離移送や循環利用等が可能となり、印刷機において、プラズマ含有ガスを用いた乾燥装置の設計の自由度が向上する。これにより、ヒートセット輪転機の印刷速度(例えば、400m/min)への速乾対応と、乾燥コストの低減との両立により、従来の油性枚葉印刷にプラズマ含有ガスによる印刷インキの乾燥・硬化を適用し、汎用性の高い印刷システムを構築できる。
本発明に係る乾燥装置の実施形態を示す概略構成図 本発明に係る乾燥装置の別の実施形態を示す概略構成図 本発明に係る乾燥装置の別の実施形態を示す概略構成図 本発明に係る乾燥装置の別の実施形態を示す概略構成図 本発明に係る乾燥装置の別の実施形態を示す概略構成図 本発明に係る乾燥装置が備えるプラズマ添加部の概略構成図 本発明に係る乾燥装置が備えるプラズマ添加部の別の概略構成図 プラズマ含有ガス製造装置(プラズマ発生装置)の概略構成図 プラズマ含有ガス製造装置(プラズマ発生装置)の別の概略構成図 本発明に係るプラズマ含有ガスの保存温度ごとの経時的変色(色差ΔE)を示す図
1    乾燥装置
2    プラズマ添加部
20   給気機
21、21a、21b   プラズマ含有ガス製造装置(プラズマ生成機)
211  プラズマ生成室
212  プラズマ生成室筐体
213  導入口
214  プラズマ含有ガス放出口
22   電源
231a、231b   電極
232  コイル
233  電極芯

3    乾燥部
30   筐体
301  印刷媒体入口
302  印刷媒体出口
303  加熱室形成隔壁
304  冷却室形成隔壁
305  隔壁
31   乾燥室
31x  上流側乾燥室
31y  下流側乾燥室
311、311n、311x、311y   給気機
312、312p、312x、312y   吹付ノズル
312a、312pa、312xa、312ya   上側吹付ノズル
312b、312pb、312xb、312yb   下側吹付ノズル
313、313x、313y   排気機
32   加熱室
321  加熱室用給気機
322  温風ノズル
322a 上側温風ノズル
322b 下側温風ノズル
323  排気機
33   冷却室
331  冷却室用給気機
332  冷風ノズル
332a 上側冷風ノズル
332b 下側冷風ノズル
333  排気機
34   外気給気機
4    脱臭部
41   ガス処理機
42   プラズマ処理機
43   排気機
44   熱交換機
5    印刷媒体入口ガス回収部
51   排気機
6    印刷媒体出口ガス回収部
61   排気機
70   プラズマ原料ガス供給機
P    印刷媒体
G1   プラズマ原料ガス
PL   プラズマ
以下、本発明の実施形態について説明する。なお、本発明は、以下の実施形態に限定されるものでなく、本発明の範囲において適宜変更を加えて実施することができる。
[乾燥装置]
 本発明の乾燥装置の実施の形態について、図1~図9を参照して説明する。
 図1~図5は、本発明の実施形態に係る乾燥装置の実施形態を示す概略構成図である。乾燥装置1は、印刷装置(不図示)の下流側に配置されている。乾燥装置1は、気体にプラズマを添加するプラズマ添加部2と、プラズマ添加部でプラズマが添加されて得られたプラズマ含有ガスを、印刷装置から排出された未乾燥記録用組成物を表面に有する印刷媒体Pに気体を吹き付ける乾燥部3を備えている。
 乾燥装置1は、乾燥部3からの排気を脱臭する脱臭部4を備えていてもよい。
 さらに、乾燥装置1は、乾燥部3の印刷媒体入口301から流出する気体を回収するための印刷媒体入口ガス回収部5、及び/又は、乾燥部3の印刷媒体出口302から流出する気体を回収するための印刷媒体出口ガス回収部6、を備えていてもよい。
<プラズマ添加部>
 図1~5に示されるように、プラズマ添加部2は、給気機20から供給される気体及び/又は脱臭部4から返送された処理ガスの少なくとも一部に、プラズマを添加する。プラズマ添加部2でプラズマが添加されて得られるプラズマ含有ガスは、必要に応じて温度が調整され、乾燥部3の給気機311に送られる。
 一実施形態として、図2に示されるように、プラズマ含有ガス製造装置(プラズマ生成機)21から生成されたプラズマ含有ガスと、乾燥部3の任意の部位、印刷媒体入口ガス回収部5及び印刷媒体出口ガス回収部6の1つ以上の部位から回収された気体(プラズマを含む場合がある。)を混合することができる。
 一実施形態として、図6に示されるように、プラズマ原料ガス供給機70からプラズマ原料ガスがプラズマ含有ガス製造装置(プラズマ生成機)21に供給される。プラズマ含有ガス製造装置(プラズマ生成機)21は、プラズマ原料ガスの少なくとも一部をプラズマ化し、プラズマ含有ガスを生成する。プラズマ含有ガスは、給気機20から供給される気体及び/又は脱臭部4から返送された処理ガスの少なくとも一部に添加される。
 一実施形態として、図7に示されるように、給気機20から供給される気体及び/又は脱臭部4から返送された処理ガスの少なくとも一部をプラズマ原料ガスとして、直接プラズマ含有ガス製造装置(プラズマ生成機)21に供給してプラズマを添加することができる。
 一実施形態として、図6に示されるように、安定的な運転、プラズマ原料ガス種の変更の容易性、プラズマの確実な添加等の観点から、プラズマ原料ガス供給機70からプラズマ含有ガス製造装置(プラズマ生成機)21にプラズマ原料ガスを供給し、生成されたプラズマ含有ガスを、給気機20から供給される気体及び/又は脱臭部4から返送された処理ガスの少なくとも一部に添加することが好ましい。
<プラズマ>

 本発明におけるプラズマとしては、科学的に定義されたプラズマが制限なく用いられる。プラズマは、電離によって生じた荷電粒子を含むエネルギーの高い気体の状態のもので、イオンと電子の数が同数又はほぼ同数で、電気的に中性又はほぼ中性の状態であればよい。プラズマは、互いに離間した電極間での放電等の種々の方法で生成することができる。 生成直後のプラズマ含有ガス中のプラズマは、プラズマ原料ガスの種類に応じた色の発光を伴う高エネルギー状態となっている。その後、プラズマ含有ガス中のプラズマは、エネルギーの一部を失う又はエネルギーの一部を奪うことで不可視状態となるが、不可視状態であっても、様々な化学反応・処理を誘起させることが可能である。
 本発明においては、プラズマ含有ガスを、特定の温度(-20~100℃)により保存することで、プラズマ含有ガス中のプラズマ(プラズマ活性種)の消失・失活が効果的に抑制できる。
 本発明者は、プラズマインジケーター(サクラクレパス社製PLAZMARK(登録商標))による変色評価(ΔEの評価)により、プラズマ含有ガス中のプラズマの濃度を観察した。その結果、およそ1時間経過しても、プラズマ含有ガス中のプラズマの濃度は、プラズマ処理効果を発現するのに十分なものであること、そして、プラズマ生成からおよそ1時間経過したプラズマ含有ガスを用いた場合であっても、特段の問題なくインキを乾燥・硬化できるとの知見を得た。これにより、プラズマ添加部2やプラズマ含有ガス製造装置(プラズマ生成機)21を、乾燥部3(乾燥室31)の内部に設ける必要がなくなり、乾燥装置の設計の自由度を向上させることができる。
<プラズマ含有ガス>
 プラズマ含有ガスは、プラズマ含有ガス製造装置(プラズマ生成機)21のプラズマ生成室で発生させたプラズマを含むガス(気体)である。プラズマ原料ガスをプラズマ含有ガス製造装置(プラズマ生成機)21に供給することにより、プラズマ原料ガスの少なくとも一部をプラズマ化することで得ることができる。

 本発明のプラズマ含有ガスは、プラズマ原料ガスの種類に応じた色の発光を伴い高エネルギー状態である、生成直後のプラズマを含むもの(プラズマ変性ガスともいわれる。)、及び/又は、発光を伴い高エネルギー状態であったプラズマがエネルギーを失って消光し不可視状態となったプラズマを含むもの(プラズマ消光ガスともいわれる。)を含むものであり、様々な化学反応を誘起させることができる。
 プラズマの特性を利用して各種の処理を行う際に、プラズマ含有ガスを用いると、処理後にその余の操作(例えば、洗浄、プラズマ以外の成分の除去等)を必要としないことから、適用範囲が広く有利である。このため、例えば、印刷物の乾燥・硬化に際して好ましく用いることができる。なお、プラズマ含有液を用いると、処理後に液体を除去(例えば熱による乾燥)する必要が生じる場合があり、適用範囲が限定されてしまう。
 本発明におけるプラズマ含有ガスは、種々の用途に用いることができる。例えば、印刷機における乾燥装置において、印刷インキの乾燥・硬化のために印刷物と接触させる用途(印刷物用)に有用であるが特に限定されない。印刷物との接触手段としては、特に限定されず、例えば、印刷物にプラズマ含有ガスを噴射させてもよく、また、プラズマ含有ガス雰囲気中で印刷物を移動させてもよい。
 本発明におけるプラズマ含有ガスは、プラズマ含有ガス製造装置(プラズマ生成機)21から出た際の温度が低温(150℃以下)であることが好ましい。プラズマ含有ガス製造装置(プラズマ生成機)21から出た際の温度が高温(150℃超)のプラズマ含有ガスは、冷却効率が悪くコストの点で不利である。また、高温であると、プラズマの消失・失活が起こるおそれがあり、プラズマ含有ガス中のプラズマ濃度を高くすることが難しくなるおそれがある。
 なお、プラズマ含有ガス製造装置(プラズマ生成機)21から出る際のプラズマ含有ガスは、一般的に、電離により生じ比較的高いエネルギーを有している高温の電子と、高温の電子と比較して比較的低温の電子以外の成分(イオン、プラズマ原料ガス等)を含んでいる。ここで、プラズマの電離度は、通常0.1%未満であり、プラズマ含有ガス自体の温度は、高温の電子と、比較的低温の電子以外の成分の存在率により決まることとなる。
<プラズマ含有ガスの保存温度>
 本発明のプラズマ含有ガスの保存方法における保存温度は、-20~100℃、好ましくは-5~65℃、より好ましくは0~65℃、さらに好ましくは10℃を超え55℃以下である。
 -20℃以下では、冷却コストがかかり、装置が大掛かりとなり、また、ガス中の水分の凍結の問題が生じるおそれがある。さらに、印刷物に接触させる場合には、ガスの温度が低すぎるため、インキの乾燥・硬化等に時間がかかるおそれがある。特に、10℃以下では、インキの種類にもよるが、インキの乾燥・硬化性、特に、インキ中の揮発成分の除去が難しくなったり、インキの反応硬化性が低下したりするおそれがある。
 100℃を超えると、失活するプラズマが増えてしまい、プラズマ含有ガス中のプラズマの濃度が低下し、プラズマ処理効果、例えば、インキの乾燥・硬化に影響が出るおそれがある。
 本発明において、プラズマを大気圧で発生させたプラズマ含有ガスは、プラズマが気体状態でガス中に存在するものであり、その保存温度を-20~100℃とすることで、ガス中のプラズマ(プラズマ活性種)の消失・失活を効果的に抑制することができる。
 プラズマ含有ガスを所定の保存温度とするための方法は、特に限定されず、例えば、恒温槽、加熱装置、冷却装置等を用いる方法があげられる。
 本発明において、「-25~100℃で保存」とは、プラズマ含有ガスを-20~100℃の状態に保つことである。これにより、プラズマ含有ガス中のプラズマ(プラズマ活性種)の消失・失活を抑制することができる。保存温度とは、保存の際のプラズマ含有ガスの温度を指す。
 本発明においては、プラズマ含有ガスの保存として、例えば、
(i)プラズマ含有ガスを循環利用する際に、プラズマ含有ガスを使用し回収してから、循環させて再度使用するまでの間、保存温度を-20~100℃とすること
(ii)プラズマ含有ガスを発生源から使用場所までの移送する際に、例えば温度調整手段(冷却機構等)等を設けることにより、保存温度を-20~100℃とすること
(iii)プラズマ含有ガスを容器等に入れて保存する際に、保存温度を-20~100℃とすること、
等があげられるが、これらに限定されるものではない。
<プラズマ含有ガス製造装置(プラズマ生成機)>
 本発明において、プラズマ含有ガス製造装置(プラズマ生成機)21は、例えば、図8又は図9に示されるような構造のものがあげられる。
 図8又は図9において、プラズマ含有ガス製造装置(プラズマ生成機)21は、内部がプラズマを生成させるためのプラズマ生成室211を備え、プラズマ生成室211は、プラズマ生成室筐体212によって形成されている。プラズマ含有ガス製造装置(プラズマ生成機)21は、プラズマ原料ガスG1をプラズマ生成室211に導入するための導入口213と、プラズマ生成室211内に電界を形成して放電させるための手段と、プラズマ生成室211で発生させたプラズマPLを含むプラズマ含有ガスを、プラズマ生成室211から外に放出させるプラズマ含有ガス放出口214と、を少なくとも有する。
 プラズマ生成室211を形成するプラズマ生成室筐体212は、例えば、ガラス、セラミックのような誘電性を備えた材料で構成できる。また、チタン酸バリウム、酸化ケイ素、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、炭化ケイ素等の誘電率が2000以下の誘電体を用いることもできる。また、プラズマ生成室筐体212の少なくとも一部を導電性の材料で構成することで、プラズマ生成室筐体212自体を電極として用いることもできる。
 プラズマ生成室211を形成するプラズマ生成室筐体212の形状は、特に限定されず、筒状、球状、箱状等の任意の形状とすることができる。プラズマ生成室211を形成するプラズマ生成室筐体212は、プラズマ含有ガス放出口214に近づくほど細くなるように加工されてノズル形状となっていてもよい。
 プラズマ生成室211内に電界を形成して放電させるための手段は、特に限定されず、公知の任意の手段を用いることができる。
 プラズマ含有ガス製造装置(プラズマ生成機)21の一実施態様である図8のプラズマ含有ガス製造装置(プラズマ生成機)21aは、プラズマ生成室筐体212の外面又は内面に、互いに極性の異なる一対の電極231a、231bを互いに離間して対向して形成し、それぞれの電極231a、231bを、電源22に接続して、電界を形成して放電させるための手段としている。一対の電極231a、231bは、プラズマ生成室211を形成するプラズマ生成室筐体212の内部に対向して設けられてもよい。また、表面に絶縁体等による層が形成された一対の電極231a、231bの少なくとも一方を設置することもできる。放電用電極の間隔は、特に限定されず、電圧等を考慮して適宜好適化すればよく、例えば0.5~5.0mm程度とすることができる。電極を用いて放電した場合、プラズマ濃度を高くすることができる。
 プラズマ含有ガス製造装置(プラズマ生成機)21の一実施態様である図9のプラズマ含有ガス製造装置(プラズマ生成機)21bは、プラズマ生成室筐体212の外周又は内周に、コイル232を設けるとともにプラズマ生成室211内に電極芯233を設け、コイル232と電極芯233とを電源22に接続して、電界を形成して放電させるための手段としている。コイル232の間隔、巻長、巻径、線径、電極芯233とコイル232の間隔、電極芯233の形状等は、特に限定されず、電圧等を考慮して適宜好適化される。例えば、導入口213からプラズマ含有ガス放出口214が細長い筒状形状であるプラズマ生成室筐体212を構成し、プラズマ生成室筐体212の外周又は内周に設けたコイル232及び対応する電極芯233を用いて放電すると、放電密度は比較的低いものの、プラズマ原料ガスG1が通過する放電体積が大きくなり、多量のプラズマを生成できることから、本発明のプラズマ含有ガス製造装置(プラズマ生成機)21として好ましく用いられる。

 前記電極231a、231b又はコイル232は、安定したプラズマ放電を得るために、プラズマ原料ガスG1と直接接触しない構成とするのが好ましい。そのため、電極231a、231b、コイル232及び電極芯233のいずれか1つ以上の表面に、コーティング等の公知の手段により、石英、アルミナ等のガラス質材料やセラミック材料等の絶縁性被膜を設けてもよい。
 プラズマ原料ガスG1としては、空気、酸素ガス、二酸化炭素ガス、窒素ガス、アルゴンガス、水蒸気等の気体からなる群より選ばれる1種以上が例示されるが特に限定されない。これらの中でも、空気、酸素ガス、窒素ガス及び二酸化炭素ガスからなる群より選ばれる1種以上のガスが好ましい。
 プラズマ原料ガスG1は、給気機20又はプラズマ原料ガス源GPから供給され、導入口213を通りプラズマ生成室211内に導入される。給気機20又はプラズマ原料ガス源GPは、プラズマ原料ガスの収容容器(ガスボンベ)であってもよく、プラズマ原料ガスG1が空気である場合には、給気機20を外気取入れブロアとしてもよい。また、プラズマ原料ガスG1の一部として、脱臭部4からの処理ガスを用いてもよい。この場合、脱臭部4内のガス処理機から放出された高温の処理ガスを用いてもよく、任意に設けられる熱交換機44により熱交換された後の処理ガスを用いてもよい。
 プラズマ原料ガスG1は、導入口213からプラズマ生成室211の内部へ吹き込まれる。プラズマ原料ガスG1の供給量は、特に限定されないが、0.1~100m/min、好ましくは0.5~30m/minとすることができる。
 電極231a、231b、又は、コイル232と電極芯233には、電源22から高周波、パルス波、マイクロ波等が印加され、放電開始電圧を超えると、プラズマ生成室211内に電界が形成される。プラズマ原料ガスG1は、プラズマ生成室211でプラズマ化された後に、プラズマ含有ガス放出口214から、プラズマ含有ガスとして放出される。プラズマ含有ガスは、原料ガスの少なくとも一部をプラズマ化処理して得られるすべてのガスを含む。
 プラズマ含有ガス製造装置(プラズマ生成機)21は、0.1~10気圧、好ましくは0.7~1.5気圧の圧力範囲においてプラズマ(大気圧プラズマ)を生成させるもので、リモート型のものが例示される。プラズマを生成する際の温度は、特に限定されないが、取扱性等を考慮すると、低温(150℃以下、好ましくは100℃以下、より好ましくは50℃以下)とすることが好ましい。
 本発明においては、電界の立ち上がり及び立ち下がりに要する時間(立ち上がり及び立ち下がりとは、電圧が連続して増加又は減少することである。)を短くするために、パルス波を印加することが好ましい。電界の立ち上がりや立ち下がりに要する時間は、10μs以下とされ、好ましくは50ns~5μsとされる。
 プラズマ生成室211において発生させる電界強度は、特に限定されない。1kV/cm以上、好ましくは20kV/cm以上とすることができる。また、1000kV/cm以下、好ましくは300kV/cm以下とすることができる。パルス波により電界をかけるときの周波数としては、特に限定されない。0.5kHz以上が好ましく、10~20MHz程度や50~150MHz程度とすることができる。電力としては、40W/cm以下、好ましくは30W/cm以下とすることができる。
<乾燥部>
 図1~図5に示されるように、乾燥部3は、印刷媒体Pの搬送経路の少なくとも一部を覆う筐体30により形成されている。筐体30には、印刷媒体Pを乾燥部3に導入する印刷媒体入口301と、印刷媒体Pを乾燥部3から排出する印刷媒体出口302が設けられている。また、乾燥部3の内部は、任意に加熱室形成隔壁303及び/又は冷却室形成隔壁304を用いることで、印刷媒体Pの搬送経路上流側の乾燥室31と、下流側の加熱室32及び/又は冷却室33とに分けられていてもよい。加熱室32及び/又は冷却室33の設置は必要に応じて行われ、加熱室32及び/又は冷却室33を備えていなくてもよい。
 また、図1~図5では、加熱室32が印刷媒体Pの搬送経路上流側となっているが、冷却室33が印刷媒体Pの搬送経路上流側となってもよい。さらに、加熱室32及び/又は冷却室33を1つ以上備えていてもよく、その際の加熱室32と冷却室33の位置関係は、任意に設計することができる。
 印刷媒体入口301及び印刷媒体出口302の開口面積を必要最小限のものとすれば、乾燥部3(乾燥室31)を閉鎖空間に近づけることができ、乾燥部3のプラズマ濃度や熱効率等を容易に調整することができる。特に、印刷媒体P表面の記録用組成物と接触するプラズマ濃度をより高くできるため、乾燥・硬化の効率が向上する。なお、必要最小限の開口面積は、印刷媒体Pの大きさ、印刷媒体Pを搬送する機構の大きさ、紙詰まり防止等のクリアランスを考慮して定められる。
 また、図2に示されるように、印刷媒体入口301から流出する気体を回収するために、排気機51を備える印刷媒体入口ガス回収部5を設けることができる。さらに、印刷媒体出口302から流出する気体を回収するために、排気機61を備える印刷媒体出口ガス回収部6を設けることもできる。印刷媒体入口ガス回収部5及び印刷媒体出口ガス回収部6は、両方を設けることができ、いずれか一方を設けてもよく、両方とも設けなくてもよい。
 筐体30、加熱室形成隔壁303及び冷却室形成隔壁304は、断熱性を有していることが好ましい。これにより、乾燥部3、乾燥室31、加熱室32及び冷却室33の熱効率がより向上し、エネルギー消費量を低減させることができる。
 乾燥部3(乾燥室31)の長さ(印刷媒体入口301と印刷媒体出口302との間隔)は、印刷媒体Pの表面の記録用組成物の乾燥・硬化が十分に行われるものであれば、特に限定されない。例えば、1~20m程度とすることができる。また、乾燥部3(乾燥室31)の幅及び高さは、吹付ノズル312等の各種機器等の設置スペース、プラズマ濃度、エネルギー消費量等を考慮して適宜定めることができる。加熱室32及び冷却室33の長さ、幅及び高さについても、同様の要件を考慮して適宜定めることができる。
 乾燥部3は、プラズマ含有ガスを乾燥室31に供給する給気機311、乾燥室31内を搬送される印刷媒体Pにプラズマ含有ガスを吹き付ける吹付ノズル312、乾燥部3(乾燥室31)で発生した排ガスを排気する排気機313を少なくとも備えている。
 給気機311及び排気機313は、給気効率や排気効率等を考慮して、乾燥室31の任意の場所に備えることができる。また、給気機311の給気量と排気機313の排気量は、乾燥室31内の圧力等を考慮してそれぞれ適宜定めることができる。排気量が給気量と等しいか若干大きくなるように設定することが好ましい。給気量に比べて排気量が大きい場合、乾燥室31内に負圧が発生する等の問題が生じるおそれがある。
 吹付ノズル312から吹き付けられた気体には、プラズマ添加部2で添加されたプラズマが、含まれる。プラズマ含有ガスは、乾燥室31内を搬送される印刷媒体Pの表面と接触し、印刷媒体Pの表面に付着している印刷直後の記録用組成物を乾燥・硬化させて定着する。印刷媒体Pに吹き付けられるプラズマ含有ガスの温度は特に限定されず、加熱されていてもよく、加熱されていなくてもよい。加熱されたプラズマ含有ガスを吹き付ける場合、例えば、給気機311と吹付ノズル312との間に、加熱装置を設けることができる。
 図1~4に示されるように、吹付ノズル312は、印刷媒体Pの搬送経路を挟んで所定の間隔をあけて配置された1個以上の上側吹付ノズル312a及び1個以上の下側吹付ノズル312bにより構成されていてもよい。この場合、上側吹付ノズル312aと下側吹付ノズル312bは、互いに印刷媒体の搬送経路を挟んで千鳥状となるように配列するのが好ましい。これにより、印刷媒体Pを乾燥部3(乾燥室31)内をエアーフロートさせて搬送することができる。上側吹付ノズル312a及び下側吹付ノズル312bそれぞれのノズルの数は、特に限定されない。例えば、それぞれ20個程度とすることができる。また、吹付ノズル312は、印刷媒体の一方の面にのみに設けられていてもよい。その場合には、もう一方の面をローラー又は支持板等とすることができる。
 図1、2に示される乾燥装置において、プラズマ添加部2でプラズマが添加されて得られるプラズマ含有ガスは、給気機311から吹付ノズル312pに供給され、印刷媒体Pに吹き付けられる。吹付ノズル312pは、乾燥室31内における印刷媒体Pの搬送経路の最上流に設けられており、1個以上の上側吹付ノズル312pa及び1個以上の下側吹付ノズル312pbにより構成されていてもよい。また、吹付ノズル312pは、印刷媒体の一方の面にのみに設けられていてもよい。その場合には、もう一方の面をローラー又は支持板等とすることができる。
 この実施形態は、印刷直後の印刷媒体に、プラズマ濃度が高いプラズマ含有ガスを吹き付けることができることから、記録用組成物の乾燥・硬化をより効率的に行うことが可能となる。
 プラズマ含有ガスは、吹付ノズル312pから吹き付けられた後、乾燥室31内に充満する。
 そして、乾燥室31内に任意に設けた給気機311nにより、乾燥室31内に充満したプラズマ含有ガスを吹付ノズル312に供給し、再び印刷媒体Pに吹き付けて、記録用組成物の乾燥・硬化をより確実に行ってもよい。
 図3に示される乾燥装置において、プラズマ添加部2でプラズマが添加されて得られるプラズマ含有ガスは、給気機311により乾燥室31内に導入される。その後、乾燥室31内に充満したプラズマ含有ガスは、乾燥室31内に設けられた給気機311nにより吹付ノズル312に供給され、印刷媒体Pに吹き付けられ、記録用組成物の乾燥・硬化が行われる。
 図4に示される乾燥装置において、プラズマ添加部2でプラズマが添加されて得られるプラズマ含有ガスは、給気機311から吹付ノズル312に供給され、印刷媒体Pに吹き付けられる。この実施形態は、乾燥室31内を搬送される印刷媒体Pに、プラズマ濃度が高いプラズマ含有ガスを偏りなく吹き付けることができる。
 また、図5に示されるように、乾燥部3は、印刷媒体Pの搬送開口部を設けた隔壁305を境にして、搬送方向上流側の上流側乾燥室31xと、搬送方向下流側の下流側乾燥室31yとの2つの乾燥室を備えていてもよい。さらに、下流側乾燥室31yには、任意に加熱室形成隔壁303及び冷却室形成隔壁304を用いることで、印刷媒体Pの搬送経路終端部の上流側に加熱室32及び最下流側に冷却室33が設けられていてもよい。加熱室32及び/又は冷却室33の設置は必要に応じて行われ、加熱室32及び/又は冷却室33を備えていなくてもよい。
 この実施形態は、下流側乾燥室31yで使用した気体を、上流側乾燥室31xに送気し使用することで、乾燥・硬化に必要な気体の流量(風量)を下げることできる。下流側乾燥室31yを搬送される印刷媒体Pの表面にある記録用組成物の乾燥・硬化が比較的進んでいるため、下流側乾燥室31yで使用されたプラズマ含有ガスを、上流側乾燥室31xに送り再利用することができる。特に、揮発性有機溶媒を含む記録用組成物を使用する場合において、揮発性有機溶媒を含む排ガスの処理等の観点から好ましい実施形態である。
 上流側乾燥室31xは、吹付ノズル312xに気体を給気する給気機311x、印刷媒体Pに気体を吹き付ける吹付ノズル312x、上流側乾燥室31xで発生した排ガスを排気する排気機313xを備えている。
 下流側乾燥室31yには、プラズマ添加部2でプラズマが添加されて得られたプラズマ含有ガスを吹付ノズル312yに給気する給気機311y、印刷媒体Pに気体を吹き付ける吹付ノズル312y、下流側乾燥室31y内に充満した気体を上流側乾燥室31xの給気機311xに送気する排気機313yを備えている。
 吹付ノズル312x、312yは、印刷媒体Pの搬送経路を挟んで所定の間隔をあけて配置された1個以上の上側吹付ノズル312xa、312yaと、1個以上の下側吹付ノズル312xb、312ybとにより構成されていてもよい。上側吹付ノズル312xa、312yaと下側吹付ノズル312xb、312ybとは、互いに印刷媒体Pの搬送経路を挟んで千鳥状となるように配列するのが好ましい。これにより、印刷媒体Pを上流側乾燥室31x内でエアーフロートさせながら搬送することができる。
 上側吹付ノズル312xa、312ya、下側吹付ノズル312xb、312ybそれぞれのノズルの数は、特に限定されない。例えば、それぞれ10個程度とすることができる。また、吹付ノズル312x、312yは、印刷媒体の一方の面にのみに設けられていてもよい。その場合には、もう一方の面をローラー又は支持板等とすることができる。
 図1~図5に示される乾燥装置において、吹付ノズル312、312p、312x及び312y(上側吹付ノズル312a、312pa、312xa及び312ya、下側吹付ノズル312b、312pb、312xb及び312yb)の気体吹出口の形状は、印刷媒体Pの表面、特に幅方向にムラなく気体を吹き付けられるものであれば特に限定されない。例えば、印刷媒体Pの幅方向に開口するスリット形状、少なくとも印刷媒体Pの幅方向に並んだ多数の孔を有するシャワー形状等とすることができる。
 吹付ノズル312、312p、312x及び312yの気体吹出口は、任意の方向に向けることで、気体の吹付方向を調整することができる。例えば、印刷媒体Pの搬送方向、印刷媒体Pの搬送方向と逆の方向、印刷媒体Pの搬送方向と交差する方向(印刷媒体Pの幅方向)、印刷媒体Pの表面に向かう方向等のいずれかに向けることができる。
 吹付ノズル312、312p、312x及び312yから吹き付けられる気体の吹付量は、特に限定されない。例えば、1~200m/min、好ましくは30~100m/minとすることができる。また、個別のノズルごとに、気体の吹付量を調整することもできる。
 印刷媒体Pの搬送速度は、特に限定されない。例えば、1~1000m/min、好ましくは10~600m/minとすることができる。
 図1~図5に示される乾燥装置において、吹付ノズル312から、任意に設けた加熱装置(不図示)で加熱した気体を吹き付ける場合や加熱室32を設ける場合には、乾燥室31又は下流側乾燥室31yに冷却室33を設けることができる。
 加熱室32は、温風を給気する加熱室用給気機321と、前記加熱室用給気機321から給気された温風を前記印刷媒体Pに吹き付ける温風ノズル322とを備えていてもよい。加熱室32における加熱手段としては、温風を用いた加熱手段以外に、赤外線を用いた加熱手段等を用いることもできる。また、加熱室32は、排気を行うための排気機323を備えていてもよい。
 加熱室用給気機321には、外気給気機34から供給される気体及び/又は脱臭部4からリサイクルされる処理ガスが供給され加熱室に給気される。加熱室用給気機321に給気される前に加熱装置(不図示)により気体を加熱してもよく、温風ノズル322に供給される前又は温風ノズル322において任意の手段により加熱されてもよい。
 温風ノズル322は、少なくとも1個の上側温風ノズル322a及び少なくとも1つの下側温風ノズル322bを有していてもよく、どちらか一方のみでもよい。また、加熱室形成隔壁303及び冷却室形成隔壁304の材質・形状等に応じて、加熱室32からの排気を排出する排気機(不図示)を備えることができる。少なくとも1つの上側温風ノズル322a及び少なくとも1つの下側温風ノズル322bにより印刷媒体Pに温風を吹き付けることで、乾燥室31、31x、31yを搬送されてきた印刷媒体Pを加熱することができる。温風の吹付に際しては、少なくとも1つの上側温風ノズル322a及び少なくとも1つの下側温風ノズル322bの角度や温風吹付速度等を調整することができる。
 加熱室32において印刷媒体Pを加熱することで、記録用組成物の乾燥・硬化をより一層確実にすることができ、また、印刷媒体Pに随伴・付着した気体等を除去・引きはがすことができる。例えば、記録用組成物として、揮発性有機溶媒を含むものを用いた場合、印刷媒体Pに随伴する揮発性有機溶媒を含む気体等を除去・引きはがすことで、印刷媒体出口302から放出される揮発性有機溶媒等を低減するとともに、印刷媒体に随伴・付着した臭気を除去することが可能である。さらに、排気機323を設けることで、より確実に印刷媒体Pに随伴・付着した気体等を除去・引きはがすことができる。
 冷却室33は、冷風を給気する冷却室用給気機331と、前記冷却室用給気機331から給気された冷風を前記印刷媒体Pに吹き付ける冷風ノズル332とを備えていてもよい。冷却室33における冷却手段としては、冷風を用いた冷却手段以外に、冷媒を用いた冷却手段等を用いることもできる。また、冷却室33は、排気を行うための排気機333を備えていてもよい。
 冷却室用給気機331には、外気給気機34から供給される気体及び/又は脱臭部4からリサイクルされる処理ガスが供給され冷却室33に給気される。冷却室用給気機331に給気される前に冷却装置(不図示)により気体を冷却してもよく、冷風ノズル332に供給される前又は冷風ノズル332において任意の手段により冷却されてもよい。
 冷風ノズル332は、少なくとも1個の上側冷風ノズル332a及び少なくとも1つの下側冷風ノズル332bを有していてもよく、どちらか一方のみでもよい。また、冷却室形成隔壁304の材質・形状等に応じて、冷却室33からの排気を排出する排気機(不図示)を備えることができる。少なくとも1つの上側冷風ノズル332a及び少なくとも1つの下側冷風ノズル332bにより印刷媒体Pに冷風を吹き付けることで、乾燥室31、31x、31y及び加熱室32を搬送されてきた印刷媒体Pを冷却することができる。また、少なくとも1つの上側冷風ノズル332a及び少なくとも1つの下側冷風ノズル332bの角度や冷風吹付速度等を調整することで、印刷媒体Pに随伴・付着した気体等を除去・引きはがすことができる。例えば、記録用組成物として、揮発性有機溶媒を含むものを用いた場合、印刷媒体Pに随伴・付着した揮発性有機溶媒を含む気体を除去・引きはがすことで、印刷媒体出口302から放出される揮発性有機溶媒を低減するとともに、印刷媒体に付着した臭気を除去することが可能である。さらに、排気機333を設けることで、より確実に印刷媒体Pに随伴・付着した気体等を除去・引きはがすことができる。
[印刷装置]
 印刷装置(不図示)は、搬送されてきた印刷媒体Pに対して記録用組成物を用いて印刷を行う装置である。このような印刷装置としては、公知のものを用いることができ、例えば、オフセット印刷装置、フレキソ印刷装置、グラビア印刷装置、インクジェット印刷装置、電子写真装置等があげられる。また、各印刷装置は、一枚ずつ印刷媒体Pが供給される枚葉方式のものでもよいし、連続した印刷媒体Pの巻き取りを用いた輪転方式のものでもよい。
 本発明においては、印刷装置として、輪転方式のオフセット印刷装置を好適に用いることができる。
[印刷媒体]
 印刷媒体Pとしては、塗工紙や普通紙等の紙、各種樹脂フィルム、金属フィルム、及び金属層や金属化合物層を有する積層フィルム等、印刷可能な各種媒体等が例示される。また、印刷媒体は、長尺状のウエブ形態であっても、枚葉形態であってもよい。なお、乾燥装置から搬出された印刷媒体Pは、必要に応じてさらに冷却された後に、折りや裁断等といった必要な処理を受け、書籍やポスター等といった印刷製品となる。
[記録用組成物]
 記録用組成物は、印刷部に含まれる印刷機に適したものを選択すればよい。例えば、オフセット印刷機であれば、オフセット枚葉印刷用インキ、オフセット輪転印刷用インキ、新聞印刷用インキ等が用いられる。フレキソ印刷機であれば、フレキソ印刷用インキ等を、グラビア印刷機であれば、グラビア印刷用インキ等を、インクジェット印刷機であれば、インクジェット印刷用インキ等を、電子写真装置であれば、静電荷像現像用トナー組成物(感光ドラム上に形成された静電荷像に付着して画像を形成させる粉体(トナー組成物))等を、それぞれ用いることができる。記録用組成物は、顔料成分、バインダー成分、溶剤成分等から選ばれた1種以上を含む、公知のものが用いられる。また、揮発性有機溶媒を含まないタイプの記録用組成物を用いることもできる。使用される記録用組成物は、透明、1色又は多色の何れでもよい。
 本発明においては、プラズマに対して反応性を備えているプラズマ硬化型の記録用組成物であって、揮発性有機溶媒を含まないものを用いることが好ましい。
[脱臭部]
 本発明の乾燥装置は、必要に応じて、脱臭部4を有していてもよい。脱臭部4は、ガス処理機41と、ガス処理機41で処理された処理ガスを放出する排気機43を備える。ガス処理機41は、乾燥部3から排気機313により排出された被処理ガスを、分解して処理ガスとする。
 脱臭部4は、必要に応じて、処理ガス中のプラズマ等を処理するプラズマ処理機42及び/又は処理ガスから熱回収して低温の被処理ガスを予熱する熱交換機44を備えていてもよい。
 ガス処理機41により、揮発性有機溶媒等を含む被処理ガスが分解されて脱臭・浄化される。処理方式としては、公知の方式を用いることができる。例えば、被処理ガスを直接燃焼させる方式や酸化触媒を用いる方式等の熱分解処理、吸着等による処理、化学的分解処理のいずれも用いることができる。
 必要に応じて設けられるプラズマ処理機42は、被処理ガス及び/又は排気機43により大気中に放出する処理ガス中のプラズマ等を処理する。被処理ガス及び/又は処理ガス中には、プラズマだけでなく、プラズマを生成する際の放電やプラズマにより生成された各種ラジカルやオゾン等が含まれる可能性がある。このため、被処理ガス中の揮発性有機溶媒は、プラズマ(及び、含まれる可能性がある各種ラジカルやオゾンの1種以上)による分解処理によっても脱臭されるため、より一層脱臭効果が高くなる。プラズマ処理機42におけるプラズマ等の処理手段としては、公知の方法を制限なく用いることができる。例えば、プラズマ等の処理として、荷電粒子から電荷を奪う処理、触媒等に吸着させる処理等があげられる。また、オゾンの処理として、活性炭吸着、触媒分解、水洗等の1つ以上の処理があげられる。これらの処理に際しては、ガス中のプラズマ等の濃度、放出ガス量、維持コスト等を考慮して、適当な処理方式を用いることができる。
 必要に応じて設けられる熱交換機44は、ガス処理機41で熱分解処理された高温の処理ガスから熱回収して低温の被処理ガスを予熱するものである。これにより、ガス処理機41に導入する被処理ガスの温度を上げることができ、ガス処理機41で使用する燃料等のエネルギー消費量を抑えることができる。また、プラズマ処理機42の熱劣化を抑えることができ、ランニングコストを抑えることができる。さらに、熱交換機44は、熱を必要とする場合の熱源として用いることもできる。
 乾燥室31の排気機313、加熱室32の排気機323、冷却室33の排気機333、印刷媒体入口ガス回収部5の排気機51、及び、印刷媒体入口ガス回収部5の排気機61のいずれか1つ以上により排出された被処理ガスは、必要に応じて設けられる熱交換機44により予熱された後、ガス処理機41にて分解されて処理ガスとされる。処理ガスの少なくとも一部は、直接又はプラズマ添加部2を通り乾燥部3に戻されて再利用される。また、少なくとも一部は、必要に応じて設けられるプラズマ処理機42に送られ、処理ガス中のプラズマ等の処理を行った後に排気機43から放出される。
 なお、乾燥室31の排気機313、加熱室32の排気機323、冷却室33の排気機333、印刷媒体入口ガス回収部5の排気機51、及び、印刷媒体入口ガス回収部5の排気機61のいずれか1つ以上により排出された被処理ガス(気体)について、ガス処理機41を用いた処理の必要がない場合等には、図2に示されるように排出された被処理ガス(気体)を循環使用することも可能である。
 以上、本発明の乾燥装置の実施の形態について説明したが、本発明は、これらの実施の形態に限定されず、本発明の技術的思想の範囲内において適宜変更を加え実施することができる。
 本発明の乾燥装置の実施形態として、例えば、以下のようなものが挙げられる。
 プラズマ添加部と吹付ノズルとの間等の任意の場所に温度調整機を設けることで、乾燥装置内における任意の場所のガスの温度を調整することができる。
 任意に、流量計、温度計、圧力計、濃度計等のセンサーを設け、それらの測定値に応じて、排気機、給気機、プラズマ添加機、ガス処理機、弁等の運転制御、開閉制御、気体流路・流量の変更・制御等を行うことができる。また、乾燥室よりも印刷媒体搬送経路下流に、加熱室を設けることもできる。
 以下、プラズマ含有ガスの保存方法について、実施例及び比較例をあげてさらに詳細に説明するが、以下の実施例に何ら限定されるものではない。
[評価方法]
 プラズマ含有ガス製造装置から得たプラズマ含有ガスを一定量袋に注入し、4℃、20℃(室温)、30℃、40℃、50℃、60℃、70℃、80℃又は90℃とした各恒温槽内に入れて、一定時間保管する。
 一定時間保管後、プラズマインジケーターを導入し、1分間振とうする。
 変色したプラズマインジケーター(サクラクレパス社製PLAZMARK(登録商標))のΔEを測定する。
 保存温度(恒温槽の温度)ごとの、経過時間(分)によるプラズマインジケーターのΔEの変化は、図10に示されるとおりとなった。
 図10より、プラズマ含有ガスを低温下で保存することにより、プラズマ含有ガスの活性を長時間持続できることがわかる。
 

Claims (11)

  1.  気体にプラズマを添加するプラズマ添加部と、
     プラズマ添加部でプラズマが添加されて得られたプラズマ含有ガスを、印刷装置から排出された印刷後の印刷媒体に吹き付ける乾燥部と、
    を備える乾燥装置。
  2.  前記プラズマ添加部が、プラズマ原料ガスをプラズマ化するプラズマ生成機を備える、請求項1に記載の乾燥装置。
  3.  前記プラズマ生成機が、大気圧プラズマを生成する、請求項2に記載の乾燥装置。
  4.  前記乾燥部が、前記印刷媒体の搬送経路を挟んで所定の間隔をあけて配置された1つ以上の吹付ノズルを備える、請求項1~3のいずれかに記載の乾燥装置。
  5.  前記乾燥部が、2つ以上の乾燥室を備え、前記印刷媒体の搬送方向下流側にある乾燥室の排気が、前記印刷媒体の搬送方向上流側にある乾燥室に給気される、請求項1~4のいずれかに記載の乾燥装置。
  6.  前記乾燥部からの排気を脱臭する脱臭部を備え、前記脱臭部が、乾燥室から排出された被処理ガスを分解して処理ガスとするガス処理機及び/又はガス中のプラズマを処理するプラズマ処理機を備える、請求項1~5のいずれかに記載の乾燥装置。
  7.  前記脱臭部で処理された処理ガスの少なくとも一部を、プラズマを添加する気体として再利用する、請求項6に記載の乾燥装置。
  8.  得られたプラズマ含有ガスを、-25~100℃で保存する手段を有する、請求項1~7のいずれかに記載の乾燥装置。
  9.  プラズマ含有ガスを、-25~100℃で保存する、プラズマ含有ガスの保存方法。
  10.  プラズマ含有ガスを、0~65℃で保存する、請求項9に記載のプラズマ含有ガスの保存方法。
  11.  プラズマ含有ガスが、0.1~10気圧の圧力及び150℃以下の温度で発生させた大気圧プラズマ含有ガスである、請求項9又は10に記載のプラズマ含有ガスの保存方法。
     

      
     
     
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