JP5597431B2 - 紫外線硬化型印刷物の製造方法及びそれを用いた紫外線硬化型印刷物 - Google Patents

Description

本発明は、紫外線光源として発光ダイオード（ＬＥＤ）及び紫外線ランプ（ＵＶランプ）を併用した紫外線硬化型印刷物の製造方法及び該方法を用いた紫外線硬化型印刷物に関する。

紫外線硬化型印刷物の製造には、光源として低圧、高圧水銀灯、キセノンランプ、メタルハライドランプ等の紫外線ランプ（ＵＶランプ）が硬化システムとして広く用いられてきた。

近年、これら紫外線ランプに変わる硬化システムとして、発光ダイオード（ＬＥＤ）を光源とした紫外線装置が開発され（例えば、特許文献１参照）、インクジェット方式等の印刷分野において、ＬＥＤ光源に対応する印刷物の製造方法、それに用いるインキ組成が検討されてきた（例えば、特許文献２および特許文献３参照）。ＵＶ−ＬＥＤは既存のＵＶランプ方式と比較して光源寿命が長く、省エネルギー性において大きく優れていることから、ＬＥＤ光源の実用化は印刷業界各社から強く要望されるものである。

一方、ＵＶ−ＬＥＤの短所として、ＵＶランプ光源と比較して紫外線硬化型組成物の皮膜乾燥性（硬化性）が大きく劣る点が挙げられ、本方式の普及が妨げられている。ＵＶ−ＬＥＤ光源は、特殊用途では発光ピーク波長２００ｎｍ台も存在するものの発光強度が極めて弱く、印刷物の硬化用途に適用可能な発光強度を有する汎用のＵＶ−ＬＥＤ光源は発光波長域が３６５〜４２０ｎｍに限られている。そのため、広域波長の紫外線を発するＵＶランプ光源と比較して紫外線エネルギーの総量が小さく、光重合開始剤から生成するラジカルの発生量が少ない為に、重合反応が酸素阻害の影響を受けやすいことが挙げられる。また、相対的に短波長領域の紫外線エネルギー量が不足することから、ＬＥＤ照射により得られた紫外線組成物は、一般に皮膜表面の硬化性が劣る傾向が確認される。

一方ＵＶランプ光源によるＵＶ乾燥方式は、硬化性は優れるが硬化時の皮膜収縮の影響によりプラスチックフィルム等への基材接着性が劣る傾向がある。その為、フィルム基材への印刷には、接着性に特化した皮膜収縮の少ないＵＶインキを用いる必要があるが、一般に紙基材に用いられるＵＶインキと比較して硬化性能は劣る傾向にある。従って印刷会社は用いる基材に応じてインキを使い分けなければならない、もしくはインキに接着する基材を選択しなければならない等の使用上の不便があった。

ＬＥＤ照射方式での硬化性を改善する方策として、入力電流量を増すことで紫外線照射強度を上げる、もしくは光源に使用するＵＶ−ＬＥＤの個数自体を増加することが挙げられる。これらは有効であるが、単に照射エネルギー量の増大に頼るものであり、ＵＶ−ＬＥＤ方式の本来の長所である省エネルギー性を損ねるものである。また入力電流量を増やす手法ではＬＥＤ発光部での発熱によるエネルギー損失が増大し、発光効率が低下する上、場合によっては放熱性が維持出来ない為にＬＥＤ素子が劣化し、光源寿命が損なわれてしまうという問題がある。

同様に酸素阻害による硬化阻害を防ぐ為に、光源としてＵＶ−ＬＥＤと水銀ＵＶランプを組み合わせる手法が知られている（例えば、非特許文献１参照）。例えば主として低波長域の紫外線を発する水銀ランプを組み合わせることで、特に紫外線硬化型組成物の皮膜表面における硬化反応を改善することが可能である。

しかしながら、ＵＶランプを組み合わせる手法はこれまで非特許文献１に示されるように、建材用途等におけるコーティングニスの硬化性向上の手段として提案されていたが、画像を形成する印刷用途では、まだ実例をみない。

特開２００５−１５３１９３ 特開２００６−１７６７３４ 特開２００６−２０６８７５ ＲＡＤＴＥＣＨ ＲＥＰＯＲＴ ＭＡＲＣＨ／ＡＰＲＩＬ ２００８ 「ＵＶ−ＬＥＤ Ｃｕｒｉｎｇ Ｉｔ‘ｓ Ｂｅｇｉｎｎｉｎｇ ｔｏ Ｌｏｏｋ ａ Ｌｏｔ Ｌｉｋｅ Ｃｈｒｉｓｔｍａｓ」

本発明の課題は、優れた表面硬度を有するとともに、基材との密着性にも優れる紫外線硬化型印刷物を製造する方法及び該製造方法で得られる紫外線硬化型印刷物を提供することにある。

本発明者らは、まず第一に基材上にオフセット印刷で画像形成した後、第一の紫外線光源としてのＬＥＤ照射で基材との密着性を確保し、第二の紫外線光源としてのＵＶランプ照射で塗膜の硬度を得るという、機能分離の照射方式を採用することで、上記課題を達成できることを見出し、本発明に至った。

すなわち、本発明は、第一に基材上にオフセット印刷で網点等によるドット及び、又は線画で形成する画像を形成する工程（工程１）、発光ダイオード（ＬＥＤ）で紫外線を照射する工程（工程２）及び紫外線ランプで紫外線を照射する工程（工程３）をこの順に有することを特徴とする紫外線硬化型印刷物の製造方法を提供する。

本発明は、第二に、前記した紫外線硬化型印刷物の製造方法によって得られる印刷物を提供する。

本発明により、基材の表面に紫外線硬化型組成物の層を形成し、紫外線光源として第一にＵＶ−ＬＥＤを用いることで、基材との密着性を確保でき、その後に、第二の紫外線光源としてＵＶランプ照射で、塗膜に十分な硬度を得ることができる。本発明を採用することにより、硬化・接着共に優れる印刷物を得ることが出来るだけでなく、ＵＶインキやフィルム基材の汎用性が高まり、用途毎にインキや基材を入れ替える手間が省けることから、印刷会社の作業負担を軽減することが可能となる。

基材上にオフセット印刷で紫外線硬化性組成物の画像を形成する工程（工程１）、発光ダイオード（ＬＥＤ）で紫外線を照射する工程（工程２）及び紫外線ランプで紫外線を照射する工程（工程３）をこの順に有することを特徴とする紫外線硬化型印刷物の製造工程を経て印刷物を提供する。

本発明の紫外線硬化型印刷物の製造方法は、第一に基材上にオフセット印刷で網点等によるドット及び、又は線画で形成する画像を形成し、発光ピーク波長３５０〜４２０ｎｍ、紫外線積算光量が２〜１２ｍＪ／ｃｍ２、照射強度が１００〜１０００ｍＷ／ｃｍの発光ダイオード（ＬＥＤ）で紫外線を照射する工程及び紫外線ランプで紫外線を照射する工程を経て印刷物を提供する。本発明は本例に限定されるものではない。

本発明の全構成図を図１に示す。印刷基材１はフィーダー部より印刷ユニット２に供給される。印刷ユニット２は複数の印刷ユニットを備えており、例えば通常のプロセスカラー印刷であれば墨色ＵＶインキ、藍色ＵＶインキ、紅色ＵＶインキ、黄色ＵＶインキを用いるので４ユニットを要する。また色数を付加する特色ＵＶインキを加える構成である、もしくはＵＶＯＰニスを重ねる構成であれば、これに応じた数の印刷ユニットが必要と成る。通例では印刷ユニットの総数は１〜１０程度である。

印刷ユニット２により印刷された印刷基材１は、設置された紫外線ＬＥＤ照射機３の下部を通過する際に紫外線照射を受け、続けて設置された紫外線ＵＶランプ４の下部を通過する際にも紫外線を受けることで印刷されたＵＶインキ層が硬化する。

印刷ユニット２に塗工機５を加え、ＵＶインキ層の上面にＵＶコーティングニス層を形成する場合の印刷構成図を図２に示すが、この印刷構成においても本発明で述べる印刷方法が適用でき、効果が得られることは勿論である。塗工機５は、チャンバー６、アニロックスロール７、ブランケット胴８及び圧胴９から構成されている。ＵＶコーティングニスはチャンバー６内に収容され、アニロックスロール７とブランケット胴８を介して印刷基材１上のＵＶインキ層の上面に塗布され、ＵＶコーティングニス層が形成される。ＵＶコーティングニスを、チャンバー方式では無く、ロール方式により塗布する場合においても、同様に本発明で述べる印刷方法が適用でき、効果を得ることが可能である。ロール方式ではニス渡しロール間におけるロール間隔の調整により供給するニス量をコントロールすることが可能であるが、温度等、諸印刷条件によるニス供給量のフレが発生しにくい点においては、ニスの供給量をより均一に保つ点に優れるチャンバー方式を採用することが特に望ましい。

本発明の印刷物で使用する印刷基材としては、特に限定は無く、例えば、上質紙、コート紙、アート紙、模造紙、薄紙、厚紙等の紙、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、塩化ビニル樹脂、塩化ビニリデン樹脂、ポリビニルアルコール、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアクリロニトリル、エチレン酢酸ビニル共重合体、エチレンビニルアルコール共重合体、エチレンメタクリル酸共重合体、ナイロン、ポリ乳酸、ポリカーボネート等のフィルム又はシート、セロファン、アルミニウムフォイル、その他従来から印刷基材として使用されている各種基材を挙げることが出来るが、特にポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル樹脂等のプラスチックフィルム基材に対して本発明の効果を得ることが可能である。

本発明の印刷物の製造に用いられる印刷インキとしては、紫外線発光ダイオードもしくはＵＶランプより発せられる紫外線に対して硬化する組成物であれば特に限定は無く、公知公用のＵＶ−ＬＥＤインキ、ＵＶインキを用いることが可能であり、例えば印刷方式に応じて、オフセット、水無し、グラビア、フレキソ、シルクスクリーン、インクジェット、その他従来から印刷用途に使用されているＵＶ硬化性インキを採用することが可能である。

本発明に利用出来るＵＶインキ、ＵＶＯＰニス、及びＵＶコーティングニスの例としては、ダイキュアインキシリーズ、ダイキュアクリヤーシリーズ（以上、ＤＩＣグラフィックス社製）が挙げられる。

本発明の印刷物を製造するために使用する紫外線発光ダイオード光源より発せられる紫外線の発光波長としては、例えば、発光ピーク波長が３５０〜４２０ｎｍ程度であるものが好ましい。

本発明の印刷物を製造するために使用する紫外線発光ダイオード光源よりＵＶ硬化性組成物へ照射される紫外線の積算光量値に関しては、印刷基材上のＵＶ硬化性組成物の種別や印刷層の厚み等により異なる為、厳密には特定出来ず、適宜好ましい条件を選択するものであるが、例えば、積算光量値が１〜３０ｍＪ／ｃｍ^２程度であり、より好ましくは、２〜１２ｍＪ／ｃｍ^２程度である。

本発明の印刷物を製造するために使用する紫外線発光ダイオード光源より印刷基材上のＵＶ硬化性組成物へ照射される紫外線の照射強度（ｍＷ／ｃｍ^２）に関しては、印刷方向に並べる紫外線発光ダイオード光源の個数、光源から組成物までの照射距離等の諸条件によっても適切な照射強度範囲が変動することから厳密には特定出来ず、適宜好ましい条件を選択するものであるが、例えば、５０〜３０００ｍＷ／ｃｍ^２程度であり、より好ましくは、１００〜１０００ｍＷ／ｃｍ^２程度である。

本発明の印刷物を製造するために使用する紫外線ランプ光源としては、公知公用のものを利用することが出来、メタルハライドランプ、水銀ランプ、キセノンランプ、エキシマランプ、等が挙げられる。

本発明の印刷物を製造するために使用する紫外線ランプ光源よりＵＶ硬化性組成物へ照射される紫外線の積算光量値に関しては、印刷基材上のＵＶ硬化性組成物の種別や印刷層の厚み等により異なる為、厳密には特定出来ず、適宜好ましい条件を選択するものであるが、例えば、積算光量値が２０〜２００ｍＪ／ｃｍ^２程度であり、より好ましくは、３０〜１００ｍＪ／ｃｍ^２程度である。

次に実施例により更に具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものでは無い。

印刷物の製造方法
〔実施例１〕
ＵＶインキとしてダイキュアアビリオＳＵ−２プロセス藍インキ（ＤＩＣグラフィックス社製）を用い、簡易展色機（ＲＩテスター、豊栄精工社製）を用い、０．１２５ｍｌを使用して、ＰＰフィルム（龍田化学社製、ハイピークリスタルＳＴ−２００）上、約２２０ｃｍ^２の面積範囲に印刷した。紫外線発光ダイオード光源として、発光波長ピークが３８５ｎｍである紫外線発光ダイオード照射装置（パナソニック電工社製、ＡＮＵＤ８００２Ｔ０１）を使用し、ＵＶインキを印刷したＰＰフィルムに対して、紫外線発光ダイオード光源の直下を通過させるよう、照射距離１センチ、出力５０％、１灯、ラインスピード１２０ｍ／ｍｉｎ．にて紫外線照射を施した。ＵＮＩＭＥＴＥＲ ＵＩＴ−１５０−Ａ（ウシオ電機社製）を用いてＵＶ−ＬＥＤ光源より印刷物に照射された積算光量値及び照射強度を測定したところ、１２ｍＪ／ｃｍ^２、８０９ｍＷ／ｃｍ^２であった。続けて紫外線ランプ光源として、メタルハライドランプ（アイグラフィックス社製）を用い、印刷物に対して、紫外線ランプ光源の真下を通過させるよう、照射距離１１センチ、出力１２０Ｗ／ｃｍ、３灯、ラインスピード１２０ｍ／ｍｉｎ．にて紫外線照射を施した。ＵＮＩＭＥＴＥＲ ＵＩＴ−１５０−Ａ（ウシオ電機社製）を用いてＵＶランプ光源より印刷物に照射された積算光量値を測定したところ、６９ｍＪ／ｃｍ^２であった。

〔実施例２〜６〕
表１に示すインキ、ＵＶ−ＬＥＤ照射条件、ＵＶランプ照射条件にて印刷物を製造した。ＵＶインキとしてはダイキュアアビリオＳＵ−２プロセス藍インキ（実施例２）、ダイキュアアビリオＳＵ−１プロセス藍インキ（ＤＩＣグラフィックス社製、実施例３，４）、ダイキュアハイブライトＰＴプロセス藍インキ（ＤＩＣグラフィックス社製、実施例５，６）を用い、実施例１と同方法にてＰＰフィルム（ハイピークリスタルＳＴ−２００）上に印刷し、紫外線照射を実施した。ＵＶ−ＬＥＤ照射条件に関しては、実施例２〜６においては照射距離１センチ、出力２０％、１灯、ラインスピード１２０ｍ／ｍｉｎ．にて紫外線照射を施し、実施例１と同方法で積算光量値及び照射強度を測定したところ、５ｍＪ／ｃｍ^２、４３８ｍＷ／ｃｍ^２であった。続けて紫外線照射を実施し、ＵＶランプ照射条件に関しては、実施例２，３，５においては照射距離１１センチ、出力１２０Ｗ／ｃｍ、３灯、ラインスピード１２０ｍ／ｍｉｎ．にて紫外線照射を施し、実施例１と同方法で積算光量値を測定したところ、６９ｍＪ／ｃｍ^２であった。実施例４，６においては照射距離１１センチ、出力８０Ｗ／ｃｍ、３灯、ラインスピード１２０ｍ／ｍｉｎ．にて紫外線照射を施し、実施例１と同方法で積算光量値を測定したところ、４５ｍＪ／ｃｍ^２であった。

〔比較例１〜８〕
表２、表３に示すインキ、ＵＶ−ＬＥＤ照射条件、ＵＶランプ照射条件にて印刷物を製造した。インキは実施例１と同方法にてＰＰフィルム（ハイピークリスタルＳＴ−２００）上に印刷し、紫外線照射を実施した。ＵＶインキとしてはダイキュアアビリオＳＵ−２プロセス藍インキ（比較例１，２）、ダイキュアアビリオＳＵ−１プロセス藍インキ（比較例３，４，５）、ダイキュアハイブライトＰＴプロセス藍インキ（比較例６，７，８）を用いた。比較例２，４，７においてはＵＶ−ＬＥＤ照射のみを実施し、照射距離１センチ、出力１００％、１灯、ラインスピード１２０ｍ／ｍｉｎ．にて紫外線照射を施し、実施例１と同方法で積算光量値及び照射強度を測定したところ、２２ｍＪ／ｃｍ^２、９９９．９ｍＷ／ｃｍ^２以上（測定器の検出限界以上の数値）であった。比較例１，３，５，６，８においてはＵＶランプ照射のみを実施し、比較例１，３，６においては照射距離１１センチ、出力１２０Ｗ／ｃｍ、３灯、ラインスピード１２０ｍ／ｍｉｎ．にて紫外線照射を施し、実施例１と同方法で積算光量値を測定したところ、６９ｍＪ／ｃｍ^２であった。比較例５，８においては照射距離１１センチ、出力８０Ｗ／ｃｍ、３灯、ラインスピード１２０ｍ／ｍｉｎ．にて紫外線照射を施し、実施例１と同方法で積算光量値を測定したところ、４５ｍＪ／ｃｍ^２であった。

〔印刷物の評価方法〕
紫外線照射後における印刷物の乾燥性（硬化性）の評価方法としては、爪スクラッチテストによりインキの乾燥状態を確認し、次の５段階で評価した。
５・・・完全に乾燥しており、強い力で擦っても皮膜に傷が発生しない
４・・・ほぼ乾燥しており、強い力で擦ると皮膜に僅かに傷が発生する
３・・・ほぼ乾燥しており、強い力で擦ると皮膜に明確に傷が発生する
２・・・僅かに乾燥しており、弱い力でも皮膜に明確に傷が発生する
１・・・全く乾燥していない

紫外線照射後における印刷物の接着性（密着性）の評価方法としては、テープ剥離テストにより確認した。セロハンテープを紫外線照射後のインキ皮膜に強く押し付け、素早く垂直方向に引き上げて剥がすことにより、インキ皮膜の基材上への接着状態を、次の５段階で評価した。
５・・・完全に接着しており、ほぼ全ての面積が剥離せず残っている
４・・・ほぼ接着しており、半分を超える面積が剥離せず残っている
３・・・ほぼ接着しており、約半分の面積が剥離せず残っている
２・・・僅かに接着しており、半分を超える面積が剥離する
１・・・全く接着していない、ほぼ全ての面積が剥離する

表１から表３中の数値は積算光量値であり、単位は（ｍＪ／ｃｍ^２）である。

実施例１〜６の結果において、ＵＶ−ＬＥＤ照射とＵＶランプ照射を併用することで乾燥性、接着性共に実用上問題無い状態（３以上）にあることを確認した。

比較例１〜８の結果において、ＵＶ−ＬＥＤ照射のみ、もしくはＵＶランプ照射のみの条件では、乾燥性もしくは接着性が不足する状態（２以下）にあることを確認した。

本発明の紫外線硬化型印刷物の製造方法およびそれを用いた紫外線硬化型印刷物は、ＵＶ硬化による印刷が求められるグラフィックイメージの印刷、印字図形、プラスチック電子材料などにおいて、好適に用いることができる。

本発明である紫外線硬化型印刷物をＵＶインキ或いはＵＶＯＰニスで印刷する工程を説明する工程図である。 本発明である紫外線硬化型印刷物をＵＶインキ或いはＵＶＯＰニスで印刷し、加えて塗工機でＵＶコーティングニスを塗工する工程を説明する工程図である。

１・・・印刷基材
２・・・印刷機（ＵＶインキ、ＵＶＯＰニスを印刷）
３・・・紫外線ＬＥＤ照射装置
４・・・紫外線ランプ照射装置
５・・・塗工機（ＵＶコーティングニスを塗布）
６・・・チャンバー
７・・・アニロックスロール
８・・・ブランケット胴
９・・・圧胴

Claims (3)

1. 基材上にオフセット印刷で紫外線硬化性組成物の画像を形成する工程（工程１）、発光ダイオード（ＬＥＤ）で紫外線を照射する工程（工程２）及び紫外線ランプで紫外線を照射する工程（工程３）をこの順に有する紫外線硬化型印刷物の製造方法であって、前記した発光ダイオード（ＬＥＤ）が、発光ピーク波長３５０〜４２０ｎｍ、紫外線積算光量が２〜１２ｍＪ／ｃｍ ^２ 、かつ照射強度が１００〜１０００ｍＷ／ｃｍ ^２ である発光ダイオード（ＬＥＤ）であることを特徴とする紫外線硬化型印刷物の製造方法。
2. 前記した基材がプラスチックフィルムである請求項１に記載の紫外線硬化型印刷物の製造方法。
3. 請求項１又は２に記載の印刷物の製造方法によって得られる印刷物。

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