JP2004042466A - 熱収縮性フィルムへの印刷方法 - Google Patents

Abstract

【解決課題】熱収縮性のプラスチックフィルムへの熱による乾燥工程を経ることの無い、熱収縮性フィルムへの印刷方法を提供する。
【構成】未処理、または表面改質もしくはアンカー層を塗布した熱収縮性フィルム基材上に、重合可能なモノマーを１０〜９０重量％含有する２５℃で５〜１００ｍＰａ．ｓのインクジェットインキにより印字もしくは画像形成し、電子線照射により該印字部もしくは画像形成部を硬化させることを特徴とする熱収縮性フィルムへの印刷方法。
【選択図】　なし

Description

【０００１】
【産業上の技術分野】
本発明は、インクジェットインキを用いて熱収縮性フィルム基材に文字、画像等を形成する印刷方法に関する。さらに詳しくは，電子線硬化型インキにて、画像をインクジェット方式にて平面状のフィルムに形成したのち、電子線を照射する印刷方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
商品価値を高め、購買意欲をかき立てるために、円筒状の金属缶の側面、プラスチックボトル、包装容器へのデザインは重要であり、種々のデザインがデザイナー等により作成されている。これらのデザインは、コンピューター画面上にて容易に加筆、変更等ができるため画像処理システムが発達している。しかしながら、これらで作成したものは紙等の被印刷体への画像形成を主体とし、立体物として実際のデザインの出来ばえを評価することは困難であった。したがって、缶であるならば金属板に校正印刷をして平面状態でのデザイン評価をするか、あるいはさらに缶まで形成してデザインの評価、印刷の仕上がり等を確認することが行われた。
【０００３】一方、インクジェット記録システムは、被印刷体に対して非接触の印刷システムであることや高速印刷が可能であることから、近年産業用途およびＯＡ用途での普及がめざましい。画像処理システムの発達等から、とりわけＯＡ用途において高精細でフルカラーの高品質な印刷物を得ることができてきている。インクジェットプリンターは、このように高精細なフルカラー画像の形成をコンピューター画面の操作により容易に行うことができるため、印刷機による印刷物の校正画像を形成するためにも利用されている。しかしながら、高画質、高精細なインクジェット用のインキは、一般的に水性のインキが主流であり、乾燥性が遅く、非吸収性の面では定着性が不足する。したがって、金属、プラスチックス等に記録する場合には、乾燥、定着、ニジミ等において問題があり、そのままの状態では用いることができなかった。
【０００４】また、高画質、高精細な画像を形成するには、被印刷体が平面状のものが良く、ノズルの先端からの距離もなるべく短いほうが有利である。そのため、インクジェット方式は、非接触であり、曲面状の物体にも直接描画できる長所を有するものではあるが、高画質、高精細な画像を必要とする際はシート状の被印刷体を用いる方法が優位となっている。また、インクジェット記録システムは、印刷画像の高精細化に対応してゆくほどインク滴を形成するノズルの口径を小さくしてゆく必要にせまられ、このためノズルの目詰まりを起こしにくいことがインキに必要な特性となっている。したがって、ノズル先端での乾燥性の遅い水系の溶剤を併用するインキが汎用されており、溶解性の良い染料を用いたインキにて、解像度の高い画像の形成を行っている。
【０００５】インキの乾燥スピードを向上させるため、インキに熱をかけて乾燥性をあげる方法や、紫外線の照射によりインキの硬化を行う方法も考えられている。しかしながら、これらの方法は、被印刷体に印字を行い印字物を搬送したのち、加熱ないし紫外線の照射を行うものであり、どうしても、乾燥性の向上には、熱が伴うものであった。したがって、熱に対して敏感な材料への乾燥には用いられない。
【０００６】また、紫外線でインキを硬化させる場合には、インキの紫外線の透過性により硬化の速度が異なるため、墨のインキにおいては、光開始剤や増感剤を過剰に入れる必要があった。さらに、光開始剤や増感剤を過剰に入れたインキは、高価な材料を多く使用するため価格的に不利であり、インキから光開始剤や増感剤のマイグレーションが起こりやすくなる等の問題も心配される。
【０００７】一方、電子線照射による硬化または架橋技術は、紫外線硬化と同様に地球的問題である環境問題の面から、省エネルギーかつ溶剤を放出しない環境に優しいプロセスとして注目を集めており、基材に施された塗料、印刷インキ、接着剤等の被覆剤の硬化または架橋方法が提案されておりこれまでに多くの検討がなされている。この方法は、真空中で電子を電圧にて加速し、この加速された電子を空気中等の常圧雰囲気中に取り出し、物体に対して電子線を照射する方法である。
【０００８】電子線照射による硬化および架橋の利点としては、次のようなものが挙げられる。
（１）希釈剤として有機溶剤を含有させる必要がないので環境に優しい。
（２）硬化速度が速く生産性大で、冷却、エージング等が不要のため後加工がすぐにできる。
（３）熱乾燥よりも硬化作業面積が少なく、熱乾燥の際の温度管理などよりも作業管理しやすい。
（４）常温硬化のため基材の熱ダメージがない。
（５）開始剤、増感剤が不要のため、硬化物の耐候性や安定性が向上し、低臭気である。
（６）濃度の濃さに関係なく硬化できるため、高濃度印刷が可能である。
【０００９】しかしながら、従来の電子線照射装置は、加速電圧が通常３００ｋＶ〜１ＭＶと高く、２次Ｘ線のシールディングおよびイナーティングも大掛かりで、装置は非常に大型になり、また走査型と称するものも、電子線発生部にスキャンコイルを使用して電子線の方向を走査させるもので、容易に照射装置そのものを動かして利用するといったものでは到底ありえなかった。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、被記録体の表面処理および／または記録物の最適な硬化乾燥、また記録物の高耐性付与により良好な品質の記録物を与えるためのものである。
【００１１】熱収縮性のプラスチックフィルムへの熱による乾燥工程を経ることの無い、熱収縮性フィルムへの印刷方法を目的とする。
このためのインクジェット記録装置、およびこのように電子線を照射して得られる電子線照射物、この熱収縮性フィルムを用い立体物への収縮を意図する印刷物の作成方法を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明は、収縮性フィルム基材上に、重合可能なモノマーを１０〜９０重量％含有する２５℃で５〜１００ｍＰａ．ｓのインクジェットインキにより印字もしくは画像形成し、電子線照射により該印字部もしくは画像形成部を硬化させることを特徴とする熱収縮性フィルムへの印刷方法に関する。更に本発明は、上記印刷フィルムを立体物の周囲に包装し、該包装体を加熱して熱収縮性フィルムを収縮させる包装方法に関する。なお，立体物は，円筒状，球状，箱状，不定形等を対象とするものである。
【００１３】本発明において熱収縮性フィルムとは、８０℃以上の温度で収縮性を有するプラスチックフィルムであり、このようなフィルムとしては、熱収縮性の塩化ビニルフィルム、ポリスチレンフィルム、ポリ塩化ビニリデンフィルム、ポリエチレンフィルム、ポリプロピレンフィルム、ポリエステルフィルム等が用いられる。これらのフィルムは、フィルム形成時に１軸ないし２軸延伸処理を行ったものである。したがって、分子が延伸方向に配向しており、再加熱すると分子配向に基づく応力緩和が生じ、延伸前の状態に収縮する。８０℃以上の加熱によるフィルムの収縮率は、１０％以上好ましくは２０〜６０％である。フィルムの厚さは３．５〜１００μであり、プリンターでの搬送性の観点ではフィルムにこしのある厚めのものが良いが、熱収縮性の観点では薄めのものがよい。したがって，１０〜４０μ程度の厚さがさらに良好である。
【００１４】フィルム表面は処理の有無を問わないが、インキのドットの広がりを調整するため、あるいは、更に密着性を向上させるため、コロナ処理、プラズマ処理等の処理を施すことも有効である。また、フィルム表面に予め電子線の照射を行ないフィルムの改質を形成することも有用である。インキの初期定着性を向上させるためフィルム表面に受像形成用の塗工剤を塗布することも有用である。
【００１５】本発明の熱収縮性フィルムは、インクジェット用の専用紙と同じようにインクジェットプリンターに装填し、被記録体を回転ドラムに巻き付けてノズルヘッドをスキャンする記録方式、被記録体を平面状態で移動させ複数のノズルを有するヘッドを左右にスキャンする方式、多数のノズルを被記録体の移動方向と直角ないし斜めに配置した記録方式等のインクジェット方式によって文字もしくは画像を記録することができる。インクジェット方式としては，ドロップオンデマンド（ピエゾを用いる方式、バブルジェット（登録商標）、サーマルジェット）、連続噴射（ヘルツ方式、ミード方式、スウィート方式）等の方式が挙げられる。
【００１６】インクジェット方式にて画像を記録された熱収縮性フィルムは、必要な位置に形成した画像を配置し電子線を照射してインキを硬化定着させる。その後、必要に応じて、立体物の周囲に包装し仮止めを行う。この後に８０℃以上の高温槽にて、あるいは熱風を付与して、印刷物のフィルムの一部ないし全部の収縮を生じさせ，立体物にフィルムを密着させる。
【００１７】本発明においてインクジェットインキは、電子線により硬化する電子線硬化性のインキであり、電子線により重合可能なモノマーおよび必要に応じて熱重合禁止剤に、着色剤、粘度調整用の溶剤等の成分を適宜配合し、吐出方式の特性に応じて調整したものである。本発明で用いるインキは、紫外線により硬化するインキと異なり、光開始剤や増感剤は含まない。連続噴射式装置においては、伝導度調整用の添加剤を必要に応じ添加する。着色剤としては、染料および顔料のいずれも使用できるが、耐光性を始めとする諸耐性の向上の点からは、顔料を使用することが好ましい。
【００１８】染料としては、重合可能なモノマーに溶解性があり、耐水性、耐光性の発揮できる油溶性の染料が好ましい。硬化する樹脂との相溶性から塩基性染料、分散染料、酸性染料等も用いることができる。
【００１９】顔料としては、酸化チタン、チタンブラック、酸化鉄、カーボンブラック、炭酸カルウム等の無機顔料、およびキナクリドン系有機顔料、フタロシアニン系有機顔料、ベンズイミダゾロン系有機顔料、イソインドリノン系有機顔料、アゾ系有機顔料等の有機顔料を使用できる。吐出の安定性および記録液の安定性、色彩の透明性や鮮明性を得るため、インキ中の顔料の平均粒径は１０〜３００ｎｍであることが好ましい。着色剤はインキ中に固形分で０．１〜１５重量％である。インキの粘度は５〜１００ｍＰａ．ｓ（２５℃）が好ましい。
【００２０】電子線により重合可能なモノマーとしては、エチレン性不飽和二重結合を有するモノマー、オリゴマー、プレポリマー等を用いることができる。電子線硬化性化合物として具体的には、２−ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、エチレングリコールジアクリレート、ジエチレングリコールジアクリレート、１、６−ヘキサンジオールジ（メタ）アクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート等が挙げられる。これらの電子線硬化性化合物は、一種または必要に応じて二種以上用いてもよい。
【００２１】本発明のインクジェットインキには、必要な物性に応じて、重合可能なモノマーとの相溶性に優れた熱硬化性または熱可塑性樹脂を用いることができる。熱硬化性または熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリ塩化ビニル、ポリ（メタ）アクリル酸エステル、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、セルロース誘導体（例えば、エチルセルロース、酢酸セルロース、ニトロセルロース）、塩ビ−酢ビ共重合体、ポリアマイド樹脂、ポリビニルアセタール樹脂、ジアリルフタレート樹脂、ブタジエンーアクリルニトリル共重合体のような合成ゴム等が挙げられる。これらの樹脂は、一種または二種以上用いることができる。
【００２２】本発明のインクジェットインキは、また、インキの経時での安定性、記録装置内での安定性を得るため、必要に応じ熱重合防止剤を０．０１〜５重量％含むことが好ましい。熱重合防止剤としては、ハイドロキノン、ｐ−メトキシフェノール、ｔ−ブチルカテコール、ピロガロール等の芳香族誘導体が用いられるが、芳香族以外の化合物を併用しても差し支えない。
【００２３】本発明のインクジェットインキは、電子線硬化性化合物、熱重合禁止剤、着色剤を含む濃縮状態の分散液をあらかじめ分散させたのち、添加剤を加えて希釈し、孔径３μｍ以下、さらには０．５μｍ以下のフィルターにて濾過して製造することが好ましい。
【００２４】本発明における電子線照射としては、基材へのダメージを少なくする必要があり、加速電圧として、通常の大型電子線照射装置とは、エネルギーの程度が異なったものが好ましく、加速電圧として１５０ＫＶ未満、好ましくは１０〜１５０ＫＶ、より好ましくは３０〜１３０ＫＶである。このような低加速電圧を使用することにより基材をいためることなく密着性の向上が図れる。また、消費電力の削減、２次Ｘ線のシールドにおいても優位である。このような電子線照射装置としては真空管式のものがある。
【００２５】
【実施例】以下、実施例に基づき本発明を説明する。なお、例中「部」は重量部を表す。

上記各成分を混合し、サンドミルで４時間分散を行った後３μのメンブランフィルターにて加圧ろ過を行い粘度２０ｍＰａ．ｓ（２５℃）の電子線硬化型インキを調整した。
【００２６】
【実施例１】
厚さ２５ミクロンのポリ塩化ビニル透明樹脂シート（グンゼ社製「ファンシーラップＰＶＣ」；８０℃における収縮率４６％，１００℃における収縮率４９％）の片面に、ノズル径３５μのインクジェットプリンターにて上記インクジェットインキにて印字し、電子線照射装置にて加速電圧７０ｋＶ、照射線量６０ｋＧｙ（キログレイ）の照射条件でインキを硬化、密着させた。得られた記録画像は所望の画質を十分再現していた。画像の形成された熱収縮フィルムを化粧缶蓋の外側に位置をきめて仮止めした。しかる後１００℃のオーブンに３分入れたところ、ポリ塩化ビニル透明樹脂フィルムの収縮により、化粧缶蓋の所望の位置に画像が密着し、缶蓋の立体的な画像が形成された。
【００２７】
【実施例２】
厚さ３０ミクロンのポリエチレン透明樹脂シート（興人社製「コージンラップ」；１００℃における収縮率２％，１２０℃における収縮率５５％）の片面に、実施例１と同様にして記録フィルムを得た。記録画像は所望の画質を十分再現していた。画像の形成されたフィルムを飲料缶の外側に位置をきめて仮止めした。しかる後、１２０℃のオーブ
ンに２分間入れたところ、ポリエチレン透明樹脂シートの収縮により、飲料缶の側面の所望の位置に画像が密着し、飲料缶の立体的な画像が形成された。
【００２８】
【実施例３】
厚さ４０ミクロンのポリ塩化ビニル透明樹脂フィルム（シーアイ化成社製「ＳＲ−６４Ｂ」，８０℃における収縮率３０％，１００℃における収縮率４３％）の片面に、ノズル径３５μのインクジェットプリンターにてコンピューター画面上にて形成したデザインを記録させ、電子線硬化装置にて加速電圧５０ｋＶ、照射線量３５ｋＧｙの照射条件でインキを硬化、密着させた。記録画像は所望の画質を十分再現していた。画像の形成されたフィルムを飲料缶の外側に位置をきめて仮止めした。しかる後、１１０℃のオーブンに２分入れたところ、ポリ塩化ビニル透明樹脂シートの収縮により、飲料缶の側面の所望の位置に画像が密着し、飲料缶の立体的な画像が形成された。
【００２９】
【実施例４】
厚さ５０ミクロンのポリスチレン透明樹脂シート（シーアイ化成社製「ＰＳ−３５」；８０℃における収縮率２１％，１００℃における収縮率７０％）の片面に、ノズル径３５μのインクジェットプリンターにてコンピューター画面上にて形成したデザインを記録させ、電子線硬化装置にて加速電圧５０ｋＶ、照射線量３０ｋＧｙの照射条件でインキを硬化、密着させた。記録画像は所望の画質を十分再現していた。画像の形成されたフィルムをペットボトルの外側に位置をきめて仮止めした。しかるのち、熱風ドライヤーにて非画像部を加熱したところ、ポリスチレン透明樹脂シートの収縮によりペットボトルの所望の位置に画像が密着し、ペットボトルの立体的な画像が形成された。
【００３０】
【実施例５】
厚さ３０ミクロンのポリプロピレン樹脂フィルム（グンゼ社製「ファンシーラップＰＳＨ＃３０」；８０℃における収縮率１５％，１００℃における収縮率３３％）の面に、ノズル径３０μのインクジェットプリンターにインキを装填し、コンピューター画面上にて形成したデザインを記録させ、電子線硬化装置にて加速電圧６０ｋＶ、照射線量４０ｋＧｙの照射条件でインキを硬化、密着させた。記録画像は所望の画質を十分再現していた。画像の形成されたフィルムをペットボトルの外側に位置をきめて仮止めした。しかるのち、熱風ドライヤーにて非画像部を加熱した。ポリプロピレン透明樹脂フィルムの収縮によりペットボトルの所望の位置に画像が密着しペットボトルの立体的な画像が形成された。
【発明の効果】本発明により、熱収縮性フィルムにもインキによる文字もしくは画像が形成できるようになった。さらに、コンピューター画面上でデザインされた高精細な画像を、電子線硬化性インキを用いたインクジェット記録システムを用いて平面状のプラスチックフィルムに形成できる。このため、プラスチックフィルムの熱収縮性を利用することで、容器材料への直接印刷をなくし、容器材料の回収、再利用を容易とする環境を考慮したサイクルの構築ができる。また、立体物に画像を容易に施せるようになり、そのため，立体物のパッケージングデザインの確認、商品イメージの確認、印刷仕上がりの確認、デザインの確認を容易に行うことができる。なお、このような用途としては飲料缶の側面のデザイン、金属缶（箱）のデザイン、ペットボトルの包装体のデザイン、瓶の側面のデザイン等が例示できる。

Claims (10)

1. 未処理、または表面改質もしくはアンカー層を塗布した熱収縮性フィルム基材上に、重合可能なモノマーを１０〜９０重量％含有する２５℃で５〜１００ｍＰａ．ｓのインクジェットインキにより印字もしくは画像形成し、電子線照射により該印字部もしくは画像形成部を硬化させることを特徴とする熱収縮性フィルムへの印刷方法。
2. 熱収縮性プラスチックフィルムが、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレンおよびポリ塩化ビニリデンから選ばれる一種である請求項１の印刷方法。
3. 重合可能なモノマーが、１官能性モノマー、２官能性モノマーおよび３官能性モノマーから選ばれる少なくとも一種である請求項１または２記載の印刷方法。
4. インクジェットインキの着色剤含有量が０．１〜１５重量％である請求項１〜３記載の印刷方法。
5. インクジェットインキが、顔料、分散剤および重合可能モノマーを含有し、光重合開始剤を含有しないインクジェットインキである請求項１ないし３いずれか記載の印刷方法。
6. ８〜１００μφのノズルよりインクジェットインキを３〜１５μの厚さにて印字もしくは画像形成し、照射線量１０ＫＧｙ〜１５０ＫＧｙにて硬化させる請求項１ないし６いずれか記載の印刷方法。
7. 電子線の加速電圧が１０〜１５０ＫＶである請求項１ないし６いずれか記載の印刷方法。
8. 電子線照射装置が真空管型であることを特徴とする請求項１ないし７いずれか記載の印刷方法。
9. 請求項１ないし８いずれか記載の方法により得られた印刷フィルム。
10. 請求項９記載の印刷フィルムを立体物の周囲に包装し、該包装体を加熱して熱収縮性フィルムを収縮させる包装方法。