(57)【要約】【課題】  従来のウレタンローラよりも印刷性能を向上させ、延命化を図るとともに、インキ溶剤の影響及び接触による発生熱の影響を受け難い印刷機用ローラを得る。【解決手段】  水酸基を２個以上有し且つ分子量が１０００以上のオレフィン系物質であるオレフィン系ポリオールと、ＮＣＯ末端を２個以上有している物質であるジイソシアネートとを反応させて得られるオレフィン系ウレタンを芯材へ加熱成形することでオレフィン系ウレタンローラを得る。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸体に一層以上の被覆層が形成されたローラであって、前記被覆層の表層は、少なくともオレフィン系ウレタンを成分とすることを特徴とする印刷機用ローラ。
【請求項２】
前記オレフィン系ウレタンは、水酸基を２個以上有し且つ分子量が１０００
以上のオレフィン系物質であるオレフィン系ポリオールと、ＮＣＯ末端を２個以上有している物質であるジイソシアネートとを反応させて得られるオレフィン系ウレタンであることを特徴とする請求項１記載の印刷機用ローラ。
【請求項３】
前記被覆層の表層は、水酸基を２個以上有し且つ分子量が１０００以上のエーテル系物質であるエーテル系ポリオールと、水酸基を２個有し且つ分子量５００以下の物質であるジオールと、ＮＣＯ末端を２個以上有している物質であるジイソシアネートとを反応させて得られるエーテル系ウレタンと、前記オレフィン系ウレタンとを混合した組成物からなることを特徴とする請求項１又は２記載の印刷機用ローラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、印刷機に用いられるローラに関し、主材質にオレフィン系ウレタンを用いた印刷機用ローラに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
印刷機用ローラとしては、軸体である金属芯の表層にアクリロニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）を被覆したゴムローラや軟質ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）を被覆した樹脂ローラが用いられている。これらのローラは、成型加工性、耐油性、粘弾性に優れているが、少なからずインキ内の溶剤成分がローラを被覆するゴム層又は樹脂層へ浸透することで、変形及び／又は変色が発生し、その寿命は短いものである。また、版面との接触により発生する摩擦熱により、ローラの表面硬度が低下することから磨耗が顕著となる。この磨耗は、版面の画線形状に影響を受け、不均一に発生することから安定したインキの転移及び／又は拭取ができず、印刷トラブルを発生させている。
【０００３】
このようなＮＢＲローラやＰＶＣローラの代替材料として、磨耗を改善するため、ローラを被覆する材質にウレタンを用いる方法がある。この場合、ＰＶＣ樹脂材に一定量のウレタンを混合させ、ローラ芯に塗布および焼成を行って樹脂層を形成させるものであるが、該ローラに関しては含有されるウレタンによって、印刷特性は向上するが、ローラを被覆する材質にＰＶＣ樹脂材が含まれていることから、従来のＰＶＣローラの場合と同様に磨耗を生じ、僅かな耐久性向上しか図れない。
【０００４】
また、金属芯の表面にウレタン単体を型で成形結合して形成されたウレタンローラが用いられる場合もある。ウレタンは耐久性に優れるだけでなく、インキの浸透が規制できることから有用性がある。しかし、近年、高速印刷に適したインキとして、インキの乾燥を紫外線の照射により促進することができるＵＶ用インキが用いられているが、このインキの溶剤成分がローラの被覆部に浸透することから、ローラを変形させて、問題となっていた。例えば、直径８０ｍｍのものが８１〜８２ｍｍになってしまうことがある。この場合、ローラと対接する版胴との関係が狂ってきて印刷の品質が損なわれることから、微妙な再調整が頻繁に必要となる。これらの問題を勘案した印刷機用ローラとして、インキに影響を受け難いローラが強く求められている。
【０００５】
印刷機に用いるウレタンローラとしては、特開平８−１４３１９９号公報のようなゴム層としてＴＰＵ、ＮＢＲ及び硫黄系架橋剤から成るブレンドゴム組成物を用いたことを特徴とするゴムローラ。また、ＴＰＵ層から成る内層と、そのＴＰＵ層上に設けたＴＰＵ、ＮＢＲ及び硫黄系架橋剤から成るブレンドゴム組成物の表層とから成ることを特徴とするゴムローラがある。
【０００６】
また、特開２０００−３１９３４８号公報のようなジイソシアネート二重体及びジオール等を反応させ、合成されたポリウレトジオン化合物を粉砕して粉体にし、次に前記粉体に高分子ジオール、充填剤等を練合して練肉機で練合し、ペースト化樹脂又は前記ペースト化樹脂にペーストＰＶＣを混合したブレンドペースト化樹脂を用いて薄膜状に塗り重ねる方法又は型に流し込む方法でワイピングローラを得るものがある。
【０００７】
さらに、特開２００３−２３７０１９号公報のような表面層に少なくとも二層のウレタン被覆層を有する構成の凹版印刷機用のワイピングローラ、前記ウレタン被覆層の表層ウレタンの硬さはＪＩＳ−Ａ硬さの８５°以上９７°以下であることを特徴とする前記記載の凹版印刷機用ワイピングローラ、前記ウレタン被覆層の圧縮弾性率が９〜２８ＭＰａであることを特徴とする前記記載の凹版印刷機用ワイピングローラの構成がある。
【０００８】
【特許文献１】特開平８−１４３１９９号公報
【特許文献２】特開２０００−３１９３４８号公報
【特許文献３】特開２００３−２３７０１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
これらの発明は、従来のローラ材質であるＮＢＲやＰＶＣといったゴムや樹脂と比較して耐磨耗性に優れ、延命化が可能である。また、ローラ表層へのインキの溶剤成分の浸透を幾分かは抑制することが可能である。しかし、インキ中の溶剤成分の浸透を完全に規制することができなかった。このことで、序々にではあるが、ローラの表面硬度にムラが発生し、ローラ表面が凹凸することになり、結果として品質の良い印刷物を得ることが困難となってくる。また、磨耗頻度は鈍化したものの磨耗することにかわりなく、定期的なローラ交換が必要不可欠であった。
【００１０】
また、このウレタンローラの交換に作業手間がかかるだけでなく、ウレタンローラはＮＢＲやＰＶＣローラと比較して、ローラ製造に関わるコストが２〜３倍必要であったことから、印刷機用のローラとしてウレタンローラへ移行しない場合もあり、定着していない現状がある。
【００１１】
本発明は、これらの問題点を解決するため、従来のウレタンローラよりも印刷性能を向上させ、延命化を図るとともに、インキ溶剤の影響を受け難いオレフィン系ウレタンローラを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の課題を解決するために、本発明の印刷機用ローラは、軸体に一層以上の被覆層が形成されたローラであって、前記被覆層の表層が少なくともオレフィン系ウレタンを成分とすることを特徴としている。
【００１３】
また、前記オレフィン系ウレタンは、水酸基を２個以上有し且つ分子量が１０００以上のオレフィン系物質であるオレフィン系ポリオールと、ＮＣＯ末端を２個以上有している物質であるジイソシアネートとを反応させて得られるオレフィン系ウレタンであることを特徴としている。
【００１４】
さらに、前記被覆層の表層は、水酸基を２個以上有し且つ分子量が１０００以上のエーテル系物質であるエーテル系ポリオールと、水酸基を２個有し且つ分子量５００以下の物質であるジオールと、ＮＣＯ末端を２個以上有している物質であるジイソシアネートとを反応させて得られるエーテル系ウレタンと、前記オレフィン系ウレタンとを混合した組成物からなることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の印刷機用ローラが、適度な硬度と低摩擦性及び優れた耐摩耗性を有するオレフィン系ウレタンを表層へ配置したことにより、ＮＢＲローラやＰＶＣローラを用いた従来の印刷機用ローラのように、磨耗による度重なるローラ交換作業を必要とせず、また長期間の繰り返し使用によっても、従来の印刷機用ローラに見られる摩滅損耗、剥離、膨潤等による印刷トラブルを回避できる。
【００１６】
また、オレフィン系ウレタンを表層に有する本発明の印刷機用ローラは、インキ内の溶剤成分が浸透し難く印刷適性に優れていることから、連続的に品質の良い印刷物を得ることができるという効果を奏する。
【００１７】
また、ローラ表面の硬度を安定化させることができることから、品質安定のための作業者のこと細かな接触圧調整を削減することができ、作業手間を省略できるという効果を奏する。
【００１８】
また、従来まで環境ホルモンに該当している塩化ビニルが中心成分であったが、ウレタンを主成分とすることから、脱塩ビ化にともなう環境改善が図れるといった効果を奏する。
【００１９】
さらに、本発明の印刷機用ローラによれば、従来の印刷機用ローラに生ずる不都合が全て解消され、長期間の繰り返し使用にも充分に耐久性を有し、また印刷品質が低下することがないという効果を奏する。
【実施例】
【００２０】
以下、図１及至図４に基づき、この発明の実施形態を説明する。図１は本発明に係る概略図である。また、図２、図３は本発明に係る別形態の概略図である。図４は一般的なワイピングローラの概略図である。
【００２１】
本発明の代表例であるオレフィン系ウレタンワイピングローラ５について、そ
の製造方法と共に説明する。ワイピングローラは、凹版印刷に用いられ、凹版版面上の余剰インキを拭き取る役割をはたすローラである。図４のとおり一般的なのワイピングローラ８は、金属芯４に図示しないベークライトを巻き付け、該ベークライトの上に図示しないＮＢＲを巻き付け、該ＮＢＲ上にＰＶＣ３を巻き付ける方法で製造している。一方、オレフィン系ウレタンワイピングローラ５は、図１に示すとおり、ワイピングローラのＰＶＣ３の上に、接着層２とその接着層２の上にオレフィン系ウレタン１を形成して作製する。
【００２２】
まず、オレフィン系ウレタン1の製造手順を説明する。水酸基を２個以上有し且つ分子量が１０００以上のオレフィン系物質であるエポール（水酸基末端ポリオレフィン系ポリオール；出光興産社製）１ｍｏｌと水酸基を２個有し且つ分子量５００以下の物質であるジイソシアネート２ｍｏｌの割合に適量のスズ系触媒を加えて６０℃〜８０℃の温度にて加熱することで反応を促進し、ＮＣＯ末端を２個以上有している物質であるＮＣＯ末端プレポリマーを得る。前記ＮＣＯ末端プレポリマーに硬化剤であるアミノ基２個を有するジアミンを加えて、注型成形機において、攪拌、真空脱泡した後、１２０℃に加熱・反応させる。
【００２３】
次に、図１を用いてワイピングローラ化について説明する。金属芯４、図示しないベークライト、図示しないＮＢＲ、ＰＶＣ３から成る一般的なワイピングローラの上層に、物理的及び化学的結合が得られるように水酸基を有するエポキシ樹脂を変性して官能基を導入し、そこにポリアミド樹脂を練合することで化学反応を促進させ、ＮＣＯ末端を多く存在させた接着層２を設ける。その上部に前記オレフィン系ウレタン１を巻き付ける。例えば、内部に軸体が配置され、型温が１６０℃、モールド内圧が０．２Ｍｐａである筒型モールドに注入し、自然冷却することでローラ形状に成形する。この場合、ＮＣＯ末端はオレフィン系ウレタン１にも含まれていることから、化学反応し強固な接着とすることができる。
【００２４】
このとき、オレフィン系ウレタン１の下層の位置に図示しないＮＢＲ、ＣＲのゴム層及び／又はＰＶＣ３の樹脂層を中間層として設ける形態とする場合もある。上述ゴム層以外にもＦＫＭ、ＶＭＱ、ＥＰＤＭ、ＡＣＭ、ＩＩＲ、ＣＳＭのゴム層を用いる場合もある。また上述樹脂層以外にもＰＴＦＥの樹脂層を用いる場合もある。
【００２５】
図１に示す形態でローラを作製する場合、軸体である金属芯４、図示しないベークライト層、図示しないＮＢＲ層、ＰＶＣ層３、オレフィン系ウレタン層１の夫々の組み合わせによる境面の接着は、接着剤が無くても接着はする。しかしながら、接着力が弱いことから、接着剤を接着助剤として塗布している。この場合、一般的な工業用接着剤が用いられている。また、オレフィン系ウレタン層１は金属芯４との接着には問題ないが、図示しないベークライト層、図示しないＮＢＲ層といったゴム層との接着は非常に弱く、印刷機用ローラとして勘案すれば、上述した物理的及び化学的結合が必要不可欠である。
【００２６】
また、ＰＶＣ層３は樹脂であることから、この場合のＰＶＣ層３とオレフィン系ウレタン層１との接着は、ＮＢＲ接着剤の替わりにＰＶＣ接着剤を用いることになる。ＰＶＣ接着剤も接着手段は同様であり、ＰＶＣ接着剤を変性して官能基を導入し、そこにジイソシアネートを加えることで、化学反応を促進させ、ＮＣＯ末端を多く存在させる。このＮＣＯ末端はオレフィン系ウレタン１にも含まれていることから、化学結合し、より強力な接着とすることができる。
【００２７】
次にバイトにてローラ表面を研磨し、更に砥石にて仕上げることで直径３３０ｍｍ〜３４０ｍｍのオレフィン系ウレタンワイピングローラ５を得る。
【００２８】
このようにして作製したオレフィン系ウレタンワイピングローラ５は表面硬度が９２°であり、長期間の使用においても硬度ダウンすることがなく、凹版版面上の余剰インキの掻き取りを安定的且つ効率的に実施することができ、従来の印刷機用ローラに見られた摩滅損耗、剥離、膨潤等による印刷トラブルを回避することができる。
【００２９】
このようにして得られたオレフィン系ウレタンワイピングローラ５は、ワイピング液との相性としては、一般的なウレタン素材であるエステル系ウレタン６と比較して、耐水性が高いため、ワイピング液の浸透が抑制できる。エステル系ウレタン６でも浸透は顕著には見られないが、オレフィン系ウレタン１に関しては限りなく浸透しないことを見出した。また、ＵＶインキのワニス成分との相性は、ＵＶワニスのＵＶモノマー（例えば、ＰＥＧ４００ＤＡ；日本化薬社製）の分子量が５００と小さいことから、ローラ基材へ浸透しやすいものであるが、オレフィン系ウレタン１は前記ＵＶモノマーとの親和性が低い特徴を有しており、ローラへ浸透し難いという結果を得た。
【００３０】
次に、材質の特性について簡易比較試験を実施した結果を記載する。ＰＶＣ３、エステル系ウレタン６、オレフィン系ウレタン１の各種サンプル（２０ｍｍ×２０ｍｍ、厚み５ｍｍ）を用意し、ＵＶモノマーであるＰＥＧ４００ＤＡ（１００ｍｌ）に５日間浸漬させた結果、その重量変化を表１、厚み変化を表２に示す。
【００３１】
【表１】
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【００３２】
【表２】
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【００３３】
また、上記の浸漬における硬度変化については、表３に示す結果を得た。
【００３４】
【表３】
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【００３５】
なお、実印刷においては、夫々の材質に熱と圧力を加えられ、さらに硬度が軟化する。ワイピングローラを例に見れば、ＰＶＣ３が１０°程度、エステル系ウレタン６が６〜８°程度、オレフィン系ウレタン１が０〜１°程度である。
【００３６】
オレフィン系ウレタンワイピングローラ５には、熱硬化、熱可塑タイプが存在する。上述した実施例では、熱硬化タイプについて紹介しているが、熱硬化とは、加えられた熱により起こる化学反応によって硬化し、流動が止まるゴム（樹脂）のことをいい、一度熱を加えて固まったら、再び熱を加えても流動化することはないという性質を持つものである。場合によっては、熱可塑タイプを利用する場合もある。熱可塑とは、加熱によって軟化し、成形加工しやすくなり、冷却すると硬化する性質をもつ合成ゴム（合成樹脂）のことをいう。
【００３７】
熱硬化タイプの大きな特長の一つとしては、硬化剤であるアミンの投入量により、表面硬度を容易に変更することができることにある。表４に示すとおり、ワイピングローラの場合９０°〜９５°の範囲内において適正な性質を示すことが確認されている。
【００３８】
【表４】
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【００３９】
また、作製時にアミンの配合量を調整することで所望の表面硬度を得ることができる。例えば、ワイピングローラの表面硬度はアミンの配合量を１０％とした場合は表面硬度８５°になり、アミンの配合量を１５％とした場合は表面硬度９８°となる。
【００４０】
なお、アミンを入れた熱硬化タイプローラは、硬度ダウンが起こり難い材質となる。印刷機用のローラとしては、硬度変化の少ないローラの方が版面との接触圧調整がし易く、使い勝手の良いローラを得ることになる。
【００４１】
前記実施例に基づいて製造したオレフィン系ウレタンワイピングローラ５を使用し、印刷を行った結果、従来の一般的なウレタンワイピングローラ８よりも温度依存性、余剰インキの拭取特性に優れるワイピング適性が得られた。加えて、耐久性に関しても大幅に改善できた。
【００４２】
前記オレフィン系ウレタンワイピングローラ５は、図２に記載された形態に作製することも可能である。また、前記オレフィン系ウレタンワイピングローラ５は、図３に記載された形態に作製することも可能である。この場合、エーテル系ウレタンとオレフィン系ウレタン１を混合したウレタン７をローラの表層に配するものであるが、その混合割合としては、エーテル系ウレタン２０％、オレフィン系ウレタン８０％としたものが印刷適性より評価して最適であった。エーテル系ウレタンとオレフィン系ウレタン１の混合比による
適正評価を表５に示す。
【００４３】
【表５】
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【００４４】
エーテル系ウレタンとオレフィン系ウレタン１の混合比は、６０／４０とした場合は、所望するローラ硬度を得ることが難しくなる。ローラ硬度については硬化剤であるアミンの配合を変更することで調整することは可能であるが、多量にアミンを入れることによる成分変化が懸念されることとなる。また、エーテル系ウレタンとオレフィン系ウレタン１の混合比は、８０／２０とした場合は、エーテル系ウレタンの性質が少なからず影響することから、極僅かではあるが、前記ＵＶモノマーが浸透することとなり、印刷適正を阻害してしまう。前記オレフィン系ウレタンワイピングローラ５は、熱可塑タイプのローラとして製作することも可能である。
【００４５】
なお、本発明の実施例では、凹版印刷機に用いるワイピングローラについて紹介しているが、これに限定されるものでなく、食品加工用設備、産業廃棄用設備等、強力な圧力、溶剤成分等の過酷な条件下で使用されているローラに用いることができることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明に係る概略図である。
【図２】本発明に係る別形態の概略図である。
【図３】本発明に係る別形態の概略図である。
【図４】一般的なワイピングローラの概略図である。
【符号の説明】
【００４７】
１  オレフィン系ウレタン
２  接着層
３  ＰＶＣ
４  金属芯
５  オレフィン系ウレタンワイピングローラ
６  エステル系ウレタン
７  エーテル系ウレタンとオレフィン系ウレタンを混合したウレタン
８  一般的なウレタンワイピングローラ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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