(57)【要約】【課題】本発明は、紙やプラスチックフィルム等の基材に大きなダメージを与えることなく、また設置環境に大きな制約を受けることなく電子線照射装置を印刷機やコーティング装置などに組込むことを可能にすることにより、熱風乾燥や紫外線硬化乾燥より省エネルギーで乾燥効率に優れた電子線硬化乾燥方式を利用した良好な被覆形成物をインラインで得る手段を提供する。【解決手段】対象物を搬送する工程、搬送された対象物に被覆剤を施す工程および当該被覆剤を施す工程に実質的に連続して、被覆剤を施した対象物に、真空管型電子線照射装置により電子線を照射する工程を有することを特徴とする被覆物形成方法である。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物を搬送する工程、搬送された対象物に被覆剤を施す工程および当該被覆剤を施す工程に実質的に連続して、被覆剤を施した対象物に、真空管型電子線照射装置により電子線を照射する工程を有することを特徴とする被覆物形成方法。
【請求項２】
請求項１記載の被覆物形成方法において、単一のまたは複数の被覆剤を施した後に真空管型電子線照射装置により、電子線を照射することを特徴とする被覆物形成方法。
【請求項３】
真空管型電子線照射装置による電子線が加速電圧１５０ｋＶ以下で照射されることを特徴とする請求項１または２記載の被覆物形成方法。
【請求項４】
対象物を搬送する装置、搬送された対象物に被覆剤を施す装置および当該被覆剤を施す装置にインライン化した、被覆剤を施した対象物に、電子線を照射する真空管型電子線照射装置を有することを特徴とする被覆物形成装置。
【請求項５】
請求項４記載の被覆物形成装置において、一つの回転ロール上で複数の被覆剤を施す際に、被覆剤を施す工程間に真空管型電子線照射装置を設けてなることを特徴とする被覆物形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プラスチックフィルムや紙などの基材上に、インキ、ワニス、接着剤などの被覆剤を印刷またはコーティングした後、電子線を照射して被覆剤を硬化乾燥させ、被覆物を形成する方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、印刷やコーティングにおけるインキやワニスなどの被覆剤は、地球環境の観点から近年は溶剤系から水系へと変化はあるものの、被覆物を乾燥させる主な方法は熱風を用いて被覆剤中の溶剤や水を飛ばすものである。しかしながらエネルギー効率が非常に悪いため、環境上も含め、省エネルギーの観点から被覆剤を無溶剤型とし紫外線で硬化乾燥させる方法が普及している。また紫外線方式では高濃度な被覆剤の硬化乾燥が不可能なこと、反応させるために必要な光開始剤は臭気が強いこと、紫外線に含まれる熱線により被覆剤にダメージがあることなど、更には皮膜硬度や生産性の観点から、紫外線に比べ化学反応の効率が高くエネルギー効率の良い電子線硬化乾燥方式が利用されてきている。しかしこれまでの電子線照射装置は大型で設置環境が制限される、また被覆剤が施されるプラスチックフィルムや紙などの基材に影響がある等の課題があり、特に印刷、コーティングの領域での利用は限られた範囲にとどまっているのが現状であった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
以上のことから、従来の熱風乾燥や紫外線硬化乾燥より省エネルギーで乾燥効率に優れた電子線硬化乾燥方式を、設置環境に制限されずに印刷機やコーティング装置などへ組込むことを可能にし、また基材にも大きなダメージを与えることなく優れた被覆物を得ることを目的とするものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする手段】
以上の課題を解決する手段として、第１の発明は、対象物を搬送する工程、搬送された対象物に被覆剤を施す工程および当該被覆剤を施す工程に実質的に連続して、被覆剤を施した対象物に、真空管型電子線照射装置により電子線を照射する工程を有することを特徴とする被覆物形成方法である。
【０００５】
第２の発明は、上記被覆物形成方法において、単一のまたは複数の被覆剤を施した後に真空管型電子線照射装置により、電子線を照射することを特徴とする被覆物形成方法である。
【０００６】
第３の発明は、真空管型電子線照射装置による電子線が加速電圧１５０ｋＶ以下で照射されることを特徴とする上記被覆物形成方法である。
【０００７】
第４の発明は、対象物を搬送する装置、搬送された対象物に被覆剤を施す装置および当該被覆剤を施す装置にインライン化した、被覆剤を施した対象物に、電子線を照射する真空管型電子線照射装置を有することを特徴とする被覆物形成装置である。
【０００８】
第５の発明は、上記被覆物形成装置において、一つの回転ロール上で複数の被覆剤を施す際に、被覆剤を施す工程間に真空管型電子線照射装置を設けてなることを特徴とする被覆物形成装置である。
【０００９】
なお、本発明において、第１の発明の「実質的に連続して」とは、一般的に、対象物を搬送しながら、被覆剤を施し、続けて電子線を照射すること、を意味している。但し、対象物の搬送は連続的または断続的、いずれでもよい。また、第４の発明の「インライン化した」とは、一般的に、被覆剤を施す装置と電子線照射装置とが結合、連結、一体化または隣接していることである、つまり対象物の搬送装置を通じて被覆剤を施す装置と電子線照射装置とが結合、連結、一体化または隣接していることを意味している。
【００１０】
本発明で述べる対象物としては、一般に印刷やコーティングなどで用いられる普通紙、専用紙、特殊紙；処理、未処理を問わずポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリアミド、塩化ビニル等のプラスチックフィルムまたはシート；ステンレス鋼（ＳＵＳ）、アルミ等の金属；セラミック、ガラス；これらの１種または２種以上の複合基材が挙げられる。またそれらは単一または積層体であってもよい。
【００１１】
対象物を搬送する工程は、対象物が連続の紙やプラスチィックフィルム等であれば、基材の巻き出しと巻取りを有するウエブ搬送方式等が、また枚葉紙であればチャック方式等が、また成形体であればコンベア方式等があげられ、対象物に合わせて適宜選ばれるものである。
【００１２】
これらの対象物が搬送され被覆物が施される工程において、本発明の被覆物として主なものは、各種印刷インキ、粘着剤、接着剤、ワニス等であり、印刷インキとしては、凸版インキ、オフセットインキ、グラビアインキ、フレキソインキ、スクリーンインキ等の電子線硬化型インキが挙げられる。インクジェットインキ等のデジタル印刷用のインキでもよい。また、塗料としては、アクリル樹脂系、エポキシ樹脂系、ウレタン樹脂系、ポリエステル樹脂系等の樹脂、および各種光感応性モノマーを用いた電子線硬化型塗料が挙げられる。さらに、接着剤や粘着剤としては、ビニル重合型（シアノアクリレート系、ジアクリレート系、不飽和ポリエステル樹脂系）、縮合型（フェノール樹脂系、ユリヤ樹脂系、メラミン樹脂系）、重付加型（エポキシ樹脂系、ウレタン樹脂系）などの反応硬化型（モノマー型、オリゴマー型）接着剤が挙げられる。上記のような印刷インキ、塗料、粘接着剤においては、従来から使用されている各種添加剤を使用することができる。各種添加剤の例としては、顔料、染料、安定剤、溶剤、防腐剤、潤滑剤、活性剤等が挙げられる。
【００１３】
本発明で被覆剤を対象物に施す工程とは、該被覆剤を対象物である紙やプラスチックフィルム基材などに印刷または塗布するものであり、その方法としては、通常のグラビア印刷、オフセット印刷、シルクスクリーン印刷、凸版印刷等の一般的な印刷方式の他、インクジェットをはじめとするオンディマンド印刷方式があげられる。また塗布方式としては、グラビアコート方式、リバースコート方式、キスコート方式、ダイコート方式、リップコート方式、コンマコート方式、ブレードコート方式、ロールコート方式、ナイフコート方式、カーテンコート方式、スロットオリフィス方式、スプレーコート方式等の各方式があげられ、１回または数回に分けても、また異なる方式を複数組み合わせて印刷または塗布しても良い。
【００１４】
本発明で、対象物、または被覆剤を施した対象物に電子線を照射する工程において使用する真空管型電子線照射装置とは、円筒状をなすガラスまたはセラミック製の真空容器と、その容器内に設けられ、陰極から放出された電子を電子線として取り出してこれを加速する電子線発生部と、真空容器の端部に設けられ、電子線を射出する電子線射出部と、給電部より給電するためのピン部とを有する。電子線射出部には薄膜状の照射窓が設けられている。電子線射出部の照射窓は、ガスは透過せずに電子線を透過する機能を有しており偏平状をなしている。そして、照射室内に搬送されてくる対象物、または被覆剤を施した対象物に照射窓から射出された電子線が照射される。本発明における真空管型電子線照射装置は、従来のドラム型の電子線照射装置のごとく、電子線発生部であるドラム内を常に真空引きしながら電子線を照射するタイプの装置と異なり、電子線発生部を真空引きする必要がないため、小型で、移動可能な装置である。なお、真空管型電子線照射装置としては、通常、円柱状の形状を有する照射管を用いるものであり、たとえば、１本ないし複数本の照射管を使用した装置である。
【００１５】
このような構成の照射管を有する装置は、米国特許第５、４１４、２６７号に開示されており、Ｕｓｈｉｏ　Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ（ＵＩＴ）社によりＭｉｎ−ＥＢ装置として知られている。この装置においては、低加速電圧でも電子線の透過力の低下が小さく、有効に電子線を取り出すことができる。これによって、低深度で電子線を作用させることが可能となり、対象物の表面に施された被覆物である印刷層、接着層、粘着層、ニス層を効率良く硬化、架橋、乾燥させたり、被覆剤を施さない対象物であればその表面層を改質させるものである。また、低加速電圧、低エネルギーにより２次電子線の発生量を低下させることができるようになり大がかりなシールド構造を必要としない。
【００１６】
上記の被覆剤を施した対象物において、本発明で使用する電子線は、被覆剤である印刷層、接着層、粘着層、ニス層を効率良く硬化、架橋、乾燥させるために、被覆剤が施こされた基材に出来るだけダメージを与えないように照射される。通常のインキ、接着剤、粘着剤、ニス等の膜厚を考え、１５０ｋＶ以下、好ましくは１０〜１２５ｋＶ、より好ましくは４０〜８０ｋＶの加速電圧で照射される。また被覆剤のない対象物の表面改質においても同様で、対象物の内部にはできるだけダメージを与ず、表面のみ処理できるように上記の加速電圧で照射されるものである。
【００１７】
このように電子線照射装置を小型に設計することで、印刷機やコーティング装置などにおいて、被覆剤が施される工程の後段に組込み、インラインで効率的に被覆物を形成するものである。特にインキの多色刷りや、インキ印刷後にオーバーコートするなど、被覆材を施す工程が複数にわたる場合においては特に有効で、任意の工程間に電子線照射装置を設置しインライン化すれば、良好な被覆物を得るためにどの工程で照射するかを選択するなど最適な条件が設定できる。
【００１８】
更に小型化をすすめることにより、一つの回転ロールで複数の被覆物を施す際にも、被覆物を施す工程間に電子線照射装置を設けることが可能となり、いわゆるセンタードラムで多数色を印刷し、一色毎に乾燥させる胴間乾燥方式を可能とするものである。このような電子線の照射方法は従来の装置では到底不可能であり、特にラベル印刷などの処理幅が狭いナローウエブには優位である。また電子線照射のみでなく、従来の熱風方式や紫外線方式などのその他の乾燥方式と組合せてインライン化することはなんら問題なく、最も適した形態を選定すればよく、また被覆剤もそれに合わせて選ばれる。
【００１９】
電子線は、一般には窒素などの不活性ガスで雰囲気を置換して低酸素濃度下で照射される。ここで低純度の窒素を用いたり、または窒素供給量を少なくして窒素消費量を削減し、高酸素濃度の雰囲気で照射することによりコスト低減がはかられたりするが、窒素を用いずに空気中で照射を行うことにより、窒素供給のための付帯設備を省いたり、イナーティングのための構造や作業環境の制約を緩和するものである。また本発明の電子線照射装置は大掛かりなＸ線シールド構造を必要としないため、印刷機やコーティング装置等の組込む形状にあわせて適宜設計を行えばよい。
【００２０】
【実施の形態】
本発明による印刷機への組込み例を図１と図２に示す。
【００２１】
図１は、スタック型印刷機の概略側面図を、また図２はセンタードラム型印刷機に電子線照射装置を組込みインライン化した装置の概略側面図を示したものである。
【００２２】
まず図１を説明する。左側の巻出し部１より巻出されたウエブ状のプラスチックフィルムを搬送装置（ロール等、図示していない）により搬送し、一色毎にインキをフレキソ印刷機（被覆剤を施す装置）２で印刷し、その後段に設けた電子線照射装置３により硬化乾燥させる。計４回その工程が繰り返され、４色からなる画像を施した後、その画像上にクリアーワニスをナイフコーター４でトップコートし、最終の電子線照射装置５で硬化乾燥させる工程を経て、右側の巻取り部６で巻き取る構成である。
【００２３】
次に図２を説明する。巻出し部７から巻出されたコート紙を、センタードラム１２に巻き付け、センタードラムに設置した樹脂凸版を用いた印刷機８で４色のインキが印刷される。各印刷間に電子線照射装置９を配置し、印刷毎に電子線を照射してインキを硬化乾燥させる胴間方式をとり、巻取り部１１で巻き取る構成である。なお、電子線照射装置９の一部または全部を省略し、電子線照射装置１０で照射をすようにしてもよい。勿論、電子線照射装置１０を省略することもできる。
【００２４】
また、図１、図２の両装置とも、電子線を照射する工程を適宜選択し、例えば４色のインキをウエット・オン・ウエットで印刷した後に、最終段でのみ電子線を照射し一括して硬化乾燥させる工程等もとることができる。また、図１の３の一部（通常、１色目、１色目から２色目、１色目から３色目）または全部、あるいは５をなくしたり、電子線照射装置以外の別の手段に変更したりすることもできる。図２の９の一部（通常、１色目、１色目から２色目、１色目から３色目）または全部をなくしたり、あるいは１０をなくしたり、電子線照射装置以外の別の手段に変更することもできる。電子線照射装置の一部の代わりに紫外線（ＵＶ）乾燥装置を設置し、ＵＶと電子線のハイブリッド方式としてもよい。
【００２５】
【発明の効果】
本発明により、紙やプラスチックフィルム等の基材に大きなダメージを与えることなく、また設置環境に大きな制約を受けることなく電子線照射装置を印刷機やコーティング装置などに組込むことを可能にしたため、熱風乾燥や紫外線硬化乾燥より省エネルギーで乾燥効率に優れた電子線硬化乾燥方式を利用した良好な被覆形成物をインラインで得ることができるようになった。
【図面の簡単な説明】
【図１】は、スタック型印刷機の概略側面図を、また
【図２】はセンタードラム型印刷機に電子線照射装置を組込みインライン化した装置の概略側面図を示したものである。
図中の符号は、１−対象物の巻出し部、２−印刷装置（被覆剤を施す装置）、３−電子線照射装置、４−クリヤーワニスのナイフコーター、５−電子線照射装置、６−対象物の巻取り部、７−対象物の巻出し部、８−印刷機、９−電子線照射装置、１０−電子線照射装置、１１−対象物の巻取り部、１２−センタードラム、をそれぞれ示す。
【図１】
2004042415.tif 000002
【図２】
2004042415.tif 000003