(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ウレタンローラを得る。【解決手段】エーテル系ポリオールと、ジオールと、ジイソシアネートを反応させて得られるエーテル系ウレタンを芯材へ加熱成形することでエーテル系ウレタンローラを得る。また、エーテル系ポリオールとジイソシアネートを反応させて得られるＮＣＯ末端プレポリマーとジアミンを混合し、芯材へ加熱成形することでエーテル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】
軸体に少なくとも一層以上の被覆層が形成されたローラであって、前記被覆層の最上層がエーテル系ウレタン層であることを特徴とする印刷機用ローラ。
【請求項２】
前記エーテル系ウレタン層は、水酸基を２個以上有し、かつ分子量が１，０００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、かつ分子量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で形成されてい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】
前記最上層の下層の位置に、中間層としてエボナイト層、ＮＢＲ層、ＣＲ層、ＰＶＣ層のうち、少なくとも１つ以上の層を有してい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。
【請求項４】
前記中間層と前記最上層との境面に、水酸基を有するエポキシ樹脂に硬化剤であるアミン及び／又はポリアミド樹脂を練合した接着層を有していることを特徴とする請求項１及至３記載の印刷機用ローラ。
【請求項５】
水酸基を２個以上有し、かつ分子量が１，０００以上のエーテル系物質であるポリオールと、水酸基を２個有し、かつ分子量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を混合し加熱によって反応させてペレットを得る第１のステップと、第１のステップで得られたペレットを、射出成形機においてかく拌及び脱泡後に加熱し、溶融化したペレットを得る第２のステップと、第２のステップで得られた溶融化ペレットを、内部に軸体が配置され、型温が１８０〜２２０℃及びモールドの最大内圧が０．１〜０．３ＭＰａに設定された筒型モールドに注入し成形する第３のステップから作製することを特徴とする印刷機用ローラの製造方法。
【請求項６】
水酸基を２個以上有し、かつ分子量が１，０００以上のエーテル系物質であるポリオールと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混合し反応させて得られる両末端にイソシアネート基を有する物質であるＮＣＯ末端プレポリマーと、アミン基２個を有する物質であるジアミンとを混合する第１のステップと、第１のステップで得られた物質を、射出成形機においてかく拌及び脱泡後に加熱し、溶融させてペーストを得る第２のステップと、第２のステップで得られたペーストを、内部に軸体が配置され、型温が１８０〜２２０℃及びモールドの最大内圧が０．１〜０．３ＭＰａに設定された筒型モールドに注入し成形する第３のステップから作製することを特徴とする印刷機用ローラの製造方法。
【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オフセットローラやワイピングローラに関し、主材質にエーテル系ウレタンを用いた印刷機用ローラ及びその製造方法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上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、少なからずインキがローラ内部に浸透することで、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表面硬度が低下することから磨耗が顕著である。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】
前記ＮＢＲローラや前記ＰＶＣローラの代替材料として、磨耗を改善するため、ローラ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ブレンドさせ、ローラ芯に塗布及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、ローラ基材がＰＶＣ樹脂材であることから、従来のＰＶＣローラの場合と同様に摩耗を生じ、僅かな耐久性向上しか図れない。
【０００４】
また、ウレタン単体を金属芯に型で成形結合して形成し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。このインキはインキ内の溶剤がローラ内部に入り込むことから、ローラを変形させており、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。そうなると版胴とそれらのローラとの関係が狂ってきて印刷の品質が損なわれるから、微妙な再調整がしばしば必要となる。
これらの問題を勘案した印刷機用ローラとして、インキの影響を受けな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及びその製造方法としては、ポリウレタンエラストマー用ポリエステルを加熱し、可塑剤を注入してかく拌し、硬化剤を注入してかく拌し、減圧脱水した後、型に注入し、加熱して硫化後に離型する印刷機用ポリウレタンローラの製造方法であって、前記可塑剤はフタル酸ジィエチル、前記硬化剤はトリレンジイソシアネートを含んで構成される印刷機用ポリウレタンローラの製造方法がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
また、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がある。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外層とから成ることを特徴とするゴムローラがある（例えば、特許文献２参照）。
【０００７】
また、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（例えば、特許文献３参照）。
【０００８】
また、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最上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（例えば、特許文献４参照）。
【０００９】
【特許文献５】特開平５−３０１３３５号公報
【特許文献６】特開平８−１４３１９９号公報
【特許文献７】特開２０００−３１９３４８号公報
【特許文献８】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】
【００１０】
前記発明は、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、表面へのインキの溶剤成分の進入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の大半を規制することができなかった。このことで、徐々にではあるが、ローラの表面硬度にムラが発生し、ローラ表面の磨耗による凹凸が生じることになり、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、定期的にローラ交換が必要不可欠であった。
【００１１】
また、前記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、ローラ製造にかかわるコストが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に移行しない場合もあり、定着していない現状がある。
【００１２】
本発明は、前記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にくいエーテル系ウレタンローラ及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
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、軸体に少なくとも一層以上の被覆層が形成されたローラであって、前記被覆層の最上層がエーテル系ウレタン層であることを特徴としている。
【００１４】
また、前記エーテル系ウレタン層は、水酸基を２個以上有し、かつ分子量が１，０００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、かつ分子量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で形成されていることを特徴としている。
【００１５】
また、前記最上層の下層の位置に、中間層としてエボナイト層、ＮＢＲ層、ＣＲ層、ＰＶＣ層のうち、少なくとも１つ以上の層を有していることを特徴としている。
【００１６】
また、前記中間層と前記最上層との境面に、水酸基を有するエポキシ樹脂に硬化剤であるアミン及び／又はポリアミド樹脂を練合した接着層を有していることを特徴としている。
【００１７】
また、前記ウレタンローラの製造方法としては、水酸基を２個以上有し、かつ分子量が１，０００以上のエーテル系物質であるポリオールと、水酸基を２個有し、かつ分子量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を混合し加熱によって反応させてペレットを得る第１のステップと、第１のステップで得られたペレットを、射出成形機においてかく拌及び脱泡後に加熱し、溶融化したペレットを得る第２のステップと、第２のステップで得られた溶融化ペレットを、内部に軸体が配置され、型温が１８０〜２２０℃及びモールドの最大内圧が０．１〜０．３ＭＰａに設定された筒型モールドに注入し成形する第３のステップから作製することを特徴としている。
【００１８】
さらに、前記ウレタンローラの製造方法としては、水酸基を２個以上有し、かつ分子量が１，０００以上のエーテル系物質であるポリオールと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混合し反応させて得られる両末端にイソシアネート基を有する物質であるＮＣＯ末端プレポリマーと、アミン基２個を有する物質であるジアミンとを混合する第１のステップと、第１のステップで得られた物質を、射出成形機においてかく拌及び脱泡後に加熱し、溶融させてペーストを得る第２のステップと、第２のステップで得られたペーストを、内部に軸体が配置され、型温が１８０〜２２０℃及びモールドの最大内圧が０．１〜０．３ＭＰａに設定された筒型モールドに注入し成形する第３のステップから作製することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１９】
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エーテル系ウレタンを上層に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、摩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表面の摩耗や損傷、剥離、膨潤等による印刷トラブルを回避できる。
【００２０】
また、エーテル系ウレタン層を最上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を奏する。
【００２１】
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、脱塩ビ化が図れ、環境面への効果を奏する。
【００２２】
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微妙な接触圧調整を削減することができ、作業の手間を省略できるという効果を奏する。
【００２３】
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表面の摩耗や損傷、剥離、膨潤等による印刷トラブルが全て解消され、長期間の繰り返し使用にも十分に耐久性を有し、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】
【００２４】
以下、図１及至図６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。図３は本発明に係るローラ製造方法の一実施例のフロー図である。また、図２は本発明に係る別形態の概略図である。図４は本発明に係る別形態のローラ製造方法のフロー図である。また、図５及び図６は、夫々一般的なワイピングローラ、オフセットローラの概略図である。
【００２５】
本発明の代表例であるエーテル系ウレタンワイピングローラ１０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５のとおり一般的なワイピングローラ２０は、鉄心６にベークライト５を巻き付け、該ベークライト５の上にＮＢＲ４を巻き付け、該ＮＢＲ４上にＰＶＣ３を巻き付ける方法で製造している。一方、エーテル系ウレタンワイピングローラ１０は、図５に示すワイピングローラ２０のＰＶＣ３の上に、図１に示すとおり、接着層２とその接着層２の上にエーテル系ウレタン１を形成している。
【００２６】
まず、図３を用いて、エーテル系ウレタン1の製造手順を説明する。最初にエーテル系ウレタン1のペースト化について説明する。水酸基を２個以上有し、かつ分子量が１，０００以上のエーテル系物質であるポリオール１ｍｏｌと水酸基を２個有し、かつ分子量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ン基２個を有するジアミンを加えて、射出成形機において、かく拌、真空脱泡した後、１２０℃に加熱・溶融しペースト化させる。
【００２７】
図１を用いて、ワイピングローラ化について説明する。鉄芯６、ベークライト５、ＮＢＲ４、ＰＶＣ３から成る一般的なワイピングローラ２０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。その上部に前記エーテル系ウレタン１を巻き付ける。この場合、ＮＣＯ末端はエーテル系ウレタン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。巻き付ける方法は、前記ペーストをかく拌及び脱泡機能を有する射出成形機にて加熱し溶融させ、内部に軸体が配置され、型温が２００℃、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。
【００２８】
このとき、エーテル系ウレタン１の下層の位置にＮＢＲ４、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。
【００２９】
図１に示す形態でローラを作製する場合、軸体である鉄芯６、ベークライト層５、ＮＢＲ層４、ＰＶＣ層３、エーテル系ウレタン層１の夫々の組み合わせによる境面の接着は、接着剤がなくても接着はする。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、エーテル系ウレタン層１は鉄芯６との接着には問題ないが、ベークライト層５、ＮＢＲ層４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。
【００３０】
また、ＰＶＣ層３は樹脂であることから、この場合のＰＶＣ層３とエーテル系ウレタン層１との接着は、ＮＢＲ接着剤の代わりに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末端はエーテル系ウレタン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。
【００３１】
なお、筒型モールドで成形されたローラは、その表面状態のままで使用することも可能であるが、用途に応じてローラ表面をバイトで研磨し、更に砥石で仕上げて使用する。例えば、エーテル系ウレタンワイピングローラ１０の場合は、ローラ表面をバイトで研磨し、砥石で仕上げることで、直径３３０〜３４０ｍｍを得る。
【００３２】
このようにして作製したエーテル系ウレタンワイピングローラ１０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か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。
【００３３】
このようにして得られたエーテル系ウレタンワイピングローラ１０は、ワイピング液との相性としては、エステル系ウレタンと比較して、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でも浸透はほとんど見られないが、エーテル系ウレタンに関しては皆無である。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、ローラ基材に浸透しやすいものであるが、エーテル系ウレタン１は前記ＵＶモノマーとの親和性が低い特長を有しており、ローラへ浸透し難いものである。
【００３４】
次に、材質の特性について簡易確認試験を実施した結果を記載する。ＰＶＣ、エステル系ウレタン、エーテル系ウレタンの３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、その重量変化、厚み変化を確認した。その内容が表１及び表２のとおりである。また、表３のとおり、その時の硬度変化を確認した。
【００３５】
（表１）
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【００３６】
（表２）
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【００３７】
（表３）
2005342937.tif 000005
【００３８】
また、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、ＰＶＣが１０°程度、エステル系ウレタンが６〜８°程度、エーテル系ウレタンが０〜１°程度である。
【００３９】
次にオフセットローラ化について説明する。オフセットローラ２１は、インキを練る練りローラ、インキ壺から練りローラへインキを転移させる移しローラ、インキを版面に転移させる着けローラがある。
【００４０】
図６のとおり一般的なオフセットローラ２１は、筒型モールドへ鉄芯６を設け、その上にＮＢＲ４やＰＶＣ３を被覆してローラを形成し、表面研削することで所望のオフセットローラ２１としている。また、円筒状のローラ芯金を作製し、中空円筒状に作製したＮＢＲ４やＰＶＣ３を嵌着し、表面研削することでローラを得ることもある。
【００４１】
本発明のエーテル系ウレタンオフセットローラ１１は、筒型モールドに鉄芯６を設け、その鉄芯６の表面に工業用接着剤を塗布し、その上層に可塑剤である分子量５，０００程度のエーテル系ポリオールを加えたペースト化エーテル系ウレタン１を射出し、冷却することでローラを形成するものである。この場合、射出成形機の環境は、型温が１８０℃、モールド内圧が０．１Ｍｐａにて実施している。
【００４２】
ワイピングローラ、オフセットローラとも熱硬化、熱可塑タイプが存在する。上述した実施例では、いずれも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。
【００４３】
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。その内容が表４及び表５に示すとおり、ワイピングローラの場合８５〜９５°、オフセットローラの場合３０〜４０°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。
【００４４】
（表４）
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【００４５】
（表５）
2005342937.tif 000007
【００４６】
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。また、オフセットローラの表面硬度はアミン量を１０％とした場合は表面硬度２５°となり、アミンの配合を１２％とした場合は表面硬度４０°となる。
【００４７】
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接触圧調整がしやすく、使い勝手の良いローラを得ることになる。
【００４８】
前記実施例に基づいて製造したエーテル系ウレタンワイピングローラ１０を使用し、印刷を行った結果、従来の一般的なワイピングローラ２０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。また、前記エーテル系ウレタンオフセットローラ１１を使用し、印刷を行った結果、長期間において連続的に品質の良い印刷物を得ることができた。
【００４９】
前記エーテル系ウレタンワイピングローラ１０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、前記エーテル系ウレタンオフセットローラ１１は、図１に記載された形態に作製することも可能である。前記エーテル系ウレタンワイピングローラ１０及び前記エーテル系ウレタンオフセットローラ１１は、夫々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。
【００５０】
なお、本発明の実施例では、ワイピングローラ及びオフセット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、印刷機に用いる様々な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】
【００５１】
【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】本発明に係るローラ製造方法の一実施例のフロー図である。
【図４】本発明に係る別形態のローラ製造方法のフロー図である。
【図５】一般的なワイピングローラの概略図である。
【図６】一般的なオフセットローラの概略図である。
【符号の説明】
【００５２】
１    エーテル系ウレタン
２    接着層
３    ＰＶＣ
４    ＮＢＲ
５    ベークライト
６    鉄芯
１０  エーテル系ウレタンワイピングローラ
１１  エーテル系ウレタンオフセットローラ
２０  ワイピングローラ
２１  オフセットローラ
【図１】
2005342937.tif 000008
【図２】
2005342937.tif 000009
【図３】
2005342937.tif 000010
【図４】
2005342937.tif 000011
【図５】
2005342937.tif 000012
【図６】
2005342937.tif 000013