(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
紫外線硬化インキの塗布面に紫外線を照射して硬化させる紫外線硬化インキの硬化方法において、
紫外線硬化の前処理として真空紫外線を照射させて前記紫外線硬化インキの塗布面上の酸素からオゾンを発生させることを特徴とする紫外線硬化インキの硬化方法。
【請求項２】
前記紫外線は、低圧放電管から発生するＵＶＡ波長域の紫外線であることを特徴とする請求項１に記載の紫外線硬化インキの硬化方法。
【請求項３】
前記低圧放電管は、管内にユーロピウムと酸化ホウ素ストロンチウムを塗布してあることを特徴とする請求項２に記載の紫外線硬化インキの硬化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は特に、紫外線硬化インキに紫外線を照射して硬化させる紫外線硬化インキの硬化方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に印刷に用いる主なインキは紫外線硬化（ＵＶ）インキと油性インキがある。このうち紫外線硬化インキは、インキ（顔料）、モノマー、プレポリマー、重合開始剤、増感剤等からなり、２００ｎｍから４００ｎｍの波長域である紫外線を照射して重合開始剤を励起させてインキを硬化させている。紫外線硬化インキは油性インキと比べ速乾性があり、有機溶剤を含まないことから印刷分野で多用されている。
【０００３】
また紫外線硬化インキは、硬化速度が早く瞬時に硬化するためフィルムやプラスチックなどに印刷可能であり、また乾燥時間が不要なため、次工程を素早く行え、印刷時間を短縮できるなど種々のメリットがある。
【０００４】
ところで紫外線硬化インキは、硬化する際に酸素と接触すると反応阻害が起こることが知られている。そこでこれまで酸素による反応阻害を防止する種々の紫外線硬化インキの硬化方法がある。
【０００５】
空気中で紫外線照射する場合、空気中の酸素の影響により塗布面の重合阻害が発生する。そのため塗布表面特性に限界がある。これを解決するため窒素ガス雰囲気下で紫外線照射を行うことにより、重合阻害が塗布表層の硬化不良や塗布性能低下などを解消し、効率良い硬化重合反応を促進させることができる。特許文献１の方法によれば、窒素雰囲気下で紫外線硬化インキに紫外線照射を行うことにより、インキ表面上の酸素を排除して脱酸素化を図っている。
【０００６】
また紫外線硬化インキの組成分である増感剤は、光重合開始剤とともに用いると重合反応を開始するものであり、一般にアミン類が多く使用されている。アミン類を添加することにより硬化速度が加速するのは、空気中の酸素が表面硬化を遅らせるのに対し、アミンは組成中に溶け込んでいる酸素を還元する作用があるため、水素引き抜き作用により、光重合開始剤に水素を供給して反応速度が加速する。
【特許文献１】特開２００３−２８５４２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来の紫外線硬化インキは、反応阻害となる酸素の脱酸素のための手段として、紫外線硬化インキの印刷機の一部を窒素雰囲気にさせて紫外線を照射している。このとき窒素雰囲気にするには設備や、窒素ガスタンクなどの設備コストが高くなる。またインキの硬化を促進するために、アミンを含む増感剤の添加量を増やす必要があり、原料コストがかかるという問題があった。
【０００８】
また一般に紫外線硬化インキは、色によって硬化速度が異なり、一例として赤色、黄色、青色、黒色の順に硬化速度が低下する。黒色の紫外線硬化インキは、黒インキに使用するカーボンが光を吸収してしまう特性を備えている。カーボンにより放電管から照射された紫外線をほとんど吸収してしまい、触媒である開始剤に光が充分に照射されない。このため紫外線が照射されても開始剤が機能せず、硬化が不十分となる。よって他の色に比べて硬化速度が遅く硬化し難い。
【０００９】
上記従来技術の問題点を解決するため、本発明は、紫外線硬化インキの酸素による反応阻害を防止することを目的としている。
また本発明は、紫外線硬化インキの硬化速度を促進させることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の紫外線硬化インキの硬化方法は、紫外線硬化インキの塗布面に紫外線を照射して硬化させる紫外線硬化インキの硬化方法において、紫外線硬化の前処理として真空紫外線を照射させて前記紫外線硬化インキの塗布面の酸素からオゾンを発生させることを特徴としている。
【００１１】
この場合において、前記紫外線は、低圧放電管から発生するＵＶＡ波長域の紫外線であるとよい。
前記低圧放電管は、管内にユーロピウムと酸化ホウ素ストロンチウムを塗布してあるとよい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば紫外線硬化インキを硬化させる紫外線照射の前処理として、紫外線硬化インキの塗布面に真空紫外線を照射させている。真空紫外線を紫外線硬化インキの塗布面上の空気中の酸素に照射することによってオゾンを発生させている。生成したオゾンは、紫外線硬化インキの塗布面上の酸素を取り除いて、紫外線硬化インキと塗布面上の酸素の接触を回避している。これにより酸素による紫外線硬化インキの反応阻害を防止することができる。
【００１３】
オゾンの生成後は、紫外線硬化インキの塗布面上に直ちにＵＶＡ波長域の紫外線を照射させて、紫外線硬化インキを硬化させている。よってインキ塗布面上の空気中の酸素はオゾンとなっているため、酸素による反応阻害が生じることなく、効果的に紫外線硬化インキを硬化させることができる。
【００１４】
生成したオゾンは後段のＵＶＡ波長域の紫外線の照射後に、最終的に酸素に戻るので、後処理の必要がない。また紫外線硬化インキの硬化には何ら影響することがない。オゾン発生はインキ塗布面のみであり、真空紫外線ランプにより塗布面状に容易にオゾンを生成することができる。
【００１５】
紫外線硬化インキの紫外線は、低圧放電管によるＵＶＡ波長域（３１５ｎｍ〜４００ｎｍ）、一例として波長３６５ｎｍの紫外線を照射している。従来高圧放電管を用いて紫外線を照射していた。高圧放電管は、消費電力が大きく、発熱するため、紫外線硬化インキを塗布した塗布面から離間させて配置していた。また高圧放電管の波長域は、２００ｎｍから１５００ｎｍであり、赤外線の波長域まで広範囲にわたり種々の波長を発生している。しかし本発明の低圧放電管による紫外線照射は３６５ｎｍ波長の照射効率が高く、発熱が僅かであるため、発熱による被印刷物の変形がなく放電管を塗布面に近接配置できるため、紫外線硬化インキの硬化反応を促進させることができ、かつ、低圧放電管を用いているため消費電力が数十Ｗと低く、消費電力の低減化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明の紫外線硬化インキの硬化方法を添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。
図１は本発明の紫外線硬化インキの硬化方法の説明図である。
紫外線硬化インキ１０は、顔料、重合開始剤、増感剤などを混合した混合溶液である。増感剤と重合開始剤は、紫外線の照射によって重合反応を開始して液状の顔料を硬化させている。一般に紫外線硬化インキに用いられている重合開始剤は光開裂型、水素引き抜き型、イオン反応型（ラジカル）がある。
【００１７】
本発明の硬化方法では２種類の紫外線を照射させている。まず真空紫外線ランプ１４は、紫外線の中で最も短い１０ｎｍ〜２００ｎｍ付近の波長域の紫外線を照射させている。本実施形態では１８５ｎｍの波長域の紫外線を照射させている。真空紫外線ランプから１８５ｎｍの波長を照射させることによって、空気中の酸素からオゾンが発生する。なお真空紫外線の照射のみでは、一般の紫外線硬化インキは硬化することがない。
【００１８】
次に紫外線硬化インキを硬化させる紫外線を照射する放電管には低圧放電管２０を用いている。低圧放電管２０は、長円筒状のランプ（蛍光灯）であって管内に蛍光物質を含んでいる。蛍光物質として本発明ではユーロピズムと酸化ホウ素ストロンチウムを用いている。低圧放電管２０の製法の一例を以下に示す。粉末状のユーロピズムと酸化ホウ素ストロンチウムは酢酸ブチルまたはニトロエステートなどのバインダー（結合剤）と混合した混合溶液とする。ついでこの混合溶液をスプレー噴霧によってランプの内壁に塗布している。塗布したユーロピズムと酸化ホウ素ストロンチウムの被膜を乾燥した後、ランプ内に電極を挿入してランプを封止している。低圧放電管２０は、真空紫外線ランプ１４に図１に示すように近接配置してある。これは真空紫外線の照射により発生したオゾンが、所定時間の経過した後、酸素にもどる前にＵＶＡ波長域の紫外線を照射するためである。本実施形態では、被印刷物１２の搬送方向の上流側に真空紫外線ランプ１４を取り付け、その下流側に接触するように低圧放電管２０を配置している。
【００１９】
図２は低圧放電管の波長領域を示す図である。低圧放電管は、図示のように３６５ｎｍ〜４３６ｎｍの波長域を示し、特に３６５ｎｍの波長のピークが強く照射効率が良い。また低圧放電管は数十Ｗ、一例として６０Ｗと低電力で、かつ、高圧放電管に比べて発熱量も大幅に少ない。このため、紫外線照射のための消費電力が少なく、熱による被印刷物、例えばフィルムなどの変形がない。
【００２０】
上記構成による本発明の紫外線硬化インキの硬化方法について以下説明する。
被印刷物１２に紫外線硬化インキ１０を塗布する。被印刷物１２としては、印刷紙、金属、フィルム等を用いることができる。
【００２１】
次に紫外線硬化インキ１０の塗布面上に真空紫外線ランプ１４によって１８５ｎｍの波長域の紫外線を照射させる（図１（１））。紫外線硬化インキの塗布面上に１８５ｎｍの波長域の紫外線を照射させることにより、塗布面上の酸素からオゾンが発生する。ここで１８５ｎｍの波長域の真空紫外線を塗布面上の酸素に照射して生成されるオゾンの発生量は、１．２ｇ・ｓｅｃ−１である。オゾンの発生とともに、塗布面上の酸素が除去される。
【００２２】
次いで紫外線硬化インキ１０にＵＶＡ波長域を照射する低圧放電管２０により紫外線を照射する（図１（２））。本発明では３６５ｎｍの波長域の低圧放電管２０により紫外線を照射している。
【００２３】
紫外線の照射中、紫外線硬化インキ１０の塗布面は発生したオゾンによって紫外線硬化インキ１０が酸素と接触することがない。したがって酸素の阻害反応の影響を受けることなく紫外線硬化インキ１０が硬化する。紫外線硬化インキ１０の硬化後、オゾンは酸素に戻り、後処理の必要がない（図１（３））。
【００２４】
ここで紫外線硬化インキは、色によって硬化速度が異なり、一例として赤色、黄色、青色、黒色の順に硬化速度が低下する。黒色の紫外線硬化インキは、黒インキに使用するカーボンが光を吸収してしまう特性を備えている。カーボンによりＵＶランプから照射された紫外線をほとんど吸収してしまい、触媒である開始剤に光が充分に照射されない。このため紫外線が照射されても開始剤が機能せず、硬化が不十分となってしまう。よって他の色に比べて硬化し難い。しかしながら本発明による塗布面上のオゾンの発生と、紫外線照射によって、硬化速度が速くなる。これは、塗布面上のオゾンの発生による酸素の除去と、低圧放電管による３６５ｎｍ波長の紫外線の照射効率が高いため、硬化速度が速くなるものと考えられる。
【００２５】
また通常、ブリキなどの金属プレート、プラスチック樹脂などのフィルムへの印刷の場合、紙と異なり紫外線効果インキは染み込み難く、インキが硬化し難くなる。しかしながら本発明の塗布面上のオゾンの発生と、低圧放電管により照射強度の高い紫外線を照射させることができ黒色の紫外線硬化インキであっても硬化させることができる。
【００２６】
本発明の低圧放電管はユーロピウムと酸化ホウ素ストロンチウムを管内に塗布した放電管を用いて説明したが、その他、セリウムを管内に塗布して３２０ｎｍの波長域の低圧放電管により紫外線を照射しても同様の効果を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
本発明は紫外線硬化型のインキ、塗料、接着剤に紫外線を照射して硬化させる分野等において特に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の紫外線硬化インキの硬化方法の説明図である。
【図２】低圧放電管の紫外線波長域を示す図である。
【符号の説明】
【００２９】
１０………紫外線硬化インキ、１２………被印刷物、１４………真空紫外線ランプ、２０………低圧放電管。
【図１】
0005102566.tif 000002
【図２】
0005102566.tif 000003