JP2004307741A

JP2004307741A - ポリオレフィン系樹脂基材への印刷方法

Info

Publication number: JP2004307741A
Application number: JP2003106381A
Authority: JP
Inventors: Isamu Tei; 偉鄭; Junichiro Tokutomi; 淳一郎徳富
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 2003-04-10
Filing date: 2003-04-10
Publication date: 2004-11-04

Abstract

【課題】容易、迅速、かつ、確実な、ポリエチレン系樹脂機材へ印刷を行う、ポリオレフィン系樹脂基材への印刷方法を提供する。
【解決手段】ポリオレフィン系樹脂基材の表面にプラズマ照射を行い、ついで、該プラズマ照射面に紫外線硬化インキにより印刷を施した後に、紫外線を照射するポリオレフィン系樹脂基材の印刷方法において、上記紫外線の照射時の積算光量が５００ｍＪ／ｃｍ^２超となるように照射を行うポリオレフィン系樹脂基材への印刷方法。
【選択図】なし

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ポリオレフィン系樹脂基材への印刷方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ポリオレフィン系樹脂材料はリサイクルが容易であり、焼却時にダイオキシン類などの有害な物質が生じないため、従来塩化ビニル樹脂が用いられていた用途にも広く用いられるようになってきた。しかしながら、ポリオレフィン系樹脂はインキの濡れ性、保持性が低く、紫外線硬化インキを用いても充分な密着性を有する印刷が困難である。
【０００３】
ここで、特開平７−９０７８３号公報（特許文献１）、特開平８−１０９２２８号（特許文献２）ではポリオレフィン系樹脂材料の表面にオゾン処理とアミド基を有するビニル化合物を紫外線照射によりグラフト化、さらにホフマン転移とを組み合わせる処理をおこなった後染色を行う技術が提案されている。しかしながらこの方法では、工程が多く、かつ、オゾンおよびビニル化合物等の副材料が必要となる。
【０００４】
また、ポリオレフィン系樹脂材料の表面にコロナ放電および／または紫外線照射処理を行った後、付加重合性オキサゾリンと他のモノマーからなる重合体によって改質表面層を設ける技術が特開２０００−１４３８４５公報により提案されている。この方法も、工程が多く、かつ、付加重合性オキサゾリン、他のモノマー等が必要となる。
【０００５】
【特許文献１】
特開平７−９０７８３号公報（第２−３頁）
【特許文献２】
特開平８−１０９２２８号（第２−３頁）
【特許文献３】
特開２０００−１４３８４５公報（第２−４頁）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記した従来の問題点を改善する、すなわち、容易、迅速、かつ、確実にポリエチレン系樹脂機材へ印刷を行う、ポリオレフィン系樹脂基材への印刷方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記ポリオレフィン系樹脂基材への印刷に関し、本発明者等はプラズマ照射による基材の表面処理の検討を行った。
【０００８】
すなわち、ポリオレフィン系樹脂基材の表面にプラズマ照射を行い、次いで該プラズマ照射面に紫外線硬化インキにより印刷を施した後に、紫外線を照射するポリオレフィン系樹脂基材への印刷方法の検討である。
検討の結果、上記方法では条件を最適化することにより充分なインキ密着性が得られることがわかった。
【０００９】
しかしながら、充分な印刷密着性を得るためには、プラズマ照射を１０秒以上行わなければならず、そのため、たとえば、プラズマ照射、印刷、紫外線照射の３工程をライン化して連続的に行った場合、プラズマ照射工程が律速段階となるため、生産性が低くなる。あるいは、プラズマ照射処理装置を大型化することにより、ライン速度の向上を可能とする方法も考えられるが、この場合には装置コストが莫大なものとなることが予想された。
【００１０】
しかし、上記検討の際に、プラズマ照射処理時間を短くしても、印刷後の紫外線照射量を通常の必要量より多くすることにより、充分なインク密着性が得られることを見い出して、本発明に至った。
【００１１】
すなわち、本発明のポリオレフィン系樹脂基材への印刷方法は上記課題を解決するため、請求項１に記載の通り、ポリオレフィン系樹脂基材の表面にプラズマ照射を行い、次いで該プラズマ照射面に紫外線硬化インキにより印刷を施した後に、紫外線を照射するポリオレフィン系樹脂基材への印刷方法において、上記紫外線の照射時の積算光量が５００ｍＪ／ｃｍ^２超となるように照射を行う構成を有する。
【００１２】
このような構成によれば、高価なプラズマ照射装置を大型化する必要がなく、安価な紫外線照射装置を大型化する、あるいは、複数台併用することにより、容易に、プラズマ照射、印刷、紫外線照射の３工程の連続処理化、あるいはこれらの連続処理ライン化が容易になるとともに、このとき効率的な処理が可能となる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明において印刷の対象となるのはポリオレフィン系樹脂基材である。ポリオレフィン系樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピレンなどが挙げられる。
基材としては、印刷可能な形状であればよく、通常の成形物の他、シート、フィルムなどが挙げられるが、この限りではない。
【００１４】
プラズマ照射は一対の金属の平行平板電極を用いて行う。これら電極の少なくとも一方の対向電極側にガラスあるいはセラミックスの誘電体からなる層を配して、誘電体と対向する電極あるいは、誘電体同士の間に大気圧プラズマを発生させる。
【００１５】
両極への電圧印加は５００Ｈｚ以上１００ｋＨｚ以下のサイン波あるいはインパルス電圧で行う。印加電圧は使用ガスや電極の間隔によって変わるが、通常２ｋＶ以上２０ｋＶ以下である。電極間隔は通常、３ｍｍ以上１０ｍｍ以下である。
【００１６】
プラズマ発生ガスはヘリウムやアルゴン等の不活性化ガスを単独使用するか、あるいはこれら不活性ガスの中に酸素を加えて混合してなる含酸素混合ガスを用いる。
プラズマ照射の必要照射量としては、後述する紫外線照射時の照射量が多い場合には、比較的少なくても充分であり、従って、あらかじめ検討を行ってプラズマ照射の必要照射量を把握しておく必要があるが、紫外線照射量が積算光量が５００ｍＪ／ｃｍ^２超である場合には、従来のプラズマ照射の必要照射量よりも少なくても充分な効果が得られる。
【００１７】
本発明において、印刷に用いるインクとしては、連続加工が可能で硬化時間が短い、紫外線硬化性を有するものである必要があり、このような紫外線硬化性を有するインクは計器文字板の分野では広く使用されており、また、例えば十条ケミカル社などから市販品が入手可能である。
【００１８】
印刷方法としては、スクリーン印刷、凸版印刷、凹版印刷、インクジェット等の方法が挙げられる。ここで厚く印刷することができるので、スクリーン印刷であることが望ましい。
【００１９】
印刷後には紫外線を照射する。このとき、従来の紫外線硬化インキ利用の印刷に用いられてきた一般的な紫外線照射設備を用いることができる。照射は紫外線の積算光量が５００ｍＪ／ｃｍ^２超となるように行うことが必要である。すなわち、積算光量が５００ｍＪ／ｃｍ^２以下であると充分なプラズマ照射処理時間短縮効果が得られない。
好ましい紫外線の積算光量としては６００ｍＪ／ｃｍ^２以上、さらに好ましくは９２０ｍＪ／ｃｍ^２以上である。
【００２０】
【実施例】
以下に本発明のポリオレフィン系樹脂基材への印刷方法について具体的に説明する。
＜ポリオレフィン系樹脂基材＞
ポリオレフィン系樹脂基材として計器文字板用のポリプロピレン板を用いた。
【００２１】
＜プラズマ照射処理＞
プラズマ照射の印加電圧は７．３ｋＶと８．１ｋＶとの２点で５ｋＨｚのサイン波としての印加で検討した。大気圧でアルゴンと酸素との混合ガス（酸素濃度：１０ｖｏｌ％）あるいは、アルゴンガスによるプラズマを１秒間あるいは５秒間照射した、このときの電極間距離は６ｍｍとした。
【００２２】
＜印刷＞
紫外線硬化性インクとしては十条ケミカル社製レイキュアーＣＰＯ６３００シリーズを用い、印刷はスクリーン印刷によるベタ印刷を施した。このインクの効果に必要な紫外線積算光量は通常８０ｍＪ／ｃｍ^２である。
【００２３】
＜紫外線照射処理＞
紫外線照射装置としてはメタルハライドランプ１２０Ｗを用いた。積算光量はこのランプの出力公称値と照射時間、および、被照射物とランプとの距離から算出した。
【００２４】
＜密着性評価＞
硬化後のインクと基板との密着性の評価は碁盤目試験で行った。印刷された部分に、基板に達するようにカッターナイフで直交する縦横１１本ずつの平行線を１ｍｍ間隔で、１ｃｍ^２中に１００個の升目ができるように碁盤目状に切り傷をつける。次いでセロハンテープをこの碁盤目状に切れ目を入れた部分に貼り付け、引きはがす。このときの碁盤目状の印刷インク部が基板からどの程度剥がれるかを調べ、ＪＩＳＫ５４００に準じ密着性の評価を行った。
【００２５】
＜結果１アルゴン・酸素混合ガス、プラズマ照射印加電圧：７．３ｋＶ＞
アルゴン・酸素混合ガスによるプラズマ照射時の印加電圧が７．３ｋＶ、照射時間を１秒間、５秒間あるいは１０秒間としたときの紫外線の積算光量と印刷インクの密着性との関係を図１に示す。
【００２６】
図１から、プラズマ照射の照射時間が１秒と短くても、紫外線照射の積算光量が５００ｍＪ／ｃｍ^２を越えたあたりから密着性の向上が見られ、５５０〜６００ｍＪ／ｃｍ^２付近以降では、５秒間のプラズマ照射を行った場合と同等の密着性が得られることが判る。１秒間あるいは５秒間のプラズマ照射を行った両方の場合で、紫外線照射の積算光量が９２０ｍＪ／ｃｍ^２以上でともにＪＩＳ密着レベル１０に達する。密着レベル１０は同時に図１に示したようにプラズマ照射の照射時間を１０秒とした従来の照射条件で得られる、密着レベルであり、充分に密着性の高いレベルである。
【００２７】
＜結果２アルゴン・酸素混合ガス、プラズマ照射印加電圧：８．１ｋＶ＞
アルゴン・酸素混合ガスによるプラズマ照射時の印加電圧が８．１ｋＶ、照射時間を１秒間、５秒間あるいは１０秒間としたときの紫外線の積算光量と印刷インクの密着性との関係を図２に示す。
【００２８】
図２から、プラズマ照射の照射時間が１秒と短くても、紫外線照射の積算光量が５５０〜６００ｍＪ／ｃｍ^２付近および、９２０ｍＪ／ｃｍ^２以降では、５秒間のプラズマ照射を行った場合と同等の密着性が得られ、かつ、９２０ｍＪ／ｃｍ^２以降はＪＩＳ密着レベル１０となることが判る。また５秒間のプラズマ照射ではＪＩＳ密着レベル１０積算光量が６２０ｍＪ／ｃｍ^２以降でＪＩＳ密着レベル１０が達成される。
【００２９】
＜結果３アルゴンガス、プラズマ照射印加電圧：５ｋＶ＞
アルゴンガス単独系によるプラズマ照射時の印加電圧が５ｋＶ、射時間を１秒間、５秒間あるいは１０秒間としたときの紫外線の積算光量と印刷インクの密着性との関係を図３に示す。
【００３０】
図３から、プラズマ照射の照射時間が１秒と短くても、紫外線照射の積算光量が５００ｍＪ／ｃｍ^２を超えると密着性が向上し始め、５５０〜６００ｍＪ／ｃｍ^２ではプラズマ照射を５秒間行ったサンプルと同等の密着性が見られ、９２０ｍＪ／ｃｍ^２超ではともにＪＩＳ密着レベル１０となることが判る。また、プラズマ照射を５秒間行ったサンプルでは紫外線照射の積算光量が６００ｍＪ／ｃｍ^２以上でＪＩＳ密着レベル１０が達成される。
【００３１】
なお、アルゴンガス雰囲気でプラズマ照射印加電圧が５ｋＶの条件では従来技術に相当する１０秒間のプラズマ照射時間であってもこのインクの効果に必要な紫外線積算光量とされている８０ｍＪ／ｃｍ^２を含む５０ｍＪ／ｃｍ^２以上１００ｍＪ／ｃｍ^２以下の範囲ではＪＩＳ密着レベルが６と低く、ＪＩＳ密着レベルが１０となるのは紫外線積算光量が５００ｍＪ／ｃｍ^２以上の場合である。
【００３２】
【発明の効果】
本発明のポリオレフィン系樹脂基材への印刷方法によれば容易、迅速、かつ、確実なポリエチレン系樹脂機材へ印刷を行うことができる。この際、比較的安価な紫外線照射処理装置の増設ないし大型化により、プラズマ照射処理時間を１／１０ないし１／２程度と大幅に短縮することが可能となり、その結果、効率的なラインでの印刷処理が可能となる。また、特別な工程の増加もなく、特別な薬品、薬剤の使用が不要であり、このため作業環境に影響を及ぼす可能性がある薬液の作成・使用がなく、処理後の薬品の処理も不要である。
【図面の簡単な説明】
【図１】アルゴン・酸素混合ガスによるプラズマ照射時の印加電圧が７．３ｋＶ、照射時間を１秒間、５秒間あるいは１０秒間としたときの紫外線照射の積算光量と印刷インクの密着性との関係を示す図である。
【図２】アルゴン・酸素混合ガスによるプラズマ照射時の印加電圧が８．１ｋＶ、照射時間を１秒間、５秒間あるいは１０秒間としたときの紫外線照射の積算光量と印刷インクの密着性との関係を示す図である。
【図３】アルゴンガス単独系によるプラズマ照射時の印加電圧が５ｋＶ、射時間を１秒間、５秒間あるいは１０秒間としたときの紫外線照射の積算光量と印刷インクの密着性との関係を示す図である。

Claims

ポリオレフィン系樹脂基材の表面にプラズマ照射を行い、ついで、該プラズマ照射面に紫外線硬化インキにより印刷を施した後に、紫外線を照射するポリオレフィン系樹脂基材の印刷方法において、上記紫外線の照射時の積算光量が５００ｍＪ／ｃｍ^２超となるように照射を行うことを特徴とするポリオレフィン系樹脂基材への印刷方法。