JPH1078500A - 被覆剤の硬化または架橋方法および被覆物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】作業環境への悪影響が少なく、不活性ガスによ
るイナーティングの必要性が小さく、しかも基材劣化の
問題の少ない被覆剤の硬化または架橋方法、およびこの
ように被覆材を硬化または架橋してなる被覆物を提供す
ること。 【解決手段】基材に施された厚さ０．０１〜３０μｍの
被覆剤を電子線照射により硬化または架橋させるにあた
り、加速電圧を１００ｋＶ未満にして電子線を照射す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、真空中で電子を電
圧にて加速し、この加速された電子を常圧雰囲気中に取
り出し、基材に施された塗料、印刷インキ、接着剤等の
被覆剤に対して電子線（ＥＢ）を照射する被覆剤の硬化
または架橋方法、およびこのように被覆剤を硬化または
架橋してなる被覆物に関する。

【０００２】

【従来の技術】基材に施された塗料、印刷インキ、接着
剤等の被覆剤の硬化または架橋方法として電子線硬化が
提案されている。電子線硬化は、真空中で電子を電圧に
て加速し、この加速された電子を空気中等の常圧雰囲気
中に取り出し、物体に対して電子線（ＥＢ）を照射する
方法であり、加速電圧は通常３００ｋＶ〜１ＭＶであ
る。

【０００３】電子線照射による硬化および架橋の利点と
しては、次のようなものが挙げられる。 (1) 希釈剤として有機溶剤を含有させる必要がないので
環境に優しい。

【０００４】(2) 硬化速度が速い（生産性大）。 (3) 熱乾燥よりも硬化作業面積が少なくてすむ。 (4) 基材に熱がかからない（熱に弱いものにも適用可
能）。

【０００５】(5) 後加工がすぐできる（冷却、エージン
グ等が不要である）。 (6) 電気的作業条件を管理すればよいから、熱乾燥の際
の温度管理よりも管理しやすい。

【０００６】(7) 開始剤、増感剤がなくてもよいので、
不純物の少ないものができる（品質の向上）。しかし、
従来の電子線硬化では、上述したように加速電圧が通常
３００ｋＶ〜１ＭＶと高いため、Ｘ線が発生し、装置に
大掛かりなシールドを設ける必要がある。また、このよ
うな高エネルギーの電子線を用いる場合には、オゾン発
生による作業環境への悪影響が懸念されている。さら
に、酸素ラジカルの発生に起因して、被覆剤表面におい
て反応が阻害されるため、窒素等の不活性ガスによるイ
ナーティングを必要とする。

【０００７】また、高速電圧による照射は、絶縁抵抗の
高い材料の場合、入射した電子が被照射物の内部に残留
し、負電荷蓄積による放電破壊痕跡が生じるとの報告が
されている。

【０００８】さらに、高加速電圧による電子線は到達深
度が深いため、樹脂フィルムおよび紙等の基材を劣化さ
せることがある。例えば、紙においては、セルロースの
グリコキシド結合の切断に起因する崩壊が比較的低線量
で生じ、特に耐折強度の低下は照射線量が１Ｍｒａｄ以
下でも顕著に現れることが知られており、問題となって
いる。特に、基材に印刷または塗装された厚さ０．０１
〜３０μｍの被覆剤（印刷インキ、塗料、接着剤等）に
おいては、その厚さが薄かったり、被覆剤がなく基材が
露出している部分があるため、基材の劣化が問題となり
やすい。

【０００９】このように、電子線照射による硬化または
架橋技術は、地球的問題である環境問題の面から、省エ
ネルギーかつ溶剤を放出しない環境に優しいプロセスと
して注目を集めているものの、上述したような品質上の
問題、および装置が大型で初期投資が高く、イナートガ
ス（窒素）の使用によるランニングコストが高い等の問
題から、実用化に至らない例が多数ある。

【００１０】このため、加速電圧が低く、装置の小形化
を図ることができる低エネルギー電子線照射装置および
方法が期待されている。このような要望に応えるべく、
低加速電圧で電子線照射する装置および方法が検討され
ており、例えば、特開平５−７７８６２号公報には、低
加速電圧で電子線照射する例として、２００ｋＶ、３０
Ｍｒａｄで照射を行う方法が記載されている。しかしな
がら、この公報に示された照射方法でも、加速電圧の低
下が十分とはいえず、基材の劣化が生じるおそれがあ
り、またイナーティングを必要とする。

【００１１】また、特開平６−３１７７００号公報に
は、加速電圧を９０〜１５０ｋＶにして電子線照射する
装置および方法が開示されている。この技術において
は、電子線照射装置において陰極から放出された電子を
電子線として取り出し、電子線を加速する電子線発生部
と、被照射物にその電子線を照射する照射室とを仕切る
窓材に、厚さ１０〜３０μｍのチタン箔またはアルミニ
ウム箔が使用されている。しかしながら、実際にはこの
技術において加速電圧が１００ｋＶ以下になると、電子
線の透過力が極めて弱くなり、この窓材に大部分の電子
線が吸収されるため、照射室内に効率よく電子線を取り
出すことができず、しかも窓材の温度がその耐熱温度以
上に上昇するおそれがある。したがって、事実上１００
ｋＶを超える加速電圧で使用されるが、この加速電圧で
もやはり基材の劣化が生じることが確認された。

【００１２】このように、低加速電圧で電子線照射する
装置が期待されているにもかかわらず、適切な加速電圧
が未だ把握されておらず、かつこのような要求に十分対
応し得る技術が未だ開発されていない。したがって、電
子線照射による硬化または架橋方法としては、極限られ
た分野に利用されているに過ぎない。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】本発明はかかる事情に
鑑みてなされたものであって、作業環境への悪影響が少
なく、不活性ガスによるイナーティングの必要性が小さ
く、しかも基材劣化の問題の少ない、基材に施された厚
さ０．０１〜３０μｍの被覆剤の硬化または架橋方法、
およびこのように被覆剤を硬化または架橋してなる被覆
物を提供することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために、第１に、基材に施された厚さ０．０１〜
３０μｍの被覆剤を電子線照射により硬化または架橋さ
せるにあたり、加速電圧を１００ｋＶ未満にして電子線
を照射することを特徴とする被覆剤の硬化または架橋方
法を提供する。

【００１５】第２に、基材に施された厚さ０．１〜１０
μｍの被覆剤を電子線照射により硬化または架橋させる
にあたり、加速電圧を１０〜６０ｋＶの範囲にして電子
線を照射することを特徴とする被覆剤の硬化または架橋
方法を提供する。

【００１６】第３に、基材に施された厚さ０．０１〜３
０μｍの被覆剤を電子線照射により硬化または架橋させ
るにあたり、加速電圧を１００ｋＶ未満でかつ０．１〜
１０ｋＶ単位で可変調整して電子線照射することを特徴
とする被覆剤の硬化または架橋方法を提供する。

【００１７】第４に、基材に施された厚さ０．０１〜３
０μｍの被覆剤を、加速電圧１００ｋＶ未満の電子線照
射により硬化または架橋させてなることを特徴とする被
覆物を提供する。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て具体的に説明する。図１は本発明を実施するための電
子線照射装置を示す模式図である。この装置は、円筒状
をなすガラスまたはセラミック製の真空容器１と、その
容器１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２と、真
空容器１の端部に設けられ、電子線を射出する電子線射
出部３と、図示しない給電部より給電するためのピン部
４とを有する。電子線射出部３には薄膜状の照射窓５が
設けられている。電子線射出部３の照射窓５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、図２に
示すように、偏平状をなしている。そして、照射室内に
配置された被照射物に照射窓５から射出された電子線が
照射される。

【００１９】このような構成を有する装置は、米国特許
第５，４１４，２６７号に開示されており、American I
nternational Technologies （ＡＩＴ）社によりＭｉｎ
−ＥＢ装置として検討されている。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、基
材上の被覆材に対し低深度で電子線を作用させることが
可能となり、基材への悪影響および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、大掛かりなシー
ルドは不必要となる。

【００２０】また、このように電子線のエネルギーを低
くすることができるため、酸素ラジカルに起因する被覆
剤表面での反応阻害を低減することができるようにな
り、加速電圧６０ｋＶ以下での照射においては、窒素等
の不活性ガスによるイナーティングは不要となる。

【００２１】このように、シールドの小型化およびイナ
ーティングを必要としないこと、また低加速電圧である
ため電子線発生部分の小型化が可能となることから、電
子線照射装置の飛躍的な小型化が可能となり、上記装置
は種々の分野への応用が期待されている。

【００２２】本発明者らは、このような低加速電圧での
電子線照射が可能な装置を用いて、基材に施された塗
料、印刷インキ、接着剤等の被覆剤を硬化または架橋さ
せるための条件を検討した結果、被覆材の厚さが０．０
１〜３０μｍの通常用いられる範囲においては、１００
ｋＶ未満の低加速電圧で被覆剤を十分に硬化または架橋
させることが可能であり、かつこのような加速電圧では
基材の劣化が生じないことを見出した。

【００２３】したがって、本発明では、基材に施された
厚さ０．０１〜３０μｍの被覆剤を電子線照射により硬
化または架橋させるにあたり、加速電圧を１００ｋＶ未
満にして電子線を照射する。このようにして硬化または
架橋させた被覆物は、十分に硬化または架橋しており、
健全な外観を呈する。

【００２４】より好ましくは、被覆剤の厚さを０．１〜
１０μｍに設定し、加速電圧を１０〜６０ｋＶの範囲に
設定して被覆剤を硬化または架橋させる。被覆剤の厚さ
および加速電圧をこのような範囲に設定することによ
り、特に良好な硬化または架橋状態を得ることが可能と
なり、基材の劣化のおそれも特に小さく、しかもイナー
ティングが不要となる。

【００２５】また、電子線照射装置としては、加速電圧
を０．１〜１０ｋＶ、好ましくは０．１〜５ｋＶ単位で
可変調整することができるものであることが望ましい。
従来の電子線照射装置では、加速電圧が高いこともあっ
て、０．１〜１０ｋＶ単位で調整することはできず、
０．１〜１０ｋＶ単位で安定した加速電圧を保持するこ
とは困難であった。また、従来の装置では、加速電圧が
通常３００ｋＶ以上であり、１００ｋＶ未満では有効に
電子線を取り出すことが容易ではなく、０．１〜１０ｋ
Ｖ単位で加速電圧を調整することに意味がなかった。し
かし、本発明においては、加速電圧が１００ｋＶ未満、
好ましくは１０〜６０ｋＶであるため、０．１〜１０ｋ
Ｖ単位で可変調整することが可能であり、基材や被覆剤
の種類、厚さ等によって加速電圧を変えることによっ
て、最適の加速電圧を安定して得ることが容易となる。

【００２６】本発明の典型的な実施形態としては、図３
に示すように、上述した構成を有する電子線照射装置１
０を複数本合わせてアレイ１１を構成し、アレイ１１の
下方にある照射室１２において、所定の速度で搬送され
る被照射体１３に対し、アレイ１１を構成する各電子線
照射装置１０から電子線を照射する方法が挙げられる。
なお、図中参照符号１４はＸ線シールド、１５はコンベ
アシールドである。

【００２７】本発明において、被覆剤を塗布する基材と
しては、処理、未処理を問わず印刷用紙、またポリエチ
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、ナイロン、塩化ビニル、塩
化ビニリデン等のプラスチックフィルム、さらにアルミ
ニウムやスチールの金属缶およびポリエステルフィルム
被覆絞り金属缶等が挙げられる。

【００２８】本発明が適用可能な被覆剤としては印刷イ
ンキ、塗料、接着剤が挙げられる。これらのうち、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紫
外線や電子線硬化型インキが挙げられる。

【００２９】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紫外線ま
たは電子線硬化型塗料が挙げられる。

【００３０】さらに、接着剤としては、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。接着剤の適用例と
しては、従来のものに加え、レンズの接着、ガラスシー
トの接着など、熱に弱い基材にも適応することができ
る。

【００３１】本発明に用いられる被覆剤においては、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。

【００３２】

【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。以
下の説明において、「部」、「％」は、それぞれ重量
部、重量％である。 （実施例１）ここでは、硬化性被覆組成物としてオフセ
ットインキを用いた例を示す。このオフセットインキの
調整は以下の手順で行った。

【００３３】〔ワニスの作成〕ジペンタエリスリトール
ヘキサアクリレート６９．９％、ハイドロキノン０．１
％を仕込み、１００℃に昇温し、その後ＤＴ１５０（東
都化成製ジアリルフタレート樹脂）３０部を徐々に仕込
み、溶解した時点でくみ出した。この時粘度は２１００
ポイズ（２５℃）であった。

【００３４】〔印刷インキの調整〕以下の処方に従って
混合し、３本ロールにて分散させ、オフセット印刷用イ
ンキとした。

【００３５】 藍顔料（LIONOL BLUE ＦＧ７３３０） １５部 上記ワニス ５０部 ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート ２５部 ペンタエリスリトールテトラアクリレート １０部 上記手順で得られたインキをＲＩテスター（印刷インキ
業界で一般的に使用されている簡便印刷機）にて厚さ約
２μｍに印刷した。

【００３６】印刷後、１ｋＶ単位で加速電圧を可変調整
することが可能なＡＩＴ社製Ｍｉｎ−ＥＢ装置を用いて
ＥＢ照射を行った。照射条件は加速電圧４０ｋＶ、使用
電力５０Ｗ、コンベアスピード２０ｍ／ｍｉｎとした。

【００３７】照射後、触指にて乾燥性を評価することに
より硬化性を評価した。評価基準は、完全硬化を５と
し、未硬化を１とした５段階評価とした。得られた結果
を表１に示した。

【００３８】（実施例２）実施例１の処方を以下のよう
に変更し、同様に印刷後、同様の条件でＥＢ照射し、上
記基準で硬化性を評価した。その評価結果を表１に示し
た。

【００３９】 藍顔料（LIONOL BLUE ＦＧ７３３０） １２部 実施例１のワニス ５０部 ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート ２８部 ペンタエリスリトールテトラアクリレート １０部 （実施例３）実施例１と同様のインキを同様に印刷した
後、加速電圧を６０ｋＶに変更した以外は実施例１と同
様の照射条件でＥＢ照射し、上記基準で硬化性を評価し
た。その評価結果を表１に示した。

【００４０】（実施例４）実施例１と同様のインキを同
様に印刷した後、加速電圧を９０ｋＶに変更した以外は
実施例１と同様の照射条件でＥＢ照射し、上記基準で硬
化性を評価した。その評価結果を表１に示した。

【００４１】（実施例５）ここでは、硬化性被覆組成物
として製罐塗料を用いた例を示す。この製罐塗料の作成
は以下の処方で行った。

【００４２】 ビスフェノールＡ型エポキシアクリレート ５５部 （ダイセル・ユーシービー社製 エベクリルＥＢ６００） トリエチレングリコールジアクリレート ３５部 ケトンホルムアルデヒド樹脂（Tg:83 ℃，Mn:800） ２０部 （ヒュルス社製 Synshetic resin ＳＫ） ルチル型酸化チタン １００部 （石原産業製 タイペークＣＲ−５８） を混合し、サンドミルで１時間分散して塗料を作成し
た。

【００４３】この塗料を、厚さ３００μｍのティンフリ
ースチール板に１００μｍのＰＥＴフィルムラミネート
した素材のＰＥＴフィルム上に膜厚１０μｍとなるよう
に塗布し、実施例１と同一の条件でＥＢ照射した。硬化
性については、実施例１の印刷インキと同様に、照射
後、触指にて乾燥性を評価することにより硬化性を評価
した。評価基準は、完全硬化を５とし、未硬化を１とし
た５段階評価とした。また、塗膜硬度として、ＪＩＳＫ
−５４００に基づき鉛筆硬度を測定した。得られた結果
は同様に表１に示した。

【００４４】（実施例６）実施例５と同様の塗料を同様
に塗布した後、加速電圧を６０ｋＶに変更した以外は実
施例５と同様の照射条件でＥＢ照射し、上記基準で硬化
性を評価した。その評価結果を表１に示した。

【００４５】（実施例７）実施例５と同様の塗料を同様
に塗布した後、加速電圧を９０ｋＶに変更した以外は実
施例５と同様の照射条件でＥＢ照射し、上記基準で硬化
性を評価した。その評価結果を表１に示した。

【００４６】（比較例１〜４）比較例１〜３は、それぞ
れ実施例１、２、５に示す条件で印刷物および塗装物を
作成し、ＥＢ照射装置として日新ハイボルテージ社製
キュアトロンＥＢＣ−２００−２０−３０を使用し、加
速電圧１００ｋＶ、使用電力１００Ｗ、コンベアスピー
ド２０ｍ／ｍｉｎの条件で照射した。また、比較例４
は、実施例５において、膜厚が３５μｍとなるように塗
料を塗布し、実施例５と同様にＥＢ照射した。その後こ
れらについて上記基準で硬化性を評価し、塗膜について
は同様に鉛筆硬度を測定した。その結果も同様に表１に
示した。

【００４７】

【表１】

【００４８】この表に示すように、本発明で規定された
厚さを有する被覆剤を本発明に規定された低加速電圧で
ＥＢ照射することにより、十分な硬化性が得られること
が確認された。

【００４９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
基材に施された厚さ０．０１〜３０μｍの被覆剤を１０
０ｋＶ未満の低加速電圧の電子線を照射して硬化または
架橋させるので、作業環境への悪影響が少なく、不活性
ガスによるイナーティングの必要性が小さく、しかも基
材劣化の問題が少ないといった極めて有利な効果を得る
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を実施するための電子線照射装置を示す
模式図。

【図２】図１の装置の電子線射出部を示す面。

【図３】本発明を実施する際の一つの実施形態を説明す
るための図。

【符号の説明】

１……真空容器 ２……電子線発生部 ３……電子線射出部 ４……ピン部 ５……照射窓 １０……電子線照射装置 １１……アレイ １２……照射室 １３……被照射体 １４……Ｘ線シールド １５……コンベアシールド

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基材に施された厚さ０．０１〜３０μｍ
   の被覆剤を電子線照射により硬化または架橋させるにあ
   たり、加速電圧を１００ｋＶ未満にして電子線を照射す
   ることを特徴とする被覆剤の硬化または架橋方法。
2. 【請求項２】 基材に施された厚さ０．１〜１０μｍの
   被覆剤を電子線照射により硬化または架橋させるにあた
   り、加速電圧を１０〜６０ｋＶの範囲にして電子線を照
   射することを特徴とする請求項１に記載の被覆剤の硬化
   または架橋方法。
3. 【請求項３】 基材に施された厚さ０．０１〜３０μｍ
   の被覆剤を電子線照射により硬化または架橋させるにあ
   たり、加速電圧を１００ｋＶ未満でかつ０．１〜１０ｋ
   Ｖ単位で可変調整して電子線照射することを特徴とする
   被覆剤の硬化または架橋方法。
4. 【請求項４】 基材に施された厚さ０．０１〜３０μｍ
   の被覆剤を、加速電圧１００ｋＶ未満の電子線照射によ
   り硬化または架橋させてなることを特徴とする被覆物。