この現象は、 印刷インキ 印刷基材の表面にインクが付着するのは吸着現象です。通常、これは界面現象と呼ばれます。これは、ある物質の原子や分子が別の物質の表面に付着する現象です。「吸収」と呼ばれる別の類似の現象もありますが、これも界面現象です。このプロセスでは、ある物質の原子や分子が界面を均一に浸透し、別の物質の原子や分子間の内部空間に浸透します。吸着と吸収の両方が同時に発生する場合、この現象を説明するために「接着」という用語が使用されます。接着強度は接着とも呼ばれ、インクが印刷面に付着する力を示します。この接着性を高めるには、印刷に対するインクの適合性と基材材料の印刷適性という 2 つの主要な側面を優先する必要があります。
1. インクの印刷適性
1. インク配合における樹脂の重要な役割は、基材との適合性によって強調され、インク媒体の重要な構成要素であり、接着強度に直接影響します。標準的な方法では、金属基材用のインクを選択する場合、架橋時に強力な接着を促進するエポキシ基と反応性のため、バインダーとしてエポキシ樹脂を使用する必要があります。逆に、ポリエチレンプラスチックの場合、バインダー樹脂は基材の材料を反映し、最適な印刷性を得るためにポリエチレンを使用する必要があります。同様に、ポリプロピレン基材に印刷する場合、極性と分子量が同等であるため、ポリプロピレンは適切なバインダーとして機能します。ポリウレタン材料の場合、バインダーとしてポリウレタン樹脂を採用すると、印刷時にインクフィルム層が優れた耐久性、耐摩耗性、接着性を持つことが保証されます。
2. 基材に効果的に印刷するには、樹脂溶剤とインク内の基材成分の溶解度パラメータが近いことが必要です。これらのパラメータが一致すると、溶剤が基材表面に膨潤効果を発揮し、樹脂が界面を横切って基材の内部に浸透しやすくなります。このプロセスにより、最終的にインクと基材の間に強力で耐久性のある接着が形成されます。
3.適切な添加剤の添加
接着力を強化するには、適切な接着促進剤を組み込むことが最も重要です。これらの促進剤はカップリング剤として機能し、インク内の樹脂とポリマー基材間の結合を効率化し、最終的にインクの接着力を高めます。
さらに、架橋剤の配合は接着力の強化に重要な役割を果たします。架橋剤は接着剤内で架橋を形成することで、フィルム形成温度を下げるだけでなく、インクの接着力を大幅に向上させます。さらに、インクフィルムの硬度、耐水性、耐溶剤性、乾燥速度を高め、総合的に優れた性能に貢献します。
2. インク用基材の表面処理
プラスチックおよびプラスチックフィルムの処理。プラスチックおよびプラスチックフィルムの多様な分子構造、密度、結晶度、および表面極性基組成は、密度が広範囲にわたる同じプラスチックの種類内であっても、その特性に大きなばらつきをもたらします。これらの要因は、製造時に誘発される表面の滑らかさ、および酸塩基耐性と抗酸化特性を付与する安定剤の組み込みと相まって、インクの吸着能力が低下することがよくあります。その結果、印刷されたインク層の接着性と耐摩耗性は大幅に影響を受けるため、印刷前に表面処理が必要になります。この処理の基本は、プラスチック表面の極性を変更し、通常は非極性の表面を、インクのバインダーに含まれる極性基と結合できる極性基を持つ表面に変換することです。この変換により、インクがプラスチック表面にしっかりと付着します。
3. プラスチックの一般的なインク表面処理方法
（１）コロナ放電処理
コロナ放電処理は、高電圧交流モーター、出力トランス、一対の電極で構成される装置を使用します。プラスチックフィルムがこれらの電極間の狭い空間を通過すると、高電圧によって大気中の酸素がイオン化され、オゾンが発生します。このプロセスによりフィルムの表面が活性化され、コロナ放電が開始され、極性基の出現が促されます。その結果、分子の極性が強くなり、表面張力が高まります。同時に、処理によりほこりが除去され、人間の目には見えない微細な凹みが形成され、表面が効果的に粗くなります。この変化により、基材のインク吸収能力が強化されるため、コロナ放電処理は現在、広く普及している効果的な方法となっています。
（２）火炎処理法
炎処理法は、プラスチックフィルムを酸化炎に素早くさらすという原理で機能します。炎を素早く通過させることで、微細な欠陥が除去され、目に見えないバリが除去され、表面へのインクの付着性が大幅に向上します。この技術の本質は「迅速」という言葉にあります。少しでも遅れると表面が「焼ける」リスクがあり、インクの付着性が低下し、炎処理された酸化膜とインク層の両方が剥離する可能性があります。したがって、最適な結果を得るには、処理温度をプラスチックフィルムの熱変形閾値以下に注意深く維持する必要があります。
（３）プラズマ処理
プラズマ処理は、強力な電界、高温、レーザーエネルギーの力を利用して、中性原子または分子から電子を剥ぎ取り、イオンに変換します。イオンは正電荷と負電荷が平衡状態にあるため、プラズマと呼ばれます。RF ジェネレーターは、高電圧でレーザーエネルギーを放射してこのプロセスを促進し、周囲のガスをイオン化する独特のグロー放電を開始し、エネルギーを与えられた電子、イオン、原子のカスケードを解き放ちます。これらの反応性の高い粒子がプラスチック表面に衝突し、表面活性基の構造変化、新しい基またはフリーラジカルの出現、そして最終的には堆積プロセスが促されます。ポリマー表面のこの二重の化学的および物理的変更によって極性が導入され、新たに獲得した極性基がインクのバインダーの極性成分と強力な結合を形成できるようになり、インクの接着性が著しく向上します。
（４）化学薬品および溶剤処理方法
化学処理法と溶剤処理法を採用すると、プラスチック表面は酸化剤で酸化されます。この酸化反応により、プラスチックフィルムの表面に親水基やその他の機能部分が生成され、インクに含まれる極性基との相互作用が促進されます。酸化を利用することで、表面へのインクの吸着が大幅に強化されます。より厚いフィルム用途では、界面活性剤またはジクロロエタン、ペンタクロロエタン、トリクロロエチレンなどの塩素系溶剤を使用した溶剤処理が選択肢になります。このアプローチにより、プラスチックフィルム表面の濡れ性が変更され、製造中に導入された可塑剤や酸化防止剤などの添加剤を中和できます。同時に、化学処理法では、過マンガン酸カリウム、クロロスルホン酸、シクロアルキルクロム酸などの特定の化学物質をプラスチックフィルムの表面に直接塗布します。この化学エッチングプロセスは、腐食を通じてフィルムのインク濡れ性を高め、最終的にインクの接着性と全体的な印刷品質を向上させます。
（５）静電気除去処理
プラスチックフィルムは本来、電気絶縁性に優れていますが、静電気の蓄積やほこりの付着が起こりやすいため、印刷前に静電気を除去することがインクの付着を最適化するために最も重要です。このプロセスの基礎となるのは、主にシリコン系または界面活性剤系の製剤である帯電防止剤の塗布です。シリコン系帯電防止剤の場合、準備段階では、メタノールやエタノールなどの溶剤を使用して表面の油分や水分を取り除きます。その後、ブラシ、ローラー、浸漬のいずれかの方法で慎重に塗布し、完全に塗布されるようにします。このプロセスは、30°C ～ 40°C または 60°C ～ 80°C の温度で約 3 時間行うのが最適で、印刷開始前に最大限の効果を得るためには、塗布後完全に乾燥させ、5 時間の放置期間が必要です。一方、界面活性剤系帯電防止剤は異なるメカニズムで作用し、導電性を高め、表面抵抗を減らして静電気を消散させます。これらの塗布方法は、ローラー塗布や浸漬を含むシリコン剤の塗布方法に似ており、プロセス中に同様の細心の注意を払います。 両方のアプローチは、異なるメカニズムを通じて静電気を除去し、プラスチックフィルムの表面を最適なインク接着に準備することを目的としています。
前述の処理方法は、さまざまなプラスチックの種類に広く適用できますが、ポリスチレンやポリ塩化ビニル (PVC) など、表面に極性基がもともと備わっているプラスチックもあります。これらの材料は、ざらざらした質感と比較的低い密度を特徴とし、前処理を必要としない独特の特性を示します。そのため、事前の表面改質を必要とせず、直接印刷プロセスにかけることができます。
4. 金属基材のインク処理
輸送および保管段階では、金属は防錆油とプロセス潤滑剤の保護コーティングによって保護されています。しかし、これらの金属は本質的に反応性があり、長時間さらされると大気中の水分と酸素を吸収する傾向があり、酸化膜の形成につながります。この酸化膜は防錆油層と相まって、インクの付着に対する強力なバリアとなり、反発効果と濡れ防止効果を引き起こします。そのため、印刷プロセスの前に適切な処理を行って金属表面を準備することが必須となります。
5. ガラス表面のインク処理
ガラスは主に SiO2 で構成されており、シリコン原子がマトリックス内に埋め込まれ、酸素原子が表面の大部分を占めるという独特の構造特性を示します。この構成により表面エネルギーが高くなり、外部物質と相互作用しやすくなります。たとえば、空気にさらされると、ガラス表面は水素と反応して親水基、特に OH (ヒドロキシル) 部分を生成します。これが表面に蓄積してインクの付着を妨げます。さらに、ガラス表面にアルカリイオン、特に Na-O 結合を形成するアルカリイオンが存在すると、さらに問題が生じます。これらの結合は空気や水の存在下では破壊されやすく、インクの付着の問題を悪化させます。したがって、ガラスに印刷する前に、予備的な表面処理が不可欠です。次のセクションでは、この目的で使用される一般的な処理方法をいくつか概説します。
（１）親油化処理
親油性処理は、ガラス表面にシランカップリング剤を塗布する戦略的なアプローチです。このプロセスにより親油性基の形成が促進され、ガラスのインクに対する親和性が大幅に向上します。0.5 つの実装では、エタノールに溶解したカップリング剤の 1% ～ 1% 溶液で表面をコーティングします。これにより、加水分解によって強力な親和性が確立されます。または、カップリング剤を 5% ～ XNUMX% の濃度でインクに事前に混合して、印刷後にガラス表面に自然に拡散させることもできます。
（２）脱脂処理
このステップでは、ガラス表面から油脂を除去して濡れ性を高めることに重点が置かれます。これは、アセトンやメチルエチルケトン (MEK) などの溶剤で洗浄するか、ジクロロエチレン蒸気を使用して効果的な脱脂処理を行うことで実現できます。
（３）強酸処理
ガラス表面のアルカリイオンを除去するために強酸処理を施し、インクの密着性をさらに高めることで、印刷品質と耐久性を向上します。
（４）身体的治療
その後、軽いサンドブラストには細かい研磨粉、水研削には水サンドペーパーを使用する物理的な処理方法が採用されます。これらの技術は、汚染物質を除去してガラス表面を洗練させ、インクの受容性と付着性を高めることを目的としています。
インクの詳細については、以下を確認してください。
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