インクのゲル化と粘度：印刷粘度が顔料の転移を左右する仕組み

印刷オペレーターがインクを元の構造に戻すとき、実務上の目標は粘度を初期の状態に戻すことです。この一点が、印刷現場でゲル化と粘度が同じ問題の表と裏として扱われる理由です。

インク粘度の意味

粘度とは、インクの流れにくさを表す物理量です。測定には毛細管粘度計、オリフィス粘度計、回転粘度計、回転円錐平板粘度計などが用いられます。粘度は温度、インク中の粒子濃度、粒子径と密接に関係します。測定器が異なれば精度も単位も異なるため、ある方法で得た数値を別の方法の値に直接換算することはできません。日々の印刷管理では、ザーンカップが実用的な標準です。

印刷インクの構成

印刷インクは有機溶剤、バインダー、顔料、添加剤、補助材料から作られます。配合と製造方法が決まれば、顔料の転移品質は主に印刷粘度で決まります。実際には、インクはザーンカップ3号で約11〜24秒の作業範囲で使用されます。印刷粘度が高いほど、顔料の転移は悪化します。

高粘度がゲル化を招く理由

溶剤は樹脂、添加剤、補助剤を溶解し、系に流動性を与えて顔料を分散させます。印刷粘度が高くなりすぎると、インク系全体が過飽和状態に移行します。顔料やその他の固形分は運動性を失い、均一に分散しなくなり、代わりに塊を形成します。これらの塊はゲル状体、ゲル塊、堆積物、膨潤した凝集体として蓄積します。顔料はメッシュ開口部を出入りしにくくなり、極端な場合にはセルに全く入らなくなります。これが印刷現場で「ブロッキング」と呼ばれる状態です。樹脂、顔料、有機溶剤で形成されるコロイド系を飽和以下に保ち、飽和を超えないようにしてください。そうすれば顔料は微細で均一なコロイドに分散し、メッシュをきれいに通過し、不具合は解消します。

作業粘度の選定

インクメーカーはザーンカップ3号で15〜18秒の範囲を推奨することが多いです。しかし100〜260 m/minで稼働する高速グラビア印刷機では、理想的な範囲は通常もっと低く、約11〜15秒です。この範囲は転移品質を保ちながら、長時間の連続印刷と良好な生産性を可能にします。

低粘度には独自の不具合があります。薄いインクは溶剤を多く含み、樹脂と顔料の割合が少ないため、乾燥時に滑らかな膜を形成できません。印刷結果は色が薄く、平坦で、光沢に欠けます。光沢が重要な場合、作業粘度は高め、ザーンカップ3号でおよそ13〜19秒に設定します。

粘度と静電気痕

通常の周囲湿度では、粘度がザーンカップ3号で16秒を超えると静電気の問題はほとんど発生しません。それ以下では、粘度の低下に伴い問題が大きくなります。ひげ状の飛び、まだらな斑点、エッジのインク拒否、インク飛び、転移不良、不規則な水染み状の痕跡が発生しやすくなり、程度も深刻になります。

実務上の原則

インクを測定された粘度に設定し、適切なカップで確認し、開始時に一度だけでなく印刷中もチェックしてください。ゲル化、ブロッキング、静電気痕は通常、作業範囲を外れた粘度の症状であり、それぞれ別の治療法を持つ独立した欠陥ではありません。