オフセットインキ上へのUVコーティング：光沢と密着を左右する要因

紫外線コーティングは、オフセット印刷物に光沢と保護を付与する迅速な方法ですが、仕上がりの良否は、下地のインキ、プライマー、硬化ユニットの関係に依存します。各枚が均一な光沢でラインを出るか、くすんだ部分や弱い密着、裏移りが生じるかは、いくつかの変数で決まります。

コーティングがシートに到達する仕組み

チャンバー式ドクターブレードシステムが均一な膜を形成します。ブレードがアニロックスセルを閉じ、ローラーが回転するにつれてコーティングを計量するため、湿潤膜は印刷機の幅方向で一定に保たれます。アニロックスローラーは担持容量で評価され、一般的な範囲は約6～30立方センチメートル毎平方メートルです。この公称容量の一部のみが基材に到達します。実際には、湿潤コーティングのおよそ25～35パーセントが表面に転写されます。異なる彫刻パターンにより、1つのユニットで異なるジョブに異なる量を供給できます。安定した循環供給を一定温度に保ち、適合するポンプで送ることで、膜の再現性が保たれます。

反射光による光沢の測定

光沢は反射光計で測定します。鏡面は選択した角度で光の100パーセントを反射しますが、コーティングされたシートはその一部のみを反射します。顔料が表面下で光を散乱させるため、測定角度は評価する仕上げに適したものでなければならず、そうでなければ測定値がばらつきます。人間の目は黒い背景に対する光沢に最も強く反応するため、暗くインキが多い領域では、明るい領域よりも先にコーティングの欠陥が現れることがよくあります。

耐傷性と密着強度

インキとコーティングは互いに密着している必要があります。顧客はしばしば爪でシートを引っかいたり、テープを押し付けたりしてこれを判断します。これらの試験は主観的で、測定可能な数値を生み出さず、依然として大まかな参考にはなります。より信頼できる確認は、印刷後数日待つことです。新鮮なインキは硬化を続け、蒸気を放出し、それがインキとコーティングの間に溜まって密着を破壊することがあります。布にアセトンを付けてUV硬化を試験するのは実用的な方法です。硬化不足の膜は軟化して溶解します。FOGRAは剥離やブロッキングに対する耐性を確認するための機器を推奨しており、DIN 16524とDIN 16525は印刷物の試験に関する標準的な方法を記述しています。

基材が上限を決める

基材、機械が独自のコーティングを適用する方法、および両者の一貫性は、コーティングユニットと同じくらい重要です。再生板紙とバージンパルプから作られた板紙は同じ設定でも異なる挙動を示し、表面が不均一なグレードはアニロックスがどれほど適切に設定されていても不均一な光沢を示します。ブレード、エアブラシ、エアナイフ、またはフィルムプレスで適用される2～3回の機械コーティングパスは、表面がどれほど平滑になるかを変え、より硬いコーティングツールはより平滑なシートを残し、光沢が増す傾向があります。水と油の吸収のみから光沢を予測することは信頼できません。グレード間で、基材は最終結果の大きな割合を占めることがあり、たとえ豊富なコーティング量でも板紙間の差異を部分的にしか平準化しません。

下地のインキが重要である理由

インキはコーティングに対して二つの面で影響します。印刷部分に塗布するディスパージョンプライマーは、その水分を紙が吸収する必要があり、インキが水をはじくとその吸収が妨げられます。インキとコーティングがどの程度混ざるかは、それぞれの粘度によって決まります。印刷直後のインキは、硬化したUV層の下でも乾燥を続け、酸化の過程で放出されるガスが皮膜を歪め、光沢を低下させ、密着を弱めます。吸収の速いインキは有効ですが、吸収が速すぎるインキは後続のユニットでブランケットに移行し、まだらな仕上がりの原因になります。湿し水を最小限に抑えるとブランケット上のインキ堆積が減り、そのリスクが下がります。また、選ぶインキは、積み重ねた用紙の裏面が擦れる度合いにも影響します。

プライマー層

通常のオフセットインキでは、UVコーティングは通常ディスパージョンプライマーの上に塗布します。従来のオフセットインキとUVコーティングは化学的に相性が良くないため、プライマーが橋渡しの役割を果たします。ウェットオンウェットの印刷機では、これを数秒以内に塗布して乾燥させる必要があります。水性ディスパージョンは固形分を約40～45パーセント含み、粘度は水で調整できます。用紙に付着すると、水分の大部分が基材に吸収されるか蒸発し、その後になってポリマーが密な皮膜として結着します。達成できる乾燥速度、浸透、重ね刷りの挙動、粘度、光沢、密着は、基材と添加剤によって決まります。インキの被覆量が多い場合にプライマーが最も重要になります。13立方センチメートルのアニロックスローラーを18立方センチメートルのものに替えると、UV層がより滑らかになり光沢が高まります。一方、軟らかいプライマーは200パーセントのベタ部分で大きく歪むことがあります。

UVコーティングの役割

オフセット用UVコーティングの多くは化学反応で硬化します。これらはバインダー、反応性希釈剤、光開始剤を含みます。UV光の下で光開始剤が反応基を放出し、アクリレートの重合を促して架橋ネットワークを形成しますが、酸素がこの反応を妨げます。カチオン系は硬化が遅いもののより完全に硬化し、内部まで硬化して臭気が少ないため、食品包装によく使われます。コーティング量を増やすと光沢は上がりますが、プライマー量を増やすほど効率的ではありません。1平方メートルあたり20立方センチメートルから30立方センチメートルに増やすと、どのインキ被覆量でも光沢が少なくとも10ポイント上がります。コーティングが多すぎると粘度のため均一に塗布するのが難しくなり、約40度に温めると流動性と光沢が改善します。アニロックスの形状とスクリーン線数も重要で、泡のない皮膜が欠かせません。セルが満たされる際に微小な気泡が生じるためです。消泡剤と適切に調整された循環システムが、コーティングの過度な撹拌を防ぎます。

乾燥が結果を決める

色と光沢は数秒で決まるため、乾燥方法もそれに追随する必要があります。印刷速度が高いほど完全硬化は難しくなり、硬化しなかった部分は排紙の山で用紙をまたいで反応し、裏移りとして現れます。UVコーティングした製品は1日以上変化を続けることがあるため、次の用紙が跡を付けない程度に表面が硬くなっている必要があります。UVユニットがそのエネルギーを供給しますが、硬化は山を温め、誤った位置でエネルギーを加えるとブロッキングを起こすことがあります。赤外線ランプ、冷風と温風、排気はいずれも有効で、二つのコーティングユニットの間に延長した乾燥セクションを設ける価値があります。UV出力は印刷速度に非線形に追随させる必要があり、赤外線出力は線形に追随します。従来のインキでは、被覆量にかかわらず速度が上がるほど光沢は低下する傾向があり、インキ、コーティング、乾燥の設定を一致させることが、その低下を小さく抑える方法です。