UVインクとEBインクの硬化の類似点と相違点

UV（紫外線）硬化とEB（電子線）硬化はどちらも電磁放射線を用いており、IR（赤外線）熱硬化とは異なります。UV（紫外線）とEB（電子線）は波長が異なりますが、どちらもインクの感光剤の化学再結合、すなわち高分子架橋を誘発し、瞬時に硬化させます。

対照的に、IR 硬化はインクを加熱することで機能し、複数の効果を生み出します。

● 少量の溶剤や水分の蒸発、

● インク層が柔らかくなり、流動性が向上し、吸収と乾燥が容易になります。

● 加熱や空気との接触による表面酸化、

● 樹脂や高分子油などを加熱により部分的に化学硬化させます。

そのため、IR硬化は単一の完全な硬化プロセスではなく、多面的な部分的な乾燥プロセスとなります。溶剤系インクはまた異なり、空気の流れによる溶剤の蒸発によって完全に硬化します。

UV硬化とEB硬化の違い

UV硬化はEB硬化と主に浸透深さにおいて異なります。紫外線の浸透には限界があり、例えば4～5µmの厚さのインク層は、高エネルギーのUV光でゆっくりと硬化させる必要があります。オフセット印刷における毎時12,000～15,000枚といった高速硬化は不可能です。そうでないと、表面が硬化しても内層が液体のままになり、加熱不足の卵のように表面が再溶融して固着する可能性があります。

UVの浸透性はインクの色によっても大きく異なります。マゼンタとシアンインクは浸透しやすいですが、イエローとブラックインクは紫外線を多く吸収し、ホワイトインクは紫外線を多く反射します。そのため、印刷における色の重ね順はUV硬化に大きく影響します。紫外線吸収率の高いブラックやイエローインクを上にすると、下地のレッドやブルーインクの硬化が不十分になる可能性があります。逆に、レッドやブルーインクを上に、イエローやブラックインクを下に配置すると、完全に硬化する可能性が高まります。そうでない場合は、各色の層を個別に硬化させる必要がある場合があります。

一方、EB硬化は色による硬化の違いがなく、非常に強い浸透性を有しています。紙、プラスチック、その他の基材に浸透し、印刷物の両面を同時に硬化させることも可能です。

特別な考慮事項

白色下地インクは紫外線を反射するため、UV硬化が特に困難ですが、EB硬化ではこの影響を受けません。これがEBがUVに勝る利点の一つです。

しかし、EB硬化では、十分な硬化効率を得るために、表面を無酸素環境に置く必要があります。空気中でも硬化可能なUVとは異なり、EB硬化では空気中で同等の効果を得るためには出力を10倍以上に上げる必要があり、これは非常に危険な操作であり、厳重な安全対策が必要です。現実的な解決策は、硬化チャンバーを窒素で満たして酸素を除去し、干渉を最小限に抑えることで、高効率な硬化を実現することです。

実際、半導体業界では、同じ理由から、紫外線による画像化と露光は窒素が満たされた無酸素チャンバー内で行われることが多いのです。

そのため、EB硬化はコーティングや印刷用途における薄い紙やプラスチックフィルムにのみ適しています。機械チェーンやグリッパーを備えた枚葉印刷機には適していません。一方、UV硬化は空気中で操作できるため、より実用的ですが、酸素を含まないUV硬化は今日では印刷やコーティング用途ではほとんど使用されていません。