UV硬化とEB硬化の類似点と相違点

UV（紫外線）硬化とEB（電子ビーム）硬化はどちらも電磁波を利用するため、IR（赤外線）熱硬化とは異なります。UV（紫外線）とEB（電子ビーム）は波長が異なりますが、どちらもインクの感光剤の化学反応、すなわち高分子架橋を誘発し、瞬時に硬化させることができます。

一方、赤外線硬化はインクを加熱することで、以下のような複数の効果を生み出します。

●少量の溶剤または水分の蒸発、

●インク層を軟化させ、流動性を高め、吸収と乾燥を促進します。

● 加熱と空気との接触による表面酸化、

● 樹脂および高分子油を加熱下で部分的に化学硬化させる。

このため、赤外線硬化は単一の完全な硬化プロセスではなく、多面的かつ部分的な乾燥プロセスとなります。溶剤系インクはこれとは異なり、空気の流れによって促進される溶剤の蒸発によって100%硬化が達成されます。

UV硬化とEB硬化の違い

UV硬化は、主に浸透深さにおいてEB硬化と異なります。UV光線は浸透深度が限られているため、例えば4～5μmの厚さのインク層を硬化させるには、高エネルギーのUV光を用いた低速硬化が必要です。オフセット印刷のように毎時12,000～15,000枚といった高速で硬化させることはできません。高速硬化を行うと、表面だけが硬化し、内部層が液状のまま残ってしまう可能性があります。これは、まるで半熟卵のような状態であり、表面が再び溶けてくっついてしまう恐れがあります。

紫外線の透過率はインクの色によって大きく異なります。マゼンタとシアンのインクは透過しやすい一方、イエローとブラックのインクは紫外線を多く吸収し、ホワイトのインクは紫外線を強く反射します。そのため、印刷における色の重ね順は紫外線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のインクを最上層に重ねると、下層のレッドやブルーのインクが十分に硬化しない可能性があります。逆に、レッドやブルーのインクを最上層に、イエローやブラックのインクを下層に重ねると、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かもしれません。

一方、EB硬化は、硬化速度に色による差がなく、非常に高い浸透力を持つ。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ある。

特別な考慮事項

白色の下地インクは紫外線を反射するため、UV硬化には特に不向きですが、EB硬化はこの影響を受けません。これはEB硬化がUV硬化よりも優れている点の1つです。

しかし、電子ビーム（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。空気中で硬化できる紫外線（UV）とは異なり、EBでは同様の結果を得るために、空気中で出力を10倍以上に上げる必要があり、これは非常に危険な作業であり、厳重な安全対策が求められます。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、紫外線イメージングや露光は窒素充填された酸素のないチャンバー内で行われることが多い。

したがって、EB硬化は、コーティングや印刷用途における薄い紙シートやプラスチックフィルムにのみ適しています。機械式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、より実用的ですが、酸素を含まないUV硬化は、今日の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。