PP・PEでインクが剥がれる原因とは｜難印刷性材料の表面処理と密着性改善のポイント

     タイ国内で自動車部品や医療機器を製造する工場では、PPやPEなどのプラスチックへの印刷において、インクが定着しない、印刷後に剥がれるといった問題が発生することがあります。
PPやPEは表面エネルギーが低く、インクが濡れ広がりにくい難印刷性材料です。そのため、材料に適したインクの選定、表面処理、印刷環境、乾燥・硬化条件を適切に管理しなければ、印刷の不着や剥離につながる可能性があります。
安定した印刷品質を得るためには、インクやシリコンパッドだけでなく、ワーク表面の状態を含めて工程全体を確認することが重要です。

目次

• PP・PEにインクが密着しにくい理由
• 前処理を行わない場合に不着や剥離が発生する仕組み
• フレーム処理・コロナ処理で密着性を高める方法
• 印刷仕様を決める前に確認すべき条件
• シリコンパッドの材質と選定ポイント
• TOKUABE (THAILAND) CO., LTD.が提供できるサポート
• よくあるご質問
• 用語解説

■　PP・PEにインクが密着しにくい理由

     PPやPEは、表面エネルギーが低い難印刷性プラスチックです。
表面エネルギーが低い材料では、印刷したインクがワーク表面に均一に広がらず、はじかれたり、収縮したりすることがあります。インクが十分に濡れ広がらない状態では、ワーク表面との接触面積が不足し、乾燥後の密着強度も得にくくなります。

その結果、以下のような不具合が発生する可能性があります。

• インクが部分的にはじかれる
• 印刷パターンが欠ける
• ピンホールが発生する
• 印刷膜が擦れによって剥がれる
• テープ剥離試験で印刷膜が脱落する
• ワークごとに密着状態がばらつく

また、ワーク表面に離型剤、油分、ほこり、成形時の付着物などが残っている場合も、インクの濡れ性や密着性が低下します。
そのため、PPやPEへの印刷では、材料名だけで判断するのではなく、実際のワーク表面の状態を確認する必要があります。

■　前処理を行わない場合に不着や剥離が発生する仕組み

     表面処理を行っていないPPやPEは、インクとの親和性が低く、印刷時にインクが均一に広がらないことがあります。
転写直後は外観上問題がないように見えても、乾燥後に擦ったり、テープ剥離試験を行ったりすると、印刷膜が簡単に剥がれる場合があります。

不着や剥離には、主に以下の要素が関係します。

• ワーク表面の低い表面エネルギー
• 材料とインクの適合性
• 表面に付着した油分や離型剤
• 前処理の有無と処理状態
• インクの希釈率や粘度
• 乾燥・硬化条件
• 印刷から乾燥までの時間
• 工場内の温度、湿度、空調の風
• 印刷後の保管時間

空調の風が印刷部に直接当たる環境では、インク溶剤の蒸発速度が変化し、パッドからワークへの転写状態が不安定になることがあります。
また、湿度の変化や静電気は、ほこりの付着、インクの糸引き、転写不良などに影響する場合があります。

■　フレーム処理・コロナ処理で密着性を高める方法

     PPやPEなどの難印刷性材料では、印刷前にワーク表面を改質し、インクが濡れ広がりやすい状態にする方法が用いられます。
代表的な表面処理には、以下があります。

フレーム処理
炎をワーク表面へ短時間照射し、表面を改質する方法です。
複雑な形状や立体的なワークにも対応しやすい一方で、照射条件が適切でない場合は、熱による変形、変色、表面損傷が発生する可能性があります。
処理距離、照射速度、炎の状態などを管理する必要があります。

コロナ処理
高電圧による放電を利用して、ワーク表面を改質する方法です。
比較的均一な処理が可能ですが、電極とワークの距離、搬送速度、放電出力、ワーク形状などによって処理状態が変化します。

プライマー処理
材料に適したプライマーをワーク表面へ塗布し、インクとの密着性を高める方法です。
使用する際は、材料、インク、プライマーの適合性に加え、塗布量、乾燥時間、安全上の注意事項を確認する必要があります。
どの処理が適しているかは、ワークの材質、形状、印刷面積、要求される密着強度、生産数量によって異なります。
量産条件を決める前に、実際のワークを使用して試験することが重要です。

■　印刷仕様を決める前に確認すべき条件

     難印刷性プラスチックへの印刷では、表面処理だけでなく、印刷工程全体の条件を確認する必要があります。

ワークの確認項目

• 樹脂の種類とグレード
• 添加剤や充填材の有無
• ワークの形状と寸法
• 印刷する位置と面積
• 成形時に使用した離型剤
• 表面の油分、汚れ、ほこり
• ヒケや変形
• ワークごとの寸法差

同じPPやPEという名称でも、材料グレードや添加剤の違いによって、印刷性が異なる場合があります。

インクの確認項目

• PP・PEへの適合性
• 1液型または2液型
• 硬化剤の配合比
• 希釈剤の種類と配合量
• 使用可能時間
• 乾燥温度と乾燥時間
• 完全硬化までの時間
• 要求される耐薬品性や耐摩耗性

インクを選定する際は、印刷直後の外観だけでなく、完全硬化後の密着性や耐久性を確認してください。

印刷環境の確認項目

• 室温
• 湿度
• 空調の風向
• ほこりや異物
• 静電気
• インクの蒸発速度

設備・治具の確認項目

• ワークの固定状態
• 治具とワークの隙間
• 印刷中のワークの変形
• シリコンパッドの形状と硬度
• 印刷圧力
• パッドの押し込み量
• 印刷速度

ワークのヒケや寸法公差によって支持状態が変わると、印刷圧力が均一に伝わらないことがあります。
治具には、ワークを毎回同じ位置に固定し、印刷時の荷重を安定して受け止められる精度が必要です。

■　シリコンパッドの材質と選定ポイント

シリコンパッドの材質、形状、硬度は、プレートからインクを受け取り、ワークへ均一に転写するための重要な要素です。
ただし、シリコンパッドの変更だけで、PPやPEとインクの化学的な密着性が必ず改善するわけではありません。
密着不良が発生した際は、表面処理、インク、乾燥・硬化条件を確認したうえで、転写品質に適したシリコンパッドを選定します。

シリコンパッドを選定する際は、以下の項目を確認します。

• ワークの形状
• 印刷面の曲率
• 印刷パターンの大きさ
• 使用するインク
• 必要な転写量
• 静電気の発生状況
• パッドの耐久性
• パッドとワークの接触経路

テストを行う際は、材質、形状、硬度を同時に変更せず、一つの条件だけを変更して結果を比較してください。

■　TOKUABE (THAILAND) CO., LTD.が提供できるサポート

     TOKUABE (THAILAND) CO., LTD.では、PPやPEなどの難印刷性プラスチックへの印刷について、ワークの形状、材質、印刷パターン、要求品質を確認し、適切な印刷条件の検討を支援しています。

主な対応内容は以下のとおりです。

• ワークに適したシリコンパッドの選定
• シリコンパッドの試作
• ワーク固定用治具の検討
• インクと印刷条件の確認
• 表面処理の必要性に関する事前評価
• 実ワークを使用したテスト印刷
• テープ剥離試験などによる密着性の確認
• 量産条件の設定支援
• Pad Printingに関する技術研修
• 印刷サービス

事前テストでは、未処理品と処理品を比較することで、表面処理が必要かどうか、どの条件で要求される密着性を得られるかを確認できます。

ご相談の際は、以下の情報をご準備ください。

• ワークの材質とグレード
• ワークの形状と寸法
• 印刷位置とパターンの大きさ
• 使用しているインク
• 表面処理の有無
• 現在の乾燥・硬化条件
• 良品と不良品の写真
• 実施している密着性試験
• 要求される品質基準

情報がすべてそろっていない場合でも、現在の不具合やワークの写真をご共有いただければ、確認項目の整理からご相談いただけます。

※詳細については、本記事に添付されているPDF資料をダウンロードいただくか、ページ下部のお問い合わせフォームよりご連絡ください。

■　よくあるご質問

Q1：PPに印刷したインクが簡単に剥がれるのはなぜですか？
A1：PPは表面エネルギーが低く、インクが濡れ広がりにくいためです。
また、ワーク表面の離型剤や油分、材料とインクの不適合、前処理不足、乾燥・硬化条件の不足などによっても、密着不良が発生します。
空調の風や湿度の変化は転写状態に影響する可能性がありますが、まずは材料、表面状態、インク、表面処理、硬化条件を優先的に確認してください。

Q2：シリコンパッドの材質を変更すると、インクの密着性は改善しますか？
A2：シリコンパッドの材質や硬度を変更することで、インクの受け取り方やワークへの転写状態が改善する場合があります。
ただし、印刷後の密着性は、主にワーク表面の状態、表面処理、インクの適合性、乾燥・硬化条件に左右されます。
シリコンパッドだけで判断せず、工程全体を確認してください。

Q3：フレーム処理機やコロナ処理機を導入する前に、密着性を確認できますか？
A3：はい。実際のワークを使用したテスト印刷と密着性試験によって、表面処理の必要性を事前に評価できます。
未処理品と処理品を比較し、印刷外観、テープ剥離試験、耐摩耗性、耐薬品性などを確認します。
表面エネルギーの状態を確認する際は、ダイン液などを使用する方法もあります。ただし、表面エネルギーの測定結果だけで最終的な密着性が保証されるわけではないため、実際のインクとワークを使用した試験が必要です。

■　用語解説

• 難印刷性プラスチック : PPやPEのように表面エネルギーが低く、インクが濡れ広がりにくい樹脂材料です。
• 濡れ性 : 液体が固体表面上に広がり、接触する性質です。インクが適切に濡れ広がることは、均一な転写や密着性を得るための重要な条件です。
• 表面エネルギー : 固体表面が液体と接触しようとする性質を表す指標です。一般に、インクがワーク表面へ濡れ広がるためには、ワーク側に十分な表面エネルギーが必要です。
• テープ剥離試験 : 印刷膜へ所定のテープを貼り付け、引き剥がした後の塗膜の状態を確認する密着性評価方法です。試験条件や合否基準は、社内基準や適用規格に従って設定します。
• ダイン液 : ワーク表面の濡れ性や表面エネルギーの目安を確認するために使用する試験液です。

※詳細については、本記事に添付されているPDF資料をダウンロードいただくか、ページ下部のお問い合わせフォームよりご連絡ください。