フレキソインクの粘度範囲：完全ガイド

はじめに

フレキソ印刷は、特に包装業界で汎用性が高く広く用いられている印刷方法であり、柔軟な凸版から被印刷物へインクを転写する仕組みに基づいています。このプロセスは、その効率性と幅広い素材への印刷が可能であることで知られていますが、その成否は多くの要因に左右され、中でもインクの粘度は印刷品質の要となります。インクの粘度と流動性は、インクの転写の成否を直接左右し、色濃度や均一性から印刷細部の鮮明さまで、あらゆる要素に影響を与えます。したがって、フレキソ印刷工程で最適な結果を得るためには、適切な粘度範囲を維持することが極めて重要です。本ガイドには、それを実現するための重要な情報が記載されています。

フレキソインキの理想的な粘度範囲

インクの種類	粘度範囲（ザーンカップ #2）	粘度範囲（cP）	一般的な用途
水性	18～25秒	80～200 cP	紙、板紙、一部のフィルム
溶剤系	20～30秒	100～300 cP	フィルム、ホイル、一部の紙類
UV硬化型	30～50秒	200～500+ cP	ラベル、フィルム、特殊基材
高固形分水性塗料	25～35秒	150～350 cP	段ボール、クラフト紙
特殊インク	場合による	場合による	メタリックインク、ワニス、コーティング剤

フレキソインクの粘度の正確な測定

したがって、印刷工程で最良の結果を得るためには、フレキソインクの粘度を測定することが重要です。業界では、以下のようないくつかのツールや方法が用いられています。

• 粘度カップ （ディップカップ）： これらは、迅速な比較測定を行うために使用される、簡便で安価な測定器具です。底部に目盛りの付いた開口部を持つカップをインクの中に置き、インクがその開口部を通過するまでの時間を記録します。測定結果は通常、時間単位で示され、その単位は一般的に秒です。
• 回転式粘度計： これらはより高精度で絶対的な粘度計であり、粘度の単位はセンチポイズ（cP）またはパスカル・秒（Pa·s）です。これらの装置は、インク中でスピンドルを一定の速度で回転させるのに必要な力を測定することで動作します。
• 自動化 粘度 制御システム： これらは現在のフレキソ印刷機に組み込まれており、インキの粘度をリアルタイムで監視・制御するのに役立っています。通常、振動や圧力降下、その他の特性から粘度を測定できるセンサーが採用されています。
• 密度 カップ: 密度は粘度の指標ではありませんが、インクの組成の変動についてある程度の目安となり、それがひいては粘度に影響を及ぼします。密度カップはインクの比重を測定するために使用され、溶剤の蒸発や汚染の有無を確認するのに役立ちます。

フレキソインクの種類別の粘度範囲

水性フレキソインキの粘度

水性フレキソインクは、有害な溶剤を含まないため、環境に優しく、食品包装への使用においても安全であることから、好んで使用されています。これらのインクは一般的に、ニュートン流体またはわずかにせん断希薄性の特性を示します。その粘度は通常80～200センチポイズの範囲にあり、これはザーンカップ#2を用いて測定され、流下時間は18～25秒です。紙や板紙などの基材上で、色鮮やかできれいでシャープな印刷結果を得るためには、この範囲を維持することが重要です。

溶剤系フレキソインクの粘度

速乾性とフィルムや箔への優れた密着性を特徴とする溶剤系フレキソインキは、水性インキよりも粘度がわずかに高い。その粘度は100～300センチポイズであり、これはザーンカップ#2で20～30秒に相当する。これらのインキは溶剤の蒸発に対して非常に敏感であるため、印刷工程中は綿密な監視が必要であり、印刷途中での粘度の変化によって印刷品質に影響が及ぶのを防ぐ必要があります。

UVフレキソインクの粘度

UV硬化型フレキソインクは、紫外線照射による硬化過程を経て乾燥するという点で、従来のフレキソインクとは異なります。これらのインクは、一般的なフレキソインクの中でも最も粘度が高く、粘度は200 cP以上で、配合によっては500 cPを超えることもあります。ザーンカップ#2による測定では、ドレインタイムが30～50秒、あるいはそれ以上になることもあります。UVインクの粘度は、主にモノマー、オリゴマー、光重合開始剤、および充填剤や添加剤の選択によって決まります。

フレキソインクの粘度に影響を与える主な要因

温度がインクの流れに及ぼす影響

温度は、フレキソ印刷用インキの粘度を決定する上で極めて重要な役割を果たします。温度が高いと、インキ分子の運動エネルギーが高くなり、その結果、インキの粘度は低くなり、インキは流れやすくなります。一方、温度が低いと分子の活動が低下し、インキは濃くなり、粘度が高くなります。フレキソ印刷においては、インクの温度を制御することが非常に重要です。温度の変動はインクの付着ムラを引き起こし、その結果、色濃度、ドットゲイン、印刷の均一性にばらつきが生じます。インクの安定した流れを維持し、印刷工程全体を通じて一貫した印刷品質を実現するためには、周囲温度などの温度管理対策を講じる必要がある場合があります。

樹脂と顔料が粘度に及ぼす影響

フレキソインキの配合に使用される樹脂の種類と濃度は、インキの粘度を決定づける重要な要素です。顔料を結合させ、インキを基材に定着させる役割を担う樹脂は、分子量や構造がさまざまです。樹脂の分子量が増加したり、樹脂の濃度が高くなったりすると、インキの粘度も上昇します。また、顔料の粒径、形状、インクの媒体中での分散状態といった顔料の性質も、粘度に影響を与える可能性があります。顔料が十分に分散されていない場合や、顔料濃度が高い場合、インク内部の摩擦が増加し、インクの粘度に影響を及ぼすことがあります。その結果、インクの流動性や印刷品質に問題が生じる可能性があります。

溶媒の蒸発と粘度の変化

溶剤の蒸発は、溶剤系および水性フレキソインクの粘度に影響を与える重要な要因です。印刷工程において、溶剤が蒸発すると、固形分（樹脂や顔料）の濃度が高まります。その結果、固形分濃度が高まり、インクの粘度も上昇します。溶剤系インクの場合、使用される特定の溶剤の揮発性によって蒸発速度が決まります。水性インキの場合、水の蒸発速度は、温度、湿度、印刷機周辺の空気状態などの要因に左右されます。溶剤や水の損失が過度になると、インキの粘度が高くなりすぎて、インキ転写不良、アニロックスセルの目詰まり、印刷品質の低下などの問題を引き起こす可能性があります。また、これはインキの消費量にも影響を及ぼす可能性があります。

せん断速度と印刷速度に関する考慮事項

フレキソインクが印刷工程で受けるせん断速度は、印刷機の速度と直接関連しており、特にせん断希薄性を示す非ニュートン流体であるインクの場合、その見かけの粘度に影響を与える可能性があります。せん断希薄化インキとは、アニロックスロールから印刷版へ、そして高速で基材へとインキが転写される際に生じるようなせん断力を受けると、粘度が低下する傾向のあるインキのことです。せん断下でのこの粘度の低下は、インキの転写やレベリングに有益です。一方、せん断速度が低い場合、インクはミストやスプラッターなどの問題を回避するために、より高い静止粘度に戻ります。したがって、フレキソインクの粘度を選択・調整する際には、印刷速度を考慮することが極めて重要です。

一貫した印刷品質の確保：信頼性の高いフレキソ印刷機の役割（KETE）

フレキソ印刷における印刷品質は、印刷機の信頼性に直接左右されます。信頼性の高い印刷機であれば、インキ槽や印圧シリンダーを含むインキ転写プロセスの全工程において、正確かつ一貫した動作が保証されます。これは、インキ粘度に直接影響を受けるインキ膜厚や転写効率の変動を抑える上で重要です。信頼性の高い印刷機は一定の圧力と速度を維持するため、機械的な変動による粘度のばらつきを最小限に抑えることができます。

KETEのフレキソ印刷機は、インキの粘度を安定かつ正確に制御し、高品質な印刷を実現するよう設計されています。10年以上にわたる業界での経験を活かし、水性、溶剤系、UVインキに対応したモデルを含む製品ラインナップに、最先端のインキ供給システムを採用しています。例えば、KTFP-CI300などのモデルで最大300 m/minの速度に達する高速CIシリーズは、インクの粘度に影響を与える機械的な変動を低減する中央圧着シリンダーを備えています。さらに、当社の印刷機の一部には、操作を容易にする自動運転システムが搭載されており、インクの品質をチェック・調整する機能を備えているものもあります。こうした堅実なエンジニアリング、インクの互換性、そして使いやすい自動化へのこだわりは、企業が高品質なパッケージや印刷物を一貫して生産できるようにする、信頼性の高い印刷ソリューションを提供するというKETEの使命を反映しています。

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フレキソインクの粘度に関する一般的な問題のトラブルシューティング

高粘度に関する問題と解決策

インクの粘度が高すぎると、いくつかの問題が生じます。具体的には、インクの転写不良による印刷の薄さや色あせ、アニロックスセルの目詰まりによるインクの付着ムラや筋状の模様、そしてインクが基材上で適切に広がらないことによる高いドットゲインなどが挙げられます。また、粘度が高いと印刷機に負荷がかかり、部品が破損することさえあります。粘度を下げる最善の方法は、適切な希釈剤や溶剤を適切な方法でインクに添加することです。水性インクの場合は水、溶剤系インクの場合はインクメーカーが推奨する溶剤を使用します。希釈剤はゆっくりと添加し、所定の範囲の粘度が得られるまで、粘度を随時確認しながら混合液をよく撹拌する必要があります。

低粘度に関する問題と解決策

一方、インクの粘度が低すぎると、印刷品質の低下を招くこともあります。具体的には、インクの流れが過剰になり、細部の滲みやフェザリングが生じたり、インク膜が薄くなることで色濃度や被覆力が低下したり、インクのミストや飛散が起こりやすくなり、印刷機や環境の汚染につながる可能性があります。インクの粘度を高める方法には、以下のようなものがいくつかあります。水性インクの場合、pH値を調整することも可能ですが、通常は直接的な増粘が必要です。溶剤系および水性インクの場合、溶剤や水の一部を蒸発させることで、固形分濃度を高め、ひいては粘度を高めることができます。この工程では、過度な増粘を避けるため、慎重に監視する必要があります。

印刷中の一貫した粘度を維持する

これは、印刷工程全体を通じてインクの粘度を一定に保つために、以下の手順を講じる必要がある予防措置です：

• 監視と調整： 適切な測定機器を用いてインクの粘度を確認する手順を定めておくことをお勧めします。測定値に基づき、インクメーカーの推奨に従って、水や増粘剤を適宜少量ずつ加え、必要に応じて粘度を微調整してください。
• インクタンクおよび関連する部品を清掃してください： インクタンクおよび関連部品を清掃し、乾燥したインクやその他の異物が蓄積しないようにすることが不可欠です。これらはインクの粘度を変化させ、インクの流れに影響を与えるほか、放置すると長期的にはインクシステム内で詰まりを引き起こす恐れがあります。
• 汚染を防ぐ： インクタンクに、紙粉やごみなどの異物が混入していないことを確認してください。インクは非常にデリケートな媒体であるため、異物が混入するとインクの粘度や印刷品質に影響を及ぼします。
• 溶剤および／または水の損失： 溶剤や水の蒸発を抑えるため、可能な限りインクタンクに蓋をしておくこと、印刷室の環境を適切な温度・湿度に保つこと、またインクに保湿剤や遅延剤の使用を検討してください。
• 自動化の利用 粘度 制御システム： 印刷機に自動粘度制御システムが搭載されている場合は、それが適切に設定され、効率的に動作している必要があります。これらのシステムは、継続的な監視と制御を行うことで、粘度の安定性を大幅に向上させます。

結論

フレキソインキの理想的な粘度範囲は、固定された値ではなく、各ジョブに特有のさまざまな要因に応じて達成・維持すべき範囲です。したがって、インキ粘度の原理を理解し、適切な測定方法を用い、粘度に影響を与える要因を特定し、予防的および是正的な措置を講じることで、フレキソ印刷業者は高品質な印刷物を提供することができます。そのため、オペレーターは本ガイドに記載されている情報を活用してフレキソ印刷プロセスを改善し、最適なインキ粘度を実現することで、印刷品質の向上と作業効率の向上を図ることをお勧めします。