パッド印刷

パッド印刷

要点

• シリコーンパッドが、エッチングされた版からインクを持ち上げ、部品に転写します。
• 平面印刷では対応できない曲面、凹凸面、凹部にも印刷できます。
• インクの離型はパッドの低い表面エネルギーに依存し、パッドの方が部品よりもインクを手放しやすくなければなりません。
• 不具合の大半は、印刷機ではなく表面の準備に起因します。

パッド印刷

パッド印刷は、エッチングされた印刷版から柔らかいシリコーンパッドへインクを移し、さらにそのパッドから製品表面へ転写する間接オフセット方式のプロセスで、曲面、凹凸面、不規則な形状の部品にも精細な画像を施すことができます。スクリーン印刷やインクジェットでは形状に追従できない三次元のプラスチック部品の加飾において、主流となっている方法です。

サイクルの流れ

• フラッディング。印刷版（クリシェ）のエッチングされた画像部にインクを充填します。
• ドクタリング。ブレードで版表面の余分なインクをかき取り、エッチングされた凹部にのみインクを残します。
• タック（粘着性）の発現。露出したインク表面から溶剤が揮発して粘着性が高まります。これにより、次の工程でインクがパッド側に付きやすくなります。
• ピックアップ。シリコーンパッドを版に押し付け、凹部からインク膜を持ち上げます。
• 転写。パッドを部品に押し付け、インクを転がすように移します。パッドが変形するにつれて、インクはパッド表面から一度にではなく徐々に離れていきます。
• 離型。パッドが戻り、パッドと部品の間のタック差によって、画像がどの程度完全に転写されるかが決まります。

この仕組みは、シリコーンの非常に低い表面エネルギーに依存しています。パッドは、部品がインクを受け入れにくい度合いよりも容易にインクを手放す必要があり、未処理の低エネルギープラスチックで問題が起きるのはこのためです。部品がパッドよりも受容性が低い場合、インクはパッドに残ります。

パッド印刷と他方式との比較

ほとんどの工場では、2つの方式は競合するというより補完的です。パッド印刷はレーザーマーキングでは出せないブランドカラーやグラフィックを担い、レーザーマーキングはパッド印刷ではできない永久的な可変データコードを担います。

パッド印刷のトラブルシューティング

プラスチックで密着性を確保するには

パッド印刷は、転写工程そのものが「部品がパッドよりもインクを受け入れやすいこと」に依存するため、基材の準備の影響を特に強く受けます。このため、準備の良否は、画像が転写されるかどうかと、転写後に定着し続けるかどうかの両方を左右します。

• 一般的なダイン値を採用するのではなく、使用するインクに必要な表面エネルギーを実験的に確立してください。重要なのは、そのインク系が必要とする値です。
• 印刷の直前に処理してください。活性化は数時間から数日で減衰するため、シフトの開始時に処理して終了時に印刷した部品は、処理時に測定した値を大きく下回る場合があります。
• サンプルだけでなく、印刷領域全体を前処理してください。曲面部品の影になる領域こそ、転写不良が現れやすい部分です。
• 汚染源を上流で確認してください。離型剤、スリップ剤、空気中のシリコーンはいずれも印刷を妨げ、前処理はそれらを除去せずに活性化してしまいます。ダイン値が良好でも印刷に失敗することがあるのはこのためです。
• インクの化学組成を基材に合わせてください。ポリオレフィン、TPE、可塑化グレードには、それぞれ専用に配合されたインク系が必要です。可塑化された基材からの移行は、それ以外は良好な印刷でも数週間のうちに劣化させます。
• 硬化後および経時劣化後に密着性を試験してください。印刷直後の部品に対する碁盤目試験は、得られる証拠として最も弱いものです。

関連用語と参考情報

• 表面エネルギー
• 大気圧プラズマ
• ポリマー表面前処理の方法
• 塗装のためのプラスチックの下地処理

実運用での活用

The Sabreen Groupは、パッド印刷の密着性、インク選定、表面前処理について、独立した立場でエンジニアリング支援を提供しています。プロセスの仕様策定、材料の適格性確認、生産上の問題のトラブルシューティングなど、当社のエンジニアリングサービスチームがお手伝いします。お客様の用途について、ぜひお問い合わせください。

よくある質問

インクがパッドに残り、転写されないのはなぜですか？

部品がシリコーンパッドよりもインクを受け入れにくいためです。転写には、部品の表面エネルギーがパッドより高いことが必要ですが、未処理のポリオレフィンではこの条件を満たしません。これは印刷機ではなく表面準備の問題であり、圧力、速度、パッドの硬さをいくら調整しても解決しません。部品を前処理する必要があります。

パッドの材料としてシリコーンが適しているのはなぜですか？

非常に低い表面エネルギーにより、ほとんどあらゆる受容性のある表面にインクを容易に手放せる点と、曲面や凹凸のある部品に追従する弾性を兼ね備えているためです。パッドはエッチングされた版からインクを拾い、変形して転がる過程で部品にインクを渡します。この徐々に離型する挙動により、平面の画像を曲面に正確に転写できます。

パッド印刷でシリアル番号などの可変データを印刷できますか？

できません。画像はエッチングされたクリシェから得られるため固定されており、パッド印刷ではすべての部品に同じ画像が印刷されます。コード、シリアル番号、日付表示には、インクジェットやレーザーマーキングといったデジタル方式が必要です。実際には、パッド印刷でブランドグラフィックを、レーザーマーキングで永久的な可変コードを担当させ、両方を運用する生産ラインが多く見られます。

生産ロット中に印刷品質が変動するのはなぜですか？

最も多い原因は溶剤バランスです。インクのタックは版からパッド、パッドから部品への転写を左右し、タックは揮発した溶剤の量に依存し、これは1日の間の気温や湿度によって変化します。溶剤の添加は目分量で継ぎ足すのではなく、測定した比率で管理し、インクの混合は重量で標準化してください。

パッド印刷された画像の耐久性はどの程度ですか？

基材への密着性と同じ程度であり、印刷そのものよりもインクの選定と前処理にほぼ完全に左右されます。適切に前処理して硬化すれば、パッド印刷は通常の取り扱いに十分耐えます。処理が不十分なプラスチックでは、インクにかかわらず不具合が生じます。色よりも永続性が優先される場合は、レーザーマーキングにより塗布層そのものが不要になります。

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