ボトルへのシルクスクリーン印刷：工程、材料、および不良管理

ボトルへのシルクスクリーン印刷は、どのように行われるのでしょうか？

現代の「シルクスクリーン」用メッシュは通常、合成繊維製ですが、伝統的な名称は今でも広く使われています。図案は色ごとに分離され、張られたメッシュ上にステンシルを作成するために使用されます。画像部分は開いたままにされ、画像以外の部分は覆われます。印刷の際、ポリウレタン製のスキージがインクを開いたメッシュを通して押し出し、ボトルに転写します。.

平らな物は静止したままでも構いませんが、丸いボトルは同期した動きが必要です。マンドレル、ローラー、または治具を用いてボトルを固定します。スクリーンが移動するにつれて、ボトルはそれと同等の表面速度で回転します。ボトルが滑ったり、円周がずれたり、治具が偏心していると、線が二重になったり、文字が伸びたり、後半の色が合わなくなったりします。.

その後、インクは印刷可能な液体膜から、耐性のある固体膜へと変化する必要があります。インクの種類によっては、この変化は、UVまたはUV-LEDによる重合、溶剤の蒸発、化学的架橋、熱硬化、あるいはこれらの組み合わせによって起こります。「指で触って乾いている」状態は、完全に硬化している状態や化学的耐性がある状態とは異なります。.

ボトルへのスクリーン印刷の全工程

1. ボトルおよび最終用途の仕様を定義する

印刷業者は、単に「プラスチック」や「ガラス」というだけでなく、その基材について詳しく把握しておく必要があります。プラスチックの場合、これには樹脂のグレード、再生材の含有率、着色剤、離型剤、およびあらゆるコーティングが含まれます。ガラスの場合、これにはコールドエンドコーティング、スプレー着色、つや消し加工、および印刷面の下にあるその他の装飾が含まれます。 また、チームは充填処方、予想される保存期間、浴室や旅行先での使用環境、ターゲット市場、さらにボトルが握られたり、洗浄されたり、あるいは使用者の手にアルコール、油、日焼け止めが付着した状態で取り扱われるかどうかについても定義する必要があります。.

2. アートワークを分離し、印刷可能領域を設定する

通常、各スポットカラーには、それぞれ個別の見本色、網版、および印刷ステーションまたはパスが必要です。 細かい反転文字、ハーフトーン、および巻き回りグラフィックは、大きな単色のロゴよりもきめ細かな制御が必要です。装飾領域には、急激なテーパー、金型のパーティングライン、エンボス加工、および急激な直径の変化を避ける必要があります。円筒状のスクリーンは、自身の開始点と終了点の重なり部分で完全に印刷できないため、多くの場合、継ぎ目用の隙間が必要となります。.

3. スクリーンと治具を準備する

メッシュ数、ステンシルの厚さ、張力、およびスキージの硬さが、インク膜の厚さと画像の鮮明さを決定します。治具は、再現性のある基準点に基づいてボトルを位置決めし、変形させずに支える必要があります。壁厚、楕円度、底部の盛り上がりによって回転が変化する可能性があるため、プリンターは理想的な図面ではなく、実際の生産用ボトルを用いて適格性を確認する必要があります。.

4. 洗浄と前処理

ほこり、油、シリコーン、指紋、結露、離型剤の残留物は、ピンホールや全面的な密着不良の原因となる可能性があります。洗浄と前処理は別々の工程です。洗浄は汚染物質を除去し、火炎、コロナ、プラズマ、または化学処理は表面を変化させ、インクが濡れやすく、密着しやすくします。 前処理の効果は保管中に低下する可能性があるため、表面エネルギーは印刷工程の直前に測定する必要があります。.

5. インクを混ぜて調整する

インクとボトルを規定の室温範囲内に調整し、顔料を十分に混合した上で、インクサプライヤーが許可した希釈剤、硬化剤、または接着促進剤のみを添加してください。ロット番号、混合比率、混合時間、およびポットライフの期限を記録してください。 無計画な希釈を行うと、数分間だけ印刷性が向上するかもしれませんが、その一方で、不透明度、硬化性、エッジの鮮明度、および耐薬品性が低下する恐れがあります。.

6. 印刷、フラッシュ硬化、見合わせ合わせ

位置、色、不透明度、エッジの品質、継ぎ目について、初回サンプルを承認してください。多色印刷のボトルでは、次のスクリーン印刷の際に前の色が浮いたりにじんだりしないよう、一貫した配置と十分な中間硬化が必要です。また、色間の硬化が過度になると、一部のUVシステムでは層間密着性が低下する可能性があります。インクサプライヤーが指定するオーバープリントウィンドウが重要となります。.

7. 最終硬化、調整、および確認

UVの強度、照射量、ランプのスペクトル、距離――あるいはオーブンでの処理時間やボトルの温度――は、コンベアの速度だけから推測するのではなく、必ず測定する必要があります。印刷物を冷却させ、2液型または溶剤系の場合は、最終試験を行う前に規定の架橋時間を待ってください。 例えば、Nazdar社は、同社の溶剤系コンテナ用インク「5100」が、乾燥後5～7日で最終的な特性に達すると指摘しています。この遅延は製品固有のものですが、即時のテープテストでは成熟した性能が正しく評価されない理由を如実に示しています。.

ガラス瓶とプラスチック瓶のスクリーン印刷

印刷の仕組みは似ていますが、密着性の問題は異なります。ガラス瓶は、プラスチックであれば変形してしまうような高温での硬化にも耐えることができます。また、表面エネルギーの低いポリオレフィンは活性化処理が必要です。さらに、塗装されたガラス瓶は、インクがガラスに直接密着するのではなく、塗装面に密着するため、コーティングされた基材として扱う必要があります。.

基板そのものをより広く見るには、Boyuの 化粧品用ガラス容器を参照し、 や プラスチック製の化粧品ボトル 選択肢。ボトルがまだ開発中の場合は、 ガラス製香水瓶の製造工程 装飾を施す前に、寸法のばらつきや表面のコーティングを管理しなければならない理由を説明しています。.

ボトルには何色まで印刷できますか？

普遍的な最大値など存在しない。. スポットカラーが1色の場合が最も単純で、位置合わせの許容範囲も最も広い。適切な設備であれば、スポットカラーを2～3色使用するのは一般的なことだが、印刷機に十分なステーションがあり、ボトルに確実な位置決め機能があり、かつデザインが許容される見当誤差の範囲内であれば、4色以上も印刷可能である。通常、スポットカラー1色ごとに、個別のスクリーンと印刷パスが必要となる。.

4色プロセススクリーン印刷も存在します（ISO 12647-5は4色スクリーン印刷のプロセス管理について規定しています）が、この規格はボトルに特化した承認基準ではありません。 小型の曲面ボトルでは、ハーフトーンドット、テーパー、継ぎ目の位置、見当合わせなどの要因により、プロセス印刷はスポットカラーのグラフィックよりも許容範囲が狭くなることがあります。写真のような効果を求めるブランドは、スクリーンがより多ければ多いほど良いと決めつけるのではなく、スクリーン印刷と熱転写、粘着ラベル、あるいはダイレクトデジタル印刷を比較検討すべきです。.

どのような温度と湿度が必要ですか？

これに対する唯一の正解というものは存在しません。適切な環境条件は、インクの技術データシート、製版用薬品、および基材によって決まります。目標となるのは、粘度の安定化、結露の防止、溶剤の蒸発やUV照射の制御、清浄な空気、そして再現性のある硬化です。.

有用な生産記録には、室温および相対湿度、ボトルとインクの温度、インクのロット番号と混合時間、ダイン値、メッシュ、ステンシル、スキージ、印刷機の速度と圧力、UV強度と照射量またはオーブンのプロファイル、ならびに検査結果などが含まれます。 低温の倉庫から搬出されたボトルは、目に見えない結露が接着不良の原因とならないよう、室温と湿度が平衡状態になるまで放置する必要があります。.

粉塵対策は、温度管理と同じくらい重要です。シリコンスプレー、潤滑剤、離型剤は、印刷エリアから遠ざけてください。換気、個人用保護具、可燃性、および紫外線遮断については、各インクの安全データシートに従ってください。臭いのない硬化済みの印刷物が望ましいですが、臭いがあるからといって、完全に硬化したとは限りません。.

ボトルへの印刷を長持ちさせ、剥がれにくくする方法

“「色あせない」という要件は、検証可能な受け入れ基準に変換する必要があります。バスルームにあるシャンプーのボトル、香水のボトル、アルコールベースのスプレーは、それぞれ異なる化学物質や取り扱い条件にさらされています。以下の管理策が最も効果的です：

1. 基板を固定してください。. 使用する樹脂の種類、再生材の含有率、色、ガラスコーティング、またはスプレー塗料を明記してください。印刷内容に変更が生じた場合は、再検証が必要になる場合があります。.
2. 前処理を測定する。. 「火炎処理済み」という事実を証拠として受け入れてはなりません。例えば、Nazdar社のUVコンテナ用インクの場合、PEおよびPPには少なくとも44ダイン/cmが推奨されていますが、他のインクでは異なる基準が必要となる場合があります。.
3. 互換性のあるインクシステムを使用してください。. インク、触媒、希釈剤、プライマー、およびオーバープリント用クリアコートは、承認された組み合わせから選択する必要があります。クリアコートを塗布することで耐摩耗性は向上するかもしれませんが、下地との密着性が不十分な場合はそれを補うことはできません。.
4. フィルムを管理し、硬化させる。. メッシュ、ステンシル、スキージ、およびインクの温度管理によって形成された膜。UVインクの場合は、照度とエネルギー量を測定する。硬化不足は、密着性の低下、ブロッキング、臭気、耐久性の低下を引き起こす可能性がある。一方、過度な硬化は、一部のシステムにおいて柔軟性の低下や層間接着力の低下を招くことがある。.
5. 最終的な判断を下す前に、少し待ってください。. テストを行う前にUVプリントを十分に冷却し、2液型インクや溶剤系インクについては、架橋時間を完全に確保してください。.
6. 実際のユースケースをテストする。. 目視検査に加え、実際の配合物および想定される汚染物質を用いて、引っかき・摩耗試験、テープ剥離試験またはクロスハッチ剥離試験、水および湿気への曝露試験、ならびに摩擦試験または浸漬試験を実施する。また、変形可能なボトルについては、圧縮試験または曲げ試験も実施する。.

ASTM D3359では確立されたテープ試験方法が規定されていますが、ASTMは同時にその限界についても指摘しています。すなわち、表面処理や作業者の技術が結果に影響を与えること、またこの方法は主に金属基材上のコーティングを対象として開発されたものであることです。買い手と売り手の間で合意された、文書化された方法および合格基準を使用してください。即興的なテープ引き試験を、普遍的な認証として扱ってはなりません。Boyuのガイドによると、 化粧品用ボトルに必要な試験 装飾検査が、より広範なパッケージ適格性評価計画の中でどのような位置づけにあるかを示しています。.

ボトルへのスクリーン印刷における欠陥：原因と是正措置

印刷に誤りがあった場合は、どうすればよいでしょうか？

プロセスを停止し、影響を受けた時間帯を特定して、ボトルを隔離してください。. 手直し作業は、品質部門の承認を得るとともに、実際に装飾が施された基材上で検証されなければなりません。見た目上は良好な修復であっても、接着強度が低下したり、コーティングを侵食したり、応力亀裂を引き起こしたりする可能性があります。.

購入者向け承認チェックリスト

• ボトルの樹脂の種類やガラス・コーティングの構成を正確に指定し、承認されていない変更を禁止する。.
• 寸法入りの装飾図面、パントン色見本または実物のカラーマスター、継ぎ目の隙間、および見当合わせの許容誤差を承認する。.
• インクの種類、硬化方法、および前処理に関する証拠の提出を求めます。独自の配合の詳細については必要ありませんが、トレーサビリティは必須です。.
• ピンホール、汚染、不透明度、位置、および色について、外観上の許容限界を定義する。.
• 接着試験、摩擦試験、引っかき試験、配合試験、湿度試験、圧搾試験について、調整時間および合格／不合格基準を定義する。.
• 量産に入る前に、装飾や充填が施された適合性サンプルを承認してください。空の金色のサンプルだけでは不十分です。.
• 初回承認、定期的な工程内検査、ロット識別、および保存試料の確保を義務付ける。.
• 手直し、選別、交換、および仕様逸脱の承認について、事前に取り決めをしておくこと。.

よくある質問

出典および技術的参考資料

上記のパラメータは、特定のシステムにおける例です。必ず、実際に購入したインクに関する最新の技術データシートおよび安全データシートをご参照ください。.

1. Nazdar 2300 UV/UV-LED スクリーンインクシリーズ 技術データシート.
2. Nazdar 5100シリーズ コンテナスクリーン用インク.
3. Nazdar：UVコンテナ用インク、中間層の密着性、および火炎処理.
4. Marabu Ultra Glass UVGL 技術データシート.
5. Marabu Mara Glass MGHT 技術データシート.
6. ASTM D3359-23、テープ試験による接着力の測定.
7. ISO 12647-5:2015、スクリーン印刷の工程管理.