樹脂（プラスチック）印刷の注意点と適した印刷方式

樹脂(プラスチック)印刷の注意点と適した印刷方式

家電製品の筐体、自動車の内装部品、日用品のパッケージなど、私たちの身の回りには樹脂(プラスチック)製品があふれています。これらの多くには、文字やマーク、装飾が印刷されていますが、樹脂への印刷は金属や紙への印刷とは異なる特有の課題があります。

この記事では、樹脂への印刷で注意すべきポイントから、樹脂の種類による違い、適した印刷方式まで、製造現場に初めて関わる人でも理解できるように解説します。

樹脂印刷とは

樹脂印刷とは、プラスチック(樹脂)製品の表面に、文字、図形、色彩などを印刷する技術です。

樹脂は軽量で加工しやすく、大量生産に適しているため、製造業で広く使われています。しかし、印刷の観点からは以下のような特徴があり、適切な技術と注意が必要です。

• 表面エネルギーが低い：インクをはじきやすい
• 種類が多様：樹脂の種類によって化学的性質が大きく異なる
• 形状が複雑：曲面や凹凸がある場合が多い
• 熱に弱い：変形や変色の恐れがある
• 溶剤の影響を受けやすい：表面が溶けたり変質したりすることがある

これらの特性を理解し、適切な印刷方法を選択することが、品質の高い樹脂印刷を実現する鍵です。

樹脂印刷で注意すべきポイント

樹脂への印刷では、以下の点に特に注意が必要です。

1. 密着性の確保

樹脂は表面エネルギーが低く、インクが密着しにくい材料です。特にポリエチレン(PE)やポリプロピレン(PP)などは、そのままではほとんど印刷できません。

対策：

• 表面処理：コロナ処理、プラズマ処理、火炎処理などで表面を活性化
• プライマー塗布：密着性を高める下地剤を使用
• 適切なインク選択：樹脂の種類に合ったインクを使用

2. 溶剤による影響

溶剤型インクに含まれる溶剤が、樹脂を溶かしたり、変質させたりすることがあります。

注意が必要な現象：

• クラック(ひび割れ)：溶剤が樹脂内部に浸透し、応力が集中してひびが入る
• 膨潤(ぼうじゅん)：樹脂が溶剤を吸収して膨らむ
• 白化：表面が白く曇る
• 変形：樹脂が部分的に溶けて形が変わる

対策：

• 樹脂に影響しない溶剤を使用したインクを選択
• UV硬化型インクや水性インクの使用を検討
• 印刷前に小さなサンプルで影響を確認

3. 熱による変形

樹脂は金属に比べて耐熱温度が低く、印刷工程での加熱で変形することがあります。

対策：

• 樹脂の耐熱温度を確認し、それ以下で処理
• 焼付乾燥が必要な場合は、低温・長時間乾燥を検討
• UV硬化型インクで熱を使わない硬化を選択
• 赤外線乾燥の場合、樹脂が吸収しやすい波長を避ける

4. 静電気の発生

樹脂は絶縁性が高く、静電気が発生しやすい材料です。静電気はほこりの付着や印刷不良の原因になります。

対策：

• 除電器(イオナイザー)を設置
• 作業環境の湿度を適切に保つ(40〜60%程度)
• 帯電防止剤の使用

5. 離型剤の存在

樹脂成形時に使用される離型剤が表面に残っていると、インクの密着を妨げます。

対策：

• 印刷前に溶剤やアルカリ液で洗浄
• 可能であれば、成形時の離型剤使用量を減らす
• 離型剤フリーの成形条件を検討

6. 経時変化

成形直後の樹脂は、内部応力が残っていたり、表面の化学的性質が安定していなかったりします。

対策：

• 成形後、一定期間(24〜48時間程度)置いてから印刷
• 急ぎの場合は、成形条件を見直して内部応力を減らす

主な樹脂の種類と印刷上の特性

樹脂にはたくさんの種類があり、それぞれ印刷適性が異なります。代表的な樹脂について解説します。

ABS樹脂

特徴：

• 比較的印刷しやすい
• 表面が滑らかで光沢がある
• 耐衝撃性が高い
• 家電製品や自動車部品に多用

印刷上の注意点：

• 溶剤型インクが使いやすい
• 過度な溶剤でクラックが発生する可能性がある
• 軽い表面処理で密着性が向上

推奨印刷方式：スクリーン印刷、パッド印刷、インクジェット印刷

ポリカーボネート(PC)

特徴：

• 透明性が高い
• 耐衝撃性に非常に優れる
• 耐熱性がある
• ヘルメット、携帯電話、光学部品に使用

印刷上の注意点：

• 溶剤に弱く、クラックが発生しやすい
• 専用インクの使用が必須
• 表面処理は慎重に行う

推奨印刷方式：パッド印刷、UV印刷(専用インク)

ポリプロピレン(PP)

特徴：

• 軽量で安価
• 耐薬品性が高い
• 表面エネルギーが非常に低い
• 容器、包装材、自動車部品に使用

印刷上の注意点：

• そのままでは印刷できない
• コロナ処理やプラズマ処理が必須
• 処理後は速やかに印刷(効果が時間で低下)

推奨印刷方式：パッド印刷、熱転写印刷(表面処理後)

ポリエチレン(PE)

特徴：

• 最も生産量の多い樹脂
• 柔軟性がある
• 表面エネルギーが極めて低い
• 袋、容器、フィルムに使用

印刷上の注意点：

• PPと同様、表面処理が不可欠
• 柔軟性があるため、インクも柔軟性が必要

推奨印刷方式：フレキソ印刷、グラビア印刷(フィルム)

ポリエチレンテレフタレート(PET)

特徴：

• 透明性が高い
• ガスバリア性がある
• 比較的印刷しやすい
• ペットボトル、食品包装に使用

印刷上の注意点：

• 表面処理で密着性が向上
• 結晶化温度以上に加熱すると白濁する

推奨印刷方式：スクリーン印刷、グラビア印刷、インクジェット印刷

アクリル樹脂(PMMA)

特徴：

• 透明性が非常に高い
• 表面が硬い
• 耐候性に優れる
• 看板、水槽、光学製品に使用

印刷上の注意点：

• 溶剤で表面が侵されやすい
• 慎重なインク選択が必要

推奨印刷方式：スクリーン印刷、UV印刷

ナイロン(PA)

特徴：

• 強度が高い
• 耐摩耗性に優れる
• 吸湿性がある
• ギア、軸受け、繊維に使用

印刷上の注意点：

• 吸湿による寸法変化に注意
• 表面処理で密着性向上

推奨印刷方式：スクリーン印刷、パッド印刷

樹脂印刷に適した印刷方式

樹脂の形状、生産数量、求められる品質に応じて、適切な印刷方式を選択します。

パッド印刷

シリコンゴム製のパッドでインクを転写する方法です。樹脂印刷で最も広く使われています。

樹脂印刷での利点：

• 複雑な曲面にも印刷できる
• 小型部品に適している
• 多色印刷が可能
• 様々な樹脂に対応
• 小ロット生産に向いている

主な用途：

• 電子機器のボタンや筐体
• 自動車の内装部品
• プラスチック製品のロゴマーク
• 医療機器の表示

注意点：

• 印刷面積が限られる(通常100mm×100mm程度まで)
• 細かい文字や線には限界がある
• インクの溶剤が樹脂に影響しないか確認が必要

スクリーン印刷

メッシュ状のスクリーン版を使ってインクを転写する方法です。

樹脂印刷での利点：

• 厚膜印刷が可能(隠蔽性が高い)
• 広い面積に印刷できる
• 多色刷りに対応
• 平面から緩やかな曲面まで対応

主な用途：

• 家電製品のパネル
• プラスチックシートへの印刷
• 装飾印刷
• 大型の銘板

注意点：

• 急な曲面には不向き
• 版作成に時間とコストがかかる
• 樹脂の変形に注意(印刷圧力)

インクジェット印刷

微小なインク滴を噴射して印刷する非接触の方法です。

樹脂印刷での利点：

• 版が不要(デジタルデータから直接印刷)
• 多色・フルカラー印刷が可能
• 可変データの印刷が容易
• 小ロットや試作に最適
• 非接触なので製品を傷つけない

主な用途：

• 個別番号やQRコードの印刷
• デザイン試作
• 短納期案件
• カスタマイズ製品

注意点：

• UV硬化型インクが主流だが、樹脂との密着性確保が課題
• 表面処理やプライマーが必要な場合が多い
• インク層が薄いため隠蔽性は低い

熱転写印刷

熱と圧力で転写フィルムから樹脂にインクを転写する方法です。

樹脂印刷での利点：

• 複雑な形状にも対応
• 耐久性が高い
• 樹脂へのダメージが少ない
• フルカラー印刷が可能

主な用途：

• 携帯電話やタブレットのケース
• 自動車の内装パネル
• 家電製品の装飾

注意点：

• 樹脂の耐熱温度を確認
• 転写フィルムのコストがかかる
• 小ロットではコスト高

オフセット印刷

版からブランケットを経由して転写する間接印刷方式です。

樹脂印刷での利点：

• 大量生産に適している
• 印刷品質が高い
• カップやボトルなどの円筒形状に対応

主な用途：

• プラスチック製カップ
• 化粧品容器
• 筒状の包装材

注意点：

• 初期投資が大きい
• 小ロットには不向き

ホットスタンプ(箔押し)

熱と圧力で金属箔やホログラム箔を転写する方法です。厳密には印刷ではありませんが、装飾に使われます。

樹脂印刷での利点：

• 高級感のある仕上がり
• 金属調、ホログラム調が可能
• 耐久性が高い

主な用途：

• 化粧品容器のロゴ
• 高級製品のブランドマーク

注意点：

• 樹脂の耐熱温度に注意
• 版の作成コストがかかる

樹脂の表面処理方法

樹脂への印刷で密着性を確保するには、表面処理が不可欠です。

コロナ処理

高電圧放電で表面を酸化させ、表面エネルギーを高める方法です。

特徴：

• 最も一般的な表面処理
• PP、PE、PETなどに効果的
• 処理時間が短い(瞬間)
• 比較的安価

注意点：

• 効果は時間とともに低下(通常1〜2週間)
• 処理後は速やかに印刷または保管条件に注意
• 過処理で表面が劣化することがある

プラズマ処理

プラズマ(電離気体)で表面を活性化する方法です。

特徴：

• コロナ処理より効果が高い
• 様々な樹脂に対応
• 表面のクリーニング効果もある

注意点：

• 設備コストが高い
• 効果の持続時間はコロナと同程度

火炎処理

ガス炎で表面を短時間加熱し、酸化させる方法です。

特徴：

• PP、PEボトルなどに使用
• ライン上で連続処理可能

注意点：

• 処理条件の管理が難しい
• 過処理で変形や焦げが発生

プライマー塗布

密着性を高める下地剤を塗布する方法です。

特徴：

• 最も確実に密着性を確保できる
• 表面処理との併用でさらに効果的
• 様々な樹脂に対応

注意点：

• 工程が増える
• 乾燥時間が必要
• コストがかかる

印刷工程での品質管理

樹脂印刷の品質を確保するには、各工程での管理が重要です。

印刷前

• 樹脂の確認：材質、グレード、ロットを確認
• 表面処理：処理レベルを測定(表面エネルギー測定、濡れ性試験)
• 洗浄：離型剤や汚れを除去
• 環境管理：温度、湿度を適切に保つ

印刷中

• インク管理：粘度、色調を定期的にチェック
• 印刷条件：圧力、速度、位置を監視
• 初品・定期検査：印刷位置、濃度、密着性を確認

印刷後

• 乾燥・硬化：適切な条件で完全に硬化させる
• 密着性試験：テープ剥離試験などで確認
• 外観検査：位置ズレ、かすれ、汚れなどをチェック
• 環境試験：必要に応じて耐候性、耐薬品性などを評価

よくあるトラブルと対策

トラブル1：インクが剥がれる

原因：

• 表面処理不足または効果低下
• 離型剤の残留
• 不適切なインク選択

対策：

• 表面処理レベルを確認し、必要に応じて再処理
• 印刷前の洗浄を徹底
• 樹脂に適合したインクを使用
• プライマーの使用を検討

トラブル2：樹脂にクラックが入る

原因：

• インク溶剤が樹脂を侵している
• 内部応力が残っている

対策：

• 樹脂に影響しない溶剤のインクに変更
• UV硬化型インクへの切り替え
• 成形後のエージング期間を設ける

トラブル3：印刷位置がズレる

原因：

• 樹脂の寸法バラツキ
• 治具の精度不足
• 温度変化による伸縮

対策：

• 成形品の寸法管理を強化
• 治具の精度を向上
• 温度管理を徹底

トラブル4：印刷面が白化する

原因：

• 溶剤が樹脂表面を侵している
• 湿度が高い

対策：

• インクの溶剤を見直す
• 作業環境の湿度を下げる
• 乾燥速度を調整

環境への配慮

樹脂印刷でも、環境負荷の低減が重要です。

• 溶剤の削減：UV硬化型や水性インクへの移行
• VOC排出削減：排気処理装置の導入
• 廃棄物削減：インクロスの最小化、版の長寿命化
• リサイクル対応：印刷した樹脂のリサイクル性を考慮

まとめ

樹脂への印刷は、材料の特性を理解し、適切な方法を選択することで、高品質な製品を実現できます。

重要なポイント：

• 樹脂は種類によって印刷適性が大きく異なる
• 表面エネルギーが低い樹脂(PP、PE)は表面処理が必須
• 溶剤による影響(クラック、変形)に注意が必要
• パッド印刷は複雑形状の樹脂に最適
• コロナ処理やプラズマ処理で密着性を向上
• 表面処理の効果は時間とともに低下するため速やかに印刷
• 印刷前後の品質管理が成功の鍵
• 環境負荷低減への取り組みも重要

樹脂印刷は、金属印刷以上に材料知識と経験が求められる技術です。樹脂の種類を正しく把握し、適切な表面処理と印刷方法を選択することで、密着性が高く耐久性のある印刷が実現できます。製造現場でこの知識を活かすことで、トラブルを未然に防ぎ、安定した品質を確保できるでし