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紙コップ用食品対応フレキソインキの適合性
直接食品接触に対するFDA 21 CFRおよびEUプラスチック規制への適合
紙コップ製造業者にとって、フレキソ印刷インキの配合を正確にすることは極めて重要です。これは、厳しい食品接触規則を満たす必要があるためです。米国では、素材が食品と接触する場合に適用される「FDA 21 CFR Part 175.300」という規制があります。基本的に、インキは脂っこいスナックや水性飲料などに接触した場合でも、特定の含有量以下に抑える必要があります。欧州においても状況はそれほど変わりません。「プラスチック規制EU No 10/2011」は、包装材から食品へ移行する物質の量に対して厳格な上限を定めています。例えば、光開始剤は、60〜90℃の熱い液体に長期間接触するような実使用条件を模倣した試験条件下で、わずか0.01mg/kgまでしか許可されていません。インキが適切に適合していない場合、10ppb（十億分の1）を超える危険なレベルで化学物質が溶出する可能性があり、企業に対して是正措置が取られたり、最悪の場合製品回収を余儀なくされる事態にもなり得ます。賢明な製造業者は、米州および欧州の食品安全当局が推奨する分析方法に従い、事前にGC-MSテストを用いて材料を検査し、すべての基準を満たしていることを確認しています。
高速大量フレキソ印刷における移行リスク評価とVOC低減
大規模な印刷作業では、化学物質の移動を防ぎつつ、厄介な揮発性有機化合物（VOC）を管理しなければならないという2つの大きな問題に同時に取り組む必要があります。特に毎分300メートルを超える高速フレキソ印刷では、未硬化が生じると、オリゴマーおよび光開始剤などの反応性物質が残存し、これらがその後漏出する可能性があるため、リスクが非常に高くなります。従来の溶剤型インキと比較して、UV硬化型インキはVOCを60～70％削減できますが、95％以上の重合度を確保し、再び成分が移行しないようにするには、通常800ミリジュール／平方センチメートル以上の正確なLED光エネルギー量が必要です。水系システムは実質的に移行問題がなく、VOCの懸念も完全に排除できますが、乾燥に時間がかかるため生産速度が最大でも毎分250メートル程度に制限され、繊細なディテールが損なわれやすくなるなど、独自の課題があります。すべてを適切に実現するには、材料の硬化性能、VOC濃度を1平方メートルあたり25グラム以下に保つこと、そして規制で許容される値の半分以内に移行量を安全に抑えることの3つの要素のバランスを取ることが重要です。最近の多くの大量生産印刷工場では、現在、FDA 21 CFR規格およびEU指令10/2011の要件を満たす特別に配合された低移行インキとともに、工程内スペクトロフォトメーターを日常的なプロセスの一部として活用しています。
カップ用紙における基材別フレキソインキの性能
コーティング紙、非コーティング紙、PEラミネート紙、PLAコーティング紙：吸収性、接着性、ドットゲイン
紙コップ用原紙の性質は、大規模な印刷作業におけるフレキソインキの性能に大きな影響を与えます。未コーティング紙を使用する場合、インクを比較的素早く吸収してしまうため、印刷業者は低粘度で速乾性のインクを使用して、印刷中にインクが乾きすぎたりノズルが詰まったりしないようにする必要があります。一方、コーティング紙は吸収性が低いものの、色ムラや印刷面でのフィルム厚さの不均一を防ぐために、インクの流動特性を慎重に制御する必要があり、独自の課題があります。ポリエチレンラミネート紙は液体保持用途によく使用されますが、良好な密着性を得るには表面エネルギーに注意を払う必要があります。テストによると、これらの基材の表面エネルギーが38ダイン／センチメートル以上（通常はコロナ処理によって達成）になると、剥離抵抗が約40％向上します。PLAコーティング紙は環境上の利点がありますが、印刷品質において問題を引き起こすことがあります。もともと撥水性を持つ表面のため、150本／インチの条件下で標準的なPEと比べドットが約15％広がるため、アナログセル体積の調整やインク tack の微調整が必要になります。移行試験で最も重要なのは、インキ自体の成分だけでなく、使用する特定の基材との適合性です。そのため、材料、インキ、加工条件を含むシステム全体の包括的な評価が、汚染リスクを回避するために不可欠であることが強調されています。
大量生産のためのフレキソインクのレオロジーおよびプロセス安定性
120–180 LPIにおける粘度、せん断薄化特性、およびファウンテン安定性の最適化
紙コップを大量生産する際には、レオロジー（流変性）の管理が非常に重要です。120〜180ライン／インチという解像度で作業する場合、インクはドットゲインなどの問題を防ぎつつも鮮明な画像を再現できるよう、一定の粘度範囲内に保つ必要があります。また、インクは応力を受けた際に異なる挙動を示します。具体的には、アニロックスローラーが毎分2500回以上の高速回転で強いせん断力を加えると、一時的に薄くなり、基材へ転写された後には素早く元の状態に戻ります。このような性質により、ミストや跳ね散りを引き起こすことなく、効率的にインクを供給できます。機械の速度が毎分150メートルを超えるような状況では、このインク膜の厚さを維持することが極めて重要になります。また、フォンテン（インキタンク）内の安定性も大きな課題です。高品質なインクは長時間の循環に耐え、物性が大きく変わったり、相分離したり、不要な泡が発生したりしないことが求められます。こうした問題は、連続して数百万個の製品を生産しなければならない工程において重大なトラブルを引き起こす可能性があります。業界のデータを分析すると、レオロジー特性を精密に調整している企業では、通常のニュートン流体と比較して、ドットゲインを12％から最大で18％程度まで低減できる傾向があります。また、メンテナンス停止が必要になるまでの稼働時間も延び、生産継続時間を約30％延長できる場合もあります。こうした改善は、直ちに歩留まりの向上および大量生産時の色調の一貫性向上につながります。
代替フレキソインキシステム：UV硬化型と水性のトレードオフ
大量生産される紙コップ製造において、適切なフレキソインキを選ぶことは、UV硬化型インキと従来の水性システムの間で加工業者がバランスを取る必要がある難しい課題です。なぜUVインキがこれほど魅力的なのかというと、UV光にさらされるとほぼ瞬時に乾燥するため、印刷機の速度を水性インキと比較して約30～40％高速化できるからです。また、業界データによると、これらのインキはエネルギー消費量も約半分に削減できます。乾燥時間が短いことで、120〜180ライン／インチの範囲におけるドットゲインの問題を抑制でき、長時間の連続生産中でも正確な印刷レジストレーションを維持できます。しかし、検討すべき課題もあります。UV技術を導入するには、特殊なLEDまたは水銀蒸気硬化装置への多額の初期投資が必要となります。さらに、製造業者はFDA規制（21 CFR Part 175.300）および欧州連合基準（EU 10/2011）に従って、フォトイニシエーターの移行について徹底的な試験を行う必要があり、これらのコンプライアンス確認作業は決して軽視できません。
水性インクはVOCを全く放出せず、既存設備を改造する際のコストも比較的安価であるため、室内空気質やEHS基準の遵守を重視する工場にとって魅力的です。新世代の触媒付加ハイブリッドイン inkは、従来の選択肢と比べて耐化学性や乾燥速度が向上していますが、依然としてUVシステムに比べて乾燥までに約15〜20％長い時間がかかります。これは、1時間あたり2万杯以上といった大量生産の目標を達成しようとする場合、大きなボトルネックになる可能性があります。食品との接触面への直接印刷に関しては、適切に認証された低移行性の樹脂および顔料ブレンドと組み合わせることで、水性インクは一般的に物質移行リスクが低くなる傾向があります。ただし、これらの選択肢の間で判断を下すのは簡単な計算だけでは済まされません。各工場は、実際の生産量、印刷対象の素材、販売市場における規制要件、およびサステナビリティ目標に対する取り組みの度合いを総合的に検討した上で、自社の状況に最適な選択を行う必要があります。
よくある質問セクション
紙コップ用のフレキソインキの適合性とは何ですか？
紙コップ用のフレキソインキの適合性とは、FDA 21 CFRやEUプラスチック規制などの規制に準拠し、インキが食品との直接接触に対して安全であることを保証することを指します。
UV硬化型インキと水性フレキソインキの違いは何ですか？
UV硬化型インキは紫外線照射により即座に乾燥し、高速印刷が可能ですが、水性インキはVOCを放出しませんが、乾燥に時間がかかります。