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II - Les nouvelles encres à l'eau |
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Les encres à l'eau présentent encore des problèmes (séchage et adhésion principalement) en raison des vitesses élevées
pratiquées en héliogravure. Les recherches qui sont faites à l'heure actuelle ont pour but d'améliorer les compositions d'encre à l'eau
déjà existantes. |
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II-1- Les encres à l'eau hybrides sulfopolyester |
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Les résines sulfopolyesters et les résines acryliques présentent chacune des avantages : |
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pour les sulfopolyesters : peu d'odeurs, séchage rapide, peu de mousses, pH stable (entre 4 et 8), viscosité
indépendante du pH, excellente résistance à l'alcool ; |
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pour les familles acryliques: bonne résistance à l'eau, brillant élevé, coût peu élevé, large gamme de produits et
facilement pigmentable. |
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Les encres hybrides combinent les avantages de chacune. Elles contiennent 3 à 35 % de sulfopolyesters et 65 à 95 %
d'acrylique. Les systèmes hybrides sont des émulsions de latex contenant 35 à 45 % de composants solides, stabilisées par : |
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stabilisation électrostatique due à la nature ionique des polymères sulfopolyesters entourant la particule de
latex hybride ; |
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stabilisation stérique des particules d'acrylique en solution en raison des chaînes acides de longueurs variables
de la résine en solution. |
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Avantages apportés par la partie sulfopolyester dans l'hybride. Ils sont surtout apportés
par la stabilisation électrostatique qui ne nécessite pas l'utilisation de chaînes acides et permettant ainsi de produire une émulsion à
pH neutre. De plus il n'est pas nécessaire d'ajouter des tensioactifs (qui font mousser), des amines qui réduisent le pouvoir séchant de
l'encre en emprisonnant l'eau. Enfin, il est possible, toujours grâce à la stabilisation électrostatique, de combiner des forts taux de
particules solides à de faibles viscosités. |
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Avantages apportés par la partie acrylique dans l'hybride. En choisissant la longueur des
chaînes acides, on modifie les propriétés rhéologiques de l'encre. On peut obtenir une encre résistante à l'eau en diminuant la quantité de
sulfopolyesters. La partie acrylique confère également une bonne compatibilité avec de nombreux pigments et donne au film d'encre imprimé
une bonne résistance. |
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Lors de la synthèse de l'encre, on peut choisir le monomère de base qui donnera la température de transition vitreuse (Tg) du
polymère souhaitée. Une Tg élevée donnera un polymère dur et résistant à la chaleur tandis qu'une Tg faible conduira à un polymère
flexible. |
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Un exemple de composition d'encres pour les papiers cadeaux figure dans le tableau ci-dessous : |
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| Composant |
Pourcentage |
| Hybride |
41 |
| Résine d'accompagnement |
14 |
| Propan-1-ol |
4 |
| Pigments |
40 |
| Tensioactif |
0.5 |
| Modificateur de viscosité |
0.4 |
| Biocide |
0.1 |
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L'encre obtenue convient très bien pour des impressions de bonne qualité à vitesses élevées (fort pouvoir séchant, ne forme
pas de mousse...). De plus, elle est facile à utiliser car elle ne nécessite pas de vérification constante de la viscosité. En termes de
qualité, elle rivalise avec les encres à solvants. Son inconvénient majeur réside en son prix élevé, dû principalement à la partie
sulfopolyester contenue dans 1'hybride. |
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II-2- Les encres à l'eau pour supports hydrophobes non poreux |
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Les encres à l'eau classiques ont commencé peu à peu depuis près de 30 ans leur développement. Les résultats sont assez
bons sur des matériaux poreux et polaires du type papier ou carton, mais des problèmes subsistent pour l'impression d'emballages en
plastique ou en métal. C'est pourquoi, depuis peu, certains fabricants d'encres se consacrent au développement d'un nouveau type
d'encre à l'eau qui procurerait une bonne imprimabilité et surtout de bonnes caractéristiques au film d'encre déposé sur un support non
poreux et/ou hydrophobe. |
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Ces encres contiennent : |
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une émulsion de résine de faible viscosité (dont les particules ont un diamètre inférieur à
0.5 micron) ; |
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une résine hydrophobe résistante à l'humidité ; |
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une pâte composée de pigments et d'un polymère soluble dans l'eau. |
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Elles sont dénuées de solvants organiques volatils, et leur viscosité se situe entre 10 et 50 poises à
température ambiante. Elles sont synthétisées de la manière suivante : |
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1 - |
dispersion d'un oligomère vinylique en milieu aqueux en présence d'émulsifiant ; |
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2 - |
mélange d'un pigment insoluble avec de l'eau en présence d'un véhicule polymère hydrosoluble afin d'obtenir une
pâte ; |
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3 - |
mélange de la pâte pigmentaire (2) et de la résine (1) ; |
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4 - |
ajout à hauteur de 1 à 10 % en poids d'un polymère épaississant afin d'attribuer les propriétés rhéologiques
voulues à l'encre obtenue. |
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Ces encres possèdent les avantages suivants : |
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elles n'émettent pas de COV (composés organiques volatils) ; |
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elles offrent une très bonne adhésion aux supports même non poreux ; |
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elles conviennent à une grande variété de supports imprimables (polyéthylène, polypropylène, métaux, etc.) ; |
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elles sont très résistantes à l'eau, à l'humidité et aux rayonnement UV ; |
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elles ne possèdent ni odeur ni goût. |
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| III - Les encres hotmelt |
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La particularité de ces encres, utilisées largement dans l'impression jet d'encre, se situe dans le fait qu'elles sont
solides à température ambiante. Elles sont chauffées (entre 60 et 130°C) et transférées sur le support à l'état liquide. Elles se
solidifient au contact du support (à température ambiante). |
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III-1- Composition |
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Le composant caractéristique de ces encres est un diester obtenu par réaction d'un diacide (en général, un acide
dicarboxylique) sur un alcool primaire à longue chaîne carbonée (plus de 25 atomes de carbone), parfois en présence d'une amine. Afin
de donner à la préparation ses caractéristiques colorimétriques, on ajoute des pigments au diester. |
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En plus des composants principaux (véhicule et pigments), les hotmelts contiennent, comme toutes les encres, des
adjuvants tels que : |
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des inhibiteurs de corrosion pour la conservation et l'entretien du matériel ; |
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des biocides afin de prévenir la formation de micro-organismes dans le milieu ; |
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des plastifiants afin de donner de la souplesse au film d'encre pendant son utilisation après impression ; |
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des agents de dispersion qui assurent l'homogénéité de l'encre et préviennent la formation d'agrégats ; |
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des tensioactifs qui permettent d'abaisser l'énergie de surface afin d'obtenir un meilleur étalement ; |
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des antioxydants pour prévenir les attaques oxydantes de l'oxygène présent dans l'air ; |
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des stabilisateurs UV pour la résistance à la lumière. |
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III-2- Utilisation |
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L'encre obtenue par mélange du diester, de pigments et des additifs, est stockée à l'état solide. Lors de l'impression,
l'encre est chauffée, agitée afin d'assurer l'homogénéité de la suspension et conservée dans des encriers thermostatés. Comme une encre
classique, elle arrive ensuite en contact avec le cylindre thermostaté (à environ 90-100°C). Le transfert a lieu sur le
support au contact duquel l'encre se solidifie instantanément. |
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III-3- Avantages et inconvénients |
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Les encres hotmelt présentent les avantages suivants : |
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pas de COV, donc pas d'émission de solvants dans l'atelier (moins de risques d'inhalation, d'incendie,
etc.) ; |
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réduction des coûts ; |
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meilleure densité optique (tous les pigments restent en surface) ; |
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meilleure adhésion au support qu'une encre à solvant ; |
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séchage rapide par rapport aux encres à l'eau classiques ; |
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possibilité d'imprimer sur supports très variés, poreux ou non poreux : papier, plastiques,
verre, bois, métaux ; |
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pas de problème de changement de viscosité dû à une évaporation de solvant en cours de tirage ; |
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Facilité d'utilisation, de stockage, de transport. |
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Les encres hotmelt ont également des inconvénients : |
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nécessité d'investissements sur la presse (cylindres, encriers thermostatés) ; |
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nécessité de faire évoluer les mentalités et de former le personnel à ces nouveautés. |
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IV - Les nouvelles encres à solvant |
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IV-1- Pour la publication |
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Un brevet publié en décembre 1998 présente une nouvelle composition d'encre contenant des pigments et un oligomère de
polyuréthane coloré dissout dans le solvant afin d'obtenir un imprimé dont les caractéristiques colorimétriques seraient supérieures à
celles d'une encre classique. Cette encre se compose : |
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d'un solvant volatil composé d'un mélange d'hydrocarbures aliphatiques, ou
naphténiques, ou aromatiques, avec éventuellement des alcools et des cétones ; |
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d'un liant filmogène non volatil (résine maléique, résines phénoliques,
résines alkydes, polystyrène, etc.) capable de s'oxydo-polymériser (5 à 40 % en poids) ; |
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d'un polyuréthane coloré (chromophore polyfonctionnel + polyisocyanate) ; |
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d'un pigment éventuel pour renforcer la couleur ; |
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d'additifs : plastifiants, tensioactifs, anti-oxydants, biocides, etc. |
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Cette encre permet d'obtenir des imprimés dont les densités optiques et les puretés colorimétriques sont supérieures à celles
obtenues avec une encre classique. Elle possède les avantages suivants : |
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très bon rendu colorimétrique ; |
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film d'encre déposé plus fin sans pour autant perdre en qualité colorimétrique ; |
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compatibilité avec des cylindres de grande linéature ; |
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réduction des coûts grâce à la diminution de l'épaisseur du film déposé ; |
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résistance aux frottements améliorée. |
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Cette encre présente par contre l'inconvénient d'émettre des COV. |
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IV-2- Pour l'emballage |
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La société Sun Chemical commercialise une encre qui porte le nom Rotomax Il aux États-Unis et en Espagne, et Europa dans
le reste de l'Europe. Cette encre est sur le marché depuis 4 ans environ. Elle est destinée à l'impression sur supports plastiques
hydrophobes. Elle est caractérisée par une très forte concentration pigmentaire (de l'ordre de 35 % de pigments pour
une encre blanche par exemple), ce qui lui confère une bonne résistance à la lamination. |
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Ses avantages sont les suivants : |
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séchage rapide dû à une bonne évaporation de solvant ; |
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très bonne adhésion au support induisant une bonne résistance à la lamination ; |
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compatibilité avec les produits alimentaires, car le solvant utilisé est l'acétate d'éthyle, et
l'encre ne contient pas de toluène ; |
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très bonne imprimabilité à grande vitesse, ce qui améliore la productivité ; |
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impression possible sur plusieurs types de support (polyéthylène, polypropylène,
polyesters, OPA), ce qui réduit l'inventaire d'encres à posséder, et donc les coûts de stockage ; |
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très bonne résistance au froid ; |
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compatibilité avec des vitesses d'impression de 250 à 300 m/min, voire plus ; |
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préparation possible à partir de concentrés pigmentaires ; |
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compatibilité avec une grande quantité d'adhésifs, car l'encre possède une énergie de surface élevée ; |
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présence de composés qui lubrifient le matériel pendant le tirage, notamment les racles. |
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Cette encre présente également des inconvénients : |
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son coût assez élevé, justifié par l'utilisation d'une résine polyvalente, et donc onéreuse ; |
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son émission de COV. |
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VI - Bibliographie |
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| Documents imprimés & liens |
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The year in review. |
Savastano D. |
Ink World, 2001, vol.7, n°12, pp.21-32 |
 |
Sulfopolyester hybrids : the next generation of water-based resins. |
DeBord T.J. Jr, Schick M. |
Ink World, 1999, vol.5, n°4, pp.47-56 |
| |
Printing ink composition, methods for making same and uses thereof |
Vanderhoff, et al. |
USP 5 830 927 (3 novembre 1998) |
| |
Diesters of polymerized fatty acids useful in formulating hot-melt inks |
Pavlin |
USP 5 645 632 (8 juillet 1997) |
| |
Communication personnelle. |
Hervy G. |
Responsable du laboratoire de Sun Chemical Nantes |
| |
Gravure
market update. |
Williams T. |
Ink World, 2001, vol.6, n°5, pp.24-27 |
| |
Publication gravure : toluene or water ? |
Schmidt W., Roth J. |
Ink World, 1996, vol.2, n°2, pp.38-42 |
| |
The gravure report. |
Savastano D. |
Ink World, 1999, vol.5, n°3, pp.74-78 |
| |
ERA
report : state of the gravure industry in Europe. |
Siever J. |
Gravure, 2001, vol.15, n°4, pp.50-53 |
|
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