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| Vous êtes ici : Accueil > Technique > Mémoires > Impression textile et jet d'encre (3) | Révision : 11 février 2005 |
| Impression textile et jet d'encre (suite) | |||||||||||
Marion WEILL et Thibaut DELAUNÉ(Élèves Ingénieurs 2e année EFPG) Mai 2004 |
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Les machines pour l'impression jet d'encre sur textile peuvent être classées en trois catégories :
Suivant leurs caractéristiques, les textiles à imprimer peuvent être classés en trois catégories nécessitant des machines de conception différente :
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| Figure 11 - Manipulation d'un tissu sous tension constante |
Figure 12 - Manipulation d'un tissu par bande sans fin adhésive |
Les machines peuvent être caractérisées par :
A l'heure actuelle, 95 % de l'impression jet d'encre dans le monde s'applique au papier. Les constructeurs ont donc fait des efforts pour améliorer la résolution de l'impression, afin d'atteindre la fameuse "qualité photo", laquelle implique en particulier des gouttes d'encre plus petites, et donc des buses plus fines.
Mais, comme nous l'avons déjà signalé dans l'introduction, le textile est un support d'impression très différent du papier. Les produits tissés ou tricotés ont une structure tridimensionnelle, et rien ne sert d'imprimer avec une forte résolution sur une surface qui n'est pas plane ; dans le domaine du textile, la qualité photo ne sert à rien, sauf peut-être pour les vêtements, et encore. Les spécialistes assurent qu'une résolution de 300 dpi (voire seulement 180 dpi) est largement suffisante pour l'impression numérique en tons continus sur la plupart des textiles. Certaines têtes piézo (ex : Epson) peuvent délivrer à la volée des gouttes dont la taille varie dans un rapport 10 (ex : 4 à 40 pl), ce qui permet de diminuer de l'effet de crénelage et donc de compenser la baisse de qualité associée à la diminution de la résolution.
Les fabricants de têtes d'impression doivent donc adapter leur matériel afin de pouvoir produire des gouttes plus grosses, utiliser des encres plus visqueuses, et imprimer à des cadences plus élevées. Il ne semble pas que, jusqu'à présent, ils aient fait tous les efforts nécessaires dans cette direction.
Les encres utilisées en sérigraphie, et celles utilisées dans les imprimantes à jet d'encre, ont des formulations très différentes. Elles utilisent néanmoins les mêmes colorants ou pigments. La figure 13 ci-dessous représente les parts de marché de ces différents produits.
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| Figure 13 - Types de colorant utilisés dans les encres pour sérigraphie textile |
Adaptation des colorants aux fibres textiles |
Comme on peut le constater, les encres à base de pigments représentent presque la moitié du marché. Pour fixer ces pigments sur les fibres textiles, on utilise un liant (binder), constitué d'un mélange complexe de polymères. Les liants actuels étant bien au point, les tissus colorés par pigments se sont beaucoup développés. Ils présentent de belles couleurs, résistant bien à la lumière et au lavage, et leur toucher est agréable. Ils sont utilisables avec presque tous les types de textile, ce qui n'est pas le cas des autres colorants, comme le montre le tableau ci-dessus.
Ce sont cependant les colorants acides et réactifs qui furent les premiers utilisés dans la formulation des encres pour l'impression numérique des textiles. Ces colorants sont en effet solubles dans l'eau, ce qui a pour effet :
Le développement de l'impression numérique des textiles incite depuis quelques années les fabricants à mettre au point des encres à base de pigments. Deux difficultés apparaissent :
La résolution de ce problème est compliquée par le fait que le procédé jet d'encre dépose moins d'encre que la sérigraphie (moins de 10 g/m2 contre 20 à 100 g/m2). Il est donc nécessaire d'imprimer en plusieurs passes, ce qui réduit d'autant la productivité de la machine. Pour augmenter cette productivité, on multiplie le nombre de têtes (et le nombre de buses par têtes), ce qui accroît le prix de la machine. Pour sortir de ce casse-tête, certains constructeurs songent à remplacer les têtes piézo par des têtes à jet continu multidévié.
Propriétés requises pour les encres :
Cette dernière qualité entraîne :
Propriétés requises pour les colorants : solubles ou dispersables dans l'eau.
Propriétés requises pour le solvant :
Le meilleur solvant est l'eau additionnée d'un agent mouillant.
Notons enfin que l'encre doit colorer le textile de manière durable (résistance à la lumière et au lavage), sans lui impartir un toucher désagréable.
On distingue trois types d’encres répondant à ce cahier des charges ; elles sont encore en cours de développement pour satisfaire aux besoins du textile. Ce sont :
Les encres à base de colorant :
Les encres à base de pigments (47 % du marché). Leur propriété clé est leur insolubilité. Les pigments peuvent avoir des propriétés particulières comme une résistance à la lumière optimisée, la résistance à l’eau et l’insolubilité dans des substances variées. On obtient également de meilleures propriétés colorimétriques à l’aide des pigments. Les encres à base de pigments présentent en outre l'avantage de s'appliquer à tous les types de textiles. En revanche, et comme les encres dispersées, ces encres ont tendance à encrasser les buses (c’est la cogation) et à présenter des propriétés rhéologiques complexes à cause de la présence de l'interface liquide/solide. Les principaux fabricants d'encre développent actuellement des encres pigmentaires destinées à l'impression numérique des textiles.
Les encres pigmentaires UV (12 % du marché). Leur temps de séchage est très court (moins de une seconde). Ces encres permettent notamment d’obtenir un composé très robuste, quasi-insensible à l’effet du temps (mais cela pose des problèmes de désencrage). Les encres UV présentent cependant deux défauts :
Remarques :
Le tableau ci-dessous contient la liste des principaux fournisseurs d'encre pour impression jet d'encre sur textile, avec leurs spécialités (source : Impression numérique sur textile, Bruno SUEUR, IFTH).
| Fournisseur | Encre réactive (coton, lin, viscose) |
Encre acide (laine, soie, polyamide) |
Encre dispersée (polyester) |
Encre dispersée pour transfert (polyester) |
Pigment (toutes fibres) |
| BASF | X | X | X | X | |
| CIBA | X | X | X | X | X |
| DUPONT | X | X | X | X | |
| DYSTAR | X | X | |||
| ECS | X | ||||
| LAMBERTI | X | ||||
| LYSON | X | X | |||
| SUN CHEMICAL | X | ||||
| ZENECA | X | X |
Fournisseurs d’encre en fonction de la composition et du tissu
On notera que la société anglaise Xennia annonce avoir mis au point (pour l'impression jet d'encre) des encres qui s'appliquent à presque tous les textiles, sont stables à l'eau et à la lumière, et ne nécessitent ni pré- ni post-traitement du tissus.
L'impression textile par sérigraphie s'effectue généralement en tons directs. Pour les vêtements, on utilise au maximum une dizaine de couleurs différentes, mais on dépasse parfois 20 couleurs pour les tissus d'ameublement.
Les premières machines d'impression jet d'encre utilisées pour l'impression textile étaient issues de l'impression sur papier : elles fonctionnaient donc en tons continus obtenus par quadrichromie. Elles déçurent leurs utilisateurs, habitués à utiliser les tons directs, et à travailler de ce fait dans un espace colorimétrique (gamut) plus étendu, comportant des couleurs plus saturées.
Pour obtenir remédier à cette situation, il a fallu jouer sur deux facteurs :
L'objectif d'un tel système est de faire en sorte que :
Le problème de la gestion de la couleur se règle de manière similaire, que l'on imprime sur papier ou sur textile. La première démarche consiste à stabiliser la machine, de telle sorte que les couleurs obtenues soient les mêmes lorsque les paramètres de fonctionnement et le support d'impression sont identiques. La seconde démarche consiste à déterminer l'espace colorimétrique de la machine stabilisée (LUT : Look Up Table), pour chaque support d'impression utilisé. Un logiciel assure alors la meilleure transcription possible des données colorimétriques du fichier à imprimer en fonction des possibilités du couple machine/support d'impression.
L'extension de la gestion de la couleur à l'épreuvage nécessite que l'on agisse pour la machine d'épreuve comme on l'a fait pour la machine de production. Un logiciel permet ensuite d'obtenir des épreuves simulant fidèlement les résultats qui seront ultérieurement obtenus en production. La pratique qui consiste à obtenir les épreuves les plus belles possibles pour obtenir un marché, quitte à décevoir ensuite le client lors de la production, est évidemment fort dangereuse... mais fort pratiquée.
Pour plus de détails sur la gestion de la couleur dans l'impression numérique textile, on peut consulter en ligne le document de S.Gordon "Color Management and RIP Software for Digital Textile Printing".
Nous avons classé les machines d'impression en trois catégories :
Nous n'examinerons pas les machines permettant de réaliser les opérations annexes, telles que :
Le tableau suivant récapitule les principales machines d'impression numérique textile présentes sur le marché, fonctionnant avec un dérouleur et un enrouleur. On notera que la plupart des machines utilisent des têtes piézo.
| Constructeur | Modèle | Technologie tête |
Vitesse (m2/h) | Résolution(s) (dpi) | Encre(s) | Nombre de têtes | Laize (cm) |
| Colorspan | DisplayMaker series XII (Fabrijet) | Thermique (HP) |
5,6-22,3 | 600 | Colorants | 12 | 182 |
| Digital Printing Systems (Scitex Vision constructeur) | DPS65 | Piézo (Aprion) |
185 | 600 | Dispersée, pigmentaire | 6 couleurs de base | 160 |
| Dupont (Toshin Kogyo constructeur) |
Artistri 2020 | Piézo (Spectra) |
50 | 360-540-720 | Réactive, acide dispersée, pigmentaire |
16 (2 par couleur) |
180 |
| Encad (groupe Kodak) |
NovaJet 1000i | Thermique | 14-20 | 300x300 1200x600 |
Pigmentaire, colorant | ? | 100-150 |
| Hollanders | ColorBooster | Pièzo | 22-80 | 360-2880 | Pigmentaire, acid, réactive, dispersée | 16 (2 par couleur) |
223 |
| Leggett & Platt (Spühl constructeur) |
Virtu TX | Piézo (Spectra) |
50-150 | 300-600 | UV | 36 (6 par couleur) |
350 |
| Mimaki | TextileJet TX2-1600 | Piézo (Epson) |
1,5-28,4 | 720 | Réactive, acide, dispersée | 8 | 162 |
| Mutoh | Falcon II | Piézo (Epson variable drop) |
7,5-47,2 | 360-720-1440-2880 | Pigmentaire, dispersée, réactive, acide | 8 | 160-220 |
| Osiris (disponible 2005) | Isis | Têtes fixes (Imaje) |
1900 (20 m/mn) |
144 | Réactive, pigmentaire | 6 couleurs de base | 160 ou plus |
| Reggiani | DReAM | Piézo (Aprion) |
150 | 600 | Réactive, acide | 24 (4 par couleur) |
200 |
| Robustelli | Mona Lisa | Piézo (Epson) |
120 | 360-450-540-630-720 | Acide, réactive (dispersée, pigmentaire) |
24 | ? |
| Roland-DGA | SOLJET SJ-1000 EX | Piézo | 45 | 360x360 720x1440 |
? | 12 (2 par couleur) |
120-260 |
| Stork | Sapphire | Piézo | 4,7-32 | ? | Réactive, acide | 16 (2 par couleur) |
162 |
| Stork (polyester) | Zircon-II | Piézo (Konica) |
10,5 | 300 | Dispersée | 8 | 155 |
Les principales machines jet d'encre pour impression textile entre rouleaux
Ce tableau ne prétend pas être complet ; on trouvera mention d'autres machines dans un document de Techexchange. On notera en outre que certains fabricants conçoivent des machines qui ne sont pas spécialement dédiées au support textile (ex : Vutek), mais sont réputées pouvoir l'utiliser moyennant l'addition d'un dispositif d'enroulement-déroulement.
En ce qui concerne la vitesse de défilement du textile, aucune des machines précitées ne peut rivaliser avec la sérigraphie (1 km/h) et encore moins la sérigraphie rotative (7 km/h). Mais ce défaut est en partie compensé par le fait que la technologie jet d'encre permet d'éliminer la majeure partie des temps morts, et une partie de la main d'oeuvre. Certaines machines du tableau ci-dessus sont donc susceptibles de rivaliser partiellement avec la sérigraphie :
Cette machine récente, conçue par Leggett & Platt aux États-unis, et construite par Spühl en Suisse, ne fonctionne qu'avec des encres UV. Sa vitesse résulte du grand nombre de ses têtes (36) et de sa laize élevée (3,5 m ou 2,5 m pour le modèle FX). Elle peut imprimer sur des supports épais (jusqu'à 76 mm). Elle succède à un modèle moins large et moins rapide, la Virtu MT qui s'est vendue à 17 exemplaires. Personne ne semble avoir encore vu le modèle TX en fonctionnement dans une entreprise. Son prix catalogue est de 320 k€.
Cette machine est construite par la société hollandaise Osiris. Elle est basée sur trois concepts hardis :
La construction du premier modèle doit s'achever en 2005 pour le compte d'un client européen. La mise au point est en partie financée par l'Anvar et par le programme européen Eurêka. Son prix (3 M€) parait quelque peu dissuasif pour un marché émergent, et l'on peut s'interroger sur les conséquences du bouchage d'une buse dans une tête CJ fixe. En cas de succès, la machine serait compétitive avec la sérigraphie pour les productions inférieures à 1000 m, c'est à dire pour une part notable du marché.
Cette machine résulte de la collaboration de trois firmes :
Cette machine, qui coûte 750 k€, a été vendue à travers le monde à 16 exemplaires (Digital Textile, août 2004), dont une dans une usine berlinoise.
Cette machine est construite par la firme italienne Robustelli. Elle utilise des têtes Epson en grand nombre (24), ce qui explique en partie sa vitesse (120 m2/h). La hauteur des têtes est réglable en cours d'impression. La machine est pourvue d'un sécheur. Elle coûte 250 k€, et 13 exemplaires ont été vendus à ce jour (12 en Italie et 1 en Angleterre).
Remarque : il est intéressant de constater que si les machines les plus rapides se vendent mal, celles qui possèdent des vitesses -- mais aussi des prix -- plus modestes se vendent nettement mieux. Ainsi, la machine Artistri de Dupont s'est vendue à 70 exemplaires. Les machines d'épreuvage type Mimaki se sont vendues à plusieurs centaines d'exemplaires, de même que les NovaJet d'Encad. On peut se demander si les quatre machines les plus rapides que nous venons d'examiner ne sont pas un peu trop en avance sur leur temps, et si le développement de l'impression numérique textile ne passe pas par l'utilisation de parcs de machines plus modestes, utilisant des encres moins onéreuses, imprimant quelques dizaines de m2/h, chaque machine étant dédiée à un support et à un type d'encre particulier.
L'histoire de l'impression directe des vêtements semble remonter à 1993 avec la création de la société Embleme par le français P. Giraud, ancien cadre de la société Imaje. Avec l'aide financière de l'Anvar fut créée une machine d'impression directe utilisant des encres UV. Une lampe UV était fixée à la tête d'impression, de manière à initier immédiatement le séchage de l'encre par polymérisation. Faute de rentabilité, la société Embleme cessa son activité en 1997. On trouvera quelques détails concernant cette histoire (y compris une vidéo montrant le fonctionnement de la machine) sur le site Screenprinters.
Trois constructeurs ont récemment mis sur le marché les machines d'impression directe des vêtements, comme le montre le tableau ci-dessous.
| Constructeur | Modèle | Support | Technologie tête |
Largeur d'impression (mètres) |
Vitesse (échantillons/heure) |
Résolution(s) (dpi) | Encre(s) | Encre blanche | Nombre de couleurs de base |
| Kornit Digital | Kornit 930 | coton, polyester, lycra, viscose, soie | piézo (Spectra) |
0,4 x 0,5 | < 180 | 450-630 | ? | oui | 4 |
| Kornit 931 | 0,4-0,5 0,5-0,7 en option |
< 300 | 450-630 | ? | oui | 4 | |||
| Mimaki | GP-604 | coton | piézo | 0,6 x 0,4 | 24-30 | 360-720 | pigmentaire | non | 4 |
| GP-1810* (traite 3 t-shirts à la fois) |
? | piézo | 1,85 | ? | 360-720 | Réactive, acide dispersée, pigmentaire |
non | 4 | |
| US Screen Printing Institute | Fast T-Jet | ? | ? | 0,3 | 30-40 | 360-720 | ? | non | 7 |
| Fast T-Jet Jumbo | ? | ? | 0,6 | 30-40 | 360-720 | ? | non | 7 |
Les machines d'impression numérique de textiles confectionnés
* la machine GP-1810 de Mimaki devait être mise sur le marché fin 2004, mais elle semble être quelque peu en retard
Des sites commerciaux commencent à apparaître sur le Web, qui proposent des t-shirts imprimés par sublimation directe. Une liste figure sur le site Web de ZeroMin. Des entreprises proposent même de télécharger l'image du client, et de lui vendre en ligne le t-shirt ainsi décoré (ex : Eshirt).
| Constructeur | Modèle | Technologie tête |
Vitesse (m2/h) | Résolution(s) (dpi) | Encre(s) | Laize (cm) |
| Milliken | Millitron | Jet continu | 20 | |||
| Zimmer | Chromotex | Jet continu (Flatjet) |
140 | 16 (pas de trame) |
Cationique, dispersée, acide | 185 |
L'impression numérique des produits épais
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Figure 14 - Principe de fonctionnement |
La division tapis du groupe Milliken commercialise des tapis et produits similaires décorés par impression numérique à l'aide de ses propres machines (Millitron), lesquelles ne sont pas à vendre. Elle est présente sur le marché depuis 1975.
La machine Millitron (figure 14 ci-contre) utilise la technique du jet continu, avec des buses fixes. La déflexion est réalisée par soufflage d'air. La machine fonctionne à une vitesse appréciable (20 m/mn), à une résolution basse (20-30 dpi) mais suffisante pour un revêtement de sol que l'on tisse avec de gros fils (et que l'on n'observe généralement pas de près !). On règle la pénétration de l'encre dans le textile épais via la pression. La grosseur des buses permet d'utiliser des encres visqueuses (de 100 à 400 centipoises), et diminue fortement le risque de bouchage.
La société autrichienne Zimmer est à l'origine un fabricant de machines de sérigraphie textile, à plat ou rotatives. En 1976, elle construit la première machine numérique destinée à l'impression des tapis, la ChromoTronic. Trop en avance sur son temps, cette machine ne fut construite qu'à 3 exemplaires. Lui succéde, dans les années 80, la ChromoJet, qui se vendit à 300 exemplaires. Cette machine est du type DOD : chaque encre est préssurisée (1-3 bars), l'ouverture et la fermeture des buses s'opérant à l'aide d'une vanne (à une fréquence inférieure à 400 sec-1) commandée par ordinateur. La résolution est faible (10-32 dpi), mais suffisante pour l'application considérée, où la valeur courante est 16-20 dpi.
La machine dernière-née (2001), la Chromotex, est du type bobine/bobine, le support étant maintenu sur une bande sans fin adhésive. Comme les précédentes, cette machine est destinée à l'impression de produits épais (jusqu'à 4 cm) avec une faible dpi (16). La machine imprime une image non tramée, chaque point étant réalisé directement à la bonne densité. Ce système, baptisé Flatjet, aurait été développé en collaboration avec Jemtex, un spécialiste du jet continu. Les buses sont disposées 6 cm au-dessus du support à imprimer. Elles ont un diamètre de 80 µm, ce qui rend leur bouchage peu probable, d'autant plus que la pression de l'encre vaut 4 bars. Le volume d'une goutte est 1400 pl (soit plus de 10 fois celui des plus grosses gouttes des têtes piézo), ce qui permet d'imprimer en profondeur les supports épais. Elle fonctionne avec des encres que l'on peut trouver chez plusieurs fournisseurs (Dystar, Ciba et BASF), et imprime en tons directs ou continus.
Malgré son attrait, la machine n'était toujours pas commercialisée en 2003, peut-être à cause de difficultés de mise au point.
Une entreprise n'utilise pas des machines isolées, elle fait fonctionner un système. Elle peut le concevoir elle-même, ou faire appel à un intégrateur (systems integrator) ou société d'ingénierie. Quelques intégrateurs de l'industrie textile ont ajouté l'impression numérique à la liste de leur compétences. Deux exemples (Stork en Hollande et DGS en Italie) figurent dans le tableau ci-dessous.
| Intégrateurs | Compétences | Activités |
| Stork | Impression numérique pour l'industrie textile et les arts graphiques | Développement et construction de systèmes d'impression numérique pour l'industrie textile |
| DGS (Dua Graphic Systems) | Impression numérique textile, Gestion de la couleur, CAD | Intégration d'imprimantes numériques textile dans la chaîne de production, installation de logiciels |
Mémoire précédent |
Liste des mémoires |
Thèmes techniques |
Mémoire suivant |
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