Encre

Le procédé offset permet le dépôt d'un film d'encre particulièrement fin. Par conséquent, les pigments doivent avoir un très bon pouvoir colorant. De plus, ils doivent être compatibles avec la solution de mouillage qui sert à créer une émulsion entre l'eau et l'encre.

La nature de l'imprimé, de par son utilisation, peut aussi influencer le choix des pigments (transparence ou opacité, tenue à la lumière, humidité, résistance à des agents chimiques, contraintes toxicologiques

Le véhicule

Il s'agit du cœur de l'encre, c'est ce qui va lier les pigments entre eux et aussi au support. Le plus souvent, on utilise un mélange composé d'une ou plusieurs résines dures et des matériaux plus fluides comme des huiles végétales ou distillats pétroliers (ces derniers tendent à être réduits pour des raisons environnementales évidentes).

• Les huiles végétales sont les composantes historiques des encres, peintures ou vernis.
  • L'huile de lin est l'huile végétale la plus utilisée. Elle est extraite mécaniquement ou par action d'un solvant. Elle est produite aux É. -U. , en Russie, en Argentine et en Inde. Selon sa provenance, elle a des propriétés différentes. Il est indispensable de la purifier avant son utilisation car elle contient des impuretés (tanins... ) qui peuvent nuire à l'encre.
  • L'huile de tung est extraite des amandes des fruits du bois de tung. Elle a la propriété de bien convenir pour des encres à séchage rapide.
  • L'huile de soja est , avec l'huile de lin, l'huile la plus utilisée dans le domaine de l'imprimerie. Elle est obtenue à partir des graines. C'est l'huile la plus abondamment produite aux É. -U. . Elle est parfois utilisée sans purification et est appréciée pour le perfectionnement qu'elle apporte au mouillage des pigments. Elle est surtout produite à partir de soja OGM.
  • L'huile de tournesol est essentiellement utilisée pour préparer des résines alkydes.
  • L'huile de colza est fabriquée pour ces applications principalement à partir de colza dit érucique (impropre à la consommation humaine).
  • Le tall oil est un sous produit de la délignification des résineux. Lors de la fabrication de la pâte à papier kraft ou au bisulfite, les résines et corps gras contenus dans le bois forment des acides gras et des sels résiniques. Après traitement, elle est parfois utilisée dans la fabrication des encres.

• Les distillats pétroliers ont connu un grand essor à partir de la Seconde Guerre mondiale et sont beaucoup utilisés à cause de leur faible coût. On les retrouve surtout dans l'impression des journaux. Cependant le choc pétrolier de 1973 et les fortes pressions écologiques font apparaître de nouveaux produits à base d'huiles végétales. Quoique toujours utilisées, ces encres sont soumises à une règlementation sévère.

Les additifs

La simple combinaison d'un véhicule et de pigments ne donne que des encres de piètre qualité. Pour perfectionner celles-ci, on a recours aux additifs (moins de 5% de la masse). Ceux-ci ont des rôles divers : accélération du séchage, amélioration du brillant, meilleur résistance du film d'encre...

On trouve parmi ces additifs :

• Les cires (animales, végétales ou minérales) qui étaient à l'origine incorporées dans les encres pour en diminuer le tack. Aujourd'hui, les cires synthétiques dominent le marché et ont pour but de perfectionner l'état de surface des encres (résistance à l'abrasion, cœfficient de glissement du film d'encre... ).
• Les siccatifs sont des catalyseurs de l'oxydopolymérisation des encres. Ils permettent de perfectionner largement le temps de séchage des encres de type quick set. Ce sont le plus souvent des sels de métaux tels que le cobalt et le manganèse.
• Les antioxydants permettent de contrôler l'oxydopolymérisation des encres offset. Ils tendent à diminuer la formation de peau à la surface de l'encre sans cependant gêner le séchage de celle-ci.
• Les composés anti-maculants sont des particules de silice ou d'amidon dont l'épaisseur est un peu plus élevée que celle du film d'encre. Leur utilisation sert à diminuer le maculage (report d'encre humide du verso sur le recto de la page suivante).

Encres à solvants : Héliogravure et flexographie

En l'héliogravure, une encre à faible viscosité (5 à 50 mPa. s) et au séchage particulièrement rapide est requise. L'évaporation d'un ou plusieurs solvants assez volatils est par conséquent la méthode de séchage la plus rapide et la plus économique aujourd'hui. Cependant, l'utilisation de ces solvants n'est pas sans risque : ils sont le plus souvent particulièrement inflammables et quelquefois toxiques. Leur utilisation requiert de grandes précautions, et ils font l'objet d'une réglementation particulièrement sévère. Des recherches pour développer des encres à eau sont en cours, mais les résultats ne sont pas toujours satisfaisants.

La flexographie est un procédé en relief sur lequel la forme imprimante est un photopolymère flexible. La taille du relief est de l'ordre du millimètre. La flexographie est essentiellement utilisée dans l'emballage, spécification venant des avantages que peut avoir un procédé d'impression dont la forme imprimante est souple (carton ondulé, sacs plastiques... ). Elle est aussi utilisée pour l'impression des quotidiens (en Italie par exemple). Au contraire de l'héliogravure, la flexographie a réussi à adopter les encres à eau.

Mode de séchage

Le séchage des encres héliogravure ou flexographie se fait par évaporation forcée d'ou des solvants lors du passage de l'imprimé dans un four à air chaud. Le four doit être dimensionné selon l'encre (température d'évaporation du liquide, sa pression de vapeur saturante, sa chaleur latente de vaporisation... ) et de la machine (laize, vitesse... ).

En pratique, on accélère l'évaporation par les moyens suivants :

• Par conduction : la bobine passe sur des cylindres chauffés,
• Par convection : la bobine passe au travers de sécheurs à air chaud,
• Par radiation : rayonnement infra-rouge ou micro-onde. Il y a alors apport calorique ; à ne pas confondre avec le séchage ultra-violet qui, lui, implique des changements chimiques de l'encre.

Le séchage physique (par absorption de l'encre par le support) nécessite un support poreux (papier ou carton) et ne peut pas être utilisé sur d'autres supports.

Solvants utilisés

Les solvants contenus dans ces encres ne sont que temporaires car ils sont éliminés par évaporation et/ou infiltration lors du séchage de l'imprimé. Par conséquent, ils ne participent théoriquement pas aux propriétés finales du film d'encre. Cependant, il arrive que du solvant résiduel soit prisonnier et il en résulte des problèmes d'odeur, de toxicité...

• Les solvants les plus utilisés en hélio emballage sont :
  • alcools
  • acétone
  • acétates
  • éthers de glycol
  • hydrocarbures aliphatiques

• En hélio édition, on utilise presque exclusivement du toluène

• En flexographie, on utilise :
  • alcools
  • acétates
  • éthers de glycol

Polymères utilisés

L'ajout de polymères permet de perfectionner les propriétés du film d'encre, surtout son adhérence au support, sa solubilité avec le solvant choisi, son brillant, sa résistance et son mouillage des pigments.

On utilise entre autres :

• Nitrocellulose
• Ethyl cellulose

Additifs

• Les cires changent l'état de surface du film d'encre. Elles permettent surtout d'augmenter la résistance au frottement, de perfectionner le glissant...
• Les charges minérales pour corriger la viscosité
• Les plastifiants pour donner de la souplesse au film d'encre.
• Les agents de surface augmentent le mouillage des pigments

Jet d'encre

Le procédé jet d'encre peut se diviser en deux catégories : le jet continu (Continus Ink Jet CIJ) ou la goutte à la demande (Drop On Demand). Ceux-ci ayant aussi différentes méthodes d'éjection (voir jet d'encre). Par conséquent les encres doivent être différentes.

Le CIJ requiert une très bonne qualité de l'encre, au risque de boucher les buses d'éjection. Il faut le plus souvent trouver un compromis entre les performances de l'imprimante et la qualité d'impression. Une encre est toujours constituée de solvant, de matière colorante, d'un liant et d'additifs.

Le solvant, nommé aussi véhicule permet de transporter l'encre du réservoir jusqu'au média. Il contribue aussi largement au séchage. La volatilité du solvant est déterminante dans le séchage de l'encre : un solvant peu volatil peut entraîner des problèmes de séchage et un trop volatil risque de créer une peau à la surface de la goutte ce qui limitera le séchage en profondeur. Pour bien déterminer le temps de séchage, on utilise le plus souvent du méthyléthylcétone (MEK), des acétates, de l'éther glycol et des alcools. L'utilisation de ces solvants pose des problèmes environnementaux évidents. La recherche développe aujourd'hui des encres à base d'eau ou d'encre UV.

La matière colorante est la substance ou les particules qui donnent la couleur d'une encre. Au début on utilisait essentiellement des colorants qui devaient être particulièrement solubles dans le solvant afin d'éviter tout séchage à l'intérieur du capillaire. Ils doivent avoir une bonne tenue à la lumière et ne pas utiliser de métaux lourds. La nouvelle tendance est d'utiliser des pigments particulièrement fins (<1 µm). Mais ceux-ci posent des problèmes car ils arrivent à boucher les buses.

Le liant a pour but d'assurer la cohésion de l'encre et contrôler sa viscosité. Il assure l'adhésion de la matière colorante au support. C'est un des composants les plus complexes à doser dans la formulation. On utilisait jadis des résines phénoliques mais celles ci ne vieillissaient pas bien et bouchaient les têtes d'impression. Aujourd'hui on se dirige plus vers l'utilisation de copolymères.

Les additifs sont aussi déterminants dans la qualité de l'encre. Ils sont néenmoins en quantité infime (moins de 1%). Ils cherchent à perfectionner la fluidité, l'adhésion, la rhéologie du liant ou la conductivité de l'encre. La conductivité est un élément déterminant dans le jet d'encre CIJ. Il est alors indispensable de bien maîtriser ce paramètre.

Les encres à l'eau

Les pressions législatives et environnementales ont poussé à développer des encres à base d'eau et non plus à base de solvant. En effet les encres à base d'eau offrent un bon moyen de satisfaire les exigences légales et perfectionnent les conditions de travail. Qui plus est elles permettent de diminuer les coûts du retraitement des solvants.

Elles se sont dans un premier temps beaucoup répandues en flexographie et commencent à se développer en héliogravure. Les supports ont dans un premier temps été des supports poreux tel que le papier et le carton et ils se limitaient par conséquent à l'emballage ainsi qu'à la presse quotidienne. Mais actuellement, ces encres permettent d'imprimer sur des supports variés tels que les films polyester.

Remarque : Des dispositifs hybrides commencent à apparaître qui combinent les encres à eau et les encres UV (voir plus loin) . Ils ont alors l'avantage des encres UV tout en étant nettoyables à l'eau. Ces encres sont applicables en fines couches pour la flexographie et l'héliogravure ou en couche épaisse comme pour la sérigraphie.

Caractéristiques

*Composition :

• • Eau : 45 à 75%
  • Pigment : 10 à 20%
  • Résine : 10 à 15%
  • Additifs : 1 à 7%
  • Solvant : 0 à 10%

• Polymères : deux types de polymères sont présents dans ces types d'encre ; des hydrosolubles qui perfectionnent les propriétés d'imprimabilité de l'encre et des polymères en émulsion qui perfectionnent les propriétés du film d'encre sur l'imprimé.
• Pigments : ils dépendent du type de véhicule, du pH de l'encre... Ils sont le plus souvent de base organique.
• Additifs :
  • Cires : changent l'état de surface du film d'encre. Elles permettent surtout d'augmenter la résistance au frottement, de perfectionner le glissant...
  • Antimousse : empêche la formation de mousse et par conséquent perfectionne l'impression.

Les encres UV (Ultra-violet) et EB (à faisceau d'électrons)

La législation sur les rejets de solvants dans l'environnement sont de plus en plus contraignantes. De plus, le séchage doit toujours être de plus en plus rapide pour répondre aux impératifs encore plus pressants de production. Les fabricants d'encre ont par conséquent dû développer de nouvelles encres.

Les encres à séchage aux rayons Ultraviolet ou par faisceau d'électrons répondent à cette nouvelle demande. Le véhicule de ces encres, quoique proche des encres classiques a une composition bien différente : elles contiennent des prépolymères, des monomères et un photoamorceur. Les photoamorceurs sont excités par les rayons ultra-violets et déclenchent une réaction de polymérisation en chaîne des prépolymères et des monomères. La réaction est complète et quasi-instantanée. Le film d'encre n'a par conséquent, normalement, aucune odeur résiduelle, ce qui est particulièrement appréciable pour les emballages alimentaires par exemple. Le film d'encre est aussi d'une grande solidité, ce qui pose des problèmes au désencrage. Cependant, les encres à séchage sous rayonnement ultra-violet coûtent plus cher que leurs grandes sœurs.

Le procédé est le même pour les encres à séchage par faisceau d'électrons, sauf à changer les photoamorceurs.

Électrophotographie et Xérographie

L'encre est stockée dans un toner liquide ou solide. Au départ, l'encre était solide (sous forme de poudre) mais l'utilisation de toner liquide tend à s'étendre car ils permettent une meilleure qualité.

Les encres thermochromiques

Elles ont la particularité d'avoir une couleur variable. Celle-ci fluctue de façon réversible ou irréversible selon la température. Ces encres passent de l'état coloré à incolore quand la température s'élève.

Le développement de ces encres a commencé dans les années 1970. Au début ces encres n'étaient formulées que pour la sérigraphie, ce procédé offrant un contraste de couleurs plus intense. Vers les années 1980-1985 leur formulation s'est étendue au dispositif flexographique. Avec les nouvelles applications le marché s'est accru et on utilise désormais ces encres en offset conventionnel et UV, ainsi qu'en impression jet d'encre.

Encrier

C'est habituellement un petit récipient qui contient de l'encre et dans lequel on trempe la plume pour écrire sur le papyrus, le parchemin ou le papier. On l'utilise depuis l'Antiquité ; au Moyen Âge, il pouvait être constitué d'une corne d'animal. Il peut être inclus dans un meuble ou être portatif. Il en existe une variété illimitée quant aux matières (argent, corne, faïence, porcelaine, verre, cristal, bakélite, plastique... ) et quant aux formes.

C'est aussi le nom donné au réservoir qui approvisionne en encre les rouleaux d'une machine à imprimer (presse, rotative).

Encre et santé

Les encres colorées modernes (et certaines recettes anciennes) font appel à l'usage de pigments particulièrement toxiques (métaux lourds généralement) et d'additifs stabilisant qui peuvent être de puissants allergènes (isocyanates dans certaines encres «techniques» modernes) surtout quand ils sont respirés (habituel lors de l'utilisation d'aérographe)
Les pigments sont fréquemment dilués dans un solvant (eau, alcool ou autre solvant organique). Certains solvants sont toxiques lorsqu'il s sont respirés, avalés ou par contact avec la peau.
Les encres autres que composées d'eau et de pigment naturels non toxiques ne devraient pas être vidées dans les éviers. Il est recommandé de ne pas les laisser à portée des enfants, d'autant que pour des raisons de secret de fabrication, la nature des pigments et des additifs perfectionnant la tenue des encres à la lumière, aux UV, à l'oxydation, à l'eau, etc ne sont pas ou rarement mentionnés sur les étiquettes. En France les centres anti-poison disposent de données et peuvent en rechercher en cas de problème.