Encres d imprimerie: introduction

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1 Encres d imprimerie: introduction Définition: substance fortement teintée, généralement noire, servant à marquer le support (papier, textile, ) utilisée pour l écriture, le dessin, l impression ou la décoration Encre pour l écriture: substances liquides résultant de la mise en solution de colorants d origines organique, végétale, minérale ou chimique dans un solvant Encre pour le dessin: qualité mesurée par la fluidité et la fixité marquage du papier soit en s y imprégnant soit en y laissant une trace qui sèche rapidement à la surface encre de noix de Galles au XIIe siècle encre de Chine dès le Moyen Age: qualité optimale sur le plan de la durabilité et de l éclat de sa couleur Encre pour l imprimerie: composition fonction de la technique d impression et de la nature physique de la forme imprimante ex: typographie: adhésion de l encre aux caractères de plomb mise au point de l encre typographique par Johannes Gutenberg Sciences des matériaux, 1 ère Techniques Graphiques, 1

2 Encres d imprimerie: présentation Composition: homogène mais mélange de constituants (jusqu à 20 constituants différents) Composition de base: liant ou véhicule 70% du poids matière colorante 5 à 25% du poids selon le type additifs environ 10% du poids Constituants éventuels: Solvants, charges, siccatifs Encre spécifique pour chaque procédé d impression avec une viscosité et un mode de séchage propre Impression sur métal et plastique: Produits permettant à l encre de s accrocher sur le support présent Sciences des matériaux, 1 ère Techniques Graphiques, 2

3 Description des constituants liant ou véhicule: phase fluide de l encre, matière première filmogène de l encre constitué d un mélange de polymères, de diluants et/ou de solvants rôle multiple: transport de la matière colorante sur le support d impression formation du film d encre fixation du film d encre sur le support influence sur: le mode de séchage les caractéristiques du film d encre nature: fonction du type de procédé d impression: alkydes ou polyesters modifiés pour encres offset et typo différents types d esters acryliques pour encres UV solutions de résines synthétiques (parfois naturelles) dans un solvant volatil ou un mélange de solvants volatils (alcools, esters, cétones, eau) Sciences des matériaux, 1 ère Techniques Graphiques, 3

4 Description des constituants et matière colorante : pigments insolubles dans leur milieu d emploi dispersion colorants solubles dissolution Pigments inorganiques pigments minéraux: dioxyde de titane, jaunes de chrome, oxydes de fer, bleu de Prusse pigments métalliques: poudres ou pâtes de métaux tels que l aluminium, le cuivre, les laitons pigments nacrés Pigments organiques pigments azoïques: des jaunes, des orangés et des rouges pigments dérivés de la phtalocyanine: donnant à l encre des propriétés de solidité à la lumière maximale et de résistance chimique des bleus et des verts laques de colorants basiques: insolubilisation de divers colorants basiques au moyen de sels complexes pigments dérivés pigments fluorescents à la lumière du jour: gamme du vert au rouge Sciences des matériaux, 1 ère Techniques Graphiques, 4

5 Description des constituants matière colorante : Colorants organiques Matières colorantes solubles dans l eau et/ou dans d autres solvants Classes rencontrées dans les encres: colorants acides colorants basiques colorants solides: complexes métalliques (chrome, cobalt, ) ou bases colorantes dans les huiles et le toluène employées comme bleus de nuançage pour les encres noires à journaux noir de carbone Sciences des matériaux, 1 ère Techniques Graphiques, 5

6 Description des constituants Solvants : utilisés pour: dissoudre les liants ajuster la consistance des encres liquides hélio et flexographiques Charges: pigments incolores et insolubles dans les liants donnant des pâtes presque incolores après broyage pour obtenir certaines propriétés rhéologiques et optiques Siccatifs: composés métalliques organo-solubles agissant comme des catalyseurs d oxydation en accélérant l apport d oxygène dans le liant gras des encres offset et typo Augmentation de la vitesse de la polymérisation du film imprimé Sciences des matériaux, 1 ère Techniques Graphiques, 6

7 Procédés d impression Procédés d impression avec contact : Avec forme en relief Typographie: technique d impression utilisant le principe du relief caractères mobiles en plomb et en bois images en relief, d abord gravures sur bois puis clichés en métal et en photopolymère Impression d encres visqueuses sur papier formulaires, prospectus, cartes de visite, Sciences des matériaux, 1 ère Techniques Graphiques, 7

8 Procédés d impression Procédés d impression avec contact : Avec forme en relief Flexographie: procédé d'impression rotative en continue en relief proche de la typographie forme imprimante étant en photopolymère Impression d encres très fluides sur papier, carton, films plastiques, cellophane, aluminium sacs en papier, sacs en polyéthylène, boîtes en carton, papier cadeau, petites étiquettes, gobelets en carton, nappes et serviettes en papier, papier peint, verso de ruban adhésifs Sciences des matériaux, 1 ère Techniques Graphiques, 8

9 Procédés d impression Procédés d impression avec contact : Avec forme planographique Offset: technique d impression résultant d une amélioration de son ancêtre, la lithographie Comment? remplacement de la pierre lithographique par une plaque cintrable, adaptée à un cylindre, et ajout d'un blanchet entre le cylindre porte-plaque et le papier procédé majeur d'impression Impression d encres visqueuses sur papier, carton, fer-blanc, aluminium journaux, revues, livres, annuaires, billets de banques, tickets, décoration du métal, Sciences des matériaux, 1 ère Techniques Graphiques, 9

10 Procédés d impression Procédés d impression avec contact : Avec forme en creux Héliogravure: technique d'impression avec transfert direct de l'encre depuis le cylindre métallique (cuivre ou inox) gravé vers le support cylindre gravé mécaniquement, à l'aide d'un diamant ou au laser détermination d une trame plus ou moins dense et donc d une intensité de couleur plus ou moins importante par la taille et/ou la profondeur des creux (alvéoles) Impression hélio de composants électroniques avec de l'encre à base de polythiophène Impression d encres très fluides sur papier, carton, cellophane, films plastiques divers, aluminium mince magazines, catalogues, étiquettes, timbres-poste, papier peint, panneaux décoratifs, opercules, emballages divers Sciences des matériaux, 1 ère Techniques Graphiques, 10

11 Procédés d impression Procédés d impression avec contact : Avec forme poreuse Sérigraphie: technique d imprimerie utilisant des écrans de soie interposés entre l encre et le support supports utilisés variés et pas nécessairement plans (papier, carton, textile, métal, verre, bois, etc.). Impression d encres semi-visqueuse sur papier, carton, verre, céramique, plastiques, métal affiches, décoration de bouteilles et récipients en plastique, circuits imprimés, impressions fluorescentes, jeux à gratter, revêtements de sol, impressions sur textile, marquage, Sciences des matériaux, 1 ère Techniques Graphiques, 11

12 Procédés d impression Procédés d impression sans contact : Jet d encre Deux techniques: le jet en continu: éjection continuelle de gouttes d'encre de la tête d'impression déviation en partie vers le papier par des bobines magnétiques pour encres dites magnétiques (une application par la société IBM) et plus généralement déviation latérale par une force électrique issue du produit de la charge électrique de la goutte par le champ électrique produit entre des électrodes récupération et recyclage du reste de l'encre pour un nouveau cycle de jet le jet à la demande: création et éjection que des gouttes nécessaires à l'impression impression d encres liquides avec des rendus de couleurs de qualité quasi photographique Sciences des matériaux, 1 ère Techniques Graphiques, 12

13 Procédés d impression Procédés d impression sans contact : Xérographie cylindre d'impression recouvert d'un polymère photoconducteur spécial initialement chargé en électricité statique par un dispositif haute tension appelé corotron, scorotron ou corona (procédé producteur d'ozone abandonné au profit de rouleaux de charge en caoutchouc conducteur) exposition de ce photoconducteur (tambour) à une lumière laser pour former l'image à imprimer parties exposées à la lumière déchargées dépôt d encre en poudre (toner) ou liquide sur le cylindre d'impression, attraction sur les parties déchargées et répulsion par les autres transfert direct de l encre ou via un blanchet sur le support d'impression, lui-même chargé en électricité statique, chauffé et pressé afin de fixer définitivement l'encre par polymérisation (encre liquide) ou par fusion (toner) en fin de cycle, cylindre d'impression débarrassé des résidus d'encre et rechargé en électricité pour commencer le cycle d'impression suivant. encre liquide donnant une meilleure qualité car transfert de plus de particules pour une même masse procédé actuellement utilisé dans les imprimantes laser pour ordinateurs. Sciences des matériaux, 1 ère Techniques Graphiques, 13

14 Séchage principe de l'impression: dépôt d une fine couche d'encre sur le support avec une bonne cohésion et une bonne adhésion deux types de séchages: physique et chimique, mais possibilité des deux types simultanément But: réduire le temps de séchage et la consommation d'énergie. Séchage physique: Pénétration du véhicule de l'encre ou au moins une partie de ce véhicule (généralement les espèces de bas poids moléculaire comme les solvants, l'eau par capillarité) dans le support Restant en surface: pigments et certains autres constituants de la formule Pas un séchage de l'encre à proprement parler, mais augmentation de sa viscosité à un tel point qu'elle peut apparaître sèche au toucher. Séchage à froid principalement utilisé sur les presses rotatives de presse (papiers journaux) et toujours avec des supports poreux encre sur les doigts en frottant un papier journal Sciences des matériaux, 1 ère Techniques Graphiques, 14

15 Séchage Séchage chimique: au contact de l'air: oxydo-polymérisation conduisant à un film d'encre sec Eléments susceptibles de polymériser: huiles végétales (lin, colza, tung...) et de nombreux dérivés de ces huiles végétales comme les alkydes (polyesters modifiés avec des huiles végétales) Principe: présence de doubles liaisons insaturées carbone-carbone susceptibles de réagir avec l'oxygène de l'air, en présence de catalyseurs métalliques (sels de cobalt ou de manganèse par exemple) Polymérisation peut être très longue (de 8 à 24 heures, parfois plus) accélération éventuelle à l'aide de sécheurs à infra-rouges (apport de chaleur) produits dégagés par l'oxydo-polymérisation: aldéhydes, cétones et acides carboxyliques, entre autres occasionnant souvent des odeurs désagréables et empêchant l'utilisation du séchage chimique pour l'emballage alimentaire Sciences des matériaux, 1 ère Techniques Graphiques, 15

16 Séchage Mixte: Association du séchage physique (par pénétration ) et du séchage chimique (par oxydo-polymérisation) Absorption d une partie du véhicule, essentiellement les solvants, par le substrat poreux film d'encre frais en surface dans un deuxième temps, séchage du film par oxydo-polymérisation, en quelques heures généralement Ajout de sécheurs à infra-rouge pour accélérer la réaction mais assez forte consommation d'énergie Séchage hybride du même type mais associant l'évaporation du solvant (séchage heat-set) et oxydopolymérisation Sciences des matériaux, 1 ère Techniques Graphiques, 16

17 Description des encres selon leur procédé d impression Menus: Info Technique: la fabrication des encres les encres Offset les encres Flexo et Hélio les encres UV les sécheurs UV l imprimabilité des supports la résistance des impressions Sciences des matériaux, 1 ère Techniques Graphiques, 17