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Vous êtes ici : Accueil > Technique > Consommables > Les encres offset > Le séchage           Révision : 22 juin 2001
Les encres offset de labeur
Dominique Gilet - CERIG
(Juin 2001)
IV - Le séchage des encres offset
 

IV-1 Introduction     Précédent     Sommaire     Suite

Le principe de l’impression est d'apporter un liquide plus ou moins visqueux sous forme d’une couche très mince au contact d’un support. Les composants du film ainsi formé doivent à la fois assurer une bonne cohésion du film sec après séchage et une bonne adhérence au support.

Le mécanisme de séchage est un processus physique ou chimique, mais le plus souvent sera un subtil compromis entre les deux. Il doit avoir lieu le plus rapidement possible après la dépose du film sur le support. Les composants de l'encre permettent de réguler son séchage "en surface" ou "à cœur".

Les différents processus de séchage vont permettre de distinguer les catégories d’encres. Notons également que les différents processus et leur combinaison permettent d’optimiser cette phase pour s’adapter ainsi aux supports et aux conditions environnantes, pour finalement répondre aux exigences du produit fini.

 
IV-2 Le séchage physique     Sommaire 

Le séchage physique est encore appelé séchage par infiltration. L’encre déposée sur un support poreux pénètre dans ses interstices. Plus exactement, le véhicule de l’encre s’infiltre entre les fibres du papier par capillarité, laissant en surface les pigments. En réalité, ce film d’encre ne sèche pas vraiment, il perd juste sa fluidité. Temps de "séchage" : 3 minutes.

Ces encres sont de type "coldset", utilisées principalement sur les rotatives de presse. Chacun peut faire l’expérience du doigt qui noircit lorsqu’on le frotte sur un journal.

Ces encres ont une composition simplifiée : des pigments sont dispersés dans un véhicule peu élaboré. Ce sont donc des encres peu coûteuses. Elles existent depuis peu en version "waterless" utilisées sur la Cortina de KBA, nouveauté découverte à la Drupa en mai 2000, dont la commercialisation est prévue en 2002.

 
IV-3 Le  séchage chimique     Sommaire 

Le séchage chimique est encore appelé séchage par oxydo-polymérisation. Le véhicule contenu dans l’encre, au contact de l’oxygène de l’air et à température ambiante, polymérise pour former un film « sec » de rigidité variable.

Les éléments susceptibles de polymériser sont des huiles végétales insaturées (huiles siccatives), employées telles quelles ou modifiées sous forme de résines synthétiques. En présence de l’oxygène de l’air, les insaturations provoquent une polymérisation de type radicalaire qui peut être très longue (de 8 à 24 heures). Ces réactions peuvent être accélérées par l’ajout de siccatifs, généralement des sels métalliques ou parfois par la chaleur (sécheurs infrarouges).

Il faut noter qu’en pratique cette réaction se poursuit longtemps et qu’elle entraîne la perte progressive de la souplesse du film, de son brillant, et donc son vieillissement.

D'autre part, dans les réactions de polymérisation, des sous-produits d'oxydation se forment comme certains aldéhydes, cétones et acides carboxyliques. Ces sous-produits génèrent parfois des odeurs qui empêchent l'utilisation de certaines de ces encres dans le domaine de l'emballage alimentaire.

 
IV-4 Le séchage mixte     Sommaire 

Le séchage mixte, encore appelé "séchage quickset", associe infiltration et oxydo-polymérisation. Ce mode de séchage est le plus courant dans l’impression sur les machines à feuilles, où le séchage par oxydo-polymérisation est combiné au séchage par infiltration. On utilise des encres "quickset" qui peuvent être formulées pour le procédé "waterless".

Il s’agit d’un équilibre entre les deux modes de séchage : le véhicule de l’encre est composé de solvants et de résines, stables pendant l’impression, mais qui se séparent sur le support. Les composants fluides pénètrent par infiltration dans ce support, laissant en surface un composé relativement sec et mou qui va subir un séchage par oxydo-polymérisation.

Avec ce principe, le séchage des impressions par superposition de couleurs est très influencé par les premières couches déposées.

La présence de sécheurs IR (infrarouge) permet d'accélérer l'infiltration et l'oxydo-polymérisation par apport de chaleur. Les sécheurs sont constitués de tubes de quartz accolés dont le rayonnement utile est de 0,8 à 2 mm. La consommation de ces sécheurs est assez élevée car la puissance de chaque lampe est de 1 à 2 kW et qu'un panneau nécessite une dizaine de lampes. La durée des lampes est relativement longue (10000 heures) par rapport aux lampes UV (1500 heures), et leur rendement énergétique est d’environ 60 % [44].

 
IV-5 Le séchage thermique     Sommaire 

Ce mode de séchage, encore appelé "séchage heatset", combine le séchage par infiltration et le séchage par évaporation. Les solvants volatils contenus dans le véhicule de ces encres « heatset » sont partiellement absorbés par le support (10 à 20 % des solvants), la majeure partie (80-90 %) étant évaporée lors du passage dans le four sous une circulation d’air chaud de 100 à 200 °C. Ces encres peuvent être aussi formulées en version "waterless".

Ces encres sont employées pour les impressions sur rotatives lorsque les vitesses d’impression nécessitent un séchage presque instantané sans risque de maculage.

Les sécheurs à air chaud utilisent du gaz (butane, propane, gaz naturel ou GPL) ou du fioul pour fournir de l'air dans plusieurs caissons successifs. Ils sont en général très longs, d'autant plus que les machines sont rapides. Les sous-produits du séchage (solvants) sont extraits et doivent être éliminés pour ne pas être rejetés dans l'atmosphère. Cette étape d'épuration peut se faire par l'intermédiaire d'épurateurs catalytiques ou thermiques. Actuellement, certains fournisseurs proposent des solutions intégrant le séchage et l’épuration thermique récupérative ou régénérative.

La quantité de chaleur nécessaire au séchage du support imprimé dépend de la nature du support et surtout de sa porosité qui définit sa part d'absorption, mais aussi de son grammage et de son taux d'humidité. Elle dépend également de la quantité de solution de mouillage déposée sur le support lors de l'impression. L'efficacité du sécheur dépend quant à lui de ses caractéristiques techniques et du gaz utilisé (celui-ci est majoritairement du gaz de ville, mais certaines imprimeries n'y ayant pas accès, le gaz est alors du propane, butane ou GPL, stocké dans des cuves). En effet, du fait que la capacité calorifique du gaz varie, l'efficacité du sécheur varie également.

 
IV-6 Le séchage par rayonnement UV     Sommaire 

Il concerne des encres dont le film se solidifie par action de rayonnement UV (ultraviolet) ou EB (Electron Beam – faisceaux d’électrons) sur certains composés du véhicule. Ces rayonnements agissent de différentes manières.

4-6-1 Les encres UV

Ces encres polymérisent par action du rayonnement UV sur les photo-amorceurs contenus dans le véhicule de l’encre. La polymérisation a lieu par voie radicalaire ou plus marginalement par voie cationique. Ces systèmes ont pour grand avantage d’être très rapides et de fournir un film d’encre durci en sortie de machine. Ces encres sont très utilisées dans le secteur de l'emballage, pour l’impression d’étiquettes ou encore sur des supports très fermés (type PVC, papiers couchés ou supports papiers déjà imprimés en plusieurs couleurs donc fermés également). Ces systèmes sont très utilisés également pour le vernissage des impressions.

4-6-2 Les sécheurs UV

Les sécheurs UV peuvent être disposés entre les différents groupes de la machine ou en fin de machine. Le rayonnement UV utile pour le séchage des encres est compris entre 220 et 440 nm, issu de lampes regroupées parfois en panneaux (un sécheur sera constitué de 1 à 4 lampes). Sur rotative, on peut trouver ainsi 4 à 10 tubes au total.

Les lampes classiques sont constituées de tubes de quartz contenant un gaz inerte et du mercure, les plus courantes étant des lampes à vapeur de mercure polychromatiques à moyenne ou haute pression. Leur forme et principe de fonctionnement ont beaucoup évolué ces dernières années pour obtenir une meilleure efficacité en intensité (sélection des longueurs d'ondes). Des réflecteurs, paraboliques ou elliptiques, sont notamment installés pour renvoyer les rayons sur le support imprimé. Par ailleurs, sur tout le spectre de la lampe émis, seulement 1/3 de la puissance fournie à une lampe est transformée en rayonnement UV, les 2/3 restants sont transformés en lumière visible et surtout en chaleur (infrarouge). La part d'infrarouge provoque notamment un échauffement du support, il est donc préférable d'ajouter un système de refroidissement, ce qui augmente les consommations électriques. Enfin l'ensemble de l'installation doit être correctement ventilé, pour d'une part assurer un refroidissement et d'autre part éliminer l'ozone formé pendant la phase d'amorçage des réactions de polymérisation.

Les lampes ont une puissance linéaire 80-120 W/cm, le plus couramment 80 W/cm. Leur durée de vie est d'environ de 1000-1500 heures suivant l'utilisation qui en est faite. Leur longueur peut varier d'environ 30 à 120 cm. À titre d'exemple, il faut environ 1200 W/cm pour sécher une bande imprimée à une vitesse de 300/min, dont l'encre contiendrait de 3 à 8 % de photoamorceurs.

Un autre type de lampe a été développé ces dernières années : les lampes monochromatiques Excimer. Au contraire des lampes à vapeur de mercure, celles-ci émettent autour de 308 nm, ce qui signifie qu'il faut optimiser le photoamorceur pour qu'il absorbe au mieux à ces longueurs d'onde. Une autre contrainte est l'atmosphère qui doit contenir très peu d'oxygène. Par contre, leur intérêt réside dans le fait qu'il n'y a pas besoin de chauffer d'électrode dans le tube de quartz donc le tube reste froid. Avec ce type de lampe, les besoins en séchage pour une bande d'imprimé à une vitesse de 400 m/min sont seulement de 100 W/cm. De plus cette puissance est largement en dessous de la puissance que l'on peut obtenir avec ce type de lampe.

Les sécheurs UV, en raison du vieillissement des lampes, demandent un entretien régulier pour que le séchage de l'encre se fasse correctement [32].

 

IV-7 Le séchage par rayonnement EB     Sommaire 

4-7-1 Les encres EB

Ces encres (EB = Electron Beam) ont un véhicule qui ne nécessite pas de photoamorceur, puisque l’énergie des faisceaux d’électrons est dans ce cas suffisante pour créer les radicaux libres nécessaires à la polymérisation. Ce type d’encres est employé principalement sur des rotatives imprimant du carton ou du papier couché, dans le secteur de l'emballage.

4-7-2 Les sécheurs EB

Le principe de fonctionnement (système à rideau) de ces sécheurs est basé sur une émission d'électrons produits par un ou plusieurs filaments de tungstène chauffés par un courant électrique dans un vide poussé. Un dispositif électromagnétique de haute tension permet ensuite d'accélérer ces électrons et de les focaliser vers le support, à travers une fente. Plus l'accélération est forte, plus la profondeur de pénétration des électrons est importante. Ceci permet de sécher des épaisseurs d'encre plus importantes encore qu'en UV (jusqu'à 500 mm pour l'EB contre 150 mm environ pour l'UV). L'ensemble est disposé sous atmosphère inerte et sous blindage pour éviter la diffusion des rayons X générés dans l'atelier.

La puissance de ces sécheurs a été considérablement réduite ces dernières années, pour passer de plusieurs MEV (Méga Electrons Volts) à quelques centaines de KEV (Kilo Electrons Volts).

Toutefois le coût des installations rend cette technique peu utilisable, elle est donc très peu répandue en Europe. Aux États-Unis, elle est employée dans le secteur de l'emballage, plus spécifiquement l'emballage alimentaire.

 
 
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