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Vous êtes ici : Accueil > Technique > Consommables > Les encres offset > Composition (1)           Révision : 20 juillet 2001
Les encres offset de labeur
Dominique Gilet - CERIG
(Juin 2001)
V - La composition des encres offset
(début)
 
V-1 Introduction     Précédent     Sommaire     Suite

Les encres doivent répondre à deux exigences : rester stables sur machine et sécher le plus rapidement possible dès qu'elles sont déposées sur le support.

Par ailleurs, la composition des encres dépend de l’utilisation finale du produit. Par exemple une affiche publicitaire n’aura pas les mêmes exigences qu’un emballage destiné à être réchauffé et soumis à de hautes températures, ou encore que des étiquettes de bouteilles frottant les unes contre les autres. Leur utilisation les contraint à respecter un certain nombre de caractéristiques comme la résistance à la lumière, aux produits chimiques, aux frottements, à la chaleur, etc.

Toutes ces conditions (mode d’impression, support, conditions d’utilisation finale du produit imprimé), font que les fournisseurs d’encres formulent des gammes d’encres adaptées à chaque produit ou usage déterminé.

D'autre part, de nombreuses recherches sont toujours menées pour adapter au mieux les encres aux procédés et aux machines qui évoluent, notamment en termes de vitesse, mais aussi pour innover, en matière d’effets (tactile ou sensoriel par exemple) afin de donner à l’imprimé de nouvelles facettes. De plus, les restrictions législatives (réglementation concernant les matières premières interdites dans la composition des encres) poussent également les fournisseurs d’encres à rechercher toujours plus de solutions respectueuses de l’environnement et des conditions de travail de l’homme dans ce milieu.

Le CEPE (Conseil Européen de l'Industrie des Peintures, des Encres d'Imprimerie et des Couleurs d'Art), regroupant des membres de ces différents secteurs, a élaboré une "Liste d'exclusion" [36] de matières premières, qui, selon un accord commun, ne sont pas employées dans les encres et produits annexes. Sur la base de la directive européenne sur les substances dangereuses 67/548/EEC, ces membres ont opté pour une exclusion des produits cancérigènes, mutagènes ou toxiques pour la reproduction (étiquetés T avec les risques R45, R46, R49, R60, R61) ainsi que les produits toxiques et très toxiques (étiquetés T et T+, avec les risques R23, R24, R25, R26, R27, R28, R39, R48). Par ailleurs sont écartés également les colorants et pigments composés d’antimoine, d'arsenic, de cadmium, de chrome (VI), de plomb, de mercure, de sélénium. Des travaux en cours de réalisation sont susceptibles de faire évoluer cette liste ainsi que les critères d'exclusion.

D'autre part, il est intéressant de noter que les thèmes qui dominent les discussions actuelles sont principalement liés à l'origine des matières premières et surtout à leur caractère renouvelable. Beaucoup de questions portent donc sur le remplacement des huiles d'origine pétrolière par des huiles végétales.

Les autres thèmes d'actualité portent sur les COV (composés organiques volatils), mais les encres offset, tant qu'elles ne sont pas portées à de hautes températures, ne sont pas une source d'émission de COV. Par contre, dans les sécheurs des machines heatset où les encres sont chauffées, les distillats pétroliers qui sont évaporés émettent des COV [24].

Généralement, une encre est constituée de pigments, d’un véhicule (appelé encore vernis) et d’additifs. Le véhicule a pour fonction de transporter les pigments jusqu’au support, puis agit comme liant en fixant les pigments au support. Les encres offset se distinguent des encres destinées aux autres procédés (flexographie, héliogravure) par leur consistance pâteuse, c'est-à-dire une viscosité élevée.

 
V-2 Les encres quickset     Sommaire

Les encres "quickset" sont utilisées sur les machines offset à feuilles. Elles coûtent environ 150 à 180 F par set d’encre (1 kg de chaque couleur en quadri), soit environ 25 euros. Leur composition globale [1] figure dans le tableau 7 ci-dessous.

Composants (encre quickset pour offset feuille) Teneur
Pigments 10-30 %
Résines dures 5-50 %
Résines alkydes 0-15 %
Distillats pétroliers ou huiles végétales 30-70 %
Additifs 0-15 %
 Tableau 7 - Composition générale d'une encre offset feuille (% en poids)

Le séchage se produit grâce à la séparation des huiles végétales et des résines, des distillats pétroliers. Ces derniers s'infiltrent dans le support par capillarité tandis qu'une oxydation permet la polymérisation des huiles végétales insaturées. Ce processus est accéléré par la présence de métaux de transition appelés siccatifs. Un dosage entre ces différents éléments permet de privilégier la phase d'infiltration dans le support s'il est poreux, tandis que dans le cas d'un support peu absorbant comme un papier couché, il permet de privilégier la phase d'oxydo-polymérisation.

5-2-1 Le véhicule

Le véhicule contenu dans une encre offset a une grande influence sur les propriétés physiques de l’encre, telles que le séchage, le brillant, la viscosité, le tack, etc. Il doit être formulé avec un grand soin pour trouver le bon équilibre entre les caractéristiques de l’encre et une bonne machinabilité.

De façon générale, le véhicule d’une encre offset (hors UV cf. 2.3.3) est composé de résines dures (solides à température ambiante) et de constituants fluides (huiles végétales, distillats de pétrole, résines alkydes).

Les contraintes imposées par le procédé offset avec mouillage (présence de la solution de mouillage, d’un train d’encrage comportant des éléments caoutchoutiques, présence du blanchet en caoutchouc également, etc.) cumulées à celles du séchage impliquent un nombre relativement limité de types de véhicules. Les résines dures sont des dérivés de la colophane ou des composés issus de la chimie du pétrole. Parmi les huiles, on trouve des huiles végétales (siccatives et semi-siccatives) ou des distillats pétroliers, qui ne sèchent pas puisqu'ils sont saturés. Dans l'ensemble, ces molécules ont des tailles importantes ; elles n'ont donc pas tendance à s'évaporer et induisent des pressions de vapeur très faibles à température ambiante.

 
 Consultez la page intitulée Le véhicule de l'encre quickset 

5-2-2 Les pigments

Les pigments apportent le caractère coloré à l'impression. Ce sont des éléments solides insolubles dans le véhicule de l'encre. Ils peuvent se classer en trois catégories : les noirs de carbone, les pigments inorganiques et les pigments organiques (les plus courants). Ils se caractérisent par leur taille, leur intensité, leur mouillabilité, leur résistance à la lumière et leur résistance vis-à-vis des produits chimiques. Dans la fabrication des encres, actuellement, on utilise les pigments soit sous forme de poudre sèche, soit sous forme de flushs, préparations liquides très concentrées de pigments. Aux États-Unis, ce sont des pigments sous forme de flushs qui sont privilégiés tandis qu'en Europe il semble que les pigments sous forme de poudre sèche soient majoritairement employés par les fabricants d'encre, bien que les flushs soient actuellement en augmentation [1, 45].

Dans les flushs, les pigments sont dispersés dans un vernis proche de celui qui sera utilisé ultérieurement dans la fabrication de l’encre. L’intérêt réside dans le gain de temps dans la fabrication de l’encre grâce à la facilité accrue de la dispersion et du broyage du pigment, et dans l’augmentation de la force tinctoriale de l’encre. Cependant, cette solution n’est pas applicable pour tous les pigments et certains fabricants d'encre sont un peu réticents à généraliser leur emploi car cela limite leur marge de manœuvre dans la composition globale de l'encre.

 
 Consultez la page intitulée Les pigments de l'encre quickset 

5-2-3 Les additifs

La qualité des encres qui seraient élaborées sans additifs ne serait pas suffisante. Il est en effet nécessaire d’adapter la composition de l’encre pour améliorer ses performances (séchage, brillant, résistance à l’abrasion, etc.). Parmi les additifs (au maximum 5 % en poids de l’encre), on trouve les siccatifs, les cires, les produits anti-oxydants, les produits anti-maculants, les modificateurs de rhéologie, et les charges.

 
 Consultez la page intitulée Les additifs de l'encre quickset 
 
V-3 Les encres heatset     Sommaire

Ces encres sont utilisées sur les machines rotatives à bobines. Les différences de contraintes imposées par les machines d’impression à feuilles ou rotatives à bobines se situent essentiellement dans les vitesses d’impression et le mode de séchage. Le coût d’un set d’encres heatset est environ 65-70 F ou 10 euros (1 kg de chaque couleur d'encre quadri).

Les impressions sur rotatives à bobines avec sécheurs passent dans un tunnel qui envoie de l’air chauffé à des températures variant par palier, de telle sorte que le support passe progressivement de la température ambiante à environ 130 °C puis revienne à environ 100 °C. Avant d’être façonné, il passe parfois sur des cylindres refroidisseurs pour retrouver la température ambiante et surtout durcir les résines. Éventuellement, du silicone est appliqué en sortie de zone refroidissante pour éviter les marques en plieuses [6].

Après le sécheur, un incinérateur permet de réduire les émissions atmosphériques de solvants. La concentration moyenne de COV dans les effluents gazeux (issus des solvants des encres, mais aussi de la solution de mouillage et éventuellement des produits de nettoyage) est de l’ordre de 1 à 2 g/Nm3 hors traitement. Ils sont traités par incinération, autant pour les quantités de COV que pour les odeurs. Plusieurs techniques conviennent : l’incinération thermique, catalytique ou régénérative. La température d’incinération doit être de 750 à 800 °C. Dans le cas de l’incinération thermique, il y a ajout de combustible et des échangeurs thermiques permettent d’économiser de l’énergie. L’incinération catalytique nécessite la présence d’un catalyseur, ce qui permet à l’incinération de se produire vers 400 °C, nécessitant dès lors moins de combustible. Dans le cas de l’incinération régénérative, l'énergie dégagée par l'oxydation des solvants suffit pour la destruction des émissions de COV et le séchage. C’est un système qui permet une importante réduction de la consommation de combustible puisque ce dernier n'est nécessaire que lorsqu'il n'y a pas de solvants, c'est-à-dire lors des périodes d'arrêt de production, pour éviter que la température ne chute.

Le séchage à air chaud implique l'utilisation de solvants à haut point d'ébullition (200-300 °C) évaporés puis brûlés pour récupérer l'énergie. La proportion de solvants initialement contenue dans l'encre, qui s'évapore au cours du séchage est de l'ordre de 80 à 90 %. Les 10-20 % restants sont absorbés par le support imprimé [1].

La formule globale d’une encre à base pétrolière pour machine rotative à bobine pet être schématisée comme le montre le tableau 8 ci-dessous [1].

Composants (encre heatset pour offset bobine) Pourcentage
Pigments 12-20 %
Vernis, comprenant : 65-75 %
    résines dures 40 %
distillats pétroliers 45 %
résines alkydes 15 %
Résine alkyde basse viscosité 5-7 %
Distillat pétrolier non arom. 240-270 °C 5-7 %
Cires (PE, PTFE) 2,5 %
Agent séquestrant 0-0,5 %
 Tableau 8 - Composition globale en poids d'une encre pour machine rotative à bobines

5-3-1 Le véhicule

Le véhicule des encres heatset est majoritairement réalisé à partir de résines dures, de résines alkydes, de distillats pétroliers et d’agents gélifiants.

 
 Consultez la page intitulée Le véhicule de l'encre heatset 

5-3-2 Les pigments

Les pigments utilisés pour les impressions quadrichromiques sont les mêmes qu'en offset quickset. Le pigment noir peut être teinté de différentes manières par l’ajout d’autres pigments (bleu reflex, en plus du pigment bleu CI PB 18 déjà cité). À la précédente liste de pigments énumérés pour l'offset feuille, on trouve aussi les pigments CI PB 56, 61, 27 (Bleu Milori).

5-3-3 Les additifs

Les encres heatset nécessitent l’ajout de certains additifs pour une bonne mise en œuvre sur machine. Ce sont :

    des cires ;
  des agents destinés à modifier les propriétés rhéologiques de l’encre ;
  des additifs divers (émulsifiants, séquestrants, etc.).

D’autres additifs sont également employés. Ils ont les mêmes fonctions que ceux des encres pour l'offset feuilles : ajuster la rhéologie et réduire les éventuels problèmes de voltige dûs aux hautes vitesses d'impression sur les rotatives à bobines.

 
 Consultez la page intitulée Les additifs de l'encre heatset 
 
 
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