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L'offset sans mouillage ou "Waterless"
Anne Blayo (EFPG), Dominique Gilet et Jocelyne Rouis (CERIG/EFPG)
(novembre/décembre 1999)
D'après la thèse de doctorat de Véronique Lanet-Tholimet
III - Les particularités du procédé (début)
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III-1 Un procédé offset sans solution de mouillage     Sommaire
plaque waterless
Figure 1 - Schéma d'une coupe de plaque
offset "waterless" encrée

Le procédé "Waterless" est un procédé lithographique offset qui, comme son nom l'indique, permet d'éliminer la solution de mouillage utilisée en impression offset conventionnel. Il nécessite une plaque spéciale sur laquelle un matériau solide, la couche de silicone, assure la répulsion de l'encre grâce à ses caractéristiques physico-chimiques (voir Figure 1 ci-contre).

La suppression de la solution de mouillage implique l'élimination des problèmes qui lui sont associés :

  • absence d'utilisation de l'alcool isopropylique, ce qui est un avantage écologique indéniable,
  • pas de réglage de l'équilibre eau/encre qui est la clé d'une impression de qualité en offset conventionnel (ou offset humide).

Par conséquent, la "mise aux bonnes" peut être très rapide, ce qui simplifie considérablement le procédé.

Sur la plaque Toray Waterless, les zones imprimantes sont très légèrement en creux et l'encre n'est pas émulsionnée. La reproduction de détails très fins, et en particulier l'impression de trames très fines, est donc rendue possible.

 
III-2 Le transfert d'encre dans le procédé offset sans mouillage     Sommaire

Plusieurs modèles ont été proposés pour expliquer le mécanisme de transfert d'encre dans le procédé offset sans mouillage.

  • Le premier modèle repose sur les propriétés physico-chimiques des surfaces. Un solide ne peut être mouillé que par un liquide ayant une énergie de surface plus faible que la sienne. Dans ce contexte, la faisabilité de l'offset Waterless est expliquée par le fait que les zones non-imprimantes (silicone) ont une énergie de surface d'environ 18 mN.m-1, inférieure à celle de l'encre (environ 35 mN.m-1). Par contre, l'encre peut s'étaler sur les zones imprimantes de la plaque, dont l'énergie de surface est supérieure (environ 41 mN.m-1). En d'autres termes, pour qu'il y ait transfert de l'encre sur les zones imprimantes et scission du film d'encre, le travail de cohésion de l'encre doit être plus faible que le travail d'adhésion entre l'encre et cette partie de la plaque. Au contraire, le travail de cohésion de l'encre doit être supérieur au travail d'adhésion entre l'encre et les zones non-imprimantes de la plaque [Schläpfer, 1977 ; Ström, 1993].
    Cependant, les caractéristiques physico-chimiques ne suffisent pas à elles seules pour expliquer le processus de transfert dans le procédé offset sans mouillage. En effet, dans des conditions dynamiques, et en particulier sous l'effet de la vitesse et de la pression, une encre peut s'étaler momentanément sur une surface de plus faible énergie de surface [Gaudioso, 1975 ; De Grâce et al., 1984]. Lorsque la pression cesse, les phénomènes physico-chimiques redeviennent prépondérants et l'encre se rétracte alors sous forme de gouttelettes, si le support a une faible énergie de surface.

  • La second modèle repose sur les propriétés viscoélastiques de l'encre. En effet, si le caractère élastique de l'encre est suffisant en sortie de zone de pincement, le film d'encre pourra se rétracter complètement des zones de silicone (non-imprimantes). Cette hypothèse est séduisante mais ne suffit pas à interpréter tous les cas de figure rencontrés. De plus, même si un certain degré d'élasticité est nécessaire, un excès serait préjudiciable à un transfert d'encre correct.

  • Le troisième modèle repose sur l'existence d'une couche limite de faible cohésion. Il a été proposé par Gaudioso et al. [1975], et c'est probablement le plus intéressant. Il s'inspire de celui qu'a proposé Bikerman [1961] pour expliquer l'effet de d'impuretés interfaciales du polyéthylène sur les mécanismes de rupture adhésive. Il peut se résumer comme suit : la scission entre l'encre et la zone non-imprimante s'effectuerait au sein d'une couche dite de faible cohésion, constituée par les composants les moins visqueux de l'encre, c'est-à-dire les solvants, capables de migrer et diffuser légèrement dans la couche de silicone. Cette couche de solvant empêcherait donc l'étalement de l'encre sur les zones non-imprimantes.

Le fonctionnement du troisième modèle implique les trois étapes explicitées ci-dessous [Mac Phee,1998] :
  • Lorsqu'une nouvelle plaque Waterless commence à fonctionner, dans un premier temps, l'encre n'est pas repoussée des zones non-imprimantes. Au premier tour d'encrage, l'encre est transférée à la fois sur les zones image et non-image.
Premier tour
 
  • Elle ne l'est qu'après quelques tours de cylindre : un certain temps est nécessaire pour la diffusion du solvant de l'encre dans le silicone des zones non-imprimantes de la plaque. Dans cette étape intermédiaire, le solvant diffuse dans les zones non-image.
Etape intermédiaire
 
  • En régime permanent, l'excès de solvant du silicone forme la couche limite de faible cohésion. Cette couche se scinde en sortie de nip, empêchant ainsi le transfert d'encre en zone non-image.
Régime permanent
 
Ce modèle est plausible car la couche de silicone peut gonfler en présence de solvants de type pétrolier. De telles hypothèses ont été confirmées récemment [Lanet, 1997], et plusieurs observations viennent encore les appuyer [Mac Phee, 1998].
  • Sur une plaque "Waterless" usagée, on peut mesurer le gonflement et le gain de poids de la couche de silicone.
  • Des encres formulées avec des solvants qui ne peuvent diffuser dans le silicone ne fonctionnent pas en offset "Waterless". La diffusion du solvant dans la couche de silicone est donc nécessaire pour la répulsion de l'encre.
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