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          Révision : mars 2002
 
Les encres hybrides
 
Rachel Faltot et Aurélie Séon (étudiantes EFPG)
Ce texte a reçu le premier prix au Grand Prix des Couleurs 2002
       
 
  Plan  
I -  Introduction
II -  Les encres hybrides
III -  Les applications des encres hybrides
IV -  Avantages et inconvénients
V -  Conclusion
VI - Bibliographie
 
        
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Consulter également la note technique (déc. 2001) consacrée au même sujet.
 
I - Introduction
Sommaire
L'aspect brillant est incontournable pour certains types d'imprimés comme les emballages de luxe. Afin d'obtenir un bon degré de brillant un vernis UV est indispensable à cause de son incomparable rendu. Les imprimeurs ont plusieurs possibilités pour déposer ce vernis :
    avoir une presse dédiée au tout UV (encre et vernis) ;
  imprimer avec des encres conventionnelles puis attendre le séchage et enfin appliquer un vernis UV soit par passage en vernisseuse soit en sous-traitance ;
    avoir une presse avec un double groupe de vernissage : un dépôt d'un primer (vernis à dispersion hydrosoluble faisant tampon entre l'encre et le vernis, car l'encre offset traditionnelle et le vernis UV ne sont pas compatibles) puis un dépôt du vernis UV.
Toutes ces possibilités sont onéreuses car elles nécessitent des investissements lourds ou de la sous-traitance. C'est pourquoi des recherches ont été effectuées afin de réduire ces coûts.
 
II - Les encres hybrides
Sommaire
II-1- Apparition de ces nouvelles encres
Afin de réduire les coûts dus au brillant, Grafix North America, entreprise américaine spécialisée dans le matériel périphérique des presses, a travaillé sur la recherche d'une nouvelle génération d'encres. Ainsi sont nées les encres hybrides, formulées pour être compatible avec les vernis UV.
Ces encres hybrides ont été présentées pour la première fois à la Drupa 2000. Lors de ce salon, qui se tient en Allemagne tous les quatre ans, ont été effectuées les premières démonstrations de la faisabilité des encres hybrides de Sun Chemical sur une presse de KBA.
  II-2- Formulation de ces nouvelles encres
Les encres hybrides sont formulées à la base comme les encres offset conventionnelles afin de garder une bonne tenue en machine et une bonne adhérence.
Par rapport aux encres offset conventionnelles, une proportion d'huiles et de solvants a été remplacée par des composants UV (véhicule et photoinitateurs). Ainsi, les encres hybrides contiennent :
    des polymères acryliques,
  des photo initiateurs,
    des esters d'acide gras,
    des siccatifs (permettant le séchage par oxydo-polymérisation),
    des pigments ou des flushs conventionnels, etc.
Le séchage combiné IR/air chaud et UV permet à l'encre de passer de l'état liquide à l'état solide. Si les deux types de séchage ne sont pas utilisés, une partie de l'encre ne sera pas sèche.
Le séchage UV consiste en une génération d'espèces actives (les amorceurs) grâce à des faisceaux d'ultraviolets. Ces amorceurs vont ensuite réagir avec les monomères et les prépolymères présents dans l'encre. La réaction obtenue est une polymérisation. Ainsi se forme un réseau de molécules de plus en plus densifié qui permet la solidification de la couche d'encre.
Le séchage IR/air chaud permet un séchage par oxydo-polymérisation. Il y a d'abord une infiltration des composants dans le support (lorsque ceci est possible) puis, sous l'action de la chaleur, une partie du film liquide va être évaporé. Le reste du film va réagir avec l'oxygène de l'air qui va permettre de le polymériser. Cette réaction lente va durer quelques heures. Elle va permettre de durcir le film d'encre.
Le séchage combiné de ces deux types de séchage permet, grâce à l'UV, un durcissement rapide du film : celui-ci est sec à la sortie du sécheur. Comme il paraît sec au toucher, il peut subir les finitions tout en continuant de sécher grâce à l'oxydo-polymérisation.
 
III - Les applications des encres hybrides
Sommaire
III-1- Le système d'application
Ce système, présenté en 1999, s'appelle Co-Cure. Il peut s'installer sur une machine offset traditionnelle neuve ou ancienne où l'encrage est réfrigéré. Sur ces machines, il faut utiliser des plaques polymères standards à couche dure car les encres hybrides à base d'alcool ont tendance à attaquer la couche sensible.
Le schéma suivant illustre le procédé Co-Cure :
Schéma du procédé Co-Cure
Les groupes d'impression peuvent être au nombre de quatre à cinq pour l'instant. Après le séchage intermédiaire l'encre est sèche au toucher. Le dernier sécheur permet le séchage final de l'encre et le séchage du vernis.
En sortie de machine, les imprimés sont immédiatement prêts pour les finitions, car ils sont secs. Il n'y a donc pas de gâchis au niveau du temps.
Le schéma de procédé représenté ci-dessus est celui préconisé par Grafix North America, mais d'autres fournisseurs de matériels spécialisés dans les sécheurs ont développé des systèmes adaptés aux encres hybrides. Fondamentalement le principe reste le même, les adaptations du procédé se situant au niveau du nombre, de l'emplacement et de la performance des sécheurs employés.
La démonstration effectuée pendant la Drupa 2000 avait la configuration suivante :
    impression quadrichromique avec des encres Hy-Bryte fournies par Sun Chemical ;
  séchage sous une lampe UV de 160 W/m ;
    passage dans le groupe vernisseur UV ;
    séchage IR / air chaud ;
    séchage sous trois lampes UV de 160 W/m chacune.
Le séchage intermédiaire est indispensable pour avoir le brillant désiré, comme le montre la figure ci-dessous (extraite du PFE de G. Moign) :
Effet du séchage sur le brillant
  III-2- Les applications commerciales
Les encres hybrides peuvent être utilisées à la fois sur les rotatives offset et sur les machines feuilles offset.
Les encres hybrides sont utilisables sur plusieurs types de support : papier, carton et support non poreux comme les plastiques qui sont difficilement imprimables avec les encres conventionnelles, car ne permettent pas la pénétration des liquides.
Les applications sont variées. Elles regroupent tous les domaines où un vernis assurant un bon degré de brillance est indispensable pour faire acheter et faire rêver le consommateur :
    emballages de luxe,
  cartes postales,
    brochures,
    couvertures,
    affiches.
En ce qui concerne les emballages, le vernissage peut être soit en aplat soit être appliqué avec une réserve, au minimum pour les pattes de collage.
En ce qui concerne les affiches, on peut obtenir la même brillance que pour un pelliculage, mais le vernis apporte moins de résistance.
On retrouve aussi ce genre de vernissage pour certains livres d'enfants : une couche "écrivable" permet aux enfants d'écrire sur cette couche avec certains marqueurs ; ils peuvent ensuite effacer aisément leurs "écritures" pour réécrire de nouveau.
 
IV - Avantages et inconvénients
Sommaire
IV-1- Les avantages
Le principal avantage de ces encres hybrides est qu'elles peuvent être associées à un vernissage UV en ligne. Ce système permet d'augmenter les cadences de production tout en gardant une bonne qualité d'impression et un bon niveau de brillance. D'ailleurs on obtient des imprimés d'un haut niveau de brillance (85 -90 points) tout en ayant une bonne résistance aux frottements et aux rayures. Avec d'autres productions une forte chute de brillance, non homogène entre les aplats et les demis tons, est observée car les deux types d'encre et de vernis ne sont pas compatibles, même avec la présence du primer. Cette perte de brillance n'est pas observée avec les encres hybrides, car elles sont parfaitement compatibles avec le vernis UV.
Il n'y a plus de perte de contrôle sur le produit car il n'y a plus de passage en machine après le séchage et il n'y a plus de sous-traitance, car le vernissage se fait en ligne. Grâce à tout ceci le gain de productivité est de 5 à 6 %.
On peut facilement passer d'un travail d'encres hybrides à un travail offset conventionnel. Il faut juste 30 à 40 minutes alors qu'il faut 3 à 4 heures pour passer du 100 % UV à un travail conventionnel.
Au niveau énergétique, il faut à peu près autant d'énergie que pour un travail en UV classique, mais il en faut beaucoup moins que pour un travail en double couche, même si un travail avec des encres hybrides nécessite 3 sécheurs.
L'investissement est 2 à 3 % plus élevé pour le système hybride que pour du 100 % UV, mais il est 20 % moins élevé que pour une machine à double groupe de vernissage. L'entreprise désirant investir doit donc s'assurer qu'elle a besoin de cette nouvelle technologie.
Le concept des encres hybrides s'est non seulement élargi à plusieurs fournisseurs de matériels mais aussi à quasiment l'ensemble des fournisseurs d'encre.
  IV-2- Les inconvénients
Le système Co-Cure est coûteux : le système de séchage combiné entraîne un coût d'environ 150 000 euros et les encres hybrides sont trois fois plus chères que les encres offset conventionnelles.
La presse doit être équipée d'équipements spéciaux (blanchets par exemple) afin qu'ils conviennent à la fois aux encres hybrides et aux encres conventionnelles. En effet les encres hybrides ont tendance à faire gonfler légèrement les surfaces. De même, il faut des produits de lavage spéciaux qui doivent convenir aux deux types d'encre.
La presse est plus difficile à contrôler car l'émulsion encre / solution de mouillage est critique. Il y a donc une tendance au voilage.
Les encres hybrides sont moins pigmentées que les encres conventionnelles. Il faut donc augmenter le dosage pour avoir un bon pouvoir couvrant : ceci entraîne une consommation d'encre plus élevée.
 
V - Conclusion
Sommaire
Une bonne collaboration entre les spécialistes de l'encre et ceux des machines permet une évolution et un développement de cette nouvelle génération d'encres. Les encres hybrides seront bientôt déclinées dans les tons Pantone ce qui pourrait agrandir leur domaine d'application. Certaines encres hybrides ne donnent pas forcément de meilleurs résultats que les autres solutions de vernissage UV : au niveau de la brillance en aplat on obtient quelques points de moins que pour l'UV et seulement 10 % de mieux que pour le système à double couche. Ce système ne remplacera donc pas forcément les anciens. Mais il ne faut pas oublier le gain de production ainsi obtenu. Ce système fait en tout cas son chemin car en l'an 2000, 35 à 40 systèmes Co-Cure étaient installés au  États-Unis, et l'installation de 30 autres systèmes était prévue pour la fin de l'année 2001.
 
VI - Bibliographie
Sommaire
Documents imprimés
    Energy curing technology : a bright future Casatelli M. L. American Ink Maker, mai 2001, pp. 18-21
  UV printing Anon. American Printer, mai 2001, pp. 48-49
  News cures for common coat Toth D. Graphic arts monthly, mars 2001, pp. 47-50
  Coating and curing on press Toth D. Graphic arts monthly, mars 2001, pp. S3-S5
  Les encres Hy-Bryte Anon. Imprimerie & Techniques, oct./nov. 2001, n° 53, pp. 57-58
  Dossier encres Emeriau L. & Guérin S. France Graphique, oct. 2001, n° 185, pp. 28-47
  Etude comparative de vernissabilité de supports imprimés avec différentes encres Moign G. Projet de fin d'études EFPG (juin 2000)
 
 
Documents en ligne
    Hosta-cure Hybrid Ink http://hostmann-steinberg.com/hit/hyb.html
  Système Co-Cure http://www.honleuv.fr/système_co-cure.htm
  Man Roland expands capability of R700 press with CoCure UV coating technology http://www.manroland.com/news/features_display.asp?ID=8
  Gloss with a price http://www.domrint.com/inks/uvsun_01.htm
 
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