Accueil     Plan | Recherche     Technique | Liens | Actualités | Formation | Emploi | Forums | Base  
Le logo du CERIG MÉMOIRE Cerig 
  Vous êtes ici : Accueil > Technique > Mémoires > Impression textile et jet d'encre (2) Révision : 7 septembre 2017  
  Impression textile et jet d'encre (début)
   
 Thibaut DELAUNÉ [et al.]
(Élèves Ingénieurs 2e année EFPG)
Mai 2004
       
     
  Plan  
I - Introduction
II - L'impression traditionnelle du textile
III - L'impression jet d'encre textile
IV - Comparaison des différents techniques
V - Technologie d'impression jet d'encre textile
VI - Analyse du contexte concurrentiel
VII - Approche stratégique et prospective
VIII -  Conclusion
IX - Bibliographie
     
 
Mémoire précédent    Liste des mémoires    Page technique    Mémoire suivant
Mémoire
précédent
Liste des
mémoires
Thèmes
techniques
Mémoire
suivant

 

III - L'impression jet d'encre textile

Début du mémoire    Plan     Suite du mémoire

Pourquoi imprimer les tissus et les vêtements via la technologie jet d'encre ? On peut consulter à ce sujet un vibrant plaidoyer présenté au salon FuturTex de 2003. On notera que, dans la terminologie des spécialistes de l'impression numérique, le support d'impression (ici le textile) est souvent appelé "media" -- en particulier s'il est prétraité.

 

III-1- Généralités sur l'impression jet d'encre

Le jet d'encre est un système d'impression produisant des images directement sur support à partir de données numériques, contrairement à l’impression traditionnelle où une série d’étapes est nécessaire pour réaliser l’imprimé (film, pochoir, etc.).

Il existe deux grandes techniques d’impression à jet d’encre :

Le schéma ci-dessous (figure 8) résume l'ensemble des techniques relatives au jet d'encre avec activation. Pour plus de détails, on peut consulter en ligne le document intitulé "Progress and Trends in Ink-jet Printing Technology" (1998).

Les différents types d'impression jet d'encre avec activation
Figure 8 - Technologie jet d'encre avec activation

Il existe deux grands principes de fonctionnement pour l'impression jet d'encre avec activation : le Jet continu (Continous Jet – CJ) et la Goutte à la Demande (Drop On Demand – DOD) :

Différentes techniques sont issues de ces deux méthodes :

 

III-2 - Techniques utilisées pour l'impression textile

La technologie actuellement utilisée pour l’impression textile jet d’encre est le DOD, et plus particulièrement l’impression piézo-électrique. En effet, cette méthode est moins complexe (pas de gouttière, ni de déflexion,…) avec une meilleure qualité d’impression. On utilise des encres fluides (la viscosité est un paramètre essentiel) et depuis peu des encres hotmelt.

Cependant, pour les machines à forte productivité capables de rivaliser avec la sérigraphie, certains spécialistes préconisent un retour au jet continu. Ce dernier présente les avantages d'une cadence élevée (60-100 kHz) et d'une longue durée de vie des têtes. Elle requiert par contre des encres peu visqueuses (< 3 cps), sauf dans le cas des têtes fabriquées par la société Jemtex.

 

1. Piézo-électrique

On introduit un cristal piézo-électrique dans le réservoir d’encre qui voit sa paroi se déformer suite à une excitation électrique (figure 9). La déformation provoque une diminution du volume du réservoir produisant alors l’éjection d’une gouttelette. Suivant le type de cristal piézo-électrique utilisé, plusieurs modes de déformation sont possibles : contraction, expansion, courbure ou cisaillement.

Fonctionnement d'une tête d'impression piézo-électrique (jet d'encre DOD)
Figure 9 - Principe de fonctionnement du jet d'encre piézo-électrique

A une exception près (Stork), tous les constructeurs de machine d'impression numérique pour textiles utilisent actuellement des têtes piézo en provenance de divers fournisseurs. Ces têtes fonctionnent à une cadence de 20 à 40 kHz (suivant la taille des gouttes). La viscosité de l'encre ne doit pas dépasser 10 à 20 centipoises. La durée de vie, qui dépend surtout du matériau utilisé pour réaliser la buse (l'inox donnant les meilleurs résultats), atteint plusieurs centaines de litres d'encre.

 

2. Thermique

Le principe est le même sauf que l’on remplace le cristal piézo-électrique par un élément chauffant dans la tête d'impression. La figure 10 ci-dessous montre comment se forme la goutte d'encre. L'élévation brutale de la température de l'élément chauffant vaporise localement le solvant. La bulle qui se forme chasse l'encre hors de la buse. Puis la bulle disparaît par condensation, et les forces capillaires qui s'exercent dans la buse aspirent l'encre en provenance du réservoir.

Formation d'une goutte d'encre dans la tête thermique d'une imprimante jet d'encre (DOD)
Figure 10 - Formation d'une goutte d'encre dans une tête d'impression thermique (jet d'encre DOD)

L'usage des têtes thermiques dans l'impression numérique des textiles est probablement en voie de disparition, et ce pour les deux raisons suivantes :

Ainsi Canon, acteur important de l'impression jet d'encre sur papier à l'aide de têtes thermiques, et qui s'était introduit dans l'impression numérique textile en 1996, s'en est depuis complètement retiré. De même, des entreprises qui utilisaient les têtes thermiques pour l'impression en grande largeur sur tissus ou sur vinyle avant 2002 (Mimaki, Mutoh, Raster Graphics, Nur, McDermid), les ont depuis abandonnées au profit de têtes piézo.

En fait, l'utilisation de têtes thermiques trouve sa principale application dans le matériel SOHO (Small Office, Home Office), c'est à dire les imprimantes personnelles et celles utilisées dans la petite bureautique -- un marché fort important qui a popularisé ce type de tête.

 

3. Innovation

La conception des têtes d'impression jet d'encre appartient à ce que l'on appelle le domaine des MEMS (Micro Electro Mechanical Systems), où la R&D est en plein effervescence. De nouvelles têtes sont actuellement conçues, dans lesquelles l'effet piézo est remplacé par l'effet Marangoni : en appliquant un gradient de température à un liquide, on induit un gradient de tension superficielle. L'effet Marangoni peut être utilisé pour créer et/ou dévier des micro-gouttes. En DOD l'élément chauffant est un anneau de silicium polycristallin entourant la buse d'éjection de la goutte. Les têtes d'impression utilisant cet effet pourraient être plus économiques que les têtes piézo actuelles.

 

IV - Comparaison des différents techniques

Début du mémoire    Plan     Suite du mémoire

Comparons maintenant les quatre techniques d’impression textile, à savoir la sérigraphie (le « géant » de l’impression textile), le jet d’encre (nouvelle technologie arrivant sur le marché), l’impression transfert (technologie permettant notamment aux particuliers de personnaliser leur habits et supports textiles) et le cas particulier de la sublimation.

Le tableau ci-dessous présente les avantages et les inconvénients de ces quatre techniques, notamment concernant la vitesse des procédés mais aussi la qualité de la reproduction tout en prenant en compte l’aspect environnemental.

Avantages Inconvénients
Jet d'encre - Temps faible entre le design et l’obtention du produit fini
- Pas de préparation couleurs
- Pas de limitation du nombre de couleurs
- Très grande finesse des motifs
- Pas de gravure ni de stockage des cylindres
- Pas de problème de reproductibilité si échantillonnage
- Réactivité importante (circuit court)
- Impression possible à partir de 1 m
- Métier d'imprimeur moins difficile techniquement
- Pas de pollution (rejet de colorant très faible)
- Flexibilité du design
- Vitesse d'impression faible (de 1 à 50 m2/h selon résolution)
- Coût élevé des colorants (de 90 à 230 €/litre)
- Préparation spécifique des textiles (prétraitement et post traitement)
- Machines souvent issues du papier d'où des problèmes de guidage de la matière
- Bouchage des buses
- Peu de pénétration dans le support textile (solidité à l'usage moins bonne)
- Nécessité de travailler en atmosphère conditionnée
- Pas de colorants de cuve
- Problème d'impression pour les supports épais
- Limitation du domaine colorimétrique (CYMK)
Sérigraphie - Adaptable à toute forme
- Épaisseur d’encre élevée
- Fort pouvoir couvrant
- Vitesse de production faible
- Qualité moyenne
- Séchage assez long
- Filamentation de l’encre (quand on retire l’écran)
- Fissure du film d’encre
- Pick up (arrachage de l’encre précédemment imprimée et séchée)
- Procédé polluant
- Écrans à réaliser
- Non adapté pour les petits tirages
Impression transfert - Réalisable à l’unité (Personnalisation)
- Pas de savoir faire
- Séchage rapide (procédé sec)
- Excellente qualité d’impression
- Procédé non polluant
- Vitesse de production très faible
- Papier transfert coûteux
Sublimation thermique - Chauffage sans contact
- Impression quasi indélébile (utilisation notamment pour les T-shirts des cyclistes et pour les bannières/drapeaux)
- Pas de prétraitement
- Étape de chauffe assez lente (d'où défilement 0.5 m/min)
- Nécessite des tissus spéciaux

Tableau comparatif des procédés d’impression textile

Le tableau suivant illustre la comparaison entre l’impression traditionnelle et l’impression numérique. Nous voyons que la seconde permet de réduire (d'une à plusieurs semaines) le temps entre la conception de l'imprimé et l'obtention du produit fini.

IMPRESSION TRADITIONNELLE   JET D'ENCRE
Conception (design) Conception (design)
Traitement de l'image
(numérisation)
Traitement de l'image
(numérisation)
Réduction et séparation
des couleurs
Impression
 
Mise au rapport  
 
Gravure  
 
Impression  

Comparaison entre l'impression textile traditionnelle et le jet d'encre
(Source : Impression numérique sur textile, Bruno SUEUR, IFTH)

Le tableau, cependant, est moins idyllique qu'il n'y paraît. L'impression implique généralement un pré- et un post-traitement, destinés à faciliter la coloration du textile, et à améliorer ses propriétés (saturation de la teinte, tenue à la lumière et au lavage). Ces traitements, qui font partie intégrante d'une chaîne traditionnelle d'impression textile, ne sont pas assurés par une imprimante à jet d'encre, qui possède tout au plus un sécheur en sortie. Les fabricants d'encre pour impression numérique textile tentent donc actuellement de mettre au point des encres ne nécessitant pas de post-traitement -- ce qui n'est pas une mince affaire. Cependant, des encres dispersées et pigmentaires sont actuellement développées, pour lesquelles le sécheur de sortie pourra fournir un post-traitement suffisant.

La technologie jet d'encre possède des avantages que le tableau ci-dessus ne fait pas apparaître. Même si le carnet de commandes de l'entreprise est plein à craquer, la chaîne d'impression sérigraphique ne fonctionne en moyenne que pendant 60 % du temps. Les 40 % restant sont occupés par le démontage et le remontage des cadres, le nettoyage de la machine, les changements d'encre, les essais, le calage, etc. Une machine d'impression numérique textile possède un bien meilleur taux de disponibilité, car les temps morts sont très réduits. Il en résulte deux conséquences importantes :

En guise de conclusion pour la comparaison de ces technologies, voici ce qui a été dit par François Litty (Directeur de la délégation régionale de Mulhouse de l'Institut Français du Textile-Habillement -- IFTH) lors du dernier salon Numtex, forum de l’impression numérique sur textile, qui s’est déroulé les 17 et 18 mars 2004 à Mulhouse :

« Dès que le problème des encres, facteur de coût d'exploitation très important, sera résolu, l'impression numérique devrait tailler sa route à haute vitesse tant le coût d'accès reste compétitif par rapport à l'impression traditionnelle et ses atouts — au premier chef, la flexibilité et la réactivité qu'elle apporte au process — sont évidents dans un secteur textile hyper-concurrentiel. »

Il y a quelques années, on estimait que l’impression numérique textile n’était concurrentielle que pour l'échantillonnage. Pour la production, la sérigraphie restait le procédé le plus économique, la différence s’expliquant entre autres par le prix plus élevé (d'un facteur 10 à 20) des consommables de l’impression jet d’encre. Cette situation est en train d'évoluer rapidement avec l'apparition de nouvelles machines et de nouvelles encres.

Début du mémoire    Plan     Suite du mémoire

     
  Mémoire précédent
Mémoire précédent
Liste des mémoires
Liste des mémoires
Page technique
Thèmes techniques
Mémoire suivant
Mémoire suivant
 
Retour à la page de la technique (Nouvelles technologies)
Accueil | Technique | Liens | Actualités | Formation | Emploi | Forums | Base
Copyright © CERIG/EFPG 1996-2005
     
Figures, révision et mise en page : J. C. Sohm