Les encres
Le séchage des encres
Séchage des encres
L’examen des matériels existant sur le marché des presses offset et typographiques permet de subdiviserles méthodes retenues pour obtenir le séchage de l’imprimé en deux grandes familles :Séchage sans apport d’énergieSéchage avec apport d’énergieLes formulations des encres recommandées pour ces différentes méthodes mettent en œuvre des modesde séchage différents, utilisant des propriétés physico-chimiques différentes des produits utilisés. Ces propriétés peuvent être regroupées comme ci-après :
Séchage par pénétration
Ce procédé de séchage exploite la porosité structurelle de la majorité des papiers et cartons imprimés entypo ou offset. Les solvants et/ou diluants présents dans l’encre pénètrent par capillarité dans le support enlaissant « cristalliser » à la surface les résines constituant le reste du liant de l’encre. Il s’agit d’un procédé deséchage sans apport extérieur d’énergie qui est celui le plus anciennement exploité en typo et offset,essentiellement sur machines à feuilles mais aussi dans le domaine de l’imprimé « continu» (impression delistings et étiquettes). C’est également le mode se séchage de la totalité des journaux.Ce procédé étant sans apport d’énergie, il est peu coûteux mais présente l’inconvénient d’un séchage incomplet entraînant facilement du maculage et des salisures.
Séchage par évaporation de solvants
On utilise ici un apport s’énergie extérieure sous forme de chaleur pour évaporer des solvants et diluants lourds d’origine pétrolière. La disparition des éléments solvants et diluants laisse les résines cristalliser ensurface du support et provoquent une première phase de séchage que l’on nomme souvent « fixation » quiprocure la perte totale de poisseux de l’imprimé autorisant le façonnage quasi immédiat.Le plus souvent, les encres contiennent également les constituants nécessaires à un séchage paroxydation qui conférera ensuite à l’imprimé ses performances définitives de résistances aux frottements. C’est le mode de séchage utilisé dans l’impression offset des magazines, branche nommée « Rotatives Heat set » chez les fabricants d’encres.
Séchage par polymérisation de type polyaddition
Polyaddition est le nom d’une catégorie de polymérisation chimiques où un produit réactif, baptisé« monomère » ou « prépolymère », de faible masse moléculaire et donc peu visqueux s’épaissit sous l’action d’un apport d’énergie. On utilise cette propriété chimique dans les séries d’encres dites « encres U.V . » carl’apport d’énergie est obtenu par une insolation aux rayons ultraviolets. Ce procédé est utilisé dans certains casd’impression en offset ou typo de supports très « fermés » (quasiment imperméables) voire complètementimperméables comme les papiers et cartons synthétiques, les supports plastiques et les métaux. On rencontre cette utilisation principalement sur des machines à feuilles mais aussi sur un certain nombre de machines impression d’étiquettes en continu.
Séchage par polymérisation de type polycondensation
La polycondensation est un autre type de polymérisation qui fait intervenir deux réactifs intimement mélangés l’un avec l’autre. C’est produits sont généralement des liquides plus ou moins visqueux qui enréagissant vont produire un matériau solide. La réaction peut débuter dés la réalisation du mélange des deuxconstituants et on parlera d‘encre « deux corps », application très rares car délicate d’emploi, elle peutégalement n’être obtenue que sous l’action d’un apport d’énergie (généralement la chaleur), c’est le cas desencres conventionnelles de l’impression sur métal, elle peut enfin être obtenue sans apport d’énergie grâce àl’utilisation de « siccatifs » et c’est le cas le plus traditionnel de la typo comme de l’offset feuille. Ce mode deséchage est également connu sous le nom de séchage par oxydation.C’est le mode de séchage qui va déterminer les choix du formulateur au moment de la définition desrésines, diluants, solvants et additifs constituant le liant caractéristique des encres d’une nouvelle série.
La rhéologie des encres
Généralités :
La rhéologie est la branche des sciences physiques qui étudie l’écoulement et la déformation de lamatière. Les quatre propriétés rhéologiques intéressantes dans le domaine des encres grasses sont :
° La viscosité
° La rigidité
° La thixotropie
° Le tirant et le poisseux
Ces propriétés sont liées à la nature chimique des matériaux et en particulier à la taille ainsi qu’à la forme des particules constituants les matériaux étudiés. Dans les cas les plus simples et par suite les mieux connus sur le plan théorique, les particules en cause sont les molécules. C’est le cas des solvants et vernis. Les notions de taille et de forme s’appliquent également aux cristaux des pigments utilisés dans les encres.
La viscosité
La notion de viscosité est la plus ancienne. La connaissance de la vitesse d’écoulement des liquides résulte des nombreux travaux d’expérimentation et d’analyse théorique réalisés au cours du 17ème Siècle par de nombreux savants de l’époque parmi lesquels l’histoire a retenu principalement les noms de Pascal, Newton, puis plus tard, celui de Poiseuille. Les premières études faites sur les liquides au sens courant du terme ont permis de définir la viscosité et son inverse : la fluidité.
L’observation courante d’un liquide en mouvement avait consacré l’usage de mots comme visqueux ou fluide pour désigner la plus ou moins grande facilité à mettre ce liquide en mouvement. Une étude plus approfondie de l’écoulement a conduit Newton à en définir mathématiquement les grandes caractéristiques et à en déduire la définition physique d’un coefficient de viscosité. Ce coefficient découle de fait que la mise en écoulement d’un liquide est provoquée par l’action d’une force sur ce liquide. Cette force est très souvent l’attraction exercée sur le liquide par la masse terrestre (le poids du liquide). Elle peut également dériver de l’application d’une pression au liquide par une pompe. Le résultat de l’action de la force est une vitesse d’écoulement. Newton constata que pour tout liquide, il existe une relation de proportionnalité entre la force et la vitesse, le facteur de proportionnalité étant justement représentatif de la plus ou moins grande facilité à mettre le liquide en mouvement donc de sa viscosité.
La THIXOTROPIE
Le plus souvent, les produits plastiques ou pseudo-plastiques possèdent en même temps que leurs caractère plastique, un aspect complémentaire, la thixotropie. Il s’agit du fait que le caractère plastique ou pseudo-plastique que l’on constate en faisant augmenter progressivement la force, disparaît après la mise en mouvement si bien qu’une diminution progressive de l’agitation consécutive à l’augmentation montre un comportement newtonien . Il faudra attendre un certain temps de repos pour retrouver le comportement de départ. Ce comportement est celui que l’on rencontre dans la vie courante avec la gelée de groseille par exemple. En offset, une encre trop thixotrope va devenir newtonienne sous la forte agitation qu’elle subit dans la batterie d’encrage et se trouver trop coulante sur le support imprimé ce qui traduira par une définition insuffisamment précise du point de trame : une thixotropie trop marquée n’est donc pas une caractéristique intéressante pour une encre offset. Les propriétés rhéologiques des encres dépendant bien évidemment des résines, solvants et pigments utilisés pour les fabriquer. C’est un des critères de sélection des produits par les formulateurs. D’autre part, il faut remarquer que l’ensemble des caractéristiques ci-dessus est étroitement lié à la température à laquelle se trouve le produit. La viscosité, la plasticité, la rigidité comme la thixotropie diminuent lorsque la température augmente.Par exemple, autour de 20°C, la viscosité d’une encre grasse diminue d’environ 10% pour 1°C d’échauffement.
Le tirant ou poisseux
Le tirant est une caractéristique spécifique des encres et de l’imprimerie. Il s’agit de la résistance qu’oppose une encre à sa séparation entre deux rouleaux ou entre le blanchet et le support d’impression. Il semble que cette notion soit souvent confondue avec celle de viscosité. En réalité, la viscosité est liée à l’écoulement donc à une application tangentielle des forces mises en jeu tandis que le tirant est, lui, évalué pour une application perpendiculaire des forces. C’est l’excès de tirant d’une encre qui est responsable de l’arrachage ou du peluchage d’un papier fragile. Un manque de tirant sera au contraire la cause d’une mauvaise distribution de l’encre sur la machine. Le formulateur devra tenir compte de ces deux exigences contradictoires pour choisir les éléments du liant qui résultera donc d’un compromis. Le tirant est comme toute caractéristique rhéologique dépendant de la température avec des variations de moindre importance que la viscosité.
Le language des encres
Comme toutes les encres d‘imprimerie, celles de l’offset sont constituées d’au moins deux composants principaux : Le pigment et le « véhicule » (constitué par des résines et des huiles). En complément s’ajoutent des produits dits siccatifs, c’est à dire qui accélèrent le processus du séchage de ces encres ou encore des vernis. Les pigments, ils sont une multitude, sont répertoriés sous forme de charte (Pantone,…). Mais il demeure difficile de représenter le spectre complet des couleurs destinées à l’impression offset en respectant une gamme qui s’étend du rouge au violet en passant par le jaune et le vert, et ce sans trahir les nuances. Le véhicule des encres offset est constitué le plus souvent par un mélange de résines synthétiques et d’huiles minérales. C’est par cette solution que les pigments sont transportés pendant le processus d’impression et sont fixés sur le papier.
Compatibilité avec l’eau de mouillage
Avant d’être encrée, la plaque doit être mouillée dans le procédé offset classique. Il existe bien sur des solutions d’encrage avant mouillage pour certaines unités d’impression satellite avec inversion de rotation ou encore les nouvelles plaques « waterless », comme celle du fabriquant Toray. Cependant dans la grande majorité des cas, le mouillage intervient avant l’encrage. L’encre déposée par les rouleaux « toucheurs » est en contact direct avec une surface humidifiée. La première condition d’efficacité d’une encre offset est donc sa résistance à l’eau. Devant cet impératif, beaucoup de fabricants d’encre proposent des additifs à l’eau de mouillage. Une mauvaise adéquation entre l’eau de mouillage et l’encre peut en effet provoquer une dispersion des pigments qui sont alors entraînés par l’eau et provoquent un défaut bien connu des imprimeurs, appelé voile.
Un fort pouvoir colorant
L’eau de mouillage elle même doit faire l’objet de soins et de contrôles précis. La teneur en calcaire d’une eau est cause de problèmes : dépôts de calcaires sur différentes parties de la machine, sur les rouleaux encreurs. Une eau de mouillage peut favoriser la formation de savons calcaires à l’origine de problèmes d’impression. Le véhicule de l’encre, au même titre que le pigment, doit résister à l’eau de mouillage. L’encre doit posséder un très fort pouvoir couvrant pour subir à la fois l’épreuve de l’eau de mouillage ( qualité et quantité) et la double scission plaque – blanchet et blanchet – papier, subie par la couche d’encre depuis sont dépôt sur la plaque et sont dépôt sur le papier. D’autant plus fort qu’ils s’agit d’aplats à imprimer.
Une encre pour un travail donné
Les fabricants disposent pour une même teinte ou pigmentation, d’encres plus ou moins concentrées. L’augmentation de la quantité d’encre déposée n’est en effet qu’un leurre ou un palliatif. En augmentant la quantité d'encre au lieu d’utiliser une encre plus concentrée en pigment, on obtient un engraissement des parties imprimées, points de simili et traits. Une altération semblable peut intervenir avec une encre trop diluée afin d’atténuer le tirant, au lieu d’utiliser l’encre adaptée d’origine. Pour obtenir une impression parfaite, il faut une encre qui possède les atouts ou qualités comparables à un travail donné, dans des conditions précises d’impression. Une encre ne doit être ni trop fluide ni trop visqueuse. Le filant est une autre caractéristique qui exprime l’écoulement. Celui-ci peut être long ou court. Enfin, et ce n’est pas la moins importante des caractéristiques d’une encre, il y a le tirant – ou le tack pour les anglophones. Le tirant exprime la valeur d’adhérence en surface. Le décollement du papier après contact avec le blanchet est très influencé par ce tirant. Pendant cette opération, le tirant de l’encre joue en effet un rôle particulier. Plus le tirant est fort, plus la vitesse est élevée, plus l’arrachement sera important. Dans le pire des cas, cette mauvaise adéquation peut même provoquer un enroulement et bien sur une casse de bande lors d’un démarrage. La viscosité et le tirant peuvent être modifiés par l’adjonction de diluants et de vernis, mais ce mélange est toujours délicat à réaliser car il modifie les propriétés de base d’une encre (la concentration des pigments en particulier). Le résultat est dans ce cas une modification du pouvoir colorant. Mais les fabricants possèdent dans leurs gammes « l’encre adaptée » qui évite à l’imprimeur de se transformer en alchimiste.
Le problème de séchage
Une encre doit sécher sur le papier. Ceci n’est cependant pas toujours vérifié à la lecture d’un journal. Les pigments sont mélangés au liant ou véhicule de l‘encre. Le liant est donc le transporteur des pigments jusqu’à la surface du papier. A ce stade, ces pigments doivent être fixés et protégés. Il est possible de classer les liants en deux catégories : ceux qui sèchent sous l’action d’un agent physique et ceux qui sèchent sous l’action d’une oxydation chimique. Dans le premier cas, notamment pour la rotative commerciale –ou head-set -, le liant comprent une quantité de solvant. Ce solvant est extrait par évaporation, provoquée par la mise en contact du papier imprimé avec de l’air chaud à l’intérieur d’un caisson appelé sécheur ou four. L’encre reste essentiellement fixée à la surface du papiercar seule une faible partie de l’encre est absorbée. Ce type d’encre n’intègre pas d’agent siccatif. Dans l’autre cas, l’encre est à séchage chimique par oxydation ou polymérisation. Ce type d’encre intègre des agents siccatifs et s’utilise en machine feuille et sur rotative de presse. En dehors des caractéristiques classiques des encres citées précédemment, il convient de citer les facteurs d’influence les plus connus comme la température, la solidité à la lumière, le support d’impression, l’hydrométrie. Pour optimiser la qualité d’impression et sa régularité, il est indispensable de maintenir des conditions constantes, dont la température. Celle-ci exerce une grande influence sur la consistance de l’encre et par conséquence direct sur le tirant et la viscosité. En corollaire, si l’équilibre eau-encre est perturbé, l’impression peut s’engraisser, la plaque se voiler, le repérage entre couleurs (registre) se détériorer. La lumière ternit les couleurs avec plus ou moins d’agressivité provoquant des effets secondaires négatifs. L’importance de ceux-ci est en relation direct avec la fréquence, la durée d’exposition et l’intensité de la lumière. Cela revient à dire que la résistance à la lumière varie selon la période de l’année. Les niveaux de résistance s’expriment par une échelle allant de 1 (très faible) à 8(exceptionnel). Selon la période d‘exposition dans l’année, les résultats varient énormément, parfois du simpleau double.