Dans le vaste domaine de l'impression et de l'emballage, l'encre joue incontestablement un rôle crucial et constitue l'un des matériaux de base de l'industrie de l'impression. Elle est constituée d'un mélange minutieux de liants, de pigments (y compris les pigments, les colorants, etc.), de charges, d'additifs et d'autres substances.
Il existe de nombreux types d'encres, qui peuvent être subdivisés en fonction de la méthode d'impression : encres offset (lithographiques), encres pour héliogravure, encres pour typographie, encres pour flexographie, encres pour sérigraphie, encres pour tampographie et encres pour impression à jet d'encre. Du point de vue du support, on distingue les encres pour papier, les encres pour plastique, les encres pour métal, les encres pour verre, les encres pour céramique et les encres d'impression pour textile. En ce qui concerne les méthodes de séchage, il existe des encres à séchage volatile, des encres à séchage osmotique, des encres à séchage oxydatif, des encres à séchage par la chaleur, des encres à séchage par la lumière et des encres à séchage par faisceau d'électrons. En outre, il existe des encres anti-contrefaçon et des encres spéciales, telles que les encres photosensibles, les encres thermiques, les encres sensibles à la pression, les encres moussantes, les encres parfumées, les encres conductrices, les encres magnétiques, les encres à cristaux liquides, les encres à jet d'encre et les encres pour microcapsules, qui présentent chacune leurs propres avantages.
Les méthodes représentatives de séchage de l'encre utilisées dans le processus d'impression varient en fonction du type d'impression et comprennent principalement le séchage par évaporation, le séchage par osmose, le séchage par polymérisation oxydative, le durcissement par la chaleur et le durcissement par UV/EB.
Le séchage par évaporation, par exemple, consiste à chauffer l'encre pour en évaporer le solvant ou l'humidité. Les encres à base de solvant contiennent des COV et ont un impact négatif sur l'environnement. Par exemple, les solvants à base d'eau ou les encres à solvant à point d'ébullition élevé nécessitent souvent de grands fours pour sécher, ce qui consomme inévitablement beaucoup d'énergie. Après le séchage, le film d'encre est simplement constitué des ingrédients solides de l'encre fixés au substrat, et sa solidité dépend largement de la solidité du matériau connecté lui-même. Si l'on remonte dans le temps, on constate qu'au début de l'industrie de l'imprimerie, avant la prise de conscience environnementale, les encres à base de solvants étaient largement utilisées en raison de leurs avantages, tels que la rapidité de séchage. Cependant, avec le renforcement des exigences en matière de protection de l'environnement, leurs inconvénients sont progressivement devenus plus importants.
Le séchage osmotique implique que le solvant et l'eau de l'encre pénètrent dans le matériau du substrat, tandis que les composants solides tels que la résine et le pigment adhèrent à la surface du substrat pour achever le processus de séchage. Ce type d'encre est largement utilisé pour l'impression sur des matériaux absorbants poreux tels que le papier, par exemple l'impression de journaux, et présente l'avantage d'un temps de séchage court et de ne pas nécessiter d'équipement de séchage spécial. En revanche, elle est inutile pour les matériaux non perméables tels que les matières plastiques. Dans le cas pratique de l'impression de journaux en couleur, il est nécessaire de s'assurer que l'encre sèche rapidement et que la couleur n'est pas déformée après l'impression sur le papier, ce qui impose des exigences élevées en matière de propriétés de pénétration et de séchage de l'encre.
Les encres de séchage par polymérisation oxydative utilisent de l'huile de lin, de l'huile de soja et d'autres huiles contenant des doubles liaisons comme liants, et s'appuient sur la réaction de polymérisation oxydative de l'oxygène de l'air pour réaliser le séchage. Comme le séchage osmotique, bien qu'il ne nécessite pas d'équipement de séchage spécial et ne consomme pas d'énergie, le processus de séchage prend un certain temps et il n'est pas possible de passer immédiatement au processus suivant. Dans l'impression traditionnelle des livres, ce type d'encre était autrefois utilisé en grandes quantités, mais l'opération de pulvérisation de poudre effectuée pour empêcher la saleté d'adhérer au dos peut causer des problèmes environnementaux, ce qui a incité l'industrie à rechercher des solutions de remplacement plus respectueuses de l'environnement.
Les encres thermodurcissables utilisent des résines thermodurcissables réticulantes telles que les résines époxy, les résines polyuréthanes et les résines aminées comme liants, et sont combinées à un agent de durcissement à chaud pour former un système à deux composants. Ils sont mélangés dans un rapport spécifique et agités avant d'être chauffés dans un tunnel de séchage à infrarouge ou à l'air chaud pour réticuler et durcir thermiquement le film. Bien que ces encres aient d'excellentes propriétés, leur consommation d'énergie élevée, l'évaporation des solvants et leur caractère peu écologique ont conduit à leur remplacement progressif par des encres UV économes en énergie et respectueuses de l'environnement. À l'instar de certaines grandes imprimeries, dans un souci d'efficacité de la production et de protection de l'environnement, elles ont progressivement abandonné leurs lignes de production d'encres à séchage thermique pour passer aux encres UV.
Les encres à séchage UV/EB contiennent des substances réactives qui sont durcies par la lumière ultraviolette ou l'irradiation par faisceau d'électrons. Les encres UV/EB ont un impact minimal sur l'environnement car elles ne contiennent pas de solvants ou d'autres COV et peuvent être utilisées sur des substrats non absorbants tels que le plastique. Les encres UV/EB peuvent être durcies instantanément, de sorte que l'étape suivante du processus peut commencer immédiatement après l'impression. Elles ne durcissent pas non plus sans exposition à la lumière ultraviolette (UV) ou au faisceau d'électrons (EB) et n'adhèrent donc pas à la machine d'impression. Dans le domaine de l'impression d'emballages alimentaires, par exemple, les propriétés de séchage rapide des encres UV peuvent empêcher efficacement la contamination des aliments par l'encre, garantissant ainsi la sécurité alimentaire.
Les encres UV présentent de nombreux avantages : premièrement, elles n'émettent pas de solvants, ce qui est écologique et sûr ; deuxièmement, elles sont très productives, avec des vitesses d'impression de 100 à 400 m/min, voire de 1500 à 3000 m/min pour les encres à fibre optique, et jouent un rôle important dans les lignes de production modernes d'impression à grande vitesse ; troisièmement, elles durcissent rapidement, ce qui permet aux matériaux imprimés de sécher rapidement et d'être empilés sans se contaminer mutuellement parce que l'encre ne sèche pas, éliminant ainsi la nécessité de dépoussiérer et de maintenir l'environnement de la presse et de l'atelier propre et exempt de pollution par la poussière. Quatrièmement, l'encre durcit immédiatement après l'impression, de sorte que les points ne se dilatent pas et que l'encre ne pénètre pas dans le papier, ce qui garantit une qualité d'impression exceptionnelle. La saturation et l'intensité des couleurs ainsi que la clarté de l'impression sont nettement supérieures à celles des encres ordinaires. Cinquièmement, il peut être traité en ligne, s'adaptant parfaitement au modèle de production à la chaîne. Sixièmement, elle convient à l'impression sur des substrats sensibles à la chaleur, ce qui élargit la gamme des matériaux d'impression.
Cependant, les encres UV ne sont pas parfaites. Leur prix relativement élevé limite dans une certaine mesure leur champ d'application. Dans les petites imprimeries où le contrôle des coûts est strictement appliqué, le facteur prix les dissuade souvent d'utiliser des encres UV. Certaines matières premières (diluants réactifs, photo-initiateurs) ont une odeur, sont toxiques ou irritantes pour la peau, ce qui a un impact négatif sur l'application de l'impression d'emballages pour les produits alimentaires, les médicaments et les produits pour enfants. Dans l'impression d'emballages de médicaments, si la sécurité des matières premières de l'encre ne peut être garantie, la qualité du médicament peut s'en trouver menacée. En outre, les caractéristiques de durcissement instantané des encres UV peuvent entraîner un rétrécissement du volume, ce qui augmente les contraintes internes dans la couche d'encre et réduit l'adhérence au substrat. Ce phénomène est plus évident dans les applications d'impression de produits tels que le métal et peut affecter la durabilité de l'imprimé. En outre, l'encre doit être stockée à l'abri de la lumière et à basse température (<30°C) pendant le transport et le stockage, ce qui impose des exigences relativement strictes en matière de conditions de stockage.
Le matériau de liaison des encres UV est constitué d'oligomères, principalement des résines acryliques ayant des propriétés de durcissement à la lumière. Au lieu de solvants ou d'huiles, on utilise des diluants réactifs, principalement des polyesters acryliques ayant des propriétés photopolymérisables. Le catalyseur est un photo-initiateur, qui peut subir une réaction photochimique sous l'effet de la lumière ultraviolette pour produire des radicaux libres ou des cations, qui à leur tour déclenchent la polymérisation et la réticulation des oligomères acryliques et des polyesters acryliques, et finalement le séchage de l'encre.
Si un nouveau type d'encre UV peut être développé à l'avenir, qui conserve ses avantages de séchage rapide et de respect de l'environnement, tout en résolvant des problèmes tels que le prix élevé et les matières premières irritantes, alors l'industrie de l'imprimerie est sûre d'entrer dans une nouvelle révolution. Ce type d'encre pourrait être largement utilisé dans un plus grand nombre de domaines, ce qui favoriserait l'évolution de la technologie de l'impression vers plus d'efficacité, de respect de l'environnement et de qualité.
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