Bases de l'encre
Encreest un matériau essentiel utilisé dans l’impression, servant de substance qui forme des informations textuelles et graphiques pendant le processus d’impression. Il détermine directement le ton, la couleur, la clarté et d’autres aspects des images sur le produit imprimé. Avec les progrès de la technologie d’impression, la variété des encres continue de croître et il existe diverses méthodes de classification.
LD PACK est une entreprise avec plus de 30 ans d'expérience, utilisantIMPRESSION HÉLIO, l'impression flexographique et l'impression numérique. Chaque produit est conforme aux normes chinoises et FDA, avec un contrôle rigoureux depuis la source, y compris les matières premières telles que les films, les encres, les solvants, etc.
Si classé par méthode d'impression,EncreLes encres sont généralement divisées en plusieurs catégories : encre d'impression offset,IMPRESSION HÉLIO Encre, impression flexographiqueEncre, encre de sérigraphie, encre numérique, encres spéciales, etc. Si elles sont classées par méthode de séchage, les encres sont généralement classées en séchage filmogène, séchage par perméation, séchage volatil, séchage par rayonnement et autres types de séchage. En raison des différents types et proportions d’agents liants présents dans l’encre, le séchage est souvent réalisé par une combinaison de deux ou plusieurs formes.
Pour les encres utilisées dans les films composites, la majorité sont des encres volatiles siccatives, où le liant est constitué de résine solide et d’une grande quantité de solvant volatil à faible viscosité. La résine solide se dissout dans le solvant, dispersant uniformément le pigment dans le liant. Après impression sur le substrat, le solvant s'évapore et sèche rapidement, formant un film. Dans les machines d'impression équipées de dispositifs de chauffage et de séchage, le solvant peut s'évaporer rapidement, permettant ainsi d'imprimer sur des substrats non absorbants tels que des films plastiques.
Actuellement, les films plastiques sont couramment imprimés à l'aide deIMPRESSION HÉLIO, certains ayant adopté l'impression flexographique ces dernières années.IMPRESSION HÉLIOL'encre et l'encre d'impression flexographique sont généralement classées en encre à base de solvant et encre à base d'eau. Cet article traite principalementIMPRESSION HÉLIOencre et encre d'impression flexographique.
Propriétés de l'encre :
L'encre d'héliogravure est une encre liquide. Lors de l'impression hélio, l'encre dépend de sa propre fluidité, de son adhérence, de son remplissage et de son revêtement sur les gravures du cylindre hélio. Seuls les systèmes ayant une viscosité plus faible, c'est-à-dire des systèmes relativement minces, peuvent présenter ces propriétés. En peu de temps, l'encre doit remplir les évidements du cylindre. Si la viscosité est trop élevée, il est difficile de remplir les creux et la racle aura du mal à éliminer l'encre des zones sans image. En revanche, si la viscosité est trop faible, l'élargissement du point provoqué par la pression lors de l'impression peut conduire à une mauvaise reproduction du motif. De plus, dans l'impression hélio, la racle est utilisée pour éliminer l'encre des zones sans image, provoquant le retour de l'encre restante dans l'encrier d'origine. Même l’encre des gravures doit entrer en contact à plusieurs reprises avec l’encre d’origine. Seuls les fluides de faible viscosité peuvent être facilement éliminés et possèdent une bonne redissolubilité, un faible pouvoir collant et de faibles valeurs de rendement, s'adaptant bien à l'héliogravure.
Composition de l'encre :
Généralement, les encres hélio se composent de quatre composants principaux : résine, pigment, solvant et additifs. Le choix de la résine repose généralement sur l’utilisation prévue de l’encre. De nombreuses propriétés de l'encre, telles que la résistance à l'abrasion, la brillance et l'adhérence au substrat, sont déterminées par la résine de l'encre. En un sens, la résine de l'encre détermine ses propriétés majeures. Les résines représentatives couramment utilisées sont les suivantes :
Types de résine | Application | Caractéristiques, utilisations, etc. | |||
Gravure | Flexographie | Encre à solvant | Encre à base d'eau | ||
Colophane et dérivés | * | * | * | * | Les esters de colophane multifonctionnels modifiés avec des polyols sont largement utilisés comme résines auxiliaires dans diverses encres à solvants. Les sels métalliques de colophane sont largement utilisés comme résine principale dans les encres de publication. Une fois neutralisé, il peut être utilisé dans les encres à base d’eau. |
Gomme laque | * | * | * | * | Résine naturelle, peut être utilisée en petite quantité comme aide à l'adhésion. |
Résine alkyde | * | * | - | * | Le film de résine est perméable et respirant, ce que l'on trouve couramment dans les applications de papier décoratif. |
Nitrocellulose et dérivés de cellulose | * | * | * | - | Excellente résistance à la chaleur. Largement utilisé comme résine dure. Possède d'excellentes propriétés de dispersion des pigments. |
Résine Polyamide | * | * | * | - | Utilisé pour les films PE, PP. Généralement dérivé d’huiles végétales telles que l’huile d’abrasin, l’huile de coton et l’huile de soja. Excellente brillance et flexibilité. |
Caoutchouc chloré | * | - | * | - | Excellente résistance à la chaleur, haute brillance. Commun dans les premières formulations d’encre, mais est devenu inutilisé en raison de problèmes tels que l’odeur et la haute solubilité. |
Résine de polypropylène chlorée | * | - | * | - | Excellent adhésion sur matériaux polypropylène. |
Résine d'acétate de polyvinyle chloré | * | - | * | - | Excellente résistance aux produits chimiques. Excellente affinité pigmentaire. |
Résine d'éthylène-acétate de vinyle | * | - | * | - | Couramment utilisé dans les encres contenant 40 % d'acétate de vinyle, très flexibles. Parfois davantage chloré pour une solubilité améliorée et un mouillage des pigments. |
Résine d'alcool (Polyester) | * | * | * | * | Flexible. Généralement utilisé comme résine auxiliaire pour ajuster la ténacité. |
Résine polyuréthane thermoplastique | * | * | * | - | Flexibilité de conception moléculaire élevée, résine principale pour les encres composites à usage général dans les emballages flexibles. Également utilisé dans les encres d'impression de surface, souvent en combinaison avec de la nitrocellulose. |
Résine Acrylique Thermoplastique | * | * | * | - | Habituellement utilisé pour les étiquettes rétractables et les vernis. |
Dispersion de polyuréthane anionique | * | * | - | * | Excellente adhérence sur PET, nylon, excellente flexibilité (notamment flexibilité à basse température). Courant dans les encres pour emballages alimentaires flexibles ou dans certaines applications de matériaux de construction. |
Résine acrylique polypropylène anionique (émulsion) | * | * | - | * | Résine principale des encres à base d'eau, aux structures moléculaires hautement personnalisables, mais présente généralement l'inconvénient d'être thermiquement collante et cassante. Généralement, une structure de copolymère styrène-acrylique est utilisée, avec des résines de styrène de faible poids moléculaire utilisées pour la dispersion des pigments et des résines de styrène de haut poids moléculaire utilisées pour la liaison et la fixation. |
Pigments
La teinte, la concentration, la résistance à la lumière, la résistance aux acides et aux alcalis et d'autres propriétés de l'encre sont déterminées par les pigments. Les pigments ont également une certaine influence sur la fluidité et la brillance de l'encre. Les variétés représentatives de pigments sont répertoriées dans le tableau ci-dessous :
Classification | Exemples typiques de pigments | ||
Pigments Organiques | Pigments azoïques | pigment de laque (Sel insoluble) | Rouges disazoïques tels que PR48:1, PR48:2, PR48:3, PR49:1, PR53:1, PR57:1, etc. |
Monoazoïque | PY74 Jaune et Catéchol Rouges comme PR146, PR112, PR170 | ||
Diazo | Jaune PY12, Jaune PY13, Jaune PY14, Jaune PY83, Orange PO13, Orange PO34 | ||
Diazo à condensation | PR144 Rouge, PR166 Rouge | ||
Phtalocyanines | Bleu de phtalo 15:3, 15:4, verts de phtalocyanine de cuivre G-7, G-36 | ||
Quinacridons | Rouge de quinacridone PR122, PV19 Violet | ||
Pyrazoloquinazolines | Rouge Pyrazoloquinazoline PR254 DPP Rouge | ||
Quinoléines | Violette de quinoléine | ||
Autre | Jaune de benzimidazolone PY180, jaune d'isoindolinone PY110, quinoléine PY81 rouge pêche, PV3, etc. | ||
Pigments inorganiques | Le dioxyde de titane | Rutile, Anatase | |
Noir carbone | Noir de four, noir de lampe, noir rapide, noir de canal, etc. | ||
Autre | Sulfate de baryum, carbonate de calcium, silice | ||
Pigments à effets spéciaux | Poudre d'argent (aluminium), poudre d'or (cuivre et zinc), poudre de perle, changement de couleur | ||
Pour le produit imprimé final, les propriétés des pigments sont étroitement liées aux problèmes de durabilité, tels que la résistance à la migration sur différents matériaux et contenus d'emballage, la résistance à la chaleur, la résistance chimique et la résistance à la lumière. L’une des préoccupations les plus courantes est la résistance à la lumière.
Solvants
Dans les encres hélio, le composant le plus abondant est le solvant. Généralement, le choix du type de solvant est basé sur la résine sélectionnée pour l'encre, et les ajustements nécessaires sont effectués en fonction des problèmes potentiels pouvant survenir lors de l'utilisation de l'encre.
Le solvant idéal doit être efficace, rentable et inoffensif. L'eau est le choix optimal, car elle réduit considérablement les émissions de COV, prévient la pollution de l'air, ne présente aucun danger pour la santé humaine et est incombustible. Cependant, l’eau présente également plusieurs limites qui limitent son utilisation comme solvant. Ces dernières années, l’utilisation de l’eau comme solvant pour les encres a connu un certain développement.
Dans le système industriel actuel, en raison de leur forte efficacité et de leur grande disponibilité, les solvants organiques restent indispensables pour des encres de haute qualité. Ces solvants, après une utilisation et un dépistage intensifs, comprennent principalement le benzène, les cétones, les alcools, les éthers et les liquides de refroidissement. Ces dernières années, l'utilisation du benzène et des cétones a été restreinte pour des raisons de sécurité et de santé. En raison du besoin de volatilité, le point d'ébullition des encres flexographiques et hélio est plus bas, généralement compris entre 70 et 150°C, tandis que les encres pour jet d'encre ont un point d'ébullition plus élevé, généralement compris entre 150 et 260°C.
Solvant | Nom du solvant | Point d'ébullition*1 à 760 mmHg | Point d'éclair*1 | Tension superficielle*1 (Dyn/cm) | Paramètre de solubilité*2 | Taux de vaporisation*3 |
Eau | 100,0 | - | 72,0 | 23.2 | 40 | |
Hydrocarbures aliphatiques | N-Heptane O-Cyclohexane Méthylcyclohexane Toluène Xylène | 68,7 80.719 100.934 110.625 139~142 | <-23.℃ -17.℃ -1.℃ 4.4.℃ 17~25.℃ | 17.9 24h38(25℃) 23.17(25℃) 27,92(25℃) 28~30 | 7.3 8.2 7.8 8.9 8.8 | - - - 205 70 |
Esters | Acétate d'éthyle Acétate d'isopropyle Acétate de butyle Acétate de butyle Acétate de butyle | 77.114 89 101,55 118,0 126.114 | -4℃ 4.44℃ 14.4℃ 17.8℃ 27.℃ | 23h75 22.1(22℃) 24.28(20℃) 23,7(20℃) 25.09(20℃) | 9.1 8.4 8.8 8.3 8.5 | 615 500 276 145 100 |
Cétones | Acétone Méthyléthylcétone (MEK) Méthylisobutylcétone (MIBK) | 56.12 79.64 115,9 | -17,8℃ -7.2℃ 15.6℃ | 23,7 23.97(24,8℃) 25.4(25℃) | 10,0 9.3 8.4 | 1160 572 160 |
Alcools | Méthanol Éthanol Isopropanol N-Propanol Isobutanol N-Butanol | 64,6 78.3 82,4 97,2 107,9 117,5 | 12.℃ 14.℃ 11.7℃ (27.℃) (27,5℃) 35.℃ | 22h55(20℃) 22.1(25℃) 21.7(20℃) 23,8(20℃) 23,0(20℃) 24.6(20℃) | 14.5 12.7 11.5 11.9 11.1 11.4 | 200 190 150 100 70 50 |
Polyols | Éther méthylique de propylèneglycol Éther méthylique de dipropylèneglycol Éther éthylique de dipropylèneglycol Éther butylique de dipropylèneglycol | 120,0 194.1 202,0 230.4 | (39.℃) (93.℃) (96.℃) (93.℃) | 27,1(20℃) 34,8(25℃) 31,8(25℃) 33,6(25℃) | 9.5 10.2 9.6 8.9 | 71 <1 <1 <1 |
Taux d'évaporation : valeur déterminée dans un système ouvert avec de l'acétate de n-butyle réglé à 100. (℃)
*1 Manuel des solvants, 6e édition, par Shozo Asahara (1985)
*2 Manuel d'utilisation du Shell BLENDOPRO 4.0, unité : [cal/cm;]1/2
*3 Paint Overview 4e édition, Comité de rédaction de Paint Overview (1971)
Ici, les propriétés de l’eau semblent très différentes de celles des autres solvants. D'un point de vue moléculaire, le poids moléculaire de l'eau (H2O) n'est que de 18 et sa polarité est élevée, ce qui en fait une substance intrinsèquement très active. Cependant, il existe de fortes liaisons hydrogène entre les molécules d’eau, semblables à des aimants, qui regroupent étroitement l’eau liquide. En fait, les molécules d’eau passent de H2O à (H2O), ce qui signifie que les molécules d’eau deviennent plus grosses et plus encombrantes.
C’est la raison fondamentale des propriétés uniques de l’eau. Concrètement, il présente :
L’évaporation nécessite une absorption importante de chaleur :La chaleur latente de vaporisation de l'eau est de 539 (cal/g), alors que l'éthanol typique est de 204 (cal/g) et l'acétate de butyle est de 74 (cal/g). La chaleur latente de vaporisation de l’eau est plusieurs fois supérieure à celle des autres solvants couramment utilisés.
Le séchage est lent : Le taux d'évaporation est d'environ 1/5 de celui de l'éthanol et 2/5 de celui de l'acétate de butyle.
Mauvaise capacité de mouillage : Les applications sur des substrats à faible polarité rencontrent des difficultés importantes, et les additifs destinés à résoudre ce problème ont souvent des effets secondaires et sont soumis à des restrictions en matière de COV.
De plus, l'eau a un mauvais pouvoir lubrifiant, ce qui affecte l'adéquation de la racle, ce qui a un impact sur la durée de vie du rouleau à plaque ou du rouleau anilox.
Compte tenu de tous ces aspects, l’utilisation de l’eau comme solvant est sans aucun doute une tâche difficile.
Additifs
Même si les poudres de pigments, les résines et les solvants constituent la structure de base de l'encre, il est néanmoins nécessaire de personnaliser l'encre en fonction de son utilisation prévue et des exigences du client.
Classification | Objectif d'utilisation | Composants |
Dispersants de pigments | Améliorer la dispersion des pigments Empêcher le tassement Améliorer la stabilité du stockage | Agents spécifiques de bas ou haut poids moléculaire avec une structure particulière, dérivés de pigments |
Antimousses | Inhiber les bulles d'encre Prévenir les défauts du film sur les documents imprimés | Silicium, huile minérale, alcools supérieurs |
Mouillage et nivellement | Agents favorisant l'étalement et le nivellement de l'encre sur les substrats | Tensioactifs, solvants à faible tension superficielle tels que les éthers d'alcool |
Agents de glissement | Améliorer la résistance au frottement, la résistance aux rayures, l'adhérence | Cire synthétique, cire naturelle, silicium, acides gras |
Agents de durcissement | Améliorer la résistance à l'eau, la résistance à la chaleur, la résistance chimique, augmenter la résistance du composite, améliorer l'adhérence | Isocyanates Agents de durcissement époxy Ions et composés métalliques |
Plastifiants | Améliore la flexibilité et l'adhérence du revêtement, améliore les propriétés filmogènes des résines, prévient le blanchiment | Acide citrique, (poly)alcools, huile de soja époxy, etc. |
Processus de fabrication de l'encre
Les différents composants de l'encre doivent être mélangés de manière appropriée. Lorsque les pigments sont des pigments spéciaux non agglomérés, une agitation à grande vitesse suffit généralement pour le mélange. Cependant, lorsque les pigments sont agglomérés, un équipement de broyage à haute énergie doit être utilisé pour le raffinage. Le processus typique de fabrication de l’encre comprend les étapes suivantes :
1. Formulation et prémélange, généralement effectués à l'aide d'un mélangeur.
2. Broyage : utilisation de forces de cisaillement et d'impact pour pulvériser des matériaux, généralement effectuée à l'aide d'un broyeur à billes.
3. Ajustement : réglage des propriétés de l’encre pour garantir les caractéristiques physiques.
4. Filtration, remplissage, emballage, inspection et stockage.
L'étape la plus cruciale est le broyage, où un broyeur à billes utilisant des billes haute densité pour l'impact et le cisaillement est largement utilisé dans les encres liquides. En raison de la forte volatilité des encres à base de solvants, un broyeur à billes fermé est généralement utilisé. En général, les équipements avancés et les processus opérationnels sont tout aussi importants pour le résultat final.
Mélangeur : Mélange de matériaux et pré-dispersion.
Broyeur à billes : Dispersion de matériaux de viscosité moyenne à faible (collision et cisaillement avec des milieux haute densité, fonctionnement fermé, largement utilisé).
Le broyage de perles est le processus consistant à broyer finement les particules de pigment et à obtenir une encapsulation complète de la résine. La finesse et la température doivent être appropriées, et l'indice de finesse de l'encre à sa sortie d'usine est généralement la taille maximale des particules.
Propriétés et spécifications de l'encre
Une fois la production d’encre terminée, plusieurs indicateurs d’usine sont testés. Cependant, dans le cadre de la conception de l’encre elle-même, divers indicateurs de conception doivent être pris en compte et calibrés lors de la conception de la formulation. Le tableau ci-dessous fournit quelques exemples :
Expérience | Articles de qualité |
Apparence de l'encre | Broyabilité (dispersibilité), viscosité, fluidité, tonalité de couleur, brillance, densité, teneur en matières solides, valeur du pH, stabilité au stockage, etc. |
Adéquation à l'impression | Adaptabilité de la lame, performances de blocage, reproduction des points, propriétés de séchage, redissolubilité, propriétés anti-mousse, stabilité sur presse, nettoyabilité, etc. |
Propriétés du revêtement | Résistance au frottement, résistance à la chaleur, adhérence, résistance aux rayures, anti-adhérence, résistance chimique, résistance à la lumière, déperlance, solvants résiduels, glissance, etc. |
Post-traitement | Propriétés Résistance au frottement, thermoadhésivité, aptitude au thermoscellage, compatibilité avec le laminage, etc. |
Ces indicateurs nécessitent des équipements spécialisés, pour la plupart bien connus. De plus, nous devons prendre en compte les contraintes non conventionnelles basées sur les réglementations légales applicables à l'utilisation finale, telles que les métaux lourds, les amines aromatiques, les plastifiants, les COV spécifiques, etc. Ces contraintes doivent être prises en compte dès la phase de conception de la formulation et les tests finaux sont juste pour vérification. L’excellente qualité repose davantage sur la conception que sur l’inspection. Cette déclaration s’applique particulièrement à l’industrie de l’encre.
