Encre

L'encre est une substance fortement teintée, le plus souvent noire, qui permet de marquer le support, papier, textile. Les encres sont utilisées pour l'écriture, le dessin, l'impression ou la décoration.


Catégories :

Matériel d'écriture - Imprimerie - Matériel de peinture

Définitions :

  • (f. )  : liquide, préparation pâteuse noire ou d'une autre couleur, employée pour dessiner ou écrire. (source : diplomatie.gouv)

L'encre est une substance fortement teintée, le plus souvent noire, qui permet de marquer le support, papier, textile. Les encres sont utilisées pour l'écriture, le dessin, l'impression ou la décoration.

Trois encriers et une plume

L'encre est le plus souvent conditionnée en flacons, bouteille ou bidons pour son transport. Certains de ces flacons peuvent servir d'encrier.

Encre pour l'écriture

Ce sont des substances liquides résultant de la mise en solution de colorants d'origines organique, végétale, minérale ou chimique, dans un solvant.

Encres pour le dessin

Une encre de qualité se mesure par sa fluidité et sa fixité. Aussi, elle doit marquer le papier, soit en s'y imprégnant, soit en y laissant une trace qui sèche rapidement à la surface. Ce qui attire le dessinateur vers une encre noire est sa densité et sa facilité à être diluée.

Encre pour l'imprimerie

Présentation

Les encres pour l'imprimerie, quoiqu'homogènes, sont en fait un mélange de constituants. Certaines formules d'encre peuvent contenir jusqu'à 20 constituants différents. Cependant, quel que soit le procédé d'impression, on peut diviser ces composants comme suit :

Selon le procédé d'impression, l'encre peut avoir un aspect particulièrement différent. Par exemple l'offset requiert une encre visqueuse (ou pâteuse) tandis que l'héliogravure, la flexographie, la sérigraphie et le jet d'encre exigent une encre nettement plus liquide.

Les différents types de séchage

Le principe de l'impression est de déposer une fine couche d'encre sur le support (qu'il soit papier, film plastique ou autre). Cette couche d'encre doit avoir une bonne cohésion et une bonne adhésion au support.

On considère généralement deux types de séchages : le séchage physique et le séchage chimique, mais les deux types de séchage peuvent être utilisés simultanément, l'objectif étant évidemment de diminuer le temps de séchage et la consommation d'énergie.

Le séchage physique

Ici, le véhicule de l'encre ou au moins une partie de ce véhicule, le plus souvent les espèces de bas poids moléculaire comme les solvants, l'eau dans le cas des encres aqueuses, va pénétrer par capillarité dans le support. Les pigments et certains autres constituants de la formule restent en surface. L'encre ne sèche pas à proprement parler, mais sa viscosité augmente à un tel point qu'elle peut apparaître sèche au toucher.

Ce séchage à froid est essentiellement utilisé sur les presses rotatives de presse (papiers journaux) et toujours avec des supports poreux. C'est pour cette raison qu'on peut avoir de l'encre sur les doigts en frottant un papier journal.

Le séchage chimique

L'encre, au contact de l'air subit une oxydo-polymérisation qui conduit à un film d'encre sec.

Les éléments susceptibles de polymériser sont des huiles végétales (lin, colza, tung... ) et de nombreux dérivés de ces huiles végétales comme les alkydes (polyesters modifiés avec des huiles végétales). Ces espèces ont en commun la présence de doubles liaisons insaturées carbone-carbone susceptibles de réagir avec l'oxygène de l'air, en présence de catalyseurs métalliques (sels de cobalt ou de manganèse par exemple). La polymérisation peut être particulièrement longue (de 8 à 24 heures, quelquefois plus) et on peut peut-être l'accélérer avec sécheurs à infra-rouges (apport de chaleur).

Les produits dégagés par l'oxydo-polymérisation (aldéhydes, cétones et acides carboxyliques, entre autres) occasionnent fréquemment des odeurs désagréables et empêchent l'utilisation du séchage chimique pour l'emballage alimentaire.

Le séchage mixte

Il associe le séchage physique (par pénétration) et le séchage chimique (par oxydo-polymérisation).

Une partie du véhicule, principalement les solvants, est en premier lieu absorbée par le substrat poreux, ce qui laisse un film d'encre frais en surface. Ce dernier va, dans un deuxième temps, sécher par oxydo-polymérisation, en quelques heures le plus souvent.

L'ajout de sécheurs à infra-rouge accélère la réaction mais occasionne une assez forte consommation d'énergie.

Un séchage hybride du même type associe l'évaporation du solvant (séchage heat-set) et oxydo-polymérisation.

Le séchage thermique

Il combine à la fois le séchage par infiltration et le séchage par évaporation. Une partie du véhicule de l'encre est absorbée par le support (10 à 20%) et l'autre partie évaporée dans des fours chauffés entre 100 et 200 °C. Les fours sont alimentés par gaz (butane, propane, GPL... ) ou fioul.

Les produits évaporés doivent alors être récupérés pour ne pas être rejetés dans l'atmosphère.

Le séchage par rayonnement ultra-violet (UV) ou par faisceau d'électrons

La polymérisation des encres à séchage UV est initiée par la lumière UV qui active un photo-initiateur donnant ainsi naissance à des espèces particulièrement réactives (électrons ou cations). Ceux-ci induisent immédiatement une réaction de polymérisation des monomères et oligomères réactifs contenus dans l'encre. La polymérisation a le plus souvent lieu par voie radicalaire et plus rarement par voie cationique.

La polymérisation des encres peut être initiée par un faisceau d'électrons. De par l'énergie mise en jeu, ces encres peuvent être formulées sans photo-initiateur. En dehors de ce composé, la formule est assez comparable à celle d'une encre à séchage UV radicalaire. Le séchage par faisceau d'électrons se fait sous atmosphère d'azote pour éviter que la réaction de polymérisation ne soit inhibée par l'oxygène de l'air ambiant.

L'avantage de ces dispositifs est de sécher l'encre quasi instantanément sans dépenser énormément d'énergie. Qui plus est , le film d'encre est particulièrement résistant à l'abrasion, au vieillissement, à toutes sortes d'agents chimiques, ainsi qu'à l'humidité...

En contrepartie, ces dispositifs ne sont pas compatibles avec l'ensemble des pigments, sont moins stables au stockage, et contiennent fréquemment des ingrédients irritants, ce qui nécessite des précautions supplémentaires lors de la manipulation de ces encres, et peut poser des problèmes au désencrage.

Ces encres permettent l'impression sur des supports peu poreux (PVC, papier couché... ) et sont particulièrement utilisées dans l'emballage.

offset

En offset : l'encre est grasse car le procédé repose sur l'antagonisme existant entre l'eau et l'encre. Elle est particulièrement visqueuse (ne coule pas). Les différents modes de séchage de l'encre vont influer sur sa composition : séchage UV, hot-melt... Elles ont une viscosité en conséquence : 2 à 40 Pa. s

Composition

Les pigments

Le procédé offset permet le dépôt d'un film d'encre particulièrement fin. Par conséquent, les pigments doivent avoir un très bon pouvoir colorant. Qui plus est , ils doivent être compatibles avec la solution de mouillage qui sert à créer une émulsion entre l'eau et l'encre.

La nature de l'imprimé, de par son utilisation, peut aussi influencer le choix des pigments (transparence ou opacité, tenue à la lumière, humidité, résistance à des agents chimiques, contraintes toxicologiques

Le véhicule

Il s'agit du cœur de l'encre, c'est ce qui va lier les pigments entre eux et aussi au support. Le plus souvent, on utilise un mélange composé d'une ou plusieurs résines dures cuites (température inférieure à 230°C) dans des matériaux plus fluides comme des huiles végétales ou distillats pétroliers (ces derniers tendent à être réduits pour des raisons environnementales évidentes).

Les additifs

La simple combinaison d'un véhicule et de pigments ne donne que des encres de piètre qualité. Pour perfectionner celles-ci, on a recours aux additifs (moins de 5% de la masse). Ceux-ci ont des rôles divers : accélération du séchage, amélioration du brillant, meilleur résistance du film d'encre...

On trouve parmi ces additifs :

Encres à solvants : Héliogravure et flexographie

En l'héliogravure, une encre à faible viscosité (5 à 50 mPa. s) et au séchage particulièrement rapide est requise. L'évaporation d'un ou plusieurs solvants assez volatils est par conséquent la méthode de séchage la plus rapide et la plus économique aujourd'hui. Cependant, l'utilisation de ces solvants n'est pas sans risque : ils sont le plus souvent particulièrement inflammables et quelquefois toxiques. Leur utilisation requiert de grandes précautions, et ils font l'objet d'une réglementation particulièrement sévère. Des recherches pour développer des encres à eau sont en cours, mais les résultats ne sont pas encore satisfaisants.

La flexographie est un procédé en relief sur lequel la forme imprimante est un photopolymère flexible. La taille du relief est de l'ordre du millimètre. La flexographie est essentiellement utilisée dans l'emballage, spécification venant des avantages que peut avoir un procédé d'impression dont la forme imprimante est souple (carton ondulé, sacs plastiques... ). Elle est aussi utilisée pour l'impression des quotidiens (en Italie par exemple). Au contraire de l'héliogravure, la flexographie a réussi à adopter les encres à eau.

Mode de séchage

Le séchage des encres héliogravure ou flexographie se fait par évaporation forcée d'ou des solvants lors du passage de l'imprimé dans un four à air chaud. Le four doit être dimensionné selon l'encre (température d'évaporation du liquide, sa pression de vapeur saturante, sa chaleur latente de vaporisation... ) et de la machine (laize, vitesse... ).

En pratique, on accélère l'évaporation par les moyens suivants :

Le séchage physique (par absorption de l'encre par le support) nécessite un support poreux (papier ou carton) et ne peut pas être utilisé sur d'autres supports.

Solvants utilisés

Les solvants contenus dans ces encres ne sont que temporaires car ils sont éliminés par évaporation et/ou infiltration lors du séchage de l'imprimé. Par conséquent, ils ne participent théoriquement pas aux propriétés finales du film d'encre. Cependant, il arrive que du solvant résiduel soit prisonnier et il en résulte des problèmes d'odeur, de toxicité...

Polymères utilisés

L'ajout de polymères permet de perfectionner les propriétés du film d'encre, surtout son adhérence au support, sa solubilité avec le solvant choisi, son brillant, sa résistance et son mouillage des pigments.

On utilise entre autres :

Additifs

Jet d'encre

Le procédé jet d'encre peut se diviser en deux catégories : le jet continu (Continus Ink Jet CIJ) ou la goutte à la demande (Drop On Demand). Ceux-ci ayant aussi différentes méthodes d'éjection (voir jet d'encre). Par conséquent les encres doivent être différentes.

Le CIJ requiert une très bonne qualité de l'encre, au risque de boucher les buses d'éjection. Il faut le plus souvent trouver un compromis entre les performances de l'imprimante et la qualité d'impression. Une encre est toujours constituée de solvant, de matière colorante, d'un liant et d'additifs.

Le solvant, nommé aussi véhicule permet de transporter l'encre du réservoir jusqu'au média. Il contribue aussi largement au séchage. La volatilité du solvant est déterminante dans le séchage de l'encre : un solvant peu volatil peut entraîner des problèmes de séchage et un trop volatil risque de créer une peau à la surface de la goutte ce qui limitera le séchage en profondeur. Pour bien déterminer le temps de séchage, on utilise le plus souvent du méthyléthylcétone (MEK), des acétates, de l'éther glycol et des alcools. L'utilisation de ces solvants pose des problèmes environnementaux évidents. La recherche développe aujourd'hui des encres à base d'eau ou d'encre UV.

La matière colorante est la substance ou les particules qui donnent la couleur d'une encre. Au début on utilisait essentiellement des colorants qui devaient être particulièrement solubles dans le solvant afin d'éviter tout séchage à l'intérieur du capillaire. Ils doivent avoir une bonne tenue à la lumière et ne pas utiliser de métaux lourds. La nouvelle tendance est d'utiliser des pigments particulièrement fins (<1 µm). Mais ceux-ci posent des problèmes car ils arrivent à boucher les buses.

Le liant a pour but d'assurer la cohésion de l'encre et contrôler sa viscosité. Il assure l'adhésion de la matière colorante au support. C'est un des composants les plus complexes à doser dans la formulation. On utilisait jadis des résines phénoliques mais celles-ci ne vieillissaient pas bien et bouchaient les têtes d'impression. Aujourd'hui on se dirige plus vers l'utilisation de copolymères.

Les additifs sont aussi déterminants dans la qualité de l'encre. Ils sont néenmoins en quantité infime (moins de 1%). Ils cherchent à perfectionner la fluidité, l'adhésion, la rhéologie du liant ou la conductivité de l'encre. La conductivité est un élément déterminant dans le jet d'encre CIJ. Il est alors indispensable de bien maîtriser ce paramètre.

Les encres à l'eau

Les pressions législatives et environnementales ont poussé à développer des encres à base d'eau et non plus à base de solvant. En effet les encres à base d'eau offrent un bon moyen de satisfaire les exigences légales et perfectionnent les conditions de travail. De plus elles permettent de diminuer les coûts du retraitement des solvants.

Elles se sont dans un premier temps beaucoup répandues en flexographie et commencent à se développer en héliogravure. Les supports ont dans un premier temps été des supports poreux tel que le papier et le carton et ils se limitaient par conséquent à l'emballage ainsi qu'à la presse quotidienne. Mais actuellement, ces encres permettent d'imprimer sur des supports variés tels que les films polyester.

Remarque : Des dispositifs hybrides commencent à apparaître qui combinent les encres à eau et les encres UV (voir plus loin) . Ils ont alors l'avantage des encres UV tout en étant nettoyables à l'eau. Ces encres sont applicables en fines couches pour la flexographie et l'héliogravure ou en couche épaisse comme pour la sérigraphie.

Caractéristiques

*Composition :

Les encres UV (Ultra-violet) et EB (à faisceau d'électrons)

La législation sur les rejets de solvants dans l'environnement sont de plus en plus contraignantes. Qui plus est , le séchage doit toujours être de plus en plus rapide pour répondre aux impératifs encore plus pressants de production. Les fabricants d'encre ont par conséquent dû développer de nouvelles encres.

Les encres à séchage aux rayons Ultraviolet ou par faisceau d'électrons répondent à cette nouvelle demande. Le véhicule de ces encres, quoique proche des encres classiques a une composition bien différente : elles contiennent des prépolymères, des monomères et un photoamorceur. Les photoamorceurs sont excités par les rayons ultra-violets et déclenchent une réaction de polymérisation en chaîne des prépolymères et des monomères. La réaction est complète et quasi-instantanée. Le film d'encre n'a par conséquent, normalement, aucune odeur résiduelle, ce qui est particulièrement appréciable pour les emballages alimentaires par exemple. Le film d'encre est aussi d'une grande solidité, ce qui pose des problèmes au désencrage. Cependant, les encres à séchage sous rayonnement ultra-violet coûtent plus cher que leurs grandes sœurs.

Le procédé est le même pour les encres à séchage par faisceau d'électrons, sauf à changer les photoamorceurs.

Électrophotographie et Xérographie

L'encre est stockée dans un toner liquide ou solide. Au départ, l'encre était solide (sous forme de poudre) mais l'utilisation de toner liquide tend à s'étendre car ils permettent une meilleure qualité.

Les encres thermochromiques

Elles ont la particularité d'avoir une couleur variable. Celle-ci fluctue de façon réversible ou irréversible selon la température. Ces encres passent de l'état coloré à incolore quand la température s'élève.

Le développement de ces encres a commencé dans les années 1970. Au début ces encres n'étaient formulées que pour la sérigraphie, ce procédé offrant un contraste de couleurs plus intense. Vers les années 1980-1985 leur formulation s'est étendue au dispositif flexographique. Avec les nouvelles applications le marché s'est accru et on utilise désormais ces encres en offset conventionnel et UV, ainsi qu'en impression jet d'encre.

Encrier

Un encrier et un stylo-plume

C'est habituellement un petit récipient qui contient de l'encre et dans lequel on trempe la plume pour écrire sur le papyrus, le parchemin ou le papier. On l'utilise depuis l'Antiquité ; au Moyen Âge, il pouvait être constitué d'une corne d'animal. Il peut être inclus dans un meuble ou être portatif. Il en existe une variété illimitée quant aux matières (argent, corne, faïence, porcelaine, verre, cristal, bakélite, plastique... ) et quant aux formes.

C'est aussi le nom donné au réservoir qui approvisionne en encre les rouleaux d'une machine à imprimer (presse, rotative).

Encre et santé

Les encres colorées modernes (et certaines recettes anciennes) font appel à l'usage de pigments particulièrement toxiques (métaux lourds généralement) et d'additifs stabilisant qui peuvent être de puissants allergènes (isocyanates dans certaines encres «techniques» modernes) surtout quand ils sont respirés (ce qui est habituel lors de l'utilisation d'un aérographe).
Les pigments sont fréquemment dilués dans un solvant (eau, alcool ou autre solvant organique). Certains solvants sont toxiques lorsqu'il s sont respirés, avalés ou par contact avec la peau.
Les encres autres que composées d'eau et de pigment naturels non toxiques ne devraient pas être vidées dans les éviers. Il est recommandé de ne pas les laisser à portée des enfants, d'autant que pour des raisons de secret de fabrication, la nature des pigments et des additifs perfectionnant la tenue des encres à la lumière, aux UV, à l'oxydation, à l'eau, etc ne sont pas ou rarement mentionnés sur les étiquettes. En France les centres anti-poison disposent de données et peuvent en rechercher en cas de problème.

Autres sens du mot «encre»

La substance d'origine animale

L'encre est aussi une substance, nommée aussi sépia, produite par les céphalopodes, la seiche, le calamar, le poulpe..., qu'ils projettent dans l'eau sous forme d'un nuage, qui surprend l'agresseur et masque leur fuite en cas d'agression.

La maladie de l'encre

L'encre est aussi une maladie particulièrement grave du châtaignier génèrée par un champignon, appelée ainsi à cause de la coloration noire que prennent les racines.

L'expression «faire tache d'encre»

Elle veut dire détonner, défigurer, comme une tache d'encre ruine un devoir ou un dessin autrement impeccable : «(... ) aux sites dégradés, à l'urbanisation en tache d'encre, aux structures malades (... )»

Voir aussi

Liens externes

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"NUMETEK encre eco solvant,"

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La version présentée ici à été extraite depuis cette source le 11/12/2010.
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