Obtenir la bonne viscosité est essentiel pour les encres flexographiques lorsqu'on utilise des presses tournant à plus de 400 mètres par minute. La plupart des encres à base de solvant fonctionnent bien entre 50 et 150 centipoises, trouvant ce point optimal où elles s'écoulent correctement tout en retenant les pigments sans que ces derniers ne sédimentent. Les encres durcissables UV nécessitent une consistance plus épaisse, généralement entre 80 et 200 cP, afin qu'elles ne commencent pas à durcir trop tôt sur les rouleaux de la presse. Les encres à base d'eau donnent de meilleurs résultats à des viscosités plus basses, environ entre 20 et 80 cP, ce qui leur permet d'imprégner rapidement les films plastiques puisque ces matériaux absorbent peu l'humidité. Des études publiées par MDPI en 2020 ont montré que des valeurs en dehors de ces plages recommandées entraînent des problèmes d'augmentation de la surface des points de trame allant de 15 % à 25 %, ce qui affecte considérablement la netteté des impressions finales.
L'amincissement par cisaillement correspond essentiellement au phénomène selon lequel un matériau devient moins visqueux ou plus fluide lorsqu'une force lui est appliquée. Cette propriété permet aux encres flexographiques de circuler facilement à travers les équipements d'impression à grande vitesse, sans perdre leur forme une fois arrivées sur la surface d'impression. Prenons, par exemple, les encres UV flexo : elles réduisent généralement leur épaisseur de 40 à 60 pour cent lorsqu'elles sont soumises à des forces de cisaillement supérieures à 5 000 secondes inverse. Cela fait toute la différence pour obtenir des lignes nettes et réduit ces projections d'encre problématiques lorsque les presses tournent à des vitesses supérieures à 600 mètres par minute. Selon des essais récents publiés l'année dernière sur ScienceDirect, les imprimeurs qui optimisent les propriétés d'amincissement par cisaillement de leurs encres finissent par gaspiller environ 18 pour cent de matériau en moins par rapport à ce qui se produit avec les encres standard.
Pour que l'impression flexo à grande vitesse fonctionne correctement, elle a besoin que tous les composants travaillent ensemble de manière fluide, notamment le système de dosage de l'encre, les spécifications adéquates du rouleau anilox et des plaques de bonne qualité. Lorsque les imprimeurs utilisent ces rouleaux anilox de 250 à 400 traits par pouce (lpi) en combinaison avec des lames doctor à chambre fermée, ils constatent environ 30 % de problèmes liés aux variations de viscosité de l'encre en moins. Cela permet de maintenir l'épaisseur du film d'encre assez stable, restant généralement dans une plage de ± 0,1 micromètre. Des tests sur le terrain menés dans plusieurs ateliers d'impression ont également révélé un phénomène intéressant : les encres à base d'eau appliquées avec une épaisseur d'environ 12 à 15 micromètres contrôlent effectivement le gain de point en dessous de 8 %, même lorsqu'on imprime à des vitesses allant jusqu'à 450 mètres par minute. C'est bien meilleur que dans les configurations non optimisées, où le gain de point peut atteindre jusqu'à 22 %. Adapter correctement les propriétés de l'encre au fonctionnement de la presse fait toute la différence. La plupart des fabricants indiquent que la cohérence des couleurs reste stable avec une variation inférieure à 2 % pendant de longues séries de production, même à pleine vitesse.
La manière dont les encres sont formulées a un impact majeur sur leur vitesse de séchage et sur le bon fonctionnement global de la presse d'impression. Cela dépend largement du type de résines utilisées, de la vitesse d'évaporation des solvants et de l'équilibre des divers additifs. Les développements récents montrent que les systèmes modernes à base de solvants utilisent désormais des résines à faible viscosité qui libèrent leurs solvants environ 22 % plus rapidement par rapport aux formules anciennes, selon le Packaging Trends Report 2023. Les encres à base d'eau ont réalisé des progrès encore plus importants, atteignant un séchage environ 35 % plus rapide grâce aux polymères à pH stable qu'elles contiennent. Ces avancées entraînent une bien moindre probabilité de formation de taches d'encre lorsqu'on imprime à des vitesses supérieures à 400 mètres par minute. Les imprimeries peuvent ainsi effectuer des tours de 8 heures en continu avec un temps d'arrêt minimal, car les pertes dues à des problèmes de séchage tombent aujourd'hui en dessous de la moitié d'un pour cent.
Les dernières avancées en matière de technologie de séchage UV, à faisceau d'électrons (EB) et LED ont révolutionné la solidification quasi-instantanée des encres par des réactions chimiques déclenchées par la lumière. Concernant l'impression flexo UV, ces encres forment généralement des liaisons solides en environ une demi-seconde après avoir été exposées à des ondes lumineuses comprises entre 200 et 450 nanomètres. Cela permet aux imprimeurs de produire des supports à des vitesses impressionnantes d'environ 750 mètres par minute, sans déformer ni endommager le matériau sous-jacent. En parlant d'efficacité, les systèmes LED consomment environ 60 % d'énergie en moins par rapport aux anciennes lampes à vapeur de mercure, selon des recherches récentes de RadTech en 2024. Et il y a aussi un autre avantage avec la technologie EB, puisqu'elle ne nécessite pas du tout d'initiateurs chimiques, ce qui la rend particulièrement adaptée pour l'emballage des aliments, où les normes de sécurité sont très strictes.
Obtenir un bon séchage thermique est essentiel pour faire fonctionner l'impression flexographique à base de solvant à grande vitesse, surtout si l'on veut respecter les normes environnementales strictes. De nombreuses presses modernes sont désormais équipées de systèmes intelligents de séchage intégrant ce qu'on appelle des oxydateurs thermiques régénératifs, ou RTO (Regenerative Thermal Oxidizers). Ces systèmes récupèrent environ 85 % de la chaleur des gaz d'échappement. Ce procédé présente l'avantage de détruire presque tous les COV avec une efficacité de 99,9 %, tout en réduisant les coûts énergétiques de 18 à 22 dollars environ par heure, selon certains rapports sectoriels de l'année dernière. Et cerise sur le gâteau : ce système fonctionne parfaitement même lorsque les machines tournent à une vitesse impressionnante de 600 mètres par minute, en respectant toutes les normes européennes d'émission sans difficulté.
Les encres flexo adhèrent bien à ces plastiques difficiles à faible énergie de surface comme le polyéthylène, qui présente une tension superficielle d'environ 35 à 38 mN/m, et le polypropylène, avec environ 29 à 31 mN/m, grâce à des chimies de résines spécialement conçues. Lorsque nous comparons leur fonctionnement par rapport au papier ou au carton, les plastiques nécessitent des liaisons chimiques réelles au lieu d'une simple adhérence mécanique. C'est pourquoi les formules modernes d'encres contiennent souvent des polyuréthannes modifiés qui forment effectivement des liaisons avec les molécules du plastique lui-même. Certains fabricants ont également réalisé de grands progrès avec les résines à base d'acrylate. Celles-ci peuvent réduire considérablement l'angle de contact, permettant à l'encre de s'étendre correctement sur la surface, même en l'absence de traitement corona. Les recherches sur l'adhérence en impression flexo ont confirmé que cela fonctionne très bien en pratique dans diverses applications.
| Facteur | Plage cible | Impact sur l'adhésion |
|---|---|---|
| Énergie de surface (après traitement) | ≥40 mN/m | Permet l'étalement et l'adhérence de l'encre |
| Dosage Corona | 8–12 W·min/m·² | Oxyde la surface pour former des groupes polaires |
| Transition vitreuse de la résine (Tg) | -10°C à 25°C | Équilibre flexibilité et résistance à la chaleur |
Lorsque le polypropylène subit un traitement Corona, son énergie de surface augmente jusqu'à atteindre environ 45-50 mN/m, car ce processus ajoute des groupes hydroxyles et carbonyles à sa surface. Cela rend alors beaucoup plus facile l'adhésion chimique des matériaux. Pour l'impression flexographique à base d'eau, les fabricants utilisent souvent des copolymères acryliques dont les nombres d'acide varient entre 80 et 120 mg KOH par gramme. Ceux-ci favorisent des liaisons plus solides grâce aux interactions hydrogène. Les systèmes à base de solvant adoptent une approche totalement différente. Ils mélangent généralement des composants polyester et polyuréthane, dont environ 20 à 35 % du matériau contient des groupes hydroxyles. Lorsqu'ils sont associés à des durcisseurs à base d'isocyanate pendant le durcissement, ces formulations produisent des films extrêmement résistants qui durent plus longtemps sur les surfaces imprimées.
Les encres flexo adhèrent généralement bien à des matériaux tels que les laminés PET/PE et BOPP/CPP, conservant une note d'adhérence d'environ 4B selon la norme ASTM D3354 lorsqu'elles utilisent ces méthodes de durcissement doubles spéciales. Les versions UV flexo sont également très impressionnantes, conservant environ 98 % de leur adhérence même après trois jours d'exposition à des températures de 60 degrés Celsius et à une humidité proche de 95 %. Elles parviennent à cela grâce à la création de connexions en réseau avec les revêtements d'extrusion. En ce qui concerne les encres nitrocellulosiques à base de solvant, elles fonctionnent très bien sur les pochettes de stérilisation. Elles peuvent résister à plus de 500 tests de pliage sans défaillir, ce qui est remarquable. Cela s'explique par le fait que les résines possèdent exactement le bon niveau de flexibilité, avec un module d'élasticité compris entre 1,2 et 1,8 GPa à température ambiante.
Obtenir de bons résultats avec l'impression haute vitesse signifie adapter correctement la viscosité de l'encre au fonctionnement de la presse. Des recherches récentes en rhéologie ont révélé un point intéressant concernant les encres UV flexographiques. Lorsque ces encres ont une viscosité comprise entre 90 et 120 centipoises, elles donnent les meilleurs résultats avec des cylindres anilox de 600 à 1 200 traits par pouce, selon une étude publiée l'année dernière. Qu'est-ce qui explique l'efficacité de cette combinaison ? Le fait que ces encres deviennent moins visqueuses sous contrainte de cisaillement permet une bonne fluidité lorsque les plaques d'impression se ferment rapidement. En même temps, elles conservent des bords nets et des points bien définis, ce qui est essentiel pour reproduire des images ou des textes détaillés.
Lorsque la vitesse atteint plus de 600 mètres par minute, le solvant doit s'évaporer plus rapidement que 0,8 gramme par mètre carré par seconde afin d'éviter les problèmes d'offset. Selon Packaging Frontiers de l'année dernière, les nouveaux systèmes de résine ont réduit les problèmes de brouillard d'encre d'environ 42 %. Ces systèmes sont plus efficaces car ils créent une cohésion plus forte entre les particules, ce qui empêche l'encre de se fragmenter sous l'effet des forces centrifuges intenses durant l'impression. Les dernières formules hybrides parviennent à combiner des propriétés de séchage rapides avec une bonne stabilité fluide. Cela signifie que les imprimeurs peuvent maintenir une qualité constante même lorsqu'ils exploitent les machines à leurs limites, à ces vitesses extrêmement élevées, sans compromettre l'uniformité sur de longues séries de production.
Une grande entreprise de boissons gazeuses a récemment atteint près de 98,6 % d'uptime des machines lorsqu'elle est passée à ces encres flexographiques hybrides spéciales, à base de UV et de solvant, fonctionnant à environ 610 mètres par minute. Leur nouvelle approche double cure a permis de réduire la consommation d'énergie des fours de près de 37 %, ce qui est assez impressionnant compte tenu du fait qu'ils ont maintenu les différences de couleur en dessous de 0,3 % pendant ces longues journées de 18 heures. Cela démontre qu'en prenant le temps d'adapter correctement leurs encres aux capacités des presses, les fabricants peuvent fonctionner à des vitesses élevées sans craindre de dérive de couleur ou des problèmes liés à différents matériaux. En résumé ? Une intégration intelligente fait toute la différence entre simplement s'en sortir et véritablement exceller en production.
Grâce à des améliorations apportées à la technologie des résines et aux méthodes de séchage infrarouge, les encres flexographiques à base d'eau d'aujourd'hui peuvent effectivement sécher aussi rapidement que celles à base de solvant. Certaines formules plus récentes fonctionnent même très bien, puisqu'elles sèchent sur des films en polyéthylène en moins de 0,3 seconde et libèrent environ la moitié moins de substances chimiques nocives dans l'air par rapport aux versions antérieures, selon un récent rapport sectoriel intitulé « Sustainable Printing Solutions » publié en 2024. La poussée en faveur de produits plus écologiques semble également porter ses fruits. Rien qu'au cours de l'année dernière, le marché européen de ces types d'encres a connu une expansion annuelle d'environ 11 %, selon les chiffres de Market Data Forecast datés de 2024.
De plus en plus de fabricants utilisent aujourd'hui des systèmes de durcissement hybrides combinant UV, EB et LED, car ils permettent d'économiser sur les coûts énergétiques et de respecter les réglementations en constante évolution. Prenons l'exemple des installations UV-LED fonctionnant à environ 450 mètres par minute : elles réduisent effectivement la consommation d'énergie d'environ 40 % par rapport aux anciennes lampes à vapeur de mercure. Sans oublier le durcissement par EB qui élimine les photoinitiateurs gênants, ce qui en fait un excellent choix pour les matériaux d'emballage alimentaire ne supportant pas les produits chimiques. Le plus ? Ces systèmes combinés agissent extrêmement rapidement sur toutes sortes de matériaux, notamment les films BOPP et les plastiques PET, sans ralentir du tout les vitesses de production.
Les encres intelligentes suscitent un grand intérêt dans l'industrie de l'impression ces derniers temps. Nous parlons notamment des encres de sécurité changeant de couleur et des formules spéciales compatibles avec les codes QR. Celles-ci sont désormais connectées à des presses contrôlées par le cloud, ce qui permet aux imprimeurs d'ajuster les paramètres en temps réel pendant des tirages rapides. Certains projets pilotes ont démontré une réduction d'environ 15 % des déchets d'encre grâce à des systèmes d'intelligence artificielle capables d'anticiper l'engagement des plaques d'impression. Ce mélange d'impression numérique et de méthodes traditionnelles offre un véritable avantage concurrentiel aux imprimeurs flexographiques lorsqu'il s'agit de traiter des emballages nécessitant des données variables, sans ralentissement significatif. La plupart des configurations conservent des vitesses proches de 800 mètres par minute, même avec toutes ces fonctionnalités intelligentes intégrées.
Les plages de viscosité recommandées pour les encres flexo varient selon le type : les encres à base de solvant doivent se situer entre 50 et 150 centipoises, les encres durcissables UV entre 80 et 200 centipoises, et les encres à base d'eau entre 20 et 80 centipoises.
La propriété d'amincissement par cisaillement est cruciale car elle permet aux encres de circuler facilement à travers les équipements d'impression haute vitesse sans perdre leur forme, ce qui garantit des impressions nettes et réduit les gaspillages.
La vitesse de séchage de l'encre dépend fortement de sa formulation, en particulier du type de résines, de solvants et d'additifs utilisés, ce qui peut influencer considérablement l'efficacité de la presse et permettre des temps de séchage plus rapides.
Les systèmes de durcissement hybrides qui combinent les technologies UV, EB et LED offrent une efficacité accrue, une consommation d'énergie réduite et une conformité aux réglementations environnementales, ce qui les rend très avantageux pour les opérations d'impression à grande vitesse.
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