Quelles encres flexographiques conviennent à l'impression en série pour l'emballage de gobelets en papier ?

Conformité des encres flexo sans danger pour les aliments pour gobelets en papier

Respect des réglementations FDA 21 CFR et UE sur les plastiques pour contact direct avec les aliments

Pour les fabricants de gobelets en papier, il est absolument essentiel d'obtenir correctement leurs encres flexographiques, car elles doivent respecter des règles strictes relatives au contact avec les aliments. Aux États-Unis, une réglementation appelée FDA 21 CFR Part 175.300 régit ce qui se produit lorsque des matériaux entrent en contact avec des aliments. En substance, l'encre ne doit pas dépasser certains seuils lorsqu'elle entre en contact avec des aliments gras ou des boissons aqueuses. En Europe, la situation n'est guère différente. Le Règlement Plastiques UE n° 10/2011 établit des limites strictes quant à la quantité de substances pouvant migrer depuis l'emballage vers les produits alimentaires. Prenons par exemple les photoinitiateurs : leur migration est limitée à seulement 0,01 mg par kg, selon des tests effectués dans des conditions similaires aux scénarios d'utilisation réels, impliquant des liquides chauds entre 60 et 90 degrés Celsius ainsi que des périodes de stockage prolongées. Si une encre n'est pas conforme, des produits chimiques pourraient migrer à des niveaux dangereux supérieurs à 10 parties par milliard, ce qui pourrait entraîner des mesures contre les entreprises ou même les obliger à retirer leurs produits du marché. Les fabricants avisés soumettent leurs matériaux à des analyses par GC-MS à l'avance afin de s'assurer qu'ils répondent aux normes, en suivant les recommandations des autorités américaines et européennes de sécurité alimentaire concernant les méthodes d'analyse appropriées.

Évaluation du risque de migration par rapport à la réduction des COV dans l'impression flexo en continu à grande vitesse

Les opérations d'impression à grande échelle doivent résoudre simultanément deux problèmes majeurs : empêcher les produits chimiques de se déplacer et maintenir sous contrôle ces redoutables composés organiques volatils (COV). Le risque devient particulièrement élevé lors de l'impression flexographique à haute vitesse, au-dessus de 300 mètres par minute, car si la polymérisation n'est pas complète, diverses substances réactives restent présentes, telles que des oligomères et des photoinitiateurs, qui demeurent en attente de migration. Les encres durcissables par UV réduisent les COV de 60 à 70 pour cent environ par rapport aux options traditionnelles à base de solvant, mais elles nécessitent des doses très précises d'énergie lumineuse LED, généralement autour de 800 millijoules par centimètre carré ou plus, afin d'atteindre un taux de polymérisation supérieur à 95 pour cent avant toute reprise de migration. Les systèmes à base d'eau présentent pratiquement aucun problème de migration et éliminent totalement les préoccupations liées aux COV, mais ils comportent leurs propres difficultés, notamment un temps de séchage plus long, ce qui limite la vitesse des lignes de production à environ 250 mètres par minute maximum, et entraîne une détérioration plus fréquente des détails fins. Parvenir à un résultat optimal repose sur la recherche du juste équilibre entre trois facteurs principaux : le degré de durcissement des matériaux, le maintien des niveaux de COV en dessous de 25 grammes par mètre carré, et l'assurance que la migration reste bien inférieure à la moitié de la limite réglementaire autorisée. La plupart des ateliers modernes d'impression en série s'appuient désormais sur des spectrophotomètres en ligne ainsi que sur des encres spécialement formulées à faible migration, conformes aux normes FDA 21 CFR et aux exigences de l'Union européenne selon le règlement 10/2011 dans leur processus habituel.

Performance de l'encre flexo spécifique au support sur les papiers pour gobelets

Papiers couchés, non couchés, laminés PE et couchés PLA : absorption, adhérence et gain de point

Les propriétés du papier utilisé pour les gobelets ont un impact majeur sur le comportement des encres flexographiques lors d'opérations d'impression à grande échelle. Lorsqu'on travaille avec des papiers non couchés, ceux-ci ont tendance à absorber rapidement l'encre, ce qui oblige les imprimeurs à utiliser des encres de faible viscosité et à prise rapide afin d'éviter qu'elles ne sèchent trop tôt et n'obstruent les buses pendant les grandes séries de production. Les papiers couchés absorbent moins, mais présentent leurs propres défis, nécessitant un contrôle précis des caractéristiques d'écoulement de l'encre pour éviter une répartition inégale des couleurs et une épaisseur de film irrégulière sur les surfaces imprimées. Les papiers laminés en polyéthylène sont couramment choisis pour contenir des liquides, mais une bonne adhérence exige une attention particulière portée aux niveaux d'énergie de surface. Des tests indiquent que lorsque l'énergie de surface de ces supports dépasse 38 dynes par centimètre, généralement obtenue par traitement au corona, la résistance au délamitage augmente d'environ 40 %. Les papiers enduits de PLA offrent des avantages environnementaux, mais posent des difficultés en matière de qualité d'impression. Leurs surfaces naturellement hydrophobes provoquent une diffusion des points d'environ 15 % supérieure à celle du PE standard à 150 trames par pouce, ce qui implique qu'il est nécessaire d'ajuster les volumes des cellules anilox et de régler finement la tack de l'encre. Ce qui importe le plus, selon les essais de migration, n'est pas seulement la composition de l'encre elle-même, mais aussi sa compatibilité avec le substrat spécifique sur lequel on imprime, soulignant ainsi pourquoi des tests complets du système entier — incluant les matériaux, les encres et les conditions de transformation — restent essentiels pour éviter les risques de contamination.

Rhéologie des encres flexographiques et stabilité du procédé pour la production en vrac

Optimisation de la viscosité, du comportement pseudoplastique et de la stabilité en cuve à 120–180 LPI

Obtenir la rhéologie correcte est crucial lors de la fabrication de gobelets en grande quantité. Lorsqu'on travaille avec une résolution d'environ 120 à 180 lignes par pouce, l'encre doit rester dans des plages de viscosité précises afin d'éviter des problèmes tels que le gain de point tout en produisant des images nettes. Le comportement de l'encre varie également sous contrainte : elle devient fondamentalement plus fluide lorsqu'elle est soumise à de fortes forces de cisaillement générées par les rouleaux anilox tournant à plus de 2500 secondes inverse, puis retrouve rapidement sa consistance après son transfert sur le support. Ce type de comportement permet d'extraire efficacement l'encre sans provoquer de brume ou d'éclaboussures. Le maintien d'une épaisseur de film constante devient particulièrement important lorsque les machines dépassent des vitesses de 150 mètres par minute. La stabilité du bain d'encre constitue également un enjeu majeur. Les encres de bonne qualité doivent pouvoir circuler pendant de longues périodes sans voir leurs propriétés trop modifiées, sans se séparer en différentes phases ni générer d'écume indésirable — autant de facteurs pouvant gravement perturber des productions continues destinées à plusieurs millions d'unités. Selon les données du secteur, les entreprises qui affinent leurs profils rhéologiques observent généralement une réduction du gain de point comprise entre 12 % et jusqu'à 18 % par rapport aux fluides newtoniens classiques. Elles parviennent aussi à fonctionner plus longtemps avant d'avoir besoin d'arrêts de maintenance, allongeant parfois la durée des cycles de production d'environ 30 %. Ces améliorations se traduisent directement par de meilleurs rendements et une cohérence accrue des couleurs sur de grandes séries de produits imprimés.

Systèmes alternatifs d'encre flexo : compromis entre durcissement UV et à base aqueuse

Choisir la bonne encre flexo pour la fabrication massive de gobelets en papier est un exercice d'équilibre pour les transformateurs entre les options durcissables aux UV et les systèmes traditionnels à base d'eau. Pourquoi les encres UV sont-elles si attractives ? Elles sèchent presque instantanément lorsqu'elles sont exposées à la lumière UV, ce qui permet aux presses de fonctionner environ 30 à 40 pour cent plus rapidement par rapport aux encres à base d'eau. De plus, ces encres réduisent la consommation d'énergie d'environ moitié, selon les données du secteur. Le temps de séchage rapide aide également à contrôler les problèmes de gain de point dans les plages de 120 à 180 traits par pouce et garantit une registration précise même lors de longues séries de production. Mais il existe un inconvénient à prendre en compte. L'adoption de la technologie UV nécessite un investissement initial important pour l'acquisition de machines de polymérisation spécialisées, comme les lampes LED ou à vapeur de mercure. Et n'oubliez pas non plus la paperasse : les fabricants doivent effectuer des tests approfondis sur la migration des photoinitiateurs conformément aux réglementations de la FDA (21 CFR Partie 175.300) et aux normes de l'Union européenne (EU 10/2011). Ces vérifications de conformité représentent une tâche loin d'être négligeable.

Les encres à base d'eau ne dégagent aucun COV et coûtent généralement moins cher à adapter sur des équipements existants, ce qui les rend attrayantes pour les usines soucieuses de la qualité de l'air intérieur et du respect des normes EHS. La nouvelle génération d'encres hybrides catalysées offre une meilleure résistance chimique et des vitesses de séchage plus rapides par rapport aux options traditionnelles, mais elles nécessitent tout de même environ 15 à 20 pour cent de temps supplémentaire par rapport aux systèmes UV. Cela peut fortement ralentir la production lorsqu'on vise des volumes élevés, autour de 20 000 gobelets par heure ou plus. En ce qui concerne l'impression directe sur des surfaces en contact avec les aliments, les encres à base d'eau présentent globalement un risque de migration moindre, particulièrement lorsqu'elles sont associées à des résines et mélanges de pigments certifiés comme ayant une faible migration. Le choix entre ces options n'est toutefois pas une simple équation. Une usine doit examiner ses volumes de production réels, les types de matériaux sur lesquels elle imprime, la réglementation applicable dans ses marchés, ainsi que son engagement réel envers les objectifs de durabilité avant de décider quelle solution convient le mieux à sa situation spécifique.

Section FAQ

Quelle est la conformité des encres flexo pour les gobelets en papier ?

La conformité des encres flexo pour les gobelets en papier consiste à s'assurer que l'encre utilisée est sans danger pour le contact direct avec les aliments, en respectant des réglementations telles que la FDA 21 CFR et le règlement plastiques de l'UE.

En quoi l'encre durcissable par UV diffère-t-elle de l'encre flexo à base d'eau ?

L'encre durcissable par UV sèche immédiatement lorsqu'elle est exposée à la lumière UV et permet des vitesses d'impression rapides, tandis que l'encre à base d'eau n'émet pas de COV mais met plus de temps à sécher.