Quelles encres intaglio à base d'eau conviennent pour les emballages plastiques ?

Pourquoi les encres intaglio aqueuses standard échouent-elles sur le plastique — Principes fondamentaux de l'adhérence et du mouillage

Inadéquation de l'énergie de surface : PET, PP et BOPP comparés aux exigences des encres à base d'eau

Les niveaux d'énergie de surface des matériaux courants utilisés pour les emballages plastiques, tels que le PET (polyéthylène téréphtalate), le PP (polypropylène) et le BOPP (polypropylène biaxialisé), se situent généralement en dessous de 35 mN/m, ce qui est nettement inférieur au seuil de 40 mN/m nécessaire pour que les encres gravure aqueuses mouillent correctement les surfaces et adhèrent. L'eau possède une tension superficielle relativement élevée d'environ 72 mN/m ; ainsi, lorsqu'elle entre en contact avec ces plastiques à faible énergie, on observe ce qui ressemble à un retrait immédiat. Ces surfaces plastiques lisses sont fondamentalement différentes du papier ou du carton, car elles ne présentent pas de micro-pores ni d'aspérités permettant à l'encre de s'accrocher efficacement. C'est pourquoi les encres à base d'eau classiques glissent simplement au lieu de s'étaler uniformément sur le matériau. En l'absence d'une bonne adhérence, les images imprimées ne résistent tout simplement pas aux manipulations et aux conditions normales de transport.

Modes de défaillance critiques : formation de gouttelettes, démouillage et transfert incomplet du film

L'écart d'énergie de surface provoque directement trois défaillances opérationnelles clés :

• Formation de gouttelettes : L'encre se regroupe en gouttelettes distinctes au lieu de former des couches uniformes, entraînant une couverture inégale.
• Démouillage : L'encre partiellement adhérente se rétracte pendant le séchage, exposant le substrat nu et compromettant l'opacité ainsi que la fonction barrière.
• Transfert incomplet : Les cellules du gravure libèrent l'encre de manière irrégulière sous la pression de la presse, provoquant un effet fantôme et une perte de détails fins.
  Collectivement, ces défauts augmentent les taux de rebut jusqu'à 25 % en raison des réimpressions et des arrêts imprévus — particulièrement perturbateurs dans les lignes d'emballage alimentaire à grande vitesse, où des films d'encre discontinus sapent également l'intégrité des soudures et la garantie de durée de conservation.

Des innovations en matière de résines permettant l'utilisation d'encre d'impression gravure aqueuse sur plastique

Dispersion acrylique, polyuréthane et hybride : équilibrer adhérence, flexibilité et résistance au frottement

Les encres intaglio aqueuses d'aujourd'hui pour matériaux plastiques reposent sur des systèmes de résines spécialement conçus, capables de trouver un équilibre délicat entre pouvoir adhésif, flexibilité et durabilité. Les dispersions acryliques fonctionnent très bien pour l'adhésion sur des surfaces difficiles comme les films BOPP et PET, grâce à la présence intégrée de groupes fonctionnels spécifiques à la surface, ainsi qu'à leur capacité à former des films parfaitement adaptés à une bonne adhérence. Viennent ensuite les résines polyuréthannes, qui confèrent aux impressions élasticité et résistance aux produits chimiques — une caractéristique essentielle lorsque les emballages sont pliés, froissés pendant la production ou manipulés brutalement lors du transport. Lorsque les fabricants combinent les acryliques et les polyuréthannes dans des formules hybrides, ils obtiennent le meilleur des deux mondes, avec des impressions capables de résister à toutes sortes de contraintes du monde réel. Ces systèmes d'encres modernes peuvent transférer plus de 90 % de l'encre sur des plastiques traités au moyen d'un décharge coronale (avec une tension superficielle d'au moins 40 mN/m), tout en respectant les strictes réglementations FDA 21 CFR et le règlement européen 10/2011 concernant la sécurité au contact des aliments, même lorsqu'ils sont formulés avec une faible teneur en COV et doivent résister aux frottements liés à une utilisation courante.

Préparation de surface prête pour le processus et intégration dans la presse

Optimisation du traitement Corona : atteindre des niveaux stables de dyne >40 mN/m pour un transfert d'encre constant

Le traitement par décharge coronale reste la méthode privilégiée pour préparer le PET, le PP et le BOPP en vue d'applications d'impression héliographique aqueuse. Ce qui se produit, c'est que l'oxydation de la surface du polymère crée les groupes fonctionnels polaires dont nous avons besoin. Ces modifications augmentent les niveaux de dyne au-delà du seuil critique de 40 mN/m, qui constitue en pratique le minimum requis pour un bon mouillage et transfert de l'encre sans problème. La plupart des traitements font généralement augmenter l'énergie de surface de 15 à 25 mN/m, mais il y a un inconvénient. Les effets ne sont pas permanents. Laisssés trop longtemps au repos ou stockés trop longtemps, ces films ont tendance à redescendre en dessous de la barre des 38 mN/m, ce qui entraîne divers problèmes comme le perlage de l'encre et une faible adhérence. C'est pourquoi de nombreuses installations effectuent désormais des tests de dyne en temps réel associés à des réglages automatiques de puissance. Ce dispositif maintient des niveaux de traitement stables tout au long des cycles de production et des changements d'équipe. Les entreprises d'emballage signalent une réduction d'environ 70 % des défauts d'impression lorsqu'elles mettent en œuvre ce système, bien que les résultats puissent varier selon la qualité des équipements et le niveau d'expertise des opérateurs.

Séchage, durcissement et contrôle de la tension dans les presses rotatives en taille-douce haute vitesse

Obtenir un bon traitement post-transfert est crucial lorsqu'on travaille avec des encres à base d'eau sur des matériaux plastiques sensibles à la chaleur. Les systèmes de séchage infrarouge à plusieurs zones, fonctionnant entre environ 60 et 80 degrés Celsius, permettent d'éliminer rapidement mais délicatement l'humidité, évitant ainsi tout problème de déformation. Parallèlement, des contrôles précis de la tension maintiennent la stabilité pendant le traitement, en conservant une tension du film dans les environs de 0,5 Newton par millimètre carré. L'ensemble comprend des rouleaux d'entraînement synchronisés ainsi que des guides spéciaux à faible friction, réduisant considérablement les problèmes d'étirement. Cela permet de conserver une précision d'inscription correcte, même à des vitesses impressionnantes dépassant 200 mètres par minute. En ce qui concerne les temps de séchage, on vise généralement environ une seconde, plus ou moins, ce qui permet une réticulation complète des systèmes de liants acryliques et polyuréthanes. Cela donne des surfaces capables de résister à plus de 500 cycles de frottement double selon les normes ASTM, tout en maintenant la recyclabilité des matériaux et leur compatibilité avec les étapes suivantes de la production.

Conformité, sécurité et durabilité pour les emballages plastiques en contact avec les aliments

Essais de migration et alignement réglementaire (EU 10/2011, FDA 21 CFR) pour les encres gravure aqueuses

La création d'encre aqueuse pour gravure adaptée aux plastiques en contact avec les aliments implique des tests de migration rigoureux conformes au règlement (UE) n° 10/2011 ainsi qu'aux normes FDA 21 CFR Partie 175-177. Ces essais d'extraction simulent les conditions réelles d'utilisation en mesurant la quantité de diverses substances pouvant migrer vers des simulants alimentaires sous différentes conditions de température, de durée et de surface de contact. Les matériaux utilisés ont également leur importance, car le PET, le PP et le BOPP n'absorbent pas facilement les substances étant donné qu'ils ne sont pas poreux. Cela signifie que toute migration se produit uniquement au niveau de la couche superficielle, rendant cruciaux le choix de la formulation et l'adhérence de l'encre. Les organismes réglementaires ont récemment renforcé leurs exigences de manière significative. Par exemple, la FDA exige désormais que les niveaux de détection des métaux lourds et des substances inattendues appelées NIAS soient inférieurs à 1 partie par milliard. Par ailleurs, les directives européennes insistent sur le traçage complet de chaque composant utilisé, y compris les additifs et les catalyseurs. La conformité ne concerne plus seulement la composition chimique. Les fabricants doivent s'assurer que ces films d'encre restent performants après avoir subi des procédés de stérilisation, un chauffage au micro-ondes ou un stockage à froid. Cela garantit la sécurité des consommateurs lors de la consommation de produits emballés dans ces matériaux et soutient également les efforts de recyclage en s'intégrant aux systèmes existants de gestion des déchets.

Section FAQ

Q1 : Pourquoi les encres standard à base d'eau pour l'héliogravure échouent-elles sur les surfaces en plastique ?

R : Les encres standard à base d'eau pour l'héliogravure échouent sur le plastique parce que ces matériaux ont une faible énergie de surface, ce qui provoque le perlage ou le retrait de l'encre, entraînant une mauvaise adhérence.

Q2 : Quelles innovations permettent aux encres à base d'eau pour l'héliogravure d'adhérer au plastique ?

R : Des innovations en matière de résines, telles que les dispersions acryliques, polyuréthannes et hybrides, offrent une meilleure adhérence, flexibilité et résistance, rendant les encres adaptées aux surfaces en plastique.

Q3 : Comment le traitement par couronne améliore-t-il l'adhérence de l'encre ?

R : Le traitement par couronne oxyde les surfaces polymères, augmentant les niveaux en dynes et l'énergie de surface, ce qui crée des conditions plus favorables à l'adhérence de l'encre.

Q4 : Comment sont réalisés les tests de migration pour le respect de la réglementation sur les encres ?

R : Les tests de migration simulent des scénarios d'utilisation afin de mesurer la migration de substances provenant des encres vers des simulants alimentaires, garantissant ainsi la conformité aux normes de l'UE et de la FDA.