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Encre

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Pour les articles homonymes, voirEncre (homonymie).

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Pour l’article ayant un titre homophone, voirAncre.

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Cet article possède unparonyme, voirL'Æncre.

Flacon d'encre noire.

Uneencre est une substanceliquide oupâteuse fortement teintée qui sert à marquer lepapier ou d'autres matériaux imprimables.

Les encres peuvent être constituées decolorants dissous qui imprègnent oumordent le support comme lesteintures, ou dedispersions depigments dans un liant comme lespeintures, dont elles ne se distinguent que par leur usage[1].

On distingue les encres àécrire ou àdessiner des encres d'imprimerie, de propriétés et de composition très différentes[2].

Depuis les années 2000-2010, desencres conductrices,fluorescentes,phosphorescentes outhermochromiques, chargées d'ions métalliques, pour certaines « réchauffantes » ou « refroidissantes » arrivent sur le marché.

Encres à écrire et dessiner

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Trois encriers et une plume en verre.
Dessins avec des encres faites main.

L'encre répond au besoin de laisser sur un support une trace distincte et pérenne, suffisamment précise et contrastée pour qu'on y discerne des signes sans ambiguïté. L'encre contient au moins uncolorant, et presque toujours de l'eau, ou plus rarement un autresolvant, véhicule qui permet de déposer le colorant sur le support. Trois moyens peuvent assurer que la trace ne s'efface pas. Soit, comme pour les teintures, unmordant lie le colorant au support, soit unliant, comme pour les peintures, le colle à la surface. Enfin, un support suffisamment poreux comme lepapier peut protéger, dans sa propre matièrefibreuse, le colorant de l'encre[1].

Les encres à écrire ou à dessiner s'appliquent manuellement au moyen d'un instrument,calame,plume,pinceau,tire-ligne, sur un support qui fut autrefois unostracon et dupapyrus, ensuite duparchemin, puis enfin dupapier.

Retracer l’histoire de la composition des encres noires dans l'Antiquité est difficile par manque de littérature technique. Les chercheurs trouvent des informations souvent fragmentaires dans des ouvrages d'architecture, de médecine ou d'autres domaines éloignés de l'objet de leur recherche. Des moyens scientifiques nouveaux utilisés à la fin duXXe siècle et auXXIe siècle permettent d'affiner la connaissance – analyses physico-chimiques, usage de l'accélérateur Grand Louvre d'analyse élémentaire,spectrométrie de fluorescence des rayons X, etc.[3].

Selon Denis Guthleben, l'invention de l’encre s'est produite sur les bords du Nil, enÉgypte, il y a 5 200 ans et non en Chine comme on l'affirme souvent[4].

Les encres les plus anciennes connues sont l'encre au carbone, correspondant probablement à celle utilisée sur un ostracon vers vers 3 400 avant J.-C., et l'encre métallo-gallique dont la premièrerecette complète date duIIIe siècle après J.-C. Des encres mixtes sont cependant attestées auIIIe siècle av. J.-C., qui étaient de l'encre au carbone à laquelle on ajoutait au sel métallique ou de l'encre métallo-gallique à laquelle on joignait un composé de carbone[3].

Une encre s'apprécie par sa commodité, safluidité et sa fixité. Elle doit sécher rapidement à la surface du support. Lasolidité de l'encre, permettant la conservation sur une longue durée, a été d'une importance considérable tant pour lesbeaux-arts que pour les documents légaux et notariaux.

Elle est conditionnée, assez rarement auXXIe siècle, sous forme sèche en pastilles ou enbâton à diluer dans l'eau ou, couramment, sous forme liquide en petits flacons, qui peuvent parfois servir d’encrier, ou en bouteilles ; le conditionnement encartouches est apparu au milieu duXXe siècle.

Encres au noir de carbone

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Bâton etpierre à encre.

Les encres fabriquées à partir de produits decombustion imparfaite de bois sont donc les plus anciennes dont on ait conservé la trace.Vitruve,Dioscoride etPline en donnent des recettes, le premier indiquant qu'on part de la suie obtenue par le brulage d'unerésine, desarments devigne, de copeaux depin ou même delie de vin séchée à mélanger avec de lagomme arabique, le second ajoute à la gomme de la colle detaureau ainsi qu’un sel métallique et le troisième ajoute à la recette de Vitruve duvinaigre qui rend l’encre plus tenace, et même de l’absinthe pour éloigner lesrongeurs. Le produit séché est ensuite broyé pour l'usage. Les anciens s'en servent comme pigment et, dilué dans un liquide, comme encre. Celle-ci fraiche pouvait être effacée d'un coup de pinceau ou d'éponge humide ; séchée et adhérant au support, elle devait être grattée avec des bâtons de grès pour disparaitre[5]. Les Romains appelaientatramentum toute substance colorante noire qui servait à l'écriture, à la teinture ou à la peinture.

L'encre de Chine en est un autre exemple, qui se conserve sous la forme d'unbâton d'encre constitué denoir de fumée et d'un liant protéïque,gélatine oucolle de peau, formant un bâton que l'on frotte au moment de l'usage sur une pierre avec de l'eau. Sa préparation réalisée avec davantage de soin donnant un grain de noir de fumée très fin lié avec de la colle donnait une meilleure pénétration du produit dans les fibres du support[6]. Cette encre, dite encresumi auJapon, sèche, a l'avantage d'êtreindélébile ; mais pour cette même raison elle encrasse les plumes.

Article détaillé :Encre de Chine.

L'encre pourSefer Torah a une composition similaire à celle de l'encre de Chine ; sa préparation fait l'objet de prescriptions rituelles précises sans lesquelles le document n'aurait plus de valeur spirituelle. L’atramentum scriptorum de laRome antique est aussi basée sur le noir de carbone.

Lebistre, produitbrun de la combustion imparfaite du bois dans les cheminées, est utilisé surtout en dessin, simplement mélangé à de l'eau ou à une solution degomme arabique[7],[8].

Les encres noires prêtes à l'emploi, vendues en flacon dès le début duXIXe siècle, sont le plus souvent composées d'un pigmentnoir de carbone produitindustriellement, plus pur, dont la taille des particules est mieux contrôlée et d'un véhicule aqueux, avec quelquefois une petite proportion d'alcool éthylique. La taille des particules de carbone varie. Elle doit être faible, afin de s'infiltrer entre les fibres du papier, sans atteindre la taillenanoparticulaire, afin de conserver une bonneopacité. À ces composants essentiels peut s'ajouter un liant qui peut être une gomme, une colle protéïque ou une résine. Le liant favorise lasolidité mécanique, mais rend le nettoyage des instruments plus difficile, et change l'aspect. Enfin, les encres liquides contiennent desémulsifiants pour que les particules de pigment ne se déposent pas, des conservateurs et autres additifs (PRV2). Les fabricants ont ajusté leur composition pour la plus grande fixité, l'aspect mat ou brillant, très noir en vue de la reproduction photographique au trait, c'est-à-dire sans nuances entre le blanc et le noir, la meilleure adhérence au support, afin de pouvoir gommer les esquisses au crayon[9].

Encres mixtes

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Des formules d'encres historiques peuvent réunir tout ou partie des éléments des encres de noir de carbone et des encres métallo-galliques[10].

« (…) dès leVe siècle av. J.-C., l’encre noire semble correspondre à une encre mixte, c’est-à-dire un noir de carbone dans lequel on a ajouté des éléments métalliques, essentiellement du cuivre et du plomb, plus rarement du fer et du zinc. Les auteurs ne savent cependant pas si cet ajout d’éléments métalliques est volontaire ou s’il vient d’une contamination via un outil ou un encrier. En revanche, ces études semblent confirmer les écrits dePhilon de Byzance qui, dès leIIIe siècle av. J.-C., disent déjà qu’il faut ajouter des sels métalliques pour améliorer les propriétés de l’encre »[3].Dioscoride donne une recette qui inclut un sel métallique dans sonDe materia medica (au Livre V, 6). On possède aussi le Papyrus V de Leyde qui l'indique auIIIe siècle[11].

Encre métallo-gallique

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Article détaillé :Encre métallo-gallique.

À partir du changement de support, le rédacteur passant du papyrus ou de l’ostracon auparchemin, l'encre comportant dessels métalliques va être privilégiée alors que l’ocre rouge reste utilisé pour les encres rouges[3].

Les encres métallo-galliques sont préparées à partir d'extraits végétaux (généralement destanins) obtenus pardécoction (dans de l'eau ou du vin) ou parmacération. Aprèsfiltration, on ajoute un sel métallique,sulfate de cuivre oude fer ce qui donne un produit noir auquel on ajoute unliant (souvent de lagomme arabique).

Lanoix de galle étant la plus souvent recensée dans les recettes comme tanin, cette encre qu'on pourrait appeler métallo-tannique, ferro-gallique ou cupro-gallique par exemple, en fonction du type de sulfate utilisé, porte le nom générique de métallo-gallique[12].

Fluide, cette encre à base de noix de galle convient mieux que les encres au noir de carbone pour l'écriture à la plume. Son principe repose sur l'action de l'acide gallique extrait du végétal sur unacétate ou unsulfate de fer. Un liant, généralementglucidique, homogénéise le mélange. Le gallate ferreux incolore, en s'oxydant à l'air, devient noir. Elle pâlit et rougit avec le temps[13]. Pour permettre la visibilité immédiate de l'encre, on lui mélange une matière colorante bleue,guède ouindigo. Quand on a employé unsulfate de fer, l'encre contient de l'acide sulfurique, pouvant causer des dommages au papier avec le temps[14],Petit, Roire et Vallot 2001.

On employait pour l'écriture desplumes d'oiseau taillées, pour lesquelles l'acidité de l'encre n'avait pas d'inconvénient.

Sépia

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On appelle « encre » une substance produite par lescéphalopodes, laseiche, lecalamar, lepoulpeetc., qu'ils projettent dans l'eau sous forme d'un nuage qui surprend l'agresseur et masque sa fuite en cas d'agression.

Sous son nom italien desépia, cette substance a été utilisée comme encre, principalement dans les ports où elle était récoltée, puis plus largement auXIXe siècle[15]. Employée enlavis, elle donne une teinte brune plus terne etfroide que le bistre[16]. Sa mauvaise tenue à la lumière et la rareté de la ressource ont fait régresser son usage devenu rare, tandis que des fabricants proposent des encres de couleur proche, sans ces inconvénients.

Encres à l'aniline

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Au milieu duXIXe siècle, la fabrication industrielle de laplume d'acier permet la diffusion massive de ce produit, que l'acidité de l'encre classique corrodait. L'encreviolette préparée avec l'aniline introduite dans le dernier quart du siècle n'avait pas cet inconvénient et est devenue la plus courante, notamment dans l'enseignement[17].

Actuellement, les encres pour l'écriture sont presque toutes basées sur des colorants chimiques, principalementnigrosine ounoir d'aniline[18]. Seules certaines encres destinées à des usages particuliers comme lacalligraphie utilisent des pigments.

Encres modernes

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L'encre destylo à bille est à l'origine une encre d'imprimerie typographique, insoluble dans l'eau.

Lestylo-feutre utilise un colorant dissous dans un solvant non aqueux, comme les encres d'imprimerie héliogravure.

Les encres de couleur sont utilisées pour l'écriture, dans l’illustration de livres ou dans le dessin décoratif. La plupart des encres de couleur sont constituées d'une teinture dissoute dans l'eau. Les encres de couleur sont rarement indélébiles. Dans ce cas, elles sont basées sur un liant à base degomme laque solubilisée, avec un aspect brillant caractéristique[19].

L'encre invisible, ou encre sympathique, est une substance incolore qui ne devient visible que par une action ultérieure sur le support d'écriture (chauffage ou vaporisation d'un produit chimique).

Précautions et santé

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Label de non-toxicité de l'ACMI.

L'encre de Chine était réputée avoir des vertus médicinales. Elle contenait, outre le noir de fumée et la colle de peau qui sont ses constituant principaux, un certain nombre de parfums éventuellement antiseptiques, participant à son vieillissement. Lamédecine chinoise la considérait comme un produit pharmaceutique, à n'utiliser qu'à bon escient.

Les encres colorées modernes (et plus encore certaines recettes anciennes) font appel à descolorants et d'additifs stabilisants. Les principaux toxiques, comme lecinabre, sont interdits. Les utilisateurs se préoccupent de leur éventuelle puissanceallergène. L’Art & Creative Materials Institute (en), réunissant des fabricants du monde entier intéressés à la réputation de leurs produits, fait examiner les produits par des experts. Une encre pour laquelle aucune toxicité n'a été détectée peut porter le label « AP » ; les produits pour lesquels des précautions sont nécessaires portent le label « CL ». Les lois de certains pays industriels obligent aussi à communiquer la liste des composants qui feraient partie d'une liste officielle[20].

Les utilisateurs peuvent ingérer des substances destinées au dessin ou à l'écriture en portant leur instrument ou les doigts tachés à la bouche, en respirer les vapeurs ou les aérosols (ce qui est fréquent lors de l'utilisation d'unaérographe ou d'une peinture en bombe enspray sansmasque de protection). Le contact de la peau peut être suffisant en cas d'allergie. Certainssolvants des encres sont toxiques quand ils sont respirés, avalés ou par contact avec la peau.

Les encres autres que celles composées d'eau et de pigments 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 plus que la nature des pigments, liants et additifs n'est que rarement mentionnée sur les étiquettes. En France, les centres anti-poison disposent de données et peuvent en rechercher en cas de problème[réf. souhaitée].

Encre pour l'imprimerie

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Présentation

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La composition de l’encre d’imprimerie dépend de la technique d’impression et de la nature physique de la forme imprimante. En typographie, l’encre doit adhérer aux caractères en plomb.

En Asie, l'imprimerie xylographique utilise traditionnellement, depuis au moins leVIIe siècle[21], une encre à base d'eau. L'encre est frottée sur la matrice, la feuille est posée dessus et l'encre transférée par unfrotton. Cette technique est toujours utilisée, dans l'imprimerie artistique, comme dans lesestampes japonaises.

Johannes Gutenberg mit au point auXVe siècle l’encre typographique grasse dont le principe de base a peu évolué.

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

  • la matière colorante (de 5 à 25 % du poids selon le type d'encre) : on utilise généralement despigments très finement divisés et maintenus en suspension dans le véhicule ;
  • le véhicule (environ 70 %) : il est la phase fluide de l'encre. Il est constitué d'un mélange depolymères, de diluants et/ou desolvants. Son rôle est double : transporter le pigment ou colorant sur le support et le fixer à celui-ci. Le choix du véhicule détermine non seulement le mode de séchage mais aussi les principales caractéristiques du film d'encre (résistance, adhésion…) ;
  • les additifs (environ 10 %) : ils permettent d'optimiser les caractéristiques de l'encre pendant et après l'impression. Ils sont aussi utilisés pour faciliter la mise en œuvre de l'encre (agents dispersants, antimousse, etc.).

Selon le procédé d'impression, l'encre peut avoir un aspect très différent. Par exemple lataille-douce ou l'offset requièrent une encre visqueuse (ou pâteuse) alors que l'héliogravure, laflexographie, lasérigraphie et lejet d'encre exigent une encre très liquide.

Types de séchage

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

On peut considérer deux types de séchages : le séchage physique et le séchage chimique. Ils peuvent survenir simultanément, le but étant de réduire le temps de séchage et la consommation d'énergie.

Séchage physique

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Le véhicule de l'encre ou au moins une partie de ce véhicule, généralement les espèces de bas poids moléculaire comme les solvants, l'eau dans le cas des encres aqueuses, va pénétrer parcapillarité dans le support. Lespigments 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 principalement utilisé sur lespresses rotatives de presse (papiersjournaux) et toujours avec des supports poreux. C'est pour cette raison que l'on peut avoir de l'encre sur les doigts en frottant un papier journal.

Séchage chimique

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

Les éléments susceptibles de polymériser sont des huiles végétales (lin,colza,tungetc.) 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 decatalyseurs métalliques (sels decobalt ou demanganèse, par exemple). Lapolymérisation peut être très longue (de 8 à 24 heures, parfois plus) et on peut éventuellement l'accélérer à l'aide de sécheurs àinfrarouge (apport de chaleur).

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

Séchage mixte

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

Une partie du véhicule, essentiellement les solvants, est d'abord absorbée par le substrat poreux, ce qui laisse un film d'encre frais en surface. Celui-ci va, dans un deuxième temps, sécher par oxydo-polymérisation, en quelques heures généralement.

L'ajout de sécheurs àinfrarouge 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.

Séchage thermique

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Il combine le séchage par infiltration et parévaporation : le support absorbe 10 à 20 % du véhicule de l'encre et l'autre partie s'évapore dans des fours chauffés à100 à 200 °C augaz (butane,propane,GPLetc.) ou aufioul.

Il faut alors condenser les vapeurs pour ne pas les rejeter dans l'atmosphère et récupérer les produits.

Séchage par rayonnement ultraviolet (UV) ou par faisceau électronique

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Lapolymérisation des encres à séchageUV est provoquée par la lumière UV qui active un photo-amorceur donnant ainsi naissance à des espèces très réactives (électrons oucations). Ceux-ci induisent immédiatement une réaction de polymérisation desmonomères etoligomères réactifs contenus dans l'encre. La polymérisation a généralement lieu par voieradicalaire et plus rarement par voie cationique.

La polymérisation des encres peut être provoquée par unfaisceau électronique. De par l'énergie mise en jeu, ces encres peuvent êtreformulées sans photo-amorceur. En dehors de ce composé, la formule est assez similaire 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 soitinhibée par l'oxygène de l'air ambiant.

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

En contrepartie, ces systèmes ne sont pas compatibles avec tous les pigments, sont moins stables au stockage, et contiennent souvent des ingrédients irritants, ce qui nécessite des précautions supplémentaires lors de la manipulation des encres, et peut poser des problèmes audésencrage.

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

Offset

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

Composition

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Pigments
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Le procédéoffset permet le dépôt d'un film d'encre très fin. De ce fait, lespigments doivent avoir un très bon pouvoir colorant. De plus, ils doivent être compatibles avec lasolution de mouillage qui permet de créer uneémulsion entre l'eau et l'encre.

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

Véhicule
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Il s'agit du cœur de l'encre, c'est ce qui va lier les pigments entre eux et également au support. Généralement, on utilise un mélange composé d'une ou plusieurs résines dures cuites (température inférieure à230 °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 huiles végétales sont desliants historiques des encres, peintures ouvernis.
    • L'huile de lin est l'huile végétale la plus utilisée. Elle est extraite mécaniquement ou par action d'un solvant. Elle est produite auxÉtats-Unis, enRussie, enArgentine et enInde. Selon sa provenance, elle a des propriétés différentes. Il est nécessaire de la purifier avant son utilisation car elle contient des impuretés (tanins, etc.) qui peuvent nuire à l'encre.
    • L'huile detung est extraite des amandes des fruits du bois de tung. Elle a la propriété de bien convenir pour des encres à séchage rapide.
    • L'huile desoja est, avec l'huile de lin, l'huile la plus utilisée dans le domaine de l'imprimerie. Elle est obtenue à partir des graines. C'est l'huile la plus abondamment produite auxÉtats-Unis. Elle peut être utilisée sans purification et est appréciée pour l'amélioration qu'elle apporte au mouillage des pigments. Elle est majoritairement produite à partir de sojaOGM.
    • L'huile detournesol est principalement utilisée pour préparer des résines alkydes.
    • L'huile decolza est fabriquée pour ces applications essentiellement à partir de colza dit érucique (impropre à la consommation humaine).
    • Letallöl est unsous-produit de ladélignification desrésineux. Lors de la fabrication de lapâte à papier kraft ou au bisulfite, les résines et corps gras contenus dans le bois forment des acides gras et des sels résiniques. Après traitement, il peut être utilisé dans la fabrication des encres.
  • Les distillats pétroliers ont connu un grand essor à partir de la Seconde Guerre mondiale et sont largement utilisés à cause de leur faible coût. On les retrouve notamment dans l'impression des journaux. Cependant, lechoc pétrolier de 1973 et les fortes pressions écologiques font apparaître de nouveaux produits à base d'huiles végétales. Bien que toujours utilisées, ces encres sont soumises à une réglementation sévère.
Additifs
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La simple combinaison d'un véhicule et de pigments ne donne que des encres de piètre qualité. Pour améliorer 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, etc.

On trouve parmi ces additifs :

  • lescires (animales, végétales ou minérales) qui étaient à l'origine incorporées dans les encres pour en réduire letack. Actuellement, les cires synthétiques dominent le marché et ont pour but d'améliorer l'état de surface des encres (résistance à l'abrasion, coefficient de glissement du film d'encre, etc.) ;
  • lessiccatifs sont descatalyseurs de l'oxydo-polymérisation des encres. Ils permettent d'améliorer grandement le temps de séchage des encres de typequick set. Ce sont généralement des sels de métaux tels que lecobalt et lemanganèse ;
  • lesantioxydants permettent de contrôler l'oxydo-polymérisation des encres offset. Ils tendent à réduire la formation de peau à la surface de l'encre sans toutefois gêner le séchage de celle-ci ;
  • les composés anti-maculants sont des particules desilice ou d'amidon dont l'épaisseur est légèrement plus élevée que celle du film d'encre. Leur utilisation permet de réduire le maculage (report d'encre humide du verso sur le recto de la page suivante).

Encres à solvants :héliogravure et flexographie

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Enhéliogravure, une encre à faibleviscosité (5 à 50 mPa s) et au séchage très rapide est requise. L'évaporation d'un ou plusieurs solvants assez volatils est donc la méthode de séchage la plus rapide et la plus économique actuellement. Cependant, l'utilisation de ces solvants n'est pas sans risque : ils sont généralement très inflammables et parfois toxiques. Leur utilisation requiert de grandes précautions, et ils font l'objet d'une réglementation très sévère. Des recherches pour développer des encres à eau sont en cours, mais les résultats ne sont pas encore satisfaisants.

Laflexographie 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 principalement 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 également utilisée pour l'impression des quotidiens (enItalie par exemple). Contrairement à l'héliogravure, la flexographie a réussi à adopter les encres à eau.

Mode de séchage

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

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

  • parconduction : la bobine passe sur des cylindres chauffés ;
  • parconvection : la bobine passe au travers de sécheurs à air chaud ;
  • par radiation : rayonnementinfrarouge oumicro-onde. Il y a alors apport calorique ; à ne pas confondre avec le séchageultraviolet qui, lui, implique des changements chimiques de l'encre.

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

Solvants utilisés

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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. De ce fait, 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, etc.

Polymères utilisés

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L'ajout depolymères permet d'améliorer les propriétés du film d'encre, notamment sonadhérence au support, sasolubilité avec lesolvant choisi, sonbrillant, sa résistance et sonmouillage despigments. On utilise entre autres lanitrocellulose et l’éthylcellulose.

Additifs

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Jet d'encre

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Le procédéjet d'encre peut se diviser en deux catégories : le jet continu (Continuous Ink Jet CIJ) ou la goutte à la demande (Drop On Demand). Ceux-ci ayant également différentes méthodes d'éjection (voirjet d'encre). De ce fait 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 généralement trouver un compromis entre les performances de l'imprimante et la qualité d'impression.Une encre est toujours constituée desolvant, de matière colorante, d'un liant et d'additifs.

Le solvant, appelé aussi véhicule sert à transporter l'encre du réservoir jusqu'au média. Il contribue également grandement au séchage. Lavolatilité 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. Afin de bien déterminer le temps de séchage, on utilise généralement de laméthyl éthyl cétone (MEK), desacétates, de l'éther de glycol et desalcools. L'utilisation de ces solvants pose des problèmes environnementaux évidents. La recherche développe actuellement 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 principalement des colorants qui devaient être très 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 demétaux lourds. La nouvelle tendance est d'utiliser despigments très 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 saviscosité. Il assure l'adhésion de la matière colorante au support. Il s'agit d'un des composants les plus difficiles à doser dans la formulation. On utilisait autrefois des résines phénoliques mais celles-ci ne vieillissaient pas bien et bouchaient les têtes d'impression. Actuellement on se dirige plus vers l'utilisation decopolymères.

Les additifs sont aussi déterminants dans la qualité de l'encre. Ils sont pourtant en quantité infime (moins de 1 %). Ils cherchent à améliorer lafluidité, l'adhésion, larhéologie du liant ou laconductivité de l'encre. La conductivité est un élément déterminant dans procédé CIJ (Continuous Ink Jet), qu'il est nécessaire de bien maîtriser.

Encres à l'eau

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Les pressions législatives et environnementales ont poussé à développer des encres à base d'eau et non plus à base desolvant. En effet, les encres de baseaqueuse satisfont les exigences légales et améliorent les conditions de travail. De plus, elles permettent de réduire les coûts du retraitement des solvants.

Elles ont été en premier largement répandues enflexographie pour se développer ensuite enhéliogravure. Les supports ont tout d'abord été poreux, tels que lepapier et lecarton, et ils se limitaient donc à l'emballage et à la presse quotidienne. Aujourd'hui, ces encres permettent d'imprimer sur des supports variés tels que les filmspolyester.

Remarque : des systèmes 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 lasérigraphie.

Caractéristiques

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Composition :

  • eau : 45 à 75 % ;
  • pigment : 10 à 20 % ;
  • résine : 10 à 15 % ;
  • additifs : 1 à 7 % ;
  • solvant : 0 à 10 % ;
  • polymères. Deux types de polymères sont présents dans ces types d'encre : des hydrosolubles qui améliorent les propriétés d'imprimabilité de l'encre et des polymères en émulsion qui améliorent les propriétés du film d'encre sur l'imprimé ;
  • pigments : ils dépendent du type de véhicule, dupH de l'encre… Ils sont généralement de base organique ;
  • additifs :

Inconvénients

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Les encres à l'eau posent des problèmes pour le recyclage des papiers. En effet, l'élimination de l'encre se fait par flottation et nécessite que l'encre soit hydrophobe. L'encre à l'eau (hydrophile) n'est pas éliminée et s'accumule dans les circuits.

Encres UV (ultraviolet) et EB (à faisceau d'électrons)

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

Les encres à séchage aux rayonsultraviolet ou par faisceau d'électrons répondent à cette nouvelle demande. Le véhicule de ces encres, bien que proche des encres classiques, a une composition bien différente : elles contiennent desprépolymères, desmonomères et un photo-amorceur. Les photo-amorceurs sont excités par les rayons ultraviolets et déclenchent une réaction depolymérisation en chaîne des prépolymères et des monomères. La réaction est complète et quasi instantanée. Le film d'encre n'a dès lors, normalement, aucune odeur résiduelle, ce qui est très appréciable pour les emballages alimentaires par exemple. Le film d'encre est aussi d'une grande solidité, ce qui pose des problèmes audésencrage. Toutefois, les encres à séchage sous rayonnement ultraviolet 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 photo-amorceurs.

Électrophotographie et xérographie

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L'encre est stockée dans untoner liquide ou solide. À l'origine, l'encre était solide (sous forme de poudre) mais l'utilisation de toner liquide tend à s'étendre car il permet une meilleure qualité.

Encres thermochromiques

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Les encresthermochromiques ont la particularité d'avoir une couleur variable. Celle-ci varie de façon réversible ou irréversible en fonction de la température. Ces encres passent de l'état coloré à incolore lorsque la température s'élève.

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

Encres conductrices

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Article détaillé :encres conductrices.

« Effet encrier »

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L'encrier est le récipient qui contient l'encre. Hors de l'imprimerie, c'est un petit vase dans lequel on trempe la plume pour écrire sur le papyrus, le parchemin ou le papier. Dans une machine à imprimer, une presse, unerotative, c'est le nom donné au réservoir qui approvisionne en encre les rouleaux d'une machine à imprimer.

On ne met qu’une seule couleur dans l’encrier : pour imprimer des couleurs différentes il faut donc refaire un passage en machine pour chacune d’entre elles. Cependant, si on met deux couleurs différentes de chaque côté de l’encrier, le mouvement latéral des rouleaux qui uniformisent le débit de l’encre permet d’obtenir, en un seul passage, une couleur dégradée par le mélange des deux. On maîtrise relativement mal l'espace de transition et le mélange des encres.

Destruction

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Le devenir des encres quand le papier sur lequel on les a déposées a perdu son utilité est une préoccupation environnementale.

Incinération

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Cette section est vide, insuffisamment détaillée ou incomplète.Votre aide est la bienvenue !Comment faire ?

Le produit de l'incinération des encres avec les imprimés qui les supportent ne devrait pas comporter de substances toxiques.

Désencrage

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Cette section est vide, insuffisamment détaillée ou incomplète.Votre aide est la bienvenue !Comment faire ?

Lerecyclage des papiers imprimés exige ledésencrage.

Notes et références

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  1. a etbSégolèneBergeon-Langle et PierreCurie,Peinture et dessin, Vocabulaire typologique et technique, Paris, Éditions du patrimoine,, 1249 p.(ISBN 978-2-7577-0065-5),p. 871-872 « Encre ».
  2. JeanPetit, JacquesRoire et HenriValot,« Encres : formuler, fabriquer, appliquer », dansEncyclopédie de la peinture,t. 2, Puteaux, EREC,,p. 243 « Encres ».
  3. abc etdPauline Martinetto,« Encres et pigments des papyrus de l’Antiquité : analyses physico-chimiques récentes », dans Collectif,Chimie et Alexandrie dans l’Antiquité, Les Ulis, EDP Sciences,, 280 p.(DOI 10.3917/edp.beret.2020.01.0145),p. 145-163.
  4. Denis Guthleben,« L’invention de l’encre est souvent attribuée à la Chine ancienne. En réalité, elle a vu le jour sur les berges du Nil, il y a 5 200 ans. », dans Denis Guthleben,La fabuleuse histoire des inventions. De la maîtrise du feu à l'immortalité, Malakoff, Dunod,(lire en ligne).
  5. MoniqueZerdoun Bat-Yehouda,Les encres noires au Moyen Âge (jusqu'à 1600), Paris, Centre national de la recherche scientifique,, 464 p.(lire en ligne).
  6. Zerdoun Bat-Yehouda 1983.
  7. Bergeon-Langle et Curie 2009,p. 874 « Encre au carbone », 876 « Bistre ».
  8. Béguin 1995,p. 217.
  9. Béguin 1995,p. 216.
  10. Bergeon-Langle et Curie 2009,p. 879.
  11. Zerdoun Bat-Yehouda 1983,p. 94.
  12. Zerdoun Bat-Yehouda 1983,p. 18.
  13. Bergeon-Langle et Curie 2009,p. 877 « Encre métallo-gallique ».
  14. Bergeon-Langle et Curie 2009,p. 878 « Encre de noix de galle ».
  15. Bergeon-Langle et Curie 2009,p. 879 « Sépia ».
  16. Béguin 1995,p. 527 « Sépia ».
  17. DictionnaireFerdinand Buisson, 1911 (lire en ligne).
  18. Gomez 2016.
  19. « Encre Sennelier ».
  20. Par exemple voir(en) « Safety data sheet Winsor & Newton drawing inks non hazardous colours »(consulté le).
  21. Voir par exemple, leSūtra du Diamant conservé à laBritish Library)

Annexes

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Bibliographie

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Articles connexes

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Liens externes

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