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Une nouvelle génération d'ingénieurs
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Matériaux & couleur : Encres - 4FMT1087

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  • Volumes horaires

    • CM : 15.0
    • TD : ?
    • TP : 6.0
    • Projet : ?
    • Stage : ?
    • DS : 1.5
    Crédits ECTS : 28.0
  • Responsables : Anne BLAYO

Objectifs

  • Connaître les principales caractéristiques des encres d’imprimerie et des vernis, suivant les différents procédés d’impression : compositions typiques, procédés de séchage
  • Etre capable d’identifier les causes de quelques problèmes d’impression relatifs aux encres
  • Etre capable de travailler sur les encres spéciales, telles que les applications à de nouvelles technologies (micro-électronique, par exemple).

Objectif du TP
Étude de propriétés rhéologiques typiques d’encres d'imprimerie.
Utilisation du matériel de laboratoire spécifique aux encres.

Contenu

1. Introduction : caractéristiques générales des encres
2. Pigments et colorants solubles
3. Encres offset
4. Encres pour la flexographie et pour l’héliogravure
5. Encres pour le jet d’encre et toners
6. Encres pour la sérigraphie
7. Encres et vernis photopolymérisables
8. Propriétés des encres et vernis (propriétés rhéologiques, physico-chimiques …)
9. Introduction aux encres spéciales

TP
Séance 1 - Comportement rhéologique de deux encres utilisées en impression numérique.

Matériels :
Fluides :

  • Encre pour transfert thermique
  • Encre aqueuse.
    Instrumentation :
    Rhéomètres rotatifs (géométries cône/plan et cylindre coaxiaux)

Travail demandé :

1. Encres aqueuses :
1.1. Étudier le comportement rhéologique des encres avec une géométrie de cylindres coaxiaux.
Lire la notice du Rheolab QC
A gradient de cisaillement fixé (100s-1), suivre l'évolution de la viscosité en fonction du temps. Mesurer la viscosité en régime permanent et indiquer la température.
Imposer une rampe croissante de gradient de cisaillement (de 100 à 1500s-1) pendant 5 minutes. Tracer la courbe d’écoulement de l'encre. Quel modèle rhéologique permet de décrire le comportement sous écoulement de cisaillement des encres?

1.2.Étudier le comportement rhéologique des encres avec une géométrie cône/plan.
Lire la notice du Physica MCR 301.
Se placer à la température de mesure de la pièce.
A gradient de cisaillement fixé (100s-1), suivre l'évolution de la viscosité en fonction du temps. Mesurer la viscosité en régime permanent. Comparer la valeur à celle obtenue avec le Rheolab QC.
Imposer une rampe croissante de gradient de cisaillement (de 100 à 1500s-1) pendant 5 minutes. Tracer la courbe d’écoulement de l'encre. Quel modèle rhéologique permet de décrire le comportement sous écoulement de cisaillement des encres? Comparer la valeur à celle obtenue avec le Rheolab QC.

2.Encres à transfert thermique :
L'étude sera effectuée sur le rhémoètre MCR 301.

2.1.Chercher le point de fusion de l'encre (changement d'état solide / liquide).
2.2.Tracer l'évolution de la viscosité en régime permanent en fonction de la température (5 températures) à gradient de cisaillement constant.
Décrire le protocole de mesures choisi.
Quelle loi permet de décrire le comportement de l'encre? Calculer l’énergie d’activation à l’écoulement.
Imposer une rampe décroissante de températures pendant 5 minutes. Tracer la courbe d’écoulement de l'encre en fonction de la température. Comparer avec la courbe précédente. Le modèle s'applique

Séance2 - Viscosité et tack des encres offset

Matériels :
Fluides :

  • Encres offset
    Instrumentation :
  • Viscosimètre LARAY
  • Chronomètre
  • Tack-mètre TACK-O-SCOPE
  • Pipette IGT
  • Jauge de granulométrie de North

Travail demandé :

1.Viscosité :
Lire la notice du viscosimètre Laray.
Mesurer la viscosité des deux échantillons à température ambiante.
Décrire et effectuer une expérience permettant de mettre en évidence la thixotropie des encres sur ce genre de dispositif.

2.Tack :

Mode opératoire :

a. Répartir le volume d’encre mesuré à la pipette IGT sur le rouleau de distribution, laisser l’encre se répartir pendant 1 min. puis abaisser le rouleau de mesure.
b. Commencer la série de mesures au bout de 1 min. et prendre une mesure toutes les minutes pendant 4 à 5 min.
c. Vérifier de temps à autre que la température est bien stable.

Nettoyer au White Spirit après chaque série.


2.1. Influence de la charge d'encre :
Conditions opératoires fixées : Température = 20°C – Vitesse = 150 m/min (vitesse III).
Mesurer la charge à vide du tack-mètre en fonction du temps. Tracer Tack = f(t) à vide.
Faire 4 séries de mesures avec les volumes d’encre déposée suivants : 0,4 cm3 ; 0,6 cm3 ; 0,8 cm3 et 1 cm3.
Tracer Tack = f(t) pour chaque volume d’encre déposé, en tenant compte de la valeur à vide.
Estimer l’épaisseur d’encre sur les rouleaux du tack-mètre, sachant que les rayons des rouleaux sont :
Rouleau distributeur = 2 cm
Rouleau moteur = 3,5 cm
Rouleau de mesure = 2,55 cm

2.2. Influence de la vitesse
Conditions opératoires fixées : Température = 20°C – Volume d’encre = 0,6 cm3.
Mesurer la charge à vide du tack-mètre en fonction de la vitesse. Tracer Tack = f(vitesse) à vide.
Effectuer une série de mesures avec l’encre en faisant varier la vitesse toutes les 30 s, de la vitesse I (50 m/min.) à la vitesse VII (350 m/min.). Prendre la mesure du tack avant de changer de vitesse.
Tracer Tack = f(vitesse), en tenant compte de la valeur à vide.

2.3. Mesure du tack de différents types d’encres
Conditions opératoires fixées : Température = 20°C – Volume d’encre = 0,6 cm3 – Vitesse = 150 m/min (vitesse III).
Comparer le comportement sur Tack-o-scope des deux encres offset. Tracer Tack = f(t) pour chaque encre en tenant compte de la valeur à vide précédemment déterminée en fonction du temps.

2.4. Influence de la température
Conditions opératoires fixées : Volume d’encre = 0,6cm3 – Vitesse = 150 m/min (vitesse III).
Effectuer 3 séries de mesures aux températures suivantes : 15°C, 30°C et 40°C.
Pour chaque température, tracer Tack = f(t) à vide, puis Tack = f(t) avec l’encre, en tenant compte de la valeur à vide.

Prérequis

Pour les TP
Cours Encres
Cours Rhéologie des liquides

Contrôles des connaissances

1 seul examen écrit pour les 3 cours : colorimétrie, encres et photophysique, photochimie
rattrapable en 2e session

TP CR, non rattrapable en 2e session

Pour les TP
A rendre dans un délai de 15 jours maximum après la séance 2.
Plan : 1) Introduction – 2) Matériaux et techniques expérimentales – 3) Résultats et discussion – 4) Conclusions.
Joindre vos tableaux de mesures au compte-rendu (en annexe par exemple).
L'idée est que l'on puisse refaire le TP sans l'énoncé!

La note d'examen écrit est une évaluation commune au trois cours : colorimétrie, encre et photophysique-photochimie.

Calendrier

Le cours est programmé dans ces filières :

cf. l'emploi du temps 2018/2019

Informations complémentaires

Code de l'enseignement : 4FMT1087
Langue(s) d'enseignement : FR

Vous pouvez retrouver ce cours dans la liste de tous les cours.

Bibliographie

-Lewis P. A. “Pigment Handbook“ 2d ed., Ed. Wiley & sons, 1988

  • Christie R.M. “Colour Chemistry“, Royal Society of Chemistry, 2001.
  • Laden P. “Chemistry and Technology of Water Based Inks“, Ed. Blackie Academic & Professional, 1997.
  • Solomon D.H., The chemistry of organic film formers, 2nd edition , R.E. Krieger, Malabar, Florida, 1982.
  • Leach R.H., R.J.Pierce, E.P.Hickman, M.J.Mackenzie and H.G.Smith, The Printing Ink Manual, Blueprint, London, 5th ed., 1993.
  • Blayo A., « Formulations des encres d’imprimerie », Techniques de l’Ingénieur, 2007.

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Grenoble INP Institut d'ingénierie Univ. Grenoble Alpes