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Vous êtes ici : Accueil > Technique > Consommables > La solution de mouillage dans le procédé offset (4)           Révision : 29 novembre 2000
La solution de mouillage dans le procédé offset
Bernard Pineaux - EFPG
(juillet 1998)
 
IV - Fonctionnement et contrôle de la solution de mouillage
 
4.1. Importance du pH  [Sommaire dossier]

Les solutions de mouillage acides présentent un certain nombre d'avantages, qui seront exposés dans les paragraphes suivants. Il est cependant fondamental d'ajuster et de fixer le pH de la solution à une valeur appropriée. Si les plages de valeurs recommandées peuvent varier d'une source à l'autre, on retrouve fréquemment des valeurs assez similaires (comme en témoigne le tableau 4.A).

Il faut savoir que les solutions de mouillage acides utilisées aux Etats-Unis ont des pH plus faibles que celles employées en Europe [Laufs, 1995], ce qui explique certains écarts.

Plage de valeurs de pH recommandée Source
de 3,5 à 4,0 Jeffrey, 1995
de 3,5 à 5,5 Peters, 1991
de 4,0 à 5,5 Eldred, 1993
de 4,3 à 5,5 Burris, 1993 ; Hodgson, 1987
de 4,5 à 5,5 Laufs, 1995
de 4,5 à 6,0 Dédame, 1989
de 4,6 à 5,5 Zanon, 1995
de 4,7 à 5,3 4, 1997
de 4,7 à 5,5 2, 1983 ; Gardner, 1991 ; Schmitt, 1987
de 4,8 à 5,3 Schmitt, 1993
de 4,8 à 5,5 6, 1995 ; Sirost, 1990 ; Stefanini, 1992
de 5,0 à 5,5 08, 1983

Tableau 4.A. Les plages de pH recommandées par la littérature spécialisée pour une solution de mouillage acide

Toutefois, si l'on passe en revue les phénomènes dépendant du pH, qu'ils soient indésirables ou, au contraire, souhaitables, on constate bientôt que la plupart des problèmes apparaissent en dehors de la plage de valeurs type du tableau 4.A (qui est de 4,5 à 5,5 environ).

L'importance du pH se manifeste de plusieurs manières.
4.1.1 Par rapport au "dégraissage" de la plaque

On dit qu'une plaque "graisse" lorsque ses parties non imprimantes commencent à accepter l'encre. Rappelons que, du fait de son énergie de surface élevée (60 à 70 mN/m), l'oxyde d'aluminium est facilement mouillé par une encre offset. C'est la solution de mouillage qui, en s'étalant sur les zones non imprimantes, repousse l'encre. Le "graissage" intervient donc lorsqu'il n'y a pas assez de solution de mouillage sur les zones non imprimantes : c'est pourquoi l'on parle également de "sèche".

Nous avons vu au paragraphe 3.2.2. que l'acide (phosphorique, par exemple) réagissait avec les groupements hydroxydes subsistant à la surface d'oxyde d'aluminium, et en favorisait ainsi le mouillage. Cet effet s'estompe si le pH est supérieur à 5,5 [Ibid.].

De plus, le point isoélectrique de l'oxyde d'aluminium est atteint pour un pH voisin de 5 [Laufs, 1995].

On appelle point isoélectrique le point d'une interface pour lequel les champs électriques présents dans la double couche se neutralisent. Ce point dépend naturellement du pH de la solution, puisque ce dernier influence son activité ionique. En atteignant le point isoélectrique, on s'assure de la stabilité de l'interface (c'est-à-dire, dans notre cas, du bon mouillage de l'oxyde d'aluminium par la solution de mouillage).

Tout solide ionique possède une valeur de pH pour laquelle il n'y a pas de charge nette de surface (cette dernière est égale et opposée à la charge totale de la double couche [Hiemenz,1977]), c'est-à-dire que la surface est électriquement neutre [Morrison, 1977].

Un pH trop acide (typiquement inférieur à 4,5) va modifier la structure des molécules de gomme arabique, et ainsi en diminuer l'efficacité [2, 1983 Page, 1984].

Enfin, une trop forte acidité tendra à dégrader la couche photopolymère (zone imprimante) de la plaque plus rapidement [Burris, 1993 ; Laufs, 1995].

4.1.2 Par rapport au séchage

Les encres "quick set", utilisées pour l'impression offset sur machine à feuilles, doivent sécher le plus rapidement possible après avoir été imprimées. Pour ce faire, elles contiennent des siccatifs, qui sont des catalyseurs de l'oxydo-polymérisation des huiles siccatives et des résines modifiées à l'aide d'huiles siccatives. Ce sont en général des sels métalliques d'acides gras, tels que les sels de cobalt et les sels de manganèse [Blayo, 1994].

Un pH trop acide (inférieur à 4,5) va réduire l'efficacité des siccatifs [6, 1995 ; Laufs, 1995 ; MacPhee, 1988].

4.1.3 Par rapport aux risques de corrosion

Nous avons vu au paragraphe 3.5.1. que la corrosion des métaux était favorisée par la présence d'ions hydronium. Une solution de mouillage acide est donc par définition corrosive. C'est pourquoi il est important de fixer son pH à une valeur aussi élevée que possible, mais qui reste compatible avec le bon fonctionnement de la solution. Là encore, de nombreux auteurs s'accordent sur une limite inférieure de 4,5 [2, 1983 ; Hodgson, 1987 ; Laufs, 1995 ; Uhlemayr, 1992 ; Zanon & Charrier, 1990]. Schmitt, quant à lui, mentionne 4,8 [Schmitt, 1993].

4.1.4 Par rapport à l'émulsionnement

Un pH supérieur à 5,5 (Zanon & Charrier mentionnent une valeur de 5,8 [Zanon & Charrier, 1990] et Schmitt une valeur de 5,3 [Schmitt, 1993]) va accroître la prise de solution de mouillage par l'encre [Laufs, 1995] et ainsi perturber l'équilibre entre l'encre et la solution de mouillage [6, 1995]. Tam interprète ce phénomène par le caractère acide (pH environ = 4,5) de la plupart des véhicules d'encre. Si le pH de la solution de mouillage qui s'émulsionne est peu différent de celui de l'encre, les pigments apparaissent mieux liés au véhicule, et l'encre absorbe moins de solution. Lorsque le pH de cette dernière se rapproche de la neutralité, le gradient de pH ainsi créé favorisera l'émulsionnement [Tam, 1995].

C'est probablement ce même gradient qui explique la tendance des solutions alcalines à émulsionner l'encre dans la solution de mouillage (voir § 1.4.2).

Selon Schmitt [Schmitt, 1987], un pH inférieur à 4,4 réduit la quantité de solution de mouillage absorbée et émulsionnée par l'encre, provoquant un "placage" (c'est-à-dire, une accumulation d'encre) sur le blanchet, dans les zones imprimantes.

Enfin, Surland a constaté que la capacité d'émulsionnement d'un couple encre/solution de mouillage était proportionnelle au produit de son pH par sa conductivité. Il ne fournit pas d'interprétation à ce constat empirique [Surland, 1983].

4.1.5 Par rapport à la couche éventuelle du papier

La couche d'un papier couché est généralement alcaline. Or, sur presse offset, cette couche est en contact avec de la solution de mouillage résiduelle, présente sur le blanchet suite aux contacts de ce dernier avec la plaque mouillée.

Si la solution de mouillage est trop acide, c'est-à-dire si son pH descend en dessous de 4,5, la solution présente sur le blanchet risque de réagir avec la couche du papier en la dissolvant partiellement [2, 1983 ; Alluchon, 1990 ; Laufs, 1995 ; Page, 1984].

À la lecture de ce paragraphe, on comprend pourquoi la littérature spécialisée recommande une valeur de pH comprise entre 4,5 et 5,5. Nous pouvons même aller plus loin en suggérant une plage de pH la plus étroite possible autour de la valeur 5,0. Il ne faut cependant pas oublier que cette valeur sera également fonction de la composition de l'additif de mouillage, puisque tous les ingrédients ne fonctionnent pas nécessairement de manière optimale à une valeur de pH égaleà 5,0.

 
4.2 Importance de la température [Début chapitre] [Sommaire dossier]

Sur la plupart des presses offset, une centrale distribue la solution de mouillage vers les groupes d'impression. Cette centrale, plus ou moins sophistiquée, peut regrouper des systèmes de dosage automatique de l'additif (et éventuellement d'isopropanol), de mesure du pH et de la conductivité (voir § 4.3), etc. La centrale est la plupart du temps réfrigérée, typiquement entre 8 et 12 °C.

4.2.1 Par rapport aux risques d'évaporation

Si la solution de mouillage comporte de l'isopropanol, il faut retarder le plus possible son évaporation. L'isopropanol est en effet très volatil, et aurait le temps, dans certaines conditions, de s'évaporer avant d'avoir pu jouer son rôle d'aide au mouillage de la plaque et à l'émulsionnement de la solution de mouillage dans l'encre. En réfrigérant la centrale de mouillage, on réduit considérablement l'évaporation de l'alcool isopropylique avant qu'il n'atteigne le système de mouillage, et on améliore l'efficacité de la solution de mouillage. De plus, on réduit la consommation de ce composé organique volatil polluant, classé dans la catégorie des produits "irritants", et coûteux [Johnson, 1997].

4.2.2 Par rapport à la viscosité de l'émulsion

Toutes les solutions de mouillage n'utilisent pas de l'isopropanol, et de plus en plus font appel à des substituts. Cependant, il y a tout de même lieu de réfrigérer de telles solutions, afin de minimiser l'élévation de température au sein des groupes d'impression. En effet, à vitesse élevée, les multiples frottements entretenus, entre autres, à l'intérieur d'un système d'encrage, vont rapidement échauffer l'encre et l'émulsion, et en diminuer les viscosités. Il s'en suivra un émulsionnement plus rapide de la solution de mouillage dans l'encre [Fetsko, 1986]. Zanon évoque même la possibilité de voilage (émulsionnement de l'encre dans la solution de mouillage, qui génère un voile légèrement coloré à la surface des zones non imprimantes) [Zanon, 1995].

En refroidissant la solution de mouillage, on commence par en augmenter la viscosité : ainsi, la viscosité de l'eau pure passe de 0,9 mPa.s à 25 °C à 1,3 mPa.s à 12 °C. L'épaisseur d'un film liquide étant proportionnelle à la puissance 2/3 de sa viscosité, on va augmenter l'épaisseur du film de solution de mouillage si on en abaisse la température [2, 1983]. Cela peut être perçu comme un avantage à faible vitesse (le transport du film de solution de mouillage devenant plus aisé). Cependant, l'imprimeur cherche par ailleurs à apporter à la plaque un film de solution de mouillage aussi fin que possible.

Il faut donc trouver un compromis entre la nécessité de réfrigérer la centrale de mouillage pour mieux contrôler l'évaporation de produits volatils et réguler la température à l'intérieur du groupe d'impression, et celle de ne pas trop refroidir la solution de mouillage, afin de ne pas trop augmenter l'épaisseur du film transporté dans le groupe de mouillage.

 
4.3 Importance de la conductivité [Début chapitre] [Sommaire dossier]

Un liquide offre une certaine résistance au passage d'un courant électrique. Cette résistance dépend :

   de la nature du liquide (présence de charges, mobilité de ces dernières, etc.) ;
  de son état (température, viscosité, etc.) ;
  de la distance que les charges doivent parcourir à l'intérieur du liquide.

L'eau pure a une conductivité de 3,6 mS/m ou 0,036 mS/cm (micro siemens par centimètre). Dans les faits, la conductivité d'une eau distillée de bonne qualité variera entre 1 et 8 mS/m [Tardat-Henry & Beaudry, 1992].

À l'intérieur d'une solution de mouillage, toutes les substances ne se dissolvent pas sous forme d'électrolytes, et tous les électrolytes ne conduisent pas le courant aussi efficacement. Cependant, dans nos applications, une augmentation de la conductivité d'une solution de mouillage signifiera presque toujours que les substances dissoutes sont plus nombreuses. Mais la conductivité n'est pas proportionnelle à la quantité de substances dissoutes (du fait des équilibres chimiques en présence).

Le nombre de substances électrolytes dissoutes n'est pas le seul facteur influençant la conductivité de la solution. La nature de ces substances (mobilité des ions, capacité de dissociation) et la température (qui va, en général, diminuer la viscosité de la solution et en augmenter la mobilité ionique) affectent également la conductivité [Ibid.].

Du fait que la solution de mouillage est tamponnée, il n'est pas suffisant d'en contrôler le pH pour s'assurer de la constance de sa qualité. En revanche, un conductimètre (étalonné sur une solution électrolyte de conductivité connue) permettra de contrôler la conductivité de la solution de mouillage en cours de production. Ainsi, on détectera toute variation dans la quantité de substances dissoutes, avant que celle-ci n'affecte la valeur du pH. Par exemple, une dissolution partielle de la couche de papier par une solution de mouillage trop acide sera détectable par une mesure de conductivité.

Il est évident que la mesure de conductivité ne peut que révéler un "symptôme" : le diagnostic reste du ressort du conducteur de presse.

 
 
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