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Accueil / Actualités / Actualités de l'industrie / La qualité d'impression a réussie tous les contrôles – Pourquoi l'encre se transfère-t-elle ou s'écaille-t-elle après le thermoscellage
Actualités de l'industrie
Durabilité de l’encre pour emballage flexible
Un film d'emballage flexible imprimé qui semble parfait à la livraison (image nette, couleur correcte, surface lisse) peut entraîner une perte d'encre, un délaminage partiel ou des dommages à l'image après un thermoscellage, un laminage ou un traitement en cornue. Ce mode de dysfonctionnement est particulièrement courant dans les emballages alimentaires, les sachets de boissons et les emballages flexibles pharmaceutiques, où le système d'encre doit survivre non seulement à l'impression, mais aussi à toutes les conditions de transformation et d'utilisation finale en aval auxquelles l'emballage est confronté.
Pourquoi une qualité d'impression normale ne garantit pas la durabilité du thermoscellage
L'adhésion au repos (la liaison entre l'encre et le substrat dans des conditions ambiantes) et l'adhésion thermomécanique (la liaison sous une chaleur et une pression combinées) sont des propriétés différentes du même système encre-substrat. Les tests standard de traction et de frottement mesurant le premier ; ils ne peuvent pas reproduire les conditions d'une mâchoire de thermoscellage appliquant une pression à 150-200°C pendant des fractions de seconde, ou la température et la pression combinées d'un cycle de stérilisation en cornue.
La plupart des tests d’adhérence de l’encre sont effectués à température ambiante et à l’humidité ambiante. Le thermoscellage introduit simultanément une température élevée et une pression mécanique, une combinaison qui peut révéler des faiblesses interfaciales complètement invisibles dans des conditions de test standard.
Le mécanisme de transfert d’encre thermoscellée
1
La mâchoire de thermoscellage entre en contact avec le film
La mâchoire de scellage applique de la chaleur et de la pression sur la zone de scellage. Le substrat se ramollit ou fond dans la zone du joint ; la couche d'encre dans la zone de scellement est soumise à la fois à la température élevée transmise à travers le substrat et à la pression mécanique de la mâchoire.
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La température de la couche d’encre augmente
À mesure que le substrat est ramolli, le film d'encre au niveau de l'interface absorbe la chaleur. La température de transition vitreuse (Tg) ou point de ramollissement de la résine liée de l’encre est un seuil critique : une fois l’encre ramollie, ses propriétés mécaniques changent fondamentalement.
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La liaison interfaciale s'affaiblit sous la chaleur et la pression
À température élevée, les interactions adhésives à l’interface encre-substrat subissent une transition thermique. En fonction de la composition chimique de l'encre, certains mécanismes adhésifs deviennent moins efficaces à température élevée, en particulier ceux qui dépendent de la liaison hydrogène ou de l'adsorption physique plutôt que de la liaison chimique.
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La pression applique une contrainte de cisaillement à travers l’interface
La pression mécanique de la mâchoire de scellement n'est pas purement compressive : elle inclut des composants de cisaillement, en particulier sur les bords de la zone de scellement, là où le joint passe à la zone non scellée. Ces forces de cisaillement agissent sur l’interface affaiblie au moment précis où la liaison adhésive est le plus compromis thermiquement.
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L'encre se transfère sur la surface opposée ou se délamine
Si l'interface affaiblie à la température de la mâchoire de scellement ne peut pas résister au cisaillement appliqué, l'encre se soulève du substrat dans la zone de scellement - se transférant sur la face de joint opposée, restant adhérée à la mâchoire de scellement ou se délaminant lors de la séparation des surfaces de joint après refroidissement.
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Les dommages causés à l'image deviennent visibles après le scellement
Une fois l'emballage scellé et la broyeur relâchée, l'encre transférée, déplacée ou délaminée est visible sous forme de couleur manquante, d'images fantômes sur la face du sceau ou de bords d'encre irréguliers au niveau de la limite du sceau.
Facteurs déterminant la résistance au thermoscellage des encres d’emballage
| Liant d'encre Tg et point de ramollissement | La température à laquelle le liant d'encre passe d'un état rigide à un état souple est le principal déterminant de la résistance thermique : les encres avec des liants à Tg plus élevé maintiennent leur intégrité mécanique plus longtemps aux températures de scellage. |
| Énergie de surface du substrat et traitement Corona | Un niveau de traitement corona adéquat crée davantage de sites de liaison chimique à l’interface encre-substrat – des liaisons moins sensibles à la température que l’adhésion physique seule |
| Uniformité de l'épaisseur du film d'encre | Les dépôts d'encre localement plus épais dans les zones à forte couverture ont une masse thermique plus importante et se ramollissent plus lentement, mais ils ont également un volume total à déplacer sous pression plus importante - l'uniformité compte plus que l'épaisseur moyenne. |
| Densité de réticulation de l'encre | Une densité de réticulation plus élevée dans les encres UV ou EB durcies augmente la Tg efficace et améliore la résistance mécanique au cisaillement à température élevée |
| Température du joint et temps de séjour | Une température de scellage plus élevée et un temps de séjour plus long augmentent tous deux la charge thermique sur la couche d'encre : un fonctionnement dans des conditions de scellage efficaces minimales réduit la contrainte de l'encre compromettant l'intégrité du scellage. |
| Couverture d'encre de la zone de scellement | Concevoir la mise en page d'impression pour minimiser la couverture d'encre dans la zone de thermoscellage est le moyen le plus direct de réduire le risque de transfert d'encre. Dans la mesure du possible, les zones de scellage doivent être sans encre ou utiliser un vernis de surimpression résistant à la chaleur. |
Là où les défauts de l’encre thermoscellée sont les plus courants
Zones d'encre à haute couverture au niveau du joint
Les couleurs sombres, les blocs solides lourds et les encres métalliques dans ou à proximité de la zone de scellage sont les zones à risque le plus élevé : leur plus grande épaisseur et leur masse de film d'encre créent plus de possibilités de transfert sous chaleur et pression.
Structures laminées avec de l'encre entre les canapés
Dans les films laminés à impression inversée, la couche d'encre se trouve entre le substrat et l'adhésif de laminage : la contrainte thermique due au thermoscellage se transmet à travers le stratifié jusqu'à l'interface, en particulier lorsque l'adhésif de laminage a une résistance thermique plus faible.
Applications de cornue à haute température
La stérilisation en cornue à 120-135°C pendant des périodes prolongées combinent une température élevée et une pression de vapeur – des conditions bien plus sévères que le thermoscellage seul et nécessitant des systèmes d'encre spécialement conçus pour la résistance en cornue.
Sceller les zones de bord et de coin
La transition des zones scellées aux zones non scellées au niveau des bords du joint concentre les contraintes de cisaillement lors de la séparation des mâchoires. Même lorsque l'encre de la zone de scellage est retenue pendant le scellage, les zones de bord sont plus susceptibles de présenter une micro-délamination à l'ouverture de l'emballage.
Foire aux questions
Si l’encre réussit un test d’adhésion à l’eau bouillante, cela signifie-t-il qu’elle réussira également le test de thermoscellage ?
Pas essentiellement : les tests d’adhésion à l’eau bouillante indiquent la stabilité de la liaison encre-substrat sous contrainte thermique et humide sans pression mécanique. Le thermoscellage ajoute une composante de pression importante qui agit simultanément avec la contrainte thermique. Il s’agit de modes de dysfonctionnement différents qui nécessitent une évaluation distincte.
La zone de thermoscellage doit-elle toujours être exemptée d’encre ?
Lorsque la conception de l’emballage le permet, l’approche la plus fiable consiste à conserver la zone de scellage sans encre. En pratique, cela n'est pas toujours réalisable avec des conceptions à fond perdu : dans ces cas, le système d'encre utilisé dans la zone de scellage doit être spécifiquement évalué pour sa résistance au thermoscellage et documenté par rapport aux conditions de scellage utilisées en production.
Un vernis de surimpression peut-il protéger la couche d'encre dans la zone de scellage du transfert de chaleur ?
Un vernis de surimpression résistant à la chaleur appliqué sur l'encre dans la zone de scellage peut améliorer la résistance thermique en ajoutant une couche à Tg plus élevée au-dessus de l'encre. L'dépend de l'efficacité des propriétés thermiques du vernis, de son adhésion au type d'encre spécifique et de sa compatibilité avec les conditions de scellement. Ce n'est pas une solution universelle mais peut être efficace dans des applications spécifiques.
Le transfert d’encre est-il plus probable sur certains types de substrat ?
Oui : les substrats qui se ramollissent à des températures plus basses (certaines polyoléfines, polyéthylène basse densité) transmettent plus d'énergie thermique à la couche d'encre lors du scellage, ce qui augmente le risque. Les substrats ayant une énergie de surface plus élevée et une meilleure compatibilité chimique avec le liant d’encre donnent des liaisons initiales plus fortes et plus résistances à l’affaiblissement thermique.
Clé à retenir
Le transfert d'encre et le délaminage après le thermoscellage constituant un défaut d'adhésion thermomécanique et non un défaut d'impression : l'encre a été correctement appliquée, mais la liaison entre l'encre et le substrat n'a pas été conçue pour résister à la combinaison de chaleur et de pression appliquée lors du scellage.
- Les tests d'adhérence au repos ne prédisent pas la durabilité du thermoscellage : la température et la pression créent un ensemble des conditions de défaut non présentes dans les tests de ruban adhésif ou de frottement standard.
- La Tg du liant d'encre, la densité de réticulation et la chimie de la surface du substrat sont les principales variables de formulation pour la résistance au thermoscellage.
- La couverture d'encre de la zone de scellage, la température du scellage et le temps de séjour sont les principales variables du processus.
- Les zones d'encre à couverture surélevées et les bords des joints sont systématiquement les endroits les plus à risque d'échec du transfert d'encre.
Vous rencontrez un transfert d'encre, un délaminage ou des dommages à l'image après le thermoscellage dans un emballage flexible ? Notre équipe technique peut vous aider à évaluer la compatibilité du système d'encre et des processus pour vos conditions d'étanchéité spécifiques.
