Peter Kiddell, de la FESPA UK, fait le point sur les encres utilisées dans l’impression du verre et de la céramique, dans la première partie d’une série de deux articles.

Au Royaume-Uni, nous avons l’habitude d’appliquer des images sur tous les types de surfaces en verre et en céramique, principalement autour de Stoke on Trent, où tous les éléments des techniques ont été développés et affinés.

Des entreprises telles que Wedgwood, Royal Crown Derby, Royal Doulton, etc. ont développé une fière histoire d’impression sur des articles en céramique en utilisant la sérigraphie, la tampographie et l’impression lithographique. C’est la sérigraphie et la tampographie qui feront l’objet de cet article.

Plus récemment, la technologie d’impression numérique a été adoptée pour l’impression de carreaux de céramique et la création de transferts de céramique à court terme. Il ne faut pas confondre ces procédés avec l’utilisation d’encres de sublimation qui sont transférées sur des céramiques revêtues de polyester, du verre et d’autres matériaux.

Dans les applications graphiques, l’abrasion mécanique est un aspect et la résistance aux produits chimiques en est un autre. Pendant de nombreuses années, la technique privilégiée a consisté à utiliser des pigments fusionnés à la surface à des températures élevées. Ces pigments étaient inorganiques.

Les pigments organiques qui adhèrent à la surface deviennent de plus en plus populaires à mesure que l’impact environnemental du processus et des pigments qui le composent perd de sa popularité. En partant du principe que le pigment est la partie de l’encre qui donne la couleur, quelle est la différence ?

Pigments inorganiques

Les pigments inorganiques sont dérivés de composés minéraux. Il s’agit généralement d’oxydes ou de sels d’un ou de plusieurs métaux. Ils sont résistants à la température, à la lumière du soleil et aux attaques chimiques et mécaniques. Leur inconvénient est qu’ils étaient autrefois fabriqués à partir de plomb, de cadmium, de chrome et d’autres métaux lourds, ainsi que de zinc, d’étain, etc.

Cela signifie qu’ils présentent un risque potentiel pour la santé et l’environnement. Certains sont encore utilisés, mais les métaux lourds que sont le cadmium, le chrome et le plomb ont été remplacés par des matériaux beaucoup plus sûrs. Les pigments inorganiques ne peuvent pas être dissous dans les solvants conventionnels.

Pigments organiques

Les pigments organiques proviennent de plantes, soit à l’état naturel, soit lorsqu’elles ont été transformées en huile et ses dérivés. Les pigments contiennent tous du carbone, ce qui permet de formuler une gamme presque illimitée de couleurs, qui peuvent être très vives, voire fluorescentes.

Les pigments organiques ne permettent pas d’obtenir une véritable couleur métallique, contrairement aux pigments inorganiques. Les pigments organiques sont normalement formulés dans des encres composées de résines et de solvants ou, dans le cas des systèmes ultraviolets, sans solvants.

Les encres ou émaux inorganiques sont un mélange de particules de verre (fritte), de pigments, de solvants, de cires ou d’huiles et d’additifs.

Il est possible d’utiliser des pigments métalliques dans des résines organiques et les effets peuvent être proches des émaux, mais les finitions miroirs ne sont possibles que dans des applications spécialisées où l’encre métallique est imprimée au dos d’une feuille de plastique très brillante. Cette méthode ne convient pas à l’impression sur verre ou céramique. Si vous souhaitez obtenir de véritables effets métalliques sur le verre ou la céramique, vous devrez utiliser un émail inorganique (encre/couleur).

Encres thermoplastiques

Outre les types d’encres présentés ci-dessus, il est possible d’utiliser ce que l’on appelle une encre thermoplastique lors de l’utilisation d’encres/émaux inorganiques. Il s’agit d’un système d’encre qui, à température ambiante, se présente sous la forme d’un solide semblable à de la cire.

Lorsque la température est portée à 65-70oC (parfois plus), la cire se liquéfie et, en fonction de sa composition et de la température, sa viscosité se situe entre 800 et 2000 Cp. L’encre thermoplastique est particulièrement utile pour l’impression de plusieurs couleurs, car lorsque l’encre chaude entre en contact avec la céramique ou le verre froid, elle durcit rapidement, ce qui permet de surimprimer des couleurs supplémentaires.

La méthode normale de chauffage de l’encre consiste à la faire fondre au préalable et à la verser sur un pochoir en treillis d’acier. La maille est traversée par un courant électrique contrôlé qui chauffe l’encre et la maintient dans un état d’impression fluide.

Le système est si efficace qu’il permet d’imprimer plusieurs couleurs sur des bouteilles en verre à des cadences allant jusqu’à 7 000 par heure. Il est nécessaire de disposer des cadres isolés adéquats sur lesquels la maille est montée et d’un équipement propriétaire pour contrôler le courant électrique qui passe à travers la maille. N’envisagez pas d’installer ce système sans l’avis d’un spécialiste !

Cette méthode est également utilisée pour les céramiques. Dans les deux cas, l’objet imprimé doit passer dans un four pour le verre ou dans un four pour la céramique. Le four et le lehr doivent être contrôlés très soigneusement en ce qui concerne la vitesse, le profil de température et l’atmosphère interne, sans quoi les couleurs changent et les images se déforment.

L’utilisation d’émaux inorganiques, thermoplastiques ou liquides, peut consommer beaucoup d’énergie. Une alternative beaucoup moins coûteuse consiste à utiliser des encres organiques à base de pigments qui ne sont pas fusionnés par la fritte de verre sur la surface du verre, de la céramique ou sous la glaçure.

Les pigments organiques ne résisteraient pas aux températures nécessaires pour faire fondre la fritte de verre dans l’encre, mais leur durcissement ne nécessite qu’une fraction de l’énergie nécessaire.

Les encres organiques durcies par la chaleur utilisées dans cette application sont les encres réactives qui utilisent un catalyseur pour obtenir une surface dure et résistante aux produits chimiques et les encres de cuisson qui nécessitent des températures élevées de 120 à 150 °C pour déclencher une réaction chimique.

Les systèmes d’encre à séchage ultraviolet gagnent considérablement du terrain dans la décoration du verre. Le séchage UV instantané permet d’obtenir des couleurs multiples et l’adhérence, ainsi que la résistance chimique, sont telles que les articles imprimés avec ce système résisteront au lavage à la vaisselle à de nombreuses reprises.

Les bouteilles, les verres et d’autres objets en verre sont désormais imprimés de cette manière, mais vous n’obtiendrez pas les effets métalliques brillants comme un miroir que l’on peut obtenir avec des pigments métalliques inorganiques. Les encres à séchage UV ne peuvent pas être utilisées pour les applications sous glaçure, car les pigments seraient détruits par la cuisson de la glaçure.