Les encres flexographiques et d'héliogravure à base de solvants sont largement utilisées dans les secteurs de l'emballage souple et de l'impression d'étiquettes. Le système de liant détermine directement la netteté d’impression, la résistance au frottement et la stabilité de stockage des pigments. En tant qu’éther de cellulose non ionique soluble dans les solvants organiques, l’éthylcellulose (EC) présente d’excellentes propriétés filmogènes, une bonne capacité de libération du solvant, un pouvoir de modulation rhéologique et une bonne stabilité de dispersion des pigments. Elle est largement utilisée dans les encres flexographiques, les encres d’héliogravure pour plastiques, les encres de sérigraphie et les encres spéciales destinées aux emballages alimentaires. Cet article aborde les caractéristiques moléculaires de l’éthylcellulose, ses fonctions essentielles dans les systèmes d’encre, le choix du grade de viscosité, les applications typiques des formulations ainsi que les problèmes courants liés aux procédés, en mettant l’accent sur la fourniture de références pour le développement de formulations d’encres flexographiques.

Propriétés physico-chimiques fondamentales de l'éthylcellulose

L'éthylcellulose est obtenue par une réaction d'éthoxylation et d'éthérification de la cellulose de coton raffinée. Elle se présente sous forme de poudre blanche, insoluble dans l'eau mais soluble dans la plupart des mélanges de solvants organiques tels que les alcools, les esters, les cétones et les hydrocarbures aromatiques. Pour les produits commerciaux destinés à la fabrication d'encres, la teneur en éthoxy varie généralement entre 48,0 % et 49,5 %.

Principaux atouts

1. Polymère thermoplastique permettant d'obtenir des films transparents et souples, résistants à la fragilisation à basse température.​

2. Excellente résistance à la graisse, à l'alcool et à l'eau, avec des performances anti-blocage remarquables.​

3. Excellente compatibilité avec la nitrocellulose, la résine polyamide, la résine acrylique et la résine maléique.​

4. Combustion et décomposition propres, sans résidus de cendres.​

5. Effet d'encombrement stérique permettant de stabiliser les systèmes de dispersion de pigments.

Les grades commerciaux sont classés en fonction de la viscosité de la solution (solution de toluène/éthanol 8:2, 5 %, à 25 ℃) : EC N10, N50, N100, N200. La qualité EC N100 est la plus couramment utilisée pour les encres flexographiques pour plastiques et constitue une référence essentielle pour les fabricants d’encres d’Amérique latine.

Les cinq fonctions principales de l'éthylcellulose dans les systèmes d'encre

1. Liant filmogène à haut rendement permettant d'améliorer la durabilité du revêtement

Le EC peut être utilisé seul ou mélangé à d’autres résines comme liant d’encre. Après évaporation du solvant, il forme des films continus, denses et transparents qui encapsulent solidement les particules de pigment et adhèrent aux substrats, notamment les films PE, BOPP et PET, le papier et la feuille d’aluminium. – Résistance au frottement et aux rayures des films d’encre ; réduction de la décoloration et des rayures lors du stockage en piles d’articles imprimés.​- Propriété anti-blocage (anti-adhérence) pour éviter le transfert d’encre lors de l’enroulement à grande vitesse après impression.​- Propriétés barrières modérées améliorant la résistance à l’eau et aux huiles végétales, adaptées aux applications d’emballages souples alimentaires.

2. Modificateur rhéologique pour une imprimabilité optimisée (atout majeur pour la flexographie)

L'éthylcellulose confère aux encres une pseudoplasticité (comportement de fluidification sous cisaillement) : la viscosité diminue sous l'effet du cisaillement à grande vitesse exercé par les rouleaux d'impression, ce qui permet un transfert fluide de l'encre ; la viscosité remonte rapidement dès que la force de cisaillement disparaît, une fois que l'encre a quitté la plaque d'impression.

✅ Problèmes rencontrés par le secteur résolus :

– Projection d'encre, affaissement et gain de point lors de l'impression flexographique et en héliogravure.​

– Sédimentation des pigments et séparation de phases lors du stockage statique de l'encre.

​- Netteté des points insuffisante pour l'impression de couleurs foncées et claires sur des presses à grande vitesse.

3. Stabilisateur de dispersion pigmentaire destiné à empêcher la floculation et l'agglomération

Les chaînes polymères EC s'adsorbent à la surface des pigments inorganiques et organiques et forment des couches créant un encombrement stérique qui empêchent le rapprochement et l'agglomération des particules de pigments. Avantages : meilleure stabilité au stockage des pâtes colorantes broyées avec une tendance réduite à la grossissement des particules ; saturation des couleurs plus élevée et teinte stable des encres ; dosage réduit des dispersants séparés et meilleure résistance à l'alcool des systèmes.

4. Réguler le débit de libération du solvant pour optimiser le séchage

Par rapport à la résine de polyamide et à la nitrocellulose, l'éthylcellulose permet une libération équilibrée du solvant. Dans les systèmes de solvants à base d'alcool et d'ester, elle évite la formation d'une pellicule en surface, la rétention de solvant à l'intérieur et les défauts qui en découlent, tels que les bulles, les piqûres et les problèmes de séchage lent, ce qui la rend adaptée aux lignes de production flexographiques à vitesse moyenne à élevée.

5. Améliorer la compatibilité du système et pallier les lacunes des résines mixtes

Les encres à base de polyamide pur présentent une résistance à la chaleur insuffisante ; les encres à base de nitrocellulose ont tendance à être cassantes et à se fissurer facilement. Les systèmes composés EC permettent :

‑ Réduire la dose de nitrocellulose et limiter le risque de jaunissement des films d'encre ;

‑ Renforcer la stabilité thermique des encres à base de polyamide et améliorer leur adaptabilité aux processus de laminage ultérieurs.

Solutions de sélection par calibre pour différents procédés d'impression

1. Encres d'impression flexographique (principales applications chez les clients)

Supports compatibles : film BOPP, film PE, étiquettes papier-plastique, emballages souples

✅ Classes recommandées : EC N50 / EC N100

‑ N50 : faible viscosité, teneur en solides plus élevée et bonne fluidité ; convient aux encres de couleur claire destinées à l'impression à grande vitesse sur rouleaux anilox à faible profondeur de gravure.

‑ N100 (grade standard recommandé) : viscosité, résistance du film et propriétés anti-sédimentation équilibrées pour les encres flexographiques couleur à usage général.

Dosage d'ajout recommandé : 3 %‑12 % par rapport à la formule totale (à ajuster en fonction de la viscosité souhaitée).

2. Encres d'impression en héliogravure sur plastique

Les grades à haute viscosité N100 et N200 sont recommandés pour l'impression en héliogravure à vitesse moyenne et faible. Le EC à haute viscosité renforce la résistance du film et améliore sa résistance au frottement.

3. Encres de sérigraphie et encres de marquage spéciales

Les huiles N10 / N50 à faible viscosité sont recommandées pour optimiser le pouvoir d'étalement et éviter le colmatage des tamis.

⚠ Principes clés de sélection : une viscosité plus élevée confère un effet d'épaississement plus marqué et une meilleure résistance du film à dose d'addition égale ; une viscosité trop élevée peut entraîner une viscosité initiale excessive de l'encre et compliquer le broyage. Une solubilité et une transparence optimales sont obtenues lorsque la teneur en éthoxy se situe entre 48 et 49,5 %.

Conclusion

Dans les systèmes d’encres à base de solvants, l’éthylcellulose n’est pas seulement une résine épaississante, mais une matière première multifonctionnelle qui combine des propriétés filmogènes, de dispersion, de modulation rhéologique et anti-blocage. Pour les encres flexographiques destinées aux emballages souples, un grade de viscosité adapté (grade industriel N100), un taux d’ajout optimisé et un système de solvants approprié permettent d’améliorer simultanément l’imprimabilité et la durabilité du film d’encre final. Elle constitue une solution importante pour les formulateurs d’encres afin de relever des défis tels que la perte de netteté des points, la sédimentation et la faible résistance au frottement.