Encres à base de Nitrocellulose

Les encres à base de nitrocellulose sont largement utilisées dans l'impression d'emballages souples en raison de leurs caractéristiques chimiques et physiques qui les rendent idéales pour les applications sur des films plastiques, du papier et des substrats métalliques. La nitrocellulose est un polymère dérivé de la cellulose par traitement à l'acide nitrique et sulfurique, ce qui donne un matériau doté d’excellentes propriétés filmogènes et d'adhérence.

Nous examinons ci-dessous les caractéristiques, les avantages et les limites des encres nitrocellulosique pour l'impression d'emballages flexibles.

 

Composition des encres à base de nitrocellulose

Les encres d'impression flexographique et héliographique qui contiennent de la nitrocellulose comprennent une combinaison de résines, de pigments, de solvants et d'additifs. La nitrocellulose sert de liant principal, fournissant une matrice stable qui retient les pigments et se lie efficacement au substrat. Les solvants utilisés sont choisis pour faciliter l'application et le séchage rapide pendant le processus d'impression.

La composition typique de ces encres peut inclure :

 

• Résine liante : nitrocellulose (10% ÷ 30%).
• Pigments : pour donner de la couleur et de l'opacité.
• Solvants : acétate d'éthyle, MEK, alcool isopropylique et autres solvants volatils à évaporation rapide.
• Additifs : Dispersants, agents rhéologiques et modificateurs de tension superficielle pour améliorer la fluidité et l'adhérence.

 

Propriétés des encres nitrocellulosiques

Les encres à base de nitrocellulose ont plusieurs propriétés qui les rendent particulièrement adaptées à une utilisation sur des emballages souples :

 

• Séchage rapide : grâce à la volatilité des solvants, les encres sèchent rapidement même à basse température, réduisant ainsi le risque de maculage lors de l'impression à grande vitesse.
• Excellente adhérence : la nitrocellulose a une excellente adhérence à une large gamme de substrats, tels que le polyéthylène, le polypropylène, les polyesters et les films métalliques.
• Bonne résistance mécanique : les films d'encre sont souples mais résistants, conservant leur intégrité même pendant les processus de pliage et de laminage.
• Polyvalence : les encres peuvent être formulées pour l'impression flexo et héliogravure, en s'adaptant aux différentes exigences et vitesses d'impression.

 

Applications dans l'emballage flexible

Les encres à base de nitrocellulose sont principalement utilisées pour l'impression sur des matériaux d'emballage flexibles pour les produits alimentaires, pharmaceutiques et de consommation :

 

• Emballage en polypropylène : convient aux sacs, sachets et emballages refermables.
• Films laminés : utilisés dans les structures multicouches, où l'encre doit maintenir sa stabilité pendant le processus de laminage.
• Papier et carton : leur bonne adhérence et un séchage rapide les rendent également adaptés à l'impression sur du papier d'étiquettes et d'emballage.

 

Avantages et limites des encres à base de nitrocellulose

Avantages:

• Séchage rapide : minimise le risque de transfert indésirable et améliore la qualité d'impression.
• Haute compatibilité avec les pigments : la nitrocellulose a une grande capacité à disperser divers types de pigments, fournissant des couleurs vives et uniformes.
• Bonne résistance chimique : aux produits chimiques, graisses et huiles, caractéristiques importantes pour les emballages alimentaires et pharmaceutiques.

 

Limitations:

• Tendance au jaunissement : dans des conditions d'exposition prolongée à la lumière UV ou à la chaleur, la nitrocellulose peut jaunir avec le temps.
• Sécurité : la nitrocellulose est hautement inflammable, ce qui nécessite des mesures de sécurité strictes lors de la manipulation et du stockage.
• Contraintes réglementaires : l'utilisation de solvants volatils signifie que ces encres doivent être conformes aux réglementations environnementales en matière de composés organiques volatils (COV).

Réglementation et sécurité des encres à base de nitrocellulose

En raison de leur inflammabilité et de leur teneur en solvants, les encres à base de nitrocellulose sont soumises à des réglementations strictes. En Europe, le règlement REACH exige l'utilisation contrôlée de solvants dangereux et l'évaluation du risque d'exposition à long terme. Aux États-Unis, l'EPA réglemente l'émission de COV et la manipulation sans danger de ces encres dans les processus industriels.

 

Développements récents et encres à faible impact environnemental

Avec les restrictions croissantes sur les COV et la demande croissante de durabilité, les fabricants développent des alternatives à base de nitrocellulose avec une teneur réduite en solvants ou basées sur des mélanges solubles dans l'eau. Ces encres hybrides cherchent à conserver les caractéristiques de séchage et d'adhérence de la nitrocellulose tout en réduisant l'impact sur l'environnement.

 

Comment récupérer en toute sécurité les solvants usagés contenant des encres à base de nitrocellulose

 

La distillation de solvants résiduaires contenant des encres à base de nitrocellulose peut présenter des risques liés à la nature chimique de la nitrocellulose et aux conditions de fonctionnement du procédé. La nitrocellulose, en fait, est connue pour être une substance hautement inflammable et thermiquement instable, en particulier lorsqu'elle est mélangée à des solvants à faible point d'éclair.

Pour le recyclage en toute sécurité des solvants contenant de la nitrocellulose, il est essentiel d'adopter des systèmes de distillation avancés et une approche systématique comprenant des techniques et des mesures de sécurité appropriées. Voici quelques bonnes pratiques pour effectuer une récupération sûre et efficace :

 

Évaluation préliminaire de la composition du solvant

• Effectuez une analyse chimique du solvant usé pour identifier la concentration de nitrocellulose et d'autres composants potentiellement instables.
• Évaluez la présence d'impuretés ou de catalyseurs qui pourraient affecter la stabilité thermique.

 

Filtration et prétraitement

• Avant de distiller, retirez les solides du solvant usé. Cela réduit le risque de colmatage et d'accumulation de résidus dans la chaudière.
• Dans certains cas, un prétraitement avec des agents neutralisants peut aider à stabiliser la nitrocellulose et à réduire sa réactivité.

 

Distillation sous vide et inertage

• La distillation sous vide est fortement recommandée pour réduire le point d'ébullition du solvant, minimisant ainsi l'exposition de la nitrocellulose à des températures élevées.
• Maintenez un profil de pression et de température contrôlé pour éviter les pics de chaleur soudains.
• Utilisez des gaz inertes tels que l'azote pour maintenir une atmosphère sans oxygène à l'intérieur de l'installation afin de réduire considérablement le risque d'incendie ou d'explosion pendant la distillation.

 

Systèmes de surveillance et de sécurité

• Installez des capteurs de température et de pression pour surveiller les conditions de fonctionnement en temps réel.
• Mettre en place des systèmes d'alarme et des soupapes de sécurité automatiques pour intervenir immédiatement en cas de détection de conditions anormales.

 

Élimination sûre des résidus

• Les résidus contenant de la nitrocellulose doivent être éliminés comme des déchets dangereux et ne doivent pas être accumulés ou laissés sécher à l'air libre.
• Utilisez des conteneurs antistatiques et des zones de stockage dédiées pour prévenir le risque d'auto-inflammation.