Trois grands facteurs déterminent la désencrabilité d’un produit imprimé : la méthode d’impression et le type d’encre utilisés, le papier sur lequel il est imprimé et la méthode de désencrage utilisée. Cet article mettra principalement l’accent sur la technologie d’impression et le type d’encre utilisé, mais commençons par aborder rapidement la méthode de désencrage.
Recyclage
Désencrage du papier : quelles sont les encres qui s’y prêtent le mieux ?
L’une des étapes les plus complexes du processus de recyclage du papier est le désencrage, à savoir le processus d’élimination de l’encre imprimée du papier usagé, pour permettre sa transformation en nouveau papier. Nous détaillons ce processus dans la première partie de notre série, que vous pouvez lire ici. Parmi les principaux défis du désencrage, citons le fait que toutes les encres ne se ressemblent pas. Si certaines sont faciles à enlever, d’autres peuvent s’avérer plus tenaces, voire incompatibles avec les méthodes de désencrage disponibles. C’est ce point que nous allons aborder dans cet article.
Les bases du désencrage
La méthode de désencrage la plus répandue est la flottation par moussage, qui fonctionne très bien pour éliminer les encres offset et d’héliogravure conventionnelles. Ces technologies d’impression sont les plus anciennes et représentent la majeure partie du papier récupéré. Ce processus de désencrage a donc été spécialement conçu pour éliminer ces encres. Le développement des imprimantes numériques et de nouvelles technologies d’impression a entraîné l’apparition sur le marché de nouveaux types d’encres qui se sont avérés problématiques, voire totalement incompatibles avec cette méthode de désencrage.
Vous pouvez parcourir notre article consacré au désencrage par flottation par moussage, mais pour résumer, les vieux papiers récupérés sont collectés, triés, déchiquetés, filtrés, nettoyés et ajoutés à de l’eau pour commencer le désencrage. Dans le cadre de ce processus, une solution savonneuse est ajoutée au mélange de fibres de papier et d’eau, et de l’air est insufflé dans le réservoir pour former des bulles. Les particules d’encre se séparent des fibres du papier, se fixent sur les bulles de savon et flottent jusqu’à la surface où une mousse se forme et est écumée, laissant derrière elle les fibres blanches du papier désencré.
Qu’est-ce qui détermine une bonne désencrabilité ?
Plusieurs facteurs déterminent la désencrabilité des encres, les plus importants étant leur caractère hydrophobe ou hydrophile, la taille de leurs particules et leurs caractéristiques.
Le graphique ci-dessous montre dans quelle mesure les différents types d’encres se prêtent ou non au désencrage.
Hydrophobe ou hydrophile
Le processus de désencrage par flottation par moussage fonctionne en séparant les matériaux hydrophobes (molécules repoussées par l’eau ou la craignant) des matériaux hydrophiles (molécules attirées par l’eau ou solubles dans celle-ci).
Lorsque les fibres du papier gonflent dans l’eau savonneuse, les particules d’encre hydrophobes se détachent des fibres et cherchent un autre support auquel se lier, se fixant volontiers sur les bulles de savon flottant dans l’écume. Bien que théoriquement faciles à séparer des fibres du papier, les particules d’encre hydrophiles sont attirées par l’eau. Elles finissent de ce fait par se mélanger à la source d’eau (en la colorant), plutôt que de se fixer sur les bulles de savon.
Représentez-vous les encres hydrophiles comme une chaussette rouge dans une machine à laver : une petite quantité suffit à teindre tout le linge en rose. À l’inverse d’une machine à laver, le désencrage par flottation par moussage utilise toutefois un cycle d’eau fermé. Cela signifie qu’au lieu de devoir la changer à chaque fois, l’eau utilisée pour le désencrage n’est pas rejetée directement dans l’environnement, mais est réutilisée lors du cycle suivant. S’il s’agit d’une excellente nouvelle en matière de durabilité, elle n’en présente pas moins un inconvénient de taille. En effet, dans un cycle aussi fermé, les encres impossibles à retirer de l’eau s’accumulent naturellement au fil du temps, ce qui signifie que chaque chaussette rouge qui entre dans le processus colore le cycle de l’eau.
De ce fait, les encres à base d’eau (solubles dans l’eau par nature) ne peuvent pas être éliminées efficacement lors du désencrage par flottation par moussage et s’accumulent donc dans le système d’eau fermé de l’usine.
De l’importance de la taille
La taille des particules a également un impact important sur la désencrabilité, car elle influe sur le comportement desdites particules dans le cadre de la méthode de désencrage par flottation par moussage. Le principe de Boucles d’or est une bonne façon d’envisager la taille des particules d’encre : trop petites, elles ne peuvent pas se fixer correctement sur les bulles de savon pour être portées à la surface ; trop grosses, leur poids les fait couler au fond ; mais il existe un juste milieu, une taille optimale, « juste bien ». La plage exacte du « juste bien » varie en fonction du type spécifique d’encre utilisé et des conditions du processus de flottation.
Caractéristiques des particules (rigides ou souples)
Le processus de flottation par moussage est répété dans plusieurs cuves afin de garantir la meilleure qualité possible des fibres de papier désencrées. Comme nous l’avons mentionné, la flottation par moussage se déroule dans le cadre d’un cycle d’eau fermé. Les fibres de papier traversent donc chaque cuve avec la même eau du début à la fin. On trouve entre chaque cuve une grille qui permet de retenir les particules les plus tenaces. C’est ici que les caractéristiques des particules d’encre font toute la différence. Il existe des particules « rigides », qui sont facilement retenues par ce tamis, et des particules « souples » qui peuvent passer à travers en raison de leur souplesse.
Les particules de toner sec contiennent ainsi un polyester rigide qui est retenu par le tamis. Les particules de toner liquide, en revanche, contiennent un polyéthylène (PE) souple qui passe directement à travers le tamis.
Conclusion : le désencrage est une entreprise complexe
Impossible de le nier : le désencrage est un sujet complexe. Les encres recouvrent tout un spectre et ne sont certainement pas toutes noires ou toutes blanches. Bien qu’il existe des lignes directrices à propos des encres qui se prêtent le mieux au désencrage par flottation par moussage, il n’y en a pas moins toujours des exceptions et certaines encres doivent être évaluées au cas par cas, afin de déterminer si certains facteurs – comme l’impression sur un papier spécial – influencent leur désencrabilité.
Vous vous demandez peut-être pourquoi le processus de désencrage n’a pas évolué au fil du temps, ou pourquoi cette question ne semble pas plus urgente, dans la mesure où nos systèmes de recyclage sont « pollués » par des technologies d’impression incompatibles. Les installations de désencrage traditionnelles ont vu le jour pour traiter les encres offset et d’héliogravure conventionnelles, et aujourd’hui encore, la plupart des papiers récupérés sont imprimés à l’aide de telles encres. En comparaison, l’impression numérique ne représente que 3,85 % du volume total imprimé. Dans ce chiffre, l’impression jet d’encre représente 2,4 % et l’impression électrophotographique (toner)*, 1,45 %. Le volume d’impression jet d’encre devrait certes augmenter d’ici 2027, mais il s’agit encore d’une très petite part du gâteau global.
Du coup, bien qu’il suffise d’une chaussette rouge pour teindre tout le linge en rose, lorsque tout le panier est rempli de blanc, c’est ce dernier qui a la priorité. L’occasionnelle chaussette rouge peut être ajoutée au linge foncé ou, dans le cas du papier, être recyclée avec d’autres matériaux de qualité inférieure pour créer de nouveaux produits comme le papier kraft ou le carton ondulé.
* Chiffres tirés de « The Future of Digital vs Offset Printing to 2027 » de Jon Harper Smith
Publié par © Smithers Information Ltd 2022
Découvrez les différents types d’encre et leurs propriétés de désencrage ci-dessous
Pour mieux comprendre les nuances entre les différents types d’encre, sélectionnez-les ci-dessous pour apprendre s’ils se prêtent ou non au désencrage.
Non, la méthode de flottation par moussage ne permet pas de désencrer les encres flexographiques conventionnelles.
L’impression flexographique utilise généralement des encres à base d’eau et celles-ci ne peuvent pas être entièrement éliminées lors du désencrage par flottation de moussage. L’état légèrement alcalin du processus de désencrage entraîne la décomposition du liant de l’encre, ce qui entraîne l’apparition de minuscules particules de pigment solubles dans l’eau, d’une taille inférieure à 1 micron. Ces particules sont trop petites pour se fixer sur les bulles d’air et permettre une bonne flottation. Si l’on ajoute à cela le fait que les particules sont solubles dans l’eau, cela signifie qu’elles évoluent à travers le processus de flottation par moussage en même temps que les fibres de papier. Par conséquent, l’eau devient grise avec le temps, tout comme la pâte à papier désencrée finale. Des quantités même infimes d’imprimés flexographiques présentes dans un mélange suffisent à détériorer considérablement la qualité et la blancheur de la pâte désencrée.
Impossible de répondre simplement par oui ou par non.
Les encres jet d’encre sont utilisées dans les imprimantes professionnelles et de bureau. Principalement à base d’eau, elles sont contenues dans des cartouches composées d’un certain ratio pigment/eau (qui maintient l’encre à l’état liquide), ainsi que d’ingrédients supplémentaires comme le glycol ou la glycérine. Ces derniers permettent à l’encre de pénétrer dans le papier et d’y rester, ce qui complique la séparation de l’encre et des fibres du papier lors du désencrage. Des papiers tels que notre DNS high-speed inkjet NF bénéficient d’un traitement de surface qui crée une « couche d’acceptation de l’encre » afin de maintenir les pigments à la surface du papier. L’utilisation de tels papiers spécialement traités améliore considérablement la désencrabilité d’un produit imprimé.
Intéressons-nous de plus près à deux catégories jet d’encre : à base de colorants et à base de pigments.
Encres jet d’encre à base de colorants
La méthode de flottation par moussage ne permet pas de désencrer les encres jet d’encre à base de colorants.
Celles-ci sont principalement utilisées dans les imprimantes jet d’encre de bureau à domicile. Ces encres sont composées de colorants entièrement dissous dans l’eau. Lors du désencrage par flottation par moussage, elles se comportent comme la « chaussette rouge dans la machine à laver ».
En plus d’être trop petites pour se fixer efficacement sur les bulles de savon, les particules d’encre sont solubles dans l’eau et finissent donc par se mélanger au cycle de l’eau et le colorer.
Encres jet d’encre à base de pigments
Les encres jet d’encre à base de pigments sont plus faciles à éliminer par la méthode de flottation par moussage, mais ne sont néanmoins pas encore optimales. Utilisez un papier spécialement traité pour améliorer la désencrabilité.
Ces encres sont le plus souvent utilisées dans des imprimantes jet d’encre à grande vitesse. Elles sont hydrophobes et présentent des particules légèrement plus grandes que leurs équivalents à base de colorants. Cela permet aux particules de se fixer plus facilement sur les bulles de savon, mais les encres jet d’encre à base de pigments restent difficiles à séparer des fibres du papier. L’utilisation d’un papier jet d’encre spécialement traité, comme DNS high-speed inkjet NF ou DNS high-speed inkjet CF, permet de contourner ce problème, car le traitement de surface aide à séparer l’encre des fibres du papier.
Oui, la méthode de flottation par moussage permet de désencrer le toner sec.
L’impression laser à toner sec constitue l’une des méthodes d’impression numérique les plus populaires au quotidien et la bonne nouvelle, c’est qu’elle est optimale pour le désencrage par flottation par moussage. Cette technologie d’impression n’utilise pas d’encre liquide, mais une poudre très fine appelée toner. Ce toner sec est contenu dans des cartouches et déposé sur le papier à l’aide d’une technologie laser, après quoi le papier passe par une unité de fusion, qui utilise la chaleur pour fusionner le pigment en place.
Contrairement à la plupart des autres types d’encre, le toner sec ne contient aucun liquide. En l’absence de solvant, le toner sec reste à la surface du papier et ne s’incruste pas dans les fibres. Lors du désencrage par flottation par moussage, ses particules présentent la taille idéale pour se fixer sur les bulles de savon. D’autres composants présents dans le toner sec, comme la résine de polyester et la cire, sont fondus thermiquement lors du processus d’impression/fusion. Au désencrage, ces particules « rigides » sont facilement capturées par les tamis du filtre et n’affectent pas le résultat.
Non, la méthode de flottation par moussage ne permet pas de désencrer l’Electroink ou le toner liquide.
L’Electroink est un type de toner liquide mis au point par HP Indigo, qui consiste en particules de pigment chargées électriquement et dissoutes dans un liquide de transfert. Cette encre crée des imprimés de haute qualité qui résistent à la décoloration et au frottement et permettent une impression brillante, ce qui en fait notamment une méthode d’impression populaire pour les photos. L’inconvénient, c’est qu’elle ne se prête pas au désencrage par flottation par moussage.
Les dissolvants utilisés dans les installations de désencrage par flottation par moussage (la solution savonneuse) ne sont en effet pas assez puissants pour décomposer les particules de toner liquide, et les très gros amas de particules d’Electroink sont trop lourds pour adhérer aux bulles de savon.
Sans compter que le toner liquide contient une pellicule élastique en polyéthylène (PE), qui ne peut pas être suffisamment supprimée. Ces particules « souples » passent directement à travers les tamis du filtre et salissent l’eau.
Ici encore, impossible de répondre simplement par oui ou par non.
Le durcissement par ultraviolets (ou séchage UV) est un processus photochimique qui voit une lumière ultraviolette à haute intensité utilisée pour polymériser ou « sécher » instantanément des encres, revêtements ou adhésifs. Les encres UV sont conçues pour résister à l’eau et aux solvants, ce qui les rend également résistantes aux méthodes de désencrage traditionnelles. Certaines encres spécialisées, comme les encres métalliques ou fluorescentes, peuvent en outre contenir des métaux lourds ou d’autres substances qui les rendent difficiles à éliminer lors du désencrage et peuvent laisser des résidus ou des taches sur le papier.
Les encres UV sont généralement jugées inadaptées au désencrage parce qu’elles laissent des taches de saleté dans la pâte désencrée (ou DIP, pour « de-inked pulp »). Certains fabricants d’encres mettent au point des encres UV spécialement désencrables depuis quelques années. Celles-ci constituent toujours l’exception plutôt que la règle. Ainsi, sauf mention explicite, les encres UV et LE-UV ne sont pas considérées comme désencrables. C’est d’autant plus vrai si un vernis est appliqué sur l’imprimé, car cela peut affecter la désencrabilité globale.