Un marché compliqué pour les systèmes numériques

Si l'impression numérique s'est déjà fait une place au soleil dans le domaine des étiquettes - avec des chefs de file tels qu'HP et Xeikon, en particulier - c'est déjà nettement moins le cas concernant les autres matériaux d'emballages. On a surtout assisté ces dernières années à une solide accélération du numérique pour l'impression des cartons plats et ondulés, mais qu'en est-il des emballages souples? Quelles évolutions technologiques sont à l'oeuvre et quels sont les défis à relever? Autant de questions lancinantes quand on sait, par exemple, que selon la FPA (Flexible Packaging Association), l'emballage souple représente le deuxième segment du marché de l'emballage aux États-Unis, avec un chiffre d'affaires (transformateurs) d'environ 33 milliards USD (2020) et une croissance récurrente d'une année sur l'autre de 2% (même pendant la pandémie de coronavirus). Ce segment est étroitement lié au marché FMCG (produits de grande consommation), qui recouvre notamment les denrées alimentaires et les articles d'hygiène corporelle. Selon le consultant spécialisé Smithers, les volumes de matériaux d'emballages souples imprimés en numérique restent encore particulièrement modestes (environ 450 millions de mètres carrés en 2020), même si la progression a été forte ces dernières années, y compris pendant la pandémie (à peu près +29% sur 2019-2020). Les matériaux d'emballages souples placent les développeurs de systèmes d'impression numérique face à de multiples défis. On parle ici, pour l'essentiel, de feuilles "composites" minces (typiquement moins de 100 µm d'épaisseur) et extrêmement flexibles, utilisées comme emballage primaire, secondaire ou même tertiaire. Ces "complexes" peuvent comporter de cinq à dix couches de plastique (métallisé), de papier et d'aluminium. Lorsque l'on imprime l'épaisseur appropriée du multicouche (la couche imprimable ou d'impression), une exigence fonctionnelle à respecter est le maintien de l'intégrité, des propriétés physiques et des caractéristiques qualitatives de l'image de l'emballage final, également au pliage et lors de la rétraction (film thermorétractable). D'où l'importance primordiale d'une bonne adhérence de l'encre à la couche d'impression et d'une parfaite laminabilité. L'image imprimée doit aussi rester intacte après pliage ou rétraction du matériau d'emballage final (absence de craquelures ou de petits trous (piqûres)). Il convient en outre d'éviter que des constituants de l'image imprimée migrent à travers le "complexe" et entrent en contact avec l'utilisateur final ou la marchandise emballée (surtout s'il s'agit d'aliments ou de produits d'hygiène corporelle ; une multitude de prescriptions légales publiées à cet effet doivent être respectées). Les matériaux d'emballages souples (ou plus exactement, la couche imprimable de ceux-ci) s'impriment aujourd'hui essentiellement sur des presses flexographiques rotatives (de bobine à bobine) de laize (largeur de bande) typiquement plus large que 20" (50 cm) mais moins que 40" (1 m). L'héliogravure rotative (rotogravure) est un autre procédé usuel, qui est toutefois réservé aux très grandes laizes. Les évolutions des systèmes d'impression numérique s'observent notamment chez un certain nombre de chefs de file du marché de la flexo, dont Uteco et Comexi, mais peuvent aussi émaner de quelques grands transformateurs spécialisés (développements internes de Wipak et Kanaoka, notamment). Différents leaders du marché de l'impression jet d'encre, dont FujiFilm, Miyakoshi, Dainippon Screen et Landa, sont par ailleurs très actifs dans ce domaine. EFI, par la voix de son CTO Doug Edwards, a encore fait savoir au printemps 2021 (lors de l'édition virtuelle de la Drupa 2021) que son entreprise "étudiait à ce jour l'opportunité de prendre pied sur ce marché de l'emballage". Les développements actuellement en cours chez les ténors de la technologie flexo que sont Windmöller & Hölscher (W&H) et Bobst ne sont pas rendus publics. W&H avait en son temps un projet commun avec Xaar, lequel prévoyait le déploiement des têtes jet d'encre TFT (piézo à couche mince) Xaar 5601 (avec un lancement prévu pour la Drupa 2020). Xaar a cessé depuis de travailler dessus. On peut considérer aujourd'hui qu'HP Indigo, avec son procédé LEP (électrophotographie à toner liquide) a conquis une position significative dans le domaine de l'impression numérique des emballages souples. Déjà à la Drupa 2012, le constructeur avait lancé son système HP Indigo 20000 offrant une largeur de support maximale de 30" (762 mm). Le produit de deuxième génération HP Indigo 25K est sorti l'an dernier. Une image toner est construite sur le cylindre photoconducteur (PID: photo imaging drum) pour chaque couleur d'encre (max. 7 couleurs) et le tout est reporté en une seule fois (one-shot) sur le support à imprimer par l'intermédiaire d'un cylindre porte-blanchet. Dans la nomenclature d'HP Indigo, le PID est souvent appelé "cylindre porte-plaque" et le procédé LEP (liquid electrophotographic printing) est catalogué comme "offset numérique" (digital offset printing). Selon les données disponibles, plus de 240 systèmes HP Indigo 20000/25K seraient opérationnels sur le marché (mars 2021). La vitesse d'impression maximale en mode normal (c.-à-d. pas en mode EPM, Enhanced Productivity Mode), lequel fait appel à une technique de retrait des sous-couleurs (UCR - undercolour removal)) n'est que de 31 m/min (4 couleurs) ou 25 m/min (5 couleurs), mais HP a présenté une nouvelle architecture système dénommée LEPx, qui devrait en principe permettre d'augmenter la cadence à l'avenir (jusqu'à 120 m/min en 6 couleurs et moins). Jusqu'il y a une quinzaine d'années, d'autres constructeurs tels que Canon-Océ (Infinistream), Xeikon (Trillium) et Miyakoshi (Digital Press 5000) planchaient eux aussi sur des systèmes d'impression numérique exploitant des technologies électrophotographiques à toner liquide comparables, même si le but premier n'était pas d'imprimer des emballages souples. Ces recherches ont été abandonnées les unes après les autres. Force est de constater qu'exception faite de la FujiFilm MJP20 W (au Japon) /JetPress 540WV (hors Japon), la technologie à jet d'encre aqueuse (quasi exclusivement à pigments) est systématiquement utilisée. Ce qui s'explique pour différentes raisons. D'abord, celle-ci permet d'obtenir des films d'image extrêmement fins et souples sur le support après séchage. Ce qui n'est en général pas le cas des encres UV, pour lesquelles se pose le problème supplémentaire d'un séchage devant être suffisamment à coeur pour éviter la migration de monomères résiduels et de photoinitiateurs à travers la couche image et le complexe ensuite. Il convient aussi de veiller à ce que les encres UV employées ne dégagent pas de mauvaises odeurs après l'impression et le séchage (encres "low-odor"). D'un autre côté, des encres dont le solvant est l'eau placent le développeur de systèmes face à plusieurs défis de taille. D'abord et avant tout, le système doit faire en sorte que l'eau et les cosolvants à point d'ébullition élevé généralement présents (requis pour un comportement fiable et prévisible de l'encre) puissent être évacués aux vitesses nominales (jusqu'à 100 m/min en général). Ce qui se fait dans des sécheurs à air chaud et/ou rayonnement proche infrarouge (NIR, near infrared) (de la société adphos, par exemple), moyennant au besoin un "allongement" du parcours du support dans le système. L'obtention d'une adhérence suffisante des encres imprimantes au film récepteur (qui fera partie intégrante du "complexe" final) nécessite en outre l'utilisation d'une couche d'accroche (appliquée par un procédé (jet d'encre) analogique ou numérique, et qui doit, elle aussi, être séchée! ), et/ou un traitement corona de la surface. Une autre solution consiste à employer des supports prétraités spéciaux comme ceux mis au point, notamment, par Sihl (commercialisés sous la marque Artysio). Dans son système MJP20W/JetPress 540WV (codéveloppé avec Miyakoshi), FujiFilm fait appel à la technologie "EUCON" (Enhanced under-coating (corona + primaire à séchage UV)) et à un séchage par LED UV sous atmosphère azote pour contourner les inconvénients de l'utilisation des encres UV. Un durcissement intermédiaire ("pinning") par LED UV est également effectué après l'application de chaque couleur individuelle afin de garantir une qualité d'image optimale. L'annonce au printemps 2021 de la JetPress FP 790 à technologie jet d'encre aqueuse devrait annoncer la fin de la commercialisation de la JetPress 540MV (qui n'était d'ailleurs plus disponible qu'au Japon depuis quelques années). Il n'est pas impossible que ce nouveau système ait partiellement été codéveloppé avec Miyakoshi (voir aussi la spécification de la nouvelle Miyakoshi MJP30AXF au Tableau 2). Une approche totalement différente dans le domaine de la technologie à jet d'encre aqueuse est celle de Landa Digital Printing. Les encres sont d'abord projetées successivement sur un blanchet spécialement revêtu d'une couche siliconée hydrophobe, puis transférées d'un bloc au support à imprimer (d'où l'appellation de "jet d'encre indirect"). La Landa W10 Nanographic Press, basée sur la technologie "Nanographic Printing" de Landa, avait été déjà annoncée à la Drupa 2016. Aux dernières nouvelles, les premiers systèmes auraient dû sortir sur le marché dans le courant de cette année. Assez bizarrement, toute référence à cette presse a aujourd'hui disparu du site Web de Landa. À l'occasion de l'annonce d'une nouvelle fabrique d'encres à Sittard (Pays-Bas), il a été répondu que seuls les produits totalement libérés figurent désormais sur le site de Landa Digital Printing. Les systèmes Sapphire Evo (M et W) d'Uteco, codéveloppés autour de la technologie CIJ (jet d'encre continu) ((Ultra)Stream de Kodak), se caractérisent par un trajet de support incurvé, et ce dans le but d'en assurer un contrôle optimal. Cette approche se retrouve beaucoup dans les systèmes d'impression numérique d'étiquettes disponibles à l'heure actuelle. Exception notable: le système Roll - Jet FP, codéveloppé au Japon par Tritek et Kao, dont la configuration de séchage spéciale saute aux yeux. Les encres LunaJet de Kao (également utilisées sur le système FXIJ-1 Aqua, de Think Laboratory, annoncé précédemment) font appel à une technologie de nanopigments en dispersion (qui donne une haute intensité de couleurs avec un encrage très faible). À l'instar de FujiFilm et Landa, les constructeurs de systèmes à jet d'encre sont nombreux à avoir choisi de développer leurs propres encres aqueuses, primaires (numériques) et vernis de surimpression (OPV, overprint varnish). D'autres, comme Kodak, Michelman, SunJet et Kao (maison mère de Collins et Chimigraf), ont noué des accords de partenariat stratégique avec des acteurs du monde de la chimie, en rapport parfois avec la relation spécifique que ceux-ci entretiennent avec certains fabricants de têtes à jet d'encre (ex. Kao avec Memjet). Ces acteurs opèrent aussi en partie indépendamment des partenariats existants, ce qui est clairement le cas de Michelman et SunJet. Les produits de SunJet sont proposés sous la marque Amphora-FLEX. SunJet dispose aussi d'encres dites "hybrides" (aqueuses séchées par UV) dans ce même assortiment (technologie Aquacure). Actega (qui fait partie de la holding Altana), INX (filiale de Sakata) et DuPont se manifestent par ailleurs en tant que développeurs/fournisseurs d'encres inkjet et primaires aqueux (numériques) pour l'impression d'emballages souples. Comme Altana Holding est co-actionnaire (pour environ 33%) de Landa Digital Printing, il est fort possible qu'Actega (co)-développe les encres "nanographiques" de Landa. Chez Actega, on parle d'une offre globale (encres-primaires-vernis) sous la marque ACTDigi Jettable. Chez DuPont, les nouvelles encres annoncées feront partie de la gamme de produits bien connue Artistri, disponible chez INX sous la marque WXKC Digital Inks. Covestro aussi propose désormais des polymères spécifiques pour cette application. L'on peut s'attendre à ce que d'autres acteurs de l'industrie chimique se focalisent sur ce marché de l'emballage. Les fournisseurs de matériaux d'emballages souples consentent d'énormes efforts depuis quelques années pour rendre ceux-ci plus aptes au recyclage. Ce qui, en première analyse, veut dire tendre vers des multicouches moins complexes, de préférence monomatériaux. Pour y arriver, on évoque le développement de nouvelles couches de film (ex. PE mono-orienté (MDOPE) ou biorienté (BOPE)), en remplacement notamment du PA (polyamide) et du PET métallisé. Nul doute que ces évolutions apporteront leur lot de contraintes quant au choix de la technologie d'impression à utiliser (qu'elle soit analogique ou numérique). Ainsi, la surface à imprimer des complexes en PE/PP monomatériau sera clairement moins polaire. Il est important d'en tenir pleinement compte au moment du développement de nouveaux systèmes et encres/primaires destinés à l'impression numérique des matériaux d'emballages souples.