Controle de Tensão na Rotogravura: Zonas, Realimentação e Registro

O controle de tensão na rotogravura é mais crítico em prensas de bobina. A rotogravura folha a folha não tem problema de tensão a resolver, porque cada folha é presa por garras e registrada por marcas de frente e laterais enquanto a prensa fica momentaneamente parada sob a impressão. A rotogravura rotativa funciona de outra forma. O substrato avança a uma velocidade constante enquanto os rolos de pressão de borracha aplicam pressão em velocidade sincronizada, e os dois movimentos se combinam em uma condição efetivamente estática entre a chapa e a bobina. O registro em várias cores depende, portanto, de um requisito acima de todos os outros: uma bobina que avança de forma constante com tensão estável desde o desenrolamento até o rebobinamento.

Zonas de Tensão e o Que Cada Uma Deve Fazer

As prensas de rotogravura normalmente dividem o controle de tensão em quatro zonas: desenrolamento, tração de entrada, tração de saída e rebobinamento. Rolos de borracha acionados separam as zonas. A zona de impressão vai do rolo de tração de entrada ao rolo de tração de saída, e a exigência ali é tensão constante, pois somente um valor constante pode manter o registro. A tensão de desenrolamento existe para servir à zona de impressão. O desenrolamento deve liberar a bobina e entregar tensão estável independentemente do diâmetro do rolo, porque qualquer variação no desenrolamento se propaga para a zona de impressão e aparece como erro de registro. O rebobinamento trabalha sob uma exigência mais flexível, já que todas as estações de cor já imprimiram nesse ponto. Dependendo da meta de qualidade, o rebobinamento pode operar com tensão constante ou com tensão variável, e o padrão conhecido de tensão cônica pertence ao segundo grupo. A tensão variável no rebobinamento pode perturbar a última estação de cor, então as prensas inserem um rolo de borracha acionado para isolar as duas áreas. A zona de impressão permanece então com tensão constante enquanto o rebobinamento varia. Segmentar o controle e ao mesmo tempo coordenar o conjunto é a ideia central no projeto de tensão de bobina em qualquer prensa rotativa, incluindo a rotogravura.

Sensoramento e Realimentação de Tensão

Cada zona geralmente possui seu próprio hardware de sensoramento. Rolos com células de carga, construídos com extensômetros ou elementos capacitivos, medem a tensão diretamente. Rolos flutuantes combinados com potenciômetros medem a posição, rastreando onde a bobina se encontra dentro do percurso do rolo. As duas abordagens desempenham papéis diferentes. Os rolos com células de carga respondem rapidamente, mas têm dificuldade em corrigir instabilidade originada na própria bobina, como enrolamento fora de circularidade. Os controladores de posição nunca medem a tensão, mas mantêm a bobina em um ponto estável dentro do percurso do rolo flutuante e, assim, mantêm a tensão constante. Essa capacidade de amortecer as flutuações causadas por bobinas de entrada de má qualidade é algo que um rolo com célula de carga não consegue igualar.

Atuadores de Tensão

Os atuadores comuns incluem embreagens ou freios eletromagnéticos e de partículas magnéticas, embreagens e freios pneumáticos, e servomotores. Linhas mais antigas com acionamento por engrenagens também usam pequenos motores atuadores em uma caixa de engrenagens de 360 graus. A teoria de controle os classifica em classes diferentes. Uma embreagem ou freio se comporta como um elemento linear de primeira ordem, mas o segmento linear ocupa apenas parte de sua curva de resposta; as extremidades superior e inferior permanecem quase lineares, então esse tipo de atuador sempre carrega alguma limitação. Um servomotor é um elemento de segunda ordem e, sob a teoria de controle atual, pode ser ajustado tanto para estabilidade quanto para rastreamento. É por isso que sistemas de tensão avançados acionam a bobina diretamente com servomotores.

Compensação da Perda de Velocidade ao Longo da Bobina

Três fatores reduzem a velocidade de sincronização mecânica: a pressão de impressão aplicada em toda a largura da bobina, o atrito onde o substrato entra em contato com os rolos guias e o arrasto dos rolamentos rígidos dos rolos. A pressão de impressão do rolo de borracha em cada estação de cor predomina e, entre todos os métodos de impressão, a rotogravura aplica a maior pressão durante a transferência. A dureza do rolo e a pressão são combinadas ao substrato. Filme normalmente usa um rolo de 65 a 70 Shore de dureza, com pressão unitária de 900 kg/m. Papel usa 70 a 80 Shore a 1800 kg/m. Cartão usa 80 a 90 Shore a 4500 kg/m. Um rolo mais macio sob pressão maior causa maior perda de velocidade.

A solução tradicional aumenta o diâmetro do rolo de clichê em cada estação. Como a velocidade linear é igual a 2πrn, uma impressora pode corrigir a velocidade do rolo de clichê alterando a rotação n, que é o que fazem as rotogravuras acionadas por servo, ou alterando o diâmetro do rolo, método usado há mais de vinte anos. Incrementos de diâmetro de 0,02 a 0,03 mm, e ocasionalmente 0,04 mm, vêm da experiência acumulada e não de cálculo preciso. Os substratos diferem, as larguras de pressão diferem e, portanto, a perda de velocidade difere, o que significa que o valor ideal de compensação também deveria diferir. Um incremento fixo é, na melhor das hipóteses, uma aproximação.

Quando os fabricantes nacionais de impressoras desenvolveram as rotogravuras com servo, esperavam abandonar o incremento de diâmetro, raciocinando que o ajuste de velocidade do servo poderia absorver o desvio antecipadamente. A prática em impressão provou o contrário. Mesmo com rampa de velocidade por servo em cada estação, manter o incremento de diâmetro produziu melhor registro do que removê-lo. Os sistemas servo atuais ainda compensam a perda de sincronização em grande parte pela experiência, e não por um modelo verdadeiramente calculado.

O Registro Depende de Tensão Estável

O controle de registro em uma rotogravura só funciona quando o controle de tensão já está estável. Uma vez que os quatro problemas anteriores estejam em grande parte resolvidos, o registro preciso torna-se possível. O registro também é amplamente mal compreendido. Em impressoras servo, as pessoas apontam para a resolução do encoder em milhões de contagens por segundo e presumem que o registro está garantido. Na prática, o computador não acompanha a própria marca de registro. Ele acompanha a tendência do movimento da marca, de modo semelhante a um atirador que se antecipa a um alvo em movimento em vez de mirar onde a ave está naquele instante. A tendência é a precondição para o registro. Perca o controle de como a marca impressa se move ao longo da bobina e mesmo um encoder de quatro milhões de contagens não manterá o erro dentro da tolerância.

Deformação da Bobina

Os acionamentos servo podem compensar a perda de velocidade durante a tiragem, mas a deformação do próprio substrato ainda não tem correção confiável. Filmes da mesma espessura e largura comportam-se de modo diferente conforme o tipo de polímero. O mesmo filme com 20 µm e 40 µm deforma-se de modo diferente sob condições idênticas de secagem. Papel com 5 por cento de umidade e papel com 8 por cento de umidade, mesmo tipo e calibre, também apresentarão valores de deformação diferentes. Lidar com essas diferenças exige construir um modelo matemático e carregá-lo no controlador de registro. Sem essa etapa, uma rotogravura só consegue proteger o registro usando substratos mais espessos e dimensionalmente estáveis, como filme PET. No chão de fábrica, os operadores frequentemente culpam o clichê ou o substrato quando a cor desvia ou o erro de registro aumenta, e depois não encontram nada concreto a apontar. Essa lacuna na compensação de deformação costuma ser a causa real.