Porque devo controlar a Temperatura da Tinta e a sua Viscosidade?? | Studiolaser
Controle de viscosidade – O aumento da produtividade
O controle contínuo da viscosidade da tinta permanece como, sem dúvida, a variável mais significativa no processo de reprodução flexográfica. Se não for controlada continuamente e intimamente, a uniformidade, a cobertura e até mesmo as cores das tintas podem não ser alcançadas. Levando em conta os custos de tintas com solventes e à base de água, operações de impressão de qualquer tamanho podem economizar custos significativos, controlando a viscosidade da tinta.
Por que devo me preocupar com viscosidade?
Um bom incentivo para aumentar a sua compreensão de viscosidade é manter em mente que a viscosidade incorreta pode custar dinheiro: A mudança de 1s em um viscosímetro (# 2 Zahn Cup) pode resultar em 50% do excesso de deposição da tinta. Inadequados, altos e baixos "picos" de viscosidade também resultam em problemas de gerenciamento de cor durante a impressão, podendo alterar a medição da cor dE 2 ou maior. A viscosidade não afeta apenas a tonalidade e a intensidade da cor impressa, mas impacta em outros atributos da qualidade de impressão, incluindo tinta, ganho de ponto e trapping das cores. Adicionalmente, as propriedades de desempenho, tais como peso do revestimento, a velocidade da secagem e a retenção de solventes são todas efectuadas por viscosidade da tinta. Para aplicações de tinta à base de água, igualmente importante é o monitoramento contínuo de pH, devido à inter-relação que existe entre o pH e controle de viscosidade. Tintas à base de água contam com controle de pH preciso para manter a solubilidade da resina e estabilidade.
Temperatura e Viscosidade
Os custos atuais de solvente, pigmento e a questão ambiental de emissão de poluentes traz à tona uma variável importante e que deve ser rigorosamente observada para que não existam maiores riscos durante o processo de impressão, incluindo o aumento da insalubridade. Esta variável — fator crucial e especialmente preocupante — são as perdas por evaporação de solvente de tinta durante a impressão, principalmente no circuito da tinta. A temperatura da tinta é uma questão importante neste cenário, já que está diretamente ligada a evaporação de solventes, podendo variar significativamente do início ao término do trabalho. Diversos fatores contribuem para o aumento da temperatura da tinta durante o processo produtivo como a própria temperatura ambiente, agitadores de tinta, bombas de impulsão, atrito com as facas, etc. Para ilustrar a grande diferença da temperatura no consumo de solvente, consumo de tinta e na qualidade de impressão, a Inelme — fabricante de sistemas de controle de concentração pigmentária e controle de temperatura de tinta — realizou estudos com tintas à base de nitrocelulose como demonstrado nos gráficos abaixo. As amostras de Cyan e Magenta foram obtidas a três temperaturas diferentes em uma impressora de 1000 mm de largura útil rodando a 100 m/min. O solvente utilizado foi uma mistura de 50% de acetato com 50% de álcool. Foram tomadas medidas e controlada a viscosidade a cada 5 minutos. As provas para medição de qualidade de impressão foram retiradas a cada 20 minutos.
Nos gráficos abaixo é nítido o decaimento da qualidade de impressão bem como o aumento significativo nos consumos de tinta e solvente quando a temperatura ultrapassa 28ºC.
O aumento de consumo de solvente entre as temperaturas de 19ºC e 33ºC foi de 71% a mais para o Cyan e 273% para o Magenta. O consumo total de tinta também apresentou valores expressivos, com aumento de 73% para o Cyan e de 155% para o Magenta. O aumento da evaporação, além do desperdício, traz consequências ainda piores quando relacionadas a insalubridade, pois existe maior quantidade de solvente evaporado no ar. Essas perdas e riscos são significativamente diminuídas com tintas mais frias.
A temperatura da tinta também influência diretamente na taxa de transferência de tinta entre o cilindro e o substrato. Como pode ser observado na Figura 1 abaixo, a expansão ou retração da tinta devido a temperatura causa perda de qualidade de impressão, com diversos efeitos associados como o de "donut" a maiores temperaturas ou perda de carga com tintas mais frias.
Figura 1 – Comportamento da Tinta no alvéolo a diferentes temperaturas.
Outro fator negativo diretamente ligado ao aumento da temperatura da tinta é uma maior taxa de entupimento dos cilindros impressores, sejam eles cilindros anilox ou cilindros de rotogravura. Com a elevação da temperatura da tinta existe maior evaporação de solvente dentro do alvéolo impressor.
Essa evaporação, mesmo que pequena, começa a criar um depósito de tinta seca dentro do próprio alvéolo, que vai diminuindo gradativamente a capacidade de transferência de tinta para o substrato que é ilustrada na Figura 2 abaixo.
Muitas vezes este fator negativo é novamente corrigido alterando-se a tinta, aumentando a tonalidade para compensar a perda de carga de transferência. Eventualmente as correções não são mais possíveis e uma parada de máquina se faz necessária para a limpeza dos cilindros.
Figura 2 – Evolução de entupimento do alvéolo por excesso de temperatura da tinta
Além do aumento significativo de consumo, maiores riscos, mais paradas de máquinas e da redução da qualidade, outro fator tem relação e está diretamente ligado à temperatura da tinta: a sua viscosidade.
Figura 3 – Influência da Temperatura na Viscosidade
Como pode ser visto na Figura 3 anterior, a diferença de temperatura influência diretamente na viscosidade de qualquer fluído, mas não tem influência direta na variação de cor ou tom. A mudança é em nível molecular, e não em sua formulação. Como demonstrado no gráfico da Figura 4, um controle de viscosidade "puro", baseado somente na medição em segundos da tinta, não garante que a tonalidade será mantida corretamente já que não leva em conta o aquecimento natural da tinta e sua influência.
Figura 4 – Cor (tonalidade) x Viscosidade
Como pode ser observado na Figura 4, somente um controle de viscosidade não é suficiente para que não ocorram mudanças de cor (tonalidade) durante o processo produtivo, pois o aumento da temperatura diminui a sua viscosidade.
É necessário um efetivo controle de temperatura. Os sistemas de viscosímetros sem controle ou compensação de temperatura corrigem a variação de viscosidade, deixando a viscosidade fixa e por consequência "variando" a tonalidade da tinta durante o trabalho. Esse excesso ou falta de carga de tinta, dependendo da temperatura, altera o tom da cor deixando-a mais forte (carregada) ou mais fraca (lavada).
A consequência é um trabalho com necessidade de constantes correções de tom, que se faz necessária toda vez que a temperatura da tinta é alterada, para que se mantenha o mesmo tom impresso e não se tenha problemas de devoluções por falha de padrão de cores.
Todavia, reduzir bruscamente a temperatura da tinta não traz benefícios, pois a viscosidade aumentará demasiadamente, impossibilitando a impressão. Os maiores benefícios são notados quando a temperatura da tinta é mantida próxima da temperatura ambiente típica. O principal motivo para se manter uma temperatura próxima a temperatura ambiente padrão é evitar a hidroscopia, que prejudica significativamente a qualidade de impressão. Também é necessário se manter a tinta em uma viscosidade que não prejudique a impressão. A indústria de impressão de embalagens flexíveis poderá reduzir o consumo de solvente, melhorar a qualidade de impressão e conseguir reduções nos custos implantando controles de temperatura da tinta. Estudos da Inelme indicam que o retorno de investimento pode ser inferior a 18 meses baseando-se somente no custo do solvente economizado. Um estudo específico pode ser executado para as condições de cada empresa com uma análise caso-a-caso. Concomitantemente, diversos fatores positivos são alcançados com o controle de temperatura da tinta, tais como:
• A redução do consumo de solventes e das respectivas emissões reduz os riscos para a saúde ao restringir a exposição potencial dos trabalhadores e do público em geral.
• Aumento de velocidade da impressora e diminuição de paradas para limpeza.
• Redução do consumo global de tinta (em até 20-30%) sem afetar negativamente a qualidade de impressão.
• Redução do uso de solventes (em até 20%-35%). Em ambientes com climas onde existem variações bruscas de temperatura ou altas temperaturas (até 45º) a economia pode chegar a 50%.
Figura 5 – Sistema de Viscosidade com controle de temperatura integrado
Vitor M. Caldana é Gerente de Serviços na empresa Caltronic Automação Industrial.
Com formação em Engenharia Eletrônica é especializado em
Automação Industrial. Possui mais de 15 anos de experiência no setor de impressão.
Wilson Caldana é Diretor na empresa Caltronic Automação industrial.
Engenheiro Eletrônico e Físico, é especialista em Automação Industrial com mais de 40 anos de experiência no setor de impressão.