Technische Klassifizierung und Selektionskriterien von Siebdruckemulsionen
Die Qualität einer Siebdruckschablone wird durch drei physikalische Hauptvariablen definiert: Die chemische Basis der Emulsion (Photopolymer vs. Diazo), die geometrische Schichtdicke über dem Gewebe (EOM) und den Grad der photonischen Vernetzung (Aushärtung). Eine korrekte Spezifikation dieser Parameter minimiert Stencil-Breakdown und maximiert die Randschärfe.
Kategorisierung: Direktemulsionen (Flüssigbeschichtung)
Flüssige Direktemulsionen werden mittels Beschichtungsrinne (Scoop Coater) auf das Gewebe appliziert. Die Unterscheidung erfolgt anhand der Sensibilisator-Chemie und des Festkörpergehalts.
1. Dual-Cure Emulsionen (Diazo-Photopolymer-Hybrid)
Dual-Cure-Systeme kombinieren UV-härtende Acrylatharze mit einem Diazo-Sensibilisator. Der Festkörperanteil liegt typischerweise bei 35–40 %. Diese Hybridstruktur reduziert den Schrumpfungseffekt während der Trocknung (Volumenverlust < 60 %) und erhöht die mechanische Resistenz gegenüber wasserbasierten Medien bei mittleren Auflagen.
2. Reine Photopolymer-Emulsionen (SBQ)
SBQ-Systeme (Styryl-Basolium-Quartär) sind einkomponentige, vor-sensibilisierte Emulsionen. Die Belichtungszeit beträgt bei einer 5kW-Lichtquelle oder LED-Belichtern oft nur 8–15 Sekunden. SBQ-Emulsionen bieten eine Lagerstabilität von >12 Monaten und ermöglichen geometrische Auflösungen von bis zu 4 Mikrometern, reagieren jedoch intolerant auf Belichtungsfehler (geringe Latitude).
3. Diazo-Emulsionen
Klassische Diazo-Systeme erfordern die manuelle Zugabe von Sensibilisator-Pulver. Die Belichtungszeiten liegen bei 120–300 Sekunden. Aufgrund des hohen Wasseranteils und der starken Schrumpfung eignen sich Diazo-Emulsionen primär für grobe Raster (> 40 Mesh/cm) und Low-Budget-Produktionsumgebungen mit geringer Prozesskontrolle.
Kategorisierung: Kapillarfilme (CDF)
Kapillarfilme (Capillary Direct Films) sind industriell vorgefertigte Emulsionsschichten mit einer konstanten Dickentoleranz von ±2 µm. Die Applikation erfolgt mittels Wassertransfer (Nass-Transfer).
- Anwendungsbereich High-Density (HD): Für 3D-Effekte sind Schichtdicken von 150 µm bis 1000 µm erforderlich. Flüssigemulsionen können diese Schichtstärken nicht ohne massive Trocknungsprobleme erreichen.
- Oberflächengüte: Kapillarfilme garantieren einen Rz-Wert (Rauheitstiefe) von < 10 µm, was für den Druck auf nicht-saugenden Substraten (Elektronik, Decals) zwingend ist.
Prozess-Metrik: EOM (Emulsion Over Mesh)
Der EOM-Wert definiert die Schichtdicke der Emulsion auf der Substratseite (Druckseite) oberhalb der Gewebefäden. Der EOM-Wert fungiert als Dichtung (Gasket) gegen Farbmigration (Dot Gain).
| Anwendung | Empfohlener EOM-Anteil | Minimale Dicke (µm) | Emulsions-Typ |
|---|---|---|---|
| Standard Textil (Plastisol) | 15 % – 20 % | 10 – 15 µm | Dual-Cure / High Solids |
| Feinraster / CMYK | 8 % – 12 % | 4 – 5 µm | Pure Photopolymer (SBQ) |
| High-Density / 3D | N/A | 200 – 1000 µm | Kapillarfilm (CDF) |
Belichtungskinetik und Fehleranalyse
Die chemische Vernetzung (Crosslinking) muss vollständig bis zur Rakelseite durchdringen. Unterbelichtung führt zur Quellung der Emulsion bei Kontakt mit wasserbasierten Farben und zum vorzeitigen Schablonen-Ausfall (Breakdown).
- Unterbelichtung (Underexposure): Führt zu schleimiger Rückseite (Scumming) und Detailverlust beim Auswaschen. Korrektur: Erhöhung der Belichtungszeit um +25 %.
- Überbelichtung (Overexposure): Verursacht Lichtstreuung (Light Scattering) und den Verlust feinster Linien (< 0,1 mm). Korrektur: Reduktion der Zeit bei gleichzeitiger Erhöhung des Vakuum-Anpressdrucks.
- Wasserresistenz: Bei Auflagen >500 Stück mit Discharge-Farben ist der Einsatz eines chemischen Härters (Post-Hardener) oder einer wasserresistenten Dual-Cure-Emulsion erforderlich.
Umweltfaktoren: VOC und Nachhaltigkeit
Moderne Emulsionsformulierungen reduzieren den Anteil an flüchtigen organischen Verbindungen (VOC). Die Kompatibilität mit Closed-Loop-Wassersystemen und die Filtrierbarkeit der Feststoffe im Abwasser werden zunehmend zum Industriestandard gemäß ISO 14001.
