Consejos para una óptima exposición en serigrafía

Entender las variables críticas en el proceso de serigrafía es la única manera de garantizar una óptima exposición del esténcil durante el proceso y el desempeño en la prensa. Esta guía examina las características del material del esténcil, temas relacionados con las fuentes de luz y métodos de prueba que usted puede utilizar cada vez que crea un esténcil.

Fuentes de luz

Las lámparas para exposición utilizadas en serigrafía vienen en una amplia gama de salidas del espectro, niveles de intensidad y geometrías de suministro de luz. Estas características particulares no son perceptibles al ojo humano; sin embargo, son críticas para el desempeño del esténcil, incluyendo resolución y durabilidad. Sin importar si es emulsión directa o película, cada esténcil usa un sensibilizador que reacciona a longitudes de onda específicas del espectro de luz.

Usar el tipo correcto de luz es básico para una buena exposición. Solamente una fracción de la potencia nominal de la lámpara es convertida en salida a la correcta longitud de onda de la luz requerida para endurecer un esténcil. La porción de salida útil es conocida como luz actínica, con longitudes de onda correspondientes al azul, violeta y ultravioleta. La Figura 1 muestra las salidas del espectro de lámparas de exposición comunes. Note que metal haluro, multi-espectro y ciertas luces fluorescentes especiales producen una emisión que es rica en luz actínica. Otros tipos de lámparas no son adecuadas para producir esténciles de alta calidad.

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FIGURA 1. Las diferentes lámparas utilizadas para exponer esténciles emiten partes muy diferentes del espectro de luz, por lo cual es importante equiparar la lámpara de exposición con el tipo de material esténcil utilizado.

         LAMPARA DE METAL HALURO

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Longitud de onda (nm)

FIGURA 2. Exposición de un esténcil sensibilizado con diazo usando una lámpara de metal haluro.

       LAMPARA MULTI-ESPECTRO

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     Longitud de onda (nm)

FIGURA 3. Exposición de un esténcil sensibilizado con diazo usando una lámpara multi-espectro.

La Figura 2 muestra el espectro de salida para una lámpara de metal haluro, con dos curvas superpuestas – una representando absorción de diazo; la otra sensibilidad al diazo. La curva de sensibilidad identifica las longitudes de onda a las cuales reacciona el sensibilizador. La curva de absorción tiene un pico en 373 nm en el rango UV, demostrando la manera en que la emisión de luz de este tipo de lámpara es bloqueada por un esténcil sensibilizado con diazo. Note que el pico en la intensidad corresponde al plano de la curva de absorción. La luz es absorbida aquí con menor intensidad, pero con más penetración. Las lámparas de metal haluro con emisión pico de 390-420 nm en el rango azul-violeta, penetran toda la capa de emulsión a través del período de exposición. Como tal, ellas son la mejor opción para esténciles de diazo.

La Figura 3 muestra una situación comparable con una lámpara multi-espectro – algunas veces conocida como una lámpara de tri-metal haluro o lámpara de hierro – que se utiliza para exponer una emulsión fotopolímero. El pico de absorción es a una longitud de onda más corta de 342 nm. Esto cambia el pico de intensidad en el rango de 360-390 nm, donde las lámparas multi-espectro tienen una emisión más fuerte, haciéndolas la mejor opción para emulsiones y películas de fotopolímero.

Química de la sensibilidad a la luz

Dos tipos de químicos sensibles a la luz se usan en foto-esténciles directos. Los tipos diazo y de doble curado se pueden agrupar ya que el sensibilizador diazo en ambos es el que determina principalmente la longitud de exposición y el grado de latitud en el tiempo de exposición. Una parte de emulsiones fotopolímero y películas usan sensibilizador SBQ, el cual está diseñado para reaccionar mucho más rápido que el diazo cuando es expuesto con el tipo correcto de lámpara. Materiales de esténcil de diazo y fotopolímero difieren en la longitud de onda, por lo cual vemos una relación algo complicada en sus velocidades fotográficas relativas.

Resolución

Demasiados factores afectan la resolución de la imagen para usarla como una guía para determinar el tiempo de exposición. Por ejemplo, detalle de llenado no necesariamente significa que el esténcil está sobre-expuesto. Una mantilla de exposición rasgada o un mal vacío ocasionado por escape de aire pueden entorpecer la resolución de la imagen, aún en una fracción del tiempo  correcto de exposición. Combinaciones incompatibles de materiales, tales como recubrir una malla blanca con emulsión fotopolímero y luego exponerla con un tubo fluorescente, también puede causar una baja resolución.

Pruebas

El tiempo óptimo de exposición es determinado evaluando la profundidad de curado de un esténcil. Un curado correcto significa que el esténcil está completamente curado a través de todo su espesor. Varias técnicas permiten una evaluación efectiva de la profundidad del curado. Un método popular es el calculador de exposición. Utiliza una serie de filtros de densidad neutra que se oscurecen progresivamente, superpuestos en un diseño repetitivo. Permite múltiples exposiciones de 100%, 70%, 50%, 33% y 25% a ser simuladas en un solo paso.

 

Después de exponer y procesar una malla de prueba con un calculador de exposición, el esténcil terminado debe ser evaluado con el método de cambio de color, no por resolución. Por ejemplo, un sensibilizador de diazo amarillo aparece como un trasfondo amarillo fuerte donde permanece el diazo residual sin uso. La exposición correcta se determina como el tiempo que tarda el sensibilizador de diazo amarillo en ser blanqueado completamente. Al hacer la prueba no se debe ver un trasfondo amarillo en una de las secciones intermedias de la imagen del calculador. Una completa exposición es indicada solamente cuando el color permanece inalterable durante dos pasos sucesivos. Este tipo de calculador funciona bien con esténciles de diazo.

Dos cambios de color por separado con frecuencia ocurren simultáneamente con esténciles de doble curado, con el componente extra del doble curado causando un cambio de color más tenue pero más persistente. Este truco es para determinar cuándo, exactamente, la parte de diazo dejó de cambiar de color.

No hay cambio de color con esténciles de fotopolímero. Aunque el tipo de calculador de exposición que acabamos de ver podría ser útil para determinar el grado de resolución disponible en diferentes niveles de exposición, esto no indica la extensión del curado. Un método alternativo involucra el uso de una guía de sensibilidad-escala de grises, la cual es un fotolito que incluye una escala de grises de 21 pasos no-medios tonos, con incrementos de densidad de 0.15 en cada paso. Más pasos de la escala de grises se endurecen a medida que aumenta el tiempo de exposición. La guía de sensibilidad cuando se usa correctamente, ayuda a determinar la exposición óptima con solamente una prueba.

Aun así otro método de prueba no usa ninguna película. En su lugar, involucra el uso de un radiómetro digital para determinar el punto en el cual se consume todo el sensibilizador del recubrimiento. Aquí, un filtro de 365-nm es incorporado dentro de la fotocelda del integrador de luz la cual es colocada en el bastidor de vacío  detrás de la malla recubierta. Luego se empieza la exposición. Ninguna luz podrá alcanzar la fotocelda al comienzo porque el sensibilizador es bastante absorbente. Durante la exposición, a medida que se consume el sensibilizador, el recubrimiento de emulsión permite que más luz llegue a más áreas del recubrimiento de emulsión. Una creciente cantidad de luz es medida por el radiómetro y luego la luz se nivela gradualmente.

 

El integrador de luz

El integrador de luz sirve para compensar la degradación de la lámpara y las fluctuaciones de energía. Aparear el filtro   fotocelda con la curva de sensibilidad de la emulsión es importante porque una cantidad desproporcionada de endurecimiento del esténcil es causada por aquellas longitudes de onda que son más penetrantes y útilmente absorbidas. Dependiendo del tipo de material del esténcil, las longitudes de onda requeridas podrían llegar fuera del espectro UV y dentro del rango azul y violeta. El filtro fotocelda debe poder decirle al integrador cuándo cantidades adecuadas de aquellas longitudes de onda han alcanzado el esténcil.

 

Post exposición

Post exposición puede ser útil para mejorar las propiedades de resistencia del esténcil, pero los beneficios dependen del tipo de emulsión utilizada.

 

Emulsión de diazo o película. Unos puntos amarillos significan sensibilizador de diazo sin usar en un esténcil con diazo subexpuesto. El sensibilizador parcialmente expuesto no se lava del esténcil durante el procesamiento porque ya ha reaccionado con los polímeros y resinas que conforman el esténcil. Después del secado, es posible re-exponer la malla, blanqueando el diazo remanente y entrecruzando más el esténcil para mejorar su resistencia al solvente o al agua.

 

Emulsión de doble curado o película. La situación es la misma con productos de doble curado cuando son subexpuestos. Pero a diferencia de los esténciles con diazo, los esténciles de doble curado correctamente expuestos se pueden beneficiar de una post-exposición. Esto es porque el sistema de entrecruzado secundario puede ser hecho para polimerizar más, aún después de que todo el diazo es consumido. Esto generalmente mejora la resistencia al solvente y puede simplificar la recuperación.

 

Emulsión de fotopolímero y película. Estas emulsiones se benefician más de la post- exposición. A diferencia del diazo, el cual puede ser utilizado con 100% de eficiencia cuando el tiempo de exposición es lo suficientemente largo, las moléculas del fotopolímero pueden ser muy obstinadas. Solamente algunas moléculas reaccionan muy rápidamente para crear tiempos cortos de exposición por lo cual son conocidos los fotopolímeros. El resto de las moléculas no se alinean correctamente y se entrecruzan solo con dificultad. Aumentar el tiempo de exposición causa una pérdida de resolución y detalle con poca amortización en términos de una mejor durabilidad.

 

Fotopolímero sin usar. Durante el desarrollo, cuando el esténcil está húmedo, algunas de las moléculas que no reaccionaron se realinearán y estarán disponibles para entrecruzarse la segunda vez, resultando, por consiguiente, una mejor resistencia al solvente y al agua.

 

Artículo traducido de la revista SCREEN PRINTING. Edición de Diciembre 2012 / Enero 2013.