液晶油墨的特性及其印刷技术的要求

    【集萃网观察】油墨领域中，液晶温变材料是目前人们最感兴趣的。它主要通过晶格的变化而引起光学性能的变化。

　　一.液晶的组成及特点

　　一般固体物质加热至熔点就变成液体，然有些分子结构特殊的物质不是直接从固体变为液体，而是先要经过一种中间状态。这种不属於普通固体、液体和气体的任何一种中间状态被称为物质的第四态，其外观是流动性的混浊液体，具液体的流动性及表面张力，同时又有晶体所特有的光学各向异性的双折射性。这种能在某个温度范围内兼液体和晶体二者特性的物质就叫做液晶，一般分向列型、近晶型、胆甾型和异型型。

　　向列型。用偏光显微镜观察，可以看到许多类似丝状的光学图案。此种液晶仍然显示正的折射性，其黏度小，富於流动性。

　　近晶型。棒状分子形成层状结构，分子之间均互相平行地排列。这种排列的分子层之间作用力比较弱，相互间容易滑动，故近晶型液晶呈现二维流体性质，具高黏度特性。

　　胆甾型。大多数是由胆甾醇衍生而来的化合物，液晶整体形成螺旋结构，具双折射性质，是制造液晶油墨的主要类型。

　　异型液晶。又分为重入液晶和圆盘型液晶。重入液晶是在相变过程中又再次出现相同相的液晶。圆盘型液晶是分子结构呈圆盘状的液晶。

　　液晶是某些有机物质在一定的温度范围内，所呈现的一种中间状态。在这种状态下，由於分子排列有特殊取向，分子运动也有特定规律，如湿度高於液晶相温度的上限，液晶就变成普通透明液体，失去光学性质，如温度低於液晶相温度的下限，它就会变成普通晶体，失去流动性。

　　二.液晶油墨的组成及工艺

　　液晶油墨於二十世纪七十年代源於美国。后来随著其技术逐渐成熟和印刷市场的不断拓展，液晶油墨印刷便在美国、日本等国家迅速发展起来，应用范围也日益扩大。液晶油墨从制作方式上看，属於微胶囊结构油墨类型，从应用上看，属於防伪印刷油墨上热敏性的温致变油墨范畴，但从液晶油墨的特点来讲，主要利用液晶感温变色的特点。

　　液晶油墨主要由水溶性树脂、液晶胶囊、助剂、连结料、消泡剂组成，是将封闭在微胶囊中的液晶及助剂等分散在连结料中配制而成的。它是以墨层中的液晶感温而引起有序排列分子方向的改变，从而有选择性地反射特定波长的可见光，吸收其他波长光的光学特性呈现色彩变化，而不是以墨层颜料构成彩色图文的。液晶受自然光和人工白光，以及某波长的色光照射时，由於折射现象而加强反射，随著温度上升，由长波长的颜色变为短波长的颜色(即按红色-绿色-青色而变化)，其液晶的成色机理是由於液晶对特定波长的光有选择性地反射而成的。液晶必须印在黑色或暗色的底色上，现在液晶能反映-100~+700摄氏度。精度是0.50摄氏度。由於液晶分子的排列并不像晶体结构那样牢固，故很容易受电场、磁场、温度、应力及吸附杂质等外部刺激的影响，使其各种光学性质发生变化。液晶油墨下应用了液晶所具有的这种特性。

　　由於液晶是介於液体与晶体间的有机化合物，它不能像普通油墨般，直接加入连接料中。为免液晶被其化物质污染，以保证呈色效果，故需将液晶包裹在微球状胶囊，再与连接料混合制作所谓’微胶囊’型油墨。液晶油墨中的微胶囊与发泡、香味油墨中的微胶囊不同。发泡油墨的微胶囊内是发泡剂(或低沸点液化气体)，经加热，微胶囊内的发泡剂放出大量气体(或低沸点液化气体膨胶)使微囊体积增大起发泡作用。此外，发泡油墨中加有颜料，印刷成各色发泡图文，并具发泡成色双重功能。香味油墨中的微胶囊特点，是在印刷时不被压溃损坏，印刷成产品后却要求用指甲、铅笔等按压及撕扯使之很容易破坏，从而达到散发出香味的目的。而液晶油墨内的微胶囊则是通过连接料将胶囊里的液晶固附在墨层里。

　　三.液晶油墨的印刷技术要求

　　液晶油墨可采用丝网或凹版印刷，但以丝印更佳。液晶印刷技术的关键，是能够在不同温度下显示出鲜艳色彩的液晶，且在色温域值上要成系列。液晶微胶囊要做得小而匀，囊壁透明且薄，掺入油墨，要求耐溶剂稳定、可靠、长寿命;印刷过程中还要保证液晶微胶囊不被压破;表面覆盖保护膜等。

　　1.制版

　　丝网目数以100-175目为好，根据油墨微胶囊直径和墨层厚度的要求来选择。由於丝网液晶微胶囊油墨是水溶性的，故制版时应采用耐水性强的感光胶。

　　2.印刷

　　液晶油墨印刷时要注意以下几点：

　　(1)印版上要一次装有足够墨量，给墨要均匀，中途最好不要补墨，以防起泡;

　　(2)印刷中发现堵网、起泡时，要立即停机排除，用醇水彻底清洗乾净;

　　(3)印刷压力大小要适中。压力小，印刷承印物上的墨量不足;压力过大，会造成液晶胶囊破裂，影响发色效果;

　　(4)为使印刷部分发色明显，印刷底色要选用黑色或深色调。底层可用水溶性油墨，也可用有机溶剂油墨。印刷方法可用网印、胶印、凹印。当用有机溶剂油墨时，印后必须充分乾燥，墨膜不得残留有机溶剂，否则会与液晶反应，影响发色效果;

　　(5)要注意墨层要平滑光洁，墨层厚度要控制到15~35μm，以提高发色效果;

　　(6)印刷色序安排。可先用黑色(或深颜色)油墨印刷底色，再用液晶油墨印刷所需图案;也可先用液晶油墨印满底，再用水溶性黑色(或深颜色)油墨印刷所需阴图图案进行覆盖。

　　3.印后处理

　　(1)乾燥方式最好为自然乾燥，也可用40摄氏度左右热风乾燥，千万不可以加速、加热的高温急剧乾燥;

　　(2)印刷品堆放时不要重压。乾燥后也尽量不要堆积重叠太多，断裁等时也不宜加过大的局部压力，以免液晶微胶囊被压破;

　　(3)使用液晶油墨时应根据使用目的确定变色温度范围和根据用途考虑液晶的耐用性。为了提高墨层表面耐磨性、耐温性、隔气性以及保持其光泽性，表面可涂布罩光漆或贴保护膜。

　　四.液晶油墨的市场前景

　　液晶油墨是一种很有生命力，有待开发的新型油墨材料。其印刷应用范围非常广泛，就其功能而言，主要用於温度显示、发色变化两大方向。

　　温度显示：主要是温度计、体温度、温度自动记录仪、测试机械及检测仪器等有温度显示要求的承印物。目前，国外还用液晶印刷纸带作为一次性的体温测试计。

　　发色变化。广告、商标标签、工艺美术品、纪念章、首饰等装饰品及防伪印刷产品等。如用於印刷日历图画，将随四季温度的变化而呈现不同色彩;若印成儿童画册，可随儿童指点触摸而改变画面色彩;印成商标、包装纸等，贴在一些怕热的产品上，可以根据图案色彩的变化，了解内装物品的质量变化，如糖果包装纸上鲜艳的画面变灰暗，就应尽快将糖果吃掉，否则要溶化了。在容器上印液晶图案，可显示容器内物品湿度，在贵重、怕热、怕冷的大件物品上，液晶印刷可作为保存温度的提示卡。至於将液晶油墨作为防伪油墨使用时，主要是利用液晶感温变色的特点，如今在防伪包装装潢领域中也已发挥很大作用，其防伪效果也是比较理想的。

来源：印艺网