液晶油墨的特點(diǎn)及其在絲網(wǎng)印刷中的應(yīng)用

文 于帆帆

液晶油墨的特點(diǎn)及其在絲網(wǎng)印刷中的應(yīng)用

文 于帆帆

摘要：液晶油墨是一種利用液晶在液晶溫度范圍內(nèi)呈現(xiàn)出其獨(dú)特的光學(xué)性能，從而顯示出不同的色彩特性的油墨。其液晶成分被包裹在球狀的微膠囊內(nèi)，與水溶性的樹脂、連接料、助劑等組成具有一定觸變性和流變性的印刷油墨。絲網(wǎng)印刷是液晶油墨印刷最主要的方式。本文主要介紹液晶油墨的特點(diǎn)，以及使用液晶油墨進(jìn)行絲網(wǎng)印刷時(shí)的工藝要求。

關(guān)鍵字：液晶油墨、光學(xué)特性、絲網(wǎng)印刷、熱敏、微膠囊

前言

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和人們對印刷產(chǎn)品要求不斷多元化，印刷材料的種類和印刷產(chǎn)品類型越來越豐富，尤其在油墨工業(yè)領(lǐng)域中，具有高科技含量和特殊功能的新型印刷油墨層出不窮，如生物油墨、磁性油墨、納米油墨、熒光油墨、陽離子油墨、香味油墨等等。這些特種油墨的誕生在很大程度上滿足了人們對工藝復(fù)雜化、精益化印刷品的需求，為印刷和包裝裝潢產(chǎn)業(yè)提供了更大的發(fā)展空間。

液晶油墨以其獨(dú)特的物理化學(xué)性能，躋身特種油墨行列，備受相關(guān)科研工作者和印刷生產(chǎn)商的關(guān)注。液晶油墨的概念首先是由美國人在20世紀(jì)70年代提出的，之后，隨著油墨工藝技術(shù)的不斷成熟與印刷包裝行業(yè)需求不斷增多，其應(yīng)用范圍不斷得到擴(kuò)展，迅速在美國、日本等發(fā)達(dá)國家發(fā)展起來。液晶油墨的呈色原理并非像傳統(tǒng)印刷油墨一樣，采用可以顯示不同色彩的顏料，而是利用具有可以產(chǎn)生特殊光學(xué)性能的液晶物質(zhì)，在某種外部環(huán)境下呈現(xiàn)不同的物理化學(xué)性能，從而呈現(xiàn)出不同的顏色。液晶油墨的特點(diǎn)和絲網(wǎng)印刷的獨(dú)特優(yōu)勢讓絲網(wǎng)印刷成為液晶油墨最主要的印刷方式。

液晶的分類及其特點(diǎn)

在某種條件下具有液晶態(tài)的物質(zhì)稱為液晶。液晶態(tài)是物質(zhì)除了固態(tài)和液態(tài)之外的第三種相態(tài)，處于液晶態(tài)的物質(zhì)，既具備獨(dú)特的光學(xué)特性，又呈現(xiàn)出液體的流動(dòng)性，在偏光顯微鏡下，液晶態(tài)表現(xiàn)出不同于晶態(tài)和液態(tài)的“掃把狀”織構(gòu)，如圖1所示。近年來，由于其獨(dú)特的光學(xué)特性，已被廣泛應(yīng)用于顯示、信息存儲(chǔ)、信息記錄等領(lǐng)域。

圖1　物質(zhì)的液晶態(tài)與晶態(tài)和液態(tài)織構(gòu)圖

液晶根據(jù)其形成液晶相的條件不同可以分為熱致液晶和溶致液晶，熱致液晶是由單一化合物或由少數(shù)化合物均勻混合組成，通常在加熱到一定溫度范圍時(shí)才顯現(xiàn)液晶相。溶致液晶是指由包含溶劑在內(nèi)的兩種或多種化合物組成，在溶液中溶質(zhì)分子濃度處于一定范圍時(shí)出現(xiàn)液晶相的物質(zhì)。其中，熱致液晶按照其棒狀分子排列方式不同可分為向列相液晶、近晶相液晶、膽甾相液晶，分子排列如圖2所示。

圖2　不同的熱致液晶分子排列示意圖

向列相液晶的分子在某一地區(qū)內(nèi)趨向于沿同一方向排列，分子相互作用較弱，排列和運(yùn)動(dòng)比較自由，所以呈現(xiàn)出粘度小、流動(dòng)性強(qiáng)的特點(diǎn)；

近晶相液晶的分子排列分層，每層分子趨于一個(gè)方向排列，排列方向與層面呈一定角度。這種排列方式使分子層內(nèi)分子結(jié)合力強(qiáng)，層與層間結(jié)合力較弱，雖具有一定的流動(dòng)性，但其粘度較向列相液晶要增大；

膽甾相液晶的分子呈扁平層狀排列，分子排列方向平行于層平面，相鄰兩層內(nèi)的分子排列方向有微小扭轉(zhuǎn)角，各層方向沿層的方向連續(xù)均勻旋轉(zhuǎn)，使液晶整體結(jié)構(gòu)形成螺旋結(jié)構(gòu)。這種特殊的螺旋狀結(jié)構(gòu)使得該種晶體具有明顯的旋光性、圓偏振光二向色性以及選擇性光散射等特殊光學(xué)性質(zhì)。

液晶油墨的特點(diǎn)及應(yīng)用

液晶油墨一般是熱敏性液晶中的膽甾相液晶，當(dāng)外界溫度達(dá)到該物質(zhì)的液晶溫度范圍內(nèi)時(shí)，其分子排列會(huì)隨溫度的變化而發(fā)生偏轉(zhuǎn)，從而呈現(xiàn)出艷麗的多色變化。液晶油墨主要由細(xì)微膠囊液晶、水溶性的樹脂、連接料和一些助劑組成，不需要使用顏料，具有較好的觸變性和流變性。與其他的特種油墨，如發(fā)泡油墨、香味油墨等相同，液晶油墨中可以呈色的功能性物質(zhì)被包裹在球狀的微膠囊內(nèi)。但不同的是，其他類型特種油墨在使用過程中，大多需要破壞其微膠囊結(jié)構(gòu)，從而實(shí)現(xiàn)其功能性，一次使用過后，無法恢復(fù)原色，使產(chǎn)品無法重復(fù)使用。

液晶油墨，由于其液晶態(tài)隨溫度不同可實(shí)現(xiàn)可逆性的變化，在液晶油墨被加熱到某一溫度范圍內(nèi)，液晶物質(zhì)處于液晶態(tài)，表現(xiàn)出液晶的特殊光學(xué)性能，當(dāng)溫度降低或升高到該溫度范圍之下或之上時(shí)，液晶態(tài)消失，光學(xué)特性也隨之消失。當(dāng)溫度再次回到液晶溫度范圍內(nèi)時(shí)，液晶物質(zhì)可以重新回到液晶態(tài)，實(shí)現(xiàn)可逆變化。

液晶油墨感溫變色的特點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于溫度顯示類產(chǎn)品，如：體溫計(jì)、溫度計(jì)、溫度記錄儀和一些測試、檢測儀器的溫控裝置。除此之外，液晶油墨還可應(yīng)用于很多領(lǐng)域，如：商標(biāo)標(biāo)簽、工藝美術(shù)品、廣告、紀(jì)念章、首飾以及防偽印刷。

液晶油墨在絲網(wǎng)印刷中的應(yīng)用

絲網(wǎng)印刷因其不受承印物大小形狀限制、印刷壓力小、印刷方式靈活多樣、墨層覆蓋力強(qiáng)、可用于各種類型的油墨等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用于彩色油畫、招貼畫、名片、裝幀封面、商品標(biāo)牌以及印染紡織品等領(lǐng)域。結(jié)合絲網(wǎng)印刷的優(yōu)勢和液晶油墨自身的特性，絲網(wǎng)印刷成為液晶油墨最常用的印刷方式。

液晶油墨是由液晶微膠囊、水溶性樹脂和連接料等組成，之所以把液晶包裹在微膠囊中是因?yàn)橐乐挂壕镔|(zhì)受到其他成分的污染，破壞液晶性能。所以，要更好的實(shí)現(xiàn)其功能性，在印刷、印后加工處理和使用過程中要避免液晶微膠囊遭到破壞。

在絲網(wǎng)印刷過程中，為保證印刷品呈色效果，液晶油墨微膠囊要小而均勻，囊壁要薄而透明，要有耐溶劑、耐印刷壓力的性能。為了進(jìn)一步保護(hù)液晶油墨層，絲網(wǎng)印刷后要在印刷品的表面覆蓋一層保護(hù)膜。

絲網(wǎng)印刷版可以采用尼龍絲網(wǎng)或滌綸絲網(wǎng)，需要較大載墨量時(shí)，也可用不銹鋼絲網(wǎng)。根據(jù)微膠囊的直徑和墨層厚度要求選擇合適的絲網(wǎng)目數(shù)。液晶油墨印刷過程中，為防止產(chǎn)生氣泡，上墨量要足而均勻，避免中途加墨。由于液晶微膠囊直徑不均或絲網(wǎng)目數(shù)選擇不當(dāng)，印刷過程中易出現(xiàn)堵網(wǎng)現(xiàn)象，此時(shí)要迅速徹底清潔網(wǎng)版，減少印刷次品產(chǎn)出。此外，為使液晶油墨呈色更明顯，一般用黑色或深色做印刷底色，但要確保底色完全干燥后方可進(jìn)行液晶油墨印刷，防止底色油墨溶劑對液晶油墨呈色效果造成影響。

液晶油墨容易受到環(huán)境中電場、磁場、應(yīng)力、溫度以及吸附雜質(zhì)等外部刺激的影響，所以對印刷品的印后處理有一定的要求。印刷品的干燥方式最好是自然風(fēng)干，若強(qiáng)制干燥，其溫度不要超過40℃。為防止液晶微膠囊破裂，印刷品不宜堆放過高，裁切過程中，避免局部施加過大壓力。

小結(jié)

液晶油墨，一種新型特種油墨，一般采用熱敏型液晶中的膽甾相液晶，該油墨不需要通過添加顏料，其呈色原理是膽甾相液晶分子在其液晶溫度范圍內(nèi)，分子排列會(huì)隨溫度的變化而發(fā)生偏轉(zhuǎn)，從而呈現(xiàn)出艷麗的多色變化。在液晶油墨中，為防止其受到其他物質(zhì)的污染，膽甾相液晶分子被包裹在微膠囊中，從而保證液晶的顯色性能。但為防止微膠囊遭到破壞，要求印刷過程中壓力不宜過大。絲網(wǎng)印刷因其獨(dú)特的印刷方式成為液晶油墨最常見的印刷方式，在絲網(wǎng)印刷過程中，針對液晶油墨特點(diǎn)，要合理使用絲網(wǎng)版，合理選擇絲網(wǎng)目數(shù)，采用正確的印后加工方式，避免液晶微膠囊破裂，從而生產(chǎn)出高質(zhì)量液晶油墨印刷產(chǎn)品。

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作者單位（江西傳媒職業(yè)學(xué)院）