液晶油墨印刷及其應用

液（yè）晶油墨印刷及其應用

    液晶（jīng）油墨是20世紀70年代起源於美國的一種新型（xíng）特殊油墨，是指在油墨中加入了具有（yǒu）結晶性（xìng）能的化合物（wù）。液晶油墨，從製作方式上看，屬於微膠囊結構油墨類型；從（cóng）應用上看，屬於熱敏性（xìng）的溫致變色（sè）油墨範疇。

1 液晶油墨的組成

　　液晶油墨主要由水溶性樹脂（zhī）、液晶膠囊、助劑（jì）、連結料、消泡劑等組成（chéng），是將封閉在微膠囊中的液（yè）晶及助劑等分散在連結（jié）料（liào）中配製而成。其主要（yào）成分如下（xià）。

　　1)液晶

　　液晶是具有液體流動性，又具有與（yǔ）晶體（tǐ）同等化學性質的物質（zhì）。對電（diàn）場、磁場、溫度、化（huà）學環（huán）境及應力等條（tiáo）件非常敏感。

　　2)膠囊

　　由於（yú）液晶是介於液體與晶體間（jiān）的有機化合物（wù），它不像普通油墨可以直接加入連接（jiē）料。為避免液（yè）晶被其（qí）它物質汙染，以保證（zhèng）呈色效果（guǒ），需（xū）將液晶包裹在微膠囊（náng）裏，再與連接（jiē）料混合製成微膠囊油墨。微膠囊的（de）囊壁是由明膠、阿拉伯樹膠、甲醛、醋酸、氫氧化（huà）鈉等組成。

　　3)其它

　　水溶（róng）性樹脂主要是丙烯酸共聚物乳液，具有較好的耐久性和力學強度；連接料為水基樹脂，常用的有水溶性聚乙烯醇、水溶膠性樹脂（zhī）；消泡劑為丙三醇。

2 液晶油墨的配製（zhì）

　　將（jiāng）1份明膠和12.1份蒸餾（liú）水配成水溶液,加熱至（zhì）55℃時加入70%膽甾壬醇鹽、25%膽甾醇（chún）氯化物（wù）、5%膽甾醇肉桂酸鹽的液晶（jīng）熔融物，然後用攪拌機將其分散成直徑為15~30μm的粒子（zǐ）。在另一個容器裏按質量調和1份（fèn）阿拉伯樹膠和（hé）95.6份蒸餾水，溫度控製在（zài）55℃，慢慢加入明膠水溶液，使pH值（zhí）調至4.85。當混合液（yè）冷卻至15℃時，混入25%戊二醇水溶液，用脫水機洗淨脫水成為濃縮膠囊料漿，再混合10%聚乙烯醇水溶液，製成液晶微膠（jiāo）囊油墨。

3 液（yè）晶（jīng）油墨的（de）呈色機理

　　液（yè）晶整體形成螺旋結構，當光從平行於平麵排列的螺旋軸方（fāng）向入射時，就被（bèi）分成左旋光和右旋光（guāng）兩種圓偏振光。其中一種成分的（de）光被透射，另一種成分的光則全被反射。這種現象稱為圓（yuán）偏振光二色性。在膽甾型液晶選擇光（guāng）散射頻帶兩側的波長（zhǎng）區域（yù）內，具有很強的旋轉性，並且在光散射頻帶（dài）左右旋光的方向各不相同。因為大（dà）多數膽（dǎn）甾型液晶的螺距對溫度（dù）都有很強的依賴性，所以，隻要溫度稍有變化（huà），選擇散射光的波長（zhǎng）（顏色）就會發生很大的變化。通（tōng）俗地講，液晶的成色機理就是：利用其對特定波長光選（xuǎn）擇性反射而形成的。液晶油墨正是利用了液（yè）晶的這種特性，使（shǐ）液晶在微弱電流（liú）和溫度的影響下，晶格發（fā）生變化而顯（xiǎn）示出明暗圖案與色彩，液晶的反應溫度是-100℃~700℃。

4 液晶油墨印刷的技術要求

　　液（yè）晶印刷技術的關鍵是能夠在不同（tóng）溫度下顯示（shì）出色彩鮮豔的液晶，且在色（sè）溫域（yù）值上要成係列。液晶微膠囊要做得細小而（ér）均勻，囊壁透明且薄，摻入油墨後，要（yào）求耐溶劑性穩（wěn）定、可靠、壽命長；印刷過程中還要保（bǎo）證液晶微膠囊不被破壞；表（biǎo）麵覆蓋保（bǎo）護膜等。

１液（yè）晶油墨印刷時材料的選擇

　　供印刷用的承印材料最好是吸水性的紙，合成紙也適用。液晶油墨可采（cǎi）用絲（sī）網或（huò）凹版印刷，為了減（jiǎn）少印刷過程中（zhōng）對膠囊的破壞，常常選用絲（sī）網印刷（shuā）。對於（yú）絲網的選擇，一般可用尼龍絲網或滌綸絲網。如果印版上需要載墨量大時，可用不鏽鋼網製版。微膠囊的直徑一般在10~30μm之間，所以在選擇絲網目數（shù）時應根據油墨微膠囊直（zhí）徑和墨層厚度的要求來選擇。通常絲網目數以100~175目為好。由於絲網液（yè）晶微膠囊油墨是水溶性（xìng）的，故製版時應（yīng）采用耐水性強的感光膠。

　　2)液晶油墨（mò）印刷時的（de）注意要點

　　●印版上要一（yī）次裝入（rù）足夠的墨量，給墨要均勻，中途最好不要（yào）補墨，以防起泡，如果（guǒ）印刷承印物上的墨量不足會影響發色效果。

　　●由於微膠囊油墨容易堵（dǔ）塞網版，印（yìn）刷中如果出（chū）現堵網（wǎng）、起泡現象，要立即停機處理，一般用醇水來清（qīng）洗幹（gàn）淨。

　　●選用（yòng）合適的印刷壓力。壓力小，印刷承印（yìn）物上的墨量（liàng）會不足（zú）；壓（yā）力過大，會破壞液晶膠囊，影響發色效果。

　　●為使印刷部分發色明顯，印刷底色應選用黑色或深（shēn）色調。底層可用水溶性油墨，也可用有機溶劑油墨。當選用有機溶劑油墨時，印完後（hòu）必須充分幹燥，墨膜不得殘留有機溶劑，否則會與液（yè）晶反應（yīng），影響發色效果。刮（guā）板（bǎn）硬度以肖氏（shì）硬度60~70為宜，刮印角度60°~70°，網（wǎng）距4~5mm。

　　●為了提高發色效果，要保證墨層平滑光潔（jié），墨層厚度一般控製在15~35μm，墨層（céng）不平整或（huò）過薄均會影響顯色效（xiào）果。

　　●印刷色序安排。可先用黑色或深顏色油墨印刷底色，再用液晶油墨印刷所需（xū）圖案（àn）；也可（kě）先用液晶（jīng）油墨印滿底子，再用水溶（róng）性黑色或深顏（yán）色油（yóu）墨（mò）印刷所（suǒ）需陰圖圖案進（jìn）行覆蓋（gài）。

　　3)印後處理的注意事項（xiàng）

　　●幹燥（zào）方（fāng）式最好為自然（rán）幹燥，也可用40℃左右熱風幹燥，千萬不可以性情（qíng）急燥、采用快速或高溫加（jiā）熱等幹燥方法；

　　●印（yìn）刷品（pǐn）堆放時不要重壓。幹燥後也盡量不要堆積重疊太多，斷裁不宜加過大的局部壓力，以免（miǎn）液晶微（wēi）膠囊（náng）被壓破；

　　●使用液晶油墨時應根據使用目的確定變色溫度範圍和（hé）液晶的耐用性。為了提高墨層表麵耐磨性、耐溫性、隔氣性以及保持其光澤（zé）性，表（biǎo）麵可塗布罩光漆或貼保護膜。

5 液晶油墨的應（yīng）用及其（qí）優（yōu）點

　　液晶油墨印刷的應（yīng）用範圍非常廣泛，就其功能而言，主要用於溫（wēn）度顯示、發色（sè）變化（huà）。其優點主要表現（xiàn）為以下幾點。

　　1)便於長（zhǎng）期（qī）保存

　　液晶膠囊能起到保護作用，避免了液晶受到外界汙染，提（tí）高了印刷適性，延長了使用壽命，便於長期（qī）保存。

　　2)檢測功能

　　主要是用在溫度（dù）計、體（tǐ）溫計、溫度自動記錄儀、測試機械及檢測儀器等有溫度顯示要求的承印物上。目前，美國有醫院用液晶（jīng）印刷（shuā）紙作為一次性（xìng）體溫（wēn）測試計。還可被利用作為（wéi）測量人體寬（kuān）鬆度的鬆弛卡以及用（yòng）於材料的非破壞性檢查。

　　3)娛樂功能

  主要用於廣告、商標（biāo）標簽、工藝美術品、紀（jì）念章、首飾等裝飾品及防偽印刷產品等。如果用於印刷日曆（lì）圖（tú）畫（huà），圖畫將會隨著四季溫度的變化而呈現（xiàn）不同的效果；若印成兒童畫冊，可隨兒童指點觸摸（mō）而改變（biàn）畫麵色彩，提高了兒（ér）童的閱讀興趣。

　　4)提示功能

　　主要用於商標、包裝紙等，貼（tiē）在一些類似於冷凍食品等怕（pà）熱的產品上。根據包裝圖案色彩的變化，可以了解內裝物品的質量變化，如糖（táng）果包裝紙上鮮豔的畫（huà）麵變灰（huī）暗，就應盡（jìn）快將糖果吃掉，否則就要融化了。在容器上印液晶圖（tú）案（àn），可顯示容器內物品溫度。在（zài）貴重、怕熱、怕冷的大件物品上，液晶油（yóu）墨印刷可作為保持溫度的提示卡。

　　5)溫度標識

　　可以用於冷、暖器具，室內溫度的（de）標誌，通過液晶印刷品（pǐn）的顏色變化準確預測溫（wēn）度的範圍。該項技術可以用於溫室蔬菜（cài）培育過（guò）程中的溫度控製，農民可以通過液晶印刷品的（de）顏色變化正確調節蔬菜大棚內的（de）溫度。該技（jì）術同樣對（duì）印刷（shuā）車（chē）間和印刷倉庫溫度的控製也有一定的指導意義（yì）。

　　6)防偽功能

　　利用液晶感溫變色的特點，使液晶印刷品具有（yǒu）防偽功能。如今在（zài）防偽包裝裝（zhuāng）潢領域中已發揮很大作用。

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