液晶油墨的特點及其在絲網印刷中的應用

文 于帆帆

液晶油墨的特點及其在絲網印刷中的應用

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呈現出其獨特的光學性能，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，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，以及使用液晶油墨進行絲網印刷時的工藝要求。

關鍵字：液晶油墨、光學特性、絲網印刷、熱敏、微膠囊

前言

隨著科學技術的發展和人們對印刷產品要求不斷多元化，印刷材料的種類和印刷產品類型越來越豐富，尤其在油墨工業領域中，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雜化、精益化印刷品的需求，為印刷和包裝裝潢產業提供了更大的發展空間。

液晶油墨以其獨特的物理化學性能，躋身特種油墨行列，備受相關科研工作者和印刷生產商的關注。液晶油墨的概念首先是由美國人在20世紀70年代提出的，之后，隨著油墨工藝技術的不斷成熟與印刷包裝行業需求不斷增多，其應用范圍不斷得到擴展，迅速在美國、日本等發達國家發展起來。液晶油墨的呈色原理并非像傳統印刷油墨一樣，采用可以顯示不同色彩的顏料，而是利用具有可以產生特殊光學性能的液晶物質，在某種外部環境下呈現不同的物理化學性能，從而呈現出不同的顏色。液晶油墨的特點和絲網印刷的獨特優勢讓絲網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

在某種條件下具有液晶態的物質稱為液晶。液晶態是物質除了固態和液態之外的第三種相態，處于液晶態的物質，既具備獨特的光學特性，又呈現出液體的流動性，在偏光顯微鏡下，液晶態表現出不同于晶態和液態的“掃把狀”織構，如圖1所示。近年來，由于其獨特的光學特性，已被廣泛應用于顯示、信息存儲、信息記錄等領域。

圖1　物質的液晶態與晶態和液態織構圖

液晶根據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化合物均勻混合組成，通常在加熱到一定溫度范圍時才顯現液晶相。溶致液晶是指由包含溶劑在內的兩種或多種化合物組成，在溶液中溶質分子濃度處于一定范圍時出現液晶相的物質。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內趨向于沿同一方向排列，分子相互作用較弱，排列和運動比較自由，所以呈現出粘度小、流動性強的特點；

近晶相液晶的分子排列分層，每層分子趨于一個方向排列，排列方向與層面呈一定角度。這種排列方式使分子層內分子結合力強，層與層間結合力較弱，雖具有一定的流動性，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，相鄰兩層內的分子排列方向有微小扭轉角，各層方向沿層的方向連續均勻旋轉，使液晶整體結構形成螺旋結構。這種特殊的螺旋狀結構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性質。

液晶油墨的特點及應用

液晶油墨一般是熱敏性液晶中的膽甾相液晶，當外界溫度達到該物質的液晶溫度范圍內時，其分子排列會隨溫度的變化而發生偏轉，從而呈現出艷麗的多色變化。液晶油墨主要由細微膠囊液晶、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被包裹在球狀的微膠囊內。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構，從而實現其功能性，一次使用過后，無法恢復原色，使產品無法重復使用。

液晶油墨，由于其液晶態隨溫度不同可實現可逆性的變化，在液晶油墨被加熱到某一溫度范圍內，液晶物質處于液晶態，表現出液晶的特殊光學性能，當溫度降低或升高到該溫度范圍之下或之上時，液晶態消失，光學特性也隨之消失。當溫度再次回到液晶溫度范圍內時，液晶物質可以重新回到液晶態，實現可逆變化。

液晶油墨感溫變色的特點被廣泛應用于溫度顯示類產品，如：體溫計、溫度計、溫度記錄儀和一些測試、檢測儀器的溫控裝置。除此之外，液晶油墨還可應用于很多領域，如：商標標簽、工藝美術品、廣告、紀念章、首飾以及防偽印刷。

液晶油墨在絲網印刷中的應用

絲網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、可用于各種類型的油墨等優點而被廣泛應用于彩色油畫、招貼畫、名片、裝幀封面、商品標牌以及印染紡織品等領域。結合絲網印刷的優勢和液晶油墨自身的特性，絲網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為要防止液晶物質受到其他成分的污染，破壞液晶性能。所以，要更好的實現其功能性，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。為了進一步保護液晶油墨層，絲網印刷后要在印刷品的表面覆蓋一層保護膜。

絲網印刷版可以采用尼龍絲網或滌綸絲網，需要較大載墨量時，也可用不銹鋼絲網。根據微膠囊的直徑和墨層厚度要求選擇合適的絲網目數。液晶油墨印刷過程中，為防止產生氣泡，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目數選擇不當，印刷過程中易出現堵網現象，此時要迅速徹底清潔網版，減少印刷次品產出。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境中電場、磁場、應力、溫度以及吸附雜質等外部刺激的影響，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干，若強制干燥，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

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，分子排列會隨溫度的變化而發生偏轉，從而呈現出艷麗的多色變化。在液晶油墨中，為防止其受到其他物質的污染，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。絲網印刷因其獨特的印刷方式成為液晶油墨最常見的印刷方式，在絲網印刷過程中，針對液晶油墨特點，要合理使用絲網版，合理選擇絲網目數，采用正確的印后加工方式，避免液晶微膠囊破裂，從而生產出高質量液晶油墨印刷產品。

參考文獻

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作者單位（江西傳媒職業學院）