液晶油墨的特点及其在丝网印刷中的应用

文 于帆帆

液晶油墨的特点及其在丝网印刷中的应用

文 于帆帆

摘要：液晶油墨是一种利用液晶在液晶温度范围内呈现出其独特的光学性能，从而显示出不同的色彩特性的油墨。其液晶成分被包裹在球状的微胶囊内，与水溶性的树脂、连接料、助剂等组成具有一定触变性和流变性的印刷油墨。丝网印刷是液晶油墨印刷最主要的方式。本文主要介绍液晶油墨的特点，以及使用液晶油墨进行丝网印刷时的工艺要求。

关键字：液晶油墨、光学特性、丝网印刷、热敏、微胶囊

前言

随着科学技术的发展和人们对印刷产品要求不断多元化，印刷材料的种类和印刷产品类型越来越丰富，尤其在油墨工业领域中，具有高科技含量和特殊功能的新型印刷油墨层出不穷，如生物油墨、磁性油墨、纳米油墨、荧光油墨、阳离子油墨、香味油墨等等。这些特种油墨的诞生在很大程度上满足了人们对工艺复杂化、精益化印刷品的需求，为印刷和包装装潢产业提供了更大的发展空间。

液晶油墨以其独特的物理化学性能，跻身特种油墨行列，备受相关科研工作者和印刷生产商的关注。液晶油墨的概念首先是由美国人在20世纪70年代提出的，之后，随着油墨工艺技术的不断成熟与印刷包装行业需求不断增多，其应用范围不断得到扩展，迅速在美国、日本等发达国家发展起来。液晶油墨的呈色原理并非像传统印刷油墨一样，采用可以显示不同色彩的颜料，而是利用具有可以产生特殊光学性能的液晶物质，在某种外部环境下呈现不同的物理化学性能，从而呈现出不同的颜色。液晶油墨的特点和丝网印刷的独特优势让丝网印刷成为液晶油墨最主要的印刷方式。

液晶的分类及其特点

在某种条件下具有液晶态的物质称为液晶。液晶态是物质除了固态和液态之外的第三种相态，处于液晶态的物质，既具备独特的光学特性，又呈现出液体的流动性，在偏光显微镜下，液晶态表现出不同于晶态和液态的“扫把状”织构，如图1所示。近年来，由于其独特的光学特性，已被广泛应用于显示、信息存储、信息记录等领域。

图1　物质的液晶态与晶态和液态织构图

液晶根据其形成液晶相的条件不同可以分为热致液晶和溶致液晶，热致液晶是由单一化合物或由少数化合物均匀混合组成，通常在加热到一定温度范围时才显现液晶相。溶致液晶是指由包含溶剂在内的两种或多种化合物组成，在溶液中溶质分子浓度处于一定范围时出现液晶相的物质。其中，热致液晶按照其棒状分子排列方式不同可分为向列相液晶、近晶相液晶、胆甾相液晶，分子排列如图2所示。

图2　不同的热致液晶分子排列示意图

向列相液晶的分子在某一地区内趋向于沿同一方向排列，分子相互作用较弱，排列和运动比较自由，所以呈现出粘度小、流动性强的特点；

近晶相液晶的分子排列分层，每层分子趋于一个方向排列，排列方向与层面呈一定角度。这种排列方式使分子层内分子结合力强，层与层间结合力较弱，虽具有一定的流动性，但其粘度较向列相液晶要增大；

胆甾相液晶的分子呈扁平层状排列，分子排列方向平行于层平面，相邻两层内的分子排列方向有微小扭转角，各层方向沿层的方向连续均匀旋转，使液晶整体结构形成螺旋结构。这种特殊的螺旋状结构使得该种晶体具有明显的旋光性、圆偏振光二向色性以及选择性光散射等特殊光学性质。

液晶油墨的特点及应用

液晶油墨一般是热敏性液晶中的胆甾相液晶，当外界温度达到该物质的液晶温度范围内时，其分子排列会随温度的变化而发生偏转，从而呈现出艳丽的多色变化。液晶油墨主要由细微胶囊液晶、水溶性的树脂、连接料和一些助剂组成，不需要使用颜料，具有较好的触变性和流变性。与其他的特种油墨，如发泡油墨、香味油墨等相同，液晶油墨中可以呈色的功能性物质被包裹在球状的微胶囊内。但不同的是，其他类型特种油墨在使用过程中，大多需要破坏其微胶囊结构，从而实现其功能性，一次使用过后，无法恢复原色，使产品无法重复使用。

液晶油墨，由于其液晶态随温度不同可实现可逆性的变化，在液晶油墨被加热到某一温度范围内，液晶物质处于液晶态，表现出液晶的特殊光学性能，当温度降低或升高到该温度范围之下或之上时，液晶态消失，光学特性也随之消失。当温度再次回到液晶温度范围内时，液晶物质可以重新回到液晶态，实现可逆变化。

液晶油墨感温变色的特点被广泛应用于温度显示类产品，如：体温计、温度计、温度记录仪和一些测试、检测仪器的温控装置。除此之外，液晶油墨还可应用于很多领域，如：商标标签、工艺美术品、广告、纪念章、首饰以及防伪印刷。

液晶油墨在丝网印刷中的应用

丝网印刷因其不受承印物大小形状限制、印刷压力小、印刷方式灵活多样、墨层覆盖力强、可用于各种类型的油墨等优点而被广泛应用于彩色油画、招贴画、名片、装帧封面、商品标牌以及印染纺织品等领域。结合丝网印刷的优势和液晶油墨自身的特性，丝网印刷成为液晶油墨最常用的印刷方式。

液晶油墨是由液晶微胶囊、水溶性树脂和连接料等组成，之所以把液晶包裹在微胶囊中是因为要防止液晶物质受到其他成分的污染，破坏液晶性能。所以，要更好的实现其功能性，在印刷、印后加工处理和使用过程中要避免液晶微胶囊遭到破坏。

在丝网印刷过程中，为保证印刷品呈色效果，液晶油墨微胶囊要小而均匀，囊壁要薄而透明，要有耐溶剂、耐印刷压力的性能。为了进一步保护液晶油墨层，丝网印刷后要在印刷品的表面覆盖一层保护膜。

丝网印刷版可以采用尼龙丝网或涤纶丝网，需要较大载墨量时，也可用不锈钢丝网。根据微胶囊的直径和墨层厚度要求选择合适的丝网目数。液晶油墨印刷过程中，为防止产生气泡，上墨量要足而均匀，避免中途加墨。由于液晶微胶囊直径不均或丝网目数选择不当，印刷过程中易出现堵网现象，此时要迅速彻底清洁网版，减少印刷次品产出。此外，为使液晶油墨呈色更明显，一般用黑色或深色做印刷底色，但要确保底色完全干燥后方可进行液晶油墨印刷，防止底色油墨溶剂对液晶油墨呈色效果造成影响。

液晶油墨容易受到环境中电场、磁场、应力、温度以及吸附杂质等外部刺激的影响，所以对印刷品的印后处理有一定的要求。印刷品的干燥方式最好是自然风干，若强制干燥，其温度不要超过40℃。为防止液晶微胶囊破裂，印刷品不宜堆放过高，裁切过程中，避免局部施加过大压力。

小结

液晶油墨，一种新型特种油墨，一般采用热敏型液晶中的胆甾相液晶，该油墨不需要通过添加颜料，其呈色原理是胆甾相液晶分子在其液晶温度范围内，分子排列会随温度的变化而发生偏转，从而呈现出艳丽的多色变化。在液晶油墨中，为防止其受到其他物质的污染，胆甾相液晶分子被包裹在微胶囊中，从而保证液晶的显色性能。但为防止微胶囊遭到破坏，要求印刷过程中压力不宜过大。丝网印刷因其独特的印刷方式成为液晶油墨最常见的印刷方式，在丝网印刷过程中，针对液晶油墨特点，要合理使用丝网版，合理选择丝网目数，采用正确的印后加工方式，避免液晶微胶囊破裂，从而生产出高质量液晶油墨印刷产品。

参考文献

［1］王尚伟.液晶油墨——为网版印刷量身定做［J］.丝网印刷，2006.11

［2］张效林.浅谈液晶油墨的发展现状［J］.今日印刷，2007.02

［3］齐成.液晶油墨的特性及应用［J］.丝网印刷，2005.05

［4］林其水.液晶油墨在丝网印刷中的技术问题［J］.网印工业，2004.04

作者单位（江西传媒职业学院）