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印刷新聞 >> 油墨常識(shí)
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| 光干涉變色油墨 |
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光干涉變色油墨（簡(jiǎn)稱(chēng)光變油墨、又稱(chēng)光學(xué)變色油墨）是二十世紀(jì)九十年代才問(wèn)世的具有動(dòng)態(tài)變色效果的新型油墨。用它印刷的圖文，從不同的角度觀察能變幻出不同的顏色。特別在0°左右觀察與在60°左右觀察時(shí)將呈現(xiàn)出兩種非常明顯的截然不同的顏色。這種變色效果來(lái)自于油墨中的光干涉顏料。
何為光干涉顏料？這要從自然界的顏色講起。眾所周知：顏色是眼睛和大腦對(duì)可見(jiàn)光譜（波長(zhǎng)范圍400～700nm）的感光反應(yīng)。當(dāng)白光（如：自然光）照在物體上時(shí)，我們感受到的只是該物體表面被反射波長(zhǎng)的光（“反射色”），其余的波長(zhǎng)被物體吸收而感受不到。不同的物體對(duì)光波的吸收和反射是千差萬(wàn)別的，世間萬(wàn)物因此各具特色�！胺瓷渖庇晌矬w內(nèi)在特性所決定，無(wú)論觀察的角度和光源的方向怎樣變化，物體的顏色保持不變�！案缮嫔迸c此相反，它不屬于物體本身的特性，是由于光干涉的物理作用而呈現(xiàn)出的顏色。如，肥皂泡不吸收光，本身是無(wú)色透明的，但當(dāng)它的厚薄滿足光干涉條件時(shí)，就會(huì)呈現(xiàn)出彩虹般的五顏六色�！案缮嫔笨呻S光線入射角和觀察角度的變化而發(fā)生變色，這是“反射色”所無(wú)法達(dá)到的。
光干涉顏料是人類(lèi)模仿大自然的杰作。
建立在平行平板多光束干涉原理基礎(chǔ)上的薄膜光學(xué)，是人造“干涉色”的理論基礎(chǔ)。薄膜光學(xué)實(shí)現(xiàn)了人類(lèi)對(duì)物體表面反射光譜及光學(xué)性能進(jìn)行控制和選擇的愿望。圖1為一多層光學(xué)薄膜結(jié)構(gòu)（膜厚以納米為單位）示意圖（在此只討論與我們有關(guān)的反射光及相關(guān)的物理量，略去復(fù)雜的薄膜計(jì)算表達(dá)式）。由薄膜光學(xué)理論得知入射光在各層薄膜界面上的反射光之振幅矢量分別為：r1、r2e -2iδ1、……、rk+1e -2i（δ1＋δ2＋……＋δk），其中r1、r2、……、rk+1分別是界面兩邊的折射率N0與N1、N1與N2、……、Nk+1與Nk的函數(shù)，稱(chēng)為反射系數(shù)。
δ為各反射光之間的位相差：
δ1 = 2π/λ·Ｎ1ｄ1cosθ1、……、δk = 2π/λ·Ｎkｄkcosθk
式中：λ為入射光波長(zhǎng)，ｄ1、ｄk分別為第一層薄膜及第k層薄膜的厚度，θ1、θk分別為光在第一層和第k層薄膜的入射角（θ1、θ2、……、θk由θ0和N0、N1、……、Nk決定）。
多層光學(xué)薄膜的反射率R是各反射系數(shù)r（也即N1、……、Nk）和位相差δ（也即λ、θ0和ｄ1、…、ｄk）的函數(shù)。據(jù)此我們分析如下：
① 對(duì)于一個(gè)確定（按需要設(shè)計(jì)成型）的膜系結(jié)構(gòu)來(lái)看，其膜層的材料N和厚度d及入射介質(zhì)N0均為已知的定數(shù)，其表面反射率R就只是入射光波長(zhǎng)λ和入射角θ0的函數(shù)。給定一個(gè)θ0，便可得到該膜系在這一θ0條件下按波長(zhǎng)分布的反射光譜曲線。即：每個(gè)確定的膜系都具有特定的反射光譜。而這反射光譜將隨入射角θ0的改變而變化。這就是人造膜系產(chǎn)生的"干涉色"可隨光線入射角和觀察角度的變化而發(fā)生變色的緣由。
�、� 我們可根據(jù)需要進(jìn)行膜系設(shè)計(jì)，合理計(jì)算選配膜層材料及膜層厚度，改變N、d值，來(lái)達(dá)到預(yù)定的反射光譜及光學(xué)性能指標(biāo)。實(shí)現(xiàn)人們對(duì)物體表面反射光譜及光學(xué)性能進(jìn)行控制和選擇的愿望。
光干涉顏料就是將具有干涉結(jié)構(gòu)的光學(xué)薄膜經(jīng)粉碎、分級(jí)、表面處理等一系列顏料化處理后生成的。它成功地利用了光學(xué)薄膜能產(chǎn)生各種動(dòng)態(tài)干涉色之特性。這種別具一格的片狀顏料保持了光學(xué)薄膜的所有光學(xué)特性，只要觀察角度和光線入射角不同，每片顏料就會(huì)向鏡面一樣反射出繽紛的變化色彩。準(zhǔn)確地運(yùn)用光干涉技術(shù)，可以精確地控制顏色的變化。
光學(xué)薄膜是按膜系結(jié)構(gòu)的要求，在高真空條件下把不同折射率的材料依次交替淀積在同一載體上形成。材料是以分子或原子的形式被蒸發(fā)到載體上，為保證膜層的均勻性和致密性，必須嚴(yán)格控制蒸發(fā)速率的一致性；而為了控制膜系的顏色指標(biāo)，必須將膜層厚度的誤差控制在埃（1埃=10-1納米=10-7毫米）的范圍內(nèi)。由此可見(jiàn)光學(xué)薄膜生產(chǎn)的精密性和特殊性。
膜系設(shè)計(jì)在滿足光譜要求的前提下，膜層數(shù)應(yīng)盡可能少，以降低生產(chǎn)成本。目前較理想的光干涉顏料膜系為圖2所示的5層對(duì)稱(chēng)式結(jié)構(gòu)，膜系厚度在1微米左右，中間是不透明的反射層（可視作上下兩部干涉腔的共用基底），兩邊是對(duì)稱(chēng)的透明無(wú)色介質(zhì)層和半透明金屬層，使膜片上下兩面都具有同樣的干涉色。改變透明介質(zhì)層的厚度，就能改變膜系的顏色以獲得各種顏色的光干涉顏料。由于膜系在高真空下制成，使用的全是無(wú)色或透明的無(wú)機(jī)材料，生成的光干涉顏料性能穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)致密、不會(huì)褪色、耐候性極強(qiáng)、抗剪切性好、可按油墨對(duì)粒徑的要求任意粉碎。
目前國(guó)際上還有利用天然云母片和金屬鋁片為基底，用化學(xué)包覆的方法來(lái)制取的干涉顏料；也有利用液晶片的特性制取的干涉顏料。但從顏色種類(lèi)到物理特性都無(wú)法同光干涉顏料相比。它們主要用在涂料行業(yè)，難以滿足印刷油墨對(duì)片狀顏料的苛刻要求。
光變油墨的印制品所具有的動(dòng)態(tài)變色效果無(wú)法用高清晰度掃描儀、彩色復(fù)印機(jī)及其他設(shè)備進(jìn)行復(fù)制；加之其設(shè)計(jì)和生產(chǎn)技術(shù)極具專(zhuān)業(yè)性；制作工藝復(fù)雜；投資巨大；難以仿制，因此它被世界上七十多個(gè)國(guó)家用于貨幣的防偽。自99版100元人民幣使用以來(lái)，該防偽標(biāo)記在假幣上至今未被仿制，成為報(bào)刊上辨認(rèn)真假人民幣的重要宣傳標(biāo)記。此外還可廣泛用于各類(lèi)有價(jià)證券、著名商標(biāo)、證件票據(jù)、產(chǎn)品包裝等印刷品的防偽。
目前國(guó)際上只有美國(guó)能生產(chǎn)薄膜光干涉顏料，采用美國(guó)顏料生產(chǎn)光變油墨的公司也屈指可數(shù)。國(guó)內(nèi)惠州市華陽(yáng)光學(xué)技術(shù)有限公司已成功自主研制并規(guī)模化批量生產(chǎn)光干涉顏料和光變油墨，產(chǎn)品具有國(guó)際先進(jìn)水平。目前已使用在多家著名卷煙包裝和重要證件的防偽印刷上。
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| (來(lái)自:printing-in-china.net,摘自中國(guó)印刷) |
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