变色杯印刷设计研究报告
变色杯是一种能根据杯子的颜色变化判断杯子内部的水温，不仅给我们的生活带来很大方便，而且可以通过各种图案的印刷增添许多情趣，在科技发展的前沿，人们的生活水平不断提高，一些个性化的设计更是当今人们彰显前沿的追求,我们所研究的这种产品恰恰迎合了很多人的思想，个性化的印刷加上其使用价值正是当今时代的主题。
一 热敏变色油墨的特性
温变油墨又称热变色油墨、热敏油墨或示温油墨。温变油墨分为四大类：常温下显示某种特定颜色，经加温后颜色消失变为无色，冷却后立即恢复到原有颜色，因其变化过程可逆，称为“可逆温变消色油墨” ；在常温下显示无色，经加温后变为另外一种颜色，冷却后又恢复为原来的无色，因其变化过程可逆，称为“可逆温变发色油墨”；油墨在常温下显示颜色，加温后变为另外一种颜色，因其变化过程可逆称为“可逆温变转色油墨”；加温后从无色或从某种特定颜色转变为另外一种颜色，经过加温后显示的颜色也不会消失，故称为“不可逆温变色油墨”。
通常所指的变色温度为34-100摄氏度。手温变色油墨是热变色油墨的一种，指在34-36摄氏度温度作用下，能发生变色效果的油墨。热致变色的原理是在加热情况下使变色化合物发生物理变化或化学变化带来自身的吸光性变化。
可逆热敏变色颜料是平均直径为3～8微米（一微米等于千分之一毫米）的圆球状微粒，其内部是变色体，表面是一层约 0.15～0.3 微米厚的透明外壳，正是这层外壳保护了内部的变色体免受水分、氧气和其他化学物质的破坏。
可逆热敏变色颜料的变色温度不是一个温度点，而是一个温度区间。换句话说，就是从变色开始至变色结束所包含的温度范围。这个温度区间的宽度一般为3—5℃，有的还要更宽些。 通常我们所定义的 变色温度是指变色完成时的温度 ，这一点要特别注意。
变色颜料的着色强度较普通颜料低,这是因其可逆变色性质所决定的。所以在油墨中变色颜料的用量一般要达到20～40%才能获得满意的印刷效果。另外,使用三辊机、砂磨机和某些低沸点有机溶剂会破坏热敏变色颜料表面的保护层,使其丧失变色性能。 因此，变色油墨的配制和使用必须遵循以下原则:
1 加入变色颜料后不能用三辊机或砂磨机研磨
研磨会破坏变色颜料表面的保护层,使其失去变色性能。所以，配制油墨时应事先将树脂、溶剂、填充料等组分研磨好,配成树脂液（调墨油）, 最后再加入变色颜料 。因为本公司生产的变色颜料已经过特殊处理，具有亲油性表面，所以在油性载体（油墨、油漆、粘合剂等）中经适当搅拌即可获得单颗粒均匀分散，无需使用研磨设备。最后再加入适量普通色墨进行拼色。
2 调墨时选择适当的溶剂
变色颜料对于汽油、煤油、矿油、甲苯、二甲苯、乙酸丁酯、环己酮、乙基溶纤剂、松节油、增塑剂等有很好的耐受性,在常温下浸泡1个月基本不会影响其变色性能。但甲醇、乙醇、丙酮、丙醇、异丙醇、丁醇等低沸点溶剂会在几天之内使颜料的变色性能受到影响，降低其发色浓度。因此,在配墨和印刷时要采取以下措施：
（1） 尽量少用或不用醇类溶剂，而以其他溶剂代之。 例如 ,可以使用乙酸丁酯代替异
丙醇, 用环己酮代替丁醇。
（2） 在必须使用乙醇、丙醇等溶剂调墨时，油墨应随用随配，避免存放。
多数变色颜料很容易在树脂液中分散，故可将除变色颜料以外的所有油墨组分配好，印刷前加入规定量的变色颜料，搅拌均匀后即可加入墨斗中开始印刷。也可以将除乙醇、丙酮、
丙醇、异丙醇、丁醇之外的油墨成分配好 (包括变色颜料)，临使用前再加入规定量的上述溶剂，搅拌均匀后开始印刷。注意一次配墨量不要太多，随用随配，不要存放。
一般情况下我们所买到的油墨是已经配好的油墨，不要添加其他材料，否则影响印刷效果。
二 丝网印刷中的丝网制版，及印刷工艺
1 丝网制版:
热敏变色凹印主要用在色块面型图案，图形较多用。因其着色能力较普通油墨低，故印刷墨层厚些才能获得良好效果。所以凹版的网点深度要大些，一般要40～50微米为佳，加网线数一般在150-170线，加网角度45°为最佳。丝网印刷一般有刮板硬度、网距、印刷速度、刮压力、油墨的适性这5个变量决定印刷效果，墨层太后一般有以下几种情况和相应的解决方式：网膜版所用的丝网目数太粗，可选用高一些的丝网目数。刮板太软或刮刀的刃口太圆，选用硬度大一些或刃口锐刮刀 。刮板刮印角度太小，提高刮印角度。刮板压力太大，刮印速度慢，降低刮板的刮印压力；高速刮速。网膜版上油墨太多，网膜版放入适量的油墨。
2 印刷工艺:
由于热转印墨直接转移到杯子上的附着力不强，应先印变色层，后印其它墨层，以便于图案的附着效果，此时变色油墨选择深颜色的为最佳，可以较好的覆盖其他油墨层。如果先转移热升华墨到杯子上，再通过丝网印刷时会对下层图案造成损伤，不能保证图案的完整性，但是这样印刷图案覆盖效果会很好，这也是一大技术难关。为了印刷品的成功率高，一般采用先丝网印刷转移热敏油墨再转移热升华墨的方式印刷。
杯子的制作
制作过程中所需材料有：计算机，菲林制版设备，打印机，丝网版，马克杯（高9cm，直径8cm），烤杯机，烘箱，热升华墨，以及热敏油墨。
1 印前的图像制作与处理：
杯子设计中五手相握的图案为图像，可以通过普通的打印机打印出即可，此图像高20mm，宽25mm，可以在普通打印机墨盒内装有热升华墨进行喷绘。打印纸选择表面较为光滑的上光纸为好，这样有利于油墨的转移。
我们采用的是直接菲林晒网，因此出菲林片因直接菲林晒网法，简单易控，菲林有多种厚度，印品平滑均匀，网版耐用且线条很细，对所有网纱有优良粘附力.使用直接菲林通常网纱选用120T-165s。
(1)首先制造一个网框，采用斜交绷网法绷网，角度为22．5拉好网后，清洗网版，不需待干。在网版上涂一层感光胶，可以挂3-5次保证感光胶层的厚度，此时要注意的是关掉日光灯，一面感光胶引起失效。
(2)网版干燥后，将直接菲林轻轻放网版上，使用透明胶带将菲林片固定好，放入曝光机中进行曝光。抽真空保证胶片与印版紧密结合，中间不要有气泡产生，以免影响曝光后的图文效果，由于印版上的的图文部分不受光的照射不发生硬化，感光胶可以溶于水，冲洗后印板上只有丝网，形成通透的部分，油墨可以透过。
(3)接下来为显影过程，可以用喷水枪冲洗至图案完全清晰显现出来.
(5)完成后，需用封网浆(BLUE FILLER)作纲板针孔修补和填充框边。用刮刀或硬卡纸将封网浆在纲板针孔或框边轻轻涂上一层，等干后网版制作完成。
（6）上机印刷。
2 印刷过程中45°和75°油墨的混合比例配置专色油墨。
最上面45°和75°的比例为 3︰0
依次往上为： 5︰3
1︰1
3︰1
最下面45°和75°的比例为 0︰3
印刷时先对杯子进行严格的脱脂及前处理的检查。当承印物表面附着油脂类、粘结剂、尘埃物等物质时，就会造成油墨与承印物粘结不良，印刷前要清理干净 ，先印刷底色红色温度计和字体，通过丝网印刷机转移到杯子上，像在这种不规则的陶瓷上印刷，采用的方式为丝网版固定，杯子程圆周运动，网版于承印物之间的艰巨控制在-900到-1300um之间，太小易粘版或模糊不清，过大易印刷不良和损坏网版，印刷压力控制在50到70N之间，这样可以保证印刷的精确度。刮板印刷时，印刷轨迹要与印刷平台保证平行，并尽量实现匀速运动。
3.杯子丝网印刷图案完成后可以将它放入烘箱中进行烘干，采用远红外电热管烘干系统烘干30min，温度设置在240℃，这样半个小时后可以将杯子取出，把事先打印好的热升华墨图片使用透明胶带贴在热敏油墨的覆盖区域，切忌要贴平整，然后将杯子放入烤杯机中温度加热到180℃，需要3min，将杯子取出，揭掉表层纸张，将杯子放入冷水中冷却，然后用酒精擦拭表面，出去杂物以及多余的胶，这样变色杯就完成了。
丝网印刷中的故障
丝网印刷故障产生的原因是多方面的，涉及丝印印版、丝印刮版、丝印油墨、丝印设备、丝印材料以及操作技术等诸多因素。丝印故障的产生，有单一方面原因的，但更多的则是错综复杂的诸原因的交叉影响的结果。
1.糊版亦称堵版，是指丝网印版图文通孔部分在印刷中不能将油墨转移到承印物上的现象。这种现象的出现会影响印刷质量，严重时甚至会无法进行正常印刷。
车间温度、湿度及油墨性质的原因。丝网印刷车间要求保持一定的温度和相对湿度。如果温度高，相对湿度低，油墨中的挥发溶剂就会很快地挥发掉，油墨的粘度变高，从而堵住网孔。另一点应该注意的是，如果停机时间过长，也会产生糊版现象，时间越长糊版越严重。其次是，如果环境温度低，油墨流动性差也容易产生糊版。
丝网印版的原因。制好的丝网印版在使用前用水冲洗干净并干燥后方能使用。如果制好版后放置过久不及时印刷，在保存过程中或多或少就会粘附尘土，印刷时如果不清洗，就会造成糊版。
印刷压力的原因。印刷过程中压印力过大，会使刮板弯曲，刮板与丝网印版和承印物不是线接触，而呈面接触，这样每次刮印都木能将油墨刮干净，而留下残余油墨，经过一定时间便会结膜造成糊版。
丝网印版与承印物间隙不当的原因。丝网印版与承印物之间的间隙不能过小，间隙过小在刮印后丝网印版不能脱离承印物，丝网印版抬起时，印版底部粘附一定油墨，这样也容易造成糊板。
油墨的原因。在丝网印刷油墨中的颜料及其它固体料的颗粒较大时，就容易出现堵住网孔的现象。另外，所选用丝网目数及通孔面积与油墨的颗粒度相比小了些，使较粗颗粒的油墨不易通过网孔而发生封网现象也是其原因之一。对因油墨的颗粒较大而引起的糊版，可以从制造油墨时着手解决，主要方法是严格控制油墨的细度。
油墨在印刷过程中干燥过快，容易造成糊版故障。特别是在使用挥发干燥型油墨时这类现象更为突出，所以在印刷时必须选择恰当的溶剂控制干燥速度。在选用油墨时要考虑气候的影响，一般在冬季使用快干性油墨，夏季则应在油墨中添加迟干剂，如果使用迟干剂还发生糊版现象，就必须换用其它类型油墨。
在印刷过程中，油墨粘度增高造成糊版，其主要原因是：版上油墨溶剂蒸发，致使油墨粘度增高，而发生封网现象。如果印刷图文面积比较大，丝网印版上的油墨消耗多，糊版现
象就少。如果图文面积小，丝网印版上的油墨消耗少，就容易造成糊版，其对策是经常换用新油墨。
油墨的流动性差，会使油墨在没有通过丝网时便产生糊版，这种情况可通过降低油墨粘度提高油墨的流动性来解决。
发生糊版故障后，可针对版上油墨的性质，采用适当的溶剂擦洗。擦洗的要领是从印刷面开始，由中间向外围轻轻擦拭。擦拭后检查印版，如有缺损应及时修补，修补后可重新开始印刷。应当注意的是，版膜每擦洗一次，就变薄一些，如擦拭中造成版膜重大缺损，则只好换新版印刷。
2.油墨在承印物上固着不牢
对承印材料进行印刷时，很重要的是在印刷前应对承印材料进行严格的脱脂及前处理的检查。当承印物表面附着油脂类、粘结剂、尘埃物等物质时，就会造成油墨与承印物粘结不良。塑料制品在印刷前表面处理不充分也会造成油墨固着不牢的故障。
玻璃和陶瓷之类的物品，在印刷后都要进行高温烧结，所以只要温度处理合适粘结性就会好。
油墨本身粘结力不够引起墨膜固看不牢，最好更换其他种类油墨进行印刷。稀释溶剂选用不当也会出现墨膜固着不牢的现象，在选用稀释溶剂时要考虑油墨的性质，以避免出现油墨与承印物粘结不牢的现象发生。
3.墨膜边缘缺陷
在丝网印刷产品中，常出现的问题是印刷墨膜边缘出现锯齿状毛利（包括残缺或断线）。产生毛刺的原因有很多，但是主要原因在于丝网印版本身质量问题。
感光胶分辨力不高，致使精细线条出现断线或残缺。
曝光时间不足或曝光时间过长，显影不充分，丝网印刷图文边缘就不整齐，出现锯齿状。好的丝网印版，图文的边缘应该是光滑整齐的。
丝网印版表面不平整，进行印刷时，丝网印版与承印物之间仍旧存有间隙，由于油墨悬空渗透，造成印刷墨迹边缘出现毛刺。
印刷过程中，由于版膜接触溶剂后发生膨胀，且经纬向膨胀程度不同，使得版膜表面出现凹凸不平的现象，印刷时丝网印版与承印物接触面局部出现；司隙，油墨悬空渗透，墨膜就会出现毛刺。
为防止锯齿状毛刻的出现，可从下述几方面考虑解决的办法：
选用高目数丝网制版；
选用分辨力高的感光材料制版；
制作一定膜厚的丝网印版，以减少膨胀变形；
尽量采用斜交绷网法绷网，最佳角度为22．5°；
精细线条印刷，尽量采用间接制版法制版，因为间接法制版出现毛刺的可能较小； 在制版和印刷过程中，尽量控制温度膨胀因素，使用膨胀系数小的感光材料； 提高制版质量，保证丝网印版表面平整光滑，网版线条的边缘要整齐；
应用喷水枪喷洗丝网印版，以提高显影效果；
网版与承印物之间的距离、刮板角度、印压要适当。
4.着墨不匀
墨膜厚度不匀，原因是各种各样的，就油墨而言是油墨调配不良，或者正常调配的油墨混入了墨皮，印刷时，由于溶剂的作用发生膨胀、软化，将应该透墨的网孔堵住，起了版膜的作用，使油墨无法通过。为了预防这种故障，调配后的油墨（特别是旧油墨），使用前要用网过滤一次再使用。在重新使用已经用过的印版时，必须完全除去附着在版框上的旧油墨。印刷后保管印版时，要充分的洗涤（也包括刮板）。如果按上述要求做了，着墨木匀的事故
就不会发生了。
如果利板前端的尖部有伤损的话，会沿刮板的运动方向出现一条条痕迹。特别在印刷透明物时，就会出现明显的着墨不匀。所以，必须很好地保护利板的前端，使之不发生损伤，如果损伤了，就要用研磨机认真地研磨。
印刷台的凹凸也会影响着墨均匀。凸都墨层薄，凹部墨层厚，这种现象也称为着墨不均。另外，承印物的背面或印刷台上粘有灰尘的话，也会产生上述故障。
5.气泡
承印物在印刷后墨迹上有时会出现气泡，产生气泡的主要原因有以下几个方面： 承印物印前处理不良。承印物表面附着灰尘以及油迹等物质。
油墨中的气泡。为调整油墨，加入溶剂、添加剂进行搅拌时，油墨中会混入一些气泡，若放置不管，粘度低的油墨会自然脱泡，粘度高的油墨则有的不能自然脱泡。这些气泡有的在印刷中，因油墨的转移而自然消除，有的却变得越来越大。为去除这些气泡，要使用消泡剂，油墨中消泡剂的添加量一般为0.1～1％左右，若超过规定量反而会起到发泡作用。 油墨转移后即使发泡，只要承印物的湿润度和油墨的流动性良好，其印刷墨膜表面的气泡会逐渐消除，油墨形成平坦的印刷墨膜。如果油墨气泡没有消除，其墨膜会形成环状的凹凸不平的膜面。一般油墨中的气泡在通过丝网时，因丝网的作用可以脱泡。另外，油墨混合搅拌时用热水或开水会有较好的脱泡效果。
红、蓝、绿等透明的油墨，因微粒子的有机颜料量比例较少，这些油墨的连结料具有易发泡的特点。若添加相应稀释剂、增粘剂或撤粘剂，也可使油墨转变为稳定的印刷适性良好的油墨。
印刷速度过快或印刷速度不均匀。适当降低印刷速度，保持印刷速度的均匀性。
6.网痕
丝网印刷品的墨膜表面有时会出现丝网痕迹，出现丝网痕迹的主要原因是油墨的流动性较差。丝印过程中，当印版抬起后，转移到承印物上的油墨靠自身的流动填平网迹，使墨膜表面光滑乎整。如果油墨流动性差，当丝网印版抬起时，油墨流动比较小，不能将丝网痕迹填平，就得不到表面光滑平整的墨膜。为了防止印刷品上出现丝网痕迹，可采用如下方法。 使用流动性大的油墨进行印刷。
可考虑使用干燥速度慢的油墨印刷，增加油墨的流动时间使油墨逐渐展争并固化。 在制版时尽量使用丝较细的单丝丝网。
7.成品墨股尺寸扩大
丝网印刷后，有时会出现印刷尺寸扩大。印刷尺寸扩大的主要原因是油墨粘度比较低以及流动性过大；丝网印版在制作时尺寸扩大，也是引起印刷尺寸扩大的原因。
为避免油墨流动性过大而造成印刷后油墨向四周流溢，致使印刷尺寸变大，可考虑在流动性过大的油墨中添加一定量的增稠剂，以降低油墨的流动性，还可使用快干性油墨，加快油墨在印剧后的干燥速度，减少油墨的流动。在制作丝网印版时，要严格保证丝网版的质量。
8.洇墨
洇墨是指在印刷的线条外侧有油墨溢出的现象。在印刷一条线时，在刮板运动方向的一边，油墨溢出而影响了线条整齐，这种现象就叫作洇墨。洇墨可以通过调整印版和油墨的关系，刮板的运行和丝网绷网角度的关系加以解决。丝网印版的通孔部分的形状，因制版方法（间接法、直接法、直间法）不同而不同。理想的通孔，应在刮印时与承印物面能够密合。具有理想通孔形状的印版，印出的墨膜鲜锐、整齐、尺寸精确，不洇墨。为了防止烟墨现象的发生，版膜应有适当的厚度、弹力和平滑性，为此可使用柔软的尼龙丝网和尺寸精度高的聚酯丝网制版。为防止涸墨，在制版工序中最好采用斜法绷网。
9.图像变形
印刷时由刮板加到印版上的印压，能够使印版与被印物之间呈线接触就可以了，不要超过。印压过大，印版与承印物里面接触，会使丝网伸缩，造成印刷图像变形。丝网印刷是各种印刷方式中印压最小的一种印刷，如果我们忘记了这一点是印不出好的印刷品来的。
如不加大压力不能印刷时，应缩小版面与承印物面之间的间隙，这样刮板的压力即可减小。
10.飞墨
飞墨即油墨拉丝现象，造成的原因是：油墨研磨不匀；印刷时刮板离版慢；印刷图像周围的余白少；产生静电，导致油墨拉刮板角度过小。
杯子的实用价值
变色杯是一种能根据杯子的颜色变化判断杯子内部的水温。目前，人们以接触的方法来感知水温的高低，现在有更方便更快捷的方式来完成这个任务，只需观察一下杯子的颜色变化就可以确定水的温度，方便快捷。这种印刷方式还可以印刷在茶具，（一些茶叶对水温的要求比较特殊，只有合适的水温才能体现出茶叶的独特味道），病人吃药的水杯上（病人活动不方便时只需看一下颜色变化就可以确定当前水温是否可以饮用），奶瓶等多种物体上。为多数人群解决了一些实际生活中的不便，我们设计这种种可以通过颜色的改变来确定水温的杯子，给人们带来了方便的同时杯子的精美图案增加了生活情趣。我们深信在不久以后这种杯子会走近广大群众生活中, 有很大的发展潜景。