中小企业技术创新资金项目申报材料项目名称：环保型可食印刷系列水性油墨研制企业名称：宁夏回族自治区银川市富邦印刷包装有限公司（公章）企业所在地：宁夏回族自治区银川经济技术开发区申报日期：2010年 11月 10日新型包装材料环保型可食印刷系列水性油墨研制可行性研究报告一、项目意义和必要性现在包装印刷所用油墨绝大部分都是加苯的，不符合当代环保要求。

不但对生产线上职工健康不利，而且有毒苯油墨通过印刷在包装箱袋上散落到社会各个角落，会造成进一步污染，还会给包装箱袋回收再利用去有毒墨色造成工艺困难增加成本。

近年来，随着我国社会主义生态文明建设深入发展，环保监测部门对企业生产过程及产品包装回收综合利用增加了许多卫生、环保方面的要求和制约条件。

在这种发展大趋势下，开发无公害污染的“绿色”印刷材料水性油墨代替有毒苯油墨，将会取得良好的经济效益和社会效益。

目前我国水性油墨的研发和生产刚处于起步阶段，我国的厂商只能生产一些低档的水性油墨，高档的水性油墨基本上靠进口。

因此，无论是开发商还是生产商都是大有作为的，水性油墨的研发和生产都隐藏了巨大的商机。

水性油墨环保性能是最好得，但是在光泽度，耐磨，耐色牢度以及调色难度等方面暂时还无法和苯系溶剂系列得油墨媲美。

水性油墨区别于溶剂型油墨，最大的特点在于所用的溶解载体。

溶剂型油墨的溶解载体是有机溶剂，如甲苯、乙酸乙酯、乙醇等，而水性油墨的溶解载体是水和少量的醇(约3％～5％)。

由于用水作溶解载体，水性油墨具有显著的环保安全特点：安全、无毒、无害、不燃不爆、几乎无挥发性有机气体产生。

主要表现在以下四个方面：1、对大气环境无污染；2、减少印刷品表面残留毒物，保证食品卫生安全；3、减少资源消耗并降低环保成本；4、提高了作业环境的安全性，保障接触操作人员的健康。

5、有利于包装箱袋回收处理及综合利用。

1、可食印刷可食印刷技术，就是指印刷中的核心要素是可食性的,其印刷中的工艺也是对人体无害的。

也就是说,可食印刷技术，是借助于可食性的印刷核心要素和对人体无害的技术工艺与印刷设备而完成的印刷总称。

印刷核心要素指印刷油墨和承印材料。

印刷设备指印刷机械与装备及其辅助装置。

印刷技术工艺主要指印刷方法。

食品的可食印刷技术意义重大。

可食部分为“印刷油墨”和承印材料。

这在强调以人为本的现代社会中,任何活动都围绕着环保和人类健康而进行,最大限度地保护人类生态环境和人的身心健康。

可食印刷技术，就是促进人的身心健康、对人与环境无任何负作用的新技术。

作为印刷与包装技术,人们一直在寻求绿色材料与绿色包装,特别是对食品的包装和食品包装的印刷。

但在过去或现有的印刷技术中,无论从油墨到承印相关材料都存在不同程度的负面作用。

如油墨中的溶剂和色素多为化学合成材料或高分子化合物,以及其它添加剂,还有一些包装材料或承印材料也有各种化学成份与添加剂,这些成份或添加剂是不能食用的甚至是有毒的,或大部分是不能食用或不能过量超标的。

可食印刷中的“油墨”与承印材料(或包装材料)，要求是对人体无害且完全可食,这就可能解决了长期困扰印刷界的难题。

2、可食印刷油墨及其开发的必要性可食印刷油墨（Edible Ink）属于特种油墨，不仅具有印刷油墨共性，还具有可食用性。

可食印刷油墨要求溶剂和色料,主要是从植物或农产品以及动物体内获取。

而“油墨”色素主要是动植物色素或者人工合成食用色素。

此外，国家标准规定，柔印油墨不能人为添加乙二醇甲醚、乙二醇甲醚醋酸酯、乙二醇乙醚、乙二醇乙醚醋酸酯、二乙二醇丁醚醋酸酯等乙二醇醚及其酯类、邻苯二甲酸二辛酯（DOP）、邻苯二甲酸二正丁酯（DBP）等邻苯二甲酸酯类和异佛尔酮。

迄今为止，国内文献报道的所谓环保性油墨，例如紫外光固化油墨，在印刷和固化过程，存在大量污染，一些食品包装印刷油墨，只能印刷在包装材料外部，喷墨印刷食品油墨，只能应用于短版印刷。

对比国外大量使用餐盒内印刷油墨技术，在获得具有民族特色风情的包装，获得具有一定的耐温、耐摩擦以及全色系可食性柔性版印刷油墨方面，国内还没有见到文献报道，也没有相关专利发布。

可食性油墨的开发，不仅在餐合内包装印刷图案方面应用前景广泛，在儿童书籍、玩具印刷方面，特别是在食品医药行业，具有广泛应用前景。

可食性油墨属于高等级环保印刷材料，国家已经设立了相关的法规标准，标准等级基本与国际接轨。

其主要成分色素/色淀，有国外公司生产，部分在国内生产。

项目承担方北京印刷学院，以北京市印刷包装材料与技术重点实验室为依托，借助实验室的大量分析测试印刷仪器设备，项目主承担人李路海教授，曾求学于天津大学和大连理工大学精细化工专业，具有教授级高级工程师和教授双重职称，并曾编辑出版《印刷油墨着色剂》、《新型印刷包装功能材料》等专业书籍，有20年企业开发新产品经验，曾经获得省部级新产品技术进步2、3等奖3项。

目前是北京市拔尖创新人才，主要研究《环保型薄膜印刷导电油墨》，有能力承担该项目研究工作。

项目可行。

二、项目己完成研究内容（一）剖析剖析国外食品餐具用的单色及专色油墨，确认色素色光、结构，确认联结料结构。

检索文献，了解油墨溶剂。

1.油墨样品研制1.1 着色剂筛选：根据剖析结果，筛选国产进口色素/色淀。

1.2 联结料及其交联剂和溶剂筛选：筛选可食性联结料及其交联剂。

1.3 基本油墨研究：根据上述结果，配制青品黄黑各色基本油墨，作为测试和调制基础。

2.印刷适性研究根据柔版印刷要求，调整基本油墨构成物化性能参数，使之满足印刷适性要求。

3. 小试放量研究按照公斤级水平，研究油墨生产工艺。

4.上机印刷测试将公斤级样品，上机印刷，获得符合基本要求的印刷样品。

（二）新型包装对水性油墨的性能要求水性油墨简称为水墨，它主要由水溶性树脂、有机颜料、溶剂及相关助剂经复合研磨加工而成。

水性油墨特别适用于烟、酒、食品、饮料、药品、儿童玩具等卫生条件要求严格的包装印刷产品。

随着我国经济的迅猛发展。

成千上万种商品行销全国，甚至远销海外。

商品物流要求对环保型高质量纸箱的需求量越来越大。

而纸箱凹版水性油墨预印工艺恰好能大大提高纸箱的品质和生产纸箱的效率，因此近几年受到众多纸箱制造企业的高度关注。

纸箱凹版预印工艺对印刷油墨四大要求1、要求油墨有良好的印刷适性由于厂家对纸箱的广告作用的要求越来越高纸箱图案设计越来越精美，因此大量采用了网目调套色印刷。

有些图案已经精细到5％的浅网过渡。

而对于实地版面则要求色彩饱满亮丽，墨色均匀。

目前我国市场上广泛使用的还是油性凹版油墨。

而水性凹版油墨在印刷适性方面的表现还不够好．还很难达到纸箱客户的要求。

2、要求油墨符合环保要求虽然我国在纸箱预印方面还大量使用环保系数较低的油性凹版油墨。

但符合环保要求的醇溶、无苯油墨已逐步成为主流。

各大印刷厂和油墨生产厂对于水性油墨的推广也进行了有益的探索。

除了溶剂环保要求外。

对于油墨中的重金属．有毒物质、致癌物质含量也提出严格要求。

如对油墨干膜的重金属含量限制，国际惯用标准就有欧盟的EN-71和美国的ASTM-F963-96a．3、要求油墨具有耐热和耐摩擦性纸箱板生产线压实烘干通道的长2O～100m．烘干温度为17O～200°C。

印刷面在高压．高温条件下要拖行20-1OOm时间约为10秒。

这就要求油墨和光油必须具有极好的耐热和耐磨擦性。

如果油墨和光油所选用的树脂不耐热、耐磨．发生变软。

发黏或者油墨变色以及发花都会导致废品的产生。

4、要求油墨层有合适的表面摩擦系数油墨层表面摩擦系数检验方法是：将已装满产品的纸箱先水平放在一个活动的板面上。

然后以一定的线速度提高板面的端，当固定端的角度小于或等于24°时，纸箱不能滑动。

当固定端的角度大于或等于3０°时纸箱必须滑动，在大于24°，小于3O°的区间可以滑动也可以是静止。

如果仅仅要求油墨层耐磨是不难的。

在油墨中加入耐磨的助剂就可达到目的。

但要求纸箱的表面要具有合适的摩擦系数这对于油墨制造业来说就有相当大的难度。

（三）传统包装印刷油墨的问题缺点1、油墨黏度不合适。

油墨黏度太低，印刷时容易糊版，同时供水量也必须增加，在传动中水辊也会将印版滚筒上的油墨粘回，使润版液起脏。

另外，印刷品吸收大量的水分后会产生变形弯曲，给印后加工带来困难。

而且，黏度和内聚力较低的油墨在高速印刷时还会发生离心飞墨现象，如果飞到印版上又被水辊粘回，使润版液起脏，反过来又会引起糊版。

油墨黏度太高，着墨困难，特别是网目调更是印不上去，即使加大墨量效果也不明显，而且印刷品易发生粘连。

2、印刷品易掉色。

在印刷瓦楞纸箱面纸时要采用高光耐磨油墨，以保证印刷图案能够经受得住运输中频繁的搬运和摩擦。

在调节油墨时不要掺入汽油，因为汽油会溶解或裂解油墨中的内聚交联物质，破坏连结料的链状结构。

调墨油也不能加兑太多，否则油墨中的连接料树脂会被冲淡并与色料脱离，使色料以粉状悬浮在纸张表面，而油脂及其溶解的助剂都被纸张纤维吸收到纸张内部，这样的印刷品如果直接与瓦楞贴合，在生产中容易发生刮痕或掉色现象；如果进行覆膜则会发生起泡、虚浮现象，容易脱膜；如果上光则易掉色和产生刮痕；如果压光，光油和色料易被钢带粘回脱落。

3、印刷品干燥太慢。

在印刷大面积实地时，如果油墨中的脂类太多，纸张纤维的亲脂亲油性就会影响助剂的挥发干燥。

而且印刷后的大面积实地往往还需要上光，这对油墨的干燥更为不利。

另外，在高温干燥的季节不能过多地使用燥油，可用防黏剂代替部分燥油，并适当增加喷粉量，防止粘连，会给后面的覆膜工序带来麻烦，临时增加除粉工序。

4、压光时成品的光亮度压光时成品的光亮度主要取决于4个方面：一是纸张的光泽度和平整度；二是上油量。

上油量太少，压光后的光亮度差，但上油量太多，压光后印刷品发黄、发暗；三是光油的干燥时间。

光油干燥时间不能太长，否则干燥后压光压不平，或者压不出光，但光油干燥时间太短，光油溶剂未干，压光后会被钢带粘花，将印刷品揭毛、揭花，压光后堆放在一起还会粘连；四是钢带的新旧。

新钢带压光的效果要好于旧钢带的压光效果。

三、解决问题的方案（己完成）1 样品剖析从餐盒表面剥离或者购置国外样品，通过薄板层析、红外光谱、核磁共振、元素分析等手段，剖析国外油墨样品构成。

2 油墨研制调研国内外可食性印刷油墨与着色剂生产现状，确认所用着色剂归属（色素/色淀）；确认联结料和溶剂，确认研制工艺，制定实验方案。

3 油墨印刷适性和上机测试根据柔版印刷油墨参数要求，调整油墨物化参数，上机印刷，根据印刷效果，改进油墨。

四、突破和创新点在水性为主的柔版印刷油墨方面，获得目前国内还没有报道的食用色素/色淀为着色剂的纸餐具可食性内印刷油墨系列，在无残留交联剂方面获得突破。

同时解决纸箱包装印刷生产过程中油墨带来的印刷质量问题，经我公司一年多的自产自用，效果显著：颜色鲜艳，墨质细腻，着色力高，牢度强，色谱齐全，不燃不爆；快速干燥，具有良好的水可洗性；墨质稳定，无腐蚀，对人体健康不会造成损害。