專利名稱：植物粉基塑料鉛筆及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明主要涉及一種鉛筆及其制造方法，尤其是指一種植物粉基塑料鉛筆及其制造方法，其具有低碳、節(jié)能、環(huán)保的顯著特點(diǎn)。
背景技術(shù)：
鉛筆是一種應(yīng)用非常廣泛的寫字和繪畫的工具，其主要結(jié)構(gòu)是由條狀鉛芯嵌固在筆桿中構(gòu)成。鉛筆的筆桿常見的是采用木質(zhì)，通常需要將原木做成圓形、正六邊形或正八邊形等形狀的筆桿，其制造需要經(jīng)過(guò)很多的切割工序，生產(chǎn)過(guò)程相當(dāng)繁瑣，制造成本高，而且需消耗大量的優(yōu)質(zhì)木材。目前，我國(guó)年產(chǎn)木質(zhì)鉛筆80億支左右，相當(dāng)于每年毀掉600平方公里森林，消耗40萬(wàn)立方米優(yōu)質(zhì)木材，大量森林資源的消耗嚴(yán)重地破壞了生態(tài)環(huán)境。另外，為生產(chǎn)出不同顏色的筆桿，木質(zhì)鉛筆需使用油漆對(duì)其外表面進(jìn)行噴刷，這樣不可避免地會(huì)產(chǎn)生重金屬、有毒有害物的污染問(wèn)題，這對(duì)于與人體接觸密切的筆桿來(lái)說(shuō)，無(wú)疑是一大弊端，特別對(duì)于一些年幼兒童，對(duì)于油漆所產(chǎn)生的污染問(wèn)題更為敏感。鉛筆制造商為了減少木材用量，嘗試開發(fā)了各種類型的筆桿來(lái)作為木質(zhì)筆桿的替代品，然而，到目前為止，采用各種替代材料制造筆桿的過(guò)程中還是有很多不盡如人意之處。比如紙質(zhì)筆桿，因?yàn)榧堎|(zhì)筆桿采用的原料仍是木材，所以沒有從根本上解決資源浪費(fèi)的問(wèn)題；比如石膏筆桿，由于石膏的質(zhì)地較脆，因而這樣的筆桿容易脆斷，使用過(guò)程中還可能產(chǎn)生粉屑，實(shí)用不便；比如塑料筆桿，采用的塑料原料是不可再生的化石資源，并且在原料生產(chǎn)過(guò)程及廢棄后焚燒過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量二氧化碳，造成溫室效應(yīng)。申請(qǐng)?zhí)枮镃N200510047091. 5，名稱為《樹脂復(fù)合材料鉛筆》的發(fā)明專利公開了一種樹脂復(fù)合材料鉛筆，筆桿是由下述成分按重量份配比組成水性聚氨酯50 70份、食用淀粉10 20份、玻璃微珠5 10份、納米二氧化鈦0. 1 1份、納米氧化鋅0. 5 3份、硬脂酸鋅1 5份、輕質(zhì)碳酸鈣10 15份、柔性不飽和聚酯樹脂5 10份，該發(fā)明主要采用樹脂、淀粉和碳酸鈣作為基礎(chǔ)原料來(lái)制作筆桿，由于水性聚氨酯所占比例大大高于淀粉和碳酸鈣，所以它實(shí)際和塑料筆桿一樣，存在著不環(huán)保的缺點(diǎn)，也可以通過(guò)增加碳酸鈣來(lái)替代更多的塑料原料，但是，如果碳酸鈣添加的量超過(guò)50%的話，需要添加白油，而白油的添加會(huì)使筆桿產(chǎn)生重金屬含量超標(biāo)的風(fēng)險(xiǎn)，這對(duì)于與人體接觸密切的筆桿來(lái)說(shuō)，無(wú)疑是另一大弊病。申請(qǐng)?zhí)枮?00810066764. 5，名稱為《可降解鉛筆筆桿、鉛筆及其制造方法》的發(fā)明專利公開了一種可降解鉛筆筆桿及采用這種筆桿的鉛筆，筆桿組分包括40wt% 60wt% 聚羥基脂肪酸酯、30wt% 50wt%淀粉、lwt% 10 丨％交聯(lián)劑和lwt% 10wt%增塑齊[J， 其中，為重量百分率；該發(fā)明還提供一種鉛筆的制造方法，步驟包括原料混合、加熱、穿芯成型。該發(fā)明所涉及的可降解鉛筆筆桿主要采用可生物降解材料，比如聚羥基丁酸脂、聚乳酸和聚己內(nèi)酯，采用上述組分制造出來(lái)的筆桿無(wú)毒環(huán)保，可以替代木質(zhì)鉛筆筆桿， 減少木材消耗?，F(xiàn)有技術(shù)中，常見的可生物降解材料主要分為石油基生物分解塑料、生物基生物分解塑料兩大類，石油基生物分解塑料主要是以石化產(chǎn)品為單體，通過(guò)化學(xué)合成的辦法得到的一類聚合物，如聚己內(nèi)酯、聚丁二酸丁二醇脂、聚乙烯醇、聚對(duì)苯二甲酸/己二酸/ 丁二醇共聚物等，該類材料由于是以石油為原料，價(jià)格易受石油價(jià)格波動(dòng)而上揚(yáng)，并且由于該類材料的可生物降解性能，使得其價(jià)格相比較于普通塑料更高；生物基生物分解塑料是以天然材料通過(guò)微生物發(fā)酵和化學(xué)合成共同參與得到的聚合物或是微生物直接合成的聚合物，主要有聚乳酸、聚羥基烷酸脂等，通過(guò)微生物直接合成的聚乳酸等由于其工藝相對(duì)復(fù)雜，生產(chǎn)一噸聚乳酸要消耗4噸糧食，因此現(xiàn)在市場(chǎng)價(jià)格比傳統(tǒng)塑料高2 3倍，同時(shí)由于其制品存在耐熱性、物理性能較差等問(wèn)題，目前主要用于購(gòu)物袋的生產(chǎn)。因此，采用生物降解塑料原料制造筆桿成本太高，不符合平民市場(chǎng)需求，難以普及。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題之一，在于提供一種節(jié)能、低碳、環(huán)保的植物粉基塑料鉛筆，替代傳統(tǒng)的木質(zhì)鉛筆，能解決木質(zhì)鉛筆消耗大量木材資源、需要油漆噴刷上色等不節(jié)能也不環(huán)保的問(wèn)題，并且，能解決現(xiàn)有技術(shù)中的樹脂復(fù)合材料鉛筆采用的樹脂含量高不環(huán)保以及可降解塑料原料制造的鉛筆成本高、物理性能差等問(wèn)題。本發(fā)明是通過(guò)采用以下技術(shù)方案解決上述技術(shù)問(wèn)題的一種植物粉基塑料鉛筆， 其中，所述鉛筆筆桿的組分包括40wt % 80wt % 植物粉料；15wt% 50wt%樹脂載體，所述樹脂載體可以是聚苯乙烯(PS)、聚丙烯(PP)和聚乙烯(PE)的一種或其任意組合；Iwt % 5wt%增塑劑，所述增塑劑可以是環(huán)氧大豆油、甘油的一種或其任意組合； 5wt%偶聯(lián)劑，所述偶聯(lián)劑可以是鈦酸酯偶聯(lián)劑、鋁酸酯偶聯(lián)劑、硅烷偶聯(lián)劑中的一種或其任意組合；0. 5wt % 3wt %發(fā)泡劑，所述發(fā)泡劑是一種吸熱性化學(xué)成核發(fā)泡劑或AC發(fā)泡劑中任一種；上述各組分中，為重量百分率。進(jìn)一步地，所述植物粉料是玉米淀粉、木薯淀粉，紅薯淀粉和大米淀粉中的一種或任意組合；進(jìn)一步地，所述植物粉料也可以是木粉或竹粉；本發(fā)明所述的植物粉料，還可以采用植物秸稈或者稈莖的一種或任意組合制成的植物纖維粉料，比如稻殼、稻草、麥秸、玉米秸稈、棉花稈的一種或任意組合制成的粉料。進(jìn)一步地，所述樹脂載體還可以是苯乙烯-丁二烯嵌段(SPS)，也可以是在苯乙烯-丁二烯嵌段(SPQ的基礎(chǔ)上適量添加聚苯乙烯(PS)、聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)中的一種或其任意組合；進(jìn)一步地，所述組分中還可以包括適量用于調(diào)色的色母料，這樣可以使筆桿的視覺效果更接近木質(zhì)產(chǎn)品，顏色更加豐富多彩。進(jìn)一步地，所述筆桿的表面還覆蓋一層筆皮，所述筆皮的組分與筆桿的組分相同。進(jìn)一步地，所述筆桿的表面可以直接印刷圖案或者套設(shè)可自動(dòng)收縮的塑料膜，以獲得具有彩色或卡通圖像的兒童鉛筆。
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題之二，在于提供前述植物粉基塑料鉛筆的制造方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中木質(zhì)筆桿生產(chǎn)工藝復(fù)雜、生產(chǎn)效率低的問(wèn)題。本發(fā)明是通過(guò)采用以下技術(shù)方案解決上述技術(shù)問(wèn)題的一種植物粉基塑料鉛筆的制造方法，其中，包括如下步驟(1)、按照前述鉛筆的筆桿組分將所有原料放入高冷混機(jī)組共混；(2)、將步驟(1)所得混和物加入雙螺桿造粒設(shè)備造粒得出粒料；(3)、將步驟( 所得粒料分別加入一筆桿擠出機(jī)和一筆皮擠出機(jī)的料斗內(nèi)做為筆桿、筆皮的原料，放入時(shí)添加用于調(diào)色的色母料，同時(shí)，鉛芯原料加入一鉛芯擠出機(jī)的料斗內(nèi)，并且3臺(tái)擠出機(jī)均升溫到140°C 190°C ；0)、啟動(dòng)鉛芯擠出機(jī)擠出鉛芯，迅速引入安裝在3臺(tái)擠出機(jī)的機(jī)頭出料口的共擠成型模具內(nèi)，然后啟動(dòng)筆桿擠出機(jī)，筆桿自動(dòng)裹住鉛芯將其從模具中引出，再啟動(dòng)筆皮擠出機(jī)，筆皮覆蓋筆桿將其從模具中引出，給筆桿表面掛色；(5)、將步驟(4)所制成的鉛筆引入一冷卻槽內(nèi)，經(jīng)一牽引機(jī)將經(jīng)冷卻槽冷卻后的鉛筆引出，再由一切斷機(jī)按規(guī)定長(zhǎng)度切斷、磨光后即成為植物粉基塑料鉛筆。進(jìn)一步地，上述植物粉基塑料鉛筆的制造方法，步驟(3)中，3臺(tái)擠出機(jī)還可以均升溫到190°C 270°C，使樹脂熔解更充分，獲得更好的混合性。進(jìn)一步地，上述植物粉基塑料鉛筆的制造方法，還可以省略步驟( ，即將步驟 (1)所得混和物直接進(jìn)行步驟(3)的加工。進(jìn)一步地，上述植物粉基塑料鉛筆的制造方法，步驟( 還可以用以下方案，即 將步驟(1)所得混合物加入密煉雙螺桿設(shè)備進(jìn)行密煉造粒得出粒料。進(jìn)一步地，所述筆桿或筆皮的表面制成凹凸形狀，以方便使用者抓握和增加裝飾效果、增添情趣。本發(fā)明的植物粉基塑料鉛筆制造時(shí)還可以更換所述鉛芯原料，制成其它筆，如制成眉筆或唇線筆等。本發(fā)明的有益效果如下(1)、采用上述植物粉料為主要原料以及一定比例的高分子材料，按照科學(xué)可靠的配方制造出的鉛筆具有木質(zhì)鉛筆的物理力學(xué)性能和切削性能，抗摔、抗折，書寫滑潤(rùn)，濃度、 磨耗適度，并且可在普通加工設(shè)備上進(jìn)行各類成型加工的特點(diǎn)；O)、通過(guò)筆皮擠出機(jī)上色，可根據(jù)用戶選擇生產(chǎn)出不同顏色的筆桿，產(chǎn)品衛(wèi)生無(wú)毒，徹底淘汰了油漆，避免了木質(zhì)鉛筆需油漆印刷而產(chǎn)生的污染問(wèn)題，消除了有毒有害物對(duì)人體的侵害；(3)、采用筆桿擠出機(jī)、筆皮擠出機(jī)和鉛芯擠出機(jī)3臺(tái)設(shè)備擠合一次成型，電控選色，制造方法工藝簡(jiǎn)單且方便易行，生產(chǎn)的鉛筆外觀精美，不偏芯、斷芯、卷削硬度適中，克服了木桿鉛筆粘縫開膠，陰陽(yáng)板和著色粗糙等不足，而且自動(dòng)化程度高，生產(chǎn)效率與木質(zhì)鉛筆相比得到了大幅度地提高；(4)、筆桿的組分包括40wt% SOwt %的植物粉料，該植物粉料原料豐富、價(jià)格低廉，資源豐富可再生，能夠節(jié)約大量石油資源，比如木粉可以采用碎木屑，充分利用了木材廢料，節(jié)省了大量?jī)?yōu)質(zhì)木材，合理有效地保護(hù)了國(guó)家林木資源，植物粉料的開拓利用還有利于農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展；
(5)、生產(chǎn)過(guò)程不會(huì)產(chǎn)生污染，廢棄物也可無(wú)害化處理，植物粉料在各種環(huán)境中都具備完全的生物降解能力，由于植物粉料含量較高，該植物粉基塑料材料及其各種制品使用后的廢棄物有一定的生物降解能力，也可再回收利用，保護(hù)生態(tài)，無(wú)環(huán)境污染；(6)、塑料中的植物粉料分子降解或灰化后，生成二氧化碳和水，不對(duì)土壤和空氣產(chǎn)生毒害，因此，采用植物粉基塑料材料可以明顯減少溫室氣體二氧化碳的排放，廢棄后可進(jìn)行安全焚燒處理，排放后的二氧化碳只有傳統(tǒng)塑料排放量的20 30%。(7)、本發(fā)明所實(shí)現(xiàn)的節(jié)能、低碳、環(huán)保概念的鉛筆在我國(guó)使用量大，適合工廠大規(guī)模生產(chǎn)，預(yù)計(jì)每年能為國(guó)家?guī)?lái)數(shù)十億元的經(jīng)濟(jì)、生態(tài)環(huán)保效益。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明所實(shí)現(xiàn)的植物粉基塑料鉛筆的筆桿的主要成分為植物粉料和樹脂載體，以下將以實(shí)施例的方式詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施過(guò)程。以下各實(shí)施例的配方參見表一，其中，為重量百分率。表一植物粉基塑料鉛筆筆桿實(shí)施配方
權(quán)利要求
1.一種植物粉基塑料鉛筆，其特征在于所述鉛筆筆桿的組分包括 40wt % 80wt %植物粉料；15wt% 50wt%樹脂載體，所述樹脂載體可以是聚苯乙烯(PS)、聚丙烯(PP)和聚乙烯 (PE)的一種或其任意組合； 5wt%增塑劑，所述增塑劑可以是環(huán)氧大豆油、甘油的一種或其任意組合； 5wt%偶聯(lián)劑，所述偶聯(lián)劑可以是鈦酸酯偶聯(lián)劑、鋁酸酯偶聯(lián)劑、硅烷偶聯(lián)劑中的一種或其任意組合；0. 5wt% 3wt%發(fā)泡劑，所述發(fā)泡劑是一種吸熱性化學(xué)成核發(fā)泡劑或者AC發(fā)泡劑中任一種；上述各組分中，wt %為重量百分率。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的植物粉基塑料鉛筆，其特征在于所述植物粉料是玉米淀粉、 木薯淀粉，紅薯淀粉和大米淀粉中的一種或任意組合。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的植物粉基塑料鉛筆，其特征在于所述植物粉料是木粉或竹粉。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的植物粉基塑料鉛筆，其特征在于所述植物粉料是植物秸稈或者稈莖的一種或任意組合制成的植物纖維粉料。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的植物粉基塑料鉛筆，其特征在于所述樹脂載體，是苯乙烯-丁二烯嵌段(SPS)，或是在苯乙烯-丁二烯嵌段(SPS)的基礎(chǔ)上適量添加聚苯乙烯 (PS)、聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)中的一種或其任意組合。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項(xiàng)所述的植物粉基塑料鉛筆，其特征在于所述組分中還包括用于調(diào)色的色母料。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項(xiàng)所述的植物粉基塑料鉛筆，其特征在于所述筆桿的表面還覆蓋一層筆皮，筆皮的組分與筆桿的組分相同。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項(xiàng)所述的植物粉基塑料鉛筆，其特征在于所述筆桿的表面可以直接印刷圖案或者套設(shè)可自動(dòng)收縮的塑料膜。
9.一種制備權(quán)利要求1所述植物粉基塑料鉛筆的制造方法，其特征在于包括如下步驟(1)、按照權(quán)利要求1所述植物粉基塑料鉛筆的筆桿組分將所有原料放入高冷混機(jī)組共混；O)、將步驟(1)所得混和物加入雙螺桿造粒設(shè)備造粒得出粒料； (3)、將步驟( 所得粒料分別加入一筆桿擠出機(jī)和一筆皮擠出機(jī)的料斗內(nèi)做為筆桿、 筆皮的原料，放入時(shí)添加用于調(diào)色的色母料，同時(shí)，鉛芯原料加入一鉛芯擠出機(jī)的料斗內(nèi)， 并且3臺(tái)擠出機(jī)均升溫到140°C 190°C ；G)、啟動(dòng)鉛芯擠出機(jī)擠出鉛芯，迅速引入安裝在3臺(tái)擠出機(jī)的機(jī)頭出料口的共擠成型模具內(nèi)，然后啟動(dòng)筆桿擠出機(jī)，筆桿自動(dòng)裹住鉛芯將其從模具中引出，再啟動(dòng)筆皮擠出機(jī)， 筆皮覆蓋筆桿將其從模具中引出，給筆桿表面掛色；(5)、將步驟(4)所制成的鉛筆引入一冷卻槽內(nèi)，經(jīng)一牽引機(jī)將經(jīng)冷卻槽冷卻后的鉛筆引出，再由一切斷機(jī)按規(guī)定長(zhǎng)度切斷、磨光后即成為植物粉基塑料鉛筆。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的制造方法，其特征在于步驟(3)中，3臺(tái)擠出機(jī)均升溫到190 270O。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的制造方法，其特征在于省略步驟0)，即步驟(1)所得混和物直接進(jìn)行步驟(3)的加工。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的制造方法，其特征在于步驟( 用以下方案將步驟(1) 所得混合物加入密煉雙螺桿設(shè)備進(jìn)行密煉造粒得出粒料。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的制造方法，其特征在于所述筆桿或筆皮的表面制成凹凸形狀。
14.根據(jù)權(quán)利要求9所述的制造方法，其特征在于更換所述鉛芯原料，制成其它筆。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的制造方法，其特征在于所述其它筆為眉筆或唇線筆。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種鉛筆及其制造方法，尤其是指一種植物粉基塑料鉛筆，該鉛筆筆桿組分包括(重量百分比)40wt％～80wt％植物粉料；15wt％～50wt％樹脂載體；1wt％～5wt％增塑劑；1wt％～5wt％偶聯(lián)劑；0.5wt％～3wt％發(fā)泡劑。本發(fā)明還公開了上述植物粉基塑料鉛筆的制造方法，步驟包括原料混合、造粒、加熱、筆桿、筆皮和筆芯同步成型等步驟。本發(fā)明所實(shí)現(xiàn)的植物粉基塑料鉛筆可以替代木質(zhì)鉛筆，強(qiáng)度韌性好，容易卷削，無(wú)毒環(huán)保，能減少木材、化石能源的消耗，具有節(jié)能、低碳、環(huán)保效果，且生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，成本低廉。
文檔編號(hào)B43K19/16GK102329436SQ20111022386
公開日2012年1月25日 申請(qǐng)日期2011年8月5日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月11日
發(fā)明者丁少忠 申請(qǐng)人:丁少忠