CN109651894A - 水溶性彩色铅笔芯及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水溶性彩色铅笔芯及其制备方法。本发明首先公开了一种水溶性彩色铅笔芯，包括以下各组分：高岭土、滑石粉、颜料粉、胶粘剂、皂粒、水溶性物质、蜡和水。本发明进一步公开了一种所述水溶性彩色铅笔芯的制备方法，包括以下步骤：(1)将蜡加热融化后与高岭土、滑石粉、颜料粉、胶粘剂、皂粒、水溶性物质和水搅拌混合，得到混合物料；(2)将混合物料压芯，干燥，即得。本发明所述水溶性彩色铅笔芯的水溶效果突出、不存在不溶物，具有书写性能优良、制备方法简单、产品质量稳定等优点。

Description

水溶性彩色铅笔芯及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种水溶性彩色铅笔芯，还涉及所述水溶性彩色铅笔芯的制备方法，属于水溶性彩色铅笔芯的制备领域。

背景技术

水溶性彩色铅笔是一种应用于水彩纸上绘画的彩色铅笔，它既具有一般彩色铅笔的性能，还能够进行水溶，产生类似水彩画的特点，并且使用起来比水彩颜料更为方便。它代表了当今世界彩色铅笔的发展方向。

目前，水溶性彩色铅笔的水溶效果普遍不甚理想。因此，亟待开发一种水溶效果突出、图画干后颜色鲜艳、清晰的水溶性彩色铅笔芯。

发明内容

本发明所要解决的第一个技术问题是提供一种水溶性彩色铅笔芯，所述水溶性彩色铅笔芯的水溶效果突出，基本不存在不溶物，图画干后颜色鲜艳、清晰；

本发明所要解决的第二个技术问题是提供所述水溶性彩色铅笔芯的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：

本发明首先公开了一种水溶性彩色铅笔芯，包括以下各组分：高岭土、滑石粉、颜料粉、胶粘剂、皂粒、水溶性物质、蜡和水。

进一步的，各组分的重量份为：高岭土30-50份、滑石粉10-20份、颜料粉10-20份、胶粘剂5-10份、皂粒10-15份、水溶性物质10-15份、蜡5-8份、水25-30份。

优选的，各组分的重量份为：高岭土42份、滑石粉10份、颜料粉12份、胶粘剂8份、皂粒10份、水溶性物质10份、蜡8份、水25份。

本发明所述高岭土优选为水洗高岭土(例如，中国高岭土有限公司“TS-1粉”)；所述滑石粉优选为未改性滑石粉(例如，营口胜利矿业有限公司“滑石粉”)；所述颜料粉的平均吸油量<50％；所述胶粘剂优选为羧甲基纤维素钠；所述皂粒优选为动物基皂粒(例如，丰益国际有限公司“KSN8820”)。

本发明对皂粒，包括动物基皂粒的具体种类没有特殊限制，通过各种商业化渠道购买的皂粒均适用于本发明。

所述水溶性物质为表面活性剂，其亲水亲油平衡值(HLB值)为16-21(为固态物质)；优选的，所述水溶性物质为MOA-20(脂肪醇聚氧乙烯醚MOA系列)或其他系列脂肪醇聚氧乙烯醚。

所述蜡的熔点>60℃；优选的，所述蜡为费托蜡或巴西棕榈蜡。

本发明进一步公开了一种所述水溶性彩色铅笔芯的制备方法，包括以下步骤：(1)将蜡加热融化后与高岭土、滑石粉、颜料粉、胶粘剂、皂粒、水溶性物质和水搅拌混合，得到混合物料；(2)将混合物料压芯，干燥，即得。

其中，步骤(1)将蜡加热融化的温度为110℃；步骤(1)中控制混合物料的水份含量在10％-12％。

步骤(1)还包括：将混合物料出料在三辊研磨机上分散物料至水份含量在5％-6％，然后用棉布保存物料，存放36小时；优选的，所述三辊研磨机的研磨温度控制为25℃-45℃。

进一步优选的，步骤(1)先将高岭土、滑石粉、颜料粉、胶粘剂、皂粒和水溶性物质加入捏合机中搅拌混合，然后加入水继续搅拌，最后加入融化的蜡继续搅拌。更优选的，所述捏合机的加热温度控制为45-55℃；所述搅拌混合的时间为30分钟；所述加入水继续搅拌的时间为30分钟。

步骤(2)所述干燥的温度为45-50℃；所述干燥的时间为72小时，干燥至铅芯含水量在0.8％-1.5％。

本发明所述的水溶性彩色铅笔芯可以做成3.0-7.2mm芯径的笔芯。

本发明实验结果证明，在不加皂粒或水溶性物质的情况下所制备水溶性彩色铅笔芯的水溶效果变成中等程度的溶解且手感降低，说明皂粒或水溶性物质在水溶性效果方面均起到至关重要的作用。在同时不加入皂粒和水溶性物质的条件下，所制备的水溶性彩色铅笔芯的水溶效果变成不溶解，手感也变差。因此，本发明发现，水溶性彩色铅笔芯的水溶效果的优劣取决于皂粒和水溶性物质的同时加入，并且需要对各组分的用量进行优化分配才能确保水溶效果以及最佳手感。

在本发明所述水溶性彩色铅笔芯的配方中不加入蜡的情况下，水溶性彩色铅笔芯的水溶效果基本不变，但是挠曲强度变低，且手感变差，偏软。说明蜡类物质对于挠曲强度影响较大；此外，所加入的蜡类物质需要较高的熔点才能保证有较高的挠曲强度，本发明通过实验发现，所加入蜡的熔点>60℃才能确保有较高的挠曲强度。

本发明所述水溶性彩色铅笔芯配方中高岭土、滑石粉、颜料粉、胶粘剂、皂粒、水溶性物质和蜡的用量对水溶性彩色铅笔芯的挠曲强度、书写性能及水溶效果均有显著影响，各组分用量高于或低于本发明所述用量范围，水溶性彩色铅笔芯的水溶效果变差，挠曲强度明显下降，书写性能降低。另外，水溶性彩色铅笔芯配方中水的加入量高于或低于本发明所述用量范围，水溶性彩色铅笔芯的水溶效果也明显降低，挠曲强度下降，书写性能降低，说明水的加入量对芯的强度和书写性能等也具有非常重要的影响。

本发明对水溶性彩色铅笔芯制备过程中的捏合加热温度的比较结果证明，降低或提高捏合加热温度，所制备水溶性彩色铅笔芯的水溶效果基本不变，但是挠曲强度明显下降，书写性能降低。因此，在生产过程中温度控制很重要，捏合加热温度需控制在45-55℃。

本发明技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：

本发明所述水溶性彩色铅笔芯的水溶效果突出，基本不存在不溶物，图画干后颜色鲜艳、清晰，而且挠曲强度、书写性能优良。本发明所述水溶性彩色铅笔芯的制备方法简单，产品质量稳定。

具体实施方式

下面结合具体实施例来进一步描述本发明，本发明的优点和特点将会随着描述而更为清楚。但是应理解所述实施例仅是范例性的，不对本发明的范围构成任何限制。本领域技术人员应该理解的是，在不偏离本发明的精神和范围下可以对本发明技术方案的细节和形式进行修改或替换，但这些修改或替换均落入本发明的保护范围。

1、原料

水洗高岭土，购自中国高岭土有限公司，其商品名称为“TS-1粉”；

未改性滑石粉，购自营口胜利矿业有限公司，其商品名称为“滑石粉”；

MOA-20(脂肪醇聚氧乙烯醚MOA系列)，购自江苏省海安石油化工厂；

动物基皂粒，购自丰益国际有限公司，其商品名称为“KSN8820”。

实施例1水溶性彩色铅笔芯的制备

各组分的重量份为：

生产过程：将上述高岭土、滑石粉、颜料粉、胶粘剂、皂粒、水溶性物质加入到捏合机中搅拌混合，捏合机加热温度为50℃；费托蜡(熔点>60℃)放入加热罐中加热融化，加热罐中加热温度为110℃。捏合搅拌30分钟后加入水，继续搅拌30分钟后加入融化的蜡，继续搅拌直到物料水份含量在10％-12％，出料在三辊研磨机上分散物料至水份含量在5％-6％，三辊研磨机的研磨温度控制为35℃，之后用棉布保存好物料，存放36小时后在压芯机(压芯机吨位为150吨)上压芯，压出的铅芯直径控制在3.0-7.2mm，之后装入烘芯罐进入烘芯炉加热干燥，烘芯炉烘芯温度为48℃，72小时后测得铅芯含水在0.8％-1.5％即可获得成品。

实施例2水溶性彩色铅笔芯的制备

各组分的重量份为：

生产过程：将上述高岭土、滑石粉、颜料粉、胶粘剂、皂粒、水溶性物质加入到捏合机中搅拌混合，捏合机加热温度为45℃；费托蜡(熔点>60℃)放入加热罐中加热融化，加热罐中加热温度为110℃。捏合搅拌30分钟后加入水，继续搅拌30分钟后加入融化的蜡，继续搅拌直到物料水份含量在10％-12％，出料在三辊研磨机上分散物料至水份含量在5％-6％，三辊研磨机的研磨温度控制为25℃，之后用棉布保存好物料，存放36小时后在压芯机(压芯机吨位为150吨)上压芯，压出的铅芯直径可控制在3.0-7.2mm，之后装入烘芯罐进入烘芯炉加热干燥，烘芯炉烘芯温度为45℃，72小时后测得铅芯含水在0.8％-1.5％即可获得成品。

实施例3水溶性彩色铅笔芯的制备

各组分的重量份为：

生产过程：将上述高岭土、滑石粉、颜料粉、胶粘剂、皂粒、水溶性物质加入到捏合机中搅拌混合，捏合机加热温度为55℃；巴西棕榈蜡(熔点>60℃)放入加热罐中加热融化，加热罐中加热温度为110℃。捏合搅拌30分钟后加入水，继续搅拌30分钟后加入融化的蜡，继续搅拌直到物料水份含量在10％-12％，出料在三辊研磨机上分散物料至水份含量在5％-6％，三辊研磨机的研磨温度控制为45℃，之后用棉布保存好物料，存放36小时后在压芯机(压芯机吨位为150吨)上压芯，压出的铅芯直径可控制在3.0-7.2mm，之后装入烘芯罐进入烘芯炉加热干燥，烘芯炉烘芯温度为50℃，72小时后测得铅芯含水在0.8％-1.5％即可获得成品。

实施例4水溶性彩色铅笔芯的制备

各组分的重量份为：

生产过程同实施例1。

实施例5水溶性彩色铅笔芯的制备

配方同实施例1，区别在于生产过程中捏合加热温度控制在45℃。

实施例6水溶性彩色铅笔芯的制备

配方同实施例1，区别在于生产过程中捏合加热温度控制在55℃。

对比实验1水溶性彩色铅笔芯的制备

各组分的重量份为：

生产过程同实施例1。

对比实验2水溶性彩色铅笔芯的制备

各组分的重量份为：

生产过程同实施例1。

对比实验3水溶性彩色铅笔芯的制备

各组分的重量份为：

生产过程同实施例1。

对比实验4水溶性彩色铅笔芯的制备

各组分的重量份为：

生产过程同实施例1。

对比实验5水溶性彩色铅笔芯的制备

各组分的重量份为：

生产过程同实施例1。

对比实验6水溶性彩色铅笔芯的制备

各组分的重量份为：

生产过程同实施例1。

对比实验7水溶性彩色铅笔芯的制备

各组分的重量份为：

生产过程同实施例1。

对比实验8水溶性彩色铅笔芯的制备

各组分的重量份为：

生产过程同实施例1。

对比实验9水溶性彩色铅笔芯的制备

各组分的重量份为：

生产过程同实施例1。

对比实验10水溶性彩色铅笔芯的制备

配方同实施例1，区别在于生产过程中捏合加热温度控制在30℃。

对比实验11水溶性彩色铅笔芯的制备

配方同实施例1，区别在于生产过程中捏合加热温度控制在65℃。

对比实验12水溶性彩色铅笔芯的制备

配方同实施例1，区别在于生产过程中捏合加热温度控制在35℃。

对比实验13水溶性彩色铅笔芯的制备

配方同实施例1，区别在于生产过程中捏合加热温度控制在40℃。

对比实验14水溶性彩色铅笔芯的制备

配方同实施例1，区别在于生产过程中捏合加热温度控制在60℃。

实施例1与对比实验1-9制备的水溶性彩色铅笔芯的挠曲强度、书写性能及水溶效果的比较结果见表1。

表1水溶性彩色铅笔芯的挠曲强度、书写性能及水溶效果的比较

通过实施例1和对比实验1分析可知，在不加皂粒的情况下，水溶性彩芯的水溶效果会变成中等程度的溶解，且手感降低，说明皂粒在水溶性效果方面起到了至关重要的作用。

通过实施例1和对比实验2分析可知，在不加水溶性物质(MOA-20)的情况下，水溶性彩芯的水溶效果变成中等程度的溶解，且手感降低，说明水溶性物质(MOA-20)在水溶性效果方面起到了至关重要的作用。

通过实施例1和对比实验3分析可知，在同时不加入皂粒和水溶性物质的条件下，水溶性彩芯水溶效果变成不溶解，手感也变差。结合对比实验1、2可见，本发明所述水溶性彩芯水溶效果的优劣取决于皂粒和水溶性物质的加入，且缺一不可。

通过实施例1和对比实验4分析可知，在不加入蜡的情况下，水溶性彩芯的水溶效果基本不变，但是挠曲强度变低，且手感变差，偏软。说明蜡类物质需要加入且熔点要高。

通过实施例1和对比实验5-7分析可知，在水加入量变少或变大的情况下，水溶性彩芯的水溶效果降低，挠曲强度明显下降，书写性能降低。说明水的加入量对芯的强度和书写性能有影响，水量一定要满足配方需要。

通过实施例1和对比实验8-9分析可知，水溶性彩色铅笔芯配方中各组分用量对水溶性彩色铅笔芯的挠曲强度、书写性能及水溶效果具有明显影响，各组分用量高于或低于本发明所述用量范围，水溶性彩芯的水溶效果变差、挠曲强度明显下降，书写性能降低。

实施例2、实施例3、实施例4制备的水溶性彩色铅笔芯的挠曲强度、书写性能及水溶效果见表2。

表2水溶性彩色铅笔芯的挠曲强度、书写性能及水溶效果

	实施例2	实施例3	实施例4
				挠曲强度MPa	26.43	27.01	26.14
书写性能	良	良	良
				水溶效果	良	良	良

通过实施例1与实施例2-4比较可知，按照实施例1配方制备的水溶性彩色铅笔芯的挠曲强度、书写性能及水溶效果优于实施例2-4。

实施例1、实施例5、实施例6与对比实验10-14制备的水溶性彩色铅笔芯的挠曲强度、书写性能及水溶效果的比较结果见表3。

表3水溶性彩色铅笔芯的挠曲强度、书写性能及水溶效果的比较

通过比较实施例1、实施例5、实施例6和对比实验10-14所制备的水溶性彩色铅笔芯可知，在捏合加热温度降低的情况下，水溶性彩芯的水溶效果基本不变，但是挠曲强度明显下降，书写性能降低；在捏合加热温度提高的情况下，水溶性彩芯的水溶效果基本不变，但挠曲强度下降，说明生产过程中温度控制过高，会使胶粘剂粘性降低，造成彩芯挠曲强度降低，书写性能下降。因此，在生产过程中温度控制很重要，必须满足生产工艺需要。本发明水溶性彩色铅笔芯的制备中捏合加热温度控制在45-55℃，所制备水溶性彩色铅笔芯的水溶效果、挠曲强度及书写性能好。

Claims (10)

1.一种水溶性彩色铅笔芯，其特征在于，包括以下各组分：高岭土、滑石粉、颜料粉、胶粘剂、皂粒、水溶性物质、蜡和水。

2.按照权利要求1所述的水溶性彩色铅笔芯，其特征在于，各组分的重量份为：高岭土30-50份、滑石粉10-20份、颜料粉10-20份、胶粘剂5-10份、皂粒10-15份、水溶性物质10-15份、蜡5-8份、水25-30份。

3.按照权利要求1所述的水溶性彩色铅笔芯，其特征在于，各组分的重量份为：高岭土42份、滑石粉10份、颜料粉12份、胶粘剂8份、皂粒10份、水溶性物质10份、蜡8份、水25份。

4.按照权利要求1至3任何一项所述的水溶性彩色铅笔芯，其特征在于：所述高岭土为水洗高岭土；所述滑石粉为未改性滑石粉；所述颜料粉的平均吸油量<50％；所述胶粘剂为羧甲基纤维素钠；所述皂粒为动物基皂粒。

5.按照权利要求1至3任何一项所述的水溶性彩色铅笔芯，其特征在于：所述水溶性物质为表面活性剂，其亲水亲油平衡值为16-21；优选的，所述水溶性物质为脂肪醇聚氧乙烯醚，更优选为脂肪醇聚氧乙烯醚MOA-20。

6.按照权利要求1至3任何一项所述的水溶性彩色铅笔芯，其特征在于：所述蜡的熔点>60℃；优选的，所述蜡为费托蜡或巴西棕榈蜡。

7.一种权利要求1至6任何一项所述水溶性彩色铅笔芯的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将蜡加热融化后与高岭土、滑石粉、颜料粉、胶粘剂、皂粒、水溶性物质和水搅拌混合得到混合物料；(2)将混合物料压芯，干燥，即得。

8.按照权利要求7所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)将蜡加热融化的温度为110℃；

步骤(1)中控制混合物料的水份含量在10％-12％；

步骤(1)还包括：将混合物料出料在三辊研磨机上分散物料至水份含量在5％-6％，然后用棉布保存物料，存放36小时；优选的，所述三辊研磨机的研磨温度控制为25℃-45℃。

9.按照权利要求7所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)先将高岭土、滑石粉、颜料粉、胶粘剂、皂粒和水溶性物质加入捏合机中搅拌混合，然后加入水继续搅拌，最后加入融化的蜡继续搅拌；

优选的，所述捏合机的加热温度为45-55℃；

所述搅拌混合的时间为30分钟；

所述加入水继续搅拌的时间为30分钟。

10.按照权利要求7所述的制备方法，其特征在于：步骤(2)所述干燥的温度为45-50℃；干燥至铅芯含水量在0.8％-1.5％。