CN109796847A - 一种预分散色片及其制备方法、铅笔及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种预分散色片及其制备方法和涂有由该预分散色片制成的涂料的铅笔及其制作方法。该预分散色片包含聚乙烯树脂、环氧树脂、聚酯树脂、酞菁颜料、蜡、油脂、脂肪酸、增塑剂和滑石粉。本发明预分散色片使用无毒有机材料，不含任何溶剂，降低VOC排放，符合国家标准。该预分散色片的制备过程环保，不会对环境造成污染，且制备方法易于操作。涂有由该预分散色片制成的涂料的铅笔更适于儿童使用，且铅笔的制作方法简单，制作过程清洁环保，并且铅笔上的涂料的表干时间较传统铅笔上的涂料的表干时间短，无需风干操作，提高了铅笔的生产效率；铅笔生产所需的设备简单，无需设置风槽风干，降低了铅笔的生产成本和生产设备的占地面积，适用性强。

Description

一种预分散色片及其制备方法、铅笔及其制作方法

技术领域

本发明涉及预分散色片的技术领域，特别涉及一种预分散色片及其制备方法、铅笔及其制作方法。

背景技术

铅笔是现代人们文化生活中主要书写工具，最为传统的木杆铅笔由于其书写特点，在素描、绘图、考试、彩妆等领域仍是主要的工具，有着不可取代的地位。为了对木杆铅笔进行保护和美观，必须进行涂装，而要达到理想的涂装效果首先要上底漆。即在木杆的表面用油漆机涂布白色的底漆，然后再涂布有色的面漆。

为了底漆能更好地遮盖木杆表面的纹路和木材的原色，并提高铅笔表面的平整度，需要涂覆多次底漆。为了提高有色面漆的平滑度、光泽度和色彩，需要涂覆多次面漆，且每次涂漆之后需要放入风槽风干，制作时间长，生产效率低。

传统的溶剂型铅笔漆，绝大多数为硝基漆，存在大量的硝化棉和有机溶剂。硝化棉具有高度可燃性和爆炸性，使用过程中具有自燃自爆的可能，增大了生产过程中的危险性。而有机溶剂最为明显的特征就是易燃、易挥发且具有强烈的刺激性气味。有机溶剂易燃的特征进一步增大了生产过程中的危险性，而长期吸入刺激性气味的气体更会刺激到人体的眼粘膜、鼻粘膜、呼吸道粘膜，甚至会导致皮肤过敏，可见传统的铅笔表面漆在生产过程中会严重危害我们的自然环境和身体健康。

发明内容

本发明的第一目的是提供一种不含溶剂、绿色环保的预分散色片。

本发明的第二目的是提供上述预分散色片的制备方法。

本发明的第三目的是提供涂有由上述预分散色片制成的涂料的铅笔。

本发明的第四目的是提供上述铅笔的制作方法。

为了实现本发明的第一目的，本发明提供了一种预分散色片，该预分散色片包含聚乙烯树脂、环氧树脂、聚酯树脂、酞菁颜料、蜡、油脂、脂肪酸、增塑剂和滑石粉。

由以上方案可见，本发明的预分散色片采用聚乙烯树脂、环氧树脂、聚酯树脂作为成膜材料。其中聚乙烯无臭，无毒，手感似蜡，具有优良的耐低温性能，化学稳定性好，能耐大多数酸碱的侵蚀。环氧树脂附着力强，耐化学品性、防腐性、耐水性、热稳定性和电绝缘性优良。聚酯树脂的固化温度范围宽，可以在高低温条件下固化，其形成的漆膜附着力强，耐磨性、耐高、低温性能均较好，具有良好的装饰性和防护性能。而酞菁颜料色泽鲜艳、着色力高，具有耐高温和耐晒的优良性能，颗粒细、极易扩散和加工研磨。

为提高由预分散色片制成的涂料的流动性、为提高涂有由预分散色片制成的涂料的铅笔的光滑度，在预分散色片中加入了蜡、油脂和脂肪酸，使得涂有由预分散色片制成的涂料的铅笔具有抗粘连的作用。为增加预分散色片制成的涂料的柔韧性能并使得涂料液化，在预分散色片中加入了增塑剂。为提高由预分散色片制成的涂料的漆膜硬度，在预分散色片中加入了滑石粉作为填料。

本发明的预分散色片使用无毒有机材料，不含任何溶剂，降低VOC排放，符合国家标准。

一个具体的方案是，以重量百分比计，包含10％至32％的聚乙烯树脂，30％至40％的环氧树脂，20％至30％的聚酯树脂，10％至30％的酞菁颜料，1％至5％的蜡、1％至5％的油脂、1％至5％的脂肪酸、3％至10％的增塑剂和2％至5％的滑石粉。

另一个具体的方案是，增塑剂为己二酸二异辛酯。

为实现本发明的第二目的，本发明还提供了上述预分散色片的制备方法，包括以下步骤：

S1:将聚乙烯树脂、环氧树脂、聚酯树脂、酞菁颜料、蜡、油脂、脂肪酸、增塑剂和滑石粉混合均匀，得到混合物；

S2:将所述混合物进行研磨及分散；

S3:将研磨及分散后的混合物压制成片状；

S4:将片状的混合物粉碎成颗粒。

由以上方案可见，上述预分散色片的制备过程同样环保，不会对环境造成污染，且制备方法易于操作。

一个具体的方案是，步骤S1的混合时间为20min，前5min的混合转速为300r/min，后15min的混合转速为600r/min。

另一个具体的方案是，步骤S2将混合物研磨至细度小于4μm。

为实现本发明的第三目的，本发明还提供了一种铅笔，该铅笔涂有由上述的预分散色片制成的涂料。

为实现本发明的第四目的，本发明还提供了上述铅笔的制作方法，包括以下步骤：

S11：将预分散色片投入铅笔涂覆机中，加热至预分散色片融化成涂料，铅笔涂覆机设有用于木质铅笔穿入的第一通孔和第二通孔，于第二通孔套设有成型模具；

S12：将木质铅笔自第一通孔穿插至第二通孔；

S13:将木质铅笔从第二通孔引出，利用设于第二通孔处的成型模具平整刮去木质铅笔周向表面的涂料，自第二通孔引出的木质铅笔周向表面的涂料在室温下迅速表干；

S14：于涂料外涂覆紫外线固化油漆，再于紫外灯的照射下进行固化。

由以上方案可见，应用了上述预分散色片制成的涂料的铅笔制作方法简单，易于操作，且制作过程清洁环保，并且铅笔上的涂料表干时间较传统铅笔上的涂料的表干时间短，无需风干操作，提高了铅笔的生产效率；且生产所需设备简单，无需设置风槽风干，降低了铅笔的生产成本，降低了设备的占地面积，适用性强。

一个具体的方案是，步骤S11的加热温度为120℃至180℃。

另一个具体的方案是，步骤S13的室温为15℃至40℃。

具体实施方式

下面通过具体实施方式对本发明作进一步的详细说明，但本发明并不只限于这些例子。

本发明的预分散色片，以重量百分比计，包含10％至32％的聚乙烯树脂，30％至40％的环氧树脂，20％至30％的聚酯树脂，10％至30％的酞菁颜料，1％至5％的蜡、1％至5％的油脂、1％至5％的脂肪酸、3％至10％的增塑剂和2％至5％的滑石粉。优选地，增塑剂为己二酸二异辛酯。

上述预分散色片的制备方法包括以下步骤：

S1:将聚乙烯树脂、环氧树脂、聚酯树脂、酞菁颜料、蜡、油脂、脂肪酸、增塑剂和滑石粉投入搅拌机中，通过搅拌机混合均匀，搅拌混合20min，其中开始前5min的混合转速为300r/min，后15min的混合转速为600r/min，混合均匀后得到混合物，此时混合物呈粉状。

S2:将混合物放入分散机中进行研磨及分散，研磨3小时直至细度小于4μm，此时混合物呈膏状。

S3：通过压片机将研磨及分散后的混合物压制成片状。

S4：利用粉碎机将片状的混合物粉碎成颗粒状。

由上述方法生产出来的预分散色片已通过EN71-3欧盟玩具19种可迁移元素测试、ASTM F963-11美国玩具安全标准测试、EN1122：2001欧盟关于塑胶和涂层中镉含量的检验标准测试、GB 21027-2007学生用品的安全通用要求测试、EN 71-9欧盟玩具有机物化合物通用要求测试、PAHs认证和Banned azo dyes测试。且并未检测出邻苯二甲酸盐类化合物、苯、甲苯和二甲苯。

将由上述预分散色片制成的涂料涂覆于木质铅笔表面，该铅笔的制作方法包括以下步骤：

S11：将预分散色片投入铅笔涂覆机中，加热到120℃至180℃以至预分散色片融化成涂料，铅笔涂覆机设有用于木质铅笔穿入的第一通孔和第二通孔，于第二通孔套设有成型模具。

S12：将木质铅笔自第一通孔穿插至第二通孔。

S13:将木质铅笔从第二通孔引出，利用设于第二通孔处的成型模具平整刮去木质铅笔周向表面的涂料，自第二通孔引出的木质铅笔周向表面的涂料在15℃至40℃下迅速表干。

S14：于涂料外涂覆紫外线固化油漆，再于紫外灯的照射下进行固化。

实施例1

预分散色片的制备，包括以下步骤：

S1:以重量百分比计，将27％的聚乙烯树脂、30％的环氧树脂，20％的聚酯树脂，11％的酞菁颜料，2％的蜡、2％的油脂、2％的脂肪酸、4％的己二酸二异辛酯和3％的滑石粉投入搅拌机中，通过搅拌机混合均匀，搅拌混合20min，前5min的混合转速为300r/min，后15min的混合转速为600r/min，混合均匀后得到混合物，此时混合物呈粉状。

S2:将混合物放入分散机中进行研磨及分散，研磨3小时直至细度小于4μm，此时混合物呈膏状。

S3：通过压片机将研磨及分散后的混合物压制成片状。

S4：利用粉碎机将片状的混合物粉碎成颗粒状。

将由上述预分散色片制成的涂料涂覆于木质铅笔表面，该铅笔的制作方法包括以下步骤：

S11：将预分散色片投入铅笔涂覆机中，加热到140℃以至预分散色片融化成涂料，铅笔涂覆机设有用于木质铅笔穿入的第一通孔和第二通孔，于第二通孔套设有成型模具。

S12：将木质铅笔自第一通孔穿插至第二通孔。

S13:将木质铅笔从第二通孔引出，利用设于第二通孔处的成型模具平整刮去木质铅笔周向表面的涂料，自第二通孔引出的木质铅笔周向表面的涂料在25℃下迅速表干。

S14：于涂料外涂覆紫外线固化油漆，再于紫外灯的照射下进行固化。

实施例2

预分散色片的制备，包括以下步骤：

S1:以重量百分比计，将13％的聚乙烯树脂、32％的环氧树脂，30％的聚酯树脂，14％的酞菁颜料，1％的蜡、1％的油脂、2％的脂肪酸、5％的己二酸二异辛酯和2％的滑石粉投入搅拌机中，通过搅拌机混合均匀，搅拌混合20min，前5min的混合转速为300r/min，后15min的混合转速为600r/min，混合均匀后得到混合物，此时混合物呈粉状。

S2:将混合物放入分散机中进行研磨及分散，研磨3小时直至细度小于4μm，此时混合物呈膏状。

S3：通过压片机将研磨及分散后的混合物压制成片状。

S4：利用粉碎机将片状的混合物粉碎成颗粒状。

将由上述预分散色片制成的涂料涂覆于木质铅笔表面，该铅笔的制作方法包括以下步骤：

S11：将预分散色片投入铅笔涂覆机中，加热到140℃以至预分散色片融化成涂料，铅笔涂覆机设有用于木质铅笔穿入的第一通孔和第二通孔，于第二通孔套设有成型模具。

S12：将木质铅笔自第一通孔穿插至第二通孔。

S13:将木质铅笔从第二通孔引出，利用设于第二通孔处的成型模具平整刮去木质铅笔周向表面的涂料，自第二通孔引出的木质铅笔周向表面的涂料在25℃下迅速表干。

S14：于涂料外涂覆紫外线固化油漆，再于紫外灯的照射下进行固化。

对比试验

以市面上售卖的普通铅笔与实施例1的铅笔、实施例2的铅笔进行对比检测。

试验1：将实施例1的铅笔、实施例2的铅笔分别自第二通孔引出，测试木质铅笔周向表面的涂料在25℃下的表干时间。

步骤如下：待涂有涂料的木质铅笔从第二通孔中引出后，每间隔1秒，将手指按压到涂料上，若涂料上印压有手指指纹，则涂料未表干，若涂料上未印有手指指纹，则涂料表干。

试验2：测试普通铅笔、实施例1的铅笔和实施例2的铅笔的耐低温性。

步骤如下：将普通铅笔、实施例1的铅笔和实施例2的铅笔分别在-10℃的冰柜中放置4小时，查看各铅笔的表面是否有裂纹，若有裂纹，则不合格，若无裂纹，则合格。

试验3：测试普通铅笔、实施例1的铅笔和实施例2的铅笔的耐高温性。

步骤如下：将普通铅笔、实施例1的铅笔和实施例2的铅笔分别在30℃的烘箱中放置4小时，查看各铅笔的表面是否产生气泡，若有气泡，则不合格，若无气泡，则合格。

试验4：测试普通铅笔、实施例1的铅笔和实施例2的铅笔的遮盖力。

步骤如下：查看是否可以透过铅笔表面的涂料看到木质铅笔的纹路和木质铅笔的原色，若可看到木质铅笔的纹路和木质铅笔的原色，则不合格，若不可看到木质铅笔的纹路和木质铅笔的原色，则合格。

试验5：测试普通铅笔、实施例1的铅笔和实施例2的铅笔的平滑度。

步骤如下：将各铅笔以45°的倾斜角置于台面上，于光照下查看涂料表面是否凹凸不平，若凹凸不平，则不合格，若没有凹凸不平，则合格。

试验6：测试普通铅笔、实施例1的铅笔和实施例2的铅笔的耐磨性。

步骤如下：同一人通过相同的力度将指甲划至各铅笔表面的涂料上，查看各铅笔表面的涂料上是否留有划痕。若留有划痕，则不合格，若没有留有划痕，则合格。

试验7：将普通铅笔、实施例1的铅笔和实施例2的铅笔分别通过同一铅笔刨进行刨削，查看各铅笔刨削出来的铅笔屑中的涂料是否还粘贴于木质铅笔的表面，若铅笔屑中的涂料还粘贴于木质铅笔的表面，则合格，若笔屑中的涂料不粘贴于木质铅笔的表面，则不合格。

试验8：测试普通铅笔、实施例1的铅笔和实施例2的铅笔的耐水性。

步骤如下：将普通铅笔、实施例1的铅笔和实施例2的铅笔共同于水箱中放置24小时，查看各铅笔表面的涂料是否发泡，若发泡，则不合格，若不发泡，则合格。

试验9：测试普通铅笔、实施例1的铅笔和实施例2的铅笔的耐黄变性。

步骤如下：将普通铅笔、实施例1的铅笔和实施例2的铅笔共同于同一光照条件下照射7天，查看各铅笔表面的涂料是否有黄变，若有黄变，则不合格，若没有黄变，则合格。

试验10：测试普通铅笔、实施例1的铅笔和实施例2的铅笔的抗冲击性。

步骤如下：将同一钢球分别自2米高的高度上做自由落体运动以砸中各铅笔，于钢球落击处查看各铅笔表面的涂料是否有裂痕，若有裂痕，则不合格，若无裂痕，则合格。

试验结果如下表所示：

效果表征	普通铅笔	实施例1的铅笔	实施例2的铅笔
				表干时间	-	3s	1s
耐低温性	合格	合格	合格
				耐高温性	合格	合格	合格
遮盖力	合格	合格	合格
				平滑度	合格	合格	合格
耐磨性	不合格	合格	合格
				铅笔刨削试验	合格	合格	合格
耐水性	合格	合格	合格
				耐黄变性	合格	合格	合格
抗冲击性	合格	合格	合格

由上表可知，应用了本发明的预分散色片制成的涂料的铅笔表干速度快，在一般的室温下即可表干，无需设置风槽以风干涂料，简化了生产工艺，降低了设备的占地面积，使用方便，生产效率高。同时涂有由本发明的预分散色片制成的涂料的铅笔的耐低温性、耐高温性、遮盖力、平滑度、耐水性、耐黄变性和抗冲击性均与市面上售卖的普通铅笔效果相同；在铅笔刨削实验中，涂有由本发明的预分散色片制成的涂料的铅笔与市面上售卖的普通铅笔效果也相同；且涂有由本发明的预分散色片制成的涂料的铅笔的耐磨性比市面上售卖的普通铅笔的耐磨性效果更好。而本发明铅笔的涂料无需溶剂、采用的原料为无毒有机材料，相较于传统的铅笔的涂料采用销基漆的方法环保、且不会释放VOC、无刺激性气味。

以上所述实施例，只是本发明的较佳实例，并非来限制本发明实施范围，故凡依本发明申请专利范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均应包括于本发明专利申请范围内。

Claims (10)

1.一种预分散色片，其特征在于，包含聚乙烯树脂、环氧树脂、聚酯树脂、酞菁颜料、蜡、油脂、脂肪酸、增塑剂和滑石粉。

2.根据权利要求1所述的预分散色片，其特征在于：以重量百分比计,包含10％至32％的所述聚乙烯树脂，30％至40％的所述环氧树脂，20％至30％的所述聚酯树脂，10％至30％的所述酞菁颜料，1％至5％的所述蜡、1％至5％的所述油脂、1％至5％的所述脂肪酸、3％至10％的所述增塑剂和2％至5％的所述滑石粉。

3.根据权利要求1所述的预分散色片，其特征在于：

所述增塑剂为己二酸二异辛酯。

4.根据权利要求1至3任一项所述的预分散色片的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

S1:将所述聚乙烯树脂、所述环氧树脂、所述聚酯树脂、所述酞菁颜料、所述蜡、所述油脂、所述脂肪酸、所述增塑剂和所述滑石粉混合均匀，得到混合物；

S2:将所述混合物进行研磨及分散；

S3:将研磨及分散后的所述混合物压制成片状；

S4:将片状的所述混合物粉碎成颗粒。

5.根据权利要求4所述的预分散色片的制备方法，其特征在于：

所述步骤S1的混合时间为20min，前5min的混合转速为300r/min，后15min的混合转速为600r/min。

6.根据权利要求4所述的预分散色片的制备方法，其特征在于：

所述步骤S2将所述混合物研磨至细度小于4μm。

7.一种铅笔，其特征在于：所述铅笔上涂有由权利要求1至3任一项所述的预分散色片制成的涂料。

8.根据权利要求7所述的铅笔的制作方法，其特征在于包括以下步骤：

S11：将预分散色片投入铅笔涂覆机中，加热至所述预分散色片融化成所述涂料，所述铅笔涂覆机设有用于木质铅笔穿入的第一通孔和第二通孔，于所述第二通孔套设有成型模具；

S12：将所述木质铅笔自所述第一通孔穿插至所述第二通孔；

S13:将所述木质铅笔从所述第二通孔引出，利用设于所述第二通孔处的所述成型模具平整刮去所述木质铅笔周向表面的所述涂料，自所述第二通孔引出的所述木质铅笔周向表面的所述涂料在室温下迅速表干；

S14：于所述涂料外涂覆紫外线固化油漆，再于紫外灯的照射下进行固化。

9.根据权利要求8所述的铅笔的制作方法，其特征在于：

所述步骤S11的加热温度为120℃至180℃。

10.根据权利要求8所述的铅笔的制作方法，其特征在于：

所述步骤S13的室温为15℃至40℃。