CN116970309A - 无毒无害的彩色铅笔芯及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了无毒无害的彩色铅笔芯及其制备方法。所述彩色铅笔芯由以下组分制成：果蔬粉、食品级二氧化钛、聚乳酸、己二酸丁二醇酯与对苯二甲酸丁二醇酯共聚物和食品级滑石粉。本发明将聚乳酸与果蔬粉相互融合，在高温下进行搅拌，使聚乳酸包裹果蔬粉形成色浆薄膜，添加了己二酸丁二醇酯与对苯二甲酸丁二醇酯共聚物增加笔芯强度且更有助于形成色浆薄膜，不仅能够使果蔬粉显色，且更能耐高温，可降解，颜色多样，更适用于儿童市场。在制备色浆薄膜时，通过高速分散机将混合粉料打散，破坏分子间作用力，使物料分散更均匀，分散效果更好，不易团聚结块，使用手感细腻顺滑。本发明采用双螺杆挤出机挤出造粒代替传统压芯工艺，效率更高，稳定性更好。
Description
技术领域
本发明涉及铅笔芯，尤其涉及无毒无害的彩色铅笔芯及其制备方法，属于彩色铅笔芯及其制备领域。
背景技术
彩色铅笔芯是使用颜料做为着色剂的一种铅笔芯，在艺术创作中广泛流行。彩色铅笔芯主要以黏土做粘结剂，加入颜料、水、胶黏剂、油脂和蜡等经过混合研磨、挤压成型、烘干等工艺制备。
传统的彩色铅笔芯易沾手，所用材料均为工业级别，可能存在重金属超标等问题，对使用者健康不易，用过的彩芯扔掉后对环境也有污染。而且在使用时由于原材料混合的不够均匀，会出现颜色不均匀、刮纸等现象。
目前，将果蔬粉应用在工业上的显色效果不好，按照正常生产铅笔芯的流程，以果蔬粉作为着色剂，在加工中经过加热后，果蔬粉会变色，而且着色效果非常差，亟待改进。
发明内容
本发明的目的之一是提供一种无毒无害，绿色环保的彩色铅笔芯；
本发明的目的之二是提供一种制备所述无毒无害，绿色环保的彩色铅笔芯的方法；
本发明的上述目的是通过以下技术方案来实现的：
本发明首先提供了一种无毒无害的彩色铅笔芯，由以下组分制成：果蔬粉、食品级二氧化钛、聚乳酸(PLA)、己二酸丁二醇酯与对苯二甲酸丁二醇酯共聚物(PBAT)和食品级滑石粉。
优选的，各组分的质量份为：果蔬粉10-20份、食品级二氧化钛8-20份、聚乳酸18-30份、己二酸丁二醇酯与对苯二甲酸丁二醇酯共聚物18-40份、食品级滑石粉28-40份。
更优选的，各组分的质量份为：果蔬粉8-10份、食品级二氧化钛8-10份、聚乳酸18-20份、己二酸丁二醇酯与对苯二甲酸丁二醇酯共聚物20-24份、食品级滑石粉40-42份。
最优选的，各组分的质量份为：果蔬粉10份、食品级二氧化钛8份、聚乳酸18份、己二酸丁二醇酯与对苯二甲酸丁二醇酯共聚物24份、食品级滑石粉40份。
本发明中所述的果蔬粉可以是胡萝卜粉，紫薯粉或者菠菜粉，这些果蔬粉可以通过食品厂购买得到，也可按照食品加工领域的常规制备方法(譬如将果蔬洗干净后晾干粉碎成细粉即可)制备得到，均能适用于本发明。
本发明的另一方面是提供一种制备所述无毒无害的彩色铅笔芯的方法，包括：
(1)将果蔬粉与聚乳酸、己二酸丁二醇酯与对苯二甲酸丁二醇酯共聚物打散并混合均匀，得到混合物；
(2)将混合物造粒得到粒料；
(3)将步骤(2)所得到的粒料与食品级二氧化钛和食品级滑石粉混合搅拌均匀造粒得到粒料；将粒料揉直，冷却，即得。
作为本发明的一种优选的具体实施方式，步骤(1)中将果蔬粉与聚乳酸、己二酸丁二醇酯与对苯二甲酸丁二醇酯共聚物在万转高速分散机下打散并混合均匀。
作为本发明的一种优选的具体实施方式，步骤(2)中将混合物加入到双螺杆挤出机中混合搅拌均匀挤出造粒得到粒料。
作为本发明的一种优选的具体实施方式，步骤(3)中将步骤(2)所得到的粒料与食品级二氧化钛和食品级滑石粉混合搅拌均匀在双螺杆挤出机中挤出造粒得到粒料。
作为本发明的一种优选的具体实施方式，步骤(2)或步骤(3)中在双螺杆挤出机挤出造粒的参数优选为：设置喂料速度8-9，主机转速200r/min，机头温度250℃，机筒温度230℃，转速200-230r/min。
单一果蔬粉显色效果不好，不适合用于着色剂使用，本发明利用聚乳酸耐光性好，耐热性好的性质，与果蔬粉相互融合，在高温下进行搅拌，使聚乳酸包裹果蔬粉形成色浆薄膜。用聚乳酸作为胶黏剂制备的彩色铅笔芯很脆，易碎，因此本发明又添加了己二酸丁二醇酯与对苯二甲酸丁二醇酯共聚物增加强度并且更有助于形成色浆薄膜，不仅能够使果蔬粉显色，且更能耐高温，可降解，更环保，颜色多样，更适用于儿童市场，成本可控。
本发明在将果蔬粉与聚乳酸、己二酸丁二醇酯与对苯二甲酸丁二醇酯共聚物混合形成色浆薄膜时，通过高速分散机将果蔬粉与聚乳酸、己二酸丁二醇酯与对苯二甲酸丁二醇酯共聚物的混合粉料打散，破坏分子间作用力，使物料分散更均匀，使材料分散效果更好，不易团聚结块，使用手感细腻顺滑。本发明采用双螺杆挤出机挤出造粒代替传统压芯工艺，效率更高，稳定性更好。
附图说明
图1为物料扫描电镜图；(A)为未通过万转高速分散机打散的物料扫描电镜图，(B)为经过万转高速分散机打散后的物料扫描电镜图。
具体实施方式
以下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。但这些实施例仅是范例性的，并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的细节和形式进行修改或替换，但这些修改和替换均落入本发明的保护范围内。
实施例1无毒无害的彩色铅笔芯的制备
(1)按照以下质量份准备各组分：胡萝卜粉10份、食品级二氧化钛8份、聚乳酸18份、己二酸丁二醇酯与对苯二甲酸丁二醇酯共聚物24份、食品级滑石粉40份；
(2)将胡萝卜粉与聚乳酸、己二酸丁二醇酯与对苯二甲酸丁二醇酯共聚物在万转高速分散机下打散并混合均匀打散并混合均匀得到混合物；
(3)将混合物加入到双螺杆挤出机中混合搅拌均匀挤出造粒得到粒料；造粒的参数为：设置喂料速度8-9，主机转速200r/min，机头温度250℃，机筒温度230℃，转速200-230r/min；
(4)将步骤(3)所得到的粒料与食品级二氧化钛和食品级滑石粉混合搅拌均匀在双螺杆挤出机中挤出造粒得到粒料；造粒的参数为：设置喂料速度8-9，主机转速200r/min，机头温度250℃，机筒温度230℃，转速200-230r/min；将所得到粒料揉直，冷却，即得。
实施例2无毒无害的彩色铅笔芯的制备
(1)按照以下质量份准备各组分：胡萝卜粉10份、食品级二氧化钛8份、聚乳酸18份、己二酸丁二醇酯与对苯二甲酸丁二醇酯共聚物18份、食品级滑石粉28份；
(2)将胡萝卜粉与聚乳酸、己二酸丁二醇酯与对苯二甲酸丁二醇酯共聚物在万转高速分散机下打散并混合均匀打散并混合均匀得到混合物；
(3)将混合物加入到双螺杆挤出机中混合搅拌均匀挤出造粒得到粒料；造粒的参数为：设置喂料速度8-9，主机转速200r/min，机头温度250℃，机筒温度230℃，转速200-230r/min；
(4)将步骤(3)所得到的粒料与食品级二氧化钛和食品级滑石粉混合搅拌均匀在双螺杆挤出机中挤出造粒得到粒料；造粒的参数为：设置喂料速度8-9，主机转速200r/min，机头温度250℃，机筒温度230℃，转速200-230r/min；将所得到粒料揉直，冷却，即得。
实施例3无毒无害的彩色铅笔芯的制备
(1)按照以下质量份准备各组分：胡萝卜粉20份、食品级二氧化钛20份、聚乳酸30份、己二酸丁二醇酯与对苯二甲酸丁二醇酯共聚物40份、食品级滑石粉40份；
(2)将胡萝卜粉与聚乳酸、己二酸丁二醇酯与对苯二甲酸丁二醇酯共聚物在万转高速分散机下打散并混合均匀打散并混合均匀得到混合物；
(3)将混合物加入到双螺杆挤出机中混合搅拌均匀挤出造粒得到粒料；造粒的参数为：设置喂料速度8-9，主机转速200r/min，机头温度250℃，机筒温度230℃，转速200-230r/min；
(4)将步骤(3)所得到的粒料与食品级二氧化钛和食品级滑石粉混合搅拌均匀在双螺杆挤出机中挤出造粒得到粒料；造粒的参数为：设置喂料速度8-9，主机转速200r/min，机头温度250℃，机筒温度230℃，转速200-230r/min；将所得到粒料揉直，冷却，即得。
实施例4无毒无害的彩色铅笔芯的制备
(1)按照以下质量份准备各组分：胡萝卜粉10份、食品级二氧化钛8份、聚乳酸20份、己二酸丁二醇酯与对苯二甲酸丁二醇酯共聚物24份、食品级滑石粉42份；
(2)将胡萝卜粉与聚乳酸、己二酸丁二醇酯与对苯二甲酸丁二醇酯共聚物在万转高速分散机下打散并混合均匀打散并混合均匀得到混合物；
(3)将混合物加入到双螺杆挤出机中混合搅拌均匀挤出造粒得到粒料；造粒的参数为：设置喂料速度8-9，主机转速200r/min，机头温度250℃，机筒温度230℃，转速200-230r/min；
(4)将步骤(3)所得到的粒料与食品级二氧化钛和食品级滑石粉混合搅拌均匀在双螺杆挤出机中挤出造粒得到粒料；造粒的参数为：设置喂料速度8-9，主机转速200r/min，机头温度250℃，机筒温度230℃，转速200-230r/min；将所得到粒料揉直，冷却，即得。
实施例5无毒无害的彩色铅笔芯的制备
(1)按照以下质量份准备各组分：胡萝卜粉8份、食品级二氧化钛12份、聚乳酸24份、己二酸丁二醇酯与对苯二甲酸丁二醇酯共聚物28份、食品级滑石粉32份；
(2)将胡萝卜粉与聚乳酸、己二酸丁二醇酯与对苯二甲酸丁二醇酯共聚物在万转高速分散机下打散并混合均匀打散并混合均匀得到混合物；
(3)将混合物加入到双螺杆挤出机中混合搅拌均匀挤出造粒得到粒料；造粒的参数为：设置喂料速度8-9，主机转速200r/min，机头温度250℃，机筒温度230℃，转速200-230r/min；
(4)将步骤(3)所得到的粒料与食品级二氧化钛和食品级滑石粉混合搅拌均匀在双螺杆挤出机中挤出造粒得到粒料；造粒的参数为：设置喂料速度8-9，主机转速200r/min，机头温度250℃，机筒温度230℃，转速200-230r/min；将所得到粒料揉直，冷却，即得。
试验例1不同的胶黏剂种类对于果蔬粉显色的筛选试验
果蔬粉应用在工业上的显色效果不好，按照正常生产铅笔芯的流程，以果蔬粉作为着色剂，在加工中经过加热后，果蔬粉会变色，而且着色效果非常差。因此，单一果蔬粉显色效果不好，不适合用于着色剂使用。为了提高果蔬粉显色效果，对比了不同的胶黏剂的使果蔬粉显色的效果，具体的试验方案和试验结果见表1。
表1不同的胶黏剂种类对于果蔬粉显色的试验结果
注：PVC(聚氯乙烯)；PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)。
本试验对比了彩色铅笔芯常用胶(阿拉伯胶，CMC，黄原胶，海藻酸钠以及食用明胶等)，发现普通的常用胶以果蔬粉做着色剂，不能使果蔬粉显色，但是用高分子材料的胶黏剂，譬如PLA,PVC或PMMA等，可使果蔬粉显色，但对比其他常用高分子材料后，发现采用PLA使果蔬粉显色的效果最好，但是，在实验过程中发现用PLA做的彩色铅笔芯很脆，易碎，因此又添加了一定用量的PBAT以增加彩色铅笔芯的强度。
试验例2物料采用不同的打散方式后的扫描电镜观察
将胡萝卜粉与聚乳酸、己二酸丁二醇酯与对苯二甲酸丁二醇酯共聚物在万转高速分散机下打散并混合均匀打散后在扫描电镜下进行观察，同时将将果蔬粉与聚乳酸、己二酸丁二醇酯与对苯二甲酸丁二醇酯共聚物采用常规的分散搅拌并混合均匀后在扫描电镜下进行观察。
在扫描电镜下观察发现(图1)，通过万转高速分散机打散后的料体，由于筒内温度升高和刀轮高速运转，不仅能够使物料的粒径更小，而且能破坏掉分子间作用力，使料体分散更均匀，基本没有大块团聚包裹现象，使原料混合更均匀。
试验例3不同配比的组分对于铅笔芯的显色和手感效果的影响试验
首先将果蔬粉、PLA、PBAT按照不同比例进行混合(表2)，形成色浆薄膜，在后续的试验中充当胶黏剂和颜料使用。
表2将胡萝卜粉、PLA和PBAT按照不同比例进行混合形成色浆薄膜
将胡萝卜粉、PLA、PBAT按照不同比例进行混合得到的色浆薄膜与不同比例的食品级钛白粉以及食品级滑石粉配伍制备的铅笔芯，分别考察其显色和手感效果，具体的配伍比例以及显色和手感效果见表3-表6。不同方案制备的彩色笔芯的性能测定结果见表7和表8。
表3不同的色浆薄膜与不同配比的食品级钛白粉和滑石粉混合的显色和手感效果
表4不同的色浆薄膜与不同配比的食品级钛白粉和滑石粉混合的显色和手感效果
| 方案7 | 方案8 | 方案9 | 方案10 | 方案11 | 方案12 | |
| 色浆薄膜 | 色浆薄膜3 | 色浆薄膜3 | 色浆薄膜3 | 色浆薄膜4 | 色浆薄膜4 | 色浆薄膜4 |
| 食品级钛白粉 | 8 | 12 | 20 | 8 | 12 | 20 |
| 食品级滑石粉 | 40 | 36 | 28 | 40 | 36 | 28 |
| 显色 | ★★★★ | ★★★ | ★★★ | ★★★★ | ★★★★ | ★★★ |
| 手感 | ★★★★ | ★★★★ | ★★★ | ★★★★★ | ★★★★ | ★★★★ |
表5不同的色浆薄膜与不同配比的食品级钛白粉和滑石粉混合的显色和手感效果
| 方案13 | 方案14 | 方案15 | 方案16 | 方案17 | 方案18 | |
| 色浆薄膜 | 色浆薄膜5 | 色浆薄膜5 | 色浆薄膜5 | 色浆薄膜6 | 色浆薄膜6 | 色浆薄膜6 |
| 食品级钛白粉 | 8 | 12 | 20 | 8 | 12 | 20 |
| 食品级滑石粉 | 40 | 36 | 28 | 40 | 36 | 28 |
| 显色 | ★★★★★ | ★★★★ | ★★★ | ★★★★ | ★★★★ | ★★★★ |
| 手感 | ★★★★ | ★★★ | ★★★ | ★★★★ | ★★★ | ★★ |
表6不同的色浆薄膜与不同配比的食品级钛白粉和滑石粉混合的显色和手感效果
| 方案19 | 方案20 | 方案21 | |
| 色浆薄膜 | 色浆薄膜7 | 色浆薄膜7 | 色浆薄膜7 |
| 食品级钛白粉 | 8 | 12 | 20 |
| 食品级滑石粉 | 40 | 36 | 28 |
| 显色 | ★★★★ | ★★★★ | ★★★★ |
| 手感 | ★★★★ | ★★★ | ★★★ |
注：显色、手感、强度5星为非常好，5星以下为逐渐递减。
表7不同方案制备的彩色笔芯的性能测定
表8不同方案制备的彩色笔芯的性能测定
根据国标GB/T 26704，所测指标要达到国家标准，根据手感和显色度的测试，以及各个方案的稳定性对比，方案4的配比在显色和手感效果以及铅笔芯的其它各项性能上具有最好的效果。
Claims (10)
1.一种彩色铅笔芯，其特征在于，包括以下组分制成：果蔬粉、食品级二氧化钛、聚乳酸、己二酸丁二醇酯与对苯二甲酸丁二醇酯共聚物和食品级滑石粉。
2.根据权利要求1所述的彩色铅笔芯，其特征在于，各组分的质量份为：果蔬粉10-20份、食品级二氧化钛8-20份、聚乳酸18-30份、己二酸丁二醇酯与对苯二甲酸丁二醇酯共聚物18-40份、食品级滑石粉28-40份。
3.根据权利要求2所述的彩色铅笔芯，其特征在于，各组分的质量份为：果蔬粉8-10份、食品级二氧化钛8-10份、聚乳酸18-20份、己二酸丁二醇酯与对苯二甲酸丁二醇酯共聚物20-24份、食品级滑石粉40-42份。
4.根据权利要求3所述的彩色铅笔芯，其特征在于，各组分的质量份为：果蔬粉10份、食品级二氧化钛8份、聚乳酸18份、己二酸丁二醇酯与对苯二甲酸丁二醇酯共聚物24份、食品级滑石粉40份。
5.根据权利要求1-4任何一项所述的彩色铅笔芯，其特征在于，所述的果蔬粉包括但不限于胡萝卜粉，紫薯粉或者菠菜粉中的任何一种或一种以上按照任意比例组成的混合物。
6.一种制备权利要求1-4任何一项所述彩色铅笔芯的方法，其特征在于，包括：
(1)将果蔬粉与聚乳酸、己二酸丁二醇酯与对苯二甲酸丁二醇酯共聚物打散并混合均匀得到混合物；
(2)将混合物造粒得到粒料；
(3)将步骤(2)所得到的粒料与食品级二氧化钛和食品级滑石粉混合搅拌均匀造粒得到粒料；将粒料揉直，冷却，即得。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤(1)中将果蔬粉与聚乳酸、己二酸丁二醇酯与对苯二甲酸丁二醇酯共聚物在万转高速分散机下打散并混合均匀。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤(2)中将混合物加入到双螺杆挤出机中混合搅拌均匀挤出造粒得到粒料。
9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤(3)中将步骤(2)所得到的粒料与食品级二氧化钛和食品级滑石粉混合搅拌均匀在双螺杆挤出机中挤出造粒得到粒料。
10.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤(2)或步骤(3)中在双螺杆挤出机挤出造粒的参数为：设置喂料速度8-9，主机转速200r/min，机头温度250℃，机筒温度230℃，转速200-230r/min。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310663859.XA CN116970309A (zh) | 2023-06-06 | 2023-06-06 | 无毒无害的彩色铅笔芯及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310663859.XA CN116970309A (zh) | 2023-06-06 | 2023-06-06 | 无毒无害的彩色铅笔芯及其制备方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN116970309A true CN116970309A (zh) | 2023-10-31 |
Family
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202310663859.XA Pending CN116970309A (zh) | 2023-06-06 | 2023-06-06 | 无毒无害的彩色铅笔芯及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN116970309A (zh) |
-
2023
- 2023-06-06 CN CN202310663859.XA patent/CN116970309A/zh active Pending
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