CN1962773A - 用煤沥青制造的高级树脂细铅笔芯及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种用煤沥青制造的高级树脂细铅笔芯及其制作方法。它包括煤沥青、石墨和粘合剂，按重量比的组份为：煤沥青30－45份、石墨35－45份、粘合剂15－25份。制作时将煤沥青与石墨分别研磨成细粉，加溶剂在常温条件下混炼，加入粘合剂，混合后挤压成型，在培烧炉中培烧，最后油浸洗净，制成铅笔芯。本发明采用新工艺、新材料，制造的树脂细铅芯性能优良，经实验验证质量达到国际A级标准，可以应用于绘图、书写，并配合活动铅笔，代替木制铅笔，节省木材，同时本发明生产过程可节省大量电能，成本低廉，大大降低产品返工率，提高产品质量，减少设备投资。
Description
(一)技术领域
本发明涉及细铅笔芯制作领域，具体涉及一种用煤沥青制造的高级树脂细铅笔芯及其制作方法。
(二)背景技术
目前，国内外市场对细铅笔芯的需求量很大，我国国内共有细铅笔芯厂家十几家，产量不足300吨/年，质量达到国际A级水平的仅占60％左右，2006年仅日本在中国就需求150吨A级树脂铅芯，而我国目前A级树脂铅芯的产量远远不能满足国内外的需求。
而以往制造细铅笔芯，采用的均是膨润粘土作粘合剂，与石墨混合压制成型再培烧，所制造的铅笔芯挠扭曲强度低，笔尖易断，着色剂易脱落而且外观脏，达不到中国轻工部QB1024-91标准公布的铅芯五项物理指标。另外，国外的先进技术中采用石油沥青制作细铅芯培烧骨架材料，由于石油沥青熔点低、在常温下易变软、随室内外温度的提高粘性增大的特点，在生产过程中需首先与石墨加热混合，冷却后再加入干冰一同用万能粉碎机粉碎，生产过程成本过高。
目前我国低质量粘土细铅芯产量为600吨/年，因此市场上迫切需求一种既节省成本、又能提高质量的高级树脂细铅笔芯。
(三)发明内容
本发明的目的在于提供一种用煤沥青制造的高级树脂细铅笔芯及其制作方法。
本发明的目的是这样实现的：
1、用煤沥青制造的高级树脂细铅笔芯：它包括煤沥青、石墨和粘合剂，按重量比的组份为：煤沥青30-45份、石墨35-45份、粘合剂15-25份。
2、用煤沥青制造高级树脂细铅笔芯的制作方法为：
(1)将煤沥青进行预处理，即加热除杂，粉碎后压滤除水干燥；
(2)将石墨研磨成细粉，与煤沥青、粘合剂聚乙烯醇称量后加入溶剂在常温条件下混和；
(3)混合后经捏合、辊压后片碎、打棒挤压成型；
(4)挤压成型后经压芯、切芯后再进行回转干燥，干燥后装坩埚；
(5)进入培烧炉内培烧后进入烧芯炉烧芯；
(6)经油浸洗净，甩干后制成铅笔芯。
本发明还有这样一些技术特征：
1、所述的粘合剂为聚乙烯醇；
2、所述的用煤沥青制造的高级树脂细铅笔芯的组份还包括活化剂，活化剂为聚己内酯；
3、所述的用煤沥青制造的高级树脂细铅笔芯的组份还包括碳黑；
4、所述的煤沥青经加热除杂、粉碎、压滤、干燥的预处理；
5、所述的煤沥青经预处理时加入触媒剂，触媒剂为硫黄；
6、所述的培烧应在高温充氮气的培烧炉中进行。
同以往技术相比，本发明采用“冷混合”法代替旧的“热混合”法，将着色材料石墨与煤沥青分别磨粉后加入粘合剂聚乙烯醇，在常温条件下经混炼挤压成型，在高温充氮气炉中培烧。其中，本发明采用煤沥青作为培烧骨架材料，原因在于煤沥青具有脆性和硬度不高的特点，易于加工磨粉，由于颗粒状接触面积大，可以制造出高质量、高扭曲强度的细铅芯，同时培烧时在炉内填充氮气可有效防止氧化，经过油浸制的铅芯。本发明采用新工艺、新材料，制造的树脂细铅芯性能优良，经实验验证质量达到国际A级标准，可以应用于绘图、书写，并配合活动铅笔，代替木制铅笔，节省木材，同时本发明生产过程可节省大量电能，成本低廉，大大降低产品返工率，提高产品质量，减少设备投资。
本发明经国家轻工业铅笔质量监督检测中心检验，按照QB1024-91标准八项项目检验均符合要求，检验报告随附件在申请文件后附上。
(四)具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明的内容作进一步的说明：
实施例1：
本实施例中铅笔芯的组份按重量比为：煤沥青40份、石墨35份和粘合剂聚乙烯醇25份。
制作工艺为：
(1)将煤沥青加热除杂，放料时加过滤网过滤，除去杂质，加热时应将煤沥青在加热罐内搅拌，使煤沥青加热过程为缓缓加温至150℃，加温过程应为均匀受热，防止焦化；
(2)将煤沥青通过粗碎、中碎、微碎后压滤除水干燥，除净天然水份及化合水；
(3)将石墨研磨成细粉，与煤沥青、粘合剂聚乙烯醇称量后加入溶剂在常温条件下混和；
(4)混合后经捏合、辊压后片碎、打棒挤压成型；
(5)挤压成型经压芯、切芯后再进行回转干燥，干燥后装坩埚；
(6)进入培烧炉内培烧，温度缓慢上升最后控制在600℃以内；
(7)然后进入烧芯炉，升温速度可加快，烧至1000℃终止；
(8)最后油浸铅芯，用离心机甩干后检测选芯，切芯后包装入库。
其中，煤沥青中粉在微粉碎过程中，颗粒细度在500目以上，在常温条件下，加工设备可采用胶体机，胶体机的优点是投资少、细度均匀，在水的介质中进行工作，占地面积小，工作过程中通入冷水以防止沥青凝集，但单机产量低，可根据产量适当增加机器数量；另外还可采用球磨机，优点是单机产量高，但细度和颗粒差别大，注入水时沥青颗粒容易悬浮，设备占地面积大，机内磁球易磨损；还可以在采用万能粉碎机的同时加入干冰，因为干冰熔点在-56.6℃，与煤沥青同时用万能粉碎机粉碎时干冰随之变作气态，可以在防止煤沥青粉碎过程中变热、变粘的同时不影响产品质量，优点为产量大，但成本高；同时，煤沥青质量执行国家GB2290-2295-80标准，根据制造铅芯规格(硬度)不同，煤沥青的析热量与挥发度应作适当调整。
当原料全部加入捏合机后在常温下混合，混合用溶剂为水，即将各个组分混合均匀，再经辊压机进一步压紧分散均匀，当水份达到10-12％时进入压棒工序，其间要求将原料排除空气，以增加芯棒各组份最大密度，而油压机压棒的总设计压力为50吨，油压机总设计压力为100-160吨，挤出铅芯直径0.5mm，压心速度4m/s，内压力角大于90℃时芯径各点混合料组分才能均匀；另外，在回转干燥时应控制温度缓慢上升至120℃，以防止铅芯的煤沥青组分溶解、渗出；同时，在烧芯过程中培烧炉应充氮气，炉温在0-600℃内逐渐升温，可按5℃/小时缓缓上升，以防止有机化合物分解，同时可增加析焦量，提高细铅芯挠曲强度，当进入烧芯炉时，升温速度可加快为30℃/小时，烧至1000℃终止；最后用锭子油浸透铅芯，温度不宜过高，不超过120℃，用离心机甩干，即可形成最终产品。
实施例2：
本实施例中铅笔芯的组份按重量比为：煤沥青40份、石墨45份、粘合剂聚乙烯醇24份和触媒剂1份。
制作工艺为：
(1)将煤沥青和触媒剂共同加热除杂，放料时加过滤网过滤，除去杂质，加热时应将煤沥青在加热罐内搅拌，使煤沥青加热过程为缓缓加温至160℃，加温过程应为均匀受热，防止焦化；
(2)将煤沥青通过粗碎、中碎、微碎后压滤除水干燥，除净天然水份及化合水；
(3)将石墨研磨成细粉，与煤沥青、粘合剂聚乙烯醇称量后加入溶剂在常温条件下混和；
(4)混合后经捏合、辊压后片碎、打棒挤压成型；
(5)挤压成型经压芯、切芯后再进行回转干燥，干燥后装坩埚；
(6)进入培烧炉内培烧，温度缓慢上升最后控制在600℃以内；
(7)然后进入烧芯炉，升温速度可加快，烧至1200℃终止；
(8)最后油浸铅芯，用离心机甩干后检测选芯，切芯后包装入库。
其中，混合用溶剂为水，为充分利用粘合剂聚乙烯醇的活性，要求采用聚合度1000-1500，同时加水量要充足，可达到自重量的3-4倍，加热熔解时间在4-6小时，温度控制在120℃以内，因为当温度高于120℃时易产生分解而失去作用。本实施例中，加热罐中加入触媒剂可增加煤沥青的分子量，在培烧时析焦量值增大，而加量过大易降低笔芯韧性，采用单组份或复合触媒剂均可得到满意效果，如硫黄，可以提高铅芯的挠曲强度。因此选择触媒剂种类不同，加入量随之变化。
实施例3：
本实施例中铅笔芯的组份按重量比为：煤沥青38份、石墨42份、粘合剂聚乙烯醇24.5份和活化剂0.5份。
制作工艺为：
(1)将煤沥青加热除杂，放料时加过滤网过滤，除去杂质，加热时应将煤沥青在加热罐内搅拌，使煤沥青加热过程为缓缓加温至140℃，加温过程应为均匀受热，防止焦化；
(2)将煤沥青通过粗碎、中碎、微碎后压滤除水干燥，除净天然水份及化合水；
(3)将石墨研磨成细粉，与煤沥青、粘合剂聚乙烯醇称量后加入溶剂和活化剂后在常温条件下混和；
(4)混合后经捏合、辊压后片碎、打棒挤压成型；
(5)挤压成型经压芯、切芯后再进行回转干燥，干燥后装坩埚；
(6)进入培烧炉内培烧，温度缓慢上升最后控制在600℃以内；
(7)然后进入烧芯炉，升温速度可加快，烧至1000℃终止；
(8)最后油浸铅芯，用离心机甩干后检测选芯，切芯后包装入库。
其中，混合用溶剂为水，本实施例中增加活化剂可以促使原料在冷混合时各组份充分扩散，均匀性越大时最后获得产品的铅芯挠曲程度公差趋向小值，可以提高笔芯性能，活性剂可以采用聚己内酯，可分散石墨、碳黑组份，使分布均匀。
实施例4：
本实施例中铅笔芯的组份按重量比为：煤沥青36份、石墨34份、粘合剂聚乙烯醇18份和碳黑12份。
制作工艺为：
(1)将煤沥青加热除杂，放料时加过滤网过滤，除去杂质，加热时应将煤沥青在加热罐内搅拌，使煤沥青加热过程为缓缓加温至140℃，加温过程应为均匀受热，防止焦化；
(2)将煤沥青通过粗碎、中碎、微碎后压滤除水干燥，除净天然水份及化合水；
(3)将石墨研磨成细粉，与煤沥青、粘合剂聚乙烯醇称量后加入溶剂和碳黑后在常温条件下混和；
(4)混合后经捏合、辊压后片碎、打棒挤压成型；
(5)挤压成型经压芯、切芯后再进行回转干燥，干燥后装坩埚；
(6)进入培烧炉内培烧，温度缓慢上升最后控制在600℃以内；
(7)然后进入烧芯炉，升温速度可加快，烧至1000℃终止；
(8)最后油浸铅芯，用离心机甩干后检测选芯，切芯后包装入库。
其中，混合用溶剂为水，本实施例中增加碳黑组份可以增大黑色浓度，使铅芯的字迹更加清晰。
Claims (10)
1、一种用煤沥青制造的高级树脂细铅笔芯，其特征在于：它包括煤沥青、石墨和粘合剂，按重量比的组份为：煤沥青30-45份、石墨35-45份、粘合剂15-25份。
2、根据权利要求1所述的一种用煤沥青制造的高级树脂细铅笔芯，其特征在于：所述的粘合剂为聚乙烯醇。
3、根据权利要求1所述的一种用煤沥青制造的高级树脂细铅笔芯，其特征在于：所述的用煤沥青制造的高级树脂细铅笔芯的组份还包括活化剂，活化剂为聚己内酯。
4、根据权利要求1所述的一种用煤沥青制造的高级树脂细铅笔芯，其特征在于：所述的用煤沥青制造的高级树脂细铅笔芯的组份还包括碳黑。
5、一种用煤沥青制造的高级树脂细铅笔芯的制作方法，其特征在于：
(1)将煤沥青进行预处理，即加热除杂，粉碎后压滤除水干燥；
(2)将石墨研磨成细粉，与煤沥青、粘合剂聚乙烯醇称量后加入溶剂在常温条件下混和；
(3)混合后经捏合、辊压后片碎、打棒挤压成型；
(4)挤压成型后经压芯、切芯后再进行回转干燥，干燥后装坩埚；
(5)进入培烧炉内培烧后进入烧芯炉烧芯；
(6)经油浸洗净，甩干后制成铅笔芯。
6、根据权利要求5所述的一种用煤沥青制造的高级树脂细铅笔芯的制作方法，其特征在于：放料时加过滤网过滤除杂，加热时应将煤沥青在加热罐内搅拌，使煤沥青加热过程均匀受热，缓缓加温至140-160℃；
7、根据权利要求5所述的一种用煤沥青制造的高级树脂细铅笔芯的制作方法，其特征在于：将煤沥青进行粗碎、中碎、微碎的三重粉碎；
8、根据权利要求5所述的一种用煤沥青制造的高级树脂细铅笔芯的制作方法，其特征在于：所述的煤沥青经预处理时加入触媒剂，触媒剂为硫黄。
9、根据权利要求5所述的一种用煤沥青制造的高级树脂细铅笔芯的制作方法，其特征在于：所述的培烧应在高温充氮气的培烧炉中进行。
10、根据权利要求5所述的一种用煤沥青制造的高级树脂细铅笔芯的制作方法，其特征在于：进入培烧炉内培烧时温度缓慢上升最后控制在600℃以内，进入烧芯炉时升温速度可加快，烧至1000-1200℃终止。
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