本发明涉及铅笔制造加工技术领域，具体涉及一种环保仿木塑料铅笔制备工艺。
背景技术：
铅笔是人们常用的一种文化学习用品，主要应用于写字和绘画等方面。其主要结构是由条状铅芯嵌固在笔杆中构成。一般铅笔的笔杆常见的是采用木质，制作时，通常需要将原木做成圆形、正六边形或正八边形等形状的笔杆，其制造需要经过很多的切割工序，生产过程相当繁琐，制造成本高，而且需消耗大量的优质木材。目前，我国年产木质铅笔80亿支左右，相当于每年毁掉600平方公里森林，消耗40万立方米优质木材，大量森林资源的消耗严重地破坏了生态环境。另外，为了生产出不同颜色的笔杆，木质铅笔需使用油漆对其外表面进行喷刷，不可避免地会产生有毒有害物质的污染问题，而且对于与人体接触密切的笔杆来说，无疑是一大弊端。
随着人类的发展，人们越来越意识到环保的重要性，因此为保护森林资源和生态环境，积极开发出木质铅笔的替代品，是铅笔产业进一步发展的必然选择，其市场应用前景非常广阔。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题在于提供一种节约能源、环保的仿木塑料铅笔的制备工艺，解决木质铅笔复杂的制备工艺问题。
本发明所要解决的技术问题采用以下的技术方案来实现：
一种环保仿木塑料铅笔制备工艺，包括以下步骤：
(1)笔芯造粒：将密炼机加热升温至150℃-170℃，启动，然后加入聚苯乙烯70-90份、滑石粉5-25份、热塑性弹性体sbs5-25份、颜料70-90份、硬脂酸锌0.1-1份、硬脂酸钙0.5-3份，混合均匀，密炼3次，挤出，冷却，制成笔芯粒子；
(2)笔皮造粒：将聚苯乙烯80-100份、热塑性弹性体sbs20-40份、颜料10-30份加入到提前升温至150℃-170℃的表皮造粒机中，混合搅拌均匀，加热挤出，冷却，制成粒子；
(3)笔杆造粒：将聚苯乙烯40-60份、滑石粉40-60份、钛白粉1-5份、硬脂酸锌0.1-1份、硬脂酸钙0.5-3份、颜料1-5份加入到提前升温至150℃-170℃的笔杆造粒机中，混合搅拌均匀，加热挤压2次，挤出，冷却，制成粒子；
(4)拉线：将步骤(1)、(2)和(3)生产出的塑料粒子分别加入到相应的挤出机料斗内，启动铅芯挤出机挤出铅芯，迅速引入模具内，然后启动笔杆挤出机，笔杆会自动裹住铅芯将其从模具中引出，再启动表皮机上色，三道工序一切正常后，形成塑料铅笔，将成品铅笔经牵引机引入冷却槽内，冷却成型；
(5)切光：将冷却后的铅笔经牵引机引出，由切光机进行打磨切断；
(6)组装橡皮头：将外购橡皮头与塑料铅笔进行组装；
(7)商标打印：将组装好的塑料铅笔经商标打印机对每个铅笔进行商标打印；
(8)削尖：用削尖切光一体机机把步骤(7)的塑料铅笔的一头削尖；
(9)清洗：用清水冲洗塑料铅笔，再使用甩干机甩干；
(10)包装：将所得成品进行包装入库。
所述环保仿木塑料铅笔制备工艺步骤(1)中颜料可选择为石墨。
所述环保仿木塑料铅笔制备工艺步骤(3)中笔杆的组分还包含助剂1-5份。
所述助剂的制备方法为：用20-25℃去离子水配制多聚谷氨酸饱和溶液，并滴加10％硫酸溶液调节ph值至4-5，再加入β-环糊精，补加水的同时加热升温，待加热至回流状态，β-环糊精恰好溶解完全，保温搅拌0.5-3h，获得反应产物，将一定量的双氧水、甲酸以及催化剂浓硫酸混合均匀后滴加到上述反应产物中，温度控制在70-80℃，搅拌反应8h后，静置分层，上层油层水洗，水洗后加热至100℃真空蒸馏水分，即得助剂。
所述助剂的制备方法中多聚谷氨酸、β-环糊精的质量比为10-15：5-10。
所述助剂的制备方法中催化剂浓硫酸的用量为反应产物质量的0.5％。
所述助剂是由多聚谷氨酸与β-环糊精经酯化反应获得酯化物，酯化物再与甲酸和双氧水在催化剂的作用下经环氧化反应制得而成。
本发明的有益效果是：
(1)本发明提出的环保仿木塑料铅笔制备工艺简单且方便易行，生产的铅笔外观精美，不偏芯、断芯、卷削硬度适中，且书写流畅，着色性强，铅笔笔杆类似木材的自然外观，可切削、卷削，符合人们的使用习惯，另外，石墨粉可以采用颜料色粉替换从而制成彩色铅笔；
(2)本发明提出的塑料铅笔通过笔皮挤出机上色，可根据用户选择生产出不同颜色的笔杆，产品卫生无毒，彻底淘汰了油漆，避免了木质铅笔需油漆印刷而产生的污染问题，消除了有毒有害物对人体的侵害；其中笔杆的组分中助剂的添加，使笔杆的柔韧性增加，硬度良好，降低了塑料铅笔在使用过程中的折断率，延长了塑料铅笔的使用寿命。
(3)本发明提出的塑料铅笔克服了木质铅笔铅芯易断、粘缝开胶、阴阳板和着色粗糙等不足，使铅笔的使用寿命长，而且制作塑料铅笔的笔芯、笔杆、笔皮一次性完成，自动化程度高，生产效率与木质铅笔相比得到了大幅度地提高，同时产量也有很大的提高，该塑料铅笔生产线自动化程度高，便于普及、推广；
(4)本发明提出的塑料铅笔以塑代木，节省了大量优质木材，合理有效地保护了国家林木资源，同时也保护了生态环境，对我国环境保护具有重要的意义。
具体实施方式：
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。
实施例1
一种环保仿木塑料铅笔制备工艺，包括以下步骤：
(1)笔芯造粒：将密炼机加热升温至160℃，启动，然后加入聚苯乙烯80kg、滑石粉15kg、热塑性弹性体sbs15kg、石墨80kg、硬脂酸锌0.2kg、硬脂酸钙1.3kg，混合均匀，密炼3次，挤出，冷却，制成笔芯粒子；
(2)笔皮造粒：将聚苯乙烯90kg、热塑性弹性体sbs27kg、颜料13kg加入到提前升温至160℃的表皮造粒机中，混合搅拌均匀，加热挤出，冷却，制成粒子；
(3)笔杆造粒：将聚苯乙烯50kg、滑石粉50kg、钛白粉2.6kg、硬脂酸锌0.3kg、硬脂酸钙1.3kg、颜料2kg加入到提前升温至170℃的笔杆造粒机中，混合搅拌均匀，加热挤压2次，挤出，冷却，制成粒子；
(4)拉线：将步骤(1)、(2)和(3)生产出的塑料粒子分别加入到相应的挤出机料斗内，启动铅芯挤出机挤出铅芯，迅速引入模具内，然后启动笔杆挤出机，笔杆会自动裹住铅芯将其从模具中引出，再启动表皮机上色，三道工序一切正常后，形成塑料铅笔，将成品铅笔经牵引机引入冷却槽内，冷却成型；
(5)切光：将冷却后的铅笔经牵引机引出，由切光机进行打磨切断；
(6)组装橡皮头：将外购橡皮头与塑料铅笔进行组装；
(7)商标打印：将组装好的塑料铅笔经商标打印机对每个铅笔进行商标打印；
(8)削尖：用削尖切光一体机机把步骤(7)的塑料铅笔的一头削尖；
(9)清洗：用清水冲洗塑料铅笔，再使用甩干机甩干；
(10)包装：将所得成品进行包装入库。
实施例2
一种环保仿木塑料铅笔制备工艺，包括以下步骤：
(1)笔芯造粒：将密炼机加热升温至160℃，启动，然后加入聚苯乙烯80kg、滑石粉15kg、热塑性弹性体sbs15kg、石墨80kg、硬脂酸锌0.2kg、硬脂酸钙1.3kg，混合均匀，密炼3次，挤出，冷却，制成笔芯粒子；
(2)笔皮造粒：将聚苯乙烯90kg、热塑性弹性体sbs27kg、颜料13kg加入到提前升温至160℃的表皮造粒机中，混合搅拌均匀，加热挤出，冷却，制成粒子；
(3)笔杆造粒：将聚苯乙烯50kg、滑石粉50kg、钛白粉2.6kg、硬脂酸锌0.3kg、硬脂酸钙1.3kg、颜料2kg、助剂3kg加入到提前升温至170℃的笔杆造粒机中，混合搅拌均匀，加热挤压2次，挤出，冷却，制成粒子；
(4)拉线：将步骤(1)、(2)和(3)生产出的塑料粒子分别加入到相应的挤出机料斗内，启动铅芯挤出机挤出铅芯，迅速引入模具内，然后启动笔杆挤出机，笔杆会自动裹住铅芯将其从模具中引出，再启动表皮机上色，三道工序一切正常后，形成塑料铅笔，将成品铅笔经牵引机引入冷却槽内，冷却成型；
(5)切光：将冷却后的铅笔经牵引机引出，由切光机进行打磨切断；
(6)组装橡皮头：将外购橡皮头与塑料铅笔进行组装；
(7)商标打印：将组装好的塑料铅笔经商标打印机对每个铅笔进行商标打印；
(8)削尖：用削尖切光一体机机把步骤(7)的塑料铅笔的一头削尖；
(9)清洗：用清水冲洗塑料铅笔，再使用甩干机甩干；
(10)包装：将所得成品进行包装入库。
笔杆中助剂的制备方法为：先用25℃去离子水将10kg多聚谷氨酸配制成饱和溶液，滴加10％硫酸溶液调节ph值至4.5，再加入6kgβ-环糊精，补加水的同时加热升温，待加热至回流状态，β-环糊精恰好溶解完全，保温搅拌3h，获得反应产物，将8kg双氧水、0.8kg甲酸以及0.03kg催化剂浓硫酸混合均匀后滴加到上述反应产物中，温度控制在80℃，搅拌反应8h后，静置分层，上层油层水洗，水洗后加热至100℃真空蒸馏水分，即得助剂。
实施例3
一种环保仿木塑料铅笔制备工艺，包括以下步骤：
(1)笔芯造粒：将密炼机加热升温至160℃，启动，然后加入聚苯乙烯80kg、滑石粉15kg、热塑性弹性体sbs15kg、石墨80kg、硬脂酸锌0.2kg、硬脂酸钙1.3kg，混合均匀，密炼3次，挤出，冷却，制成笔芯粒子；
(2)笔皮造粒：将聚苯乙烯90kg、热塑性弹性体sbs27kg、颜料13kg加入到提前升温至160℃的表皮造粒机中，混合搅拌均匀，加热挤出，冷却，制成粒子；
(3)笔杆造粒：将聚苯乙烯50kg、滑石粉50kg、钛白粉2.6kg、硬脂酸锌0.3kg、硬脂酸钙1.3kg、颜料2kg、助剂5kg加入到提前升温至170℃的笔杆造粒机中，混合搅拌均匀，加热挤压2次，挤出，冷却，制成粒子；
(4)拉线：将步骤(1)、(2)和(3)生产出的塑料粒子分别加入到相应的挤出机料斗内，启动铅芯挤出机挤出铅芯，迅速引入模具内，然后启动笔杆挤出机，笔杆会自动裹住铅芯将其从模具中引出，再启动表皮机上色，三道工序一切正常后，形成塑料铅笔，将成品铅笔经牵引机引入冷却槽内，冷却成型；
(5)切光：将冷却后的铅笔经牵引机引出，由切光机进行打磨切断；
(6)组装橡皮头：将外购橡皮头与塑料铅笔进行组装；
(7)商标打印：将组装好的塑料铅笔经商标打印机对每个铅笔进行商标打印；
(8)削尖：用削尖切光一体机机把步骤(7)的塑料铅笔的一头削尖；
(9)清洗：用清水冲洗塑料铅笔，再使用甩干机甩干；
(10)包装：将所得成品进行包装入库。
笔杆中助剂的制备方法为：先用25℃去离子水将10kg多聚谷氨酸配制成饱和溶液，滴加10％硫酸溶液调节ph值至4.5，再加入6kgβ-环糊精，补加水的同时加热升温，待加热至回流状态，β-环糊精恰好溶解完全，保温搅拌3h，获得反应产物，将8kg双氧水、0.8kg甲酸以及0.03kg催化剂浓硫酸混合均匀后滴加到上述反应产物中，温度控制在80℃，搅拌反应8h后，静置分层，上层油层水洗，水洗后加热至100℃真空蒸馏水分，即得助剂。
实施例4
一种环保仿木塑料铅笔制备工艺，包括以下步骤：
(1)笔芯造粒：将密炼机加热升温至160℃，启动，然后加入聚苯乙烯80kg、滑石粉15kg、热塑性弹性体sbs15kg、石墨80kg、硬脂酸锌0.2kg、硬脂酸钙1.3kg，混合均匀，密炼3次，挤出，冷却，制成笔芯粒子；
(2)笔皮造粒：将聚苯乙烯90kg、热塑性弹性体sbs27kg、颜料13kg加入到提前升温至160℃的表皮造粒机中，混合搅拌均匀，加热挤出，冷却，制成粒子；
(3)笔杆造粒：将聚苯乙烯50kg、滑石粉50kg、钛白粉2.6kg、硬脂酸锌0.3kg、硬脂酸钙1.3kg、颜料2kg、助剂1kg加入到提前升温至170℃的笔杆造粒机中，混合搅拌均匀，加热挤压2次，挤出，冷却，制成粒子；
(4)拉线：将步骤(1)、(2)和(3)生产出的塑料粒子分别加入到相应的挤出机料斗内，启动铅芯挤出机挤出铅芯，迅速引入模具内，然后启动笔杆挤出机，笔杆会自动裹住铅芯将其从模具中引出，再启动表皮机上色，三道工序一切正常后，形成塑料铅笔，将成品铅笔经牵引机引入冷却槽内，冷却成型；
(5)切光：将冷却后的铅笔经牵引机引出，由切光机进行打磨切断；
(6)组装橡皮头：将外购橡皮头与塑料铅笔进行组装；
(7)商标打印：将组装好的塑料铅笔经商标打印机对每个铅笔进行商标打印；
(8)削尖：用削尖切光一体机机把步骤(7)的塑料铅笔的一头削尖；
(9)清洗：用清水冲洗塑料铅笔，再使用甩干机甩干；
(10)包装：将所得成品进行包装入库。
笔杆中助剂的制备方法为：先用25℃去离子水将10kg多聚谷氨酸配制成饱和溶液，滴加10％硫酸溶液调节ph值至4.5，再加入6kgβ-环糊精，补加水的同时加热升温，待加热至回流状态，β-环糊精恰好溶解完全，保温搅拌3h，获得反应产物，将8kg双氧水、0.8kg甲酸以及0.03kg催化剂浓硫酸混合均匀后滴加到上述反应产物中，温度控制在80℃，搅拌反应8h后，静置分层，上层油层水洗，水洗后加热至100℃真空蒸馏水分，即得助剂。
对照例1
一种环保仿木塑料铅笔制备工艺，包括以下步骤：
(1)笔芯造粒：将密炼机加热升温至160℃，启动，然后加入聚苯乙烯80kg、滑石粉15kg、热塑性弹性体sbs15kg、石墨80kg、硬脂酸锌0.2kg、硬脂酸钙1.3kg，混合均匀，密炼3次，挤出，冷却，制成笔芯粒子；
(2)笔皮造粒：将聚苯乙烯90kg、热塑性弹性体sbs27kg、颜料13kg加入到提前升温至160℃的表皮造粒机中，混合搅拌均匀，加热挤出，冷却，制成粒子；
(3)笔杆造粒：将聚苯乙烯50kg、滑石粉50kg、钛白粉2.6kg、硬脂酸锌0.3kg、硬脂酸钙1.3kg、颜料2kg、助剂3kg加入到提前升温至170℃的笔杆造粒机中，混合搅拌均匀，加热挤压2次，挤出，冷却，制成粒子；
(4)拉线：将步骤(1)、(2)和(3)生产出的塑料粒子分别加入到相应的挤出机料斗内，启动铅芯挤出机挤出铅芯，迅速引入模具内，然后启动笔杆挤出机，笔杆会自动裹住铅芯将其从模具中引出，再启动表皮机上色，三道工序一切正常后，形成塑料铅笔，将成品铅笔经牵引机引入冷却槽内，冷却成型；
(5)切光：将冷却后的铅笔经牵引机引出，由切光机进行打磨切断；
(6)组装橡皮头：将外购橡皮头与塑料铅笔进行组装；
(7)商标打印：将组装好的塑料铅笔经商标打印机对每个铅笔进行商标打印；
(8)削尖：用削尖切光一体机机把步骤(7)的塑料铅笔的一头削尖；
(9)清洗：用清水冲洗塑料铅笔，再使用甩干机甩干；
(10)包装：将所得成品进行包装入库。
笔杆中助剂的制备方法为：先用25℃去离子水将10kg多聚谷氨酸配制成饱和溶液，滴加10％硫酸溶液调节ph值至4.5，再加入6kgβ-环糊精，补加水的同时加热升温，待加热至回流状态，β-环糊精恰好溶解完全，保温搅拌3h，获得反应产物，即为助剂。
对照例2
一种环保仿木塑料铅笔制备工艺，包括以下步骤：
(1)笔芯造粒：将密炼机加热升温至160℃，启动，然后加入聚苯乙烯80kg、滑石粉15kg、热塑性弹性体sbs15kg、石墨80kg、硬脂酸锌0.2kg、硬脂酸钙1.3kg，混合均匀，密炼3次，挤出，冷却，制成笔芯粒子；
(2)笔皮造粒：将聚苯乙烯90kg、热塑性弹性体sbs27kg、颜料13kg加入到提前升温至160℃的表皮造粒机中，混合搅拌均匀，加热挤出，冷却，制成粒子；
(3)笔杆造粒：将聚苯乙烯50kg、滑石粉50kg、钛白粉2.6kg、硬脂酸锌0.3kg、硬脂酸钙1.3kg、颜料2kg、助剂3kg加入到提前升温至170℃的笔杆造粒机中，混合搅拌均匀，加热挤压2次，挤出，冷却，制成粒子；
(4)拉线：将步骤(1)、(2)和(3)生产出的塑料粒子分别加入到相应的挤出机料斗内，启动铅芯挤出机挤出铅芯，迅速引入模具内，然后启动笔杆挤出机，笔杆会自动裹住铅芯将其从模具中引出，再启动表皮机上色，三道工序一切正常后，形成塑料铅笔，将成品铅笔经牵引机引入冷却槽内，冷却成型；
(5)切光：将冷却后的铅笔经牵引机引出，由切光机进行打磨切断；
(6)组装橡皮头：将外购橡皮头与塑料铅笔进行组装；
(7)商标打印：将组装好的塑料铅笔经商标打印机对每个铅笔进行商标打印；
(8)削尖：用削尖切光一体机机把步骤(7)的塑料铅笔的一头削尖；
(9)清洗：用清水冲洗塑料铅笔，再使用甩干机甩干；
(10)包装：将所得成品进行包装入库。
笔杆中助剂为多聚谷氨酸。
以实施例2为基础，设置在制备助剂时只进行酯化反应不进行环氧化反应的对照例1、以多聚谷氨酸为助剂的对照例2。
分别利用实施例1-4、对照例1-2制得的环保仿木塑料铅笔进行以下测试：(a)将制得的环保仿木塑料铅笔在未削尖前分别在1m和1.5m的高度进行自由落体至水泥地面，测试笔杆和笔芯的折断率，结果见表1；(b)将制得的环保仿木塑料铅笔削尖后分别在1m和1.5m的高度进行自由落体至水泥地面，测试笔杆和笔芯的折断率，结果见表2；(c)用普通小刀和卷笔刀分别进行切削和卷削，测试切削和卷削过程的顺畅度，结果见表3；(d)将制得的环保仿木塑料铅笔在普通a4纸、普通作业本上进行书写，测试笔芯的划度和着色度，结果见表4。
表1
表2
表3
表4
对于表2中的笔芯折断率，其中在1m高度的测试中有2.3％左右的笔芯折断率为切削后裸露在外面的笔芯折断，在1.5m高度的测试中有3.4％左右的笔芯折断率为切削后裸露在外面的笔芯折断。
根据表中的数据可知，该环保仿木塑料铅笔的硬度良好，切削卷削也顺畅，笔芯的着色度、划度均良好，其中笔杆中助剂的添加使笔杆的柔韧性增强，降低了笔杆在使用过程中的折断率，延长了塑料铅笔的使用寿命，符合人们对铅笔的要求。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。