一种混纺结构环保高分子笔头制造工艺的制作方法

本发明涉及制笔领域，具体涉及一种混纺结构环保高分子笔头制造工艺。

背景技术：

笔是一种日常生活中用于书写的工具，而笔头作为笔的主要部分，安装于笔的前端，用于聚集墨水，使墨水能够书写于纸面上。传统的笔头将由纤维丝加热初定型后浸胶，二次烘干并固化，利用胶水的黏性将纤维丝束进行加固，保证其在书写过程中不变形。然而，该种加工方式存在一定弊端，由于胶溶液的有机溶剂会受热挥发，易造成环境污染，且在加工过程中存在多次加热工序，会消耗大量能源，造成能源浪费。

为了解决上述问题，笔业科研人员研发了一种新型的笔头，即由皮芯复合纤维丝所复合的复合纤维丝束加工而成，各皮芯复合纤维由芯层纤维和皮层纤维构成，通过加热皮层纤维使其熔化或半熔化，在芯层纤维间形成固定层，由皮层纤维替代之前胶水的功能使芯层纤维得到固定。

该种结构利用相邻皮芯复合纤维丝各自的皮层纤维熔化而相互粘合，各皮芯复合纤维芯层限位与皮层纤维之间的粘合力有限，且皮层纤维的厚度较薄，位于复合纤维丝束最外周的皮芯复合纤维丝的芯层纤维在皮层纤维熔化后会暴露于外侧，一旦大面积暴露会存在芯层纤维脱落的情况发生，影响正常书写的同时，使笔头质量大打折扣。

技术实现要素：

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种复合纤维丝束内纤维结合稳定的混纺结构环保高分子笔头制造工艺。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：第一步，选料，选用聚酰胺或聚酯或pp或pe作为第一短纤维，选用与第一短纤维材质不同的聚酰胺或聚酯或pp或pe或腈纶作为第二短纤维，第一短纤维的熔点低于第二短纤维的熔点；

第二步，混纺，采用混纺设备将第一短纤维与第二混纤维进行混纺，形成混纺复合纤维丝，第一短纤维与第二短纤维的厚度比为30/70—15/85；

第三步，并股，选取若干混纺复合纤维丝并股形成复合纤维丝束；

第四步，抖丝，将单股的复合纤维丝束高频反复震动，直至混纺复合纤维丝震动至均匀排布；

第五步，成型，将复合纤维丝束经模具加热，加热温度大于或等于第一短纤维的熔点温度，使第一短纤维熔化，各混纺复合纤维丝的第一短纤维粘合，成型至棒料；

第六步，表面处理，采用亲水基表面活性剂对复合纤维丝束外周进行表面处理；

第七步，切割，将棒料切割成段，各段形状与所需加工笔头形状相适配；

第八步，研磨，对笔头端部进行研磨整形。

通过采用上述技术方案，①选料，选择市面常见的材料，两者的材料部分重复，根据熔点将材料区分第一短纤维和第二短纤维，取材简单，无需特制材料，降低加工难度及成本；

②混纺，利用混纺设备将两者短纤维进行混纺，混纺形成的混纺复合纤维丝，作为熔化粘合剂的第一短纤维与作为墨水输送载体的第二短纤维呈交叉分布，两者的分布更为紧密，相较之前皮芯复合纤维丝，结构更为复杂，在不改变混纺复合纤维丝直径的前提下第一短纤维的厚度可适度增加，而且，在第一短纤维的熔化过程中与相邻混纺复合纤维丝的第一短纤维会自动形成包覆第二短纤维的固定环，对第二短纤维的固定结构大大强化，即使复合纤维丝束内纤维结合稳定。

③抖丝，在成型之前进行抖丝，使单股的复合纤维丝束的各混纺复合纤维丝能够均匀排布，从而使复合纤维丝束成型后的通孔排布更为均匀，该通孔用于辅助墨水的输送，均匀的排布使笔头更处的墨水输送更为均匀，但应用于墨水为彩色的笔头时，可保证笔头书写各处的颜色浓淡保持一致，保证书写效果；

④表面处理，亲水基团常为极性基团，如羧酸、磺酸、硫酸、氨基或胺基及其盐，羟基、酰胺基、醚键等也可作为极性亲水基团，使棒料界面状态发生明显变化，吸水率大大增加，从而缩短引水时间，进一步优化出墨及书写的流畅性。

⑤研磨，将笔头端部整形的同时将少量结构进行破坏，使墨水能够在端部停留，避免端部出水过快的同时保证墨水浓度。

进一步设置，所述的复合纤维丝束通过具有三个温区的热成型装置进行加热，依次为温度为170℃~175℃的预热区，温度为220℃~230的成型区，210℃~220℃的稳定区，热成型装置相对复合纤维丝束输送方向前后分别放置有牵引复合纤维丝束的前牵引装置及后牵引装置，后牵引装置的牵引速度大于前牵引装置的牵引速度。

通过采用上述技术方案，先由预热区对皮层纤维进行预热，使皮层纤维外侧及内侧温度均匀上升，再在进入成型区，皮层纤维外侧及内侧软化更为同步，迅速将芯层之间的间隙进行填充，且填充效果较为均匀，最后进入稳定区，利用持续的中高温使皮芯结构更为稳定，此外，后牵引装置的牵引速度大于前牵引装置的牵引速度，使软化后的皮层纤维因速度差受到收束力的均匀收束作用，使整体强度进一步提高。

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步描述。

附图说明

图1为本发明具体实施方式的步骤示意图；

图2为本发明具体实施方式中混纺复合纤维的结构示意图；

图3为本发明具体实施方式中复合纤维丝束的结构示意图。

具体实施方式

如图1—图3所示，本发明公开了一种混纺结构环保高分子笔头制造工艺，

第一步，选料，选用聚酰胺或聚酯或pp或pe作为第一短纤维1，选用与第一短纤维材质不同的聚酰胺或聚酯或pp或pe或腈纶作为第二短纤维2，第一短纤维1的熔点低于第二短纤维2的熔点；

第二步，混纺，采用混纺设备将第一短纤维1与第二混纤维进行混纺，形成混纺复合纤维丝3，第一短纤维1与第二短纤维2的厚度比为15/85—5/95；

第三步，并股，选取若干混纺复合纤维丝3并股形成复合纤维丝束4；

第四步，抖丝，将单股的复合纤维丝束4高频反复震动，直至混纺复合纤维丝3震动至均匀排布；

第五步，成型，将复合纤维丝束4经模具加热，加热温度大于或等于第一短纤维1的熔点温度，使第一短纤维1熔化，各混纺复合纤维丝3的第一短纤维1粘合，成型至棒料；

第六步，表面处理，采用亲水基表面活性剂对复合纤维丝束4外周进行表面处理；

第七步，切割，将棒料切割成段，各段形状与所需加工笔头形状相适配。

第八步，研磨，对笔头端部进行研磨整形。

①选料，选择市面常见的材料，两者的材料部分重复，根据熔点将材料区分第一短纤维1和第二短纤维2，取材简单，无需特制材料，降低加工难度及成本；

②混纺，利用混纺设备将两者短纤维进行混纺，混纺形成的混纺复合纤维丝3，作为熔化粘合剂的第一短纤维1与作为墨水输送载体的第二短纤维2呈交叉分布，两者的分布更为紧密，相较之前皮芯复合纤维丝，结构更为复杂，在不改变混纺复合纤维丝3直径的前提下第一短纤维1的厚度可适度增加，而且，在第一短纤维1的熔化过程中与相邻混纺复合纤维丝3的第一短纤维1会自动形成包覆第二短纤维2的固定环，对第二短纤维2的固定结构大大强化，即使复合纤维丝束4内纤维结合稳定。

③抖丝，在成型之前进行抖丝，使单股的复合纤维丝束4的各混纺复合纤维丝3能够均匀排布，从而使复合纤维丝束4成型后的通孔排布更为均匀，该通孔6用于辅助墨水的输送，均匀的排布使笔头更处的墨水输送更为均匀，但应用于墨水为彩色的笔头时，可保证笔头书写各处的颜色浓淡保持一致，保证书写效果；

④表面处理，亲水基团常为极性基团，如羧酸、磺酸、硫酸、氨基或胺基及其盐，羟基、酰胺基、醚键等也可作为极性亲水基团，使棒料界面状态发生明显变化，吸水率大大增加，从而缩短引水时间，进一步优化出墨及书写的流畅性。

⑤研磨，将笔头端部整形的同时将少量结构进行破坏，使墨水能够在端部停留，避免端部出水过快的同时保证墨水浓度。

复合纤维丝束通过具有三个温区的热成型装置进行加热，依次为温度为170℃~175℃的预热区，温度为220℃~230的成型区，210℃~220℃的稳定区，热成型装置相对复合纤维丝束输送方向前后分别放置有牵引复合纤维丝束的前牵引装置及后牵引装置，后牵引装置的牵引速度大于前牵引装置的牵引速度，先由预热区对皮层纤维进行预热，使皮层纤维外侧及内侧温度均匀上升，再在进入成型区，皮层纤维外侧及内侧软化更为同步，迅速将芯层之间的间隙进行填充，且填充效果较为均匀，最后进入稳定区，利用持续的中高温使皮芯结构更为稳定，此外，后牵引装置的牵引速度大于前牵引装置的牵引速度，使软化后的皮层纤维因速度差受到收束力的均匀收束作用，使整体强度进一步提高。