本发明涉及铅笔加工技术领域，具体涉及一种黄胶泥制铅笔及其制备方法。
背景技术：
铅笔，是一种用来书写以及绘画素描专用的笔类，距今已有四百多年的历史。传统的铅笔制备工艺需要消耗大量的优质木材，而木材的大量砍伐势必造成水土流失以及一系列的生态问题，因此寻找木材的替代品制作铅笔成为一件极为重要的事。
黄胶泥，土黄色，是一种富含细腻矿物质等成分的一种粘土。多在一些河流中下游冲积平原地表层下蕴藏，资源比较丰富。黄胶泥质地细腻均匀、粘性好、塑性强，烘干后不易龟裂，强度高，不变形，易于切割加工，是泥塑制陶的良好材料，近年来已广泛用于替代木材替代石材，成为一种廉价的优质新材料。
技术实现要素：
本发明为节省木材，减少树木的大量砍伐，提供一种黄胶泥制铅笔及其制备方法。本发明所要解决的技术问题采用以下的技术方案来实现：
一种黄胶泥制铅笔，制备原料包括笔杆料、笔芯料和包杆料，按质量份计，笔杆料包括黄胶泥40-70份、秸秆纤维10-15份、粘稠剂0.2-0.6份、柔软剂0.05-0.12份；笔芯料包括石墨粉5-10份、聚苯乙烯6-10份、聚乙烯5-10份、助剂1-5份；包杆料包括收缩膜或卷装加固复合纸2-5份。
所述粘稠剂为羧甲基纤维素钠，柔软剂为酯基季铵盐，助剂为硬脂酸锌或硬脂酸钙中的一种。
所述石墨粉替换为颜料粉，通过颜料粉的使用来赋予笔芯不同的颜色，制得彩色铅笔。
所述黄胶泥的制备方法包括如下步骤：
(1)粉碎制粉：将黄胶泥切块在阳光下晒干，然后送入粉碎机粉碎成100目的黄胶泥粉料；
(2)烘焙灭菌：将步骤(1)制备的黄胶泥粉料置入烘箱，在不低于120℃的温度下烘焙20min，进行灭菌消毒；
(3)将步骤(2)灭菌消毒过的黄胶泥粉料加清水浸泡，并搅拌均匀，得到黄胶泥泥膏；其中，黄胶泥与清水的质量比为1:3-5；
(4)将步骤(3)得到黄胶泥泥膏用布包覆压滤，滤除水分，得到含水量16-25％的稠的黄胶泥。
所述秸秆纤维的制备方法包括如下步骤：
(1)将去根和叶的小麦秸秆洗净，加入柔软剂和碱溶液混合，并在40-60℃、ph8-9的条件下浸泡6-10h，使得纤维充分胀开，体积增大，通过表面碾压，得到高质量纤维；
(2)过滤，将所得秸秆纤维装入蒸釜用100-110℃高温汽蒸加压蒸煮60min进行软化，出釜降温后加酸中和至ph为中性，得到柔性长纤维；
(3)将上步所得柔性长纤维切割粉碎，加工成长度不超过5mm短纤维。
上述黄胶泥制铅笔的制备方法包括以下步骤：
(1)制备挤塑泥：按配方称取黄胶泥、秸秆纤维、粘稠剂送入滚揉机进行滚揉处理，滚揉时每隔3-6min抽真空一次，每次抽完真空后再接着滚揉，如此循环3-5次，直至混合料质地均匀一致，得到挤塑泥，再将挤塑泥置于阴凉处存放24-48h，提高黄胶泥塑性；
(2)挤塑成型：将步骤(1)所得笔杆挤塑泥与笔芯料分别投入到笔杆挤出成型机、笔芯挤出成型机中进行挤塑；笔芯料经笔芯挤出成型机挤出后，在对辊的拉伸下经水槽冷却到40-60℃形成预定形状的笔芯，趁笔芯未彻底硬化尚且柔软时并入笔杆挤出成型机模具，导入笔杆中心经复合模具成型出预定形状的长条裸体笔杆；
(3)脱水干燥：将上步制备的长条裸体笔杆码垛装入定型架送入烘箱，先自然通风，风干60min，再用50-60℃的热循环风除湿30min，最后密封烘箱在真空负压环境下用100-110℃的管道蒸汽烘干30-60min，使胶泥笔杆中含水量低于5％；
(4)包覆增强：在笔杆外表均匀包覆一层收缩膜或卷装复合纸，进行加固提高笔杆的抗折断能力，同步彩印铅笔的标识型号；
(5)切断包装：最后将包覆加固后的长条笔杆按照标准裁切装入包装盒，即得铅笔成品。
所述笔芯挤出成型机的对辊模口设计成椭圆形或多边形，对辊表面上刻制横向螺纹，使制备的笔芯表面形成横向螺纹，外形呈椭圆条或多棱条，有利于笔杆更好地锚固笔芯。
本发明的有益效果是：
(1)本发明利用黄胶泥制备铅笔，不仅使用功能不亚于实木铅笔，而且减少了树木砍伐，节约了木材资源，有利于自然生态保护。
(2)本发明利用黄胶泥制备铅笔，充分发挥了黄胶泥质地细腻均匀、粘性好、塑性强、干燥后强度大不龟裂的特性，制得的笔杆不仅不变形、抗折断、易切削，而且无毒环保，是一种低成本资源高附加值开发产品。
(3)本发明利用黄胶泥制备铅笔，研发的螺纹非圆柱形笔芯增加了笔芯与笔杆之间的接触摩擦力，有利于笔杆更好地锚固笔芯，避免了传统铅笔常出现的笔芯从笔杆中滑动脱出的缺陷，提高了铅笔质量和使用寿命。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
黄胶泥的制备：
(1)粉碎制粉：将黄胶泥切块在阳光下晒干，然后送入粉碎机粉碎成100目的黄胶泥粉料；
(2)烘焙灭菌：将步骤(1)制备的黄胶泥粉料置入烘箱，在130℃的温度下烘焙20min，进行灭菌消毒；
(3)将步骤(2)灭菌消毒过的黄胶泥粉料加清水浸泡，并搅拌均匀，得到黄胶泥泥膏；其中，黄胶泥与清水的质量比为1:4；
(4)将步骤(3)得到黄胶泥泥膏用布包覆压滤，滤除水分，得到含水量21％的稠的黄胶泥。
秸秆纤维的制备：
(1)将去根和叶的小麦秸秆洗净，加入柔软剂和碱溶液混合，并在50℃、ph8的条件下浸泡8h，使得纤维充分胀开，体积增大，通过表面碾压，得到高质量纤维；
(2)过滤，将所得秸秆纤维装入蒸釜用100℃高温汽蒸加压蒸煮60min进行软化，出釜降温后加酸中和至ph为中性，得到柔性长纤维；
(3)将上步所得柔性长纤维切割粉碎，加工成长度不超过5mm短纤维。
黄胶泥制铅笔的制备：
笔杆料包括黄胶泥55份、秸秆纤维10份、粘稠剂羧甲基纤维素钠0.35份、柔软剂酯基季铵盐d18210.08份；笔芯料包括石墨粉5份、聚苯乙烯6份、聚乙烯6份、助剂硬脂酸锌2份；包杆料包括收缩膜3份。
(1)制备挤塑泥：将笔杆料送入滚揉机进行滚揉处理，滚揉时每隔5min抽真空一次，每次抽完真空后再接着滚揉，如此循环5次，直至混合料质地均匀一致，得到挤塑泥，再将挤塑泥置于阴凉处存放48h，提高黄胶泥塑性；
(2)挤塑成型：将步骤(1)所得笔杆挤塑泥与笔芯料分别投入到笔杆挤出成型机、笔芯挤出成型机中进行挤塑；笔芯料经笔芯挤出成型机挤出后，在对辊的拉伸下经水槽冷却到50℃形成预定形状的笔芯，趁笔芯未彻底硬化尚且柔软时并入笔杆挤出成型机模具，导入笔杆中心经复合模具成型出预定形状的长条裸体笔杆；
(3)脱水干燥：将上步制备的长条裸体笔杆码垛装入定型架送入烘箱，先自然通风，风干60min，再用55℃的热循环风除湿30min，最后密封烘箱在真空负压环境下用100℃的管道蒸汽烘干45min，使胶泥笔杆中含水量低于5％；
(4)包覆增强：在笔杆外表均匀包覆一层包杆料，进行加固提高笔杆的抗折断能力，同步彩印铅笔的标识型号；
(5)切断包装：最后将包覆加固后的长条笔杆按照标准裁切装入包装盒，即得铅笔成品。
实施例2
黄胶泥的制备：
(1)粉碎制粉：将黄胶泥切块在阳光下晒干，然后送入粉碎机粉碎成100目的黄胶泥粉料；
(2)烘焙灭菌：将步骤(1)制备的黄胶泥粉料置入烘箱，在130℃的温度下烘焙20min，进行灭菌消毒；
(3)将步骤(2)灭菌消毒过的黄胶泥粉料加清水浸泡，并搅拌均匀，得到黄胶泥泥膏；其中，黄胶泥与清水的质量比为1:5；
(4)将步骤(3)得到黄胶泥泥膏用布包覆压滤，滤除水分，得到含水量23％的稠的黄胶泥。
秸秆纤维的制备：
(1)将去根和叶的小麦秸秆洗净，加入柔软剂和碱溶液混合，并在60℃、ph9的条件下浸泡7h，使得纤维充分胀开，体积增大，通过表面碾压，得到高质量纤维；
(2)过滤，将所得秸秆纤维装入蒸釜用110℃高温汽蒸加压蒸煮60min进行软化，出釜降温后加酸中和至ph为中性，得到柔性长纤维；
(3)将上步所得柔性长纤维切割粉碎，加工成长度不超过5mm短纤维。
黄胶泥制铅笔的制备：
笔杆料包括黄胶泥60份、秸秆纤维12份、粘稠剂羧甲基纤维素钠0.5份、柔软剂酯基季铵盐d18210.1份；笔芯料包括酞青绿8份、聚苯乙烯8份、聚乙烯8份、助剂硬脂酸钙2份；包杆料包括卷装加固复合纸4份。
(1)制备挤塑泥：将笔杆料送入滚揉机进行滚揉处理，滚揉时每隔5min抽真空一次，每次抽完真空后再接着滚揉，如此循环5次，直至混合料质地均匀一致，得到挤塑泥，再将挤塑泥置于阴凉处存放48h，提高黄胶泥塑性；
(2)挤塑成型：将步骤(1)所得笔杆挤塑泥与笔芯料分别投入到笔杆挤出成型机、笔芯挤出成型机中进行挤塑；笔芯料经笔芯挤出成型机挤出后，在对辊的拉伸下经水槽冷却到50℃形成预定形状的笔芯，趁笔芯未彻底硬化尚且柔软时并入笔杆挤出成型机模具，导入笔杆中心经复合模具成型出预定形状的长条裸体笔杆；
(3)脱水干燥：将上步制备的长条裸体笔杆码垛装入定型架送入烘箱，先自然通风，风干60min，再用55℃的热循环风除湿30min，最后密封烘箱在真空负压环境下用100℃的管道蒸汽烘干45min，使胶泥笔杆中含水量低于5％；
(4)包覆增强：在笔杆外表均匀包覆一层包杆料，进行加固提高笔杆的抗折断能力，同步彩印铅笔的标识型号；
(5)切断包装：最后将包覆加固后的长条笔杆按照标准裁切装入包装盒，即得铅笔成品。
实施例3
黄胶泥的制备：
(1)粉碎制粉：将黄胶泥切块在阳光下晒干，然后送入粉碎机粉碎成100目的黄胶泥粉料；
(2)烘焙灭菌：将步骤(1)制备的黄胶泥粉料置入烘箱，在130℃的温度下烘焙20min，进行灭菌消毒；
(3)将步骤(2)灭菌消毒过的黄胶泥粉料加清水浸泡，并搅拌均匀，得到黄胶泥泥膏；其中，黄胶泥与清水的质量比为1:5；
(4)将步骤(3)得到黄胶泥泥膏用布包覆压滤，滤除水分，得到含水量23％的稠的黄胶泥。
秸秆纤维的制备：
(1)将去根和叶的小麦秸秆洗净，加入柔软剂和碱溶液混合，并在60℃、ph9的条件下浸泡7h，使得纤维充分胀开，体积增大，通过表面碾压，得到高质量纤维；
(2)过滤，将所得秸秆纤维装入蒸釜用110℃高温汽蒸加压蒸煮60min进行软化，出釜降温后加酸中和至ph为中性，得到柔性长纤维；
(3)将上步所得柔性长纤维切割粉碎，加工成长度不超过5mm短纤维。
黄胶泥制铅笔的制备：
笔杆料包括黄胶泥55份、秸秆纤维12份、粘稠剂羧甲基纤维素钠0.5份、柔软剂酯基季铵盐d18210.1份；笔芯料包括石墨粉8份、聚苯乙烯8份、聚乙烯8份、助剂硬脂酸钙2份；包杆料包括卷装加固复合纸4份。
(1)制备挤塑泥：将笔杆料送入滚揉机进行滚揉处理，滚揉时每隔5min抽真空一次，每次抽完真空后再接着滚揉，如此循环5次，直至混合料质地均匀一致，得到挤塑泥，再将挤塑泥置于阴凉处存放48h，提高黄胶泥塑性；
(2)挤塑成型：将步骤(1)所得笔杆挤塑泥与笔芯料分别投入到笔杆挤出成型机、笔芯挤出成型机中进行挤塑；笔芯料经笔芯挤出成型机挤出后，在对辊的拉伸下经水槽冷却到50℃形成预定形状的笔芯，趁笔芯未彻底硬化尚且柔软时并入笔杆挤出成型机模具，导入笔杆中心经复合模具成型出预定形状的长条裸体笔杆；
(3)脱水干燥：将上步制备的长条裸体笔杆码垛装入定型架送入烘箱，先自然通风，风干60min，再用55℃的热循环风除湿30min，最后密封烘箱在真空负压环境下用100℃的管道蒸汽烘干45min，使胶泥笔杆中含水量低于5％；
(4)包覆增强：在笔杆外表均匀包覆一层包杆料，进行加固提高笔杆的抗折断能力，同步彩印铅笔的标识型号；
(5)切断包装：最后将包覆加固后的长条笔杆按照标准裁切装入包装盒，即得铅笔成品。
笔芯挤出成型机的对辊模口设计成椭圆形或多边形，对辊表面上刻制横向螺纹，使制备的笔芯表面形成横向螺纹，外形呈椭圆条或多棱条，有利于笔杆更好地锚固笔芯。
测试方法
按照《gb/t26704-2011铅笔标准》的实验方法本发明实施例1-3制备得到的铅笔进行性能检测，各项性能均达标，并达到普通品标准，如表1所示：
表1铅笔性能测试结果
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。