本发明属于烟花爆竹领域，具体涉及一种冷光烟花药柱及其螺压成型工艺。
背景技术：
冷光烟花，又称冷焰火、冷烟花、喷泉等，燃放时依靠自身药剂燃烧喷射产生声、光、色、火花和分支火花，形成多姿多彩的烟花效果及艺术造型，观赏性强，广泛应用于舞台表演、舞台造型设计及大型节日宴会、烟花玩具、生日烟花等集体活动中。冷光烟花具有燃放温度低，产物污染小，安全性高，燃放效果佳等特点。目前市场上的冷光烟花都是通过将一定粒径的单基粉或硝化棉粉、氧化剂、金属粉等通过一定比例混合均匀后装配而成。装配时需先将纸筒安放在螺压机工作台上固定好的专用模具上，后然采用体积法将药剂分多次装入到纸筒中，再用螺压机将药粉压实，螺压机冲压次数与装药量有关，装药量越多，冲压次数越多。整个装配过程装配速度慢，生产效率低，另外由于装配药粉的粒度小，在装配过程中粉尘大，存在较大的安全隐患。
单基粉是采用退役的军用发射单基发射药直接破碎而制得的黄色粉末，燃烧时烟和残渣极少。使用单基粉存在以下不确定因素：国家退役军用单基药数量越来越少，来源有枯竭现象，而且单基药退役时间和数量不确定；单基药主要成分95％以上是硝化棉，除此之外还有一些附加剂，如樟脑、硫酸钾、石墨等等，用于冷光烟花，燃烧时有少许烟雾和残渣；单基药粉碎和干燥存在一定安全隐患，干燥的单基粉在与钛粉、氧化剂在混合和压装时存在较大安全风险，并且工序复杂。
采用硝化棉做主要原材料装配冷光烟花时，需要提前将含水酒的硝化棉晒干或烘干，此过程危险程度高。一是烘干或晒干过程中硝化棉有可能因为局部过热而发生分解燃烧，从而引起燃烧爆炸事故，浏阳冷光烟花厂家已发生此类安全事故；二是烘干或晒干过程中容易产生大量粉尘，从而引起燃烧爆炸事故；三是硝化棉呈蓬松状态，与钛粉、氧化剂等混合后不易压实，燃速不易控制，燃放操作较危险；四是冷光烟花产品贮存性能差，因为硝化棉中不含安定剂，长期贮存会因硝化棉的自分解造成安全事故。以上情况，已经使冷光烟花产品的发展进入瓶颈期。
技术实现要素：
本发明所解决的技术问题是提供一种原料简单易得、生产更安全的新型冷光烟花药柱螺压成型工艺。
本发明解决上述技术问题所采用的技术手段是提供了一种冷光烟花药柱螺压成型工艺，该工艺包括以下步骤：
a、将含水酒的硝化棉、氧化剂和钛粉，或者含水酒的硝化棉、氧化剂、钛粉和功能助剂，用溶解了安定剂的溶剂进行塑化，得塑化料；所述功能助剂为二茂铁、碳酸锶、硝酸锶、氧化铜、冰晶石或硝酸钡中的至少一种；
b、步骤a所得塑化料采用螺压机压实，然后通过模具压制成型，再经晾干、切割、烘干，得冷光烟花药柱成品。
其中，上述所述的冷光烟花药柱的螺压成型工艺中，步骤a中，所述含水酒的硝化棉、氧化剂、钛粉和功能助剂的质量比为30～90：1～40：5～30：0～30。
其中，上述所述的冷光烟花药柱的螺压成型工艺中，步骤a中，所述含水酒的硝化棉中硝化棉的硝化度不小于175mL/g；所述含水酒的硝化棉中水含量为1％～30％；所述含水酒的硝化棉中乙醇含量为10％～35％。
其中，上述所述的冷光烟花药柱的螺压成型工艺中，步骤a中，所述氧化剂为高氯酸铵、高氯酸钾、氯酸钾、高氯酸钡、硝酸钾、硝酸钡或硝酸钠中的至少一种。
其中，上述所述的冷光烟花药柱的螺压成型工艺中，步骤a中，所述钛粉为金属钛、黄光钛、海绵钛或氢化钛中的至少一种；所述钛粉的粒度为20～200目。
其中，上述所述的冷光烟花药柱的螺压成型工艺中，步骤a中，所述安定剂为二苯胺、Ⅰ号中定剂或Ⅱ号中定剂中的至少一种。
其中，上述所述的冷光烟花药柱的螺压成型工艺中，步骤a中，所述安定剂的用量与溶剂的质量比为0.01～0.1：1。
其中，上述所述的冷光烟花药柱的螺压成型工艺中，步骤a中，所述溶剂为乙醇、丙酮、乙酸乙酯或乙醚中的至少一种。
其中，上述所述的冷光烟花药柱的螺压成型工艺中，步骤a中，所述溶剂与含水酒的硝化棉中硝化棉的质量比为0.6～1.5：1。
其中，上述所述的冷光烟花药柱的螺压成型工艺中，步骤a中，所述塑化在捏合机中进行，塑化时，盖好机盖，开正车5min～10min，刮缸，再开正车5min～10min、反车1min～5min交替进行，总塑化时间为30min～90min。
优选的，上述所述的冷光烟花药柱的螺压成型工艺中，步骤a中，各物料的加入方式有如下几种：
将含水酒的硝化棉、氧化剂、钛粉加入到捏合机中，反车混合2min～10min，再加入溶解了安定剂的溶剂；
或者，将含水酒的硝化棉、氧化剂、钛粉和功能助剂加入到捏合机中，反车混合2min～10min，再加入溶解了安定剂的溶剂；
或者，同时将含水酒的硝化棉、钛粉、氧化剂和溶解了安定剂的溶剂同时加入到捏合机内；
或者，同时将含水酒的硝化棉、钛粉、氧化剂、功能助剂和溶解了安定剂的溶剂同时加入到捏合机内。
其中，上述所述的冷光烟花药柱的螺压成型工艺中，步骤b中，所述螺压机为单螺杆挤出成型机，其型号为HY80、HY100、HY120、HY160、HY180等多种。
其中，上述所述的冷光烟花药柱的螺压成型工艺中，步骤b中，所述模具的横断面形状可为圆、三角形、五角星、正方形、长方形、菱形等多边形。
其中，上述所述的冷光烟花药柱的螺压成型工艺中，步骤b中，所述步骤a所得塑化料采用螺压机压实，然后通过模具压制成型的具体操作为：将步骤a所得塑化料加入螺压机的强制加料器内，通过螺压机螺杆将物料推动向前，利用螺杆旋转剪切力及纵向推力将物料压实，通过强制加料器输送螺旋将物料挤入螺压机，将模具与机头连接，然后通过模具压制成型。
其中，上述所述的冷光烟花药柱的螺压成型工艺中，步骤b中，所述晾干为晾干至物料水含量不超过5％，残留溶剂含量不超过10％。
其中，上述所述的冷光烟花药柱的螺压成型工艺中，步骤b中，在切割后、烘干前，还包括自然预烘；所述自然预烘的操作为：将切割后的物料装入干净布口袋内，敞开袋口，放置2～48小时。
其中，上述所述的冷光烟花药柱的螺压成型工艺中，步骤b中，所述烘干为以水蒸汽或热水为热源，烘干温度为35℃～90℃，烘干至药柱中水含量不超过5％，残留溶剂含量不超过5％。
本发明还提供了上述所述的冷光烟花药柱的螺压成型工艺制备所得的冷光烟花药柱。
本发明的有益效果：
本发明直接采用含水酒的硝化棉为原料，避免了单基粉或硝化棉的烘干、干混、干压过程，通过调整塑化过程中各物料比例，使含水酒的硝化棉与其它原材料混合得更均匀、塑化料更为密实，进而通过螺压工艺高效率的制备得到冷光烟花药柱，所得药柱燃烧速度可控，产品质量稳定；本发明方法安全可靠，制备所得药柱可以直接装填到纸筒内，加上封头、封皮等，即成冷焰火产品，亦可以与其他配件组合装配成冷焰火产品。
附图说明
图1是本发明制备冷光烟花药柱的工艺流程图。
具体实施方式
具体的，一种冷光烟花药柱螺压成型工艺，该工艺包括以下步骤：
a、将含水酒的硝化棉、氧化剂和钛粉，或者含水酒的硝化棉、氧化剂、钛粉和功能助剂，用溶解了安定剂的溶剂进行塑化，得塑化料；所述功能助剂为二茂铁、碳酸锶、硝酸锶、氧化铜、冰晶石或硝酸钡中的至少一种；
b、步骤a所得塑化料采用螺压机压实，然后通过模具压制成型，再经晾干、切割、烘干，得冷光烟花药柱成品。
本发明中直接采用含水酒的硝化棉为原料，大大降低了含水酒的硝化棉预处理过程(晒干、烘干等)中、药柱生产过程中的危险系数；本发明所采用的含水酒的硝化棉可为自制品或市售品，只要求满足以下条件即可：含水酒的硝化棉中硝化棉的硝化度不小于175mL/g，含水酒的硝化棉中水含量为1％～30％，含水酒的硝化棉中乙醇含量为10％～35％；其中，自制品可采用本领域的常规方法，将含水硝化棉置于驱水机中用酒精驱水即可制得。
本发明中氧化剂为高氯酸铵、高氯酸钾、氯酸钾、高氯酸钡、硝酸钾、硝酸钡或硝酸钠中的至少一种；钛粉为金属钛、黄光钛、海绵钛或氢化钛中的至少一种；所述钛粉的粒度为20～200目。
本发明步骤a中，所述含水酒的硝化棉、氧化剂、钛粉和功能助剂的质量比为30～90：1～40：5～30：0～30。
本发明步骤a中，所述安定剂为二苯胺、Ⅰ号中定剂或Ⅱ号中定剂中的至少一种；所述安定剂的用量与溶剂质量比为0.01～0.1：1；溶剂为乙醇、丙酮、乙酸乙酯或乙醚中的至少一种。
本发明步骤a中，所述溶剂与含水酒的硝化棉中硝化棉的重量比为0.6～1.5：1；优选的，具体参数根据含水酒的硝化棉所含的水份及乙醇的含量确定，当含水酒的硝化棉所含的水与乙醇的总含量较低(小于等于15％)时，溶剂与含水酒的硝化棉中硝化棉的重量比为1～1.5：1；当含水酒的硝化棉所含的水与乙醇的总含量较高(大于15％)时，溶剂与含水酒的硝化棉中硝化棉的重量比为0.6～1：1。
本发明中功能助剂可根据产品燃烧效果需要决定是否添加，因此本发明进行塑化时，各物料的加入方式有如下几种：
将含水酒的硝化棉、氧化剂、钛粉加入到捏合机中，反车混合2min～10min，再加入溶解了安定剂的溶剂；
或者，将含水酒的硝化棉、氧化剂、钛粉和功能助剂加入到捏合机中，反车混合2min～10min，再加入溶解了安定剂的溶剂；
或者，同时将含水酒的硝化棉、钛粉、氧化剂和溶解了安定剂的溶剂同时加入到捏合机内；
或者，同时将含水酒的硝化棉、钛粉、氧化剂、功能助剂和溶解了安定剂的溶剂同时加入到捏合机内。
当各物料都加入捏合机后，开机塑化，开正车5min～10min，刮缸，再开正车5min～10min、反车1min～5min交替进行，总塑化时间为30min～90min。
步骤b中，所述螺压机可以采用单螺杆挤出成型机，其型号为HY80、HY100、HY120、HY160、HY180等多种；根据螺压及螺杆直径的不同，压实的压力及时间不同，一般来讲，5MPa～30MPa。
其中，上述所述的冷光烟花药柱的螺压成型工艺中，步骤b中，所述模具的横断面形状可为圆、三角形、五角星、正方形、长方形、菱形等多边形；模具控制药柱的形状及尺寸，可根据实际情况具体选择。
具体来说，步骤b中所述压实和成型的操作为：将步骤a所得塑化料加入螺压机的强制加料器内，通过螺压机螺杆将物料推动向前，利用螺杆旋转剪切力及纵向推力将物料压实，通过强制加料器输送螺旋将物料挤入螺压机，将模具与机头连接，然后通过模具压制成型。
步骤b中，所述晾干为晾干至物料水含量不超过5％，残留溶剂含量不超过10％(晾干时间一般为1～8h)；所述切割为按实际生产要求进行切割，得到相应规格的药柱；此外，在切割后、烘干前，还可以包括自然预烘的步骤，其操作为：将切割后的物料装入干净布口袋内，敞开袋口，置于地面、架子、操作台等上，根据药柱直径不同，放置的时间不同，一般放置2～48小时，让溶剂缓慢挥发；也可以不经过自然预烘，直接将切割后的物料进行烘干；当药柱直径不超过10mm时，不需要自然预烘；当药柱直径大于10mm时，则需要自然预烘。
本发明步骤b中，所述烘干为以水蒸汽或热水为热源，烘干温度为35℃～90℃，烘干至药柱中水含量不超过5％，残留溶剂含量不超过5％。
采用本发明上述所述的冷光烟花药柱的螺压成型工艺可以更为安全高效的制备得到冷光烟花药柱，制备所得药柱燃烧速度可控，产品质量稳定，可以直接装填到纸筒内，加上封头、封皮等，即成冷焰火产品，亦可以与其他配件组合装配成冷焰火产品。
本发明中，所述含量均为质量含量。
下面通过试验例和实施例对本发明作进一步详细说明，但并不因此将本发明保护范围限制在所述的实施例范围之中。
本发明实施例中所述溶棉比表示溶剂与含水酒的硝化棉中硝化棉的质量比。
实施例1
将含水酒的硝化棉60重量份(含水硝化棉置于驱水机中用酒精驱水制得，含水酒的硝化棉所含的水份及乙醇的含量均为10％)、高氯酸铵30重量份、氢化钛粉10重量份加入到捏合机中，反车混合5min；按溶棉比为1.2取溶剂乙醚，按二苯胺与溶剂质量比0.05取二苯胺，将二苯胺加入溶剂中溶解；将溶解了二苯胺的溶剂倒入捏合机内，盖好机盖，开正车10min，刮缸，再开正车10min、反车5min交替进行，总塑化时间为50min，塑化结束，得塑化料；
将塑化料加入到螺压成型系统的强制加料器内，启动单螺杆挤出成型机(型号：HY80)，启动强制加料器，待螺压机头出料后，停车，将装配好的成型模具与机头连接(单体为圆形，单体内径为5.3mm)，开车，压力控制在5MPa～10MPa,直到药柱平稳压出成型；药柱切成长段，梳直、摆伸，置于晾药盘上，放置2小时后切药，切长80mm；将切好后药柱装在干净布口袋内，敞开袋口，放于凉药盘上，放置时间为8小时；凉药时间到后，将装有药柱的布口袋放在烘盘内，打开蒸汽阀门，用热空气加热烘干，烘干温度55℃～65℃，烘干时间20小时，烘干后得冷光烟花药柱成品。
经检测，冷光烟花药柱成品水分为2.1％，残溶1.3％，外径为4.3mm。
实施例2
含水酒的硝化棉58重量份(购买于四川北方硝化棉股份有限公司，牌号H1/2，含水酒的硝化棉所含的水份及乙醇的含量均为29％)、高氯酸铵30重量份、黄光钛粉10重量份、功能助剂硝酸钡2重量份加入到捏合机中，反车混合4min；按溶棉比为0.9取溶剂乙酸乙酯，按二苯胺与溶剂质量比0.08取二苯胺，将二苯胺加入溶剂溶解；将溶解了二苯胺的溶剂倒入捏合机内，盖好机盖，开正车10min，刮缸，再开正车10min、反车5min交替进行，总塑化时间为60min，塑化结束，得塑化料；
将塑化料加入到螺压成型系统的强制加料器内，启动单螺杆挤出成型机(型号：HY180)，启动强制加料器，待螺压机头出料后，停车，将装配好的成型模具与机头连接(单体为正方型，边长10.2mm)，开车，压力控制在4MPa～8MPa,直到药柱平稳压出成型；药柱切成长段，梳直、摆伸，置于晾药盘上，放置4小时后切药，切长50mm；将切好后药柱装在干净布口袋内，敞开袋口，放于凉药盘上，放置时间为14小时；凉药时间到后，将装有药柱的布口袋放在烘盘内，打开蒸汽阀门，用热空气加热烘干，烘干温度55℃～65℃，烘干时间36小时，烘干后得冷光烟花药柱成品。
经检测，冷光烟花药柱成品水分为1.2％，残溶1.0％，药柱正方形横断面边长为8.0mm。
实施例3
将含水酒的硝化棉65重量份(含水硝化棉置于驱水机中用酒精驱水制得，含水酒的硝化棉所含的水份及乙醇的含量均为27％)、高氯酸铵25重量份、海绵钛粉10重量份加入到捏合机中，反车混合3min；按溶棉比0.7取溶剂乙醚和乙醇(乙醚和乙醇质量比1：1)，按二苯胺与混合溶剂质量比0.04取二苯胺，将二苯胺加入溶剂溶解；将溶解了二苯胺的溶剂倒入捏合机内，盖好机盖，开正车10min，刮缸，再开正车10min、反车5min交替进行，总塑化时间为70min，塑化结束，得塑化料；
将塑化料加入到螺压成型系统的强制加料器内，启动单螺杆挤出成型机(型号：HY80)，启动强制加料器，待螺压机头出料后，停车，将装配好的成型模具与机头连接(单体为圆形，单体内径为11.9mm)，开车，压力控制在3MPa～8MPa,直到药柱平稳压出成型；药柱切成长段，梳直、摆伸，置于晾药盘上，放置6小时后切药，切长40mm；将切好后药柱装在干净布口袋内，敞开袋口，放于凉药盘上，放置时间为18小时；凉药时间到后，将装有药柱的布口袋放在烘盘内，打开蒸汽阀门，用热空气加热烘干，烘干温度55℃～65℃，烘干时间30小时，烘干后得冷光烟花药柱成品。
经检测，冷光烟花药柱成品水分为1.3％，残溶1.2％，外径为9.4mm。
实施例4
含水酒的硝化棉60重量份(购买于四川北方硝化棉股份有限公司，牌号H1/2，含水酒的硝化棉所含的水份及乙醇的含量均为18％)、高氯酸铵25重量份、金属钛粉10重量份、功能助剂冰晶石5重量份加入到捏合机中，反车混合5min；按溶棉比为1.0取溶剂丙酮，按二苯胺与溶剂质量比0.03取二苯胺，将二苯胺加入溶剂溶解；将溶剂了二苯胺的溶剂倒入捏合机内，盖好机盖，开正车10min，刮缸，再开正车10min、反车5min交替进行，总塑化时间为80min，塑化结束，得塑化料；
将塑化料加入到螺压成型系统的强制加料器内，启动单螺杆挤出成型机(型号：HY80)，启动强制加料器，待螺压机头出料后，停车，将装配好的成型模具与机头连接(单体为等边三角型，边长6.0mm)，开车，压力控制在8MPa～15MPa直到药柱平稳压出成型；药柱切成长段，梳直、摆伸，置于晾药盘上，放置3小时后切药，切长100mm；将切好后药柱装在干净布口袋内，扎紧袋口，放于凉药盘上，放置时间为24小时；凉药时间到后，将装有药柱的布口袋放在烘盘内，打开蒸汽阀门，用热空气将药柱加热烘干，烘干温度55℃～65℃，烘干时间15小时，烘干后得冷光烟花药柱成品，
经检测，冷光烟花药柱成品水分为2.1％，残溶1.4％，药柱三角形横断面边长为4.7mm。
实施例5～8
实施例5和实施例6采用与实施例1相同的方法制备冷光烟花药柱，不同之处在于模具形状及尺寸；实施例7和实施例8采用与实施例2相同的方法制备冷光烟花药柱，不同之处在于模具形状及尺寸；实施例5～8模具参数及所得冷光烟花药柱成品数据见表1。
表1实施例5～8模具参数及所得冷光烟花药柱成品