本發明屬于鉛筆領域，涉及一種塑料鉛筆，尤其涉及一種環保、順滑、筆芯著色更加均勻、美觀、繪畫更流暢的超順滑塑料彩色鉛筆及其生產工藝。
背景技術：
鉛筆是一種應用非常廣泛的寫字和繪畫的工具，其主要結構是由條狀鉛芯嵌固在筆桿中構成。鉛筆的筆桿常見的是采用木質，通常需要將原木做成圓形、正六邊形或正八邊形等形狀的筆桿，其制造需要經過很多的切割工序，生產過程相當繁瑣，制造成本高，而且需消耗大量的優質木材。目前，我國年產木質鉛筆80億支左右，相當于每年毀掉600平方公里森林，消耗40萬立方米優質木材，大量森林資源的消耗嚴重地破壞了生態環境。另外，為生產出不同顏色的筆桿，木質鉛筆需使用油漆對其外表面進行噴刷，這樣不可避免地會產生重金屬、有毒有害物的污染問題，這對于與人體接觸密切的筆桿來說，無疑是一大弊端，特別對于一些年幼兒童，對于油漆所產生的污染問題更為敏感。
鉛筆制造商為了減少木材用量，嘗試開發了各種類型的筆桿來作為木質筆桿的替代品，然而，到目前為止，采用各種替代材料制造筆桿的過程中還是有很多不盡如人意之處。比如紙質筆桿，因為紙質筆桿采用的原料仍是木材，所以沒有從根本上解決資源浪費的問題；比如石膏筆桿，由于石膏的質地較脆，因而這樣的筆桿容易脆斷，使用過程中還可能產生粉屑，實用不便；比如塑料筆桿，采用的塑料原料是不可再生的化石資源，并且在原料生產過程及廢棄后焚燒過程中會產生大量二氧化碳，造成溫室效應。
申請號為cn200510047091.5，名稱為《樹脂復合材料鉛筆》的發明專利公開了一種樹脂復合材料鉛筆，筆桿是由下述成分按重量份配比組成：水性聚氨酯50～70份、食用淀粉10～20份、玻璃微珠5～10份、納米二氧化鈦0.1～1份、納米氧化鋅0.5～3份、硬脂酸鋅1～5份、輕質碳酸鈣10～15份、柔性不飽和聚酯樹脂5～10份，該發明主要采用樹脂、淀粉和碳酸鈣作為基礎原料來制作筆桿，由于水性聚氨酯所占比例大大高于淀粉和碳酸鈣，所以它實際和塑料筆桿一樣，存在著不環保的缺點，也可以通過增加碳酸鈣來替代更多的塑料原料，但是，如果碳酸鈣添加的量超過50％的話，需要添加白油，而白油的添加會使筆桿產生重金屬含量超標的風險，這對于與人體接觸密切的筆桿來說，無疑是另一大弊病。
申請號為200810066764.5，名稱為《可降解鉛筆筆桿、鉛筆及其制造方法》的發明專利公開了一種可降解鉛筆筆桿及采用這種筆桿的鉛筆，筆桿組分包括40wt％～60wt％聚羥基脂肪酸酯、30wt％～50wt％淀粉、1wt％～10wt％交聯劑和1wt％～10wt％增塑劑，其中，wt％為重量百分率；該發明還提供一種鉛筆的制造方法，步驟包括原料混合、加熱、穿芯成型。該發明所涉及的可降解鉛筆筆桿主要采用可生物降解材料，比如聚β-羥基丁酸脂、聚乳酸和聚己內酯，采用上述組分制造出來的筆桿無毒環保，可以替代木質鉛筆筆桿，減少木材消耗。現有技術中，常見的可生物降解材料主要分為石油基生物分解塑料、生物基生物分解塑料兩大類，石油基生物分解塑料主要是以石化產品為單體，通過化學合成的辦法得到的一類聚合物，如聚己內酯、聚丁二酸丁二醇脂、聚乙烯醇、聚對苯二甲酸/己二酸/丁二醇共聚物等，該類材料由于是以石油為原料，價格易受石油價格波動而上揚，并且由于該類材料的可生物降解性能，使得其價格相比較于普通塑料更高；生物基生物分解塑料是以天然材料通過微生物發酵和化學合成共同參與得到的聚合物或是微生物直接合成的聚合物，主要有聚乳酸、聚羥基烷酸脂等，通過微生物直接合成的聚乳酸等由于其工藝相對復雜，生產一噸聚乳酸要消耗4噸糧食，因此現在市場價格比傳統塑料高2～3倍，同時由于其制品存在耐熱性、物理性能較差等問題，目前主要用于購物袋的生產。因此，采用生物降解塑料原料制造筆桿成本太高，不符合平民市場需求，難以普及。
技術實現要素：
本發明要解決的技術問題之一，在于提供一種環保、順滑、筆芯著色更加均勻、美觀、繪畫更流暢的超順滑塑料彩色鉛筆及其生產工藝，替代傳統的木質鉛筆，能解決木質鉛筆消耗大量木材資源、需要油漆噴刷上色等不節能也不環保的問題，并且，能解決現有技術中的樹脂復合材料鉛筆采用的樹脂含量高不環保以及可降解塑料原料制造的鉛筆成本高、物理性能差等問題。
為了實現上述目的，本發明采用以下技術方案：
一種超順滑塑料彩色鉛筆，包括筆桿、表皮與筆芯，所述筆芯包括以下重量份數的原料：20-30份聚苯乙烯、10-20份sbs、30-50份滑石粉、10-20份顏料、1-5份顏料分散劑、1-5份潤滑助劑、1-5份海藻提取物、2-5份改性碳纖維與3-6份改性聚碳酸酯。
作為優選，潤滑助劑為乙撐雙硬脂酰胺、聚乙二醇、硬脂酸、石蠟中的至少一種。
作為優選，筆桿包括以下重量份數的原料：20-30份聚苯乙烯、10-20份sbs、5-10份聚乙烯、40-60份滑石粉、10-20份顏料、1-5份顏料分散劑、1-5份潤滑助劑與1-5份偶聯劑，表皮包括以下重量份數的原料：50-60份聚苯乙烯、10-25份聚丙烯、10-25份顏料與1-6份潤滑助劑。
作為優選，海藻提取物是通過二氧化碳超臨界萃取制備而成的，具體步驟為：將海藻原料冷凍粉粹后，用超臨界二氧化碳萃取，萃取塔壓力為30-35mpa，萃取溫度為85-95℃，萃取時間1-2h，夾帶劑為萃取塔進料重量的20-25％的體積濃度為95％的乙醇溶液，分離塔壓力10-15mpa，分離溫度75-85℃，從分離塔出料得到海藻提取物。
作為優選，改性聚碳酸酯的改性方法為：在150重量份的聚碳酸酯中加入10重量份的鋯英沙與15重量份的云母粉，共紡制備得到初步改性的聚碳酸酯，然后按其質量比1:4加入鄰甲酚醛環氧樹脂，升溫至350℃，保溫10-30min后得到改性聚碳酸酯。
作為優選，改性碳纖維的制備方法為：將碳纖維與濃度為85-90wt％的乳酸溶液混合均勻后加熱攪拌，其中所述碳纖維與乳酸溶液的質量比為10:3-5，加熱溫度為150-200℃，加熱時間40-60min；在加熱攪拌過程中向反應液逐漸加入質量為所述碳纖維50-65％的濃度為30wt％的雙氧水溶液；在加熱攪拌結束后向反應液滴加氫氧化鈉溶液至中性，最后真空干燥后制得改性碳纖維。
一種超順滑塑料彩色鉛筆的生產工藝，所述生產工藝包括以下步驟：
a)將筆桿原料與表皮原料分別加入造粒設備造粒得到粒料備用；
b)筆芯原料的聚苯乙烯、sbs、顏料與顏料分散劑加入密煉倉，開啟加熱裝置升溫至80℃，保溫20min，然后加入潤滑助劑、海藻提取物、改性碳纖維與改性聚碳酸酯，升溫至110℃，保溫30min后繼續升溫至180℃，混煉1h后加入滑石粉，繼續混煉30min，然后造粒；
c)將步驟a)得到的筆桿粒料加入筆桿擠出機，表皮粒料加入表皮擠出機；將步驟b)得到的筆芯粒料加入筆芯擠出機，擠出筆芯的迅速引入安裝在3臺擠出機的出料口的共擠成型模具內，然后啟動筆桿擠出機，包裹住筆芯，再啟動表皮擠出機，包裹住筆桿，冷卻后按規定長度切斷，然后進行打字、削尖、清洗烘干與包裝入庫。
本發明的有益效果是：
(1)、本發明采用高分子材料，按照科學可靠的配方制造出的鉛筆具有木質鉛筆的物理力學性能和切削性能，抗摔、抗折，書寫滑潤，濃度、磨耗適度，并且可在普通加工設備上進行各類成型加工的特點；
(2)、通過筆皮擠出機上色，可根據用戶選擇生產出不同顏色的筆桿，產品衛生無毒，徹底淘汰了油漆，避免了木質鉛筆需油漆印刷而產生的污染問題，消除了有毒有害物對人體的侵害；
(3)、采用筆桿擠出機、筆皮擠出機和鉛芯擠出機3臺設備擠合一次成型，電控選色，制造方法工藝簡單且方便易行，生產的鉛筆外觀精美，不偏芯、斷芯、卷削硬度適中，克服了木桿鉛筆粘縫開膠，陰陽板和著色粗糙等不足，而且自動化程度高，生產效率與木質鉛筆相比得到了大幅度地提高；
(4)生產過程不會產生污染，廢棄物也可無害化處理，該塑料材料可再回收利用，保護生態，無環境污染；
(5)本發明所實現的節能、低碳、環保概念的鉛筆在我國使用量大，適合工廠大規模生產，預計每年能為國家帶來數十億元的經濟、生態環保效益。
具體實施方式
下面通過具體實施例，對本發明的技術方案作進一步的具體說明。應當理解，本發明的實施并不局限于下面的實施例，對本發明所做的任何形式上的變通和/或改變都將落入本發明保護范圍。
在本發明中，若非特指，所有的份、百分比均為重量單位，所采用的設備和原料等均可從市場購得或是本領域常用的。下述實施例中的方法，如無特別說明，均為本領域的常規方法。
所用顏料可以是無機或有機顏料，其中有機顏料c.i.顏料黃93、95；c.i.顏料橙34、36；c.i.顏料紅122、202；c.i.顏料藍15:3、15:4；c.i.顏料紫19、23；c.i.顏料黑7；
無機顏料可以是氧化鈦、氧化鋁、氧化鋅、云母、鋁微粉末；
實施例1
一種超順滑塑料彩色鉛筆，包括筆桿、表皮與筆芯，所述筆芯包括以下重量份數的原料：20份聚苯乙烯、10份sbs、30份滑石粉、10份顏料、1份顏料分散劑、1份潤滑助劑、1份海藻提取物、2份改性碳纖維與3份改性聚碳酸酯。
潤滑助劑為乙撐雙硬脂酰胺。
筆桿包括以下重量份數的原料：25份聚苯乙烯、13份sbs、8份聚乙烯、48份滑石粉、16份顏料、3份顏料分散劑、2份潤滑助劑與3份偶聯劑，表皮包括以下重量份數的原料：55份聚苯乙烯、18份聚丙烯、15份顏料與3份潤滑助劑。
海藻提取物是通過二氧化碳超臨界萃取制備而成的，具體步驟為：將海藻原料冷凍粉粹后，用超臨界二氧化碳萃取，萃取塔壓力為30mpa，萃取溫度為85℃，萃取時間1h，夾帶劑為萃取塔進料重量的20％的體積濃度為95％的乙醇溶液，分離塔壓力10mpa，分離溫度75℃，從分離塔出料得到海藻提取物。
改性聚碳酸酯的改性方法為：在150重量份的聚碳酸酯中加入10重量份的鋯英沙與15重量份的云母粉，共紡制備得到初步改性的聚碳酸酯，然后按其質量比1:4加入鄰甲酚醛環氧樹脂，升溫至350℃，保溫10min后得到改性聚碳酸酯。
改性碳纖維的制備方法為：將碳纖維與濃度為85wt％的乳酸溶液混合均勻后加熱攪拌，其中所述碳纖維與乳酸溶液的質量比為10:3，加熱溫度為150℃，加熱時間40min；在加熱攪拌過程中向反應液逐漸加入質量為所述碳纖維50-65％的濃度為30wt％的雙氧水溶液；在加熱攪拌結束后向反應液滴加氫氧化鈉溶液至中性，最后真空干燥后制得改性碳纖維。
一種超順滑塑料彩色鉛筆的生產工藝，所述生產工藝包括以下步驟：
a)將筆桿原料與表皮原料分別加入造粒設備造粒得到粒料備用；
b)筆芯原料的聚苯乙烯、sbs、顏料與顏料分散劑加入密煉倉，開啟加熱裝置升溫至80℃，保溫20min，然后加入潤滑助劑、海藻提取物、改性碳纖維與改性聚碳酸酯，升溫至110℃，保溫30min后繼續升溫至180℃，混煉1h后加入滑石粉，繼續混煉30min，然后造粒；
c)將步驟a)得到的筆桿粒料加入筆桿擠出機，表皮粒料加入表皮擠出機；將步驟b)得到的筆芯粒料加入筆芯擠出機，擠出筆芯的迅速引入安裝在3臺擠出機的出料口的共擠成型模具內，然后啟動筆桿擠出機，包裹住筆芯，再啟動表皮擠出機，包裹住筆桿，冷卻后按規定長度切斷，然后進行打字、削尖、清洗烘干與包裝入庫。采用4b鉛筆滑度測試方法，滑度≦0.185。
實施例2
一種超順滑塑料彩色鉛筆，包括筆桿、表皮與筆芯，所述筆芯包括以下重量份數的原料：25份聚苯乙烯、18份sbs、37份滑石粉、18份顏料、3份顏料分散劑、4份潤滑助劑、2份海藻提取物、3份改性碳纖維與4份改性聚碳酸酯。
潤滑助劑為聚乙二醇。
筆桿包括以下重量份數的原料：20份聚苯乙烯、10份sbs、5份聚乙烯、40份滑石粉、10份顏料、1份顏料分散劑、1份潤滑助劑與1份偶聯劑，表皮包括以下重量份數的原料：50份聚苯乙烯、10份聚丙烯、10份顏料與1份潤滑助劑。
海藻提取物是通過二氧化碳超臨界萃取制備而成的，具體步驟為：將海藻原料冷凍粉粹后，用超臨界二氧化碳萃取，萃取塔壓力為32mpa，萃取溫度為90℃，萃取時間1.5h，夾帶劑為萃取塔進料重量的22％的體積濃度為95％的乙醇溶液，分離塔壓力12mpa，分離溫度78℃，從分離塔出料得到海藻提取物。
改性聚碳酸酯的改性方法為：在150重量份的聚碳酸酯中加入10重量份的鋯英沙與15重量份的云母粉，共紡制備得到初步改性的聚碳酸酯，然后按其質量比1:4加入鄰甲酚醛環氧樹脂，升溫至350℃，保溫20min后得到改性聚碳酸酯。
改性碳纖維的制備方法為：將碳纖維與濃度為88wt％的乳酸溶液混合均勻后加熱攪拌，其中所述碳纖維與乳酸溶液的質量比為10:4，加熱溫度為180℃，加熱時間50min；在加熱攪拌過程中向反應液逐漸加入質量為所述碳纖維55％的濃度為30wt％的雙氧水溶液；在加熱攪拌結束后向反應液滴加氫氧化鈉溶液至中性，最后真空干燥后制得改性碳纖維。
一種超順滑塑料彩色鉛筆的生產工藝，所述生產工藝包括以下步驟：
a)將筆桿原料與表皮原料分別加入造粒設備造粒得到粒料備用；
b)筆芯原料的聚苯乙烯、sbs、顏料與顏料分散劑加入密煉倉，開啟加熱裝置升溫至80℃，保溫20min，然后加入潤滑助劑、海藻提取物、改性碳纖維與改性聚碳酸酯，升溫至110℃，保溫30min后繼續升溫至180℃，混煉1h后加入滑石粉，繼續混煉30min，然后造粒；
c)將步驟a)得到的筆桿粒料加入筆桿擠出機，表皮粒料加入表皮擠出機；將步驟b)得到的筆芯粒料加入筆芯擠出機，擠出筆芯的迅速引入安裝在3臺擠出機的出料口的共擠成型模具內，然后啟動筆桿擠出機，包裹住筆芯，再啟動表皮擠出機，包裹住筆桿，冷卻后按規定長度切斷，然后進行打字、削尖、清洗烘干與包裝入庫。采用4b鉛筆滑度測試方法，滑度≦0.185。
實施例3
一種超順滑塑料彩色鉛筆，包括筆桿、表皮與筆芯，所述筆芯包括以下重量份數的原料：30份聚苯乙烯、20份sbs、50份滑石粉、20份顏料、5份顏料分散劑、5份潤滑助劑、5份海藻提取物、5份改性碳纖維與6份改性聚碳酸酯。
潤滑助劑為質量比為1:1的乙撐雙硬脂酰胺與聚乙二醇。
筆桿包括以下重量份數的原料：30份聚苯乙烯、20份sbs、10份聚乙烯、60份滑石粉、20份顏料、5份顏料分散劑、5份潤滑助劑與5份偶聯劑，表皮包括以下重量份數的原料：60份聚苯乙烯、25份聚丙烯、25份顏料與6份潤滑助劑。
海藻提取物是通過二氧化碳超臨界萃取制備而成的，具體步驟為：將海藻原料冷凍粉粹后，用超臨界二氧化碳萃取，萃取塔壓力為35mpa，萃取溫度為95℃，萃取時間2h，夾帶劑為萃取塔進料重量的25％的體積濃度為95％的乙醇溶液，分離塔壓力15mpa，分離溫度85℃，從分離塔出料得到海藻提取物。
改性聚碳酸酯的改性方法為：在150重量份的聚碳酸酯中加入10重量份的鋯英沙與15重量份的云母粉，共紡制備得到初步改性的聚碳酸酯，然后按其質量比1:4加入鄰甲酚醛環氧樹脂，升溫至350℃，保溫30min后得到改性聚碳酸酯。
改性碳纖維的制備方法為：將碳纖維與濃度為90wt％的乳酸溶液混合均勻后加熱攪拌，其中所述碳纖維與乳酸溶液的質量比為10:5，加熱溫度為200℃，加熱時間60min；在加熱攪拌過程中向反應液逐漸加入質量為所述碳纖維65％的濃度為30wt％的雙氧水溶液；在加熱攪拌結束后向反應液滴加氫氧化鈉溶液至中性，最后真空干燥后制得改性碳纖維。
一種超順滑塑料彩色鉛筆的生產工藝，所述生產工藝包括以下步驟：
a)將筆桿原料與表皮原料分別加入造粒設備造粒得到粒料備用；
b)筆芯原料的聚苯乙烯、sbs、顏料與顏料分散劑加入密煉倉，開啟加熱裝置升溫至80℃，保溫20min，然后加入潤滑助劑、海藻提取物、改性碳纖維與改性聚碳酸酯，升溫至110℃，保溫30min后繼續升溫至180℃，混煉1h后加入滑石粉，繼續混煉30min，然后造粒；
c)將步驟a)得到的筆桿粒料加入筆桿擠出機，表皮粒料加入表皮擠出機；將步驟b)得到的筆芯粒料加入筆芯擠出機，擠出筆芯的迅速引入安裝在3臺擠出機的出料口的共擠成型模具內，然后啟動筆桿擠出機，包裹住筆芯，再啟動表皮擠出機，包裹住筆桿，冷卻后按規定長度切斷，然后進行打字、削尖、清洗烘干與包裝入庫。采用4b鉛筆滑度測試方法，滑度≦0.185。
本發明中所用原料、設備，若無特別說明，均為本領域的常用原料、設備；本發明中所用方法，若無特別說明，均為本領域的常規方法。
以上所述，僅是本發明的較佳實施例，并非對本發明作任何限制，凡是根據本發明技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、變更以及等效變換，均仍屬于本發明技術方案的保護范圍。