專利名稱：一種高性能水基鉛筆芯膠的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種膠黏結(jié)劑，更具體的，為一種應(yīng)用于鉛筆的水性膠黏劑。
背景技術(shù)：
鉛筆制作工藝將鉛筆芯膠涂布于鉛筆板材上、下型板面及槽中，再將鉛筆芯放入 下型板槽中，然后將上、下型板合并，再通過夾具夾緊，待膠水固化后再進(jìn)入后面的刨桿、成 型、上漆等工序。水基鉛筆芯膠在應(yīng)用環(huán)節(jié)過程主要指標(biāo)體現(xiàn)在
(1)粘結(jié)強(qiáng)度，決定了鉛筆的最基本、持久的性能。(2)耐候性。本領(lǐng)域內(nèi)公知，所謂耐候性，鉛筆芯膠應(yīng)用于室外大自然條件下其品 質(zhì)經(jīng)受如光照、冷熱、風(fēng)雨等氣候條件考驗，其耐受能力即為耐候性。( 3 )耐溶劑性及耐水性；
(4)干燥速度(即固化速度)，該特性將影響鉛筆工藝制作的效率。(5)耗膠量，該特性將影響鉛筆生產(chǎn)的成本。目前國內(nèi)使用的現(xiàn)有鉛筆芯膠其主要成分是聚醋酸乙烯粘結(jié)劑，其固含量低、粘 度高、耐水性較差，聚醋酸乙烯粘結(jié)劑對鉛筆木材有較好的粘結(jié)力，但對各類筆芯尤其是彩 色筆芯的粘結(jié)強(qiáng)度不足。為了克服該缺陷，目前工藝上補(bǔ)救方式一般通過施加外力將鉛筆 芯硬擠壓在鉛筆槽內(nèi)以防其滑芯，但這樣的物理方式往往造成鉛筆槽內(nèi)的筆芯折斷或制成 品筆桿出現(xiàn)開裂，最終導(dǎo)致次品率很高。由于聚醋酸乙烯膠結(jié)劑固含量低，使其在鉛筆制造 中耗膠量大，延長了鉛筆粘合時間，生產(chǎn)效率低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種鉛筆制造過程中用于木材與 木材間、木材與鉛筆芯間一次成型的有優(yōu)越粘結(jié)性能的水基膠黏劑，具有高粘結(jié)力、耐水性 好、耐候性好、生產(chǎn)效率高的特點。本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的，本發(fā)明高性能水基鉛筆芯膠，按重量百分比包 括以下組分
乙烯-醋酸乙烯共聚乳液 聚丙烯酸酯乳液 氣相二氧化硅 有機(jī)硅潤濕劑 增塑劑 純水
優(yōu)選，按重量百分比包括以下組分 乙烯-醋酸乙烯共聚乳液 聚丙烯酸酯乳液 氣相二氧化硅
40-70% 20-50% 2-4%
0. 1-0. 5% 5-15%
余量
45-65% 22. 5-40% 2. 5-3. 5%有機(jī)硅潤濕劑 0. 15-0. 3%
增塑劑 8-13%
純水余量
優(yōu)選，所述乙烯-醋酸乙烯共聚乳液和聚丙烯酸酯乳液，作為基料在整個體系中所 占的質(zhì)量百分比含量進(jìn)一步限定為乙烯-醋酸乙烯共聚乳液45-65%，聚丙烯酸酯乳液 22. 5-40%ο本發(fā)明的生產(chǎn)方法為在不銹鋼反應(yīng)釜內(nèi)投入物料乙烯-醋酸乙烯共聚乳液和聚 丙烯酸酯乳液，攪拌1小時至2小時，緩慢加入氣相二氧化硅，攪拌1小時，然后緩慢加入有 機(jī)硅潤濕劑，攪拌0. 5小時，然后再加入增塑劑，攪拌0. 5小時至1小時，最后加入純水用
以調(diào)整粘稠度。乙烯-醋酸乙烯共聚乳液與聚丙烯酸酯乳液兩者的共混乳液作為主要基料，其 中乙烯-醋酸乙烯共聚乳液對各種木材都有很好的粘結(jié)強(qiáng)度，其耐凍、耐溶劑性能好，具有 抗蠕變性，而聚丙烯酸酯乳液有極好的耐水性和耐熱性。乙烯-醋酸乙烯共聚乳液與聚丙 烯酸酯乳液通過物理共混，能獲得在較寬溫度范圍內(nèi)的廣泛適應(yīng)性，且保持有很強(qiáng)的耐水 性、抗蠕變性等綜合性能。所述氣相二氧化硅無毒無味無污染，耐高溫，粒徑小、比表面積大，在體系中可作 為增稠劑用于調(diào)節(jié)粘度，更重要的是，二氧化硅表面含有羥基，乙烯-醋酸乙烯共聚乳液和 聚丙烯酸酯乳液共混乳液中含有羥基、羧基，二氧化硅與共混乳液通過氫鍵形成致密的網(wǎng) 絡(luò)結(jié)構(gòu)，增加共混乳液膠膜的內(nèi)聚力，從而大大提高整個體系的粘結(jié)強(qiáng)度，進(jìn)一步保證本發(fā) 明產(chǎn)品對木材及各類筆芯材質(zhì)的高強(qiáng)黏結(jié)力。體系中引入的氣相二氧化硅粒子，其表面的 羥基對水有極大的親和能力，可以吸引水分子，極易溶解于水中。所述有機(jī)硅潤濕劑的引入，能與粘結(jié)劑系統(tǒng)相容性好，提高潤濕性和流平性，從而 使本發(fā)明產(chǎn)品能與基材充分接觸，上膠量均勻，提高粘結(jié)效率。增塑劑的引入還能增強(qiáng)膠膜 的柔軟度，且提高膠黏劑的固化速度。本發(fā)明膠水整個體系中上述各個組分相容性好，具有很好的穩(wěn)定性，通過物理共 混保持了各個組分的優(yōu)點，產(chǎn)品的耐候性極好。同時，本發(fā)明膠水是環(huán)境友好型，經(jīng)檢測能 符合歐盟EN71-3關(guān)于重金屬檢測標(biāo)準(zhǔn)和符合歐盟EN71-9關(guān)于三苯、甲醛及鄰苯二甲酸鹽 的檢測標(biāo)準(zhǔn)。本發(fā)明是一款高固含量、低粘度的膠黏劑，固含量為55-6096，粘度 1000~2000mps(27°C),對目前用于鉛筆制造的各類木材都有極強(qiáng)的粘結(jié)力，同時對各類材 質(zhì)的筆芯也能有很好的粘結(jié)效果。如此，鉛筆制造過程中，可適當(dāng)加大槽內(nèi)徑，避免因應(yīng)力 造成筆芯蹦斷或筆桿開裂，提高產(chǎn)品合格率，同時，在現(xiàn)有的設(shè)備生產(chǎn)工藝過程中可以滿足 刷涂、刮涂、噴涂或手工涂等各種不同上膠方式。由于本產(chǎn)品粘度低、固含量高，耗膠量比常 規(guī)的聚醋酸乙烯粘合劑用量節(jié)約1/3 1/2?，F(xiàn)有常規(guī)的聚醋酸乙烯粘合劑固化時間一般在 6、小時，而本發(fā)明產(chǎn)品固化時間2 3小時，大大縮短了固化時間，提高生產(chǎn)效率。中國是世界鉛筆制造大國，很大一部分鉛筆產(chǎn)品用于出口，現(xiàn)有鉛筆芯膠在耐高 溫、耐水性以及對各種筆芯的附著力性能上都達(dá)不到出口要求，而本發(fā)明粘合劑彌補(bǔ)了耐 高溫、耐水性和對各種鉛筆芯的附著力性能上的不足，同時凸顯其環(huán)保方面優(yōu)越特點，將填 補(bǔ)國內(nèi)技術(shù)空白。
具體實施例方式以下對本發(fā)明的實施例作詳細(xì)說明本實施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行 實施，給出了詳細(xì)的實施方案，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實施例。實施例中，各組 分原料來源乙烯-醋酸乙烯共聚乳液選自市售的瓦克EP-76，聚丙烯酸酯乳液選自市售 的巴斯夫V-206，氣相二氧化硅選自市售的德固賽A-200，有機(jī)硅潤濕劑選自市售的道康寧 Q-5211，增塑劑選自市售的伊士曼Benzoflex-50。實施例1
采用1噸不銹鋼拉缸，于拉缸內(nèi)投入43千克乙烯-醋酸乙烯共聚乳液，開動高 速分散機(jī)并調(diào)整到合適的轉(zhuǎn)速，然后加入45千克聚丙烯酸酯乳液，再次調(diào)整分散機(jī)的轉(zhuǎn) 速并持續(xù)攪拌1小時，1小時后再次調(diào)整轉(zhuǎn)速緩慢加2. 5千克的氣相二氧化硅，攪拌1小時 后看是否攪拌均勻，攪拌均勻后再調(diào)整轉(zhuǎn)速緩慢加入0. 2千克有機(jī)硅潤濕劑和5千克增塑 劑攪拌0. 5小時，最后加入7. 3千克純水調(diào)整粘度，繼續(xù)攪拌0. 5小時，檢測合格后過濾 包裝。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實例所獲得的產(chǎn)品耐高溫能力提高10度，耐低溫能力可以 下調(diào)7度，有效期(即可使用時間)增加2個月，耗膠量減少50%。實施例2
采用2噸分散釜，于分散釜中投入40千克的乙烯-醋酸乙烯共聚乳液，開動攪拌并調(diào) 整轉(zhuǎn)速，加入40千克聚丙烯酸酯乳液，調(diào)整轉(zhuǎn)速并攪拌1.5小時，然后緩慢加入2千克 的氣相二氧化硅，調(diào)整轉(zhuǎn)速攪拌1小時，攪拌1小時后形成均一乳液后緩慢加入0. 2千克 有機(jī)硅潤濕劑和12千克增塑劑，最后加入余量純水5. 8千克調(diào)整粘度，攪拌0. 5小時.檢 測合格后過濾包裝.
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實例所獲得的產(chǎn)品耐高溫能力提高10度，耐低溫能力可以下 調(diào)10度，有效期(即可使用時間)增加2個月，耗膠量減少50%。實施例3
采用3噸攪拌釜，投入44克的乙烯-醋酸乙烯共聚乳液，開動攪拌并調(diào)整轉(zhuǎn)速，加 入45千克聚丙烯酸酯乳液，再次調(diào)整轉(zhuǎn)速并持續(xù)攪拌1. 5小時，緩慢加入2千克氣相二 氧化硅并調(diào)整轉(zhuǎn)速，攪拌1小時形成均一乳液，再次調(diào)整轉(zhuǎn)速緩慢加入0. 2千克有機(jī)硅潤 濕劑和7千克的增塑劑，攪拌0. 5小時，最后加入余量1. 8千克純水調(diào)整粘度，繼續(xù)攪 拌0. 5小時檢測合格包裝.
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實例所獲得的產(chǎn)品耐高溫能力提高25度，耐低溫能力可以下調(diào) 7度，有效期增加2個月，耗膠量減少55%。實施例4
采用1噸不銹鋼拉缸，于拉缸內(nèi)投入50千克乙烯-醋酸乙烯共聚乳液，開動高速分散 機(jī)并調(diào)整到合適的轉(zhuǎn)速，然后加入36千克聚丙烯酸酯乳液，再次調(diào)整分散機(jī)的轉(zhuǎn)速并持 續(xù)攪拌1小時，1小時后再次調(diào)整轉(zhuǎn)速緩慢加2. 5千克的氣相二氧化硅，攪拌1小時后看是 否攪拌均勻，攪拌均勻后再調(diào)整轉(zhuǎn)速緩慢加入0. 2千克有機(jī)硅潤濕劑和8千克增塑劑攪拌 0. 5小時，最后加入剩余量純水3. 3千克調(diào)整粘度，繼續(xù)攪拌0. 5小時，檢測合格后過濾 包裝。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實例所獲得的產(chǎn)品耐高溫能力提高25度，耐低溫能力可以 下調(diào)6. 5度，有效期增加6個月，耗膠量減少70%。實施例5
采用3噸攪拌釜，投入51千克的乙烯-醋酸乙烯共聚乳液，開動攪拌并調(diào)整轉(zhuǎn)速， 加入30千克聚丙烯酸酯乳液，再次調(diào)整轉(zhuǎn)速并持續(xù)攪拌1. 5小時，緩慢加入3千克氣相 二氧化硅并調(diào)整轉(zhuǎn)速，攪拌1小時形成均一乳液，再次調(diào)整轉(zhuǎn)速緩慢加入0. 18千克有機(jī) 硅潤濕劑和13千克的增塑劑，攪拌0. 5小時，最后加入余量純水2. 82千克調(diào)整粘度，繼 續(xù)攪拌0.5小時，檢測合格包裝。本與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實例所獲得的產(chǎn)品耐高溫能力提高25度，耐低溫能力可 以下調(diào)7度，有效期增加6個月，耗膠量減少70%。實施例6
采用1噸不銹鋼拉缸，于拉缸內(nèi)投入62千克乙烯-醋酸乙烯共聚乳液，開動高速分散 機(jī)并調(diào)整到合適的轉(zhuǎn)速，然后加入20千克聚丙烯酸酯乳液，再次調(diào)整分散機(jī)的轉(zhuǎn)速并持 續(xù)攪拌1小時，1小時后再次調(diào)整轉(zhuǎn)速緩慢加4千克的氣相二氧化硅，攪拌1小時后看是否 攪拌均勻，攪拌均勻后再調(diào)整轉(zhuǎn)速緩慢加入0. 5千克有機(jī)硅潤濕劑和10千克增塑劑攪拌 0. 5小時，最后加入剩余量純水3千克調(diào)整粘度，繼續(xù)攪拌0. 5小時，檢測合格后過濾包 裝。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實例所獲得的產(chǎn)品耐高溫能力提高15度，耐低溫能力可以 下調(diào)4度，有效期增加4個月。實施例7
采用2噸分散釜，于分散釜中投入68千克的乙烯-醋酸乙烯共聚乳液，開動攪拌并 調(diào)整轉(zhuǎn)速，加入20千克聚丙烯酸酯乳液，調(diào)整轉(zhuǎn)速并攪拌1. 5小時，然后緩慢加入2千克 的氣相二氧化硅，調(diào)整轉(zhuǎn)速攪拌1小時，攪拌1小時后形成均一乳液后緩慢加入0. 1千克 有機(jī)硅潤濕劑和8千克增塑劑，最后加入余量1. 9千克純水調(diào)整粘度，攪拌0. 5小時.檢 測合格后過濾包裝。本與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實例所獲得的產(chǎn)品耐高溫能力提高10度，耐低溫能力可 以下調(diào)1度，有效期增加2個月。以下為本發(fā)明膠水與現(xiàn)有鉛筆芯膠對鉛筆性能測試的對比例，所選70支鉛筆樣 品的鉛筆槽為白松木，鉛筆芯為彩芯?，F(xiàn)有鉛筆芯膠均選自市場上通用的聚醋酸乙烯粘結(jié) 劑。本發(fā)明膠水分別由上述1-7實施例方法制備獲得，每個實施例膠水制作10支鉛筆樣品。對比例1 滑芯測試
方法將剛制作完畢的成品筆先放置10天后，選出其中未出現(xiàn)開裂、膠縫、崩芯現(xiàn)像的 待測鉛筆樣品70支，在每個筆芯上加壓IOkg保持6秒?，F(xiàn)有鉛筆芯膠70支中有28支出現(xiàn)滑芯，滑芯率為40% ； 本發(fā)明鉛筆芯膠70支中有0支出現(xiàn)滑芯，滑芯率為0%。對比結(jié)果分析該項測試能體現(xiàn)鉛筆膠與筆芯之間的粘結(jié)強(qiáng)度，對比可知，本發(fā)明 水基鉛筆芯膠對鉛筆芯的粘結(jié)力極強(qiáng)。對比例2:卷削實驗
方法選擇無開裂、無膠縫、無崩芯現(xiàn)像的待測鉛筆樣品，用角度呈30度的卷筆刀進(jìn)行
6卷削，觀察脫離掉下的卷削物外形，掉下的卷削物內(nèi)側(cè)筆芯能否粘連在外側(cè)板材上?，F(xiàn)有鉛筆芯膠70支被測鉛筆樣品卷削物粘連情況都很差； 本發(fā)明鉛筆芯膠實施例1 (3支部分粘連，7支完全粘連)，
實施例2 (2支部分粘連，8支完全粘連)， 實施例3 (1支部分粘連，9支完全粘連)， 實施例4(10支完全粘連)，
實施例5(10支完全粘連)，
實施例6 (2支部分粘連，8支完全粘連)， 實施例7 (4支部分粘連，6支完全粘連) 對比結(jié)果分析該項測試最能體現(xiàn)鉛筆膠與筆芯之間的粘結(jié)強(qiáng)度，對比可知，本發(fā)明水 基鉛筆芯膠對鉛筆芯的粘結(jié)力極強(qiáng)。對比例3 泡水老化實驗
方法將剛制作完畢的成品筆放置10天后測試，選取無開裂、無膠縫、無崩芯現(xiàn)像的鉛 筆樣品，浸入40士5度的水面下1小時，取出后反方向擰動筆桿兩端，看筆桿有無開膠?，F(xiàn)有鉛筆芯膠70支中有56支開膠，開膠率80% ； 本發(fā)明鉛筆芯膠70支中有3支開膠，開膠率為4.3%。對比例4 高低溫老化循環(huán)實驗
方法將剛制作完畢的鉛筆樣品先放入溫度為50度、濕度為80%的恒溫恒濕箱內(nèi)烘36 個小時，然后放入-15度的冰箱內(nèi)冷凍36小時。連續(xù)3周循環(huán)后，看是否開膠，各取70支?，F(xiàn)有鉛筆芯膠70支中有35支開膠，開膠率為50%; 本發(fā)明鉛筆芯膠70支中有0支開膠，開膠率為0%。對比例5 耐高溫老化實驗
方法將剛制作完畢的無開裂無膠縫的鉛筆樣品放入60度烘箱中，持續(xù)烘干2周，然后 觀察筆桿有無開裂，同時還可以用手掰并觀察是否出現(xiàn)開裂，各取70支?，F(xiàn)有鉛筆芯膠70支中有觀支開裂，開裂率為40% ； 本發(fā)明鉛筆芯膠70支中有0支開膠，開膠率為0%
對比結(jié)果分析上述耐水性、耐熱性和耐高低溫循環(huán)性測試都能體現(xiàn)膠水的耐候性。由 對比例3-5可知，本發(fā)明水基鉛筆芯膠的耐候性極好。對比例6 粘合時間測試
方法用夾具夾好的鉛筆樣品放入50度烘房中，進(jìn)行粘合，每間隔一小時用手掰開，觀 察能否粘接完全。
權(quán)利要求
1.一種高性能水基鉛筆芯膠，其特征在于，按重量百分比包括以下組分乙烯-醋酸乙烯共聚乳液40-70%聚丙烯酸酯乳液20-50%氣相二氧化硅2-4%有機(jī)硅潤濕劑0. 1-0. 5%增塑劑5-15%純水余量。
2.如權(quán)利要求1所述的鉛筆芯膠，其特征在于，按重量百分比包括以下組分 乙烯-醋酸乙烯共聚乳液45-65%聚丙烯酸酯乳液22. 5-40%氣相二氧化硅2. 5-3. 5%有機(jī)硅潤濕劑0. 15-0. 3%增塑劑8-13%純水余量。
3.如權(quán)利要求1所述的鉛筆芯膠，其特征在于，所述乙烯_醋酸乙烯共聚乳液和聚丙烯 酸酯乳液的質(zhì)量百分比含量乙烯-醋酸乙烯共聚乳液45-65%，聚丙烯酸酯乳液22. 5-40%。
全文摘要
本發(fā)明為一種應(yīng)用于鉛筆的水性膠黏劑，該高性能水基鉛筆芯膠，其特征在于，按重量百分比包括以下組分乙烯-醋酸乙烯共聚乳液40-70%，聚丙烯酸酯乳液20-50%，氣相二氧化硅2-4%，有機(jī)硅潤濕劑0.1-0.5%，增塑劑5-15%，純水余量。該高性能水基鉛筆芯膠為用于木材與木材間、木材與鉛筆芯間一次成型的有優(yōu)越粘結(jié)性能的水基膠黏劑，具有高粘結(jié)力、耐水性好、耐候性好、生產(chǎn)效率高的特點。
文檔編號C09J11/04GK102146268SQ20111000878
公開日2011年8月10日 申請日期2011年1月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月17日
發(fā)明者燕雯訪, 陳光玲 申請人:上海英諾威化學(xué)有限公司