一种竹展平铅笔的制备方法

本发明涉及一种铅笔加工，具体是一种竹展平铅笔的制备方法。

背景技术：

1、竹子作为一种绿色环保可再生材料，在中国分布广泛，竹产品潜在市场空间巨大。每年我国铅笔产量达250.4~280亿支，70%左右铅笔用东北椴木制造，30%是南方赤杨。如铅笔板材以竹代木20%，每年将减少消耗41.69~46.62万立方的成品木材，减少消耗原木83.38~93.24万立方米，可减少森林砍伐0.35~0.42万公顷。竹子由于其中空，壁薄，硬度大尚未大规模应用到铅笔材料。

2、当前，竹展平板硬度大、易翘曲形变开裂，规格大小也不适用现有铅笔生产线。竹展平铅笔板需要适当降低强度及其切削力，以保证竹铅笔在使用时的舒适度。目前，竹展平技术大致分为以下几种：采用水煮软化竹材再利用简单的平压、辊压和拉开等方式进行展平，所需辊压压力大、效率较低，工业化推广难度较大；采用点损伤和线损伤技术对竹材进行展平，但该方法对竹材强度影响大，容易产生龟裂表观质量不佳；采用特定装置对竹材进行多级辊压展平，但该方法制成的竹展平板宽度大但后期加工铅笔过程中容易回弹、内裂较多及变形开裂。

3、因此，需要一种新型的针对竹展平铅笔的制备方法，能够解决上述竹铅笔制造问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种竹展平铅笔的制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种竹展平铅笔的制备方法，用于制造加工尺寸稳定性好、不易翘曲变形、材质松脆、切削顺滑的竹铅笔，包括以下步骤：

4、s1：选材剖分：选取毛竹中部及梢部的小头外径90-120mm竹筒，锯截长度为760mm、940mm，再将竹筒剖分成竹筒小头弧长36~51mm的弧状竹片；

5、s2：定弧铣形：采用智能识别技术，识别竹筒小头部分弧状竹片半径和弧状竹片厚度，确定外弧弧形刀半径、内弧弧形刀半径，首先通过竹片两侧定宽铣形，使弧状竹片宽度为35~50±0.2mm，再经去内结铣刀、去外结铣刀、内弧弧形刀、外弧弧形刀将竹片制备成一定弧形的规格竹片；

6、s3：增湿处理：将定弧铣形后的弧形竹片置于浸渍罐中，以水、软化剂为介质增压浸渍处理，在浸渍压力0.8-1mpa下浸渍处理2-3h；

7、s4：高温蒸汽软化展平：待增湿处理弧形竹片表面晾干后放入到高温蒸汽处理罐中，在蒸汽压力1-1.3mpa，处理5-8min，蒸汽处理后进入展平分片一体机中，通过五组弧形辊压装置将弧形竹片展平，通过分刀片将展平后的竹片分为6mm厚的竹黄片和2-4mm厚的竹青片；

8、s5：湿热高温负重定平、炭化一体化处理：将展平处理后相同厚度弧形竹片依次堆垛成一层，以4-6mm厚度金属格栅为隔条，弧形竹片凹面向下，高温湿热负重展平，再干燥炭化处理；

9、s6：高压浸渍：将高温湿热炭化处理窑内堆垛好的竹片出窑后直接推入超高压浸渍罐中，关闭罐门真空处理1-2h，真空度-0.98~0.8mpa，再通过真空吸入60-80℃的软化剂，在浸渍压力10-25mpa下浸渍处理0.5-4h；

10、s7：干燥平衡：堆垛捆扎自然干燥平衡10-15天，使展平竹片的含水率在8%-12%；

11、s8：展平竹铅笔连续化制备：将处理好的展平竹片经过四面规、刨槽、涂胶、铅芯、组坯、热压快速成型、刨杆、截断。

12、作为本发明进一步的方案：在s2中，弧状竹片半径：以弧状竹片竹青外轮廓中间点为中心和离中心点两侧间距15-17mm处的竹青外轮廓点为基准，通过三点识别计算弧状竹片半径，外弧弧形刀半径为弧状竹片半径减去竹青面铣削量，竹青面铣削量为0.5-1mm，由于竹片弧度为非标准圆弧，以弧形点中心为基点，进一步识别外弧弧形刀弧度是否在弧状竹片截形范围内，如有部分在截形外侧则弧状竹片半径增加2-4mm。

13、作为本发明进一步的方案：在s2中，弧状竹片厚度：通过智能识别技术识别弧形中间及两端的壁厚，选取最小的壁厚为弧状竹片厚度，根据弧状竹片厚度确定弧状竹片精加工厚度，弧状竹片精加工厚度为8mm、9mm、10mm，弧状竹片厚度8-9mm时，精加工厚度为8mm，弧状竹片厚度9-10mm时，精加工厚度为8mm，弧状竹片厚度10-11mm时，精加工厚度为9mm，弧状竹片厚度11-12mm时，精加工厚度为10mm，内弧弧形刀半径为外弧弧形刀半径减去竹片精加工厚度。

14、作为本发明进一步的方案：在s3中，所述软化剂为氨水，浓度为1-8%。

15、作为本发明进一步的方案：在s5中，堆垛好的弧形竹片最上方负重重量为500-700kg/㎡，首先将窑内喷入160-170℃的高温饱和蒸汽，同时采用电加热快速升温至120-140℃，保持4-5h，同时，以5-10kg/h加湿量进行喷蒸处理，处理时间以0.5-1h/ m³，使弧形竹片在饱和含水率状态下处于高温高湿的环境中负重蠕变缓慢平整。

16、作为本发明进一步的方案：在s5中，在湿热高温负重展平后，在不排湿的状态下，以电加热10-15℃/h升温至170-190℃，保持1-2h，关闭电加热装置，冷却至60-80℃后开窑出料，高温湿热炭化优点炭化速度快、材色均匀、不易形变。

17、作为本发明进一步的方案：在s6中，软化剂由石蜡、乳化剂和改性剂组成，石蜡：30-35%，乳化剂：6-10%，改性剂：55-60%，首先将石蜡和乳化剂按比例投放反应釜中，加入改进剂充当加热介质融化石蜡和乳化剂，在75-95℃下加热乳化0.5-1h，快速加入剩余改性剂并持续匀化1-2h。

18、作为本发明进一步的方案：所述乳化剂为十二烷基苯酚、聚氧乙烯硬脂酸、十二硫酸钠、聚氧乙烯硬脂醇醚中的2-3种按相同比例加温搅拌混合而成，改性剂为浓度2-8%的食品级碳酸钠、浓度2-8%的食品级冰醋酸。

19、作为本发明进一步的方案：在s8中，四面规：将展平竹片上下、左右四面定宽定厚，铣削成宽度35~50±0.2mm，厚度4.5-6±0.2mm，并在展平竹片下表面，离左边8.5-9mm处锯切宽度1mm，深度1-2mm定位槽，通过四面精铣、下表面的定位槽更加有利于铅笔外形的廓形加工，提高铅芯同心度，减少偏心次品出现；

20、刨槽：以展平竹片左右表面及定位槽为基准，在展平竹片上表面沿长度方向铣削3-4条填装铅笔的直径2-4mm半圆形凹槽，凹槽之间间隔8.5-9mm。

21、作为本发明再进一步的方案：在s8中，涂胶、装芯、组坯、热压快速成型：将两条展平竹片刨槽面的涂布铅笔专用胶后放入铅芯组坯成一个单元，100-150个单元沿厚度方向上整齐堆垛成一叠，30-50个单元叠沿宽度方向并排堆放，每叠之间具有相同面积的热压模块，每叠展平竹片的上表面及左右表面施压进行成型模压，胶合温度80-100℃，胶合时间25-30min，模压时每叠左右热压模块在单位压力1-2mpa下夹紧，每叠上表面的热压模块再施压压紧，单位压力1-2mpa；

22、刨杆、截断：以展平竹片左右表面及定位槽为基准，将长度760mm、940mm，宽度35~50±0.2mm，厚度4.5-6±0.2mm的展平竹片刨削成3-4根直径及外切圆直径为8mm的圆柱形、六角形、三角形的铅笔坯料，再经过自动定长截断机将每根铅笔坯料制成4-5根长度183mm的白干竹铅笔。

23、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

24、本发明与传统的铅笔制造相比，首先，针对传统竹材宽度小、硬度大的不足，发明了增湿弧形竹片湿热高温负重定平、炭化一体化处理技术，简化了传统的竹质材料的制备工艺，由传统多道高温软化、展平、定型、干燥、炭化等工艺设计成单一的工艺，缩短了生产周期、减少了劳动力及能源消耗，通过该项技术制备的展平竹片尺寸稳定性好、不易翘曲变形、材质松脆。其次，针对竹材渗透性差、材质不均匀导致切削质感差、削片难以成形的不足，发明了竹材专用高压浸渍技术及石蜡软化剂，进一步提高竹材尺寸稳定性，降低了竹铅笔的切削阻力，增加其切削的顺滑度。再次，本发明竹质材料的铅笔加工单元，与传统的铅笔板单元发生本质变化，其尺寸稳定性、干缩性、平整性大大优于传统的木质材料，可实现铅笔的自动化、智能化量产制造，可大大减少劳动力，从而降低成本。