一种水溶性粉笔及其制造方法

一种水溶性粉笔，属于教学用品领域，尤其涉及一种在投影白板上书写的粉笔。主要由皂基、甘油和色料均匀融合而成，还包括摩擦剂、抗氧化剂等添加剂。可采用热熔工艺、采用皂化工艺、采用研磨工艺制造。提供了一种投影白板粉笔书写支持方案，立足于投影白板书写，不仅解决了现有粉笔摩擦系数大、附着力弱的问题，而且以黑色为主，解决了粉笔在白板上的表现力问题。

技术领域
一种水溶性粉笔，属于教学用品领域，尤其涉及一种在投影白板上书写的粉笔。
背景技术
因为既可以投影课外预设内容，节约板书课外预设的时间，又拥有板书无法实现的动态性，交互式电子白板几乎成了现代课堂的标志。但是，交互式电子白板也有其自身无法突破的问题：1.交互式电子白板功能的发挥，严重依赖其输入端，事实上，其输入端却非常脆弱。主要表现在：一、连接线路太长，转接接口多，容易接触不良；二、投影画面移位或变形，定位不准；三、红外屏、电容屏本身的脆弱性。一旦出现这些问题，交互式电子白板就会失去交互性，沦落为单纯的投影白板。2.交互式电子白板的输入地点被限制在讲台上，输入手段也很单一，不适应强交互的中小学课堂。教师高高在上，拉远了师生之间的心理距离，降低了课堂效果。课堂多媒体互动基本环节主要有：教师播放课件、学生展示学习成果、教师点评学生展示。在这个过程中，交互式电子白板的控制权发生两次转移，依次是从教师转移到学生和从学生转移到教师。如果学生还有改动，教师又修改点评，则电子白板的控制权转移又重复一次。而这种转移是非紧凑性的，时间浪费比较严重，实际情况是，中小学课堂中，这种交互根本没有发展起来。为了解决输入地点限制问题，现有技术是使用PPT翻页笔，教师可以全教室输入。但是，PPT翻页笔主要实现课件播放功能，书写功能过于弱小，而且也没有突破展示手段单一的困局。为了进一步解决上述问题，一个突破口就是，拿起粉笔，在投影白板上板书。板书不通过电脑，直接实现展示，是一种可靠的展示手段。教师使用鼠标或PPT翻页笔控制课件播放，学生使用板书展示课堂生成，教师再用鼠标或PPT简单评价，也突破了展示手段单一的弊端。必须认清，要在投影白板上板书，而不是写在旁边的黑板上。因为课外预设展示在投影白板上，课外生成却展示在旁边的黑板上，两者明显错位，影响展示效果；尤其当必须在预设上生成，生成与预设对应要求较高时，电子白板与手写黑板分离表现出重大缺陷。比如预设一则短文，要求学生找出里面的成语，又如预设一个三角形，要求学生画出它的重心。传统的粉笔，因为粉尘污染等问题，逐渐被水溶性粉笔代替。现有的水溶粉笔，立足于在类似传统黑板的板材上书写，几乎不能在投影白板上书写。一、投影白板的亚光表层是投影质量的重要保障，现有水溶粉笔摩擦系数过大，损坏投影白板的亚光表层，明显影响投影效果。二、白色是投影白板的底色，现有的水溶粉笔的主色也是白色，白色水溶粉笔在白色投影白板上书写，学生根本看不见。
发明内容
为了解决在投影白板上的书写问题，本发明研制一种摩擦系数小的、附着力强的、以黑色为主的水溶性粉笔。使用鼠标或PPT翻页笔展示课外预设和简单的课内生成，课内生成的主体则通过在白板上板书实现。具体方案为：1.一种水溶性粉笔，细长棒形，可选地，主要由皂基、甘油和色料均匀融合而成。皂基就是脂肪酸金属盐，具有良好的水溶性，也是良好的润滑剂。甘油是良好的润滑剂，而且也是保湿剂。二者结合，既保证了水溶性这一基础特征，又保证了粉笔的低摩擦率和高附着力。色料包括染料与颜料，染料渗透性好，颜料对皂基理化性质影响小，染料与颜料的选择不同，制作的粉笔特色不同，优选渗透性好且对皂基理化性质影响小的色料。为了降低摩擦率和增加附着力，获得稳定的显示效果，要将它们均匀地融合在一起。所谓融合，不是简单的混合，每种组分都要事先处理，比如皂基，要事先熔化，颜料要事先研磨，保证它们充分混合。2.优选地，还包括摩擦剂和抗氧化剂等添加剂。皂基与甘油，摩擦系数都太小，为提高板书的手感，适量加入摩擦剂。为了延长粉笔的保质时间，要加入防腐剂。为了缩短脱模时间，还可以加入硬化剂等。3.优选地，色料主要包括黑色，不包括白色。黑色可以选用炭黑、石墨、四氧化三铁等。其它色料与传统粉笔的色料相同。4.一种水溶性粉笔的生产方法，可选地，采用热熔工艺，主要步骤有（1）加热熔化皂基；（2）往所述已熔化的皂基中加入色料、甘油和添加剂，搅拌使其均匀融合于皂基熔液；（3）将浆液装模；（4）冷却干燥成型；（4）脱模。稳定的浆液状态与充分地搅拌，是均匀融合的保障。色料、甘油、摩擦剂应少量和均匀加入，防止结壳无法搅散。5.一种水溶性粉笔的生产方法，可选地，采用皂化工艺，主要步骤有（1）混合油脂与碱，使其发生皂化反应；（2）在皂化反应过程中加入色料和添加剂,搅拌使其均匀融合于皂化反应浆液；（3）将浆液装模；（4）干燥成型；（5）脱模。根据油脂的皂化价，控制碱的用量，最大限度控制碱的残留。分析参与皂化反应的碱溶剂含水量，根据添加剂用量，调控好用水量，保持浆液状态，既有利于搅拌融合，又有利于浆液入模，合理控制脱模时间。6.一种水溶性粉笔的生产方法，可选地，采用研磨工艺，主要步骤有（1）如果有皂基和甘油，进入步骤（2），否则混合油脂与碱，使其发生皂化反应；（2）将皂基和甘油或步骤（1）皂化反应生成浆液与色料和添加剂混合，反复研磨使均匀融合；（3）将浆液装模；（4）干燥成型；（5）脱模。相对于热熔工艺与皂化工艺，研磨工艺能充分融合。有益效果1.提供了一种投影白板粉笔书写支持方案，立足于投影白板书写，不仅解决了现有粉笔摩擦系数大、附着力弱的问题，而且以黑色为主，解决了粉笔在白板上的表现力问题。2.解决了投影展示与板书展示错位的问题，提高了展示效果，尤其是对位置要求很高的展示活动，教学效率和教学效果都明显提高。3.展示衔接更紧凑，依托教师学生独占不同的展示手段，学生反馈-教师评价，以及之后的学生修改与教师重新评价，紧凑衔接甚至同时进行，师生互动效率明显提高（见附图1）。4.展示手段分工合理分工，学生主要使用粉笔板书，教师主要使用鼠标或PPT翻页笔，降低了多媒体操作的复杂性，提高了多媒体操作的可靠性，电子白板输入瓶颈问题得到缓解。5.板书手段的加入，降低了参与门槛，丰富了多媒体课堂形式。比如小老师、小组展示等，都可以得心应手地实现。学生参与人数增加，丰富了课堂活动形式，活跃了课堂气氛，改变了多媒体课堂容易出现的教师讲授模式或学生观看模式。6.水溶粉笔虽然针对投影白板设计，也可广泛用于表层坚硬的普通白板，表面光滑的玻璃等表面，除黑色粉笔不适宜深色表面外，其他粉笔也可广泛用于普通黑板、绿板等，而且没有灰尘、擦除简单，是一种真正的环保粉笔。
附图说明
图1是粉笔参与前后教室多媒体展示变化示意图。从左到右是三个典型环节。粉笔参与前，都使用交互式电子白板，只是控制权从教师到学生，又从学生转移到教师。粉笔参与后，有两种展示手段，教师与学生分别控制不同的展示手段，其中教师和学生的空闲，为他们的展示留足了准备时间，因此互动展示可以紧凑地进行。
具体实施方式
1. 一种水溶性粉笔，细长棒形，主要由皂基、甘油和色料均匀融合而成。皂基就是脂肪酸金属盐，比如脂肪酸钠、脂肪酸钾等，具有良好的水溶性，也是良好的润滑剂。甘油是良好的润滑剂，而且也是保湿剂。二者结合，既保证了水溶性这一基础特征，又保证了粉笔的低摩擦率和高附着力，既保证了投影的投影问题，又解决了投影白板的书写问题。色料包括染料与颜料，染料渗透性好，颜料对皂基理化性质影响小，染料与颜料的选择不同，制作的粉笔特色不同，优选渗透性好且对皂基理化性质影响小的色料。为了降低摩擦力，增加附着力，获得稳定的显示效果，要将它们均匀地融合在一起。所谓融合，不是简单的混合，每种组分都要事先处理，比如皂基，要事先熔化，颜料要事先研磨，保证它们充分混合。色料如果是溶液，与皂基融合难度还小一些，如果是固体，融合就有一定难度，加减小添加量，延长添加时间，防止结壳不能充分融合。皂基、甘油与色料的质量比，因色料选择不同而略不同，也与着色深浅有很大关系。先固定色料用量，再调节皂基和甘油用量，在摩擦力合适后，再适当调整甘油用量，以保证含有适量水分，具体用量可通过少量摸索掌握。2. 优选地，还包括摩擦剂和抗氧化剂等添加剂。皂基与甘油，摩擦系数都太小，为提高板书的手感，根据颜料使用情况，可能要适量加入摩擦剂,如碳酸钙等。为了提高粉笔的保质时间，要加入防腐剂或抗氧化剂，如苯甲酸钠等。为了缩短脱模时间，还可以加入硬化剂等。应少量使用这些添加剂，如果能达到合理的摩擦系数、保质期和脱模时间，甚至可以对应取消添加剂的使用。添加剂应一种一种地加，优选先添加摩擦剂、再添加硬化剂，最后添加抗氧化剂和防腐剂。加入添加剂后，应适当调节主要成份用量，以保证低摩擦系数、高附着力和高水溶性。3. 优选地，色料主要包括黑色，不包括白色。黑色可以选用炭黑、石墨等。其它色料与传统粉笔相同。黑色和深色粉笔解决了投影白板上粉笔的表现力问题。4.一种水溶性粉笔的生产方法，可选地，采用热熔工艺，主要步骤有（1）加热熔化皂基；（2）往所述已熔化的皂基中加入色料、甘油和添加剂，搅拌使其均匀融合与皂基熔液；（3）将浆液装模；（4）冷却干燥成型；（4）脱模。持续加热获得基本的浆液状态，加入色料、甘油、摩擦剂时，可能还要加入水，保持这种浆液状态。除浆液状态外，充分地搅拌也是均匀融合的保障。色料、甘油、摩擦剂应少量和均匀加入，防止结壳无法搅散。5.一种水溶性粉笔的生产方法，可选地，采用皂化工艺，主要步骤有（1）混合油脂与碱溶液（主要是氢氧化钠和氢氧化钾），使其发生皂化反应；（2）在皂化反应过程中加入色料和添加剂,搅拌使其均匀融合于皂化反应浆液；（3）将浆液装模；（4）干燥成型；（5）脱模。油脂种类繁多，不同油脂的INS值不同，对粉笔的硬度影响很大。合理调配，使油脂的INS值处于150-220之间，以保证合理的粉笔硬度。根据油脂的皂化价，控制碱的用量，最大限度控制碱的残留。碱溶剂以近饱和状态为宜，优选3倍碱质量的水。分析参与皂化反应的碱溶剂含水量，根据添加剂用量，调控好使用水量，保持浆液状态，既有利于搅拌融合，又有利于浆液入模，合理控制脱模时间。6.一种水溶性粉笔的生产方法，可选地，采用研磨工艺，主要步骤有（1）如果有皂基和甘油，进入步骤（2），否则混合油脂与碱溶液，使其发生皂化反应；（2）将皂基、甘油和水或步骤（1）皂化反应生成浆液与色料和添加剂混合，反复研磨使均匀融合；（3）将浆液装模；（4）干燥成型；（5）脱模。相对于热熔工艺与皂化工艺，既有利于充分融合上述材料，也有利于粉碎可能存在的杂质，降低粉笔的摩擦系数，减少可能对投影白板亚光表层的伤害。