《圆珠笔和笔芯》标准的体会

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对ＱＢ／Ｔ2776—2006《圆珠笔和笔芯》标准的体会

圆珠笔是四十年代投入生产的一种新的书写工具，由于使用方便，价格低廉，适宜于大量生产，现已成为一种应用广泛的书写工具。

　　为了保证圆珠笔的质量，我国制笔行业六十年代末就制定了圆珠笔标准，从QB535-72、QB535—76、QB4306—84、GB／T4306-92，到QB／T2776-2006，经过三十几年的修订，新的国家行业标准技术要求对圆珠笔的质量检测是全面的。圆珠笔一般由笔杆、笔套、笔芯和有关传动装置的零件等所组成，其中笔芯是决定圆珠笔书写质量的关键部件。笔芯是由球珠、球座体、油管、油墨和浮塞所组成，球珠装在球座体的顶端能圆滑转动，且不易脱落。油管和笔头后端密接，构造上须不发生油墨倒流现象。QB／T2776-2006标准中的初写性能、出墨量、冒油迹、书写性能、球珠固着度等技术项日要求球珠和球座体的匹配恰到好处，因为球珠位于圆珠笔芯的顶端，书写时，它与书写面接触时所产生摩擦力，而使它在球座体内自由滚动带出油墨形成字迹。球座体就是位于圆珠笔芯头部，用来按装球珠和油墨通道的部件，一般由铜(铅黄铜或镍白铜)或不锈钢制成，最近河北邯郸勇龙公司用陶瓷新材料制成球珠。在球座体内部，除有通油墨的中孔和小孔外，还加工有球座和直槽、环槽。所以圆珠笔芯的出墨系统由球座体内的小孔、球座体内的油槽、环槽、球座与球珠的间隙碗口边与球珠的间隙等组成。油墨从油管流入球座体的中孔和小孔，小孔最小且最长，油槽与中孔不贯通，球珠与球座的匹配间隙最小，结构设计及加工精度对出墨量影响的因素非常多，其中最关键的是环槽大小的设计与加工，以及球珠与球座的匹配间隙大小的控制等。环槽是出墨系统中储存油墨的主要地方，对于控制出墨量的稳定和快速书写时的出墨连续性起到十分关键的作用。环槽是一个由球座钻加工后形成的横截面为三角形的圆环空间，在球座钻直径不变的情况下，影响环槽大小的是球座钻的角度，以及球珠压珠的深度。角度越大则环槽越大，但是球座与球珠的接触面积就越小，这个接触面是球座支承球珠的主要受力面，接触面积越小，则意味着越容易磨损，相反，压珠深度越深，接触面积就越大，但是环槽就越小。由于间隙小，收口紧，出墨量小，内部润滑性差，球座，油糟和环糟等的磨损就比较大，随着因磨损而间隙增大，出墨量也逐步变大。但是，当环槽磨损到一定程度，出墨量会出现一个转折，由最高峰快速下降，也就是说出墨量的大小基本是由间隙和磨损来主导的，如果出墨量变化的转折点不是结束阶段，也就是说在油墨还有相当量时就断线、写不出、写不完。如排除油墨的问题，就应该怀疑球珠和球座的加工精度及表面粗糙度，以及球座体的材质或硬度是否有问题。为保证圆珠笔芯的正常书写，必须满足三个条件，当然这三个条件都需要一个合理的临界值。一、球珠与书写面的摩擦力大于球珠与球座内表面的摩擦力：二、油墨对书写面的湿润性大于油墨对球珠的湿润性，球珠的湿润性大于油墨对球座的湿润性；三、供墨系统的流量大于出墨系统的流量。做好匹配工作的最终日的是要以最佳的组合来达到最佳的书写质量。

　　QB／T2776—2006标准中的冒油迹，渗化度、耐晒性、耐水性，干燥性，就是要求圆珠笔用油墨的各项技术指标，满足圆珠笔芯的要求。圆珠笔用油墨是由染料、树脂、溶剂和添加剂组成，各种不同的添加剂，如：表面活性剂、润滑剂、增稠剂、缓蚀剂、抗氧剂、防锈剂以及有特殊目的的皮膜形成剂等等。它们各从不同的方向，对改善油墨的性能起着重要的作用，例如：添加三乙醇胺调节油墨pH值，添加PVPK—90(聚乙烯吡酪烷酮树脂)改善冒油现象，为了使字迹快速干燥，不易渗化，所以又选用加入苯甲醇，使油墨形成薄膜时会干燥结膜，不会渗化。

　　圆珠笔用油墨必须是即有动力稳定性，又有聚结稳定性的溶液，油墨从制造，灌装笔芯，直至销售到消费时，有一相当长的储存期。因此，必须保证油墨在三年内不会变质，不产生颗粒沉淀或形成结晶分层，氧化结皮变厚等现象。圆珠笔用油墨的种类很多，它们都有各自的特性，根据不同的配方及通性大致可分为三种类型。第一类型，不干性油基油墨：油墨不会因为溶剂挥发或油脂氧化而干燥成膜的，有良好的流动性及渗透性，内聚力较小，在配合比较紧密的球座和球珠的间隙里油墨能较快的渗透进去，笔芯长期存放油墨也不会在间隙里干结起来影响笔尖的出墨。第二类型干性溶剂型油墨，油墨当形成一簿层时，因溶剂的挥发只剩下了固体的染料和树脂，就干燥结膜。笔头球座和球珠配合太紧密的缝隙里，因油墨的干结，不能渗透进去，造成书写封口现象，笔芯的长期存放也会因溶剂挥发，使油墨变厚，造成书写断线，当选择的溶剂和树脂的性能不同，油墨还具有不同的内聚力，粘弹性，牵引性，触变性及干燥性。第三类型高粘度的胶体油墨：油墨有很高的粘度，粘弹性及触变性，有足够大的塑变值来抗重力，必须依靠外加压力而流动。以上写了这么多就是说，应该根据油墨的实际性能来很好的配合笔头。圆珠笔用油墨具有良好的着色力，保证书写字迹鲜艳清晰，一般使用的笔芯，灌注一克油墨划线长度6000～7000m左右的线条。

　　QB／T2776—2006标准中的分类，圆珠笔芯的规格按其长度、球珠直径、笔芯头部直径分另Ij命名为67、83、96、97、97—1、101、101-1、106、115、115-1、140A、140B型。上述圆珠笔芯的规格尺寸见附录B，这些笔芯规格视外杆设计品种而定的，行业基地分水镇就是注塑杆而闻名，配上符合规格的笔芯，就是一支圆珠笔。但是，我们圆．珠笔芯用的油管内径尺寸没有定，市场上不少油管内径是1．5mm左右而油墨商要求油管内经不小于1．8mm，才能存放二年。

　　圆珠笔用油墨是一种胶体溶液，流动性质基本上是属于牛顿型液体。笔芯向下书写时，油管内油墨是依靠重力流向笔头，而在倒置时它受到了二种力的作用而保持平衡，一是向下的重力，另一点是向上的毛细力。此外还有抵抗变形(内摩擦)的粘阻力(即摩阻)，才能使油墨粘着在油管内不流动，假使油管后部向下的力大于向上的力就要产生倒流。圆珠笔用油墨的倒流原因有二条，一、油管内壁不光洁，有直细纹或者是其它原因造成有隙缝，油墨就会因毛细力的关系，从细纹或隙缝中上升，造成倒流，二、油管内径过大，油墨不能很好的粘着在管壁上，当笔芯平放或倒放时，由于重力而使油墨倾斜而形成倒流，三、笔芯在倒写或斜写时，将球珠与球座间隙中的油墨用空或者由于笔芯放置时，紧紧接触纸张或其它纤维物质，将笔头间隙小孔油墨由于毛细作用而引去，而油孔中油墨不能跟上就造成千窝倒流。归根结底主要是决定于油墨

　　的表面张力，粘度，密度及对油管、笔头的润湿性能。

　　浮塞应用于圆珠笔芯，主要是解决笔芯倒流的质量问题，同时也起到了对油墨溶剂的挥发，干燥结膜，起到保护作用，也就是说，油管内有油墨存在，甚至球座体的中眼，小眼中也有油墨。但是，当球座体的碗底部分在无油墨存在的前提下，圆珠笔一倒放，油墨的重力就有可能大于油墨对管壁的粘滞力和油墨对小眼的毛细管引力，以及油墨自身的表面张力，造成油墨的后移，使油芯形成倒流。形式表现出来的是 “脱节” 储墨的高度越高，越易形成，如果能保证间隙和油槽内存有油墨，则不易产生干窝。一般正常笔芯，有封口膜的能受得住3—4公斤压力，没有封口膜的也能受得住1．5公斤以上的压力，即使划过1000米的笔芯也能承受1．3公斤以上压力，而不至于倒流。促使其形成千窝倒流的因素，笔芯的倒置是一个必要条件。解决倒流的方法有三种：一、固体浮塞，二液体浮塞，三固体浮塞加上液体浮塞；浮塞脂对圆珠笔芯质量的影响：一、解决笔芯因延伸而形成的倒流，二、封闭油墨防止油墨溶剂挥发，二、防止油墨吸潮，四、防止油墨氧化，五、可以促使油墨用完，提高油管的清洁度和书写长度。

　　QB／T2776—2006标准中的表二是对圆珠笔外形的技术要求，这些技术项日保证高级圆珠笔和普级圆珠笔的区别，也利于技术设计员对产品的控制范围，必须要达到的技术要求。