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子彈頭型

仔細觀察這種中性筆的筆頭,我們會發現它們就像一顆子彈一樣。在制造過程中,我們通過金屬切削將一根原棒切削成一顆完整的筆頭。子彈頭型適合制造更粗的筆頭,市面上較多的是0.5mm,最粗的可以可以達到1.2mm。

針管型

通常,我們將這種類型的筆頭稱為"全針管"。它與子彈頭型筆頭的關鍵區別就在于,它由非切削方式加工而成。在加工成筆頭之前,它是一根完整的細管,通過精密儀器從3個方向在細管前端打3個凹點,形成球珠的碗座;而后面的細管則形成三角形的油槽。油墨經過油槽流出,再通過球珠的滾動帶出油墨,完成書寫過程。針管型適合制造較細的筆頭,例如0.3mm、0.25mm等等。

半針管

半針管介于子彈頭和針管頭之間(實際屬于子彈頭,都由一根原棒切削而成),外形更加美觀。筆頭尖端可以做到跟針管一樣細,而筆頭尾端跟子彈頭的尾端一樣大。半針管型可以制造相對較細的筆頭,例如0.38mm,0.35mm等等。

油墨色彩

基本色中性筆

最常使用的油墨色彩,就是黑、紅、藍3種。

特殊色中性筆

其實,我們日常使用的水粉筆,彩色墨油都屬于中性筆的范疇。這些中性筆,適用于適用于繪畫、卡片、裝飾等等場合,讓我們的書寫變得更有創意更精彩。市場上出現的彩色油墨中性筆最先是出自韓國的DONG-A,而后晨光等牌子才紛紛崛起。

使用場所

文件專用中性筆

所采用的油墨為顏料型,耐水、耐曬、不易褪色。例如,帳本、重要文件的簽署,都會要求字跡清晰,不易褪色。很多公司都推出"考試專用筆",其實,它也屬于"文件專用中性筆"這一類別,必須采用顏料型油墨。但是,由于顏料型油墨成本更高,大部分廠家都會由染料型的來代替。所以,購買這類專用中性筆時,一定要選擇大品牌的產品,并關注在其產品上是否有"顏料型油墨"的專業標識。

普通書寫中性筆

部分普通書寫中性筆采用的油墨為染料型,耐水性較差,容易褪色。

結構

插蓋式中性筆

插蓋式中性筆都帶有筆帽。筆帽可以變換各種造型,讓整支筆看起來更加美觀;更重要的是,它對筆頭能起到保護的作用。

按摯式中性筆

按摯式中性筆與插蓋式中性截然不同,按摯式中性筆通過筆尾的連貫配件,按下后零件向下,扣在筆身的凸位使得筆尖突出,筆頭處有一條彈簧輔助上彈,在使用過程中更加便捷快速,可以有效防止給筆尖戳到。

關于上述三個問題,業內人士正在積極解決中,中性墨水,國內也有多家企業正在積極研制開發,估計在不久的未來,也一定能解決問題。關于裝備落后的問題,雖然國內以生產單機裝配機為主,但已有業內人士全力開始引進國外的全自動裝配機了。國內高級一點的裝配機,大都從韓國進口,是韓國的一些中、小型企業在oem基礎上制裝的。向韓國進口裝配機,確實已暴露了不少問題,一是價格昂貴,二是服務跟不上。據調查,已進口的裝配機停機的不少,如果出現故障,少則十天、半個多月,多則逾月,服務人員才可到場,并且問題還未必能及時解決,何況,還有配件能否長期供應的問題等等。

臺灣的裝配制筆機械,在國際上有不錯口碑,在大陸也有較多客戶成功應用(包括青島白雪及部分臺資文具公司),由于具有質量、價格、售后服務和備配件供應等綜合優勢,所以,宏祥產品正開始被國內的用戶所逐漸接受。德國、奧地利、保加利亞、印度、突尼斯、埃及、印度尼西亞、泰國、沙特阿拉伯等。這些國家和地區都已經普遍應用自動裝配生產提高效率及品質。

韓國大約單單擁有全自動中性筆芯裝配機就超過300臺,而我們中國擁有量,估計約為數十臺左右。在國內尤其是溫州的勞工荒、用地緊張、材料上漲、反傾銷調查等的因素影響下,臺灣宏祥已在溫州正式委托拓洋自動化機械設備商行拓展市場。在未來的若干年,這類機器的進口數量將要大大增加。臺灣的制筆機械對制筆企業來說,是不錯的選擇,并能得到更好、更及時地服務。

中性筆芯尾部的油狀物叫中性筆尾油鋰基酯,其作用如下:

1、保持良好的保濕密封,防止墨水蒸發或倒流溢出。

2、在中性筆書寫時,鋰基酯能像活塞一樣隨時跟進,利用大氣壓將墨水往下壓,保持中性筆書寫流暢,直至墨水書寫完。

市場上的中性筆品種較多,按筆頭來分,有不銹鋼、鎳白銅、鉛黃銅等;按球珠材質不同,可分為碳化鎢球珠、改性陶瓷球珠等;按筆頭結構不同,又可為子彈頭、葫蘆頭、針管頭等。近年來,中性筆芯墨管內徑變化很大,出現了內徑從2.0mm到7.0mm之間的不同墨管,內徑較大墨管灌注墨水量由原來的0.5g/支增加至2.0g/支,單支書寫長度由400-500m提高至近2000m,這對筆頭的耐磨性以及鋰基酯的封存與隨動性能均提出了更高的要求。

雖然,中國已成為制筆大國,但還不是制筆強國,因為生產的技術、材料,特別是墨水與筆頭沒有得到充分解決,中國的筆類制品大都屬于普及型產品,產品價位較低,而高檔產品市場為國外公司所占據。

近幾年,中性墨水筆在中國發展迅速,大有取代圓珠筆之勢,許多制筆企業都轉入生產中性圓珠筆,生產逐步增加,形成了產銷熱。2004年中性墨水圓珠筆的產量約達40億余支,約為圓珠筆總產品量的三分之一,其中60%以上出口,而國內市場的需求量也正在逐步地上升,從產量和銷售量看,中國也成了中性墨水筆的生產和銷售大國。

由于中性墨水筆的特殊性能及其它的種種原因,中國的中性筆的生產主要存在三個問題:(一)筆頭主要依賴進口。(二)中性墨水主要依賴進口。(三)裝配機,中國僅生產單機,加工精度和效率低。中性墨水雖有多家企業在研制,但國產中性墨水的質量不盡人意,品種少,不能滿足制筆行業的需求,無法取代進口中性墨水。所以正在成為手寫筆主流的中性筆,其墨水問題就變為突出。按中國中性墨水的需求量,一年進口中性墨水800多噸(每噸中性墨水進口價為1.2萬美元)需花去1000多萬美元。因此中性墨水的研制、開發市場前景和經濟效益十分可觀。并且中性墨水的研制開發成功,將為中國爭創世界制筆強國做出積極貢獻,溫州大學制筆重點實驗室正在組織力量進行中性墨水研制。

性能及技術要求

中性墨水筆雖同屬圓珠筆類產品,其書寫原理、筆頭結構、加工工藝等與傳統的油性圓珠筆大同小異,但因采用墨水性能差異,對筆頭有特殊的要求。而中性墨水的研制開發難度較大,國際上有日本、美國、德國、韓國等國生產中性墨水,以日本的為最佳。中性墨水的研制開發關鍵是:墨水的配方;與配方匹配的加工工藝;墨水與筆頭的匹配。

首先,在配方的研制中,要使墨水有適當的粘度、表面張力、pH值,既確保筆流暢不泄漏,又確保墨水的耐光、耐水、耐熱、耐寒、保濕性、滲透性,同時要解決墨水的穩定性,較長時間的保存而墨水不變質,不出現分層、沉淀,還要確保墨水的安全性,無毒,無腐蝕性。

要求中性筆除了要兼顧油性圓珠筆和水性圓珠筆的優點,還要有以下的質量指標。

(1)墨水的通用性要強,既能更廣泛的配合筆頭,達到較好的書寫性能,以利更好地成為筆廠的配套產品。

(2)要求墨水應具有相應的假縮性和粘度的戳變性,墨水的間歇性能要長,以達到更長的脫帽時間。

(3)墨水要達到一定的顆粒細度,以低于球珠與球座的間隙量,并有較強的分散能力,以防堵塞筆頭影響書寫。

(4)墨水的穩定性要強,在一定的室溫條件下能正常的書寫,墨水均勻不分層。

(5)有足夠的書寫長度,即一管墨水在劃線機上能劃出更長的線。

中性墨水的研制機理及制造工藝

中性墨水的性能和指標要求非常嚴格,其研制是一項條件復雜、技術性強、經驗性強的綜合輔配工藝,要在以下幾方面進行突破。

粒度

中性墨水所用的色基顏料粒度必須極細,要用接近于納米級原料(如優質乙炔碳黑),所用色基染料、輔料必須能完全互溶,避免氣泡、粒子凝聚體的形成,在選擇原料時必須充分注意。在加工工藝中,重點解決研磨工藝,確保顆粒細度,不致堵塞而造成不出水。在加工中可以采用化工行業的高新技術含量高的設備,如:高剪切分散機、超音速粉碎機、超聲波乳化設備等。

穩定性的影響

根據膠體化學理論,膠體中的金屬離子,特別是高價金屬離子,具有較高的電位,吸引周圍具相反電荷的離子,形成雙電層,破壞膠體溶液的穩定性,正像污水處理中,常用高價金屬離子作絮凝劑一樣,可破壞膠體溶液的穩定性,高價離子、變價離子,如Al3+、Ca2+、Fe3+、Fe2+、Mn6+,Cr6+等對膠體溶液的穩定性有較強的破壞作用。

墨水中金屬離子引入的原因:作為制造墨水的原料,通常要經過嚴格選擇,嚴格杜絕金屬離子的引入,但由于種種原因,仍有一定量的金屬離子被引入。其中有些金屬離子是原料化合物的組成部分,不是處于游離態,而是處于化合態,這部分金屬離子對膠體的穩定性影響很小。另一部分是游離的雜質金屬離子,它們是制造原料時,加入的過量的金屬離子,而且制成原料后,又沒有洗干凈而殘留,如K1+、Na1+、Cr6+、Fe3+、Cu2+、Ni2+;還有原料中帶入的雜質金屬離子,以及水和試劑帶入的金屬離子。這些游離的金屬離子可以破壞墨水的穩定性,使墨水產生分層、沉淀、變色。其中墨水中的染料、顏料是帶入金屬離子的主要來源。

確定所選材料

用于制造墨水的原材料要有穩定的性質和相對固定的廠家,確保墨水的研制和生產有穩定品質。否則,原料的差異,導致墨水性能不穩定,進而導致配方的調整。

先配色漿,再制墨水

首先將基色顏料配制成均勻、穩定、濃度較高的色漿,再加溶劑和其它輔劑配制成墨水,這樣分步容易成功,也比較容易尋找失敗的原因。墨水色基多數采用純顏料的,也有與染料輔配的,或使用著色力好的染料。也有購買成品色漿的,但作為生產墨水的廠家,應該自己生產色漿。色漿的性質要為達到墨水的性質創造條件。色漿品質的好壞,可基本參照墨水的性能和指標,色漿的配制工藝與墨水的基本類似。

分散劑的選擇

分散劑的選擇是很重要的。一般說來,顏料在水中以懸浮體保持長時間的穩定狀態是少有的,這是在液體中原始粒子多數絡合成二次粒子聚積成塊的緣故。實驗證明,加人分散劑,能使固體粒子充分潤濕,固體粒子就極易分散。分散劑是通過其潤濕作用和滲透作用,滲透入原料粒子的間隙,在粒子的表面發生定向吸附,從而改變了固體粒子的表面性能,并使粒子表面帶電,形成了雙電層,阻止了粒子的聚集,而使顏料分散體系形成穩定。

所以,在使用顏料作墨水色基時,最關鍵的是要加入一定量的分散劑來逐步研磨,打破顏料締合的二次結構,如果沒有分散劑的作用共磨,將一事無成。分散劑的選擇,首要條件是能使顏料被分散介質潤濕,使分散劑吸附在粒子表面,降低表面能。用于水系的分散劑多數是分子量為幾千且表面性能小的活性劑,如聚丙烯酸鹽類、馬來酸鈉和烯烴的共聚物、磺基琥珀酸類、聚氧乙烯(芳基)醚類等。

粘度及調配

墨水的粘度是影響墨水品質的關鍵問題。中性墨水所具粘度不是我們日常增稠的簡單概念,中性墨水既有一定的稠度和粘度,又有一般墨水具有戳變性和較強的假縮性,一方面能夠保護分散顏料顆粒具有獨立的穩定結構,另一方面能夠具有剪切應力、剪切速率,以保證筆芯中利用墨水的高粘度達到筆尖不滲漏的目的,而書寫時,則利用其戳變性和假縮性使筆頭的球珠轉動來切帶墨水時有較低的粘度,達到書寫流暢而不滯筆的要求。墨水粘度過高會使儲墨管中的墨水有書寫不凈的可能;而粘度太低又會出現冒水、起筆和頓筆有超墨現象。選擇適宜的增稠劑,并十分細心的調配是非常關鍵的工藝。

一般的增稠劑很多,以天然的膠質物和化學有機合成物為常用,如天然膠質物的淀粉、糊精、動植物膠類及合成樹脂類、丙烯酸類型都有較好的假縮性和拉絲性能,很有利于研制有特殊性能要求的墨水。但選配是有難度的,有的對溫度性能差,有的凍融穩定不佳,有的在粒子表面使顆粒膨脹產生軟凝聚等。所以說增稠劑的加入要充分發揮自己的特性且還應對顏料分散不產生影響,這是很難達到的,多數情況是因增稠劑選擇不當,破壞墨水的整體而前功盡棄。有人采用的是高分子共聚物堿活化的增稠劑,由于該增稠劑分子支鍵與顏料及樹脂粒子相互纏結,發生交聯而產生網絡結構,使體系具有結構粘度,同時該增稠劑具有較強的觸變性,也有一定的增稠效果,確保了墨水達到粘度中的相關指標。

潤滑性能及調配

中性墨水區別于一般墨水的突出一點是,不僅具有流利性,更要具有一定的潤滑性。潤滑劑的加人是降低球珠與座體間的摩擦,使動能損失到最小,以得到更舒適的書寫手感。解決墨水的潤滑性問題,同樣是一個系統的綜合輔配。其特點是要有較大極性的助劑、溶劑作保證,同時要作好表面活性與潤滑劑的合理配合,因為這兩者之間牽扯特別緊密,牽強那一方都會使墨水的效果受到影響。

中性墨水潤滑性的體現,關鍵是要有潤滑劑作配合,在潤滑劑的尋求上主要以大分子量的潤滑劑或潤滑脂,輔配以添加劑、表面活性劑,合理配合以得到較好效果。中性墨水由于高粘稠度,所以使用的助劑、溶劑要為極性大、潤濕效果特別顯著的醇類、有機醚類為主,以有效地打破墨水交織物的牽扯力,還可以選擇適合顏料分散的有機溶劑等,也可以輔配一定量的表面活性劑,來調整墨水的間歇性能、連續書寫性能及出墨量。

穩定性

確保墨水有較好的穩定性是中性墨水最關鍵的技術之一。首先要保證顏料高度有效分散,還要促進高度分散的顏料穩定而不重聚,同時還要克服中性墨水中膠質物對顏料的裹帶而使顏料的合理分散遭到破壞,這是一個系統的穩定保證。要根據顏料的獨有特點篩選出顏色適宜、顆粒松弛、聚合度小、易于分散的原料作為墨水的色基,而分散研磨顏料是保證墨水穩定的第一步,也是中性墨水制造成的重要環節。

所用色漿也是一個分散體系,本身就存在不穩定的傾向,當顏料粒子外裹或吸附的分散劑受到其它物質的競爭或者電荷性能受到破壞時,顏料粒子相互間受到外力牽引時都容易產生顏料粒子間的凝聚、沉降、甚至沉積分層等不穩定的情況的發生。

增稠劑溶解于水中,和其它溶劑、助劑等形成一個自己的體系,當這一體系和色漿體系相混溶時,就存在一個與色漿體系相互兼容的問題,正是這一問題導致中性墨水穩定問題的存在。

陷阱一、很多不透明的圓珠筆芯都不會按GB/T4306-92 (國標)的要求注足油墨的量,只有靠近筆尖處1-2厘米的油墨;有些透明的圓珠筆芯靠近筆尖的1厘米左右是可以寫的油墨,其余的都寫不了。

陷阱二、劣質的油墨不能在0-40℃的國標要求的環境溫度范圍內使用,氣溫高時會漏墨;氣溫低時出墨不暢。

陷阱三、圓珠筆的保質期國標要求為二年, 劣質的油墨幾個月就干枯了。

陷阱四、圓珠筆的標準書寫角國標要求為47度,劣質的筆尖或劣質的油墨只有在垂直時能書寫,稍將筆桿握斜一點就難寫或寫不出來了(以握筆47度角左右,逆時針方向,快速打圈是直接檢驗圓珠筆的好方法)。

陷阱五、圓珠筆與中性筆的筆桿多用塑膠做成,劣質產品的固定筆芯的蓋帽很容易滑牙、筆扣與筆套沒有接觸卡口、也沒有用膠水粘合,靠塑膠本身的張力接觸,容易脫落;尾塞用力書寫時也很容易頂脫。這些工廠的生產線幾乎全部按件計酬,就算有質量體系也不會做制程與制程終了的檢驗,質量體系形同虛設。

陷阱六、中性筆是新興產品,現時無國家標準,且因技術及生產工藝未成熟,容易出現油墨凝聚、返粗、結晶等現象。很多廠家都不知天高地厚的拼命干,特別是標稱0.5mm或0.38mm的針管中性筆,大多數產品都會在3-5個月之后就寫不出來。

陷阱七、劣質的油墨不但書寫不流暢或寫不來,而且還會有吐墨或滲水現象,往往在看樣時沒什么問題,但交款后貨不對板,問題多多。(在與圓珠筆相同的握筆角度輕輕地快速畫直線,好的產品線條不斷續、不粗不細、顏色深淺一致;再與相同的握筆角度按一般書寫壓力慢慢地畫折線,好的產品線條不積墨、不滲水,慢寫時落筆沒有積墨點,不粗不細、顏色深淺一致;再與相同的握筆角度按逆時針方向,快速打圈,好的產品手感順滑流暢)

陷阱八、劣質的中性筆除了油墨的問題之外,還有球珠選用劣質材料、筆尖的管道內腔粗糙、尾塞油不能跟隨、筆尖的封口臘球彈性與密封不好等等,這些都會在儲存時間長了或運輸或使用過程中出現問題。