圆珠笔用油墨和笔芯的质量分析〔下〕伏元龙;周杰【期刊名称】《文体用品与科技》【年(卷),期】2012(000)013【总页数】4 页(P14-17)【作 者】伏元龙;周杰【作者单位】上海市制笔工业争论所;上海市制笔工业争论所【正文语种】中 文9 、油墨的冒油和收口角度确实定国内圆珠笔用油墨质量的提高主要表达在抗静态渗漏的性能的提高，书写润滑性和初笔性能的提高，动态冒油的削减〔动态冒油指在书写的过程中线条产生堆墨点现象〕，目前正在形成一种恶性循环，笔芯断线→缩短油孔或扩大油孔→油墨提高不冒油性能→笔芯更易断线，这种状态光靠油墨去解决不冒油是不全面的，冒油的主要缘由有三个：a.油墨的不冒油性能； b.铜头的构造；c.笔芯的收口收口工序是圆珠笔出墨系统的最终一道工序，也是最终影响出墨系统质量的关键工序之一，收口角度确实定〔θ3〕：理论上收口角度范围在 40°-107°之间，传统的笔芯联合装配机中一般承受二次收口，第一次收口模具选择角度为 72°，主要是保证笔芯书写角度符合圆珠笔国家标准规定其次道为 68°，目的是掌握和调整球珠的外露量一般球珠外露量应小于直径的 1/3影响收口角度确定的因素：一般状况下，球座口边厚度，球座深度，球座体锥角与收口角度成正比，而收口压力则影响收口松紧及书写质量，造成写不出或写不完，产生冒油现象，从生产实践中得出以下五点冒油结论：a.油墨圆珠笔在温度、湿度高时易发生冒油现象； b.油墨圆珠笔在密封时易产生冒油现象；c.油墨圆珠笔笔头跟其他物质接触储存时，易发生冒油现象； d.油墨圆珠笔收口严峻单边时，易发生冒油现象；e.油墨圆珠笔球珠或铜头碗口被损坏时，易发生冒油现象。
10 、出墨量圆珠笔芯开头划线至规定长度不断线的出墨容量称出墨量冒油和出墨量有亲热关系，出墨量的大小和收口角度有亲热关系，但是和油墨的粘度也有亲热关系，圆珠笔芯书写好坏和圆珠笔笔头与油墨的匹配有关，圆珠笔芯书写润滑性能的好坏，打算于书写摩擦系数的大小，一般摩擦系数在 0.196-0.210 书写润滑比较抱负，摩擦系数在 0.210-0.240 之间书写正常尚润滑，摩擦系数在 0.240-0.320 之间书写润滑性差，手感不适出墨量的大小也是影响摩擦系数的因素之一，因油墨球珠与球座体间唯一的润滑剂，出墨量的大小与润滑性能的好坏一般成正比，但它必需掌握不致冒油的最正确量，好的圆珠笔芯是润滑又不冒油，假设为了提高圆珠笔芯书写润滑性能而单纯加大出墨量，可能会顾此失彼造成冒油现象发生笔芯出墨系统加工的最终一道工序，是关系到笔芯质量状况的关键工序之一，直接影响笔芯的书写角度与书写手感，以下综合分析出墨量有亲热关系a.出墨量由大变小：开头出墨量最大，然后逐步下降，直至油墨用完，始终是下降趋势，其缘由是由于球珠与球座的协作间隙较大，收口也较松，在供墨量大的状况下，出墨量也会比较大，由于间隙大且出墨量大，所以球座、油槽和环槽等的磨损相比照较小，因而对出墨量的影响也比较小，主要由供墨量的大小打算着出墨量的多少，可以称之为 “供墨量主导型”，这种状况会由于开头出墨量大而产生滴墨、积墨或冒油等，由于前期超支到后期则会出墨量太小使字迹变淡，手感不好，书写长度不够等等。
b.出墨量由小变大再变小：开头出墨量由小逐步增大，在到达最大程度后再快速下降直至零，其缘由是由于球珠与球座的协作间隙偏小，收口偏紧，即使在开头供墨量大的状况下，出墨量还是比较小，出于间隙小，收口紧，出墨量小，内部润滑性差，球座、油槽和环槽等的磨损就比较大，随着因磨损而间隙增大，出墨量也逐步变大，但是当环槽磨损到肯定程度，出墨量会消灭一个转折，由最顶峰快速下降，也就是说出墨量的大小根本是由间隙和磨损量来主导的，可以称之为“间隙磨损主导型”这种状况在开头书写后的相当一段时间内，书写会感到干涩，不流畅，手感不好，等出墨量变大时可能已接近尾声，假设出墨量变化的转折点不是在完毕阶段，也就是说在油墨还有相当量时就断线、写不出、写不完，如排解油墨的问题，就应当疑心球珠和球座的加工精度及外表粗糙度，以及球座体的材质或硬度是否有问题c.出墨量由小变大，趋于平稳，再变小：开头出墨量稍小，然后有所增大，在肯定的幅度内波动并趋于平稳下降，最终随着油墨用完而快速下降，其缘由是由于球珠与球座的协作间隙及收口松紧均适中，出墨量亦会变大，但由于间隙掌握得比较好，开头的出墨量就比较正常，使得球座、油槽和环槽等的磨损也处于比较正常的水平，因此即不像“供墨量主导型”那样， 也不会如“间隙磨损主导型”那般，而是两种影响穿插协作从而到达比较平衡的状态，所以可称之为“穿插平衡型”，这种状况的书写手感比较好，出墨量在平稳中所波动或是平稳下降，始终是比较流畅的。
油眼小而长的笔头更不简洁冒油，1.0mm 球珠比 0.7mm 更易冒油，就是由于0.7mm 球珠的笔头油眼直径 0.4mm，而 1.0mm 球珠的笔头油眼直径从 0.45mm 至 0.55mm 不等，油眼的长度应是 0.7-0.9mm.为了改善不断线性能很多企业将油眼的长度定位 0.6mm，所以更简洁产生冒油现象最正确工艺认为油眼缩小到0.45mm，油眼的长度应是 0.7mm 以上，通过铜头的构造来解决冒油问题是上策11 、笔芯油管内径尺寸影响油墨质量QB/T1946-2007 标准规定试样笔芯长度不小于 101mm，笔芯管内径不小于1.9mm，但是只能制作目前生产标准的圆珠笔笔芯，笔芯油管内灌注储墨量大于0.2g 油墨, 笔芯内孔直径大于 1.8mm, 油墨液面距笔芯尾端距离大于 18mm,承受不锈钢球珠〔9cr18N〕、铅黄铜〔59#〕铜头，制作成的笔芯，这种笔芯能保证二年后正常书写，同时要求油墨灌入笔芯后初笔性能好，书写时润滑、流畅，还要求油墨有抗静态渗漏的性能〔笔芯的球珠在不滚动时应无油墨从笔尖处渗出〕简单地说就是颜色好看，保质期长，书写润滑，初笔良好，不冒油〔指不静态渗漏〕因此技术人员一再强调圆珠笔由笔杆、笔套、笔芯和有关传动装置的零部件组成， 其中笔芯是打算圆珠笔书写质量的关键部件，笔芯由油墨、笔头、球珠、油管、球 座体、浮塞所组成。
鉴于目前生产的笔芯为了降低本钱，笔芯油管内径尺寸在1.4-1.8mm 范围〔标准规定 2.2mm〕，由于油管内径尺寸变小，所以浮塞工艺也免了，其实浮塞对圆珠笔芯起到了对油墨溶剂的挥发、枯燥结膜起到保护作用，也可以防止油墨吸潮，防止油墨氧化所以油管内径尺寸太小更简洁造成书写时断线，由于油墨流淌时阻力增加，单位时间内的流量大幅度削减，特别是在气温偏低的时候，油管内径尺寸太小的唯一好处就是使油墨在没有浮塞的状况下不倒流，而且不冒油科技人员做了一个试验，在一样的环境温度和湿度，一样的油墨粘度，不同的油管内径尺寸，试验前在三支不同内径尺寸的油管中注入一样高度，同时垂直直立，让油墨在重力作用下流到另一端，所流过的距离也一样，油管长度都为 75mm,则油管内径尺寸 1.83mm〔铜头后外圆 1.95mm〕，流完全程用时 23 分 6 秒钟，油管内径尺寸 1.41mm〔铜头后外圆 1.62mm〕，流完全程用时 35 分 30 秒钟，两支油管在单位时间内的流量分别是：内径尺寸 1.41mm，0.7052×3.14×75/35.5min=3.30mg/min，内径尺寸 1.83mm,0.9152×3.14×75/23.1 min=8.54mg/min，试验结果说明油管内径尺寸太小，则单位时间的流量将大大降低，假设用手快速划线可 300 圈/分钟=2700cm/min=27m/min，划 100m 大约用 4min，依据笔芯 1.0mm 球珠的出墨量要求 1.6mg/100m，而划线机 100m 耗时 23 分钟，即 4.5m/min 那么即使没有铜头，油管中的油墨也来不及供给，更不用说内径尺寸小的油管相差会更大， 储存墨量的削减笔芯更简洁枯槁，那么保质期也会缩短。
用 106 型笔芯为例，内径尺寸 1.4mm 的储墨量为：笔芯底面积×油墨高度×油墨比重，即0.72×3.14×90×1.17=180mg=0.18g，由此可见储墨量相差很大，由于一滴水简洁干，而一杯水不简洁干，当油管中某一局部溶剂挥发后，溶剂浓度高的地方向剂浓低的地方迁移，集中、渗透作用严峻受阻会引起局部枯燥，更何况圆珠笔用油墨是具有肯定的粘度浆状物12 、笔芯出墨系统主要参数简介圆珠笔的出墨系统主要是球珠与球座所组成书写时出墨是否均匀通畅，书写是否 润滑流利，除与油墨的性质有关系外，主要取决于出墨系统的构造外形及尺寸大小， 出墨系统中球座体构造提出：a.临界槽径；b.球珠与球座体相贴面积；c.环槽角体积；d.环槽角最大间隙；e.槽冲角等五个计算公式中介绍 a、b 计算公式a.临界槽径〔dm〕计算：式中：dm-直槽的临界槽径；Rs-球珠半径；α-内锥角半角，即 θ/2； h-圆冲冲深量；当直槽槽径 d＞dm 时，直槽与环槽相通，笔芯出墨流畅，书写流利b.球珠与球座体相贴面积〔Sm〕计算：式中：Sm-相贴面实际面积； Rb-球珠半径；Rs-球座体半径；h-直槽宽〔即球带的高〕；η°-相贴面直槽所对应的圆心角的弧度数。
13 、油墨脱节和变质这是指圆珠笔芯在油管内尚存有油墨，但书写不能出墨，造成这一现象的缘由是： a.球珠和球座收口协作不当，在加工过程中收口压力过大，球座紧紧包住球珠，间隙过小，使球珠无法滚动b. 油管或油墨通道中消灭空气泡，使油墨脱节在加工过程中注入油墨时由于油墨的温度过高，使油墨中产生很多微小气泡，当温度下降时油墨收缩，致使微小气泡聚拢起来形成大气泡，同时在笔芯离心过程中，离心速度或时间不够，未将气泡全部排解c. 在书写过程中由于倒写或书写不当，使球珠和球座之间油墨中断，致使空气进入球座体造成油管中油墨脱节d. 由于油墨的稳定性差，在储存和使用过程中产生结晶，结晶颗粒堵塞小孔及油槽， 阻碍了油墨的供给系统e. 由于油墨纯结度差，杂质沉淀后同样堵塞孔f. 笔芯灌注油墨时混入灰尘杂质g. 有些油墨质量不稳定，由于暴露空气中时间过长，位于球珠和球座间隙的油墨易枯槁油墨在笔芯中贮放时间长，在贮存及书写过程中，溶液必需稳定不发生沉淀结晶. 油墨中有杂质，油墨变质硬化，油墨内有汽包或杂质造成油墨脱节和拔节，致使油墨失灵而造成书写不好、书写不能出墨14 、油墨对铜头和球珠的腐蚀与磨损腐蚀后的球座外表更易磨损，在笔头上引起腐蚀的缘由有：a. 电化学引起腐蚀，球珠和球座是由两种不同的金属材料组成的两者间存在肯定的电位差，油墨就相当于电解质，所以就形成了腐蚀原电池的正负极，引起电化学腐蚀。
b. 笔头的材料在加工中残留肯定的内应力易引起应力腐蚀c. 笔头在清洗过程中由于残留肯定量化学杂质与铜起化学作用，加速了腐蚀油墨对球珠、球座体腐蚀性会影响圆珠笔书写质量，圆珠笔及笔芯书写性能的好坏 主要取决于球座体，球珠和油墨的质量，球座体的质量包括球座体本身的构造以及 与球珠和油墨的协作球珠与球座的间隙较小，收口过紧，使间隙内油墨量小，在 书写时引起球珠与球座间的直接摩擦，球座体易磨损，同时由于磨损使磨屑跟着油 墨在球珠与球座间起了研磨剂的作用，又加速了磨损直至“窝珠”严峻造成写不出， 同时磨屑有可能堵住小油孔使油墨流量变小，形成恶性循环目前球珠大局部承受的是不锈钢或碳化钨材料，耐磨性和耐腐蚀性能相对较差、简洁打滑，笔头承受的是不锈钢、镍白铜和铅黄铜材料，特别是铜的材质球座体耐磨性差、耐腐蚀性较差，因而常常消灭漏油、掉珠等现象目前氧化锆陶瓷材料由于具有硬度高、耐磨损、耐腐蚀等优点，被认为是最正确的球珠材料国产圆珠笔用油。