中性笔墨水润滑体系及其书写性能研究

发布时间：2020-06-17 14:11

【摘要】：作为中性笔核心原材料之一的中性墨水,其性能的好坏对中性笔的书写性能有着至关重要的影响。影响中性墨水性能的因素有很多,如墨水的触变性、假塑性、润滑性、保湿性、粘度和表面张力等。本文通过对影响墨水性能的众多因素分析,发现墨水的润滑性尤其是一个关键指标,良好的润滑性能有利于书写时笔头出墨流畅均匀、线条平整饱满,而润滑性较差会导致在书写过程中因磨损问题墨水无法顺利写完。墨水自身良好的润滑以及墨水与笔头的优化匹配对中性笔的性能起到决定性作用,因此本文首先对中性墨水基础配方体系进行研究,选取不同性质的原材料进行配伍,重点筛选增稠剂、保湿剂等关键组分,构建出一种适用于书写的中性墨水基础配方,在此基础上从润滑剂种类及其用量两个方面探究中性墨水配方中润滑剂对书写性能的影响,最终获得一种润滑性能好,手感舒适且长期稳定的中性墨水配方。另外,本文创新性的对中性笔灌装墨水之前的启停阶段的摩擦磨损问题进行研究,发现笔头球座体表面存在一层约500 nm厚的书写润滑膜,对中性笔书写性能也有一定影响。该润滑膜是在切削油辅助下加工易切削不锈钢金属笔头时,通过化学吸附效应吸附于球座体表面的,主要由烃基羧酸或者烃基醇等亲水性物质构成;球珠和球座体之间是边界润滑状态,球座体表面书写润滑膜的存在降低了笔头的摩擦和磨损,与不含润滑膜的结果相比,其摩擦系数降低了32%,磨损量降低了77%,不含润滑膜的笔头制成的笔芯线迹呈现规律性色淡、出墨量持续降低,笔芯划线600 m时因磨损较大完全失效,而含润滑膜的笔头制成的笔芯线迹饱满清晰,出墨量波动较小。润滑膜表面亲水性物质可以提高球座体与书写介质的润湿性,进而实现中性笔的长效润滑。
【学位授予单位】：西安科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：J292.1;TQ638
【图文】：

笔头,中性笔,内部结构,球珠

性笔笔头笔笔头是影响书写性能好坏的关键因素之一，要开发出匹配笔头的笔头进行全方位的了解。中性笔出现后，笔头内部结构持续优化，本稳定：主要由球珠和球座体两部分组成，如图 1.1 所示，球珠一般用“双珠”结构——除了笔尖的球珠外，在笔尖和墨水囊交界处还漏墨的球珠。球座体内部根据结构和功能的差异分为三个不同的部孔、小孔和油槽，分别用于安装球珠，储存墨水、传输墨水等功能通渠道。其中油槽通常有三孔和五孔两种类型。笔头是决定书写性其结构复杂、精度高，对材料的均匀性、稳定性与切削性要求极高钨和氧化锆陶瓷；球座体采用铅黄铜、镍白铜和易切削不锈钢，上头微孔高速切削（20 000 r/min）、微结构精密加工（精度±4 μm）/100m）等要求[10,11]。

中性笔,笔头,外观,墨水

针管头针管弹簧头图 1.2 常用中性笔笔头外观结构Fig.1.2 The appearance structure of gel pen tip in common use3 中性墨水简述3.1 中性墨水的组成中性墨水是一种专门灌装于中性笔笔芯的墨水，它的粘度低于油性圆珠笔中的油，高于水性圆珠笔中的墨水，之所以具有这种中等粘度特性的原因主要是因为在墨水散及制备过程中，水溶性有机溶剂和高分子材料的添加提高了墨水的粘度，中性墨水触变性相对较高，同时还表现出非常好的假塑性，不会像油性圆珠笔一样存在麻点、墨等问题，也不会像钢笔一样出现漏墨等现象。书写时，球珠在球座内滚动对墨水产一定剪切作用，墨水由于具有触变性粘度会降低，由凝胶状的半固态变为液态从笔头出，实现书写性能。当书写停止时，施加到墨水上的相应剪切应力消失，墨水在极短时间内粘度增加，呈现出一种高粘滞状态，流动性变差，从而不会发生积墨和漏墨现

【参考文献】