第12章中性和水性圆珠笔墨水.docVIP

第12章 中性与水性圆珠笔墨水 12.1 我国中性墨水的研究现状 中性笔(GEL INKPEN)是目前国际上最流行的一种新颖书写笔，使用中粘度凝胶状颜料型冻胶状墨水——中性笔墨水（gel-ink）供墨，是利用了胶体、表面活性、高分子化学等原理的高科技产品。中性笔虽然是属于圆珠笔一类的书写工具，但又有其自身明显的特点。 中性笔与传统圆珠笔之间的不同关键在于其笔尖内灌注的材料，传统圆珠笔芯内灌注的是油性的圆珠笔油墨，而中性笔内灌注的是在主溶剂中加入水和特殊材料制成的胶状物，因此，大多数中性笔上会标有“Gel”、“Jell”、“Jelly”等字样。“Gel”、“Jell”或“Jelly”都有胶状物、凝胶体、凝胶等含义，有时缩写为“G”或“GP”——GEL PEN的缩写。笔内的有机溶剂，其粘稠度比油性笔低、比水性笔稠。书写时墨水经过笔尖，便会由半固态转成液态墨水，中性笔墨水最大的优点是每一滴墨水均在笔尖上，不会挥发、漏水，墨水流动顺畅稳定，因而可提供如丝一般顺滑的书写感[1]。 中性笔的出现是现代科学技术发展到一定阶段的产物。传统的书写工具，因其不可避免的疏漏，限制了自身的发展，特别是近几年来随着中性笔快速增长和公众使用的认知度，现已成为各类书写工具的先锋，纷纷被国内众多笔类生产企业看好。九十年代中期，国内部分笔厂开始涉足中性笔的生产，经过十余年的努力，我国的中性笔产销量现已位居世界前列，但其技术含量较高的中性墨水仍依赖进口。 在国际上，中性墨水的生产企业主要分布在日本、美国、韩国和德国，他们都拥有高层次的科研队伍和先进的研究设备。而我国目前使用的中性墨水主要依赖进口，如日本的SILOHI（新老海）公司、MIKUNI（米库尼）公司、美国的NATIONAL（国宝）公司、韩国的S-LAND（爱思恋）公司和德国的DOKUMENTAL（文都）等公司，也有部分厂家使用国产墨水。进口中性墨水价格高昂，因而中性笔行业利润微薄。而国产墨水尚不尽人意，品种少，质量差，不能满足制笔行业的需求，目前还无法取代进口中性墨水。因此，按照中国制笔业发展以及市场的需求，开发研制中性墨水将具有极其重要的现实意义。 为使我国由制笔大国发展成为制笔强国，国内不少笔厂及研究单位曾对中性墨水制备技术进行大量探索性研究，但终因未完全解决好颜料的高效分散与乳化，导致产品稳定性差，长期存放易出现沉淀阻塞笔尖，同时色泽暗淡、腐蚀性强，出现泅水现象；其次，最初从业队伍的研究实力较弱，研发资金投入不足，故未能形成与国外知名厂家质量相当的中性墨水产品。在中性笔墨水的研究方面，主要应考虑以下问题： 首先，由于中性笔墨水的核心内容是颜料色素,所以高品质的颜料色浆是生产中性笔墨水的关键，在这一点上，由于国产颜料性能不稳定，或难于分散，制约着中性笔墨水的研发，一些研究机构只能使用进口颜料进行研发。中性笔墨水所需要的颜料色浆必须达到纳米级或准纳米级,而普通用于油墨生产的色浆是不能用于中性笔墨水的,否则会造成堵头等问题。　　　　第二，中性笔墨水所需要的颜料色浆不但要求细度小而且均匀,需要经过的特殊防沉淀和团聚的技术处理,才能保证颜料在墨水中不沉淀、不结块和书写流畅性。在这一点上，分散剂的选择是很重要的。一般说来，颜料在水中以悬浮体保持长时间的稳定状态是少有的，液体中原始粒子多数会结合成二次粒子，以至聚积成块。加入分散剂，能使固体粒子充分润湿，固体粒子就极易分散。分散剂是通过其润湿作用和渗透作用，渗透入原料粒子的间隙，在粒子的表面发生定向吸附，从而改变了固体粒子的表面性能，并使粒子表面带电，形成了双电层，阻止了粒子的聚集，而使颜料分散体系形成稳定。所以，在使用颜料作墨水色基时，最关键的是要加入合适的分散剂来逐步研磨，打破颜料缔合的二次结构，如果没有分散剂的作用共磨，将一事无成。分散剂的选择，首要条件是能使颜料被分散介质润湿，使分散剂吸附在粒子表面，降低表面能。 第三，是脱帽时间问题。优质的进口墨水制成的中性笔的脱帽时间长达几个月，而国产墨水制成的中性笔的脱帽时间仅数天。这里可能与使用的添加剂有关，如保湿剂的种类和用量问题，树脂遇到空气的凝固问题等。 第四，墨水的通用性要强，可以广泛的配合各种笔头，达到较好的书写性能，以利更好地成为笔厂的配套产品。目前的笔头材料有不锈钢、镍白铜、铅黄铜等材质，不锈钢笔头性能优良，可以配合各种墨水，但是价格较高，一般每个在9~10分人民币；镍白铜约为5分人民币；铅黄铜每个在3~4分人民币，但不耐腐蚀。为了降低成本，许多厂家使用铅黄铜笔头，这就要求制备出能配合使用于铅黄铜笔头的中性墨水，也给墨水的研制带来困难。 第五，是设备问题，许多。 目前,中性墨水笔存在的主要问题是:中性墨水笔配套用墨水,性能还不够稳定，或多或少地存在着分层沉淀,导致堵塞笔头不能出墨书写。其中性能相