圆珠笔油墨

小小圆珠笔虽然普通，曾经却是一道横亘在国人面前的难题。我们曾被嘲笑能造出航母来，而圆珠笔头却依赖进口。直到2016年太钢集团生产出高性能笔尖专用钢材，我国才摆脱了这种尴尬局面。 图1 下含Fe样品的截面形貌图 圆珠笔的制造需要掌握特种钢材的制造能力和极高的微米级精细加工能力。需要确保给笔尖稳定地供给墨水而不露墨，防止中断飞白，达到顺畅书写长久耐用的效果。那么我们日常使用的圆珠笔和水性笔笔尖是什么样的构造呢？我们随机拆开了两支笔芯，对其镶嵌磨抛后，放到Axia ChemiSEM扫描电镜下，去看看它们内部结构有什么差异。 图2 子 弹头笔芯和针管式笔芯的内部结构 圆珠笔其实是带球珠笔的总称，通常所说的圆珠笔和水性笔，实际上都属于圆珠笔这个类别，它们都是利用滚珠的转动达到书写的目。如上图2中，左图为子 弹头笔芯，右图为针管式笔芯，可以明显看到两者结构不同。一般子 弹头笔芯是通过金属切削将一根原棒切削成一个完整的笔头。这类圆珠笔头设计一般包括书写球珠和保持管或者称球座体，保持管设有能收纳自由旋转球珠的球珠室和后部孔、引导孔。笔头长度较长，我们可以通过Axia ChemiSEM的智能化大面积成像，轻松得到笔头的完整形貌，如下图3。（注：球座体内有弹簧，制样过程中损失部分，部分较大弹簧留在腔体右侧）图3 子 弹头笔芯大面积截面图 而针管笔芯一般由非切削方式加工而成，在加工成笔头之前，它是一根完整的细管。通过精密仪器从N个方向在细管前端打N个凹点，形成球珠的碗座，如下图4。 图4 针管式笔芯大面积截面图 对此样品截面的尺寸进行测量如图5，球珠直径在400μm以上，而其底座既要保证球珠稳定，又需保证球珠顺畅滚动：球座稍偏大些，球珠就掉出来了；球座偏小些，则球珠受到限制，无法流畅书写。图5 笔芯尺寸测量图 同时，通过Axia的多通道成像和实时能谱功能，我们可以同时得到材料形貌和成分信息，得到更全面的认识。下图6为实时观察的界面，通过双导航直观找到笔芯样品的位置，直观得到其形貌和成分信息结果，如图7所示。图6 Axia ChemiSEM 多通道同时成像界面 图7 笔芯实时能谱面分布图 球珠要长期承受压力和摩擦，其材质需要坚固耐磨，性质稳定。市场上球珠主流材质是碳化钨和特制不锈钢。通过实时能谱我们看到这两只笔芯的球珠材质均为碳化钨。小小的圆珠笔从进口到国产化的发展，也揭示着我国制造正从粗放化走向精细化发展，不断向产业升级迈进，不断提高国际竞争力。圆珠笔芯只是一个小问题，相信我们会不断挣脱各类技术封锁，展示出我国材料制造及加工的技术底蕴，大步前行。 参考文献[1]洪鸿. 圆珠笔芯技术解决折射中国制造困境与希望[J]. 先锋队, 2017(3Z):2.[2]石井佳秀. 圆珠笔头、圆珠笔芯、圆珠笔以及圆珠笔头的制造方法.[3]https://www.sohu.com/a/657860891_121617550https://zhuanlan.zhihu.com/p/137574283

小小圆珠笔，藏着大学问圆珠笔看似简单，实则不然。小小圆珠笔藏着大学问，不瞒你说，就单是其中的圆珠笔芯制造工艺，就曾难倒了不少人。在2017年之前，就这小小的钢珠却无法实现中国制造。对于中国这样一个制造大国来说，可以造出高铁、大飞机，怎么就造不出一个小小的笔尖钢呢？原来钢珠虽小，但生产工艺却不比钟表制造简单，对精度要求非常苛刻。生产一个小小的圆珠笔头，需要二十多道工序，加工精度须达到千分之一毫米的数量级。这么高的加工精度，对不锈钢原材料的性能要求极高，既要容易切削，加工时还不能开裂，小小笔尖考验着中国制造。经过不断试验攻关，中国成功研发出超易切削钢丝，一家钢铁厂一天的产量就能满足整个制笔行业一年的需求。但是，难题又来了！一粒笔芯钢珠直径不足1毫米，体积微小，重量很轻，生产过程中，企业是如何精确统计这些球珠的数量呢？奥豪斯Ranger 7000 拥有强大的扩展能力，外置天平功能可外接奥豪斯电子天平一键即可导入天平称样数据，样品重量可直接显示在Ranger ™ 7000主屏幕上，避免手工输入。采用了高精度电磁力传感器的Ranger™ 7000，量程3kg，精度可达0.01g，内部计数分度高达6,000,000， 又可轻松满足用户的高精度称重需求。以上组合同时保证了样品的重量精度及样品平均单重的准确性，省去繁琐的人工计算过程，减少人为差错，得到准确的技术结果。除此之外，Ranger™ 7000高精度计数秤还能在一秒内得出计数结果，在保证精准的同时还极大程度地提高了客户的产线工作效率。奥豪斯 Ranger™ 7000高精度秤让您的称量更智能

p style=" text-align: center text-indent: 0em " span style=" font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai " i span style=" text-indent: 2em " 它被誉为改变世界的十项小发明之一 /span /i /span /p p style=" text-align: center text-indent: 0em " span style=" font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai " i 曾经，它是国人之殇 /i /span /p p style=" text-align: center text-indent: 0em " span style=" font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai " i 如今已是中华崛起的添焰柴 /i /span /p p style=" text-align: center text-indent: 0em " span style=" font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai " i 可是一次抽检 /i /span /p p style=" text-align: center text-indent: 0em " span style=" font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai " i 却让它在华夏再度蒙尘 /i /span /p p style=" text-align: center text-indent: 0em " span style=" font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai " i 它就是圆珠笔 /i /span /p p style=" text-align: center text-indent: 0em " span style=" font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai " i 今天让我们来走近它的起起伏伏 /i /span /p p style=" text-align: center " img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201909/uepic/c953d3d9-8575-43d0-bfd8-597e164d73b9.jpg" title=" 笔尖上的大国崛起 如何解救抽检滑铁卢？.jpg" alt=" 笔尖上的大国崛起 如何解救抽检滑铁卢？.jpg" / /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " span style=" color: rgb(0, 176, 240) " strong 从此圆珠笔有了真正的中国制造 /strong & nbsp /span & nbsp & nbsp & nbsp /p p style=" text-align:center" img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 500px height: 283px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201909/uepic/a74e46a7-89d8-4048-83b2-a726676cf9f0.jpg" title=" 笔尖上的大国崛起 如何解救抽检滑铁卢？1.jpg" alt=" 笔尖上的大国崛起 如何解救抽检滑铁卢？1.jpg" width=" 500" height=" 283" border=" 0" vspace=" 0" / /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 曾几何时，一个真实的笑话刺伤了中国制造业无数同仁的心：中国造得出高楼大厦，造得出飞机大炮，却被造不出一个小小的圆珠笔头。别看又小又常见，制造圆珠笔头却非常困难。圆珠笔头主要分为笔尖上的球珠和球座体。在球珠方面，我国已经有广泛的应用，但是球座体的生产则需要苛刻的材料选择和超高的加工精度。 /p p style=" text-align:center" img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 500px height: 500px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201909/uepic/c4ca6f0f-9a67-4311-85b2-f04e08282e49.jpg" title=" 笔尖上的大国崛起 如何解救抽检滑铁卢？2.jpg" alt=" 笔尖上的大国崛起 如何解救抽检滑铁卢？2.jpg" width=" 500" height=" 500" border=" 0" vspace=" 0" / /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 在材料方面，用于生产笔头的钢料各元素含量哪怕偏差零点一个百分点，钢材的性质就会不同，而在加工方面，球座体上面有五条引导墨水的沟槽，加工精度都要达到千分之一毫米的数量级。由于技术复杂且利润率低，因此，长期以来这项技术一直被瑞士和日本垄断，其他国家包括美国在内都只能依靠进口。 /p p style=" text-align:center" img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 500px height: 279px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201909/uepic/7913edb3-6be5-4078-9f50-d484f19de40a.jpg" title=" 笔尖上的大国崛起 如何解救抽检滑铁卢？3.jpg" alt=" 笔尖上的大国崛起 如何解救抽检滑铁卢？3.jpg" width=" 500" height=" 279" border=" 0" vspace=" 0" / /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 然而，2016年9月，圆珠笔尖在中国峰回路转，太原钢铁集团公司经过近六年的厚积薄发终于自主研发出可供应市场的笔尖钢材料。首批直径2.3毫米的不锈钢钢丝，甫一出世，在中国的销量就呈指数级上升，就此圆珠笔头写上了中国制造的名字。中国也成为了继瑞士和日本后，世界上第三个可以生产圆珠笔头的国家。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " span style=" color: rgb(0, 176, 240) " strong 蒙尘的中国骄傲：抽检不合格率连番超两成 /strong /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 时间来到2019年，近日，上海市市场监督管理局近期抽查了来自浙江、上海、广东等9个地区、46批次的笔尖产品。令人大跌眼镜的是，整体不合格检出率竟然高达22%。不合格的类型包括书写性能不合格如字迹变淡、断线、安全性能差等。 /p p style=" text-align: center " img style=" width: 500px height: 255px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201909/uepic/97e5e80c-8ca9-42f9-96d6-d874b232a391.jpg" title=" 笔尖上的大国崛起 如何解救抽检滑铁卢？4.jpg" width=" 500" height=" 255" border=" 0" vspace=" 0" alt=" 笔尖上的大国崛起 如何解救抽检滑铁卢？4.jpg" / /p p style=" text-align: center " img style=" width: 500px height: 253px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201909/uepic/ac3a382a-8f54-4698-b6b4-8fa0acdf26eb.jpg" title=" 笔尖上的大国崛起 如何解救抽检滑铁卢？5.jpg" width=" 500" height=" 253" border=" 0" vspace=" 0" alt=" 笔尖上的大国崛起 如何解救抽检滑铁卢？5.jpg" / /p p style=" text-indent: 2em text-align: justify " span style=" text-align: justify text-indent: 2em " 这样的事件已经不是第一次发生，在2018年，浙江省质监局对市场销售的圆珠笔产品进行了买样检测，批次的不合格率也高达20.8%。在尖端技术上有了重大突破，却在抽检的过程中接连滑铁卢，说好的笔尖上的大国崛起，却接连蒙尘& #8230 & #8230 /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 警钟长鸣，想要发展真正的科技，除了尖端技术研发外，能够保证产品可靠性和市场应用的检测手段也必不可少。仪器信息网特汇总了一些与圆珠笔相关的检测方法，与读者共享。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " span style=" color: rgb(0, 176, 240) " strong 浅析圆珠笔检测药方 /strong /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " strong （1）压力检测 /strong /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 压力检测，对于是圆珠笔来说至关重要，笔尖在多大压力范围内可以正常写字？不能正常出墨？多重会损坏笔尖或纸张？& nbsp 笔壳又能在多大压力范围内正常使用，不会掰坏？这些都需要进行压力检测。进行压力检测，可以使用带自动显示的拉压试验机（或万能试验机），在整个试验过程中，实时显示试验力、峰值、试验状态等信息。 /p p style=" text-align:center" img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 500px height: 558px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201909/uepic/b5c092f5-09cc-4d1f-b7dc-4ec7239f2059.jpg" title=" 笔尖上的大国崛起 如何解救抽检滑铁卢？6.jpg" alt=" 笔尖上的大国崛起 如何解救抽检滑铁卢？6.jpg" width=" 500" height=" 558" border=" 0" vspace=" 0" / /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " strong （2）抗泄漏性检测 /strong /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 圆珠笔的笔管和笔芯是墨水泄露的重灾区，相信在求学路上，我们都曾深受其害，笔废了也就罢了，手心、糊口、指甲缝变色就比较愁人，几滴墨水坏了几层纸的“杯具”也时有发生，要是一不小心泄露的墨水光顾到衣服上，那更是满心的羊驼飞奔。 /p p style=" text-align:center" img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 300px height: 239px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201909/uepic/8f98dbd7-bce9-4c5c-ac3e-c92f93a0e47f.jpg" title=" 笔尖上的大国崛起 如何解救抽检滑铁卢？1000.jpg" alt=" 笔尖上的大国崛起 如何解救抽检滑铁卢？1000.jpg" width=" 300" height=" 239" border=" 0" vspace=" 0" / /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 因此圆珠笔的抗泄漏性检测至关重要，而根据我国行标QB/T 1655-2006，该项检测需要用到密封试验仪（减压仪）。该仪器采用减压原理检测水性圆珠笔和笔芯的抗泄漏性能，仪器可自动恒压补气，自动反吹卸载和自动结束试验，操作十分方便。 /p p style=" text-align:center" img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 500px height: 327px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201909/uepic/918f2b0d-8c08-4e93-bd04-cf9ae2d715c5.jpg" title=" 笔尖上的大国崛起 如何解救抽检滑铁卢？7.jpg" alt=" 笔尖上的大国崛起 如何解救抽检滑铁卢？7.jpg" width=" 500" height=" 327" border=" 0" vspace=" 0" / /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 使用该种方法检测需要将储墨容器中储有占容量1/2的笔作为试样，仅需按照国标调整真空度和真空保持时间，仪器就会自动测量试样笔的抗泄漏性。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " strong （3）字迹检测 /strong /p p style=" text-align:center" img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 300px height: 212px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201909/uepic/ce8179d9-63e3-408e-a2a3-7e2c8529b177.jpg" title=" 笔尖上的大国崛起 如何解救抽检滑铁卢？8.jpg" alt=" 笔尖上的大国崛起 如何解救抽检滑铁卢？8.jpg" width=" 300" height=" 212" border=" 0" vspace=" 0" / /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 推理剧场时间：李老太突发脑溢血不幸去世，老人有两个儿子，据说曾在今年年初立遗嘱将自己在北京三环的大房子留给其中最更孝顺的一个。可不曾想，两个儿子竟然都拿出了声明自己有继承权的遗嘱，最后闹上了法庭。李鬼李逵，孰假孰真？ /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 聪明的法官发现两份遗嘱都是用圆珠笔写的，于是当机立断：“先去做个字迹真伪及形成时间的检测吧”！是的，这就是圆珠笔检测中又一个非常重要的检测类别——字迹检测。字迹真伪及形成时间检测，常发生在帐目、收据、契约、遗嘱等内容相关的刑事和经济案件中。在法庭科学中常需要对使用圆珠笔添加、涂改和伪造的文件内容及圆珠笔油墨进行分析。 /p p style=" text-align:center" img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 500px height: 335px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201909/uepic/d0f108a0-b289-4b94-b47d-c59aa0cabe6e.jpg" title=" 笔尖上的大国崛起 如何解救抽检滑铁卢？9_看图王.jpg" alt=" 笔尖上的大国崛起 如何解救抽检滑铁卢？9_看图王.jpg" width=" 500" height=" 335" border=" 0" vspace=" 0" / /p p style=" text-indent: 2em " 常用的检测方法有两大类，非破坏性方法和破坏性方法： br/ /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " strong span style=" color: rgb(0, 176, 240) " 非破坏性分析方法 /span /strong 主要有紫外-可见光谱法、FTIR法、显微分光光度法和各种发光光谱法等。例如，利用FITR显微镜的Micro-ATR采样技术，就可以无损探测纸张上的笔记色痕，区别不同种类的油墨，真实地表现了书写在纸张表面油墨的结构信息。 strong span style=" color: rgb(0, 176, 240) " 破坏性分析方法 /span /strong 主要有薄层色谱法、高效液相色谱法、气相色谱法和毛细管电泳法等。例如采用高效液相色谱法，就能够依据圆珠笔油墨字迹中染料成分随时间的变化规律，鉴别圆珠笔油墨字迹的相对形成时间是否相同，并判断先后次序。现在，还有用 strong span style=" color: rgb(0, 176, 240) " 激光剥蚀电感耦合等离子体质谱 /span /strong 进行圆珠笔书写字痕检测的方法。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 其实不仅仅是在案件调查中，字迹检测本身就是决定日常决定一支圆珠笔质量的核心， /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 其书写字迹的油墨种类、字迹深浅（字痕）、在不同纸张上的字迹，都是重要的检测指标。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " strong （4）挥发性苯系物质检测 /strong /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 小小的圆珠笔也可能有大大的危害。苯、甲苯、二甲苯，等苯系物质可以让圆珠笔的油性笔芯，不晕染、书写流利，且成本低易挥发，因此曾被很多商家使用。但由于苯含有毒性，在圆珠笔中被过量使用，容易对人体造成伤害，长期使用这类圆珠笔，会造成慢性苯中毒，引起造血和免疫机能损伤，甚至引起白血病。因此圆珠笔油墨成份中是否含有苯，苯的含量多少也是非常重要的检测项。 /p p style=" text-align:center" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201909/uepic/0e964325-fe4b-4ea8-bf00-aa2501889b63.jpg" title=" 笔尖上的大国崛起 如何解救抽检滑铁卢？10.jpg" alt=" 笔尖上的大国崛起 如何解救抽检滑铁卢？10.jpg" / /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 利用气相色谱-质谱法可以对圆珠笔中的挥发性苯系物含量进行分析。根据保留时间和离子丰度比定性，即可检测样品中是否含有苯系物并计算出每千克样品中苯系物含量的质量范围。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " strong （5）封胶检测 /strong /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 新买的圆珠笔，笔尖经常有个红色的乳胶状小圆点，抠掉小圆点，才可以正常地用圆珠笔写字。这个小圆点的学名叫做密封胶，顾名思义，是用来对圆珠笔进行密封保护的，常采用合成树脂为原材料。一方面可以隔绝笔头内墨水与外界接触，以免墨水溶剂挥发及被空气氧化变质，延长产品在仓库及货架存放期，另一方面，也可以保护笔尖在产品储运过程中因碰撞变形产生品质不良。 /p p style=" text-align:center" img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 500px height: 500px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201909/uepic/789a1598-2996-4ced-9a34-d09a3949c916.jpg" title=" 笔尖上的大国崛起 如何解救抽检滑铁卢？11.jpg" alt=" 笔尖上的大国崛起 如何解救抽检滑铁卢？11.jpg" width=" 500" height=" 500" border=" 0" vspace=" 0" / /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 别看密封胶小，一个合格的密封胶在出厂前至少需要进行7大检测试验：安全性测试、涂膜百格试验、封胶笔芯跌落试验、封胶笔芯高低温试验与冷热循环试验、封胶笔芯加速老化测试试验、脱胶后笔头显微检测、封胶笔芯初写性能试验等。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 其他试验根据字面意思就很好理解，这里对百格实验简单介绍下：该实验室检测涂层或镀层附着力的国标检测方式，可以在一定程度上反应涂层柔韧性的优劣。操作步骤如下：在涂层上划出大小相等的方格，随后用专用胶带拉拔，根据涂层脱落情况，在进行附着力判断。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 小小圆珠笔，检测真不少，以上也只是圆珠笔所需检测项中的一部分，更多有关圆珠笔的检测类别欢迎读者朋友们在评论区补充。 span style=" text-indent: 2em " 圆珠笔尖的自研成功，是我们大国崛起的骄傲，而现在是时候拿起“检测”的武器，捍卫属于我们中华民族的科技荣耀！！！ /span /p