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第11章圆珠笔墨水

近年来圆珠笔类产品发展迅速，已由传统的油性墨水圆珠笔发展为中性墨水圆珠笔、水性墨水圆珠笔、中油性墨水圆珠笔、可擦性墨水圆珠笔等。根据QB／T3651.2-1999《圆珠笔名词术语》行业标准，全国制笔标准化中心将圆珠笔定义为：“利用球珠滚动带出书写介质形成字迹的书写工具统称为圆珠笔。其书写介质为油性的即为传统的油性圆珠笔(即传统圆珠笔)；书写介质是水性的称为水性圆珠笔(滚珠笔)；书写介质的粘度介于油性和水性之间的称为中性圆珠笔(中性笔)；书写介质的粘度介于油性和中性笔之间的称为中油圆珠笔(中油笔)；书写介质形成字迹后可擦去的称为可擦圆珠笔”。可见，中性笔、水性笔、可擦圆珠笔、中油笔等产品均属圆珠笔类产品。

11.1 圆珠笔的产生和发展

11.1.1 圆珠笔的产生

美臀坐垫圆珠笔（ballpen）是现代书写工具中最大的产业，它的原型起源于匈牙利人拉兹娄·比罗(Lazlo brio)。匈牙利记者拉兹娄·比罗在新闻速记中使用钢笔感到不方便，有时墨水用完了，

措手不及；有时笔尖堵塞不出水，急的要死，使劲大了笔尖还会将纸划破。于是，比罗决心自己设计一种不需补充墨水而且书写快速流利的书写工具。

1938年，匈牙利记者拉迪斯格·比罗他的兄弟格奥尔帮忙，弟兄俩发明了第一支实用的圆珠笔。它使用的是能迅速变干的印刷油墨，以“油溶笔”的名称在英国为这项发明申请了专利。英国政府后来许可他们为英国空军飞行员制作圆珠笔，因为圆珠笔在高空不会漏油，而自来水笔会漏墨水。翌年，爱弗释(Eversharp)公司买下了比罗这一构想的专利。

二战爆发后，他们迁到了南美洲的阿根廷，继续生产“油溶笔”，但是由于油墨的质量不过关，书写时经常弄得一手油污，产品严重滞销。1944年他们将发明专利权卖给了美国的永利公司。永利公司老板雷诺请加里福尼亚的化学工程师费兰茨基对油墨进行了改良，加入乙醇等化学物质使它完全克服了原来的缺点，很快生产出第一批笔。由于这种笔的顶端有一个金属小球，所以雷诺命名它为“ballpen”，意为球笔，后来大家叫它圆珠笔。圆珠笔刚推向市场之初，正值第二次世界大战尾声，在美国制造成功! 为了耸人听闻、招揽顾客，雷诺兹别出心裁地将这种全新概念的笔与相提并论，并雅称为“原子笔”。还声称，他的原子笔可以在水下写字，还可以在寒冷的北极使用，不仅携带方便，且不用灌墨

水而可以长期书写。
1945年，芝加哥商人米尔顿·瑞诺兹(Reynolds)看到圆珠笔在零售店里销售，买了一些样品，在此专利的基础上进行了改良，而不触及比罗的专利，并开始了大量生产和销售，以0．80美元的成本，售价12.50美元，第一天就卖出了8000支而获得了十万美元。在这期间他普在《纽约时报》刊登广告，号称为“原子时代的笔”，这就是为什么香港和台湾称圆珠笔为“原子笔”的原由。

电子束焊接第二次世界大战后，美军进驻日本，几乎美国大兵胸前都携有圆珠笔，这就是圆珠笔进人日本的开始。1946年圆珠笔的销售超过自来水笔。1947年后，日本人开始生产和销售自己研制的便宜而简便的圆珠笔，从此很快在全世界普及。1950年：法国男爵马塞尔·比什成立了比克公司。他的公司擅长于大量生产圆珠笔。如今，比克公司是世界上最大的制笔公司，每天销售2100万枝笔，一年76亿枝[1]。

11.1.2 圆珠笔的发展

随着化学工业和科学技术的发展，圆珠笔墨水和圆珠笔芯的出墨结构也在不断地改进，近

年来出现了形形、丰富多彩的新型圆珠笔，如油墨圆珠笔、水性圆珠笔、纤维芯水性圆珠笔、针管型水性圆珠笔、直溢型水性圆珠笔、塑料头圆珠笔签字笔、冻胶墨水圆珠笔、压力圆珠笔、可擦圆珠笔、耐久性圆珠笔等[2]。圆珠笔类产品是多品种、多规格、多用途、消耗型的产品，在国内外市场上一直需求相对稳定，且在不断增长。

在日常生活中，我们一般把书写介质为油性的称为油性圆珠笔，即我们平时所谓的圆珠笔。普通圆珠笔即油性圆珠笔，其特征是书写材料为溶剂型的油墨，粘度约为1020Pa·S，常温下的表面张力约为40mN/m。油性圆珠笔中墨水的特性是粘稠度高，油渍较多。目前许多笔芯的生产厂商为了降低生产成本，提高产品的价格竞争能力，不断地缩小油管的内径，由原来的内径2.2毫米缩小到现在的内径1.4毫米，个别的甚至内径1.4毫米都不到。苏州雄鹰笔墨科技有限公司有关圆珠笔的实验报告（中国制笔信息网，2007-2-13）中指出：油管内径太细时，油墨流动时阻力将增加，单位时间内的流量大幅减小，特别是气温偏低时更是如此。根据圆珠笔油墨行业标准，圆珠笔油墨灌入101笔芯的保质期是二年，油管内径太细时，笔芯的保质期将缩短。这是因为贮墨量的减少，使笔芯更容易干涸。当油管中某一部分溶剂挥发后，溶剂浓度高的地方会向浓度低的方向迁移、扩散、渗透，而当油管内径很细时，这种迁移、扩散、渗透作用严重受阻，会引起局部干燥，从而缩短笔芯的

保质期。

书写介质为水性的圆珠笔曾被称为签字笔、宝珠笔、滚珠笔等，所用的是为以水为溶剂的书写材料，粘度较低，接近墨水，在日本称为水性圆珠笔，欧美称为滚珠笔，由于出墨、储墨和笔头结构不同，有多个品种。

分界开关控制器

书写介质的粘度介于水性和油性之间的称为中性圆珠笔，其英文原意是胶状墨水笔小型振动器(GEL INKPEN)，使用的是以颜料为主要材的水性凝胶状墨水，笔的结构与油墨圆珠笔基本相同，是圆珠笔大门类中新派生出来的一种新兴书写工具，如今已风靡世界。中性笔最早起源于日本，1982年日本樱花公司（SAKURA）研发出颜料墨水的新技术，并在1984年推出世界上第一支中性胶状墨水笔，称为Gelly Roll Ballsign，中性圆珠笔由此诞生。中性笔书写的字迹类似钢笔墨水，外形类似圆珠笔，它的特点介于已有的油性圆珠笔和水性圆珠笔之间，集油性圆珠笔和水性圆珠笔的优点，所以在日本和我国称为中性笔或中性圆珠笔。

自中性笔诞生以来，中性笔行业飞速发展。在日本，止痒沐浴露1993年的油性和中性圆珠笔的比例为2：1，到了1999年完全逆转为中性圆珠笔占主导。就我国而言，中性笔大约1994年上市，当时价格较高，每支十几元，国产中性笔98年左右开始上市。90年代初期，温州有一企业

开始批量生产中性笔，当时由于工艺不十分成熟等原因而导致的质量不稳定，因此未能在国内形成市场。此后贝发、昌隆、爱好、乐美、成路、白金、百能、晨光等颇具实力的制笔企业相继开始生产中性笔，但其笔尖、墨水主要依赖进口。

目前，我国是世界上生产中性笔最多的国家。由于中性墨水圆珠笔的生产已趋普遍，使用正在大力普及，所以产量迅速上升，2003年的产量约为30亿支，2004年的产量达40多亿支，其中60％以上出口，而国内外的市场需求量也正在逐步地上升。以广东乐美文具有限公司为例，其真彩系列的中性笔日产量300万支，年产量10亿多支，30%用于出口，70%的产品占据国内30%的市场份额，年销售额4亿人民币，乐美“真彩”获2004年最有价值品牌，价值8.56亿元。

中性笔与传统的油性圆珠笔相比,问世时间虽还不长,投放市场至今才几十年的时间,但因中性墨水笔书写流畅,书写手感轻捷舒适,字迹清晰,泽感好,且具有书写字迹耐水、耐晒、保存期长等特点，所以迅速地被消费者所接受，现己在国内外广泛使用，成为新一代书写工具的流行指标。另外,由于中性墨水笔使用的墨水已趋多种多样，所以中性墨水笔的用途日趋广泛，除主要用作书写外,还可做标志符号、美工、绘画等用。近年来，中性墨水笔处于

持续、快速的发展中，国内外的市场需求量不断地上升。现在在人们的手中，钢笔已逐渐淡出日常生活。有媒体惊呼：“中性笔清纯登场，钢笔即将谢幕”。但也有专家指出，中性笔属于一次性消费品，笔杆的原料主要是聚苯乙烯或改性聚苯乙烯，均以耐老化、抗腐蚀及不能自行降解而著称。笔芯中含有的挥发性物质、多余的墨水、尾塞油等，笔芯仍掉以后会造成土壤、河川的污染，在这一点上远不如经久耐用的钢笔更有利于环保。

中性笔也有书写型、记号型、美工和绘画型等品种，目前中性墨水笔品种齐全，笔头规格多种多样，产品的档次水平在不断提高，花品种不断丰富，从而适应了不同消费层次和各种用途的需要，适应着国内外市场日益增长的需要。尽管签字笔、中性笔均属于圆珠笔一类的书写工具，但它们有其自身明显的特点，因此，有时把它单独列为一类。由于中性笔墨水的重要性，在本书中将作为单独的一章来讨论。

11.2 油性圆珠笔墨水

油性圆珠笔墨水也称圆珠笔油墨，是一种粘稠液体，其主要成分是染料、树脂和溶剂。目前国内外厂家的油墨生产工艺和技术水平不同，所采用的配方也不尽相同，有含一种展剂的，但大多数含两种展剂，种类繁多。最初是用高粘度油墨配不同的颜料制成，从出

现到现在经历了两次大的变化。1945年在市场上销售时，是以甘油酸酯为原料的油基溶剂，故称为油笔，这种物质虽然比较便宜，但是油可以透过纸张，有淹纸的现象。它比自来水笔书写流利，并可复写，但由于它的油墨是一种粘稠性物质，随着温度的变化粘度就会有较大的变化，常常因外界温度的变化使圆珠笔发生渗漏、“冒油”等现象。

油墨是一种粘性油质，是用胡麻子油、合成松子油（主含萜烯醇类物质）、矿物油（分馏石蜡的纸上写字，不然油、蜡嵌人钢珠沿边的铜碗内影响出油而写不出字来，还要避免笔的撞击、曝晒，不用时随手套好笔帽，以防止碰坏笔头、笔杆变型及笔芯漏油而污染物体。如遇天冷或久用笔不出油时，可将笔头放入温水中浸泡片刻后再在纸上划动笔尖，即可写出字来。

1950年前后，在溶剂方面进行了大的改革，开始出现醇型的“油”。将油类改为二元醇及芳香醇类，如l,3—丙二醇、l,2—丙二醇、2,3—丁二醇、己二醇、苯甲醇、苯氧基乙醇以及二甘醇等，并加入高聚物和树脂，增加粘度，以改进其淹纸性，常用的是醇酸树脂，由蓖麻油与邻苯二甲酸酐缩合而成。

1954年以后在染料方面有很大的变化，最初使用的只有三苯甲烷类染料，这种染料具有不

稳定性。1954年开始加入稳定的铜酞菁染料，使圆珠笔墨水的性能有了很大的改进，时至今日仍在使用。但应注意的是有些圆珠笔厂仍然使用油基的圆珠笔油，也有部分厂家仍未加入铜酞菁染料。

目前，圆珠笔油的主要成分是：染料，有碱性染料和铜酞菁染料等；溶剂，以二元醇和芳香醇为主，如乙二醇、苯甲醇等；树脂，主要是醇酸树脂；另外还有pH调节剂、防腐剂等。该笔比一般钢笔坚固耐用，但如果使用保管不当，往往写不出字来，这主要是因油墨变干粘结在钢珠周围阻碍油墨流出的缘故。下面是几种圆珠笔油墨的制备方法。

11.2.1黑圆珠笔油墨的制备