寶珠筆

寶珠筆油墨的色素是染料。墨水顏色主要有藍、紅、黑三種，其中尤以藍色油墨使用最多。過去藍色油墨中的色素成分是鹽基品藍和鹽基青蓮，溶劑是氧化蓖麻油、蓖麻油酸。由於鹽基性染料不耐光（耐光度只有1級-2級），不耐熱，不耐酸鹼，所以耐久性差，現已被淘汰。

從現有的資料來看，最早出現圓珠筆這一名稱的時間是1888年，當時，一位名叫約翰·勞德的美國人曾設計出一種利用滾珠作筆尖的筆，但他未能將其製成便於人們使用的商品。

1895年，英國市場上也曾出售過商品化的非書寫用圓珠筆，因其用途狹窄，未能流行起來。1916年，德國也有人設計製作過一種新型的圓珠筆，其結構與今天的圓珠筆較為接近，但性能較差，未能引起廣泛的重視。

1936年，匈牙利的比羅在新聞印刷廠承擔文字校對工作，在用鋼筆改清樣時，常常發生浸潤模糊現象，為此，比羅開始琢磨，能否試製一種其它的書寫工具來代替鋼筆。經過一段時間的試驗，他用一根鋼圓管灌滿速干油墨，在一端裝上鋼珠作為筆尖。然後，他在各種能書寫的材質上進行書寫試驗，發現均可留下抹不掉的痕迹，而且筆管內的油墨也不易溢出，試驗成功了。1940年，他又對其發明進行了改進，於1943年7月10日申請了專利，1945年開始投入市場。

圓珠筆是利用鋼珠的旋轉把油墨寫到紙上的一種書寫工具。第二次世界大戰後，圓珠筆傳入中國。精明的商人大做“原子筆”的廣告，借不久前在日本爆炸的原子彈的餘威來打開銷路。其實，“圓珠筆”與原子並無關係，只是讀音相近而已。

圓珠筆與自來水筆不同，由於它使用的是干稠性油墨，依靠筆頭上自由轉動的鋼珠帶出來，因此不滲漏、不受氣侯影響。很快就在世界上流行起來，僅日本一年就要消耗4億支圓珠筆。

圓珠筆品種繁多、式樣各異，就質量而言又有高、中、低等不同檔次，但從類別上說，基本上可分為油性圓珠筆和水性圓珠筆兩種。

⑴油性圓珠筆 俗稱圓珠筆。所使用的筆頭槌珠多採用不鏽鋼或硬質合金材料製成。球珠直徑的大小，決定了字跡線條的粗細。常見的球珠直徑有1毫米、0.7毫米、0.5毫米三種(產品的筆身或圓珠筆芯上往往會註明)。圓珠筆的油墨是特製的，主要以色料、溶劑和調黏劑混合而成。常見的顏色有藍、黑、紅三色。普通油墨多用來作一般書寫，特種油墨多用來作檔案書寫。作檔案書寫用的油墨，在筆芯上一般注有記號，如國產筆芯就注有DA的字樣。

油性圓珠筆是圓珠筆系列產品的第一代產品品種，從批量投放市場，至今已有60多年了。經過長期的改進完善，油性圓珠筆生產工藝成熟，產品性能穩定，保存期長，書寫性能穩定，現已成為圓珠筆類產品中的傳統產品品種，油性圓珠筆所用的油墨粘度高，所以書寫手感相對重一些。

⑵水性圓珠筆 又稱寶珠筆或走珠筆。寶珠筆的筆桿、筆套用塑料注塑成型的叫全塑寶珠筆；筆套用不鏽鋼材衝壓磨製成的叫半鋼寶珠筆；筆桿、筆套全用不鏽鋼製造的叫全鋼寶珠筆。全塑型的基本上都是一次性使用，即墨水用完就報廢了；半鋼型和全鋼型的多採用可更換筆芯式結構。寶珠筆的筆頭分為炮彈式和針管形兩種，分別採用銅合金、不鏽鋼或工程塑料製成。球珠則多採用不鏽鋼、硬質合金或氧化鋁等材料製成，中字跡球珠直徑為0.7毫米，細字跡球珠直徑為0.5毫米。儲水形式分纖維束儲水和無纖維束儲水兩種。墨水的色澤有紅、藍、黑、綠等。寶珠筆兼有鋼筆和油性圓珠筆的特點，書寫潤滑流暢、線條均勻，是一種較為理想的書寫工具。

除了以上分類外，常見的還有以油墨的顏色、筆的結構來分分類：

1. 以油墨的顏色來分：⑴ 單色圓珠筆：這是最為普通的圓珠筆，常有藍色、黑色、紅色等。⑵ 雙色圓珠筆：一般是紅、藍雙色。⑶ 三色圓珠筆：是紅、藍和黑色。⑷ 四色圓珠筆：是紅、藍、黑和綠色。除此四種以外，還有六色、八色，甚至還有十二色的圓珠筆。

2. 以結構來分：⑴ 一次性的圓珠筆，筆桿就是筆芯，既不能加油墨，也不能換筆芯，油墨用完，就只能丟棄。⑵ 可以換筆芯的圓珠筆，有按鈕、彈簧、鎖定、復原等功能。⑶ 筆桿可以旋轉，使筆芯伸出或者縮入。⑷ 有圓珠筆和鋼筆組合的，有圓珠筆和鉛筆組合的，有圓珠筆和測電筆組合的，有圓珠筆和微小燈泡組合等等的新型圓珠筆。

具有結構簡單、攜帶方便、書寫潤滑，且適宜於用來複寫等優點，從學校的學生到寫字樓的文職人員等各界人士都樂於使用。圓珠筆與自來水筆不同，由於它使用的是干稠性油墨，油墨又是依靠筆頭上自由轉動的鋼珠帶出來轉寫到紙上，因此不滲漏、不受氣侯影響，並且書寫時間較長，省去了需經常灌注墨水的麻煩。

圓珠筆油墨配方中主要成分包括染料、成膜劑、溶劑、分散劑及其他助劑。

配方的基本成分：染料 5%－25% 成膜劑 5%－15% 溶劑 30%－60% 分散劑 5%－20% 其他助劑 2%－10%

染料的作用是賦予油墨足夠的顏色深度，圓珠筆油墨中所用染料可分為油溶性染料和醇溶性染料，本試驗所用染料為酞菁系染料，該染料不溶於溶劑，在油墨中有好的分散性，對成膜劑有強的附著力，從而不滲透於紙張內部，且顏色要色澤鮮艷，耐候性好。

成膜劑是可擦性圓珠筆用油墨的重要組成部分，其作用主要是能在紙張表面均勻成膜並作為染料的載體。要求它對紙張表現有一定的粘附力，不易剝落，但可用橡皮擦輕輕擦去，和著色劑有強的附著力，在溶劑中溶解性好，且與其他成分相互穩定，能長期保存。本實驗中採用橡膠類成膜劑。

在可擦性圓珠筆用油墨中，溶劑的作用在於溶解染料、成膜劑並與各類助劑相溶，提供一定的流動性，還要有恰到好處的揮發性，在書寫過程中能有效控制乾燥速度。試驗表明，採用共溶劑要比單溶劑效果好，本實驗採用了溶劑A：溶劑B=1:1.5~2.5的共溶劑體系，其效果最佳。

適量的分散劑可降低油墨和紙張表面的粘附性，使油墨書寫到紙張表面時在一定時間內具有可擦性，分散劑還可以保持油墨的書寫流利性和長期穩定性。本實驗所用物質是鄰苯二甲酸酯類和乙二醇酯類二者按一定比例配製的混合物。

（1）潤滑劑和緩蝕劑

在油墨組分中通常以脂肪酸作潤滑劑，潤滑劑同時是助溶劑，潤滑劑作用包括：A、使球珠潤滑，提供流利的書寫；B、防止油墨乾燥，使圓珠筆具有穩定、良好的初筆性能；C、

增加染料溶解深度，提高染料色澤。脂肪酸的引入對某些筆尖金屬（如銅合金）有腐蝕性，使油墨中產生一種非均質結晶物質而堵塞通道，因而縮短圓珠筆的使用壽命。採用脂肪酸並輔以緩蝕劑的方法可以解決腐蝕問題，同時滿足潤滑要求。實驗中採用的緩蝕劑呈飽和狀態溶解在脂肪酸中，可達到防腐目的。

（2）抗氧劑、反乾燥劑

圓珠筆油墨中產生凝聚堵塞物和晶冠的另一原因在於黃銅和界面發生氧化作用，並在溶液中產生銅、鋅化合物所致。在抗氧劑中含有能吸附和吸收周圍氧的物質，因此能有效地防止氧化，抗氧劑和緩蝕劑並用能更有效防止或抑制銅合金的腐蝕，實驗表明，我們所用的抗氧劑效果良好。實驗中我們還採用了反乾燥劑，主要作用是阻止油墨表面或墨跡的氧化乾燥，使油墨和墨跡有較好的視覺效果，同時延長其使用期和保持期，在應用時還可以提高圓珠筆的性能，反乾燥劑同時也是抗氧劑。

該筆比一般鋼筆堅固耐用，但如果使用保管不當，往往寫不出字來，這主要是因干固的墨油粘結在鋼珠周圍阻礙油墨流出的緣故。油墨是一種粘性油質，是用胡麻子油、合成松子油（主含萜烯醇類物質）、礦物油（分餾石油等礦物而得到的油質）、硬膠加入油煙等而調製成的。

在使用圓珠筆時，不要在有油、有蠟的紙上寫字，不然油、蠟嵌入鋼珠沿邊的銅碗內影響出油而寫不出字來，還要避免筆的撞擊、曝晒，不用時隨手套好筆帽，以防止碰壞筆頭、筆桿變型及筆芯漏油而污染物體。如遇天冷或久置未用。筆不出油時，可將筆頭放入溫水中浸泡片刻后再在紙上划動筆尖，即可寫出字來。

圓珠筆之所以能夠寫字，是因為筆頭裡的鋼珠在滾動時，能將速干油墨帶出來轉寫到紙上。據說，日本的圓珠筆芯里裝的干油墨，足夠可以書寫2萬個字。但是，書寫的字數一多以後，鋼珠與鋼圓管之間的空隙會漸漸變大，這樣油墨就會從縫隙中漏出來，常常會沾污衣物等等，十分使人感到不愉快。

為了解決漏油的問題，專家們沒有少動腦筋。有的研究油墨配方的改進；有的研究鋼珠與鋼圓管的硬度。可是都沒能收到效果。

正當這項研究毫無進展的時候，日本有一個小企業主，想出了一個絕招：不是因為裝的干油墨足夠書寫2萬個字嗎？不是因為寫到那時就會漏油了嗎？那我就少裝一些干油墨，讓筆芯里的油墨只能書寫1萬多個字就用完了，這樣圓珠筆芯漏油的問題不就解決了。於是，他就申請了專利，專門生產一種短支的圓珠筆芯和圓珠筆，受到了廣大顧客的歡迎，很快他就成為了一個大的企業家。

這種解決問題的方法，看起來似乎是一種偷工減料，但實質上是一種創新，是解決當時人們所不能解決的問題的思想上、方法上的創新。