專利名稱：中性墨水圓珠筆穩定性快速檢測方法
技術領域：
本發明涉及一種中性墨水圓珠筆穩定性快速檢測方法，具體地說，涉及一種顏料型中性墨水圓珠筆長期穩定性狀況的快速檢測方法。
背景技術：
中性墨水于上世紀八十年代由日本制筆公司發明，九十年代進入國內開始使用。中性墨水兼具水性墨水與油性墨水優點，其制成的中性墨水圓珠筆，書寫出墨流暢，手感舒適，筆跡濃且干燥快，頗受人們喜愛，使其迅速發展成當今最流行的書寫工具，目前已經占有圓珠筆約一半市場份額。中性墨水為凝膠墨水(gel-1nk)，凝膠在動力學上屬于介穩狀態，其穩定性與本身配方設計，制備工藝，儲運及使用條件密切相關。常見穩定性問題主要表現為存放過程中顏料返粗、絮凝甚至沉淀狀況，或者體系稠化導致流變性能變化等情況。中性墨水圓珠筆的穩定存儲期通常是要求在相對濕度不大于80%，環境溫度為
O 40°C的條件下，經過自然放置，始終能保持書寫出墨流暢，手感順滑，筆跡色澤穩定等。業內普遍認為合格的中性墨水圓珠筆穩定存儲期應不低于12個月。目前，常用的中性墨水圓珠筆穩定性試驗方法為QB/T2625-2011《中性墨水圓珠筆和筆芯》的保存性試驗A法，要求在50±2°C，筆芯或筆平放10天，仍然符合書寫性能的各項指標。所述試驗時間較長(10天)，并且即使試驗合格仍無法證明其穩定性達到要求，因為當對試驗結果有異議時，B法才為仲裁試驗方法。保存性試驗B法要求在40 ± 2°C，濕度為55 土 5%的條件下，筆芯或筆平放90天，仍然符合書寫性能的各項指標。所述試驗時間過長(90天)。此外，現在還有通過高溫或者離心的方式，從不同的方面加速分散體系的變化，從理論上分析并結合阿累尼烏斯經驗公式來揭示墨水穩定性狀況，該方法對墨水穩定性具有一定鑒別度。對于中性墨水，尤其是顏料型中性墨水而言，高溫主要是加速顏料粒子的團聚、樹脂網狀結構的老化進而引起體系粒徑大小或粒度分布的變化及粘度或其他流變性質的變化；而離心主要是加速顏料粒子與樹脂網狀結構的分離而引起顏料粒子的沉降或某些助劑分子的上浮進而改變體系的表面性能、流變性能等。刁宏亮、劉守軍等在“中性墨水穩定性的快速表征(中國制筆2007.1) ”中公開了分別通過高速離心和高溫烘烤來從不同角度檢測中性墨水穩定性的方法，具體為中性墨水分別經過8000rpm(相對離心力為4250個重力加速度)高速離心30分鐘與60°C烘烤72小時兩種破壞性實驗后，通過考查其離心稀釋的固液分離程度、加熱后顏料分散有無絮凝、平均粒徑變化度、粘度是否能保持穩定等四個指標，結合大量實驗結果，來判斷其保質期是否達到18個月。但是，上述方法還存在一些問題:在檢測吸光度的步驟中，試樣墨水被按一定倍數稀釋，原來顆粒已經絮凝或團聚的狀況被人為地破壞(分散)了，或者是超過了極限，墨水體系被破壞，出現明顯分層，難以證明試驗的可靠性；有些中性墨水在60°C下烘烤72小時后，其墨水的體系已被破壞，變化比較大，其結果只能說明該墨水經受不了 60°C高溫；只能判斷墨水的穩定性是否達到18個月，存在一定的局限性；僅對桶裝或瓶裝墨水的理化性能進行檢測，忽略了墨水實際的應用環境。在筆芯儲墨管或筆頭環境下墨水性質的變化情況肯定與桶裝或瓶裝環境下有所不同，在桶裝或瓶裝墨水上得到的實驗結果無法全面、準確、客觀地反映中性墨水圓珠筆的實際應用狀況，特別是使用性能方面的穩定性。因此，本領域需要一種克服上述技術問題的快速、全面、可靠的檢測中性墨水圓珠筆穩定性的方法。
發明內容
為克服上述技術問題，發明人經過長期研究，提出了一種中性墨水圓珠筆穩定性快速檢測的方法，結合從多方位、多緯度形成的多個檢測項目及其相應的檢測方法，以檢測結果來綜合判定中性墨水圓珠筆的穩定性。一方面，本發明提供一種快速檢測中性墨水圓珠筆穩定性的方法，所述方法包括對所述中性墨水圓珠筆筆芯的初寫性能、出墨量及耐干天數以及所述筆芯內墨水的粘度、表面張力、顆粒度、ZETA電位及背散射曲線進行測定，及利用所述初寫性能、出墨量、耐干天數、粘度、表面張力、顆粒度、ZETA電位及背散射曲線的測定結果判定所述中性墨水圓珠筆的穩定存儲期。在根據本發明的上述方法的一個實施方案中，所述測定包括:對所述筆芯的使用性能及筆芯內墨水的理化性能進行測定，得到所述初寫性能、出墨量、耐干天數、粘度、表面張力、顆粒度、ZETA電位及背散射曲線的初始數據；對經過處理的筆芯進行使用性能及筆芯內墨水的理化性能測定，得到所述初寫性能、出墨量、耐干天數、粘度、表面張力、顆粒度、ZETA電位及背散射曲線的經時數據；利用所測得的初始數據和經時數據，得到處理后初寫性能、百米出墨量波動變化率絕對值、耐干天數變化率絕對值、粘度變化率絕對值、粘度比變化率絕對值、表面張力變化率絕對值、顆粒度變化率絕對值、ZETA電位變化率絕對值及穩定性參數。
在根據本發明的上述方法的另一個實施方案中，所述變化率絕對值是指(經時數據一初始數據)/初始數據X100%的絕對值，所述穩定性參數由穩定性分析儀測定，根據所述經時背散射曲線與所述初始背散射曲線計算得出。在根據本發明的上述方法的另一個實施方案中，所述處理包括在溫度為45 550C (優選50°C )的烘箱中保持3 5天，然后靜置60分鐘；及在轉速為2000 3000rpm，相對離心力為800 1800個重力加速度(優選2500rpm，相對離心力為1250個重力加速)的水平離心機中保持30 90分鐘(優選30分鐘)，然后靜置60分鐘。在根據本發明的上述方法的另一個實施方案中，所述粘度的測定包括通過旋轉流變儀分別以1.256s—1和4500^的剪切速率對所述筆芯內墨水進行粘度測量，得到1.256s—1的粘度數據和4500(1的粘度數據。在根據本發明的上述方法的另一個實施方案中，所述粘度變化率絕對值采用45008^1的粘度數據計算。在根據本發明的上述方法的另一個實施方案中，所述粘度比為1.256s—1的粘度數據與4500^的粘度數據的比值。在根據本發明的上述方法的另一個實施方案中，所述顆粒度的測定包括通過激光粒度分析儀對所述筆芯內墨水進行顆粒度D50的測量。在根據本發明的上述方法的另一個實施方案中，所述中性墨水圓珠筆包括黑色中性墨水圓珠筆、藍色中性墨水圓珠筆及紅色中性墨水圓珠筆。在根據本發明的上述方法的另一個實施方案中，當粘度變化率絕對值低于20%，粘度比變化率絕對值低于10%，表面張力變化率絕對值低于10%，顆粒度變化率絕對值低于20%，ZETA電位變化率絕對值低于10%，黑色中性墨水圓珠筆、藍色中性墨水圓珠筆及紅色中性墨水圓珠筆的穩定性參數分別低于0.1、5及5，處理后筆芯初寫在IOOmm內正常，百米出墨量波動變化率絕對值低于45%，耐干天數變化率絕對值低于45%時，所述中性墨水圓珠筆穩定存儲期在12個月以上。在根據本發明的上述方法的另一個實施方案中，當粘度變化率絕對值低于10%，粘度比變化率絕對值低于5%，表面張力變化率絕對值低于5%，顆粒度變化率絕對值低于10%，ZETA電位變化率絕對值低于5%，黑色中性墨水圓珠筆、藍色中性墨水圓珠筆及紅色中性墨水圓珠筆的穩定性參數分別低于0.04,0.9及2，處理后筆芯初始書寫即正常，百米出墨量波動變化率絕對值低于25%，耐干天數變化率絕對值低于25%時，所述中性墨水圓珠筆穩定存儲期在24個月以上。本發明的方法以中性墨水圓珠筆筆芯內的墨水原液為檢測對象，結合離心加速與高溫加速的試驗手段，以不破壞墨水體系為前提，在較短時間內對涉及墨水顏料分散穩定性與體系流變穩定性的理化性能及筆芯的使用性能進行全方位監測，快速、全面、可靠地判定中性墨水圓珠筆實際使用性能的長期穩定性。
結合附圖并參照下面的具體說明，本領域的普通技術人員會更好地理解本發明的上述及其它特征和優點。在附圖中:圖1是A型黑色中性墨水圓珠筆的初始背散射曲線圖；圖2是A型黑色中性墨水圓珠筆的經時背散射曲線圖；圖3是B型藍色中性墨水圓珠筆的初始背散射曲線圖；圖4是B型藍色中性墨水圓珠筆的經時背散射曲線圖；圖5是C型紅色中性墨水圓珠筆的初始背散射曲線圖；及圖6是C型紅色中性墨水圓珠筆的經時背散射曲線圖。
具體實施例方式下面通過實施例更具體地說明本發明，但本發明并不限于這些實施例。在本發明的一種優選實施方式中，本發明的快速檢測中性墨水圓珠筆穩定性的方法包括對所述中性墨水圓珠筆筆芯的初寫性能、出墨量及耐干天數以及所述筆芯內墨水的粘度、表面張力、顆粒度、ZETA電位及背散射曲線進行測定，及利用所述初寫性能、出墨量、耐干天數、粘度、表面張力、顆粒度、ZETA電位及背散射曲線的測定結果判定所述中性墨水圓珠筆的穩定存儲期。其中所述測定包括:對所述筆芯的使用性能及筆芯內墨水的理化性能進行測定，得到所述初寫性能、出墨量、耐干天數、粘度、表面張力、顆粒度、ZETA電位及背散射曲線的初始數據；對經過處理的筆芯進行使用性能及筆芯內墨水的理化性能測定，得到所述初寫性能、出墨量、耐干天數、粘度、表面張力、顆粒度、ZETA電位及背散射曲線的經時數據；利用所測得的初始數據和經時數據，得到處理后初寫性能、百米出墨量波動變化率絕對值、耐干天數變化率絕對值、粘度變化率絕對值、粘度比變化率絕對值、表面張力變化率絕對值、顆粒度變化率絕對值、ZETA電位變化率絕對值及穩定性參數。其中所述變化率絕對值是指(經時數據一初始數據)/初始數據X 100%的絕對值，所述穩定性參數由穩定性分析儀測定，根據所述經時背散射曲線與所述初始背散射曲線計算得出。其中所述處理包括在溫度為45 55°C的烘箱中保持3 5天，然后靜置60分鐘；及在轉速為2000 3000rpm，相對離心力為800 1800個重力加速度的水平離心機中保持30 90分鐘，然后靜置60分鐘。其中所述中性墨水圓珠筆包括黑色中性墨水圓珠筆、藍色中性墨水圓珠筆及紅色中性墨水圓珠筆。本發明的方法中各參數的測定具體如下:粘度的測量采用旋轉流變儀，分別以1.2568^1及4500(1的剪切速率，檢測初始筆芯內墨水樣品和處理后筆芯內墨水樣品，測量墨水1.256s-1的粘度數據與4500^的粘度數據，以4500s—1的粘度數據為依據，通過下列公式得到粘度變化率絕對值:
權利要求
1.一種快速檢測中性墨水圓珠筆穩定性的方法，所述方法包括對所述中性墨水圓珠筆筆芯的初寫性能、出墨量及耐干天數以及所述筆芯內墨水的粘度、表面張力、顆粒度、ZETA電位及背散射曲線進行測定，及利用所述初寫性能、出墨量、耐干天數、粘度、表面張力、顆粒度、ZETA電位及背散射曲線的測定結果判定所述中性墨水圓珠筆的穩定存儲期。
2.根據權利要求1的方法，其中所述測定包括:對所述筆芯進行測定，得到所述初寫性能、出墨量、耐干天數、粘度、表面張力、顆粒度、ZETA電位及背散射曲線的初始數據；對經過處理的筆芯進行測定，得到所述初寫性能、出墨量、耐干天數、粘度、表面張力、顆粒度、ZETA電位及背散射曲線的經時數據；利用所測得的初始數據和經時數據，得到處理后初寫性能、百米出墨量波動變化率絕對值、耐干天數變化率絕對值、粘度變化率絕對值、粘度比變化率絕對值、表面張力變化率絕對值、顆粒度變化率絕對值、ZETA電位變化率絕對值及穩定性參數。
3.根據權利要求2的方法，其中所述變化率絕對值是指(經時數據一初始數據)/初始數據X100%的絕對值，所述穩定性參數由穩定性分析儀測定，根據所述經時背散射曲線與所述初始背散射曲線計算得出。
4.根據權利要求2的方法，其中所述處理包括在溫度為45 55°C的烘箱中保持3 5天，然后靜置60分鐘；及在轉速為2000 3000rpm，相對離心力為800 1800個重力加速度的水平離心機中保持30 90分鐘，然后靜置60分鐘。
5.根據權利要求4的方法，其中所述處理包括在溫度為50°C的烘箱中保持3天，然后靜置60分鐘；及在轉速為2500rpm，相對離心力為1250個重力加速度的水平離心機中保持30分鐘，然后靜置60分鐘。
6.根據權利要求2的方法，其中所述粘度的測定包括通過旋轉流變儀分別以1.256^1和4500(1的剪切速率對所述中性墨水進行粘度測量，得到1.256s—1的粘度數據和4500(1的粘度數據。
7.根據權利要求6的方法，其中粘度變化率絕對值采用4500s—1的粘度數據計算。
8.根據權利要求6的方法，其中所述粘度比為1.2568^1的粘度數據與4500(1的粘度數據的比值。
9.根據權利要求2的方法，其中所述顆粒度的測定包括通過激光粒度分析儀對所述中性墨水進行顆粒度D50的測量。
10.根據前述任一項權利要求的方法，其中所述中性墨水圓珠筆包括黑色中性墨水圓珠筆、藍色中性墨水圓珠筆及紅色中性墨水圓珠筆。
11.根據前述任一項權利要求的方法，其中當粘度變化率絕對值低于20%，粘度比變化率絕對值低于10%，表面張力變化率絕對值低于10%，顆粒度變化率絕對值低于20%，ZETA電位變化率絕對值低于10%，黑色中性墨水圓珠筆、藍色中性墨水圓珠筆及紅色中性墨水圓珠筆的穩定性參數分別低于0.1、5及5，處理后筆芯初寫在IOOmm內正常，百米出墨量波動變化率絕對值低于45%，耐干天數變化率絕對值低于45%時，所述中性墨水圓珠筆穩定存儲期在12個月以上。
12.根據前述任一項權利要求的方法， 其中當粘度變化率絕對值低于10%，粘度比變化率絕對值低于5%，表面張力變化率絕對值低于5%，顆粒度變化率絕對值低于10%，ZETA電位變化率絕對值低于5%，黑色中性墨水圓珠筆、藍色中性墨水圓珠筆及紅色中性墨水圓珠筆的穩定性參數分別低于0.04,0.9及2，處理后筆芯初始書寫即正常，百米出墨量波動變化率絕對值低于25%，耐干天數 變化率絕對值低于25%時，所述中性墨水圓珠筆穩定存儲期在24個月以上。
全文摘要
本發明提供一種中性墨水圓珠筆穩定性快速檢測方法，所述方法包括對所述中性墨水圓珠筆筆芯的初寫性能、出墨量及耐干天數以及所述筆芯內墨水的粘度、表面張力、顆粒度、ZETA電位及背散射曲線進行測定，及利用所述初寫性能、出墨量、耐干天數、粘度、表面張力、顆粒度、ZETA電位及背散射曲線的測定結果判定所述中性墨水圓珠筆的穩定存儲期。本發明的方法以不破壞墨水體系為前提，在較短時間內對涉及墨水顏料分散穩定性與體系流變穩定性的性能指標進行全方位監測，采用多參數結合對墨水的穩定性進行評價，快速、全面、可靠地判定中性墨水圓珠筆的穩定性。
文檔編號G01N13/02GK103196690SQ20131011127
公開日2013年7月10日 申請日期2013年4月1日 優先權日2013年4月1日
發明者陳湖雄, 姚鶴忠, 陳義軍, 丁云峰 申請人:上海晨光文具股份有限公司