专利名称：中性墨水圆珠笔稳定性快速检测方法
技术领域：
本发明涉及一种中性墨水圆珠笔稳定性快速检测方法，具体地说，涉及一种颜料型中性墨水圆珠笔长期稳定性状况的快速检测方法。
背景技术：
中性墨水于上世纪八十年代由日本制笔公司发明，九十年代进入国内开始使用。中性墨水兼具水性墨水与油性墨水优点，其制成的中性墨水圆珠笔，书写出墨流畅，手感舒适，笔迹浓且干燥快，颇受人们喜爱，使其迅速发展成当今最流行的书写工具，目前已经占有圆珠笔约一半市场份额。中性墨水为凝胶墨水(gel-1nk)，凝胶在动力学上属于介稳状态，其稳定性与本身配方设计，制备工艺，储运及使用条件密切相关。常见稳定性问题主要表现为存放过程中颜料返粗、絮凝甚至沉淀状况，或者体系稠化导致流变性能变化等情况。中性墨水圆珠笔的稳定存储期通常是要求在相对湿度不大于80%，环境温度为
O 40°C的条件下，经过自然放置，始终能保持书写出墨流畅，手感顺滑，笔迹色泽稳定等。业内普遍认为合格的中性墨水圆珠笔稳定存储期应不低于12个月。目前，常用的中性墨水圆珠笔稳定性试验方法为QB/T2625-2011《中性墨水圆珠笔和笔芯》的保存性试验A法，要求在50±2°C，笔芯或笔平放10天，仍然符合书写性能的各项指标。所述试验时间较长(10天)，并且即使试验合格仍无法证明其稳定性达到要求，因为当对试验结果有异议时，B法才为仲裁试验方法。保存性试验B法要求在40 ± 2°C，湿度为55 土 5%的条件下，笔芯或笔平放90天，仍然符合书写性能的各项指标。所述试验时间过长(90天)。此外，现在还有通过高温或者离心的方式，从不同的方面加速分散体系的变化，从理论上分析并结合阿累尼乌斯经验公式来揭示墨水稳定性状况，该方法对墨水稳定性具有一定鉴别度。对于中性墨水，尤其是颜料型中性墨水而言，高温主要是加速颜料粒子的团聚、树脂网状结构的老化进而引起体系粒径大小或粒度分布的变化及粘度或其他流变性质的变化；而离心主要是加速颜料粒子与树脂网状结构的分离而引起颜料粒子的沉降或某些助剂分子的上浮进而改变体系的表面性能、流变性能等。刁宏亮、刘守军等在“中性墨水稳定性的快速表征(中国制笔2007.1) ”中公开了分别通过高速离心和高温烘烤来从不同角度检测中性墨水稳定性的方法，具体为中性墨水分别经过8000rpm(相对离心力为4250个重力加速度)高速离心30分钟与60°C烘烤72小时两种破坏性实验后，通过考查其离心稀释的固液分离程度、加热后颜料分散有无絮凝、平均粒径变化度、粘度是否能保持稳定等四个指标，结合大量实验结果，来判断其保质期是否达到18个月。但是，上述方法还存在一些问题:在检测吸光度的步骤中，试样墨水被按一定倍数稀释，原来颗粒已经絮凝或团聚的状况被人为地破坏(分散)了，或者是超过了极限，墨水体系被破坏，出现明显分层，难以证明试验的可靠性；有些中性墨水在60°C下烘烤72小时后，其墨水的体系已被破坏，变化比较大，其结果只能说明该墨水经受不了 60°C高温；只能判断墨水的稳定性是否达到18个月，存在一定的局限性；仅对桶装或瓶装墨水的理化性能进行检测，忽略了墨水实际的应用环境。在笔芯储墨管或笔头环境下墨水性质的变化情况肯定与桶装或瓶装环境下有所不同，在桶装或瓶装墨水上得到的实验结果无法全面、准确、客观地反映中性墨水圆珠笔的实际应用状况，特别是使用性能方面的稳定性。因此，本领域需要一种克服上述技术问题的快速、全面、可靠的检测中性墨水圆珠笔稳定性的方法。
发明内容
为克服上述技术问题，发明人经过长期研究，提出了一种中性墨水圆珠笔稳定性快速检测的方法，结合从多方位、多纬度形成的多个检测项目及其相应的检测方法，以检测结果来综合判定中性墨水圆珠笔的稳定性。一方面，本发明提供一种快速检测中性墨水圆珠笔稳定性的方法，所述方法包括对所述中性墨水圆珠笔笔芯的初写性能、出墨量及耐干天数以及所述笔芯内墨水的粘度、表面张力、颗粒度、ZETA电位及背散射曲线进行测定，及利用所述初写性能、出墨量、耐干天数、粘度、表面张力、颗粒度、ZETA电位及背散射曲线的测定结果判定所述中性墨水圆珠笔的稳定存储期。在根据本发明的上述方法的一个实施方案中，所述测定包括:对所述笔芯的使用性能及笔芯内墨水的理化性能进行测定，得到所述初写性能、出墨量、耐干天数、粘度、表面张力、颗粒度、ZETA电位及背散射曲线的初始数据；对经过处理的笔芯进行使用性能及笔芯内墨水的理化性能测定，得到所述初写性能、出墨量、耐干天数、粘度、表面张力、颗粒度、ZETA电位及背散射曲线的经时数据；利用所测得的初始数据和经时数据，得到处理后初写性能、百米出墨量波动变化率绝对值、耐干天数变化率绝对值、粘度变化率绝对值、粘度比变化率绝对值、表面张力变化率绝对值、颗粒度变化率绝对值、ZETA电位变化率绝对值及稳定性参数。
在根据本发明的上述方法的另一个实施方案中，所述变化率绝对值是指(经时数据一初始数据)/初始数据X100%的绝对值，所述稳定性参数由稳定性分析仪测定，根据所述经时背散射曲线与所述初始背散射曲线计算得出。在根据本发明的上述方法的另一个实施方案中，所述处理包括在温度为45 550C (优选50°C )的烘箱中保持3 5天，然后静置60分钟；及在转速为2000 3000rpm，相对离心力为800 1800个重力加速度(优选2500rpm，相对离心力为1250个重力加速)的水平离心机中保持30 90分钟(优选30分钟)，然后静置60分钟。在根据本发明的上述方法的另一个实施方案中，所述粘度的测定包括通过旋转流变仪分别以1.256s—1和4500^的剪切速率对所述笔芯内墨水进行粘度测量，得到1.256s—1的粘度数据和4500(1的粘度数据。在根据本发明的上述方法的另一个实施方案中，所述粘度变化率绝对值采用45008^1的粘度数据计算。在根据本发明的上述方法的另一个实施方案中，所述粘度比为1.256s—1的粘度数据与4500^的粘度数据的比值。在根据本发明的上述方法的另一个实施方案中，所述颗粒度的测定包括通过激光粒度分析仪对所述笔芯内墨水进行颗粒度D50的测量。在根据本发明的上述方法的另一个实施方案中，所述中性墨水圆珠笔包括黑色中性墨水圆珠笔、蓝色中性墨水圆珠笔及红色中性墨水圆珠笔。在根据本发明的上述方法的另一个实施方案中，当粘度变化率绝对值低于20%，粘度比变化率绝对值低于10%，表面张力变化率绝对值低于10%，颗粒度变化率绝对值低于20%，ZETA电位变化率绝对值低于10%，黑色中性墨水圆珠笔、蓝色中性墨水圆珠笔及红色中性墨水圆珠笔的稳定性参数分别低于0.1、5及5，处理后笔芯初写在IOOmm内正常，百米出墨量波动变化率绝对值低于45%，耐干天数变化率绝对值低于45%时，所述中性墨水圆珠笔稳定存储期在12个月以上。在根据本发明的上述方法的另一个实施方案中，当粘度变化率绝对值低于10%，粘度比变化率绝对值低于5%，表面张力变化率绝对值低于5%，颗粒度变化率绝对值低于10%，ZETA电位变化率绝对值低于5%，黑色中性墨水圆珠笔、蓝色中性墨水圆珠笔及红色中性墨水圆珠笔的稳定性参数分别低于0.04,0.9及2，处理后笔芯初始书写即正常，百米出墨量波动变化率绝对值低于25%，耐干天数变化率绝对值低于25%时，所述中性墨水圆珠笔稳定存储期在24个月以上。本发明的方法以中性墨水圆珠笔笔芯内的墨水原液为检测对象，结合离心加速与高温加速的试验手段，以不破坏墨水体系为前提，在较短时间内对涉及墨水颜料分散稳定性与体系流变稳定性的理化性能及笔芯的使用性能进行全方位监测，快速、全面、可靠地判定中性墨水圆珠笔实际使用性能的长期稳定性。
结合附图并参照下面的具体说明，本领域的普通技术人员会更好地理解本发明的上述及其它特征和优点。在附图中:图1是A型黑色中性墨水圆珠笔的初始背散射曲线图；图2是A型黑色中性墨水圆珠笔的经时背散射曲线图；图3是B型蓝色中性墨水圆珠笔的初始背散射曲线图；图4是B型蓝色中性墨水圆珠笔的经时背散射曲线图；图5是C型红色中性墨水圆珠笔的初始背散射曲线图；及图6是C型红色中性墨水圆珠笔的经时背散射曲线图。
具体实施例方式下面通过实施例更具体地说明本发明，但本发明并不限于这些实施例。在本发明的一种优选实施方式中，本发明的快速检测中性墨水圆珠笔稳定性的方法包括对所述中性墨水圆珠笔笔芯的初写性能、出墨量及耐干天数以及所述笔芯内墨水的粘度、表面张力、颗粒度、ZETA电位及背散射曲线进行测定，及利用所述初写性能、出墨量、耐干天数、粘度、表面张力、颗粒度、ZETA电位及背散射曲线的测定结果判定所述中性墨水圆珠笔的稳定存储期。其中所述测定包括:对所述笔芯的使用性能及笔芯内墨水的理化性能进行测定，得到所述初写性能、出墨量、耐干天数、粘度、表面张力、颗粒度、ZETA电位及背散射曲线的初始数据；对经过处理的笔芯进行使用性能及笔芯内墨水的理化性能测定，得到所述初写性能、出墨量、耐干天数、粘度、表面张力、颗粒度、ZETA电位及背散射曲线的经时数据；利用所测得的初始数据和经时数据，得到处理后初写性能、百米出墨量波动变化率绝对值、耐干天数变化率绝对值、粘度变化率绝对值、粘度比变化率绝对值、表面张力变化率绝对值、颗粒度变化率绝对值、ZETA电位变化率绝对值及稳定性参数。其中所述变化率绝对值是指(经时数据一初始数据)/初始数据X 100%的绝对值，所述稳定性参数由稳定性分析仪测定，根据所述经时背散射曲线与所述初始背散射曲线计算得出。其中所述处理包括在温度为45 55°C的烘箱中保持3 5天，然后静置60分钟；及在转速为2000 3000rpm，相对离心力为800 1800个重力加速度的水平离心机中保持30 90分钟，然后静置60分钟。其中所述中性墨水圆珠笔包括黑色中性墨水圆珠笔、蓝色中性墨水圆珠笔及红色中性墨水圆珠笔。本发明的方法中各参数的测定具体如下:粘度的测量采用旋转流变仪，分别以1.2568^1及4500(1的剪切速率，检测初始笔芯内墨水样品和处理后笔芯内墨水样品，测量墨水1.256s-1的粘度数据与4500^的粘度数据，以4500s—1的粘度数据为依据，通过下列公式得到粘度变化率绝对值:
权利要求
1.一种快速检测中性墨水圆珠笔稳定性的方法，所述方法包括对所述中性墨水圆珠笔笔芯的初写性能、出墨量及耐干天数以及所述笔芯内墨水的粘度、表面张力、颗粒度、ZETA电位及背散射曲线进行测定，及利用所述初写性能、出墨量、耐干天数、粘度、表面张力、颗粒度、ZETA电位及背散射曲线的测定结果判定所述中性墨水圆珠笔的稳定存储期。
2.根据权利要求1的方法，其中所述测定包括:对所述笔芯进行测定，得到所述初写性能、出墨量、耐干天数、粘度、表面张力、颗粒度、ZETA电位及背散射曲线的初始数据；对经过处理的笔芯进行测定，得到所述初写性能、出墨量、耐干天数、粘度、表面张力、颗粒度、ZETA电位及背散射曲线的经时数据；利用所测得的初始数据和经时数据，得到处理后初写性能、百米出墨量波动变化率绝对值、耐干天数变化率绝对值、粘度变化率绝对值、粘度比变化率绝对值、表面张力变化率绝对值、颗粒度变化率绝对值、ZETA电位变化率绝对值及稳定性参数。
3.根据权利要求2的方法，其中所述变化率绝对值是指(经时数据一初始数据)/初始数据X100%的绝对值，所述稳定性参数由稳定性分析仪测定，根据所述经时背散射曲线与所述初始背散射曲线计算得出。
4.根据权利要求2的方法，其中所述处理包括在温度为45 55°C的烘箱中保持3 5天，然后静置60分钟；及在转速为2000 3000rpm，相对离心力为800 1800个重力加速度的水平离心机中保持30 90分钟，然后静置60分钟。
5.根据权利要求4的方法，其中所述处理包括在温度为50°C的烘箱中保持3天，然后静置60分钟；及在转速为2500rpm，相对离心力为1250个重力加速度的水平离心机中保持30分钟，然后静置60分钟。
6.根据权利要求2的方法，其中所述粘度的测定包括通过旋转流变仪分别以1.256^1和4500(1的剪切速率对所述中性墨水进行粘度测量，得到1.256s—1的粘度数据和4500(1的粘度数据。
7.根据权利要求6的方法，其中粘度变化率绝对值采用4500s—1的粘度数据计算。
8.根据权利要求6的方法，其中所述粘度比为1.2568^1的粘度数据与4500(1的粘度数据的比值。
9.根据权利要求2的方法，其中所述颗粒度的测定包括通过激光粒度分析仪对所述中性墨水进行颗粒度D50的测量。
10.根据前述任一项权利要求的方法，其中所述中性墨水圆珠笔包括黑色中性墨水圆珠笔、蓝色中性墨水圆珠笔及红色中性墨水圆珠笔。
11.根据前述任一项权利要求的方法，其中当粘度变化率绝对值低于20%，粘度比变化率绝对值低于10%，表面张力变化率绝对值低于10%，颗粒度变化率绝对值低于20%，ZETA电位变化率绝对值低于10%，黑色中性墨水圆珠笔、蓝色中性墨水圆珠笔及红色中性墨水圆珠笔的稳定性参数分别低于0.1、5及5，处理后笔芯初写在IOOmm内正常，百米出墨量波动变化率绝对值低于45%，耐干天数变化率绝对值低于45%时，所述中性墨水圆珠笔稳定存储期在12个月以上。
12.根据前述任一项权利要求的方法， 其中当粘度变化率绝对值低于10%，粘度比变化率绝对值低于5%，表面张力变化率绝对值低于5%，颗粒度变化率绝对值低于10%，ZETA电位变化率绝对值低于5%，黑色中性墨水圆珠笔、蓝色中性墨水圆珠笔及红色中性墨水圆珠笔的稳定性参数分别低于0.04,0.9及2，处理后笔芯初始书写即正常，百米出墨量波动变化率绝对值低于25%，耐干天数 变化率绝对值低于25%时，所述中性墨水圆珠笔稳定存储期在24个月以上。
全文摘要
本发明提供一种中性墨水圆珠笔稳定性快速检测方法，所述方法包括对所述中性墨水圆珠笔笔芯的初写性能、出墨量及耐干天数以及所述笔芯内墨水的粘度、表面张力、颗粒度、ZETA电位及背散射曲线进行测定，及利用所述初写性能、出墨量、耐干天数、粘度、表面张力、颗粒度、ZETA电位及背散射曲线的测定结果判定所述中性墨水圆珠笔的稳定存储期。本发明的方法以不破坏墨水体系为前提，在较短时间内对涉及墨水颜料分散稳定性与体系流变稳定性的性能指标进行全方位监测，采用多参数结合对墨水的稳定性进行评价，快速、全面、可靠地判定中性墨水圆珠笔的稳定性。
文档编号G01N13/02GK103196690SQ20131011127
公开日2013年7月10日 申请日期2013年4月1日 优先权日2013年4月1日
发明者陈湖雄, 姚鹤忠, 陈义军, 丁云峰 申请人:上海晨光文具股份有限公司