一种笔芯连接结构及其笔芯的制作方法

本实用新型涉及文具部件领域，尤其是一种笔芯连接结构。

背景技术：

圆珠笔自问世以来，给书写工具的发展带来了巨大变化。从最早的油墨圆珠笔，到后来的水性墨水圆珠笔和中性墨水圆珠笔，随着市场的需求变化，圆珠笔作为新一代的书写工具有了飞跃的发展，消费者对产品的功能和适用度提出了更高的要求。

针管型中性笔芯因书写流畅、线迹较细，深受东方国家消费者的欢迎。但由于针管笔头外径极细，因此笔芯在长期使用或陈列时，其连接处往往产生断墨或松脱的情况，影响书写。

因此，为了提高使用者书写质量、降低断墨可能，需要开发一种全新的笔芯连接结构。

技术实现要素：

本实用新型目的是为了提高使用者书写质量，延长笔芯有效存放时长，提供一种防断墨的笔芯连接结构及其笔芯，其通过改进墨水流道、优化连接结构，确保笔芯在长期存放后依然能稳定持续供墨，保证高质量书写。

为解决上述技术问题，本实用新型采用下述技术方案：

一种笔芯连接结构，用于连接笔头和笔芯管，所述笔芯连接结构沿其纵向在内部形成有墨水传输通道，所述墨水传输通道包括笔头段、阀门段和储墨部分，所述笔头段用于连接所述笔头，所述阀门段为连接所述笔头段和所述储墨部分的窄通孔，所述阀门段的内径小于所述笔头段和所述储墨部分的内径，所述储墨部分用于墨水储存和传输，并与所述笔芯管连通。

进一步地，所述阀门段的纵向长度为0.50±0.10mm。

进一步地，所述阀门段的内径为0.60±0.05mm。

进一步地，所述储墨部分包括直段缓冲段、传输段和油管段，所述直段缓冲段、所述传输段和所述油管段从前向后依次设置于所述阀门段后端，所述直段缓冲段(24)、所述传输段和所述油管段的内径依次增大。

进一步地，所述直段缓冲段与所述传输段之间设有斜坡缓冲段，所述直段缓冲段与所述斜坡缓冲段皆用于使墨水平缓流动。

进一步地，所述传输段与所述油管段之间设有斜坡缓冲段，所述斜坡缓冲段用于使墨水平缓流动。

进一步地，所述笔芯连接结构沿其纵向从前向后在外部形成有前端台阶、中段台阶、定位环和油管台阶，所述前端台阶、所述中段台阶和所述油管台阶的外径依次增大，所述定位环设置于所述中段台阶与所述油管台阶之间，所述定位环外径大于所述中段台阶和所述油管台阶。

进一步地，所述前端台阶外部设有多个前端台阶筋位，所述前端台阶筋位在所述前端台阶外部呈轴对称分布。

进一步地，所述中段台阶外部设有多个中段台阶筋位，所述中段台阶筋位在所述中段台阶外部呈轴对称分布。

进一步地，所述油管台阶外部设有至少一个油管台阶筋位，所述油管台阶筋位为环形凸起筋位，用于增加所述油管台阶表面摩擦力。

进一步地，所述定位环边缘设有对称的2个半圆形卡口，所述卡口中心线与笔芯中心轴线垂直，用于对所述笔芯连接结构进行中心定位。

一种笔芯，包括笔头、笔芯管和将所述笔头和所述笔芯管连接于一起的笔芯连接结构，所述笔芯连接结构是上述任一项所述的笔芯连接结构。

本实用新型相对于现有技术的有益效果在于，在现有连接结构基础上进行了调整和设计，大幅缓解了针管型中性笔芯长期使用或陈列时笔头连接断墨、松脱，影响书写的问题。

附图说明

本实用新型的以上技术内容以及下面的具体实施方式在结合附图阅读时会得到更好的理解。需要说明的是，附图仅作为所请求保护的技术方案的示例。在附图中，相同的附图标记代表相同或类似的元素。

图1是本实用新型一实施例笔芯连接结构的侧视图；

图2是本实用新型一实施例笔芯连接结构的轴剖视图；

图3是图1中a方向的俯视图；

图4是本实用新型一实施例笔芯的纵向剖视图。

其中，附图标记说明如下：

1笔芯连接结构

11前倒角

12前端台阶

13前端台阶筋位

14中段台阶

15中段台阶筋位

16定位环

17油管台阶筋位

18油管台阶

19后倒角

21笔头倒角段

22笔头段

23阀门段

24直段缓冲段

25斜坡缓冲段

26传输段

27油管段

具体实施方式

以下在具体实施方式中叙述本实用新型的详细特征以及优点，其内容足以使本领域技术人员了解本实用新型的技术内容并据以实施，且根据本说明书、权利要求及附图，本领域技术人员可轻易地理解本实用新型相关的目的及优点。

本文中所采用的“前”“后”依据为：笔芯中，靠近笔头方向为“前”，靠近笔管方向为“后”；“内”“外”依据为：笔芯的直径方向上靠近中心为“内”，靠近两端为“外”。

如图1所示，本实用新型一实施例提供一种笔芯连接结构，笔芯连接结构外部包括前端台阶12、中段台阶14、定位环16和油管台阶18。前端台阶12、所述中段台阶14和所述油管台阶18的外径依次增大。

前端台阶12外部设有多个前端台阶筋位13，用于增加前端台阶12强度、提高表面摩擦力、便于固定护套。一优选实施例中，前端台阶12外径为1.9-2.1mm，总长为4.0-5.0mm。

中段台阶14外部设有多个中段台阶筋位15，用于增加中段台阶14强度、提高表面摩擦力。一优选实施例中，中段台阶14外径为2.8-3.2mm，总长为6.0-7.0mm。

定位环16设置于中段台阶14与油管台阶18之间，定位环16外径大于中段台阶14和油管台阶18。一优选实施例中，定位环16外径为5.0-6.0mm，厚度为1.1-1.3mm。

油管台阶18外部设有多个油管台阶筋位17，油管台阶筋位17为环形凸起筋位，用于增加油管台阶18标远摩擦力。油管台阶18后端设有后倒角19，方便插入笔芯管。一优选实施例中，油管台阶18外径为3.45-3.55mm，总长5.0-5.5mm；油管台阶筋位17凸起高度为0.02-0.04mm，油管台阶筋位17宽度为0.5-0.7mm。

如图2所示，一实施例的笔芯结构内部连接结构内部形成有墨水传输通道，该墨水传输通道从前向后依次包括笔头段22、阀门段23和储墨部分。

笔头段22用于连接笔头。笔头段22前端设有笔头倒角段21，方便笔头插入。笔头段22直径略小于笔头外圆，保证笔头在笔芯连接结构内紧配。一优选实施例中，笔头段22内径为0.73-0.77mm，总长3.2-3.6mm，笔头倒角段开口处直径0.88-0.92mm，开口距离0.25-0.35mm。

阀门段23为连接笔头段22和直段缓冲段24的窄通孔。阀门段总长较短、直径较粗，增加墨水内聚力以防断墨。在一优选实施例中，阀门段纵向长度为0.50±0.10m(传统的阀门段为0.8-1.0mm)，阀门段内径为0.60±0.05mm。

储墨部分用于墨水储存和流通，其后端与笔芯管相连通。储墨部分包括直段缓冲段24、传输段26和油管段27。直段缓冲段24、传输段26和油管段27从前向后依次设置于阀门段23的后端，直段缓冲段24、传输段26和油管段27的内径依次增大。直段缓冲段24与传输段26之间和传输段26与油管段27之间都设有斜坡缓冲段25，直段缓冲段24与斜坡缓冲段25皆用于使墨水平缓流动。在一优选实施例中，直段缓冲段24内径为1.1-1.3mm，传输段26内径为1.5-1.7mm，油管段27内径为2.1-2.3mm。

如图3所示，前端台阶筋位13在前端台阶12外部呈轴对称分布，中段台阶筋位15在中段台阶14外部呈轴对称分布，定位环16边缘设有对称的2个半圆形卡口。卡口中心线与笔芯中心轴线垂直，用于对所述笔芯连接结构进行中心定位。

一优选实施例中，前端台阶12外部设有4条前端台阶筋位13，前端台阶筋位13高度0.12-0.18mm；中段台阶14外部设有4条中段台阶筋位15，中段台阶筋位15高度0.15-0.25mm；卡口半径为0.35-0.45mm。

一实施例中装配所述笔芯连接结构的笔芯如图4所示。笔头装配在笔头段22中；笔管通过油管台阶18固定。书写介质从笔芯管依次通过油管段27、斜坡缓冲段25靠后)、传输段26、斜坡缓冲段25(靠前)、直段缓冲段24、阀门段23及笔头段22，并进入笔头内，完成出墨及书写。

笔芯连接结构除了前端台阶筋位13、中段台阶筋位15和油管台阶筋位17以外表面部分经过抛光处理，抛光后粗糙度等级为ra0.025。

一实施例中，笔芯连接结构由聚丙烯材料(pp)注塑成型。

下表为本实用新型更为详细的实施例及其对比例：

实施例一

所述笔芯连接结构与0.5mm直径的针管笔头1#(笔头外径0.8mm)、中性颜料型墨水黑色a组装为笔芯进行匹配试验，并与普通的针管连接结构进行对比，得到以下结果：

1、中性墨水黑色a，黏度1938/641mpa·s(6r/60r)，表面张力39.4mn/m,，ph值8.83，墨水粒度d50为0.132nm；试验条件：德国hutt书写仪，书写角度70°，书写速度4.5m/min，书写压力1n，线迹间距2mm，书写界面为iso14145规定的70g书写纸；

2、书写性能的测试结果为：灌墨量0.589g的笔芯，初写性能良好，平均出墨量为114mg/m，划线长度达到505-525m，笔头的球座孔的底部磨损总量为0.006mm，书写线迹正常，笔头及线迹均不存在积墨，书写性能符合中性笔芯行标要求，书写性能与采用普通针管连接结构的笔芯一致；

3、其他应用性能试验中，间歇书写性能、高温保存性、耐低温、耐干性、书写润滑度等均符合行业或企业标准，与采用普通针管连接结构的笔芯一致；

4、针对笔芯连接结构匹配的笔芯的有利点进行了专项的耐冲击性能实验，并与采用普通针管连接结构的笔芯进行正交试验对比。为保证实验效果，实验所采取的变量包括：(1)连接类型：防断墨连接、普通连接；(2)地板类型：杉木板、瓷砖地面；(3)冲击方向：平摔、倒摔；(4)冲击高度：1m、2m。所有笔芯均戴紧护套，每组实验样本量均为10支笔芯，冲击次数均为3次，实验结果对比如下：

从对比结果可见，各组的平均断墨比例对比为：(1)连接类型：普通连接16.3％，防断墨连接8.8％；(2)地板类型：瓷砖地面25.0％，杉木板0％；(3)冲击方向：倒摔16.3％，平摔8.8％；(4)冲击高度：1m5％，2m20％

由对比可见，采用防断墨连接的笔芯，应对极限冲击的情况下，断墨比例仅为普通连接的一半，具备良好的防断墨效果。

行业标准中规定的试验条件为杉木板上1m高度平摔，实际使用中应对的冲击条件远小于试验情况。可以认为采用防断墨连接的笔芯在日常的应用中可以良好地应对冲击断墨，其防断墨效果优于普通连接。

5、针对笔芯连接结构匹配的笔芯的有利点进行了专项的耐温性实验，并与采用普通针管连接结构的笔芯进行正交试验对比。为保证实验效果，实验所采取的变量包括：(1)连接类型：防断墨连接、普通连接；(2)烘箱温度：50℃、60℃；(3)保存时间：3天、10天；(4)笔芯方向：平放、倒放。所有笔芯均戴紧护套，每组实验样本量均为10支笔芯，实验结果对比如下：

从对比结果可见，各组的平均断墨比例对比为：(1)连接类型：普通连接15％，防断墨连接2.5％；(2)烘箱温度：50℃7.5％，60℃10％；(3)存放时间：3天1.3％，10天16.3％；(4)笔芯方向：平放3.8％，倒放13.8％

由对比可见，采用防断墨连接的笔芯，应对极限高温保存的情况下，断墨比例仅为普通连接的1/6，具备良好的防断墨效果。

行业标准中规定的试验条件为50℃10天平放保存，实际使用中应对的高温条件远小于试验情况。可以认为采用防断墨连接的笔芯在日常的应用中可以良好地应对冲击断墨，其防断墨效果优于普通连接。

6、针对笔芯连接结构匹配的笔芯的有利点进行了专项的长期稳定性存放实验，并与采用普通针管连接结构的笔芯进行正交试验对比。为保证实验效果，实验所采取的变量包括：(1)连接类型：防断墨连接、普通连接；(2)保存时间：1天、7天、30天、90天、180天、360天、720天、1080天。所有笔芯按正常的工艺流程生产取样，均戴紧护套，笔头朝上倒放(模拟陈列)，保存环境均为室温(0-30℃变化)。每组实验样本量均为2000支笔芯，异常样本数量为累积计算，实验结果对比如下：

从对比结果可见，随着保存时间的增加，连接断墨的比例逐渐提高。采用防断墨连接的笔芯，应对长期稳定性保存的情况下，断墨比例仅为普通连接的1/4，具备良好的防断墨效果。

因此，本实用新型提供的笔芯连接结构与0.5mm直径的针管笔头1#(笔头外径0.8mm)、中性颜料型墨水黑色a匹配，书写性能及一般应用性能合格，应对极限耐冲击、极限耐高温、长期稳定的情况下，连接抗断墨性能优于普通连接结构。

实施例二

所述笔芯连接结构与0.5mm直径的针管笔头1#(笔头外径0.8mm)、中性染料型墨水蓝色b组装为笔芯进行匹配试验，并与普通的针管连接结构进行对比，得到以下结果：

1、中性墨水蓝色b，黏度3438/527mpa·s(6r/60r)，表面张力34.6mn/m,，ph值8.34，墨水粒度d50为nd(染料型墨水，粒度无法检出)；试验条件：德国hutt书写仪，书写角度70°，书写速度4.5m/min，书写压力1n，线迹间距2mm，书写界面为iso14145规定的70g书写纸；

2、书写性能的测试结果为：灌墨量0.589g的笔芯，初写性能良好，平均出墨量为125mg/m，划线长度达到450-490m，笔头的球座孔的底部磨损总量为0.013mm，书写线迹正常，笔头及线迹均不存在积墨，书写性能符合中性笔芯行标要求，书写性能与采用普通针管连接结构的笔芯一致；

3、其他应用性能试验中，间歇书写性能、高温保存性、耐低温、耐干性、书写润滑度等均符合行业或企业标准，与采用普通针管连接结构的笔芯一致；

4、针对笔芯连接结构匹配的笔芯的有利点进行了专项的耐冲击性能实验，并与采用普通针管连接结构的笔芯进行正交试验对比。为保证实验效果，实验所采取的变量包括：(1)连接类型：防断墨连接、普通连接；(2)地板类型：杉木板、瓷砖地面；(3)冲击方向：平摔、倒摔；(4)冲击高度：1m、2m。所有笔芯均戴紧护套，每组实验样本量均为10支笔芯，冲击次数均为3次，实验结果对比如下：

从对比结果可见，各组的平均断墨比例对比为：(1)连接类型：普通连接25％，防断墨连接10％；(2)地板类型：瓷砖地面33.8％，杉木板1.3％；(3)冲击方向：倒摔25％，平摔10％；(4)冲击高度：1m7.5％，2m27.5％

由对比可见，采用防断墨连接的笔芯，应对极限冲击的情况下，断墨比例仅为普通连接的2/5，具备良好的防断墨效果。

行业标准中规定的试验条件为杉木板上1m高度平摔，实际使用中应对的冲击条件远小于试验情况。可以认为采用防断墨连接的笔芯在日常的应用中可以良好地应对冲击断墨，其防断墨效果优于普通连接。

5、针对笔芯连接结构匹配的笔芯的有利点进行了专项的耐温性实验，并与采用普通针管连接结构的笔芯进行正交试验对比。为保证实验效果，实验所采取的变量包括：(1)连接类型：防断墨连接、普通连接；(2)烘箱温度：50℃、60℃；(3)保存时间：3天、10天；(4)笔芯方向：平放、倒放。所有笔芯均戴紧护套，每组实验样本量均为10支笔芯，实验结果对比如下：

从对比结果可见，各组的平均断墨比例对比为：(1)连接类型：普通连接18.8％，防断墨连接3.8％；(2)烘箱温度：50℃10％，60℃12.5％；(3)存放时间：3天2.5％，10天20％；(4)笔芯方向：平放5％，倒放17.5％

由对比可见，采用防断墨连接的笔芯，应对极限高温保存的情况下，断墨比例仅为普通连接的1/5，具备良好的防断墨效果。

行业标准中规定的试验条件为50℃10天平放保存，实际使用中应对的高温条件远小于试验情况。可以认为采用防断墨连接的笔芯在日常的应用中可以良好地应对冲击断墨，其防断墨效果优于普通连接。

6、针对笔芯连接结构匹配的笔芯的有利点进行了专项的长期稳定性存放实验，并与采用普通针管连接结构的笔芯进行正交试验对比。为保证实验效果，实验所采取的变量包括：(1)连接类型：防断墨连接、普通连接；(2)保存时间：1天、7天、30天、90天、180天、360天、720天、1080天。所有笔芯按正常的工艺流程生产取样，均戴紧护套，笔头朝上倒放(模拟陈列)，保存环境均为室温(0-30℃变化)。每组实验样本量均为2000支笔芯，异常样本数量为累积计算，实验结果对比如下：

从对比结果可见，随着保存时间的增加，连接断墨的比例逐渐提高。采用防断墨连接的笔芯，应对长期稳定性保存的情况下，断墨比例仅为普通连接的1/4，具备良好的防断墨效果。

因此，本实用新型提供的笔芯连接结构与0.5mm直径的针管笔头1#(笔头外径0.8mm)、中性染料型墨水蓝色b匹配，书写性能及一般应用性能合格，应对极限耐冲击、极限耐高温、长期稳定的情况下，连接抗断墨性能优于普通连接结构。

这里基于的术语和表述方式只是用于描述，本实用新型并不应局限于这些术语和表述。使用这些术语和表述并不意味着排除任何示意和描述(或其中部分)的等效特征，应认识到可能存在的各种修改也应包含在权利要求范围内。其他修改、变化和替换也可能存在。相应的，权利要求应视为覆盖所有这些等效物。

同样，需要指出的是，虽然本实用新型已参照当前的具体实施例来描述，但是本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本实用新型，在没有脱离本实用新型精神的情况下还可做出各种等效的变化或替换，因此，只要在本实用新型的实质精神范围内对上述实施例的变化、变型都将落在本实用新型的权利要求书的范围内。