“钢笔墨水”摘录II

kwfkkwfk · 发表于 2015-2-28 23:11

第10章 钢笔墨水的性能研究

书写墨水是人们每天使用的日用化学品之一，但人们对有关墨水的性能并不十分了解。为了全面认识现有墨水的性能，为将来开发新型墨水打好基础，我们收集了市场上的20多种书写墨水展开研究。首先测定了它们的pH值，总结出它们的酸碱性规律；然后由液相色谱分析，对墨水成分进行了比较；最后，进行了190次交叉混合试验，对试验结果进行了必要的分析与讨论。

墨水制造的科学是多种活动的综合，化学在其中起了关键性的作用[1]。20世纪下半叶，随着材料科学的发展，书写墨水也有了相应的发展，如中性墨水、光敏水解墨水、喷墨打印墨水的出现，它们具有的功能特性和环保理念，使书写墨水进入了一个新阶段。但是，对传统墨水的研究仍可以为开发新型墨水提供一些有益的参考。

10.1仪器与试剂

10.1.1仪器

pHS—2ST型数显酸度计、YXJ—1电动离心机、Waters液相色谱仪、510型泵、V6K进样器、730型色谱数据处理机、441型检测器，Novapak C18（3.9mm′150mm）柱、检测波长546nm。

10.1.2药品

草酸氢钾（AR），甲醇（AR），离子对试剂（IPRA），盐酸，氢氧化钠，双氧水，蒸馏水等。

10.1.3墨水试样

表10.1墨水试样的品种和生产厂家

编号	品种	生产厂家	编号	品种	生产厂家
1	白鹭蓝黑墨水	太原白鹭文具厂	11	博士纯蓝墨水	上海英雄金笔厂有限公司
2	熊猫纯蓝墨水	太原白鹭文具厂	12	博士蓝黑墨水	上海英雄金笔厂有限公司
3	老板蓝黑墨水	天津市天津墨水厂	13	博士黑墨水	上海英雄金笔厂有限公司
4	老板黑墨水	天津市天津墨水厂	14	鸵鸟蓝黑墨水	天津市鸵鸟墨水有限公司
5	英雄纯蓝墨水	上海墨水厂	15	鸵鸟纯蓝墨水	天津市鸵鸟墨水有限公司
6	英雄蓝黑墨水	上海墨水厂	16	鸵鸟碳素墨水	天津市鸵鸟墨水有限公司
7	英雄碳素墨水	上海墨水厂	17	鸵鸟绘图墨水	天津市天津墨水厂
8	奥林丹纯蓝墨水	上海奥林丹文化用品有限公司	18	泸光绘图墨水	上海墨水厂
9	奥林丹蓝黑墨水	上海奥林丹文化用品有限公司	19	上海碳素墨水	上海墨水厂
10	奥林丹碳素墨水	上海奥林丹文化用品有限公司	20	Quink优质书写黑墨水	上海派克笔有限公司

10.2墨水pH的测定与结果分析

10.2.1墨水pH的测定

各种墨水均呈现一定的pH值，不同类型的墨水其pH值各不相同，墨水的酸度愈高（pH值愈小），对纸张纤维素的破坏就愈大，因此墨水的pH值也是衡量墨水质量的指标之一，我们应用pH S—2ST型交直流两用酸度计，使用交流220V电源，在常温下测定了二十种墨水的pH值，结果如表1。

表10.2 各种墨水的pH测定结果

编号	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
PH值	1.84	2.05	1.58	10.38	1.92	1.79	4.04	1.98	1.68	4.97

编号	11	12	13	14	15	16	17	18	19	20
PH值	2.12	1.72	9.44	1.78	1.72	8.50	7.82	7.46	4.68	2.94

10.2.2测定结果分析

在上述20种墨水中，有15种是酸性的，有5种是碱性的。

所有纯蓝墨水、蓝黑墨水都是酸性的，pH值在1.5~2.2之间。大多数蓝黑墨水的pH值要比同一牌子的纯蓝墨水的pH值略小，个别牌子的蓝黑墨水的pH值要比同一牌子纯蓝墨水的pH值略大。由于它们的酸性较强，对纸张有腐蚀作用，因此，不宜用于书写需要长期保存的档案资料。

黑墨水有的呈碱性，也有的呈酸性。如老板纯黑墨水的pH为10.38，博士黑墨水的pH为9.44，两者都呈碱性；而派克纯黑墨水的pH为2.94，是酸性的。

碳素墨水既有酸性的、也有碱性的。酸性碳素墨水的pH值一般在4~5之间，如英雄碳素墨水的pH为4.04，奥林丹碳素墨水的pH为4.97，上海碳素墨水的pH为4.68，它们对纸张的腐蚀程度较小，鸵鸟碳素墨水则是碱性的，pH为8.50，它们都适用于书写需要长期保存的档案资料。

我们收集到的两种绘图墨水都是略偏碱性，鸵鸟绘图墨水的pH为7.82，泸光绘图墨水的pH为7.46，从酸度上看最接近于中性，是理想的书写墨水，因为它们对纸张的腐蚀程度较小。

10.3纯蓝墨水和蓝黑墨水的液相色谱分析

为了了解不同产地、不同牌号蓝黑墨水或纯蓝墨水等在组成上是否相同，对一些样品进行了液相色谱分析[2]。

10.3.1墨水溶液配制与条件选择

分别取墨水样品2滴于5 m1试管中，加入2 ml 0.05%草酸氢钾，混合均匀，制成待测液。

流动相条件选择：以甲醇百分含量、离子对试剂浓度、流动相流量为三个因素，各选择三个不同水平，按正交表配制流动相实验（实验过程略）。结果表明，甲醇含量为45.0%（v/v），IPRA为0.005ml/L，流动相流量为1.0ml/min时效果最佳。

流动相的确定：流动相确定原则是同一种墨水在不同流动相条件下，色谱峰峰数越多条件越优，峰数相同分离度越大越佳，在达到分离度要求情况下，保留时间小者条件为好。选择1号、2号、3号、4号蓝黑墨水液，分别用9种不同流动相条件实验，结果表明甲醇含量为45.0%（v/v），IPRA为0.005ml/L，流动相流量为1.0ml/min时分析效果最佳。

10.3.2 墨水成分的测定

用选择出流动相条件对10种不同产地和不同牌号蓝黑墨水进行分析，结果见表10.3。

表10.3 10种蓝黑墨水色谱数据

序号	峰数（个）	最强峰（min）	tR（相对峰强）
a 6 6.80 b 6 6.80 c 6 7.20 d 5 6.64 e 6 6.72 f 5 6.64 g 5 6.24 h 6 6.80 i 8 7.12 j 7 1.09			2.46（10.0）、4.24（26.0）、4.64（22.1）、5.44（24.2）、6.08（62.3）、6.80（100） 3.20（28.1）、4.08（48.2）、4.56（42.4）、5.36（36.6）、6.00（88.0）、6.80（100） 3.20（10.5）、4.24（22.4）、4.80（21.0）、5.44（24.4）、6.22（60.2）、7.20（100） 3.28（11.5）、4.56（28.5）、 5.36（42.3）、6.20（88.5）、6.64（100） 3.20（7.9）、4.00（19.7）、4.56（21.0）、5.12（22.7）、6.00（68.0）、6.72（100） 3.04（5.5）、4.56（13.7）、 5.36（3.73）、6.64（100）、10.08（1.8） 2.96（4.9）、4.56（20.4）、 5.04（23.2）、6.68（65.9）、6.24（100） 2.93（17.0）、3.60（17.7）、4.56（27.3）、4.96（26.3）、6.23（61.4）、6.80（100） 3.20（22.0）、4.24（39.6）、4.56（25.4）、6.08（47.4）、7.12（100）、8.4（6.7）、10.48（1.7）、11.60（1.3） 2.00（4.0）、4.16（18.4）、4.56（19.0）、5.36（18.7）、5.92（47.6）、17.09（100）、8.08（5.8）

结果表明，这些墨水中普遍含有两种或两种以上的染料，不同产地和不同牌号的墨水染料组成上有所不同。即使同为蓝黑墨水，产地不同时液相色谱测得的峰数、峰值也各不相同。蓝黑墨水的峰数一般为5~8个，最强峰分别出现在6.24、6.64、6.72、6.80、7.12、7.20/min等处。

10.3.3 结果分析

蓝黑墨水、蓝墨水中的染料一般为酸性染料与直接染料，含有羧基和磺酸基等易解离基团，在非极性液相柱上无保留。加入离子对试剂可以和染料离子形成非极性分子，可以反相色谱法测定。由于染料解离的离子不同，形成的非极性分子互不相同，其色谱峰值、峰数、峰形各不相同。

10.4墨水的交叉混合试验

通常认为不同颜色、不同厂家的墨水不能混合使用。如需另换墨水，要撤掉剩余的墨水，再将自来水笔用温水洗净，方可吸入所需的墨水。否则，不同的墨水会发生化学反应，产生沉淀物，阻塞通道，影响钢笔出水。为了弄清楚各种墨水究竟能否混用，我们对二十种墨水进行了190次交叉混合试验[3]。

10.4.1试验方法

分别取2ml墨水试样放入二十支25ml的比色管中，加水稀释至刻度线，配成稀溶液，目的是为了便于观察。各取稀溶液2ml于190支洁净的离心管中，两两交叉混合、摇匀后放置2小时，然后放入离心机离心五分钟，静置观察。

10.4.2结果分析

实验结果显示，纯蓝墨水与纯蓝墨水、纯蓝墨水与蓝黑墨水、蓝黑墨水与蓝黑墨水混合后既无沉淀产生，也无褪色现象，所以，纯蓝墨水与蓝黑墨水之间都可以混合使用。这是因为纯蓝墨水与纯蓝墨水的成分基本一致，性能相似，且都为酸性；蓝黑墨水中含有纯蓝墨水的主要成分，都为酸性，他们之间也可混合使用。通常人们认为的“不同墨水不可以混用”的看法并不是完全正确.

黑墨水与其它墨水混合大部分有沉淀，但由于它的浓度和颜色的影响，使得个别实验无法断定究竟是否有沉淀。这是因为黑墨水主要成分是高级黑色有机染料，属于染料型墨水。由于黑墨水既有酸性的也有碱性的，显然所含的黑色有机染料不相同，化学环境也不同。由于介质的酸碱变化会引起分子结构变化，从而产生颜色变化或沉淀，因此不仅黑墨水与其它墨水不能混合，而且不同品牌的黑墨水之间混合也可能产生沉淀。

而碳素墨水和绘图墨水绝对不可以与其它任何墨水混用，如7号英雄碳素墨水、16号鸵鸟碳素墨水、17号鸵鸟绘图墨水、18号泸光绘图墨水、19号上海碳素墨水，凡与之混合的墨水均有沉淀产生。同是碳素墨水或同是绘图墨水也可能出现沉淀。这是因为碳素墨水和绘图墨水都属于颜料性墨水，主要着色颜料是炭黑[3]，有时也添加一些直接黑染料。炭黑是一种不亲水的黑色粉末，即使将炭黑磨的很细，加水后也不能制成墨水，必须经过特殊处理或添加具有特殊功能的助剂才能制成墨水。这些墨水具有胶体的性质，添加电解质或改变酸碱性都有可能引起胶体的破坏。试验表明，碳素墨水既有酸性的也有碱性的，我们收集到的绘图墨水略显碱性，由于所加的稳定剂差异很大，形成的胶粒带有不同的电荷，因此，碳素墨水、绘图墨水不仅不能与其它墨水混合，而且不同品牌的碳素墨水、绘图墨水之间混合也会产生沉淀。

将上述190个交叉结果放置一星期继续观察。现象基本一致。

10.5 墨水字迹的耐水性试验

书写墨水是使用最为广泛的一种墨水，然而，实践证明，有些墨水字迹的耐久性并不理想，在保存和使用过程中会发生褪变。通常情况下，字迹先变黄再褪色，直至字迹无法辨认[4]。耐水性实验是指检验墨水书写线条抵抗水浸能力的试验，是墨水的重要指标之一。

10.5.1试验方法

准备20张6.5cm×3.5cm 的描图纸，分别用二十种墨水写好字，考虑到字迹的干燥需要一定的时间，特别是蓝黑墨水字迹中黑色颜料在纸张上需经空气氧化后慢慢形成，因此字迹式样应存放一段时间后才能用于不同的测试。将写有字迹的描图纸在室内无阳光直射的空气中露置24h，得试验样纸。

将试验样纸浸泡于盛有100ml水的烧杯中，分时间段记录现象；24h后取出阴干，在200~250xl照度的白炽灯下目测，记录实验现象。

10.5.2实验结果

表10.4 墨水字迹的耐水性试验结果

时间	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
刚浸入	不明显	扩散	不明显	扩散	扩散	不明显	稳定	扩散	不明显	稳定
5分钟	稍褪	褪色	稍褪	发紫	褪色	不明显	稳定	扩散	稍扩	稳定
10分钟	褪色	褪色	稍褪	扩散	褪色	不明显	稳定	褪色	变黑	稳定
30分钟	褪色	褪色	稍褪	发紫	严褪	不明显	稳定	褪色	变黑	稳定
1小时	变黑	全褪	褪色	扩散	严褪	变黑	稳定	全褪	继褪	稳定
6小时	淡黑	全褪	淡黑	变淡	全褪	变黑	稳定	全褪	继褪	稳定
24小时	淡灰	全褪	淡灰	变淡	全褪	淡黑	稳定	全褪	淡黑	稳定

时间	11	12	13	14	15	16	17	18	19	20
刚浸入	扩散	不明显	扩散	不明显	扩散	稳定	稳定	稳定	稳定	不明显
5分钟	褪色	不明显	扩散	不明显	褪色	稳定	稳定	稳定	稳定	变蓝
10分钟	褪色	变黑	扩散	不明显	褪色	稳定	稳定	稳定	稳定	扩散
30分钟	褪色	变黑	扩散	稍褪	全褪	稳定	稳定	稳定	稳定	褪色
1小时	全褪	淡黑	褪色	变黑	全褪	稳定	稳定	稳定	稳定	浅蓝
6小时	全褪	淡黑	褪色	变黑	全褪	稳定	稳定	稳定	稳定	浅蓝
24小时	全褪	淡黑	褪色	淡黑	全褪	稳定	稳定	稳定	稳定	模糊

10.5.3结果与分析

纯蓝墨水最不稳定，大部分纯蓝墨水遇水立即扩散，五分钟后，均有褪色现象。在水中浸泡24小时之后，字迹基本上全部褪去。

蓝黑墨水的蓝色首先褪去，浸泡24小时后，只留下淡淡的黑色。这是因为蓝黑墨水中的蓝色染料遇水或潮湿空气易发生洇化扩散。[5]

黑墨水的扩散现象最为严重，4号黑墨水在扩散过程中出现紫黑色；13号黑墨水出现墨绿色；派克黑墨水扩散和褪色也非常明显。黑墨水属于染料型墨水，染料型墨水在的生产中，一般是由两种或两种以上的染料调和使用，以获得所需的色泽和光泽。4号和13号两种黑墨水在扩散过程中出现了不同的颜色，可能是因为它们在调色时使用了不同的染料。

碳素墨水和绘图墨水在水中很稳定，没有扩散与褪色现象。

10.6 墨水字迹耐酸性实验

10.6.1试验方法

配制1000ml 浓度为0.6mol/L的盐酸，平均倒入二十个干净的烧杯。同5.4.1制好试验样纸，将20张6.5cm×3.5cm试验样纸放入烧杯，记录实验现象。

10.6.2 实验结果

表10.5 墨水字迹耐酸性试验结果

	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
刚浸入	不明显	扩散	扩散	不明显	扩散	扩散	稳定	扩散	扩散	稳定
1分钟	扩散	扩散	褪色	不明显	扩散	褪色	稳定	扩散	扩散	稳定
10分钟	褪色	扩散	褪色	扩散	扩散	褪色	稳定	扩散	扩散	稳定
30分钟	褪色	扩散	褪色	扩散	扩散	褪色	稳定	扩散	扩散	稳定
24小时	全褪	全褪	全褪	扩散	全褪	全褪	稳定	全褪	褪色	稳定

	11	12	13	14	15	16	17	18	19	20
刚浸入	扩散	扩散	不明显	扩散	扩散	稳定	稳定	稳定	稳定	扩散
1分钟	扩散	褪色	不明显	褪色	扩散	稳定	稳定	稳定	稳定	扩散
10分钟	扩散	褪色	稍扩	褪色	扩散	稳定	稳定	稳定	稳定	扩散
30分钟	扩散	褪色	稍扩	褪色	扩散	稳定	稳定	稳定	稳定	褪色
24小时	褪色	褪色	稍扩	褪色	全褪	稳定	稳定	稳定	稳定	褪色

10.6.3结果分析

纯蓝墨水、黑墨水与蓝黑墨水的耐酸性基本相同，在短时间（半小时）内，字迹都有不很严重的褪色和扩散现象，但在较长时间内，均发生严重的褪色和扩散现象。其中，蓝黑墨水在酸中浸泡后其黑色成分褪去，前面已经提到黑色成分为鞣酸铁和没食子酸铁，假如用“M3-”表示酸根离子的话，存在以下置换反应：

Fe3+M3- + HCl → H3M+FeCl3

反应生成的鞣酸和没食子酸基本无色，即黑色褪去。纯蓝墨水和黑墨水都属于染料型墨水，此类墨水的缺点在前面已有介绍，不在重复。

碳素墨水和绘图墨水的耐酸性很好。

10.7 墨水字迹耐碱性实验

10.7.1试验方法

配制1000ml 浓度为0.6mol/L的氢氧化钠溶液，平均倒入二十个干净的小烧杯，制好试验样纸，将20张6.5cm×3.5cm试验样纸放入烧杯，记录实验现象。

10.7.2 实验结果

表10.6 墨水字迹耐碱性试验结果

	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
刚浸入	变红	变红	变红	扩散	变红	变红	稳定	变红	变红	稳定
2分钟	褪色	褪色	褪色	褪色	扩散	褪色	稳定	严褪	扩散	稳定
5分钟	全褪	褪色	褪色	褪色	褪色	褪色	稳定	严褪	扩散	稳定
10分钟	全褪	全褪	褪色	褪色	全褪	褪色	稳定	全褪	扩散	稳定
30分钟	全褪	全褪	褪色	发紫	全褪	褪色	稳定	全褪	扩散	稳定
24小时	全褪	全褪	土黄	蓝黑	全褪	土黄	稳定	全褪	淡黑	稳定

	11	12	13	14	15	16	17	18	19	20
刚浸入	变红	变红	扩散	变红	变红	稳定	稳定	稳定	稳定	变蓝
2分钟	扩散	褪色	扩散	褪色	褪色	稳定	稳定	稳定	稳定	扩散
5分钟	扩散	褪色	扩散	褪色	全褪	稳定	稳定	稳定	稳定	纯蓝
10分钟	扩散	褪色	扩散	褪色	全褪	稳定	稳定	稳定	稳定	继褪
30分钟	扩散	全褪	扩散	褪色	全褪	稳定	稳定	稳定	稳定	继褪
24小时	全褪	全褪	淡黑	土黄	全褪	稳定	稳定	稳定	稳定	继褪

10.7.3结果分析

纯蓝墨水、黑墨水与蓝黑墨水的耐碱性基本相同，在刚浸入氢氧化钠的瞬间，纯蓝墨水与蓝黑墨水均有变红的现象。黑墨水褪色，在这个过程中伴随有紫、绿等颜色出现，这是因为黑墨水属于染料型墨水，又称颜色墨水，它是以各种颜色的有机染料为着色剂制成，有纯蓝、红、绿、黑、紫、棕等色型。在染料型墨水的生产中，一般用两种或两种以上的染料调和使用[6]，这些染料在不同的pH有不同的颜色，就像酸碱指示剂。

派克墨水在短时间内，字迹也有严重的褪色和扩散现象，所以它们的耐碱性也很差。只有碳素墨水和绘图墨水的耐碱性很好。

10.8墨水字迹耐氧化性实验

10.8.1 试验方法

配制1000ml 质量分数为2%的双氧水，平均倒入二十个干净的小烧杯，制好试验样纸，将20张6.5cm×3.5cm试验样纸放入烧杯，记录实验现象。

10.8.2 实验结果

表10.7 墨水字迹的耐氧化性试验结果

时间	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
刚浸入	不明显	褪色	不明显	扩散	扩散	不明显	稳定	扩散	不明显	稳定
1分钟	不明显	褪色	不明显	紫黑	褪色	不明显	稳定	褪色	不明显	稳定
5分钟	变灰	褪色	变灰	褪色	褪色	变灰	稳定	褪色	褪色	稳定
20分钟	淡灰	变淡	土黄	扩散	很淡	土黄	稳定	褪色	褪色	稳定
24小时	全褪	全褪	全褪	变淡	全褪	全褪	稳定	褪色	变淡	稳定

时间	11	12	13	14	15	16	17	18	19	20
刚浸入	扩散	不明显	扩散	不明显	扩散	稳定	稳定	稳定	稳定	扩散
1分钟	褪色	不明显	扩散	不明显	褪色	稳定	稳定	稳定	稳定	发黄
5分钟	很淡	变灰	扩散	变灰	全褪	稳定	稳定	稳定	稳定	褪色
20分钟	很淡	淡灰	扩散	土黄	全褪	稳定	稳定	稳定	稳定	褪色
24小时	全褪	全褪	淡黑	全褪	全褪	稳定	稳定	稳定	稳定	褪色

10.8.3结果分析

从上述实验中可以看出，蓝黑墨水和纯蓝墨水的耐氧化性很差，浸泡一天后，字迹基本全部褪去，或者只留下很浅的痕迹。这是因为蓝黑墨水和纯蓝墨水的蓝色染料都是酸性墨水蓝G和直接湖蓝5B，这俩者均不耐氧化。黑墨水也严重褪色，同时，在扩散过程中有新颜色的出现，进一步表明了黑墨水是染料型墨水。只有碳素墨水和绘图墨水在氧化剂中表现的很稳定。

10.9档案字迹的耐久性分析[7]

字迹耐久性是档案保护学的永恒课题。高速发展的信息时代已经推动我国的档案工作进入了新旧字迹并存的过渡时期。及时系统地对正在采用的档案字迹材料的耐久性进行分析和总结而不是停留在零星、粗放的感性认识上是科学地做好更新换代工作所必须的。本文对常见五种归档字迹耐久性的分析。

字迹耐久性的评判依据主要有两个：字迹色素的稳定性和字迹色素与纸张结合的牢固性，只有综合考虑这两个因素才能得出比较准确的结论。

先看字迹色素的稳定性。当前应用于档案字迹的色素名目繁多，但不外归为两类：颜料(无机或有机)和染料，了解它们的一般性质是识别具体色素稳定性的根本。

一般来说，无机颜料性质稳定，不溶于任何介质，具有优良的耐光坚牢度、耐热坚牢度和机械强度。其中单质类无机颜料碳黑的性能尤为突出，这归功于它特别巧妙的微观结构：极其稳定的碳六元环平面片晶和片晶间能使其相对滑动的无定形碳。

有机颜料的稳定性不如无机颜料，如异常的温度变化或光线照射都可能使其氧化变色，另外在耐溶剂方面和机械强度方面也不能尽如人意。它的优势在于颜色比较丰富、鲜艳且着色力较强。染料是一类带有显色发色团且可溶的有机化合物。发色团如硝基、偶氮基等与某些芳烃主链相连结便能显出特定颜色，再引入助色团就能使颜色加深。其中的发色团一般都含有容易被氧化的双键决定了染料的稳定性普遍较差，它的可溶性又导致耐溶剂性令人担忧，当然也有少数例外，如酞菁类染料就具有优良的耐光牢度。

再看字迹色素与纸张结合的牢固性，色素脱落或迁移都是牢固性不好的表现，它取决于色素向纸张转移、固定形成字迹的全过程。虽然每个具体过程都相当复杂，但主要有三种基本模型：第一种模型是粘附，干性状态使用的字迹材料，其色素通过压力作用而简单附着于纸张表面固定成为字迹的方式。第二种模型是吸收，液体状态使用的字迹材料，利用本身的渗透性和纸张的吸湿性，在互相接触的同时其色素被携带向纸张纤维表面或内部渗透(即表层渗透或深层渗透)进而被吸收固定成为字迹的方式。具体属于哪种程度的吸收决定于色素的粒径、比重、分子结构和极性等多种因素。第三种模型是结膜，含有成膜物质的字迹材料，待其色素转移到纸张表面后能于字迹表面形成皮膜从而得以固定的方式。

实际上任何一种方式单独作用形成的字迹都不能完美地与纸张结合，粘附字迹易被擦除，吸收字迹中深层吸收虽然比粘附或表层吸收更耐磨擦，但基于整体性能的考虑，吸收过程多数是在吸湿性很强的不干性油如甘油等参与下共同完成的，不干性使它长久保持粘稠态，强吸湿性又使之有能力大量吸收空气中的水分子增强了微观流动性，宏观上则表现为字迹色素被携带并沿纸张纤维方向迁移扩散。当然这种油含量少时的影响是微不足道的，但由于某种需要而必须较多使用时这种扩散就很明显了；结膜字迹的皮膜类似钝化层，相对隔离了不适宜的外界环境并使色素迁移扩散得到有效抑制，皮膜虽能使字迹与纸张固结，但因缺少如深层吸收一样的深入结合，所以也难免脱落。理论上具有较好结合牢固性的字迹应该是多种方式相结合的结膜字迹。

基于上述理解我们便可做下列分析：

10.9.1碳素墨水字迹

碳素墨水一般是采用碳黑、虫胶、硼砂、甘油、酒精、氨水和水等配制而成，属于溶液状态使用的字迹材料。其色素是最为稳定的无机颜料中的单质颜料炭黑，而少量的甘油则作为液态墨水的稳定剂和字迹的干燥速度调节剂。书写的时候，炭黑颗粒随着液体对纸张的浸润被携带到纸张纤维表面，但绝大部分无法进行纤维内部，原因主要是碳黑的大粒径限制了它的被携带能力。伴随液体的挥发，虫胶等大分子有机物质就在字迹表面逐渐聚结形成皮膜。

可见碳素墨水字迹的形成过程是表层吸收和结膜两种方式的运用。这样的字迹既不易因环境的影响而褪变又不易扩散，虽然偶有磨损的现象，但实践证明不失为耐久性很好的字迹。出土文物中的许多墨迹(墨汁与墨水的配制相似，只是少加了酒精等助剂)仍然完好可辨也间接证明了这点。

10.9.2蓝黑墨水字迹

蓝黑墨水形成的档案量是相当大的。其中起色素作用的原始成份是硫酸、鞣酸亚铁和没食子酸亚铁，它们在墨水中存在时是无色的(墨水的蓝色是着色剂的颜色)，写在纸上的时候就被空气中的氧氧化成耐水、低黑度的鞣酸铁和耐光、高黑度的没食子酸铁，它们都是有机颜料，两者互为补充则使字迹的黑度、耐水性、耐光度取得最佳效果，可以说是较耐久的字迹色素。

蓝黑墨水字迹的转移固定方式是深层吸收，与纸张结合较为牢固，其原因是比较明显的：蓝黑墨水同样是以溶液状态使用的字迹材料，起色素作用的原始成份都具有一定的极性和较小的粒径，容易被液体携带深入纸张纤维内部；而添加的适量甘油成份除了润湿笔尖调节字迹干燥速度等积极作用外并不足以携带色素颗粒进行迁移，所以正常条件下不会出现长久保管的扩散问题。但是我们发现这种字迹在长期潮湿环境下仍会扩散，其原因是为使墨水显色而加入的少量着色剂是一种不稳定的有机染料，遇水便会溶解扩散；它的另一不足在于过多的酸性物质易造成纸张纤维素水解。但此种字迹褪色后可采用化学方法恢复的独特优势大大弥补了这些不足，使之成为较合格的档案字迹材料。

10.9.3激光打印字迹

激光打印字迹。信息社会的发展，迫使档案人员越来越频繁地面对它，所以必须认真思考它所带来的问题。激光打印所用的字迹材料是墨粉，而档案字迹一般都采用黑色墨粉，其主要成份有色素碳黑、起粘结和成膜作用的热塑性树脂、树脂增塑剂石蜡以及电荷控制剂等。这种字迹的色素稳定性是勿庸质疑的，那么色素与打印纸的结合是否牢固呢?

现通过激光打印和字迹形成过程进行分析：首先由计算机输出文字或图象信号来控制激光光束闪烁并经三棱镜折射到感光鼓上形成静电潜影，然后再用带有异种电荷的墨粉显影(即使静电潜影转换为墨粉影像)，此时再以粘附的方式(墨粉是干性的，并有接触压力的参与)将墨粉影像从感光鼓上转移到打印纸上，最后用卤钨灯或加热辊加热，此时墨粉中的热塑性树脂熔化并冷却成膜将墨粉字迹牢牢地固结在纸张上，此即所谓的定影。

可见它的转移固定方式是粘附和结膜，结合较为牢固。由此判断黑色墨粉激光打印字迹可以称为较耐久字迹。然而近来有报告证明存放五年以上的复印档案字迹中部分出现粘印甚至轻度纸砖现象，复印字迹与激光打印字迹的墨粉成份和形成过程是非常相似的，这督促我们必须进一步研究以便在理论上作出解释。

原来这类字迹赖以固定的成膜物质——热塑性树脂在增塑剂的作用下降低了软化温度，如果档案保管不慎产生局部高温、高湿或高压就可能接近它的软化点，长时间作用就会导致表层皮膜变软出现粘性；另外如果与其他含有增塑剂的物品密切接触，这些增塑剂就会向字迹的树脂皮膜迁移进一步降低它的软化点从而使其甚至在正常的保管条件下就会软化粘连或粘脱。而这除了提醒我们对其保管条件的认识还很欠缺外并不能说明别的问题。

10.9.4针式打印字迹

针式打印所用的字迹材料是由大量不干性油如甘油等调稀有机颜料或染料而成的色浆(浸染在色带上使用)。针式打印属于点阵打印，由一组固定数目的钢针组成矩形打印头，利用计算机输出的汉字输出码信息控制打印头中的一部分钢针，撞击浸有色浆的色带和打印纸，从而在纸张上现出数目和排列不同的色点，再由这些色点构成的阵形组成线条不连续的文字或图形。

由于溶剂是不干性油，所以色带上的色浆能长期保持一定的流体性质，在因钢针的撞击与打印纸接触的同时能够携带粒径较小的色素渗入纸张纤维内部。表面看来，如果使用稳定性较好的有机颜料色素如苯胺黑，再辅以这种较为牢固的深层吸收方式。这种字迹的耐久性也在可以宽限之列，然而进一步探讨就会发现它存在明显的扩散隐患：不干性和强吸湿性的甘油既然作为溶剂使用就必须大量加入，因而在形成字迹线条之后随着时间的延续仍会无所顾忌地继续携带色素颗粒在字迹线条周围迁移扩散，轻微的扩散能使字迹更加圆滑，但长此以往就会变得模糊不清，针式打印字迹是易扩散字迹。

10.9.5喷墨打印字迹

喷墨打印的过程是由计算机输出信息控制矩形点阵中的特定喷嘴向纸张喷出墨液并被迅速吸收形成线条连续的字迹或图形。正是这种墨液本身的性质从根本上剥夺了喷墨打印字迹成为耐久字迹的权利：墨液采用各种染料溶解而成，所以这种吸收字迹除了极易扩散还怕光怕热怕溶剂污染，所以不能作为档案字迹采用。

通过较为系统的理论分析，我们发现针式打印字迹和喷墨打印字迹不能作为长久保存的档案字迹使用；而碳素墨水字迹、蓝黑墨水字迹和激光打印字迹则基本符合档案字迹的耐久性标准，其中前两种字迹的耐久性通过数十年的使用已经得到证实，而激光打印字迹无论在色素成份上还是转移固定方式上与碳素墨水字迹相比都很相似。这一分析结果使我们有理由把信息时代耐久性档案字迹的重任寄托于它。

参考文献

[1] 董川，温建辉，张俊编著.笔墨材料化学. 北京：科学出版社，2005

[2] 王吉波,齐宝坤.液相色谱法测定蓝黑墨水.广东公安科技,2002, （3）:8-9

[3] 温建辉,程新红, 董川.书写墨水的酸碱性与相容性研究[J].中国制笔, 2006,(03)

[4] 张建华,王心琴等.蓝黑墨水字迹耐久性测试与分析.天津档案，2000，(6):29-31

[5] 卢英，武筠. 档案保护实验技术. 北京：中国人民大学出版社，1994

[6] 郭莉珠主编. 档案保护技术学教程. 北京：中国人民大学出版社，2000

[7] 苏晓云. 常见归档材料的字迹耐久性分析. 印刷杂志，2004，1

kwfkkwfk · 发表于 2015-3-2 09:59

本帖最后由 kwfkkwfk 于 2015-3-2 10:00 编辑

很抱欠，这一篇当时未能发出，未了解原因就在隔天又重发了一遍，麻烦版主留意到时请予删除。

　　也请大家不要在此回复，去看另一个第１０章吧.

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