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壹支筆的質量之旅

2018-01-18  瀏覽量:270

產品評測

 

古詩有雲:

吐言貴珠玉,落筆回風霜;

筆落驚風雨,詩成泣鬼神;

江山萬古潮陽筆,合在元龍百尺樓;

......

壹支筆所承載的不僅僅是書寫的樂趣,更是對五千年中華民族傳統文化的傳承。

 

簽字筆兼具圓珠筆和鋼筆的優點,以其流暢的書寫體驗獲得大眾的良好口碑,逐漸成為用戶們首選的書寫工具。

 

市面上簽字筆品牌繁多,品質良莠不齊,市場競爭異常激烈。即便如此,也不乏新進入者,小米早在2016年就推出了多款米家簽字筆。究竟其品質如何,簽字筆市場上還需要壹個新品牌嗎?為此,美信檢測選擇了其中壹款米家簽字筆,進行了較為細致的評測。希望您接下來能與我壹起了解這款簽字筆的評測過程。同時您也會知道,美信檢測如何通過公正、專業的檢測服務,幫助遍布於各行各業的客戶提升產品質量與技術水平,從而創造和諧安全的品質生活!

 

包裝外觀設計簡單大方,采用抽取式包裝,簽字筆被壹層磨砂半透明的“外衣”包裹,朦朧美,讓人想要壹探究竟。

 

見到真身之後,直觀感受清新不媚俗,筆身潔白如玉。塑膠磨砂外殼有著類膚質感,握在手上感覺很舒服。

 

五十路

 

 

外觀評測

 

美信檢測實驗室為了確定米家簽字筆中塑料件的材質成分,將其拆開(拆開米家簽字筆也非常簡單,反向旋轉即可),拆開以後有三個部分(如下圖所示)。而後我們對米家簽字筆中的筆芯外殼塑料部分以及筆管外殼塑料部分進行了FTIR分析;對簽字筆管結構銅部分進行了電感耦合等離子體發射光譜分析;對筆夾位置的金屬進行了鍍層分析。

 

(1)筆芯外殼塑料部分

筆芯管材進行FTIR(傅裏葉變換紅外光譜)分析,結果如圖1所示。

 


圖1. 米家中性樣品筆芯外殼的紅外光譜

 

由紅外光譜測試結果可知,筆芯外殼的主成分為聚丙烯(PP)。

 

(2)筆管外殼塑料部分

米家簽字筆外殼FTIR(傅裏葉變換紅外光譜)分析,結果如圖2所示。

 


圖2. 米家中性樣品筆外殼的紅外光譜

 

測試結果顯示,米家簽字筆外殼的主成分為PC+ABS,另外含有少量的TiO2(二氧化鈦)和防老劑(亞磷酸鹽)。其中,TiO2有增白的作用。

 

(3)筆管結構銅部分

米家簽字筆上手第壹感覺——這是壹支“有重量”的筆。當我們將其拆開,清楚的看到內部的結構銅部分。

 

 

而後為了確定米家簽字筆中筆管內部銅結構的成分,對米家簽字筆結構銅部分進行了電感耦合等離子體發射光譜分析,分析結果如下所示:

 

表1. 樣品筆內結構銅部分ICP檢測結果(wt.%)

元素測試結果(%)檢出限(%)
銅(Cu)54.78/
錫(Sn)0.78470.0001
鉛(Pb)3.5800.0001
鐵(Fe)0.63320.0001
鎳(Ni)0.31290.0001
鋅(Zn)余量/
鈷(Co)0.00250.0001
錳(Mn)0.00640.0001
鋁(Al)0.02000.0001
鎂(Mg)N.D.0.0001
鈹(Be)N.D.0.0001
磷(P)0.00370.0001
鎘(Cd)N.D.0.0001
銻(Sb)0.03450.0001
砷(As)N.D.0.0001
鉻(Cr)N.D.0.0001
鈦(Ti)N.D.0.0001
鉍(Bi)0.01440.0001
硒(Se)N.D.0.0001
碲(Te)N.D.0.0001

N.D. 表示低於檢測線

由ICP分析結果知,該銅合金近似為鉛黃銅,但對比牌號其錫、鐵含量偏高。

 

(4)筆夾部分

筆夾部分合金金屬制的筆夾邊角光滑圓潤,看不到任何毛刺。

 

 

而後我們對米家簽字筆的筆夾位置金屬進行了鍍層分析,分析結果如下:

 


圖3. 米家中性樣品筆夾位置鍍層金屬分析


圖4.米家中性樣品筆夾位置表面SEM圖片

 

如圖3所示,筆夾鍍層有銅層和鎳層,其中鍍銅層厚度約為18.6μm,鍍鎳層約為3.66μm,銅層底下是鋅合金。

 

表2. 樣品筆筆夾表面EDS檢測結果(wt.%)

譜圖COCrNi總計
11.11.914.582.5100.0
21.12.014.982.0100.0

 

如圖4和表2所示,由米家簽字筆筆夾表面EDS檢測結果可知,材料表面存在壹定量的Cr元素,說明在鎳層表面還存在壹層很薄的Cr層。

 

銅/鎳/鉻鍍層是當今用量較多的防護-裝飾性鍍層。鎳在戶外使用時表面易變暗,在鎳層上鍍上壹層薄薄的鉻,便可以有效的阻止變暗的發生。

 

 

結構評測

 

做完外觀材質上的評測,我們進行了米家簽字筆筆頭內部結構測試,包括筆尖滾珠與球座,充分去了解它“內涵”。

 

(1)筆頭部分(筆尖滾珠)

筆頭部分有壹個明顯可見,紮實的紅色保護球球封裝,避免筆尖受到損傷,包裝非常細致。

 

紅色保護球封裝掀掉紅色保護球

 

為了了解筆尖部分的內部情況,我們進行CT測試發現,米家簽字筆采用的是彈簧筆頭,可較長時間保持筆頭內墨水不幹,並可防止墨水倒流。

 


圖5. 米家簽字筆CT圖

 

書寫時,有時筆尖球珠滾動的速度可能比高速汽車還要快[1]。同時,各種書寫角度的摩擦也會對其帶來損耗。為了解米家簽字筆筆尖滾珠的材質成分,對其進行了SEM+EDS(掃描電子顯微鏡和能譜儀)分析,分析結果如下:

 


圖6. 米家簽字筆樣品-滾珠 SEM圖片

 

表3. 米家簽字筆樣品-滾珠 EDS檢測結果(wt.%)

譜圖COCrCoNiW總計
15.80.43.313.34.372.9100.0
25.90.42.912.93.774.2100.0

 

米家簽字筆筆尖滾珠元素分析如表3所示,由EDS結果可知,筆頭球珠中含有大量的W元素,另外還含有少量的C、O、Cr、Co、Ni元素。

 

球珠材料應為碳化鎢基(WC)合金中的WC-Cr-Co-Ni系,含有Cr約3.1%,含有Co約13.1%,含有Ni約4.0%。

 

為了進壹步增加對筆頭球珠的了解,我們對其進行了表面形貌觀察。如下圖所示:

 

圖7. 米家簽字筆筆頭滾珠表面形貌圖

 

由圖7可知,該碳化鎢球珠由碳化鎢粉末經固相燒結而成,碳化鎢球珠表面密布微孔,有助於將油墨填充到碳化鎢空隙中,起到自潤滑的作用。

 

由EDS分析結果可知,球珠中含有Co、Ni、Cr元素,Co、Ni、Cr起粘結劑作用,可以降低碳化鎢的熔點,純碳化鎢的熔點約為3000℃,添加Co、Ni、Cr元素後,可以使合金的燒結溫度降到1500℃左右。

 

碳化鎢硬質合金球珠表面密布微孔,可以增加球珠與書寫表面間的摩擦阻力,保證書寫時球珠的滾動,即使是在油汙的紙上,或光滑堅硬的表面都能出墨書寫,解決了圓珠筆的“打滑”現象[2]。

 

(2)筆頭部分(球座)

筆頭滾珠與球座配合良好,才能流暢地書寫,為了解筆頭球座的材質,我們對筆頭球座部分進行金相分析,筆頭球座的金相顯微組織見圖8,從圖8中可以看出,筆頭球座的金相顯微組織為珠光體+鐵素體組織。

 


圖8. 米家簽字筆樣品-球座部分部分金相分析

 

另外,還借助ICP(電感耦合等離子體發射光譜儀)和碳硫分析儀對筆頭球座部分進行了元素分析,分析結果如下:

 

表4. 樣品筆筆頭球座部分ICP和碳硫分析檢測結果(wt.%)

元素測試結果(%)檢出限(%)
碳(C)0.73300.0010
硫(S)0.00700.0005
矽(Si)0.02300.0050
錳(Mn)0.18870.0010
磷(P)0.01410.0010
鉻(Cr)0.03800.0010
鎳(Ni)1.0310.0010
鉬(Mo)0.00240.0010
銅(Cu)0.33840.0010
鐵(Fe)余量/

 

根據ICP的測試結果,米家簽字筆球座用鋼成分近似70A碳素鋼,形成工藝為冷拔成型。該鋼材中Ni、Cu含量較高,較高含量的Ni、Cu有助於冷拔。

 

(3)整體上對於筆頭部分的測試

筆頭耐磨性測試:在2400#砂紙上劃線200 m,之後再用此米家簽字筆在紙張上進行書寫“筆頭耐磨性測試”幾個字,結果顯示書寫正常,無斷墨、空心現象。

 

 

筆頭耐沖擊測試:在水平狀態下從1m高度垂直跌落,結果顯示零件無開裂、變形、脫落,書寫正常。

米家簽字筆壹大特點就是旋轉出芯,120°輕旋優雅。輕輕旋轉,筆尖緩緩滑落,壹只手也能輕松完成。

 

 

為此,我們對其進行出芯靈活性測試,測試結果顯示:

旋轉120°出芯,使用、復位轉換靈活,復位時球珠不外露;

筆桿頭部孔徑與筆頭外徑差值規格值為≤0.20 mm(依據標準:QB/T 2625-2011),米家簽字筆測試值為0.03 mm,判定為合格

金屬筆夾彈性測試測初始間隙,然後測量回彈10次後的間隙,對比差值規格值小於0.1 mm;

測試米家簽字筆回彈10次後和初始間隙的對比差值為0.079 mm,小於規格值,合格

 

 

書寫體驗

 

做完簽字筆的材質、外觀、靈活性等的測試,我們開始正式的書寫體驗。米家簽字筆使用的MiKuni 日本進口油墨。而進行的壹系列測試結果顯示:油墨穩定性良好,遇水不暈,同時,墨水粘度剛剛好,快幹,不易滲透紙張。

 

列舉幾個實驗例子:

A. 對米家簽字筆進行書寫性能測試,首先對米家簽字筆進行積墨測試,在紙上寫下“米家簽字筆積墨測試”幾個字,未發現筆頭有積墨。

 

 

B. 劃線均勻性測試:在紙上寫下“米家簽字筆粗細測試”幾個字,和標準尺比較,觀察並評價寫完後的字的劃線粗細情況,結果顯示劃線粗細均勻良好;

 

 

C. 對米家簽字筆進行初寫性能測試,書寫性能測試,間歇書寫性測試,結果顯示簽字筆出墨正常。

 

D. 為了測試油墨的穩定性,對油墨進行了耐水性、耐光性及耐擦性測試,測試結果顯示將試樣紙放入蒸餾水中1 h後取出,自然幹燥,觀察線跡,線跡清晰可見;

 

 

可靠性

 

米家簽字筆外部筆管塗層材料的可靠性測試:

為了了解米家簽字筆外部筆管塗層材料的可靠性,還對其進行粘附性測試。用美工刀在筆管塗層部分劃X,劃透至底材,然後使用3M600膠帶粘貼,壓緊,1 min內剝離,塗層未發生剝離。

 

塗層粘貼前塗層粘貼後

 

 

環保性

 

最後進行的是米家簽字筆材質的環保性測試:

 

就在剛剛來臨的2018年始,REACH法規SVHC(高關註度物質清單)即將增至181項物質。為了測試米家簽字筆材質是否符合REACH要求,隨機抽取米家簽字筆進行了現有的REACH174測試。測試結果表明,174項物質均未檢出,符合REACH環保要求。

 

同時,於2006年7月1日開始正式實施的RoHS——《關於限制在電子電器設備中使用某些有害成分的指令》強制性標準,此標準主要用於規範電子電氣產品的材料及工藝標準,使其更加有利於人體健康及環境保護。

 

該標準的目的在於消除電器電子產品中鉛、汞、鎘、六價鉻、多溴聯苯和多溴二本醚共6項物質。

 

為此,我們隨機抽取米家簽字筆進行了RoHS六項測試。測試結果表明,鉛、鎘、汞、六價鉻、多溴聯苯和多溴聯苯醚的測試數據滿足指令2011/65/EU-關於在電氣電子設備中限制使用某些有害物質指令(RoHS)的要求。

 

樣品
編號
樣品描述EDXRF的結果化學確認結果
(mg/kg)
結論
1白色外殼BLBLBLBLBL--合格
2光面金屬殼BLBLBLBL--Cr(VI)陰性合格
3銅殼INBLBLBL--Cr(VI)陰性合格
4彈簧BLBLBLBLBLPBBs:N.D.
PBDEs:N.D.
合格
5白色塑料管BLBLBLBLBLCr(VI)陰性合格
6透明塑料管BLBLBLBLBLCr(VI)陰性合格
7筆頭BLBLBLBL----合格
8紅色塑料球BLBLBLBLBL--合格
9亮面金屬殼INBLBLBL--Cr(VI)陰性合格
10銅管INBLBLBL--Cr(VI)陰性合格
11白色塑料殼BLBLBLBLBLCr(VI)陰性合格
12黑色油墨BLBLBLBLBLCr(VI)陰性合格

 

 

評測總結

 

米家簽字筆外觀簡潔美觀,書寫順滑,選材合理且符合歐盟RoHS 6項和REACH174項環保要求,整體結構設計精巧且可靠性良好。

 

 

參考文獻

 

[1]唐仁承. 筆尖上的皇冠[J]. 中國制筆,2016(3):7-13.

[2] 滕名達. 筆的壹家[M]. 北京:輕工業出版社,1985:46.

 

 

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