簽字筆墨水的組成分析

簽字筆是目前國際上流行的一種新穎的書寫工具，是圓珠筆的一種，圓珠筆是利用球珠滾動(dòng)帶出書寫介質(zhì)(墨水或油墨)的書寫工具的統(tǒng)稱。由于圓珠筆的書寫介質(zhì)不同可分為三類，即圓珠筆油墨、水性墨水和中性墨水。其中粘度較大的書寫介質(zhì)稱油性墨水，即圓珠筆用的油墨；可溶于水的粘度較小的書寫介質(zhì)稱為水性墨水，即滾珠筆、寶珠筆等所用的墨水；粘度介于水性和油性之間的書寫介質(zhì)稱為中性墨水，如GEL、INKPEN使用的墨水。中性墨水具有圓珠筆油墨和水性墨水的最佳性能，并且是二者最佳性能的綜合，即圓珠筆墨水的耐久性和水性墨水的書寫流利性。中性筆起源于日本，日本的SAKURA株式會(huì)社于1984年研制成功稱為“BALLSIGN”的產(chǎn)品并推向市場(chǎng)。1988年日本PENTEL株式會(huì)社研制成功被稱為”HYBRID”的產(chǎn)品，中性筆由此宣告誕生。由于中性筆兼具自來水筆和圓珠筆的優(yōu)點(diǎn)，書寫流利、攜帶方便、不漏墨水，符合現(xiàn)代人們對(duì)日常書寫工具簡(jiǎn)便快捷的需求，因此逐漸成為學(xué)習(xí)、辦公的必需品。

我國在20世紀(jì)90年代中期引進(jìn)國外的墨水開始生產(chǎn)簽字筆，但目前所使用的簽字筆墨水大部分是從日本、美國、德國和韓國進(jìn)口，國內(nèi)生產(chǎn)的比較少，我國有關(guān)墨水生產(chǎn)廠正在開展簽字筆墨水的研制工作，如我國天津鴕鳥墨水有限公司已開始研制中性墨水，并于2000年研制成功，另外還有很多廠家也在研制和開發(fā)。一旦簽字筆墨水全部由國內(nèi)生產(chǎn)，簽字筆的生產(chǎn)將有更大的發(fā)展，其應(yīng)用會(huì)更加廣泛。

簽字筆墨水主要由溶劑、著色劑、表面活性劑和其他添加劑等組成。但是因?yàn)橹珓┖坎煌院炞止P墨水顏色不同于傳統(tǒng)的碳素鋼筆水顏色，形成了其特有的屬性。如一項(xiàng)美國專利的黑色簽字筆，它的黑色簽字筆墨水有以下組成成份。

黑色簽字筆墨水的組成部分

溶劑是簽字筆墨水中的揮發(fā)性成分，加入的目的是溶解簽字筆墨水中的著色劑，并且載著著色劑順利流過球座體和球體。由于簽字筆墨水的粘稠度高，所以要使用極性大，滲透性強(qiáng)，潤濕效果明顯的溶劑，以打破簽字筆墨水膠質(zhì)物的牽扯力，發(fā)揮其較好的作用，因此溶劑多數(shù)以醇類、醚類為主。目前，經(jīng)常使用的溶劑有：二甘醇、三甘醇、五甘醇、甘油、苯甲醇、苯氧基乙醇等。大多數(shù)廠家為了提高著色劑溶解性，改善書寫質(zhì)量，都采用了混合溶劑的方法，一方面可以克服因蒸發(fā)速度過快造成簽字筆墨水干涸而封住筆頭的弊端，另一方面也可以克服蒸發(fā)速度過慢而導(dǎo)致書寫字跡不干、滲透、鋪開等缺點(diǎn)。簽字筆墨水書寫在紙張上之后，字跡與大氣接觸，溶劑成分就很容易揮發(fā)，含量發(fā)生變化。隨著時(shí)間的推移，溶劑會(huì)發(fā)越來越多，溶劑成分的這一特點(diǎn)，為鑒定字跡的形成時(shí)間提供了重要的途徑。

著色劑由三種組分組成，為碳黑、顏料和染料。染料是簽字筆墨水中的主要成分之一，起著著色的作用。待字跡書寫于紙張上之后，染料成分通過吸附和成膜的方式轉(zhuǎn)移固定在紙張上。由于染料的粒子半徑特別微小，很容易進(jìn)入紙張纖維之中，因此簽字筆墨水字跡書寫之后很耐磨，保存時(shí)間也較長久。目前，簽字筆墨水配方并不統(tǒng)一，染料的使用也很不固定，因此在鑒定時(shí)要加以注意。染料對(duì)光特別敏感，易發(fā)生光化學(xué)作用，因此簽字筆墨水中染料成分的相對(duì)含量會(huì)隨時(shí)間的延長而發(fā)生改變，應(yīng)用這特點(diǎn)可進(jìn)行字跡形成時(shí)間的鑒定。以顏料為著色劑的簽字筆墨水，穩(wěn)定性好，與紙張結(jié)合比較牢固，提取比較難，最好采用不破壞檢材的分析方法。為了確保簽字筆墨水的流利性，滲透性及穩(wěn)定性，還會(huì)加入一些表面活性劑及樹脂等。

簽字筆中的表面活性劑起著潤濕滲透的作用，還可以調(diào)整墨水的間歇性能、連續(xù)書寫性能以及出墨量。選擇表面活性劑的首要條件是能使染料被分散介質(zhì)潤濕，為此必須使表面活性劑吸附在染料粒子表面，降低表面能。此外，簽字筆墨水中還加入樹脂作為穩(wěn)定劑，利用樹脂將分散研磨微粒進(jìn)一步吸附加以保護(hù)，使其在膠體溶液中由于進(jìn)行“布朗運(yùn)動(dòng)”而相互碰撞時(shí)不再發(fā)生凝聚現(xiàn)象，以達(dá)到長期穩(wěn)定的目的。樹脂常以聚丙烯酸類和聚乙烯醇類為好。

簽字筆在20世紀(jì)90年代初期首次進(jìn)入國內(nèi)市場(chǎng)，產(chǎn)品以品種多樣、方便快捷等諸多優(yōu)點(diǎn)逐漸代替?zhèn)鹘y(tǒng)的書寫工具。盡管簽字筆越來越被廣大的消費(fèi)者所接受，但對(duì)于它的性能，很多人還不太了解。比如，人們普遍認(rèn)為黑色簽字筆就是碳素筆，因此在填寫重要文件(如檔案、票據(jù))時(shí)不加選擇的使用黑色簽字筆，由此引起了像票據(jù)涂改、文書變?cè)斓纫恍┌盖榈陌l(fā)生。鑒于這些情況，筆者認(rèn)為對(duì)簽字筆特別是品牌簽字筆進(jìn)行碳素成分的測(cè)定是非常必要的。

近年來，很多學(xué)者開始用綜合的分析方法鑒別簽字筆墨水。2003年瑞士Williams D.[26]等人為了研究歐洲市場(chǎng)，采用了濾光檢測(cè)器(Filter light Examination， FLE)、拉曼光譜(Raman Spectroscopy， RS)和掃描電鏡顯微鏡(Scanning Examination Microscopy， SEM)三種分析技術(shù)，對(duì)不同牌號(hào)和不同批號(hào)在歐洲流行的33種藍(lán)色Gel Pen墨水進(jìn)行分析。首先用肉眼和立體顯微鏡鑒別，可將其分為三類，進(jìn)一步用拉曼光譜和掃描電子顯微鏡鑒別。并制定了鑒別的程序，先用甲醇提取，能夠提取者為染料基簽字筆墨水，不能提取者為顏料基墨水，染料基墨水再用TLC法鑒別;顏料基的用Raman光譜法和掃描電鏡法進(jìn)行鑒別。2004年， Jeffrey D·Wilson和Gerald M·Laporte等人使用顯微鏡觀察法、可見及近紅外反射光譜法、近紅外熒光法、薄層色譜法、點(diǎn)滴實(shí)驗(yàn)法、氣質(zhì)聯(lián)用法等多種光學(xué)和化學(xué)方法對(duì)29種黑色簽字筆進(jìn)行試驗(yàn)，得出未知簽字筆樣品的流程檢驗(yàn)法。

隨著簽字筆墨水的研制和開發(fā)，簽字筆將更加廣泛地應(yīng)用在各個(gè)領(lǐng)域，特別是一些檔案文書、有價(jià)票據(jù)及各種文件。簽字筆墨水的組成復(fù)雜，含有溶劑、著色劑(染料和顏料)、表面活性劑等；且字跡樣本受保存環(huán)境影響較大，如溫度、濕度、光照和氧氣等因素，易發(fā)生氧化、分解、交聯(lián)及揮發(fā)等一系列物理化學(xué)變化。大力開展簽字筆墨水種類和字跡形成時(shí)間的鑒定研究工作，建立簽字筆墨水的綜合檢測(cè)方法，簽字筆墨水的分析研究工作一定會(huì)有新的突破和進(jìn)展。