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【干貨】墨水的物化性質(zhì)

來源:知乎 許令瑋 瀏覽 1650 次 發(fā)布時(shí)間:2022-09-14

目錄


一、前言


二、”流動(dòng)性“究竟指什么?


三、換墨水需要洗筆嗎?


四、”Sheen“和“Shading”是什么?


五、墨水可以”防水“嗎?


六、顏色正在起變化


七、隱形墨水


八、救命,我的白襯衫上滴了一滴墨水


思考題


一、前言


在鋼筆的世界里,一旦涉及到書寫,墨水和紙張就成了不得不提的要素。實(shí)際上良好的書寫體驗(yàn),是一個(gè)鋼筆與墨水、紙張完美搭配一起帶來的。只有熟悉不同墨水的特性后,才能根據(jù)想要達(dá)到的效果來挑選合適的墨水。


是的,你可能對(duì)品牌、顏色、甚至外包裝有很多想法,但無論價(jià)格多少,只有“合適”才是最重要的。


在選購墨水的時(shí)候,我們很容易被各種評(píng)價(jià)弄昏了頭,而且很多時(shí)候其實(shí)我們自己也不知道自己有什么專門的目的。所以這篇文章旨在梳理一些常見的問題,同時(shí)為將來選購墨水提供一些參考,不再是只關(guān)注試色(和包裝)。


二、”流動(dòng)性“究竟指什么?


當(dāng)我們?cè)谟懻撃臅r(shí)候,除了顏色(很多時(shí)候更重要的是瓶子和盒子)以外,還經(jīng)常會(huì)談?wù)摰侥囊粋€(gè)性質(zhì)——“流動(dòng)性”。在商品的簡(jiǎn)介和筆友的評(píng)測(cè)里,可能會(huì)有這樣的描述:“這瓶墨水的流動(dòng)性相當(dāng)好,可以解決下筆飛白的問題”,或者“xx墨水流動(dòng)性低,專治水槍”。


那么能否有一個(gè)更通用的標(biāo)準(zhǔn)來說明墨水的流動(dòng)性呢?


“流動(dòng)性”其實(shí)不是一個(gè)單一的物理概念,它不能簡(jiǎn)單地用黏度或者表面張力來代替,甚至其中內(nèi)容物的粒徑,都會(huì)一定程度地影響到它與紙張、鋼筆內(nèi)部供墨系統(tǒng)的相互作用。于是在本文中,我參考了一個(gè)比較具有實(shí)際意義的指標(biāo)——墨水在毛細(xì)管中上升的高度,用來表征墨水的“流動(dòng)性”。

具體的實(shí)驗(yàn)方法我放在了下面這個(gè)簡(jiǎn)單的小視頻里面,毛細(xì)管我采用的是0.3mm內(nèi)徑的,這樣各液體間的差異會(huì)更大一些,結(jié)果以游標(biāo)卡尺讀數(shù)并取平均值后,保留一位小數(shù),單位mm。如果對(duì)方法學(xué)有任何改進(jìn)的建議,都?xì)g迎交流。


顯然,墨水在毛細(xì)管中上升的高度越高,它的“流動(dòng)性”就越好,意味著它能夠更輕松地從儲(chǔ)墨處到達(dá)紙面,幾乎不會(huì)存在下水不流暢、起筆飛白的問題,但相對(duì)應(yīng)的,在筆尖本身就很粗、或者紙張吸水性特別好的情況下,又可能帶來下水過多、洇墨的毛病。


可以直觀地看到墨水在毛細(xì)管中上升的情況

這里附上一張我測(cè)出來的全部結(jié)果的表格:

由于種類比較多,全放進(jìn)來看不太清楚,這里挑幾個(gè)出來詳細(xì)講講:

首先補(bǔ)充一下背景知識(shí):我們知道液體具有內(nèi)聚性和吸附性,在玻璃的毛細(xì)管內(nèi)會(huì)拉著液面上升,一般來說純水的表面張力是我們?nèi)粘D芙佑|到的最高的液體,這里可以拿來作為一個(gè)對(duì)照組,而類似于甘油這樣的多元醇,他們?cè)?.3mm毛細(xì)管中上升的高度則小到只有10mm不到,遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于任何一種墨水。

測(cè)完的毛細(xì)管


通過測(cè)量發(fā)現(xiàn),墨水大概可以通過其在毛細(xì)管中上升高度的差異分為三組:


1.達(dá)到60mm接近純水的【高流動(dòng)性組】,代表樣本為【百利金逸彩橄欖綠】、【寫樂極黑】;


2.55mm左右居中的【均衡組】,大部分的墨水都集中在此,如【百樂色彩雫天色】、【百利金4001亮黑】和【萬寶龍寶馬藍(lán)】;


3.低于50mm的【低流動(dòng)性組】,這里包括【寫樂Storia Night】、【萬寶龍煉金櫻花粉】和【輝柏嘉苔蘚綠】。


需要額外說明的是,受限于本人的墨水收藏規(guī)模和用于測(cè)試的時(shí)間,我只選取了個(gè)人認(rèn)為比較有代表性的產(chǎn)品線和顏色,單一(被測(cè)試)的顏色并不能完全反應(yīng)整個(gè)產(chǎn)品線的性質(zhì),比如色彩雫的24種里面其實(shí)流動(dòng)性差異還是比較大的,所以只能作為一個(gè)粗略的參考。


我的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)和這里測(cè)到的數(shù)據(jù)吻合得還是相當(dāng)好的,確實(shí)一般如果筆的供墨系統(tǒng)不太穩(wěn)定,我會(huì)選擇至少是均衡組以上的墨水來保證出水流暢,而當(dāng)想要下水節(jié)制一些的時(shí)候,寫樂Storia和輝柏嘉的整個(gè)系列都成為了比較好的選擇。


三、換墨水需要洗筆嗎?


如果你只需要一個(gè)簡(jiǎn)單的答案:那就是洗!而且洗的時(shí)候拆得越徹底越好(只要你能無損裝回去)。然而很多時(shí)候人都是偷懶的,尤其是當(dāng)你的筆多到一定數(shù)量的時(shí)候,全部拆開來再洗一遍可能一天就過去了。


所以本文想要給你一個(gè)判斷標(biāo)準(zhǔn),即“什么時(shí)候必須得洗筆”,“什么時(shí)候混著用也無妨”。


墨水在大多數(shù)時(shí)候是一個(gè)溶液體系,然而小部分情況其實(shí)是一個(gè)膠體的懸浮體系。區(qū)別就在于染色用的物質(zhì)是否能夠完全溶于水中。


一般來說,同品牌同系列的彩色墨水、且已知是不防水的,比如寫樂Ink工房,百樂色彩雫,或者百利金4001這種,少量的混合只會(huì)導(dǎo)致顏色的變化,而一般不會(huì)讓墨水產(chǎn)生聚沉,甚至流動(dòng)性也不會(huì)有顯著改變,這時(shí)候的混用就是不用徹底清洗的。


而如果其中一個(gè)存在固體的顆粒,是以膠體的形態(tài)形成墨水的,隨意地添加其他物質(zhì)都可能改變墨水的pH、電荷等,而使得膠體產(chǎn)生聚沉,換言之就是寫著寫著可能就堵筆了。因此,凡是宣稱納米顆粒、碳素的,或者已知“防水”的,換用之前都需要徹底的清洗。


也有一些墨水是你以為洗干凈了,但用著用著還是能從犄角旮旯里蹦出來一些的:比如添加了金粉銀粉的,附著力特別強(qiáng)的(直接滲進(jìn)了樹脂的墨囊中)。如果不信邪的話可以考慮拿一支示范筆,洗不洗得掉就一目了然了——當(dāng)然也有一定的風(fēng)險(xiǎn),見下圖:

一支被寫樂青墨徹底染色了的百利金M805示范


四、”Sheen“和“Shading”是什么?


名詞解釋


我直接摘錄了Robert Oster墨水官網(wǎng)的一段墨水簡(jiǎn)介:


Muddy Sand.Imagine your childhood sandpit-after the rain.Able to exhibit a dark gold sheen with caramel shading.


看起來不像是說人話的樣子,顏色的描述還好理解,但“sheen”和“shading”又是什么呢?其實(shí)這兩個(gè)詞在描述彩墨的時(shí)候一般不會(huì)翻譯成中文,尤其是“sheen”如果單純譯作“光澤”雖然意思上表達(dá)到位了,但很容易產(chǎn)生歧義——于是大家就直接沿用了英文的詞匯。


具體含義請(qǐng)看圖及注釋。

奶油色巴川紙,Robert Oster(ROS)的牛油果,以及萬寶龍的寶馬藍(lán)

ROS這款牛油果就是shading的代表,隨著墨水的鋪展,可以看到中央是帶點(diǎn)棕紅的,邊緣是深綠,最邊上又有一些淺綠,整體很像一個(gè)真正的

萬寶龍的寶馬藍(lán)這款是我日常使用最多的,它在邊緣干透后會(huì)有一層金屬色澤的反光,這就是sheen,藍(lán)色墨水出紫紅色的sheen是相對(duì)比較常見的


一般墨水的試色圖都可以比較好的展現(xiàn)出shading和sheen,但日常使用想要這種效果比較明顯,就需要出水比較大的筆,配合涂層較為光滑的紙(典型的比如巴川紙)。


2.原理探究


我很早以前的一個(gè)答案嘗試自己配了個(gè)簡(jiǎn)單的復(fù)合墨水(或者只能稱之為彩色的溶液),發(fā)現(xiàn)所謂shading其實(shí)只是一個(gè)“層析”現(xiàn)象而已。


比如我直接把一滴ROS牛油果滴在KIMTECH紙巾上,就可以看到這個(gè)豐富的顏色層次了:

墨水從紙巾的下端浸入,按照擴(kuò)散速度不同,被分成了最慢的棕色,中間的綠色和最快的藍(lán)色。其實(shí)最最外層還有無色的液體,干了之后圖里面看不見了


墨水寫在紙上的過程跟層析其實(shí)差不多,不同顏色的部分都會(huì)按照其結(jié)合紙張的能力以不同速度來擴(kuò)散,比較慢的就構(gòu)成了顏色的主體,而很快的部分就延展到了外側(cè),實(shí)際書寫時(shí)出墨量沒有這么大,紙張也不像KIMTECH這種是非常容易吸水的單層纖維,因此效果就沒有這么層次分明,而展現(xiàn)出了迷人的漸變。


至于sheen,則不僅僅是簡(jiǎn)單的層析,因?yàn)橹苯影褞в衧heen的墨水滴在KIMTECH上你并不會(huì)發(fā)現(xiàn)任何光澤。因此我們換個(gè)方法,把約1ml的寫樂四季彩圍爐里(它是橘黃的主體,金色的sheen)滴在玻璃表面皿上,再送入烘箱把水分去除——

圍爐里墨水的水分蒸發(fā)后,留下了一層黏黏的膠狀物質(zhì),逆光時(shí)為金色金屬光澤


所以我的猜想是,所謂sheen其實(shí)是一些聚合物和某些不溶物的結(jié)晶,聚合物帶著這些結(jié)晶能夠“跑得更遠(yuǎn)”,而結(jié)晶則是真正產(chǎn)生光澤的。


于是我動(dòng)用了一臺(tái)偏振光顯微鏡:

紅色的部分為墨水殘余物的涂片,藍(lán)紫色是載玻片本身在偏光鏡下的顏色。圖中可以看到兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的馬耳他十字,基本上能夠驗(yàn)證“sheen是結(jié)晶導(dǎo)致”這一說法


有關(guān)球晶(Spherulite),馬耳他十字(maltese cross),和偏振光的知識(shí)這里就默認(rèn)大家已經(jīng)掌握,不再詳細(xì)介紹了。

以”Spherulite“為關(guān)鍵詞可以在網(wǎng)上搜到很多漂亮的圖

左側(cè)就是Maltese cross


五、墨水可以”防水“嗎?


其實(shí)如果大家足夠細(xì)心的話,是可以發(fā)現(xiàn)“顏料Pigment”和“染料Dye”的墨水為兩種截然不同的東西的。他們從顯色的方式、染色劑和溶劑的關(guān)系、以及染色劑與紙張的作用都是存在差異的。


籠統(tǒng)來說,一般顏料墨水都是水溶性的,或者說絕大多數(shù)彩墨都是水溶性的,即便已經(jīng)寫在紙上(這里都只考慮普通的紙張,沒有特殊的涂層),接觸水以后也能很明顯地看到它暈開甚至直接化掉;而碳素、納米顆粒等制成的墨水,則是典型的“染料型墨水”,即便用水沖也不會(huì)被洗掉顏色。


具體的機(jī)理是因?yàn)樗麄兒图垙埨w維結(jié)合的方式不同,鐵膽墨水、納米顆粒、碳素墨水他們的染色劑會(huì)牢固地吸附在紙張上,只有物理的摩擦可以去除;而水溶性的染色劑則時(shí)刻保持著良好的水溶性,只要再次接觸到水,就會(huì)傾向于溶解而被帶走。


所以如果要簽署一些文件,或者寫重要的文檔,請(qǐng)使用宣稱防水的墨水,比如寫樂極黑、萬寶龍永固藍(lán)等等。


——畢竟一杯水打翻在筆記本上,整頁重回空白這種事不是我一個(gè)人碰到過的。


但是請(qǐng)注意,“防水”并不意味著“永不褪色”,也很明顯不一定是“抗一切漂白劑”,被水泡之后還能保持顏色,與不小心滴了次氯酸上去,這完全是兩種不同的情況了。


六、顏色正在起變化


上一節(jié)說到褪色,“防褪色”其實(shí)是跟“防水”不一樣的功能,理論上完全可以有墨水它不防水但長時(shí)間日曬不褪色。


因?yàn)橥噬嗍且环N“光老化”或者“氧化”現(xiàn)象,有些時(shí)候從文檔的長期保存出發(fā),還要考慮墨水不能腐蝕紙張,甚至需要附帶一些防霉和防蟲的功能——聽起來如此厲害,其實(shí)一得閣100塊可以買一升,我們一般稱之為墨汁。


一般來說,只要是彩色的墨水或多或少都有一些日曬、或長期暴露在空氣后褪色的問題,但褪色也分同色系逐漸變淺,或者干脆慢慢變了一個(gè)顏色,比如鐵膽墨水就利用了鐵在空氣中氧化的原理來控制這個(gè)顏色的變化。


防止褪色是一個(gè)方面,而有些品牌甚至利用這個(gè)有規(guī)律可循的變色來設(shè)計(jì)了具有專門用途的墨水:如果各位關(guān)注過歐美那邊Noodler's Ink、J.Herbin、Diamine或者Robert Oster之類的牌子,可能會(huì)了解到有一類墨水被稱之為“Signature Ink”或者“律師墨水”,他們都有一個(gè)特點(diǎn),就是剛寫完和干掉以后的顏色不太一樣,而且隨著力度的變化這個(gè)墨跡的深淺也會(huì)不同,同時(shí)墨水內(nèi)含有一些相當(dāng)穩(wěn)定的物質(zhì)能夠維持很多年都不褪色。


所以為什么叫這個(gè)名字就很好理解了,因?yàn)椴煌娜撕灻麜r(shí)用筆的習(xí)慣不同,同一個(gè)字寫出來用力的地方也不一樣,甚至寫兩遍它的顏色也有細(xì)微的差別,而且隨著時(shí)間的推移顏色還會(huì)有緩慢的變化,這就帶來了簽名、書寫檔案的唯一性,使得偽造起來更加的困難;字跡也不會(huì)因?yàn)楣庹蘸脱趸耆噬浅_m合用來保存文獻(xiàn)材料。


最后吐槽一句,彩墨也就圖一樂,真要長期保存還是得碳素或者鐵膽。


七、隱形墨水


一種產(chǎn)生熒光的隱形墨水


先給大家來段視頻,看看鯰魚的一款“藍(lán)魂”熒光墨水,是什么樣神奇的效果。

隱形墨水在紫外線下顯色587播放·3贊同視頻點(diǎn)擊可播放視頻


熒光的原理在大學(xué)(甚至很多高中)里應(yīng)該是很多人的必考題:


隱形墨水吸收紫外線,然后放出藍(lán)光


染料分子需要在接收到特定波長的光之后,才能從基態(tài)到激發(fā)態(tài),電子再迅速回到基態(tài),這個(gè)過程損失的能量就會(huì)以另一個(gè)特定波長光的形式釋放,在視頻中的例子就是吸收約350nm的紫外線,再放出藍(lán)色的可見光。


2.產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)而顯色的隱形墨水


其實(shí)大多數(shù)情況下,包括偵探小說常用的,都是通過化學(xué)反應(yīng)來顯色的隱形墨水。


要設(shè)計(jì)這類的墨水更簡(jiǎn)單了,自己在廚房都能搗鼓出來,熒光類的你至少還需要搞到熒光試劑、需要紫外線燈,而化學(xué)顯色類的,只要回想一下高中化學(xué)級(jí)別的知識(shí),有哪些由無色變有色的反應(yīng)就行了。


最簡(jiǎn)單的例子:棉簽蘸檸檬汁寫在白紙上,之后再拿去加熱一下就顯形了。


原理各位感興趣可以去查,反正一般是“早教”、“少兒興趣開發(fā)”之類的網(wǎng)站在轉(zhuǎn)載……


八、救命,我的白襯衫上滴了一滴墨水


這題我也不會(huì)。


如果回家找媽媽仍然解決不了的話。


這邊是建議您買件新的。


思考題


往墨水里面加入一些洗潔精并攪勻,會(huì)發(fā)生什么?


如果是甘油呢?