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【干货】墨水的物化性质

来源:知乎 许令玮 浏览 127 次 发布时间:2022-09-14

目录


一、前言


二、”流动性“究竟指什么?


三、换墨水需要洗笔吗?


四、”Sheen“和“Shading”是什么?


五、墨水可以”防水“吗?


六、颜色正在起变化


七、隐形墨水


八、救命,我的白衬衫上滴了一滴墨水


思考题


一、前言


在钢笔的世界里,一旦涉及到书写,墨水和纸张就成了不得不提的要素。实际上良好的书写体验,是一个钢笔与墨水、纸张完美搭配一起带来的。只有熟悉不同墨水的特性后,才能根据想要达到的效果来挑选合适的墨水。


是的,你可能对品牌、颜色、甚至外包装有很多想法,但无论价格多少,只有“合适”才是最重要的。


在选购墨水的时候,我们很容易被各种评价弄昏了头,而且很多时候其实我们自己也不知道自己有什么专门的目的。所以这篇文章旨在梳理一些常见的问题,同时为将来选购墨水提供一些参考,不再是只关注试色(和包装)。


二、”流动性“究竟指什么?


当我们在讨论墨水的时候,除了颜色(很多时候更重要的是瓶子和盒子)以外,还经常会谈论到墨水的一个性质——“流动性”。在商品的简介和笔友的评测里,可能会有这样的描述:“这瓶墨水的流动性相当好,可以解决下笔飞白的问题”,或者“xx墨水流动性低,专治水枪”。


那么能否有一个更通用的标准来说明墨水的流动性呢?


“流动性”其实不是一个单一的物理概念,它不能简单地用黏度或者表面张力来代替,甚至其中内容物的粒径,都会一定程度地影响到它与纸张、钢笔内部供墨系统的相互作用。于是在本文中,我参考了一个比较具有实际意义的指标——墨水在毛细管中上升的高度,用来表征墨水的“流动性”。

具体的实验方法我放在了下面这个简单的小视频里面,毛细管我采用的是0.3mm内径的,这样各液体间的差异会更大一些,结果以游标卡尺读数并取平均值后,保留一位小数,单位mm。如果对方法学有任何改进的建议,都欢迎交流。


显然,墨水在毛细管中上升的高度越高,它的“流动性”就越好,意味着它能够更轻松地从储墨处到达纸面,几乎不会存在下水不流畅、起笔飞白的问题,但相对应的,在笔尖本身就很粗、或者纸张吸水性特别好的情况下,又可能带来下水过多、洇墨的毛病。


可以直观地看到墨水在毛细管中上升的情况

这里附上一张我测出来的全部结果的表格:

由于种类比较多,全放进来看不太清楚,这里挑几个出来详细讲讲:

首先补充一下背景知识:我们知道液体具有内聚性和吸附性,在玻璃的毛细管内会拉着液面上升,一般来说纯水的表面张力是我们日常能接触到的最高的液体,这里可以拿来作为一个对照组,而类似于甘油这样的多元醇,他们在0.3mm毛细管中上升的高度则小到只有10mm不到,远远低于任何一种墨水。

测完的毛细管


通过测量发现,墨水大概可以通过其在毛细管中上升高度的差异分为三组:


1.达到60mm接近纯水的【高流动性组】,代表样本为【百利金逸彩橄榄绿】、【写乐极黑】;


2.55mm左右居中的【均衡组】,大部分的墨水都集中在此,如【百乐色彩雫天色】、【百利金4001亮黑】和【万宝龙宝马蓝】;


3.低于50mm的【低流动性组】,这里包括【写乐Storia Night】、【万宝龙炼金樱花粉】和【辉柏嘉苔藓绿】。


需要额外说明的是,受限于本人的墨水收藏规模和用于测试的时间,我只选取了个人认为比较有代表性的产品线和颜色,单一(被测试)的颜色并不能完全反应整个产品线的性质,比如色彩雫的24种里面其实流动性差异还是比较大的,所以只能作为一个粗略的参考。


我的实际经验和这里测到的数据吻合得还是相当好的,确实一般如果笔的供墨系统不太稳定,我会选择至少是均衡组以上的墨水来保证出水流畅,而当想要下水节制一些的时候,写乐Storia和辉柏嘉的整个系列都成为了比较好的选择。


三、换墨水需要洗笔吗?


如果你只需要一个简单的答案:那就是洗!而且洗的时候拆得越彻底越好(只要你能无损装回去)。然而很多时候人都是偷懒的,尤其是当你的笔多到一定数量的时候,全部拆开来再洗一遍可能一天就过去了。


所以本文想要给你一个判断标准,即“什么时候必须得洗笔”,“什么时候混着用也无妨”。


墨水在大多数时候是一个溶液体系,然而小部分情况其实是一个胶体的悬浮体系。区别就在于染色用的物质是否能够完全溶于水中。


一般来说,同品牌同系列的彩色墨水、且已知是不防水的,比如写乐Ink工房,百乐色彩雫,或者百利金4001这种,少量的混合只会导致颜色的变化,而一般不会让墨水产生聚沉,甚至流动性也不会有显著改变,这时候的混用就是不用彻底清洗的。


而如果其中一个存在固体的颗粒,是以胶体的形态形成墨水的,随意地添加其他物质都可能改变墨水的pH、电荷等,而使得胶体产生聚沉,换言之就是写着写着可能就堵笔了。因此,凡是宣称纳米颗粒、碳素的,或者已知“防水”的,换用之前都需要彻底的清洗。


也有一些墨水是你以为洗干净了,但用着用着还是能从犄角旮旯里蹦出来一些的:比如添加了金粉银粉的,附着力特别强的(直接渗进了树脂的墨囊中)。如果不信邪的话可以考虑拿一支示范笔,洗不洗得掉就一目了然了——当然也有一定的风险,见下图:

一支被写乐青墨彻底染色了的百利金M805示范


四、”Sheen“和“Shading”是什么?


名词解释


我直接摘录了Robert Oster墨水官网的一段墨水简介:


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


看起来不像是说人话的样子,颜色的描述还好理解,但“sheen”和“shading”又是什么呢?其实这两个词在描述彩墨的时候一般不会翻译成中文,尤其是“sheen”如果单纯译作“光泽”虽然意思上表达到位了,但很容易产生歧义——于是大家就直接沿用了英文的词汇。


具体含义请看图及注释。

奶油色巴川纸,Robert Oster(ROS)的牛油果,以及万宝龙的宝马蓝

ROS这款牛油果就是shading的代表,随着墨水的铺展,可以看到中央是带点棕红的,边缘是深绿,最边上又有一些浅绿,整体很像一个真正的

万宝龙的宝马蓝这款是我日常使用最多的,它在边缘干透后会有一层金属色泽的反光,这就是sheen,蓝色墨水出紫红色的sheen是相对比较常见的


一般墨水的试色图都可以比较好的展现出shading和sheen,但日常使用想要这种效果比较明显,就需要出水比较大的笔,配合涂层较为光滑的纸(典型的比如巴川纸)。


2.原理探究


我很早以前的一个答案尝试自己配了个简单的复合墨水(或者只能称之为彩色的溶液),发现所谓shading其实只是一个“层析”现象而已。


比如我直接把一滴ROS牛油果滴在KIMTECH纸巾上,就可以看到这个丰富的颜色层次了:

墨水从纸巾的下端浸入,按照扩散速度不同,被分成了最慢的棕色,中间的绿色和最快的蓝色。其实最最外层还有无色的液体,干了之后图里面看不见了


墨水写在纸上的过程跟层析其实差不多,不同颜色的部分都会按照其结合纸张的能力以不同速度来扩散,比较慢的就构成了颜色的主体,而很快的部分就延展到了外侧,实际书写时出墨量没有这么大,纸张也不像KIMTECH这种是非常容易吸水的单层纤维,因此效果就没有这么层次分明,而展现出了迷人的渐变。


至于sheen,则不仅仅是简单的层析,因为直接把带有sheen的墨水滴在KIMTECH上你并不会发现任何光泽。因此我们换个方法,把约1ml的写乐四季彩围炉里(它是橘黄的主体,金色的sheen)滴在玻璃表面皿上,再送入烘箱把水分去除——

围炉里墨水的水分蒸发后,留下了一层黏黏的胶状物质,逆光时为金色金属光泽


所以我的猜想是,所谓sheen其实是一些聚合物和某些不溶物的结晶,聚合物带着这些结晶能够“跑得更远”,而结晶则是真正产生光泽的。


于是我动用了一台偏振光显微镜:

红色的部分为墨水残余物的涂片,蓝紫色是载玻片本身在偏光镜下的颜色。图中可以看到两个标准的马耳他十字,基本上能够验证“sheen是结晶导致”这一说法


有关球晶(Spherulite),马耳他十字(maltese cross),和偏振光的知识这里就默认大家已经掌握,不再详细介绍了。

以”Spherulite“为关键词可以在网上搜到很多漂亮的图

左侧就是Maltese cross


五、墨水可以”防水“吗?


其实如果大家足够细心的话,是可以发现“颜料Pigment”和“染料Dye”的墨水为两种截然不同的东西的。他们从显色的方式、染色剂和溶剂的关系、以及染色剂与纸张的作用都是存在差异的。


笼统来说,一般颜料墨水都是水溶性的,或者说绝大多数彩墨都是水溶性的,即便已经写在纸上(这里都只考虑普通的纸张,没有特殊的涂层),接触水以后也能很明显地看到它晕开甚至直接化掉;而碳素、纳米颗粒等制成的墨水,则是典型的“染料型墨水”,即便用水冲也不会被洗掉颜色。


具体的机理是因为他们和纸张纤维结合的方式不同,铁胆墨水、纳米颗粒、碳素墨水他们的染色剂会牢固地吸附在纸张上,只有物理的摩擦可以去除;而水溶性的染色剂则时刻保持着良好的水溶性,只要再次接触到水,就会倾向于溶解而被带走。


所以如果要签署一些文件,或者写重要的文档,请使用宣称防水的墨水,比如写乐极黑、万宝龙永固蓝等等。


——毕竟一杯水打翻在笔记本上,整页重回空白这种事不是我一个人碰到过的。


但是请注意,“防水”并不意味着“永不褪色”,也很明显不一定是“抗一切漂白剂”,被水泡之后还能保持颜色,与不小心滴了次氯酸上去,这完全是两种不同的情况了。


六、颜色正在起变化


上一节说到褪色,“防褪色”其实是跟“防水”不一样的功能,理论上完全可以有墨水它不防水但长时间日晒不褪色。


因为褪色更多是一种“光老化”或者“氧化”现象,有些时候从文档的长期保存出发,还要考虑墨水不能腐蚀纸张,甚至需要附带一些防霉和防虫的功能——听起来如此厉害,其实一得阁100块可以买一升,我们一般称之为墨汁。


一般来说,只要是彩色的墨水或多或少都有一些日晒、或长期暴露在空气后褪色的问题,但褪色也分同色系逐渐变浅,或者干脆慢慢变了一个颜色,比如铁胆墨水就利用了铁在空气中氧化的原理来控制这个颜色的变化。


防止褪色是一个方面,而有些品牌甚至利用这个有规律可循的变色来设计了具有专门用途的墨水:如果各位关注过欧美那边Noodler's Ink、J.Herbin、Diamine或者Robert Oster之类的牌子,可能会了解到有一类墨水被称之为“Signature Ink”或者“律师墨水”,他们都有一个特点,就是刚写完和干掉以后的颜色不太一样,而且随着力度的变化这个墨迹的深浅也会不同,同时墨水内含有一些相当稳定的物质能够维持很多年都不褪色。


所以为什么叫这个名字就很好理解了,因为不同的人签名时用笔的习惯不同,同一个字写出来用力的地方也不一样,甚至写两遍它的颜色也有细微的差别,而且随着时间的推移颜色还会有缓慢的变化,这就带来了签名、书写档案的唯一性,使得伪造起来更加的困难;字迹也不会因为光照和氧化完全褪色,非常适合用来保存文献材料。


最后吐槽一句,彩墨也就图一乐,真要长期保存还是得碳素或者铁胆。


七、隐形墨水


一种产生荧光的隐形墨水


先给大家来段视频,看看鲶鱼的一款“蓝魂”荧光墨水,是什么样神奇的效果。

隐形墨水在紫外线下显色587播放·3赞同视频点击可播放视频


荧光的原理在大学(甚至很多高中)里应该是很多人的必考题:


隐形墨水吸收紫外线,然后放出蓝光


染料分子需要在接收到特定波长的光之后,才能从基态到激发态,电子再迅速回到基态,这个过程损失的能量就会以另一个特定波长光的形式释放,在视频中的例子就是吸收约350nm的紫外线,再放出蓝色的可见光。


2.产生化学反应而显色的隐形墨水


其实大多数情况下,包括侦探小说常用的,都是通过化学反应来显色的隐形墨水。


要设计这类的墨水更简单了,自己在厨房都能捣鼓出来,荧光类的你至少还需要搞到荧光试剂、需要紫外线灯,而化学显色类的,只要回想一下高中化学级别的知识,有哪些由无色变有色的反应就行了。


最简单的例子:棉签蘸柠檬汁写在白纸上,之后再拿去加热一下就显形了。


原理各位感兴趣可以去查,反正一般是“早教”、“少儿兴趣开发”之类的网站在转载……


八、救命,我的白衬衫上滴了一滴墨水


这题我也不会。


如果回家找妈妈仍然解决不了的话。


这边是建议您买件新的。


思考题


往墨水里面加入一些洗洁精并搅匀,会发生什么?


如果是甘油呢?