CN217532348U - 防摔针管笔头及相关笔芯和笔 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种防摔针管笔头及相关笔芯和笔，包括球座体(1)和球珠(2)，所述球座体(1)的主体为圆柱形的管材，所述球座体(1)内部设有贯通的中孔(15)，墨水可以经由所述中孔(15)从所述球座体(1)的后端流向前端，所述球座体(1)的前端向内收敛形成收口(13)，所述收口(13)的前端包括碗口(14)，所述球座体(1)在靠近所述收口(13)后端的位置依次形成多个周向均匀分布的凸起(12)和凹坑(11)，所述凹坑(11)在所述中孔(15)形成相应的碗座(17)，相邻两个所述碗座(17)之间形成供所述墨水通过的油槽(18)，所述球珠(2)通过所述碗座(17)和所述碗口(14)装配于所述球座体(1)前端。

Description

防摔针管笔头及相关笔芯和笔

技术领域

本实用新型涉及书写工具领域，特别涉及一种防摔针管笔头。

背景技术

圆珠笔自问世以来，给书写工具的发展带来了巨大变化。从最早的油墨圆珠笔，到后来的水性墨水圆珠笔和中性墨水圆珠笔，随着市场的需求变化，圆珠笔作为新一代的书写工具有了飞跃的发展，消费者对产品的功能和适用度提出了更高的要求。

传统的中性笔头外形有子弹头型、葫芦头型、全针管型、半针管型。因汉字的笔画多，书写复杂，中国、日本的消费者尤其是学生团体，更追求笔尖较细的针管型笔芯。这种针管型笔芯所用的笔头，通常采用硬度较高(HV340-400)的不锈钢管材制成，如304、316系列钢种。此类笔头笔尖硬度高，书写手感偏硬；且笔尖韧性差，耐磨性不足，不适合进行超长书写；同时，由于笔尖硬度高，韧性差，当发生意外冲击、跌落时，前端碗口极易碰伤且无法通过书写弹性回复。

针管型书写工具的使用寿命往往取决于笔头的耐用性，因此需设计一款高韧性、防冲击、抗跌落的笔头，满足用户的实际使用需求。

实用新型内容

为了解决现用针管笔头韧性差、碗口易碰伤、回弹性不足，书写手感差的问题，现提供一种防摔针管笔头及采用该笔头的笔芯和笔。

为解决上述技术问题，本实用新型采用下述技术方案：

一种防摔针管笔头，包括球座体和球珠，球座体的主体为圆柱形的管材，球座体内部设有贯通的中孔，墨水可以经由中孔从球座体的后端流向前端，球座体的前端向内收敛形成收口，收口的前端包括碗口，球座体在靠近收口后端的位置依次形成多个周向均匀分布的凸起和凹坑，凹坑中孔形成相应的碗座，相邻两个碗座之间形成供墨水通过的油槽，球珠通过碗座和碗口装配于球座体前端。

进一步地，碗口呈圆台形，防摔针管笔头满足下式：

∠A>∠B；

其中，∠A为收口角，即所述球座体1的球座体轴线L与所述碗口14过轴截面的腰线M的夹角，∠B为初始书写角度，即所述球座体1的球座体轴线L与所述收口13 过轴截面的曲线和所述球珠2过轴截面的圆弧的公切线N的夹角。

进一步地，防摔针管笔头的收口角度∠A为45-55°；

进一步地，凹坑呈半球形；

进一步地，防摔针管笔头满足下式：

∠C＜90°；

其中，∠C为凹坑的轴线与球座体的轴线的夹角。

进一步地，防摔针管笔头满足下式：

65°<∠C<75°；

进一步地，凹坑由球形钻刀进行斜向打点形成；

进一步地，凸起部分的厚度为0.13-0.15mm；

进一步地，管材为不锈钢低硬度材质，维氏硬度为180-240HV；

进一步地，不锈钢管材可以是304、304L、316、316L中的一种；

进一步地，球珠为硬质合金球珠或陶瓷球珠；

进一步地，球珠直径为0.3mm、0.4mm、0.5mm、0.6mm或0.7mm中的一种；

进一步地，球珠表面粗糙度为Ra0.012μm或Ra0.025μm；

本实用新型还提供一种防摔笔芯，包括上述的防摔针管笔头，防摔针管笔头与防摔笔芯的墨水贮存管连接，墨水贮存管内容纳有墨水。

本实用新型还提供一种防摔笔，包括上述的防摔笔芯，防摔笔芯安装在防摔笔的笔杆中，在书写状态下，防摔笔芯伸出笔杆。

本实用新型提供了一种软质针管笔头，相对于现有技术的有益效果在于：

(1)碗口结构特殊，受到冲击时最薄弱碗口不会成为直接受力面，不易变形；

(2)碗口结构特殊，冲击破坏后持续书写可以快速恢复线迹；

(3)材质硬度低，韧性好，弹性回复能力强，即使笔头或碗口碰伤、变形后，持续书写可恢复正常；

(4)材质硬度低，书写更省力，书写手感更好；

(5)材质韧性好，笔头耐磨性提升，书写长度增加；

本实用新型具备防摔、可弹性回复、书写手感佳、耐磨性强等优点，适配于各类中性墨水、水性墨水、油性油墨，尤其适配用超大容量中性笔芯及可换墨囊式直液式水性笔等产品。

附图说明

本实用新型的以上技术内容以及下面的具体实施方式在结合附图阅读时会得到更好的理解。需要说明的是，附图仅作为所请求保护的技术方案的示例。在附图中，相同的附图标记代表相同或类似的元素。

图1是所述防摔针管笔头整体外观示意图；

图2是所述防摔针管笔头整体纵截面示意图；

图3是所述防摔针管笔尖局部外形示意图；

图4是所述防摔针管笔尖局部纵截面示意图；

图5是所述防摔针管笔尖局部横截面示意图；

其中，附图标记说明如下：

1：球座体

11：打点凹坑

12：打点凸起

13：收口边

14：碗口

15：中孔

16：小孔

17：碗座

18：油槽

∠A：收口角

∠B：初始书写角度

∠C：凹坑轴线与球座体轴线的夹角

L：球座体轴线

O：凹坑轴线

M：碗口腰线

N：收口过轴截面的曲线和球珠过轴截面的圆弧的公切线

2：球珠

具体实施方式

以下在具体实施方式中叙述本实用新型的详细特征以及优点，其内容足以使本领域技术人员了解本实用新型的技术内容并据以实施，且根据本说明书、权利要求及附图，本领域技术人员可轻易地理解本实用新型相关的目的及优点。

实施例一

笔头外形如图1所示。球珠2直径为0.4mm，表面粗糙度为Ra0.012μm，材质为碳化钨硬质合金。球座体1采用维氏硬度180-220HV的316不锈钢管材打点加工而成。笔头总长含球珠为6.50-6.60mm，优选为6.55mm；球座体外径为0.79-0.81mm，优选为0.80mm。

笔头整体内部结构如图2所示，球座体1壁厚0.13-0.15mm，优选为0.14mm；球座体内部中孔15为圆柱体，内径为0.50-0.54mm，优选为0.52mm。

如图3、图4所示，球座体前端设有3个相对于球座体1的轴线成中心对称布置的打点凹坑11，打点凹坑呈半球形，采用球形钻刀打点实现，其直径长度为 0.32-0.40mm，优选为0.36mm；打点方向与管材面存在65-75°的夹角，形成斜向打点并进行挤压，使靠近球珠端形成打点凸起12，凸起部分的厚度0.13-0.15mm，优选为 0.14mm，相对于常规笔头壁厚偏厚40％，不易产生变形，可对碗口部分形成更有效保护。

如图3所示，笔头前端采用特殊的加工工艺，采用较大收口角，并额外增加了二次切削工艺，使初始书写角度大幅减小。收口角(∠A，即球座体1的轴线L与碗口 14过轴截面的腰线M的夹角)为50-55°，大于笔头的初始书写角度(∠B，即球座体1的轴线L与收口13过轴截面的曲线和球珠2过轴截面的圆弧的公切线N的夹角) 45-50°，确保在笔头面对任何角度的冲击时，最薄弱的碗边14始终不会直接受力，避免了碗口变形；同时，收口角最大值不超过55°，书写时仍不会产生刮纸现象，影响手感。

如图4、5所示，球座体内部因打点形成凸起，并经二次加工形成碗座17，碗座之间围成小孔16及油槽18，碗座17在书写过程中多点承托球珠2，墨水依次流经小孔16及油槽18，经由球珠2滚动带出至书写面，形成连续书写。

上述防摔针管笔头与中性墨水A黑匹配试验，得到以下结果：

1、中性墨水A黑，黏度1946/638mPa·s(6r/60r)，表面张力39.2mN/m,，pH值 8.87，墨水粒度D50为0.130μm；试验条件：德国HUTT书写仪，书写角度70°，书写速度4.5m/min，书写压力1N，线迹间距1mm，书写界面为ISO14145规定的70g 书写纸；

2、书写性能的测试结果为：灌墨量1.2g的笔芯，初写性能良好，平均出墨量为84mg/100m，划线长度达到1300—1600m，笔头碗座磨损总量为0.009mm，书写线迹正常，笔头及线迹均不存在积墨，书写性能符合中性笔芯国标要求；其他应用性能如间歇书写、滴积墨、高温保存性、耐低温、耐干性等均符合国家、行业或企业标准要求。

3、针对防摔针管笔头匹配的笔芯的有利点进行了专项实验，并与现有的普通针管笔头进行对比。其对比结果如下：

表1、防摔针管笔头(0.4mm)匹配中性墨水A黑专项试验对比结果

其中，1m冲击破坏试验通过设计使笔头与大理石地板进行破坏性撞击，笔芯装入成品笔，整笔重量为15g，撞击角度为70°，以使碗口变形、碰伤为目的，并通过持续书写验证变形回弹能力。

从中性墨水A黑的对比试验可见，本实用新型提供的防摔针管笔头常规中性针管笔头相比，材质硬度低，韧性好，冲击后碗边受到保护不易变形，且回弹能力强。此外，还具备书写手感好、书写磨损量小等优点。

实施例二

选用与实施例一同等的0.4mm球珠直径防摔针管笔头。

上述防摔针管笔头与中性速干墨水B黑匹配试验，得到以下结果：

1、中性速干墨水B黑，黏度1452/286mPa·s(6r/60r)，表面张力37.5mN/m,，pH 值8.62，墨水粒度D50为0.069μm；试验条件：德国HUTT书写仪，书写角度70°，书写速度4.5m/min，书写压力1N，线迹间距1mm，书写界面为ISO14145规定的70g 书写纸；

2、书写性能的测试结果为：灌墨量1.2g的笔芯，初写性能良好，平均出墨量为78mg/100m，划线长度达到1400—1700m，笔头碗座磨损总量为0.016mm，书写线迹正常，笔头及线迹均不存在积墨，书写性能符合中性笔芯国标要求；其他应用性能如间歇书写、滴积墨、高温保存性、耐低温、耐干性等均符合国家、行业或企业标准要求。

3、针对防摔针管笔头匹配的笔芯的有利点进行了专项实验，并与现有的普通针管笔头进行对比。其对比结果如下：

表2、防摔针管笔头(0.4mm)匹配中性速干墨水B黑专项试验对比结果

其中，1m冲击破坏试验通过设计使笔头与大理石地板进行破坏性撞击，笔芯装入成品笔，整笔重量为15g，撞击角度为70°，以使碗口变形、碰伤为目的，并通过持续书写验证变形回弹能力。

从匹配中性速干墨水B黑的对比试验可见，本实用新型提供的防摔针管笔头常规中性针管笔头相比，材质硬度低，韧性好，冲击后碗边受到保护不易变形，且回弹能力强。此外，还具备书写手感好、书写磨损量小等优点。

实施例三

笔头外形如图1所示。球珠2直径为0.5mm，表面粗糙度为Ra0.025μm，材质为碳化钨硬质合金。球座体1采用维氏硬度180-220HV的304不锈钢管材打点加工而成。笔头总长(含球珠)为6.50-6.60mm，优选为6.55mm；球座体外径为0.79-0.81mm，优选为0.80mm。

笔头整体内部结构如图2所示，球座体1壁厚0.13-0.15mm,优选为0.14mm；球座体内部中孔(15)为圆柱体，内径为0.50-0.54mm，优选为0.52mm；

如图3、图4所示，球座体前端设有3个中心对称的打点凹坑11，打点凹坑呈半球形，采用球形钻刀打点实现，其直径长度为0.35-0.45mm，优选为0.40mm；打点方向与管材面存在65-75°的夹角，形成斜向打点并进行挤压，使靠近球珠端形成打点凸起12，凸起部分的厚度0.13-0.15mm，优选为0.14mm，相对于常规笔头壁厚偏厚 40％，不易产生变形，可对碗口部分形成更有效保护；

如图3所示，笔头前端采用特殊的加工工艺，采用较大收口角，并额外增加了二次切削工艺，使初始书写角度大幅减小。收口角(∠A)为45-50°，大于笔头的初始书写角度(∠B)40-45°，确保在笔头面对任何角度的冲击时，最薄弱的碗边14始终不会直接受力，避免了碗口变形；同时，收口角最大值不超过50°，书写时仍不会产生刮纸现象，影响手感。

如图4、5所示，球座体内部因打点形成凸起，并经二次加工形成碗座17，碗座之间围成小孔16及油槽18，碗座17在书写过程中多点承托球珠2，墨水依次流经小孔16及油槽18，经由球珠2滚动带出至书写面，形成连续书写。

上述防摔针管笔头与颜料型水性直液式墨水C黑匹配试验，得到以下结果：

1、颜料型水性直液式墨水C黑，黏度5.94mPa·s(60r)，表面张力30.8mN/m,， pH值8.23，墨水粒度D50为0.059μm；试验条件：德国HUTT书写仪，书写角度70°，书写速度4.5m/min，书写压力1N，线迹间距2mm，书写界面为ISO14145规定的70g 书写纸；

2、书写性能的测试结果为：匹配可换墨囊式水性圆珠笔，单个墨囊灌墨量0.9g，初写性能良好，平均出墨量为95mg/100m，可划完5个墨囊，划线总长度达到4500 —5000m，笔头碗座磨损总量为0.035mm，百米平均磨损量为0.74μm，书写线迹正常，笔头及线迹均不存在积墨，书写性能符合水性圆珠笔国标要求；其他应用性能如抗漏性、间歇书写、高温保存性、耐低温、渗透性等均符合国家、行业或企业标准要求。

3、针对防摔针管笔头匹配的笔芯的有利点进行了专项实验，并与现有的普通水性针管笔头进行对比。其对比结果如下：

表3、防摔针管笔头(0.5mm)匹配颜料型水性墨水C黑专项试验对比结果

其中，1m冲击破坏试验通过设计使笔头与大理石地板进行破坏性撞击，笔芯装入成品笔，整笔重量为14g，撞击角度为70°，以使碗口变形、碰伤为目的，并通过持续书写验证变形回弹能力。

从匹配颜料型水性墨水C黑的对比试验可见，本实用新型提供的防摔针管笔头常规中性针管笔头相比，材质硬度低，韧性好，冲击后碗边受到保护不易变形，且回弹能力强。此外，还具备书写手感好、书写磨损量小等优点。

实施例四

选用与实施例三同等的0.5mm球珠直径防摔针管笔头。

上述防摔针管笔头与中性速干墨水D蓝匹配试验，得到以下结果：

1、中性速干墨水D蓝，黏度2350/545mPa·s(6/60r)，表面张力28.1mN/m,，pH 值8.11，墨水粒度D50为0.175μm；试验条件：德国HUTT书写仪，书写角度70°，书写速度4.5m/min，书写压力1N，线迹间距1mm，书写界面为ISO14145规定的70g 书写纸；

2、书写性能的测试结果为：匹配灌墨量2.6g的大容量一体式中性笔芯，初写性能良好，平均出墨量为85mg/100m，划线长度达到2700—3500m，笔头碗座磨损总量为0.025mm，百米平均磨损量为0.81μm，书写线迹正常，笔头及线迹均不存在积墨，书写性能符合中性圆珠笔国标要求；其他应用性能如滴积墨、间歇书写、高温保存性、耐低温、耐干性性等均符合国家、行业或企业标准要求。

3、针对防摔针管笔头匹配的笔芯的有利点进行了专项实验，并与现有的普通中性针管笔头进行对比。其对比结果如下：

表4、防摔针管笔头(0.5mm)匹配中性速干墨水D蓝专项试验对比结果

其中，1m冲击破坏试验通过设计使笔头与大理石地板进行破坏性撞击，笔芯装入成品笔，整笔重量为14g，撞击角度为70°，以使碗口变形、碰伤为目的，并通过持续书写验证变形回弹能力。

从匹配中性速干墨水D蓝的对比试验可见，本实用新型提供的防摔针管笔头常规中性针管笔头相比，材质硬度低，韧性好，冲击后碗边收到保护不易变形，且回弹能力强。此外，还具备书写手感好、书写磨损量小等优点。

这里基于的术语和表述方式只是用于描述，本实用新型并不应局限于这些术语和表述。使用这些术语和表述并不意味着排除任何示意和描述(或其中部分)的等效特征，应认识到可能存在的各种修改也应包含在权利要求范围内。其他修改、变化和替换也可能存在。相应的，权利要求应视为覆盖所有这些等效物。

同样，需要指出的是，虽然本实用新型已参照当前的具体实施例来描述，但是本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本实用新型，在没有脱离本实用新型精神的情况下还可做出各种等效的变化或替换，因此，只要在本实用新型的实质精神范围内对上述实施例的变化、变型都将落在本实用新型的权利要求书的范围内。

Claims (10)

1.一种防摔针管笔头，包括球座体(1)和球珠(2)，所述球座体(1)的主体为圆柱形的管材，所述球座体(1)内部设有贯通的中孔(15)，墨水可以经由所述中孔(15)从所述球座体(1)的后端流向前端，所述球座体(1)的前端向内收敛形成收口(13)，其特征在于，所述收口(13)的前端包括碗口(14)，所述球座体(1)在靠近所述收口(13)后端的位置依次形成多个周向均匀分布的凸起(12)和凹坑(11)，所述凹坑(11)在所述中孔(15)形成相应的碗座(17)，相邻两个所述碗座(17)之间形成供所述墨水通过的油槽(18)，所述球珠(2)通过所述碗座(17)和所述碗口(14)装配于所述球座体(1)前端。

2.根据权利要求1所述的防摔针管笔头，其特征在于，所述碗口(14)呈圆台形，所述防摔针管笔头满足下式：

∠A>∠B；

其中，∠A为收口角，即所述球座体(1)的球座体轴线(L)与所述碗口(14)过轴截面的腰线(M)的夹角，∠B为初始书写角度，即所述球座体(1)的球座体轴线(L)与所述收口(13)过轴截面的曲线和所述球珠(2)过轴截面的圆弧的公切线(N)的夹角。

3.根据权利要求2所述的防摔针管笔头，其特征在于，所述收口角∠A为45-55°。

4.根据权利要求2所述的防摔针管笔头，其特征在于，所述凹坑(11)呈半球形，所述防摔针管笔头满足下式：

∠C＜90°；

其中，∠C为所述凹坑(11)的凹坑轴线(O)与所述球座体(1)的球座体轴线(L)的夹角。

5.根据权利要求4所述的防摔针管笔头，其特征在于所述防摔针管笔头满足下式：

65°<∠C<75°；

所述凹坑(11)由球形钻刀进行斜向打点形成。

6.根据权利要求2所述的防摔针管笔头，其特征在于，所述凸起(12)部分的厚度为0.13-0.15mm。

7.根据权利要求1或2所述的防摔针管笔头，其特征在于，所述管材选自304、304L、316、316L不锈钢中的一种。

8.根据权利要求1或2所述的防摔针管笔头，其特征在于，所述球珠为硬质合金球珠或陶瓷球珠。

9.一种防摔笔芯，包括权利要求1至8中任一项所述的防摔针管笔头，所述防摔针管笔头与墨水贮存管连接，所述墨水贮存管内容纳有所述墨水。

10.一种防摔笔，包括权利要求9所述的防摔笔芯，所述防摔笔芯安装在笔杆中，在书写状态下，所述防摔笔芯伸出所述防摔笔笔杆。

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