签字笔墨水的组成分析
作者：王瑞华
来源：《商场现代化》2012年第10期
签字笔是目前国际上流行的一种新颖的书写工具，是圆珠笔的一种，圆珠笔是利用球珠滚动带出书写介质(墨水或油墨)的书写工具的统称。
由于圆珠笔的书写介质不同可分为三类，即圆珠笔油墨、水性墨水和中性墨水。
其中粘度较大的书写介质称油性墨水，即圆珠笔用的油墨；可溶于水的粘度较小的书写介质称为水性墨水，即滚珠笔、宝珠笔等所用的墨水；粘度介于水性和油性之间的书写介质称为中性墨水，如GEL、INKPEN使用的墨水。
中性墨水具有圆珠笔油墨和水性墨水的最佳性能，并且是二者最佳性能的综合，即圆珠笔墨水的耐久性和水性墨水的书写流利性。
中性笔起源于日本，日本的SAKURA株式会社于1984年研制成功称为“BALLSIGN”的产品并推向市场。
1988年日本PENTEL株式会社研制成功被称为”HYBRID”的产品，中性笔由此宣告诞生。
由于中性笔兼具自来水笔和圆珠笔的优点，书写流利、携带方便、不漏墨水，符合现代人们对日常书写工具简便快捷的需求，因此逐渐成为学习、办公的必需品。
我国在20世纪90年代中期引进国外的墨水开始生产签字笔，但目前所使用的签字笔墨水大部分是从日本、美国、德国和韩国进口，国内生产的比较少，我国有关墨水生产厂正在开展签字笔墨水的研制工作，如我国天津鸵鸟墨水有限公司已开始研制中性墨水，并于2000年研制成功，另外还有很多厂家也在研制和开发。
一旦签字笔墨水全部由国内生产，签字笔的生产将有更大的发展，其应用会更加广泛。
签字笔墨水主要由溶剂、着色剂、表面活性剂和其他添加剂等组成。
但是因为着色剂含量不同，所以签字笔墨水颜色不同于传统的碳素钢笔水颜色，形成了其特有的属性。
如一项美国专利的黑色签字笔，它的黑色签字笔墨水有以下组成成份。
黑色签字笔墨水的组成部分
溶剂是签字笔墨水中的挥发性成分，加入的目的是溶解签字笔墨水中的着色剂，并且载着着色剂顺利流过球座体和球体。
由于签字笔墨水的粘稠度高，所以要使用极性大，渗透性强，润湿效果明显的溶剂，以打破签字笔墨水胶质物的牵扯力，发挥其较好的作用，因此溶剂多数以醇类、醚类为主。
目前，经常使用的溶剂有：二甘醇、三甘醇、五甘醇、甘油、苯甲醇、苯氧基乙醇等。
大多数厂家为了提高着色剂溶解性，改善书写质量，都采用了混合溶剂的方法，一方面可以克服因蒸发速度过快造成签字笔墨水干涸而封住笔头的弊端，另一方面也可以克服蒸发速度过慢而导致书写字迹不干、渗透、铺开等缺点。
签字笔墨水书写在纸张上之后，字迹与大气接触，溶剂成分就很容易挥发，含量发生变化。
随着时间的推移，溶剂会发越来越多，溶剂成分的这一特点，为鉴定字迹的形成时间提供了重要的途径。
着色剂由三种组分组成，为碳黑、颜料和染料。
染料是签字笔墨水中的主要成分之一，起着着色的作用。
待字迹书写于纸张上之后，染料成分通过吸附和成膜的方式转移固定在纸张上。
由于染料的粒子半径特别微小，很容易进入纸张纤维之中，因此签字笔墨水字迹书写之后很耐磨，保存时间也较长久。
目前，签字笔墨水配方并不统一，染料的使用也很不固定，因此在鉴定时要加以注意。
染料对光特别敏感，易发生光化学作用，因此签字笔墨水中染料成分的相对含量会随时间的延长而发生改变，应用这特点可进行字迹形成时间的鉴定。
以颜料为着色剂的签字笔墨水，稳定性好，与纸张结合比较牢固，提取比较难，最好采用不破坏检材的分析方法。
为了确保签字笔墨水的流利性，渗透性及稳定性，还会加入一些表面活性剂及树脂等。
签字笔中的表面活性剂起着润湿渗透的作用，还可以调整墨水的间歇性能、连续书写性能以及出墨量。
选择表面活性剂的首要条件是能使染料被分散介质润湿，为此必须使表面活性剂吸附在染料粒子表面，降低表面能。
此外，签字笔墨水中还加入树脂作为稳定剂，利用树脂将分散研磨微粒进一步吸附加以保护，使其在胶体溶液中由于进行“布朗运动”而相互碰撞时不再发生凝聚现象，以达到长期稳定的目的。
树脂常以聚丙烯酸类和聚乙烯醇类为好。
签字笔在20世纪90年代初期首次进入国内市场，产品以品种多样、方便快捷等诸多优点逐渐代替传统的书写工具。
尽管签字笔越来越被广大的消费者所接受，但对于它的性能，很多人还不太了解。
比如，人们普遍认为黑色签字笔就是碳素笔，因此在填写重要文件(如档案、票据)时不加选择的使用黑色签字笔，由此引起了像票据涂改、文书变造等一些案情的发生。
鉴于这些情况，笔者认为对签字笔特别是品牌签字笔进行碳素成分的测定是非常必要的。
近年来，很多学者开始用综合的分析方法鉴别签字笔墨水。
2003年瑞士Williams D.[26]等人为了研究欧洲市场，采用了滤光检测器(Filter light Examination, FLE)、拉曼光谱(Raman Spectroscopy, RS)和扫描电镜显微镜(Scanning Examination Microscopy, SEM)三种分析技术，对不同牌号和不同批号在欧洲流行的33种蓝色Gel Pen墨水进行分析。
首先用肉眼和立体显微镜鉴别，可将其分为三类，进一步用拉曼光谱和扫描电子显微镜鉴别。
并制定了鉴别的程序，先用甲醇提取，能够提取者为染料基签字笔墨水，不能提取者为颜料基墨水，染料基墨水再用TLC法鉴别;颜料基的用Raman光谱法和扫描电镜法进行鉴别。
2004年, Jeffrey D·Wilson和Gerald M·Laporte等人使用显微镜观察法、可见及近红外反射光谱法、近红外荧光法、薄层色谱法、点滴实验法、气质联用法等多种光学和化学方法对29种黑色签字笔进行试验,得出未知签字笔样品的流程检验法。
随着签字笔墨水的研制和开发，签字笔将更加广泛地应用在各个领域，特别是一些档案文书、有价票据及各种文件。
签字笔墨水的组成复杂，含有溶剂、着色剂(染料和颜料)、表面活性剂等；且字迹样本受保存环境影响较大，如温度、湿度、光照和氧气等因素，易发生氧化、分解、交联及挥发等一系列物理化学变化。
大力开展签字笔墨水种类和字迹形成时间的鉴定研究工作，建立签字笔墨水的综合检测方法，签字笔墨水的分析研究工作一定会有新的突破和进展。
