Свойства материалов

Количественные градации шариковой ручки

По количественным градациям ручка гелевая относится к единичному экземпляру, а именно к промышленному изделию.

Основные составляющие шариковой ручки Bic это: 1)шариковый наконечник; 2) корпус и картриджир;3) чернила.

1) Шариковый наконечник. Наконечник изготавливают из различных заготовок(смесей) металлов.

Карбид вальфрама. Во время письма на кончик ручки оказывается огромное давление поэтому необходим шарик из крепкого металла. Фирма Bic использует для изготовления шарика карбид вальфрама. По твёрдости он сравним с алмазом. Кроме твёрдости, карбид вольфрама отличается высокой температурой плавления, износостойкостью, хорошей стойкостью к окислению. Гранулированный карбид вольфрама при нормальных условиях представляет собой серый порошок с металлическим блеском, нерастворимый в воде. Плотность порядка 15,8 г/см³, температура плавления — 2870 °C, твёрдость по Роквеллу от 87 до 92 единиц, модуль упругости 608100 МПа.

Карбид вольфрама химически инертен, поэтому изделия из него не представляют опасности для человека при нормальных условиях. Летальная доза карбида вольфрама для человека не определена. Частицы вольфрама нетоксичны, однако при соединении с кобальтом в определённых концентрациях, они могут представлять опасность для здоровья клеток.

Нержавеющая сталь. Наиболее распространенный состав: 74 % железа, 18 % никеля и 8 % хрома. Она используется для изготовления большинства конструктивных элементов. Этот материал - твердый, достаточно пластичный, хорошо поддается таким видам обработки, как холодная прокатка, волочение, штамповка и обжатие. Нержавеющая сталь обладает высокой стойкостью к атмосферной коррозии; можно обрабатывать ее до получения привлекательной на вид поверхности - матовой, шершавой либо отполированной до зеркального блеска. Можно также нанести тонкое гальваническое покрытие из никеля, а поверх него - блестящее покрытие из хрома. Благодаря своей жесткости и коррозионной стойкости нержавеющая сталь используется для изготовления корпусов, крышек и наконечников шариковых ручек.

Латунь. Под термином «латунь» подразумевается обширное семейство сплавов, основанных на использовании различных вариантов системы «медь - цинк» и часто содержащих прочие металлические присадки, которые придают сплавам специфические свойства. Наиболее часто встречаются следующие составы: 60 % меди и 40 % цинка; 63 % меди и 37 % цинка; 709 % меди и 30 % цинка. Эти составы сочетают в себе адекватные механических свойства, легкость изготовления и стойкость к коррозии.

Титан. Этот металл относительно легок, его удельный вес составляет лишь 50 % удельного веса латуни или нержавеющей стали, однако он обладает чрезвычайно высокой стойкостью к коррозии.

Алюминий. Чистый алюминий - мягкий металл, который не способен выдерживать давление, а потому легко деформируется. Вдобавок, алюминий недостаточно тверд, чтобы выдержать небрежное обращение, которому подвергается большинство принадлежностей для письма. Тем не менее он используется для изготовления деталей, которые не подвергаются регулярному износу. Путем сплавления алюминия с другими металлами можно получить ряд материалов, которые сохраняют общие для них характеристики легкости и долговечности, однако обладают и другими более высокими показателями: повышенной прочностью на растяжение и твердость, а также улучшенной обрабатываемостью.

Металлы обладают значительным преимуществом по сравнению с другими материалами, используемыми в производстве шариковых ручек, поскольку кристаллографическая структура большинства обычно применяемых сплавов обеспечивает крайне необходимые механические свойства, такие, как твердость, упругость и пластичность. Это позволяет применять самые различные методы горячей и холодной обработки для изготовления компонентов шариковых ручек, которым легко придать нужную форму. Помимо универсальности в применении, сплавы металлов обладают приятным внешним видом. Кроме того, применение покрытий дает возможность производителям шариковых ручек изготовлять обширный ассортимент долговечных и красивых инструментов для письма, способных удовлетворить индивидуальные требования.

Металлы обладают более широким диапазоном свойств, чем любой другой класс конструкционных материалов. К примеру, твердые стали обладают пределом прочности на растяжение свыше 250 т/кв. дюйм при комнатной температуре. Температуры плавления могут колебаться от -39 гр.ц. у ртути до 3410 гр.ц у вольфрама. Нержавеющие сплавы устойчивы к воздействию большинства химических веществ, за исключением самых сильных. Способность металлических наконечников сопротивляться атмосферной коррозии, а также воздействию самых разных сортов чернил чрезвычайно важна для производителей авторучек.

2) Картриджи шариковых ручек и корпус изготовляют из пластика на основе производных целлюлозы. Существует много производных целлюлозы, играющих наиболее важную роль в изготовлении шариквых ручек; среди них - нитроцеллюлоза, ацетилцеллюлоза, пропионат целлюлозы и ацетобутират целлюлозы. К числу их общих физических свойств принадлежат высокое сопротивление стиранию, высокая газопроницаемость, хорошие электроизоляционные свойства, средняя проницаемость водяных паров и хорошая прозрачность.

Нитроцеллюлоза. Это вещество получают прямым нитрированием целлюлозы азотной кислотой, при помощи различных методов. Продукт обладает вполне удовлетворительной безусадочностью, низким водопоглощением и достаточно высокой ударной вязкостью. Он довольно неустойчив к воздействию тепла и прямых солнечных лучей. Его можно формовать лишь при помощи ограниченного количества методов. Он также легко воспламеняется. Нитроцелюлоза чрезвычайно взрывоопасна и огнеопасна.

Ацетилцеллюлоза. В результате реакции уксусной кислоты и уксусного ангидрида с технической целлюлозой образуется триацетат целлюлозы. При гидролизе этого вещества образуется ацетилцеллюлоза. Применение пластификатора снижает температуру размягчения целлюлозы, что позволяет производить ее обработку без ухудшения свойств.

Пропионат целлюлозы и ацетобутират целлюлозы. Оба эти вещества образуются путем замены уксусной кислоты и уксусного ангидрида соответствующими кислотами и ангидридами. Сложные эфиры сплавляют с пластификатором в условиях высокой температуры и высокого давления для получения однородных расплавов, которые формуются в стержни и гранулы. Пропионат и ацетобутират целлюлозы обладают повышенной прочностью и более стабильны, поскольку характеризуются более низким водопоглощением.

3)При изготовлении чернил для письма используются следующие химические вещества: фуксин, индиго, сульфат железа (II), индигокармин, силигальмин, сульфацилин. Фукси́н ( солянокислый розанилин) -C20H2ON3Cl - зеленые кристаллы с металлическим блеском, водные растворы пурпурно-красного цвета. Краситель, малостойкий на свету. Плохо растворим в воде, хорошо-в спирте. Индиго - кристаллы фиолетового цвета, малорастворимы в большинстве органических растворителей. Химическая формула C16H10N2O2. Молярная масса 262.27 г/моль, состояние твёрдое, температура плавления 390–392 °C. Сульфат железа(II) - FeSO4, молярная масса 151,91 г/моль, плотность 1,8—1,9 г/см³, температура плавления 400°C,растворимость в воде 25.6 г/100 мл. Индигокармин -динатриевая соль индиго-5,5'-дисульфокислоты. Химическая формула C16H8N2Na2O8S2, молярная масса 466,36 г/моль, растворимость в воде 1 г/100 мл. Индигокармин легко растворим в воде.

Дата добавления: 2015-04-30