水彩筆可水洗性發(fā)展動(dòng)向與測試方法研究

龍水云 彭力明

摘 要：水彩筆因其色彩豐富、墨水體系環(huán)保，而深受青少年兒童喜歡。由于使用過程中青少年兒童容易把墨水沾污在自己的皮膚和衣物上，因此可水洗性逐漸成為水彩筆的重要技術(shù)指標(biāo)。目前市場上尚無統(tǒng)一的可水洗性試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。本文基于日本記號(hào)筆標(biāo)準(zhǔn)（JIS S6037：2021）和國外客戶的測試協(xié)議，開展了水彩筆可水洗性的測試研究，建立了一種簡便可行的可水洗性能試驗(yàn)方法，為制定水彩筆相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)奠定了基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：水彩筆，可水洗性，試驗(yàn)方法，技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

DOI編碼：10.3969/j.issn.1674-5698.2023.03.019

1 引 言

水彩筆（如圖1所示）因其出水流暢、色彩豐富鮮艷、墨水體系環(huán)保，深受美術(shù)愛好者和少年兒童的喜愛。由于水彩筆是隸屬記號(hào)筆的一種細(xì)分市場產(chǎn)品，其發(fā)展形勢可以參考近幾年記號(hào)筆生產(chǎn)銷售數(shù)據(jù)。根據(jù)中國制筆協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)，盡管受新冠疫情和世界大環(huán)境影響，我國筆類產(chǎn)品出口出現(xiàn)了整體下降的情況，唯獨(dú)記號(hào)筆出現(xiàn)了逆勢上揚(yáng)態(tài)勢。2020年記號(hào)筆產(chǎn)量達(dá)到110.04億支，同比增長11.02%；出口金額達(dá)到5.68億美元，同比增長4.46%。2021年記號(hào)筆產(chǎn)量再創(chuàng)新高，達(dá)到了144.46億支，同比增長31.28%；出口金額比2020年增加了1.04億美元，同比增長了30.48%，首次超過圓珠筆成為出口金額占比最高的筆類產(chǎn)品[1-2]。在典型的應(yīng)用場景中，水彩筆容易在衣物和皮膚上留下污漬，因此水彩筆的可水洗性能指標(biāo)越來越受到市場的關(guān)注。但記號(hào)筆大類中不僅包括水彩筆，還涵蓋熒光筆、白板筆、油漆筆和永久記號(hào)筆等其他品種，其用途也廣泛涉及書寫、繪畫、辦公標(biāo)記、工業(yè)標(biāo)記、人體彩繪等等。因此完全套用記號(hào)筆的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)QB/T 2777： 2015[3]去要求水彩筆，已無法滿足水彩筆的可水洗性發(fā)展動(dòng)向要求。

目前市場上已有很多宣稱具有可水洗性能的水彩筆產(chǎn)品在銷售，但還缺乏統(tǒng)一的可水洗性能分級(jí)評(píng)估試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。開展水彩筆可水洗性能的測試研究，確定一種簡便有效的可水洗性能試驗(yàn)方法，有利于規(guī)范水彩筆市場的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和銷售環(huán)節(jié)，促進(jìn)水彩筆產(chǎn)品質(zhì)量的提升。

2 國外可水洗性相關(guān)要求

2.1 日本標(biāo)準(zhǔn)要求

2021年12月20日J(rèn)IS S 6037：2021[4]《記號(hào)筆》標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布，這是繼1992年、2000年、2006年后的最新修訂版本。其中耐洗性試驗(yàn)條款6.8規(guī)定，針對(duì)有耐水洗標(biāo)識(shí)的記號(hào)筆，需要在面積為10cm×5cm的棉細(xì)平布上（聚酯65％、棉35％）劃3個(gè)連貫的螺旋形，然后按照J(rèn)IS L 0844[5]《耐洗色牢度試驗(yàn)方法》標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的A-2方法進(jìn)行試驗(yàn)。

A-2測試方法是：首先配置濃度為5g/L的無任何添加成分的肥皂液，取10 0ml皂液倒入50 0ml±50ml容量的水洗鋼杯中，蓋緊杯蓋后放入水洗色牢度儀，將其預(yù)熱到50℃±2℃（至少5分鐘），塞入測試樣品，洗滌測試儀以40rpm±2rpm的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)，執(zhí)行30min洗滌。取出測試樣品后，進(jìn)行兩次清洗（條件：100ml水、25℃±2℃、清洗時(shí)長1min）。

清洗后按照J(rèn)IS L 0801[6]《色牢度測試方法通則》規(guī)定的要求進(jìn)行脫水干燥，最后利用色牢度評(píng)定用的標(biāo)準(zhǔn)灰色樣卡進(jìn)行目測對(duì)比評(píng)級(jí)。JIS S 6037：2021規(guī)定：標(biāo)注耐水洗的記號(hào)筆產(chǎn)品，經(jīng)過前述水洗試驗(yàn)后，褪色等級(jí)要高于2～3級(jí)。

2.2 國外客戶要求

美國Michaels超市針對(duì)會(huì)在皮膚上留下印記的書寫筆、記號(hào)筆、蠟筆、顏料或其他類似的可水洗性聲明要求，在白色皮革上畫一條至少1英寸長的線，靜置20分鐘或按規(guī)定時(shí)間進(jìn)行干燥。然后用涂抹肥皂的布在皮革上來回搓洗，每搓洗10個(gè)來回為一個(gè)手洗測試過程。要求經(jīng)過不超過5個(gè)手洗測試過程，所有畫在皮革上的顏色印記都應(yīng)清洗干凈。

丹麥樂高公司則要求將9 種顏色的記號(hào)筆分別在手掌上、尼龍布上和棉布上畫出印記，于室內(nèi)（25℃±5℃） 停留干燥1分鐘后，用肥皂液清洗2分鐘，再用自來水清洗2分鐘，要求手掌上、尼龍布上和棉布上的筆墨印記均清洗干凈。

3 可水洗性測試實(shí)驗(yàn)

基于日本記號(hào)筆的JIS可水洗性標(biāo)準(zhǔn)和國外典型客戶的可水洗性檢驗(yàn)要求，分別開展了機(jī)洗、手洗和浸泡漂洗3種典型場景的可水洗試驗(yàn)。

試樣準(zhǔn)備：采用英國SDC原裝進(jìn)口多纖維布，從左至右依次包含6 種纖維成分：羊毛、聚丙烯腈、聚酯、聚酰胺、棉、二醋酸纖維素。在多纖維布上用水彩筆涂色塊和螺旋線兩種標(biāo)記，確保每個(gè)不同的纖維材質(zhì)上都有。色塊大小約1cm×1cm，螺旋線行高約1cm，每種顏色各占一行（如圖2所示）。

3.1 機(jī)洗實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)器具：海爾EG10014HBX39GU1全自動(dòng)滾筒洗衣機(jī)，洗凈比1.03。洗滌劑：杭州亞運(yùn)會(huì)官方指定清潔洗護(hù)用品雕牌洗衣粉，添加活性去漬成分，不含磷。

測試的水彩筆涵蓋國外的櫻花、輝伯嘉、施德樓、馬培德、美樂、AMOS、crayola等七大品牌；國內(nèi)的得力、晨光、文泰、貝發(fā)、齊心、真彩、金萬年等七大廠商。

測試程序：為簡單起見，將所有品牌的水洗試樣做好并放置1小時(shí)后，全部混在一起放入洗衣機(jī)，倒入50g洗衣粉，采用該洗衣機(jī)接近A-2色牢度測試法的羊毛清洗程序（40℃、56min）進(jìn)行機(jī)洗。進(jìn)水量由洗衣機(jī)的羊毛清洗程序自動(dòng)控制。機(jī)洗效果如圖3所示。

從機(jī)洗效果可以發(fā)現(xiàn)，國內(nèi)品牌的可水洗性整體表現(xiàn)優(yōu)于國外品牌。從殘留顏色上來說，粉色特別容易殘留，其次是橙黃色和藍(lán)色。從沾色位置來說，聚丙烯腈最容易沾色，其次是聚酯、聚酰胺和棉，羊毛和二醋酸纖維素不太容易沾色。從殘留標(biāo)記來看，色塊與螺旋線沒有太大差異。

3.2 手洗實(shí)驗(yàn)

手洗實(shí)驗(yàn)的基本測試條件是：將所有品牌水洗測試樣制作兩份，分別放入兩個(gè)容器中，其中一組倒入一勺（約50g）前述洗衣粉，另一組不加洗滌劑。各加入2，000mL的溫水（40℃），用常規(guī)手洗衣服的手法搓洗1min，最后用常溫自來水（約25℃）對(duì)其漂洗兩次。圖4列出了手洗實(shí)驗(yàn)的效果。

從手洗實(shí)驗(yàn)來看，不論是否添加洗滌劑，國內(nèi)品牌的可水洗性整體表現(xiàn)都遜于國外品牌，與前述機(jī)洗實(shí)驗(yàn)相比，產(chǎn)生了不一樣的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。比較合理的解釋是：國外品牌使用的墨水具有更加優(yōu)秀的快速水洗性能，但經(jīng)過一定時(shí)長的洗滌后，國內(nèi)品牌的可水洗性表現(xiàn)能與國外品牌相當(dāng)，甚至優(yōu)于國外品牌。從殘留顏色看，不加洗滌劑組各色都有不同程度殘留，但添加洗滌劑組則依然表現(xiàn)為粉色最容易殘留，具有與機(jī)洗相類似的效果。從沾色位置來看，國內(nèi)和國外品牌都表現(xiàn)為棉、聚氨酯、聚丙烯腈比較容易殘留。

3.3 浸泡實(shí)驗(yàn)

考慮到機(jī)洗和手洗都是把所有品牌的試樣混在一起進(jìn)行洗滌，實(shí)驗(yàn)中存在諸多不可控因素，為此進(jìn)行了簡易的浸泡漂洗實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)方式是：在一個(gè)容器內(nèi)倒入2，000ml的蒸餾水，然后放入一塊展平測試樣（測試樣上僅徒手劃出直徑約10～20mm的螺旋線標(biāo)記），進(jìn)行時(shí)長30min浸泡，期間用鑷子夾住測試樣翻轉(zhuǎn)兩次，浸泡結(jié)束取出，放在通風(fēng)、無陽光直射的室內(nèi)環(huán)境進(jìn)行自然干燥。浸泡漂洗實(shí)驗(yàn)場景如圖5所示，同一試樣進(jìn)行單次浸泡和兩次浸泡后的實(shí)驗(yàn)結(jié)果圖6所示。

從圖6的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出，國外品牌A、B、C的表現(xiàn)不佳，存在大范圍顏色殘留，甚至線跡清晰殘留。國內(nèi)品牌則絕大部分表現(xiàn)為大范圍的多色輕微殘留，表現(xiàn)居中。國外品牌D、E、F、G表現(xiàn)較好，簡單的漂洗也可以基本無殘留。從單次和兩次浸泡的實(shí)驗(yàn)對(duì)比來看，浸泡的時(shí)間變長，可以進(jìn)一步使殘留顏色變淡，但也并沒有預(yù)想的效果那么明顯。因此浸泡實(shí)驗(yàn)確定為單次30min浸泡即可。

考慮到青少年兒童服飾中棉的成分含量較高，而且前面的實(shí)驗(yàn)結(jié)果也說明，棉纖維比較容易殘留顏色，為此在浸泡實(shí)驗(yàn)中，還特意增加了一組測試。即在棉單一纖維布上，用水彩筆做出標(biāo)記，然后進(jìn)行單次浸泡漂洗實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖7所示。數(shù)據(jù)表明，國外品牌A、B、C會(huì)在棉布上留下較明顯的粉色線跡，國內(nèi)品牌C、E會(huì)在棉布上留下模糊輕微殘留。其余品牌均能在棉布上表現(xiàn)出很好的可水洗性能。

4 實(shí)驗(yàn)存在的不足

水彩筆的可水洗性問題是一個(gè)涉及墨水體系、被書寫材質(zhì)與表面狀態(tài)以及水洗過程等多方面的復(fù)雜多因素耦合問題。本研究采用的測試方法，不論是機(jī)洗、手洗，還是浸泡漂洗的方式，都是一種用于定性評(píng)估水彩筆可水洗性能的模糊測試法。機(jī)洗和手洗實(shí)驗(yàn)中會(huì)引入較多的不確定實(shí)驗(yàn)因素，比如：全自動(dòng)洗衣機(jī)的進(jìn)水量控制、樣本重量與洗衣機(jī)容量對(duì)洗滌效果的影響、手洗時(shí)候的搓洗力與搓洗次數(shù)的控制、樣本混洗對(duì)洗滌的影響、家用洗滌劑種類對(duì)可水洗的影響等等。雖然模糊實(shí)驗(yàn)法能更加真實(shí)體現(xiàn)實(shí)際洗衣服效果，但顯然更適合用于不同品牌可水洗性能的對(duì)比實(shí)驗(yàn)分析，實(shí)驗(yàn)結(jié)果并不適合用于驗(yàn)貨檢測判據(jù)。

浸泡漂洗實(shí)驗(yàn)方法和步驟最簡單，僅僅用了去離子水和干凈的容器，采用經(jīng)過一定時(shí)長單獨(dú)漂洗的方式進(jìn)行測試，洗滌劑及其用量可加可不加。因此影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的不確定因素最少，是最值得探究的可水洗性能評(píng)估實(shí)驗(yàn)手段。

后續(xù)需要針對(duì)浸泡實(shí)驗(yàn)方法開展水溫、浸泡時(shí)長、洗滌劑種類、洗滌劑的用量等開展多因素實(shí)驗(yàn)優(yōu)化分析，以期找到最優(yōu)化的實(shí)驗(yàn)條件。同時(shí)還應(yīng)進(jìn)一步開展水彩筆可水洗沾色評(píng)估的圖像采集與圖像處理技術(shù)研究，以期減少人為目測的主觀誤差。

本研究僅僅探討了水彩筆在多纖維布上的可水洗問題，并未進(jìn)行人體皮膚相關(guān)測試研究。在人體皮膚上的清洗動(dòng)作，與衣服可以浸泡漂洗不同，其必須加入摩擦因素，因此又是一個(gè)值得深入研究的可水洗實(shí)驗(yàn)方法問題。

本實(shí)驗(yàn)過程中，實(shí)驗(yàn)人員僅用手機(jī)對(duì)未熨平處理的試樣進(jìn)行拍照，拍照環(huán)境也統(tǒng)一，因此對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和有效性也有一定的影響。

5 結(jié) 論

盡管實(shí)驗(yàn)中存在諸多不足，但是不論是機(jī)洗、手洗還是漂洗實(shí)驗(yàn)，都可以得到以下幾點(diǎn)有意義的結(jié)論，這對(duì)于制定水彩筆的可水洗實(shí)驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)、開發(fā)水洗性墨水提供了參考。

（1）從殘留標(biāo)記看，多筆書寫形成的色塊，并不會(huì)比一筆書寫形成的螺旋形標(biāo)記更容易殘留?？梢院喕嚇拥臉?biāo)記僅為螺旋形，節(jié)省試樣制作時(shí)間。

（2）從殘留顏色看，粉紅色最容易殘留。從殘留纖維看，聚丙烯腈和棉是最容易殘留的，其次是聚氨酯。應(yīng)在可水洗墨水研發(fā)時(shí)重點(diǎn)關(guān)注。

（3）不論是否添加洗滌劑，機(jī)洗、手洗和浸泡實(shí)驗(yàn)的結(jié)論基本相近，考慮到實(shí)驗(yàn)成本、便利程度，以及最大程度減少其他實(shí)驗(yàn)因素帶來的干擾，建議用最簡便的浸泡實(shí)驗(yàn)來進(jìn)行可水洗性能評(píng)估。

參考文獻(xiàn)

中國制筆協(xié)會(huì).中國制筆行業(yè)2021年經(jīng)濟(jì)運(yùn)行情況[J].中國制筆，2022，（1）：36-40.

姚鶴忠. 記號(hào)筆質(zhì)量問題探討[J]. 中國制筆，2022，（2）：20-27.

QB/T2777： 2015， 記號(hào)筆[S]. 北京：中國輕工業(yè)出版社，2015.

JIS S 6037： 2021， Marking pens[S]. Japanese StandardsAssociation， 2021.

JIS L 0844： 2011， Test methods for colour fastness to washingand laundering[S]. Japanese Standards Association， 2011.

JIS L 0801： 2011， General principles of testing methods forcolour fastness[S]. Japanese Standards Association， 2011.