[01023047]中性圆珠笔材料和制造关键技术与产业化

中国年产中性圆珠笔约400亿支，占全球总产量近80％，却只占30％的市场销售额，产品缺乏核心竞争力。2011年之前国内中性圆珠笔制造基本以来料组装为主，所涉及的高端笔头、墨水和加工装备全部依赖进口。在国家重大项目支撑下，该项目攻克了中性圆珠笔核心材料和全流程制造所涉及的关键技术，包括笔头用环保超易切削不锈钢线材、笔头结构和加工技术、稳定中性墨水配方与智能化品质管控技术等。突破了日韩和欧美技术垄断，解决制笔行业“卡脖子”技术难题，拥有自主核心知识产权，实现制造技术全流程国产化。主要创新包括三方面： 1.研发无铅环保超易切削不锈钢线材，设计新型笔头并实现国产化应用阐明了笔头用易切削不锈钢中关键元素均匀性及夹杂物形态控制机理，揭示热冷加工过程温度时间等参数对笔头组织及性能的影响规律，开发了具有自主知识产权的无铅环保不锈钢材料成分体系、超易切削不锈钢全流程关键制备技术及高效稳定的大生产工艺，成功实现规模化生产，产品已批量应用于市场，对进口产品形成替代，解决了中国对国外笔头不锈钢材料的严重长期依赖问题，打破了国际技术壁垒，圆满完成了李克强总理的“笔尖之问”。项目共设计笔头50多款，涵盖针管型和子弹型等不同结构，国际首创针管弹簧笔头和适宜中文书写的新型笔头，书写长度达2000m。同时优化了笔头制备工艺，实现笔头精密化生产。 2.建立中性墨水理论体系，研发高性能的稳定中性墨水建立中性墨水的理论体系，解析了墨水配方组分和制备方法，揭示了墨水理化性能对应用性能影响的内在机制，研究影响应用性能的关键助剂和技术指标，为中性墨水研发提供理论指导。通过改性丙烯酸型分散剂，解决因墨水颗粒团聚而堵笔头的难题；通过聚多糖类、缔合型丙烯酸类流变控制剂，表面活性剂的优化组合，获得了应用性能平衡的稳定中性墨水，书写顺滑流畅(摩擦系数0.2)、不漏墨、线迹速干(4.0s)、保质期长。 3.研发机器视觉检测技术，实现生产全流程自动品质管控研发基于机器视觉的检测技术，率先实现笔头、笔芯及零配件的实时质量管控，产品不良率由5.3％降到0.1％。结合先进生产理念，采用模块化柔性设计，建立精益生产线。建成世界最大规模智能化中性圆珠笔生产基地，年产50亿支中性圆珠笔。 获得授权发明专利57项、实用新型专利66项、软件著作权3项、发表学术论文76篇，并制定了《中性墨水圆珠笔和笔芯》国家标准及相关行业标准33项。经专家鉴定认为该项目综合技术达到国际先进水平。 项目成果已经在晨光文具投产应用，近三年累计直接经济效益32.8亿元，净利润7.5亿元，创汇4500多万美元。技术经进一步推广应用于中国制笔行业，打破了日韩和欧美等国对高端圆珠笔市场的垄断，带动上下游产业链协同发展，笔头国产化率提高了58％，墨水国产化率提高了54％，推动中国从制笔大国向制笔强国迈进。