由上海市制笔工业研究所和上海群愉贸易有限公司（原上海轻工实验工厂）共同研制的GB―1型笔套空气流量测试仪，是用于检测笔套通气性能而专用制造的检测仪器。该仪器按GB 21027-2007《学生用品的安全通用要求》强制性国家标准所规定的检测要求设计制造，结构合理，测量精度高，适用于各种直径笔套的空气流量检测。

    一、概述

    GB21027-2007《学生用品的通用安全要求》强制性国家标准于2008年4月1日实施。这是一部涵盖了几乎所有文具用品的安全卫生标准，其中规定了八种可迁移元素的最大限量，控制其对学生身体可能的伤害；同时从文具造型设计的角度提高文具安全性能。对笔类产品来说，主要是可迁移元素含量和笔套安全的测试。
该标准的重要性在于：

    （1）保护学生的安全与健康，使可能引起的伤害降低到最低水平。

    随着智力开发的低龄化和产品品种的多样化，人们普遍关注产品的安全和卫生，据统计，与学生（儿童）相关的伤害事故的类型有60余种，其中由于产品含有较小的零(部)件会引起食道/气管异物伤害事故，因此在产品上采取相应的预防措施非常必要。

    （2）增强安全与卫生的意识，规范笔类产品的生产和市场。

    该标准的实施，意味着设计部门在产品的造型设计、材质选用上要考虑安全卫生要求（包括书写材料的配方设计）；管理部门需加强对原材料购入、生产过程的监控；检测部门要添置检测设备，提升检测能力，从而排除产品中的安全卫生隐患，向市场提供环保、卫生、安全的笔类产品。

    （3）采用国际标准方法，履行“入世”承诺

    该标准可迁移元素和笔套安全二个项目的技术指标和试验方法分别采用GB6675-2003《国家玩具安全技术规范》（附录C特定元素的迁移，该部分等同采用ISO 8124-3《玩具安全—第3部分：特定元素的迁移》）和ISO 11540《14岁以下儿童使用的书写和记号工具笔套的安全要求》。该标准以国际标准作为依据制定标准，对提高笔类产品在国际市场上的地位具有有力的推动作用。

    根据GB21027国家标准，笔套安全检测可采用三种方法，只需符合三种方法中的一种即可符合要求。三种方法分别是：

    1.环形量规法。（略）

    2.计算通气面积法。（略）

    3.空气流量测定法。
 
    其中以空气流量测定法最为科学、准确，工作原理为在一定压力差的条件下，笔套在一定直径的弹性管（模拟人体内的气管）中的空气流量。GB21027国家标准实施以后，制笔行业内各企业向行业检测中心提出增添必备检测仪器设备的建议，但由于该方法所涉及的仪器精度要求较高，只有个别外资检测机构（如SGS）能承担该项目的检测。

    二、试制过程

    为了掌握该项检测技术，上海市制笔工业研究所科技人员对空气流量测定法进行了长期的跟踪。由于该标准译文的个别地方存在谬误，在反复对照原文和其它文本的基础上，充分了解了测试方法和仪器要求，通过进行仪器设备调研，了解到该方法所涉及的仪器精度要求较为特殊，国产仪表达不到要求。2010年8月，上海市制笔工业研究所决定与长期进行制笔行业检测仪器研发的上海群愉贸易有限公司进行合作，对笔套空气流量测试仪进行研制。上海市制笔工业研究所提供了有关技术资料，对所涉及的关键技术进行了详尽的说明。上海群愉贸易有限公司接受该项目后，再次通过仪器设备调研，结合与标准的符合性和仪器经济性，提出了初步的可行性方案，主要内容为探索能否采用国产仪器来进行测试以降低仪器成本，提高仪器的经济性。经过试验证明，虽然国产仪器能进行测试，但精度与标准的要求不符合，检测结果缺乏说服力。在此情况下，群愉公司与制笔研究所双方科技人员进行了反复的探讨，最终决定采用进口的高精度仪表。经群愉公司多方努力，解决了进口仪表的选型问题，使该仪器的研制取得了突破。

    三、技术关键与解决

    笔套空气流通的要求是在压力差为1.33千帕下，最小空气流量为8升每分钟。这是依据当使用者吞入笔套后，可能阻塞气管时提供空气通道，以减少窒息危险，

    根据以上要求，笔套空气流量测试仪的工作原理是：

    当压力较高的空气进入仪器后，经过二次减压和压力调节，使压力控制在一定范围，并通过数显微压表显示，同时通过数显流量计显示流经插入PVC软管（模拟人体内的气管）的笔套空气流量。因此，该仪器的技术关键是：

    1.由于数显微压表和数显流量计均为高精度测量仪表，本机采用了经过二次减压和精密的压力调节，使压力控制在一定范围，为防止出现空气压力较高时可能对仪表的损坏。

    2.采用进口高精度的数显微压表和数显流量计，其分辨力完全符合标准的要求，以保证测试数据的真实准确。

    3.为了满足不同直径的笔套的测试，需配置一组不同直径的、有特殊硬度要求的软管。在市场上找不到符合该要求的特殊软管。曾设想通过制造笔胆的工艺来解决，但在制造过程中尺寸难以控制。通过反复试验，最终采用挤出成型的PVC软管，经测试其硬度符合标准的要求。

    四、研制结果

    经上海市制笔工业研究所和上海群愉贸易有限公司的共同努力，笔套空气流量测试仪已研制成功。经上海市计量测试技术研究院校准，笔套空气流量测试仪的中所用的压力和流量仪表，精度完全符合要求。
目前，笔套空气流量测试仪正在国家轻工业自来水笔圆珠笔质量监督检测中心进行试验调试，对其测试结果和可靠性、稳定性进行进一步评估，在进行试验验证后将正式投入使用。

    五、结论

    经国家轻工业自来水笔圆珠笔质量监督检测中心对笔套空气流量测试仪现场测试，该仪器为笔类产品安全性能专用检测设备，实现了对笔套空气流量安全性能的测试，具有操作简便、通用性强，能适用于不同直径的笔套、测试过程安全、稳定、可靠，填补了笔套安全性能检测手段的空白。

上海市制笔工业研究所

上海群愉贸易有限公司

2010年12月3日

2010年12月09日