2017年,新(xīn)华网报道,世界最大的圆珠筆(bǐ)制造商(shāng)太原钢铁终于研发出了自己的圆珠筆(bǐ)筆(bǐ)头。在此之前,我國(guó)的圆珠筆(bǐ)头(就是筆(bǐ)尖的金属部分(fēn))都是依赖进口。
小(xiǎo)小(xiǎo)圆珠筆(bǐ),难道也暗藏着这么大的學(xué)问么?
圆珠筆(bǐ)的工作原理(lǐ)是这样的,筆(bǐ)尖的球珠转动,里面的墨水被带出来。听起来很(hěn)简单,但是球珠必须要恰好卡在球座里面,不会掉出来,也不会在使用(yòng)时陷进去,让墨水乱流。筆(bǐ)尖本身也要耐用(yòng),不然没写几下,或者摔几下,圆珠筆(bǐ)可(kě)能(néng)就坏了。
世界上第一支圆珠筆(bǐ),是在二战前发明的。虽然圆珠筆(bǐ)在我们的时代是一种廉价的文(wén)具,但是它刚刚诞生的时候,却是一种奢侈品呢(ne)。
1945年,美國(guó)企业家Milton Reynolds為(wèi)了销售他(tā)家的圆珠筆(bǐ) Reynolds Rocket,用(yòng)了《纽约时报》的一整页版面来宣传他(tā)的圆珠筆(bǐ),他(tā)说自家的圆珠筆(bǐ)“超级棒,是原子时代的奇迹”,写2年都不用(yòng)加墨水,不管是在2万英尺的天上还是在“阿留申群岛最偏遠(yuǎn)的浮冰上”都能(néng)使。
Reynolds Rocket 的杂志(zhì)广告
可(kě)能(néng)是因為(wèi)Reynolds的宣传,在1946年就引进了圆珠筆(bǐ)的我國(guó)一开始把这种新(xīn)兴写字工具叫做“原子筆(bǐ)”。
宣传攻势的2天后,也就是1945年10月29日,Reynolds的售价為(wèi)12.5美金的圆珠筆(bǐ)上市了。当时的12.5美金是什么概念呢(ne)?相当于现在的167美金,也就是约1200元。
尽管如此,开售的第一天,Reynolds的总价值12.5万美金(相当于现在的1100万元)的圆珠筆(bǐ)就被约5000名消费者抢購(gòu)一空,警方不得不派出几十个人在现场维持秩序。
后来,受到利润的驱使,大量文(wén)具制造商(shāng)开始生产圆珠筆(bǐ),它的价格也一落千丈。但是,简简单单的圆珠筆(bǐ)里,却有(yǒu)很(hěn)多(duō)你不知道的机关。
比如,你知道圆珠筆(bǐ)的圆珠硬,还是钻石硬?圆珠筆(bǐ)按一次,為(wèi)什么会发出两声?每按一次,筆(bǐ)芯转多(duō)少度,為(wèi)什么要这样设计?
一起通过它的制造过程来看一看这些奇怪问题的答(dá)案吧。
圆珠筆(bǐ)厂用(yòng)塑料制造筆(bǐ)的外壳——筆(bǐ)套,还有(yǒu)装墨水的墨水囊。
造好以后,有(yǒu)一个机器把它们排成同一个方向。
接着有(yǒu)一个机器把0.8克的墨注入墨水囊。
相信你一直想知道,墨水筆(bǐ)筆(bǐ)芯的那坨透明的物(wù)质是什么?
其实,那种物(wù)质叫做硅脂。硅脂是由硅油(硅氧烷)和增稠剂制成的密封膏状物(wù),主要功能(néng)是防止墨汁蒸发。
最后,在筆(bǐ)芯上加个盖。筆(bǐ)芯就完工了。
在另一边,机器用(yòng)不锈钢制造球座,也就是筆(bǐ)尖那部分(fēn)。球座一般使用(yòng)高档不锈钢制造的,可(kě)以承受持续的磨损。
球座被打了一个1 毫米左右粗细的洞。接着,球座被压成锥形。
另一个机器在球座装球珠的地方切出5个细微的小(xiǎo)洞——引墨沟槽,这样墨汁就可(kě)以沿着这5个小(xiǎo)洞流到球珠上。
看,这就是在球座里的5个引墨沟槽和人类头发直径的对比。引墨沟槽要达到千分(fēn)之一毫米的加工精度。看到这里,你就能(néng)體(tǐ)会筆(bǐ)尖技术的难度了吧。
然后,直径恰好是1毫米的球珠被卡入球座里。
球珠一般是用(yòng)碳化钨制造的。碳化钨是一种硬度极高的材料(莫氏硬度為(wèi)9),经常被用(yòng)来制造切割机。
你知道吗,世界上销量最大的圆珠筆(bǐ) Bic Crystal 的制造企业,同时也是最古老的圆珠筆(bǐ)制造商(shāng)之一——比克(BIC)公司介绍,圆珠筆(bǐ)球珠的硬度和钻石相当。
圆珠筆(bǐ)的关键技术——球珠的发明,根据它的发明者——匈牙利记者László Jozsef Biro的说法,是受到了弹珠的启发。
现代圆珠筆(bǐ)发明人,匈牙利记者László Jozsef Biro
Biro 说,他(tā)在街(jiē)上走的时候,看到了男孩打的弹珠经过湿漉漉的小(xiǎo)水塘,然后蘸着水滚出了一条長(cháng)長(cháng)的印迹,给他(tā)带来了灵感。
做好的球座被插入墨水囊里。
扫描仪对每支筆(bǐ)的長(cháng)度和球珠进行质量检测,丢掉不合格的坏家伙。
工厂还会随机抽取样本,进行气压试验,确认球珠的运动是否正常,写字的时候是不是会卡住。
质量OK的话,这批次就可(kě)以装上筆(bǐ)套了。
现在,筆(bǐ)芯被放入一个离心机里,离心力使得墨汁被甩到筆(bǐ)尖,同时消除墨汁里的空气。你写的第一筆(bǐ)就有(yǒu)墨,是因為(wèi)这个步骤哦!
然后,每支筆(bǐ)芯都要进行书写测试。
上面图片里的蓝光是一个传感器产生的,如果它检测到任何异常,就会把有(yǒu)问题的筆(bǐ)芯丢掉。
通过检测的筆(bǐ)芯就可(kě)以和塑料外壳组装起来了。
能(néng)夹到衣服袋子上的那个部分(fēn),叫做筆(bǐ)夹,是用(yòng)镀铬弹簧钢制造的,这种材料不容易变形。
筆(bǐ)套被倒转过来,放入按动组件,就是可(kě)以把筆(bǐ)尖按出来的那个内部机构。
按动组件
首先是按头,就是你作业做不出的时候咔哒咔哒按的那个按钮。
然后是转轮和按杆。按头、转轮和按杆组成了按动组件。
你不知道吧,按动组件每转一次,会使筆(bǐ)芯旋转45度,这样筆(bǐ)尖才不会因為(wèi)总是用(yòng)一个角度书写而扭曲变歪。
為(wèi)什么是45度?注意到了么,把筆(bǐ)尖按出来是咔哒2声,按回去也是咔哒2声。180除以4正好是45度。实际上,每当你把筆(bǐ)尖按出来一次,筆(bǐ)尖就转动了90度,按回去的时候,筆(bǐ)尖又(yòu)转了90度。
下面的动图是具體(tǐ)的过程。
筆(bǐ)尖按出来的过程
筆(bǐ)尖按回去的过程
这个按动组件是派克公司(Parker)的66人团队设计的,市面上四分(fēn)之三的按压式圆珠筆(bǐ)采用(yòng)的都是这种设计。
接着,筆(bǐ)芯就被装进去了,筆(bǐ)尖朝上。
然后需要装入一个小(xiǎo)弹簧——芯簧。芯簧的功能(néng)是為(wèi)了让你咔哒按筆(bǐ)的时候,按动组件能(néng)固定住(见上方动画)。
下一步把筆(bǐ)套加上。
然后有(yǒu)一个机器测试每支圆珠筆(bǐ)是不是能(néng)顺利地咔哒咔哒,这一步还可(kě)以保证圆珠筆(bǐ)的筆(bǐ)头都缩回去了。
工厂还会随机抽样几支筆(bǐ)进行耐久性测试,每支筆(bǐ)要按头10万次。这家工厂的圆珠筆(bǐ)可(kě)以连续写4千米。
对了,掌握着球座制造工艺秘密之一的老牌圆珠筆(bǐ)制造企业比克,很(hěn)早以前叫…Bich——碧池。
因為(wèi)发明制造了世界上第一支便宜好用(yòng)的圆珠筆(bǐ)Bic Crystal的人,也就是比克的创始人叫做Marcel Bich。
Bic Cristal
Bich 先生是个对英文(wén)不太灵光的法國(guó)人,所以就憨沟沟地用(yòng)了自己的大名当作品牌名。后来经过英國(guó)人提醒以后,才把这个引人联想的名字改成Bic的。
最后,圆珠筆(bǐ)有(yǒu)驱蚊功能(néng)哦!你肯定不知道吧。
圆珠筆(bǐ)墨里常用(yòng)的油性物(wù)质之一,是有(yǒu)机化合物(wù)苯氧乙醇(Phenoxyethanol)。苯氧乙醇是一种驱虫剂,防蚊液和蚊香里的有(yǒu)效成分(fēn)就包括它。所以你可(kě)以在家做下面这个有(yǒu)趣的试验。
抓一只小(xiǎo)虫,比如蚂蚁或者三叶螨(Bryobia praetiosa)来,用(yòng)圆珠筆(bǐ)画一个圈,就可(kě)以利用(yòng)圆珠筆(bǐ)里的苯氧乙醇把小(xiǎo)虫封印在里面。
三叶螨:(//?Д/?/)
蚂蚁:( >﹏<。)
但是别抓白蚁,因為(wèi)圆珠筆(bǐ)里的苯氧乙醇是白蚁追寻的踪迹物(wù)质。你不想引蚁入室吧。
原来在夏天沉迷于写作业的孩纸,会受到圆珠筆(bǐ)大神的庇佑而不会被蚊子咬呢(ne)。