圆珠笔
圆珠笔是一种书写工具，其笔尖会自动用墨水更新。它由一个精密成型的金属球组成，该球位于墨水容器下方的插座中。当笔沿着书写表面移动时，墨水被传送。尽管圆珠笔在 19 世纪后期首次获得专利，但它们直到 1950 年代初才开始具有商业意义。现在，圆珠笔主导着书写工具市场，每年在全球销售超过一亿支钢笔。
历史
虽然圆珠笔的想法已经存在多年，但开发这种现代书写工具需要三位不同的发明家和近 60 年的时间。这项发明的第一项专利于 1888 年 10 月 30 日颁发给了一个名叫约翰·J·劳德的人。他的圆珠笔由一个微小的旋转滚珠轴承组成，该滚珠轴承由其上方的储液器不断地涂上墨水。虽然这项发明奏效了，但它不太适合纸张，因为它会泄漏并造成涂抹。另外两位发明家拉迪斯拉斯·比罗 (Ladislas Biro) 和他的兄弟乔治 (Georg) 对 Loud 的发明进行了改进，并为他们自己的版本申请了专利，这成为第一支具有商业意义的圆珠笔。这些笔仍然泄漏，但没有那么严重。它们在全球广受欢迎，并于 1944 年达到销售高峰。第二年，另一位发明家 Baron Marcel Bich 终于解决了渗漏问题，并开始在巴黎制造 Bic 钢笔。多年来，在笔的各个部分，如墨水、钢珠、储液器和笔身等方面，在技术和质量上都进行了许多改进。
背景
圆珠笔是为了解决与钢笔书写有关的问题而开发的。钢笔要求用户通过将笔尖浸入墨水来不断刷新钢笔。这对于圆珠笔来说不是必需的，因为它设计有自己的墨水容器，它使用毛细作用来防止墨水泄漏。笔尖处是一个可自由旋转的球，位于套筒中。这个球只有一部分是暴露的；它的其余部分在笔的内部，并且不断被来自水库的墨水浸透。将笔尖压在书写表面上会使球滚动。这种滚动动作然后将墨水从笔的内部转移到书写表面。
虽然可以使用不同设计的圆珠笔，但许多组件是相同的。常见组件包括球、笔尖、墨水、墨水容器或墨盒以及外壳。有些钢笔顶部有一个笔帽，以防止其泄漏或损坏笔尖。出于同样的原因，其他笔使用可伸缩的点系统。这里有一个小弹簧连接到储墨器的外部，当按下按钮时，该点要么暴露要么缩回。还有其他种类的圆珠笔有多个墨盒，因此可以使用一支笔以不同的颜色书写。其他笔有可再填充的墨盒。一种类型的笔具有加压墨盒，使用户能够在水下、油脂上和太空中书写。
原材料
各种原材料用于制造圆珠笔的部件，包括金属、塑料和其他化学品。最初开发圆珠笔时，使用的是普通钢珠。那个球已经被有纹理的碳化钨球所取代。这种材料是优越的，因为它特别耐变形。球被设计成一个完美的球体，几乎可以抓住任何书写表面。它的表面实际上由超过 50,000 个抛光表面和凹坑组成。这些坑由一系列贯穿整个球体的通道相连。这种设计允许墨水存在于球的表面和内部。
大多数圆珠笔的笔尖由黄铜制成，黄铜是铜和锌的合金。之所以使用这种材料，是因为它具有强度、耐腐蚀性、吸引人的外观和易于成型的能力。其他部件，如墨盒、机身或弹簧，也可以用黄铜制成。在某些情况下还使用铝来制作笔身，不锈钢可以用来制作笔组件。贵金属如金、银或铂被镀在更昂贵的笔上。
墨水可以由钢笔制造商特制。要在圆珠笔中使用，墨水必须稍厚，在储液器中干燥缓慢，并且没有颗粒。这些特性确保墨水继续流到纸上而不会堵塞球。当墨水在纸上时，通过渗透和一些蒸发发生快速干燥。在墨水配方中，使用各种颜料和染料来提供颜色。其他材料，如润滑剂、表面活性剂、增稠剂和防腐剂，也包括在内。这些成分通常分散在油酸、蓖麻油或磺酰胺增塑剂等材料中。
1963 年的塑料和金属圆珠笔，纪念小约翰肯尼迪总统被暗杀 （来自亨利福特博物馆和格林菲尔德村的收藏。）
在计算机出现之前，人类一直在争先恐后地寻找书写工具来记录故事和歌曲。最早的涂鸦是用烧过的沙子做成的。到公元前四世纪 ，苏美尔人使用楔形芦苇笔将图形形状切割成泥板。埃及人用沼泽芦苇制成的毛笔画象形文字，而古代中国人则用硬毛毛笔书写。古希腊人和罗马人将僵硬的芦苇削尖，从而使手稿绷紧而精确。
鹅毛或天鹅的羽毛制成的鹅毛笔受到作家们的喜爱已有 1000 多年的历史。柔软的羽毛笔被打磨成一个点，在尖端分裂，让墨水自由流动，并不断地重新磨锐。对鹅毛笔的重大改进是约瑟夫·吉洛特 (Joseph Gillott) 在 19 世纪后期发明的钢笔尖，它不需要削尖，可以与笔身分离并根据需要更换。尽管如此，作者还是不断地将钢笔浸入墨水中，希望避免滴落。
钢笔将墨水储存在笔内的储墨器中，从而为笔尖提供源源不断的墨水。阿朗佐·克罗斯 (Alonzo Cross) 在 1860 年代后期设计了带有墨水沉积针尖的“印刷笔”，但污点和污迹仍然很常见。然而，圆珠笔实际上消除了混乱。本世纪初制造的圆珠笔会漏墨、漏墨和掉墨，直到 1950 年开发出一种新墨水，使圆珠笔变得可靠。
南希 EV 布赖克
塑料已成为制造圆珠笔的重要原材料。它们具有易于成型、重量轻、耐腐蚀且价格低廉的优点。它们主要用于形成笔身，但也用于制造墨盒、按钮、笔帽和笔尖的一部分。根据其物理特性，使用不同种类的塑料。热固性塑料，如酚醛树脂，在成型和冷却后保持永久坚硬，通常用于制造主体、盖子和其他部件。热塑性材料保持柔性。其中包括高密度聚乙烯 (HDPE) 和 
乙烯基树脂，可用于制作大部分笔组件。
制造
过程
圆珠笔大批量定做。虽然每个制造商的制造方式略有不同，但基本步骤包括油墨复合、金属部件成型、塑料部件成型、零件组装、包装、贴标签和运输。在先进的商店中，笔可以在不到五分钟的时间内从原材料变成成品。
制作墨水
- 1 大批量墨水在制造工厂的指定区域生产。在这里，被称为复合工的工人按照配方说明批量生产墨水。原料倒入配料罐并充分混合。根据配方，这些批次可以根据需要加热和冷却，以帮助原材料更快地混合。一些较大量的原材料被泵送并直接计量到配料罐中。只需按下计算机控制上的按钮即可添加这些材料。这些控件还调节混合速度以及加热和冷却速率。在油墨配料的不同点进行质量控制检查。
冲压成型
- 2 在制造墨水的同时，还在制造钢笔的金属部件。碳化钨球通常由外部供应商提供。笔的其他部分，例如笔尖和笔身，是使用各种模具制成的。首先，黄铜带自动插入冲压机，冲压出数千个小圆盘。接下来将黄铜圆盘软化并倒入压缩室，压缩室由钢柱塞和弹簧支撑的顶出柱塞组成。钢压头压在金属上，使柱塞缩回并迫使金属进入压铸模具。这会压缩金属并形成各种笔件。当柱塞和柱塞回到原来的位置时，多余的金属就会被刮掉并回收利用。然后模具被打开，笔片被弹出。
- 3 然后清洁和切割成型件。它们被浸入浴中以去除成型过程中使用的油。在它们从浴缸中出来后，然后将零件切割成特定笔的尺寸。接下来通过旋转刷子抛光笔件并再次清洁以去除任何残留的油。然后可以将球插入点腔中。
外壳成型
- 4 笔的塑料部件与笔的同时构造
其他笔件。它们可以通过挤出或注射成型生产。在每种方法中，塑料都以颗粒或粉末形式供应，然后被送入一个大料斗。挤出过程涉及一个大螺旋螺杆，它迫使材料通过加热室，使其成为厚实的流动物质。然后强制通过模具，冷却并切割。笔身和储墨器等部件就是通过这种方法制成的。 - 5 对于具有更复杂形状的部件，例如盖子、末端和机械部件，使用注塑成型。在这个过程中，塑料被加热，将其转化为液体，然后可以强制注入模具。冷却后，在模具打开后凝固并保持其形状。
油墨填充和组装
- 6 组件成型后，即可进行组装。通常，圆珠笔首先连接到墨水容器上。然后将这些碎片传送到注射器，用适当颜色的墨水填充储液器。如果要使用弹簧，则将其放置在储液器的桶上。
最终组装、包装和运输
- 7 然后将笔尖和储液器放置在笔的主体内部。在这个阶段，其他组件如盖子和端部被合并。还完成了其他整理步骤，例如添加涂层或装饰或进行最终清洁。然后根据它们的销售方式对成品笔进行包装。单支笔可以放入带有纸板背衬的泡罩包装中。成组的笔被装入袋子或盒子中。然后将这些销售单位放入箱子中，堆放在托盘上，然后运送给分销商。
质量控制
在所有制造阶段都会检查笔组件的质量。由于每天生产数千个零件，因此不可能检查每一个零件。因此，生产线检查员在一定的时间间隔内随机抽取笔件样本并检查以确保它们符合设定的尺寸、形状和一致性规范。主要的测试方法是目视检查，但也进行了更严格的测量。可以使用各种类型的测量设备。长度测量使用游标卡尺、千分尺或显微镜进行。这些中的每一个在准确性和应用上都不同。为了测试表面涂层的状况，可以使用光学平面或表面量规。
与笔的固体部分一样，也对液体批次的墨水进行质量测试。在将所有成分添加到批次中后，将样品带到质量控制 (QC) 实验室进行测试。检查物理特性以确保批次符合配方说明中列出的规格。 QC 小组会进行 pH 测定、粘度检查和外观评估等测试。如果发现批次“超出规格”，则可以进行调整。例如，可以通过添加更多染料来调整颜色。
除了这些特定的测试，生产线的每个阶段也会派驻检查员。他们在制造组件时对其进行目视检查，并检查是否存在未充分填充的储墨器、变形的笔和错误组装的部件等问题。最终产品的随机样本也经过测试，以确保一批钢笔正确书写。
未来
自 Loud 的第一个专利发明以来，圆珠笔技术有了很大的进步。未来的研究将集中在开发更舒适、更耐用的新型墨水和设计更好的钢笔上。此外，制造商将努力以尽可能低的成本生产更高质量的产品。一种将继续发展的趋势是开发使用金属和塑料的材料和工艺，这些金属和塑料在正常状态下进行了最少的加工。这应该最大限度地减少浪费，提高生产速度，并降低笔的最终成本。
制造工艺