Vol.092 如何 打造 顺滑 好 写 的 圆珠笔？ Vol.092 How to create a smooth and good writing ballpoint pen? Vol.092 Como criar um birô de escrita suave e de qualidade?

这是 一支 圆珠笔 This is a ball pen.

这 也 是 一支 圆珠笔 This is another ball pen.

这 还是 一支 圆珠笔 This is also a ball pen.

今天 我们 生活 中 99% 的 笔 都 是 圆珠笔 Today, 99% of the pens in our lives are ball pens.

这些 圆珠笔 按 墨水 类型 可 分为 油性 、 中性 、 水性 3 类 These ball pens can be classified into oily, neutral and water based on ink type.

但 工作 原理 都 一样 But they all work the same way.

里面 的 笔芯 存有 墨水 The inner refill contains ink,

在 重力 作用 下会 通过 笔尖 内 的 沟槽 附着 在 一颗 球珠 表面 which adheres to the surface of a ball through the groove in the nib under the force of gravity.

球珠 在 球座 中 的 旋转 就 会 将 墨水 转移 到 纸 上 形成 笔迹 The rotation of the ball in the tee will transfer the ink onto the paper to form a handwriting.

在 这个 过程 中 In this process,

墨水 成分 和 笔尖 设计 的 微妙 差异 都 会 带来 完全 不同 的 书写 体验 the subtle differences in ink composition and nib design can lead to a completely different writing experience.

那么 怎样才能 让 圆珠笔 写 起来 如丝 般 流畅 顺滑 ？ So how can the words written by a ball pen be silky smooth and smooth?

圆珠笔 诞生 于 1943 年 The ball pen was born in 1943.

传统 上用 的 是 油性 墨水 Traditionally, ball pens use oil-based inks,

主要 采用 苯 甲醇 这 类 油状 液体 作 溶剂 再 添加 色素 mainly using an oily liquid such as benzyl alcohol as a solvent and then adding a pigment.

跟 蜂蜜 一样 粘稠 称为 油笔 It is as thick as honey and is called “oily pen”.

1979 年 日本 的 三菱 铅笔 公司 发明 的 圆珠笔 首次 使用 了 水性 墨水 In 1979, ball pens invented by Mitsubishi Pencil Company of Japan used water-based ink for the first time.

以水作 溶剂 再 添加 色素 It uses water as a solvent, and then adds pigment,

跟 毛笔 墨水 差不多 which is similar to brush ink.

五年 后 樱花 公司 发明 的 圆珠笔 则 使用 了 中性 墨水 Five years later, ball pens invented by Sakura Company used neutral ink.

大致 是 在 水性 墨水 基础 上 添加 了 增稠剂 It is roughly based on the addition of a thickener to the water-based ink

让 墨水 呈 凝胶 状 to make the ink gel-like.

粘度 介于 油性 和 水性 之间 And the viscosity is between oily and water-based.

自从 水性 、 中性笔 发明 后 Since the invention of water-based ink pens and gel ink pens,

油笔 就 被 中国 人 迅速 抛弃 the oily pens have been quickly abandoned by the Chinese.

但 今天 的 欧美国家 却 仍 偏爱 油笔 这是 为什么 ？ But today's European and American countries still prefer oily pens. Why?

主要 是因为 文字 This is mainly because of the characters.

欧美国家 的 拉丁字母 弧线 多 The Latin alphabet of Europe and the United States has more arcs.

使用 粘度 高 、 滑溜溜 的 油性 墨水 写 起来 更 顺畅 It' s more smoothly to write Latin letters with high-viscosity, slippery oily inks.

而 中国 的 汉字 笔画 繁琐 The strokes of Chinese characters are cumbersome

且 有 许多 直角 的 转折 and have many right-angled turns.

使用 粘度 低 、 摩擦 感较 强 的 水性 、 中性 墨水 更 容易 写出 汉字 的 笔锋 It is easier to write the stroke of Chinese characters using water-based and gel inks with low viscosity and strong friction.

这 类 使用 水性 、 中性 墨水 的 圆珠笔 在 今天 的 中国 被 统称 为 中性笔 This type of ball pen using water-based or gel ink is collectively referred to as a gel ink pen in China today.

而 中性笔 要 想 写 的 舒服 The key to writing a gel pen

关键在于 墨水 和 笔尖 is ink and nib.

墨水 可 分为 染料 墨水 和 颜料 墨水 Ink can be divided into dye base inks and pigment inks.

前者 的 着色剂 主要 以单 分子 形式 溶于 墨水 The former colorant is mainly dissolved in ink in a single molecule form.

生产 过程 简单 Its production process is simple,

但 缺点 是 写 出来 的 字 一旦 遇水 but the disadvantage is that once the written word is in contact with water,

着色剂 会 再次 溶解 the colorant will dissolve again,

造成 严重 的 晕染 causing serious blooming.

且 在 光线 作用 下 And under the action of light,

染料 分子 的 化学键 可能 断裂 the chemical bonds of the dye molecules may break,

使 墨水 褪色 causing the ink to fade.

而 颜料 墨水 防水 性则 强得 多 The pigment ink is much more waterproof.

从 成分 上 看 In terms of composition,

颜料 墨水 的 着色剂 是 高度 粉碎 后 的 固体 颗粒 the colorant of the pigment ink is highly pulverized solid particles,

比如 炭黑 such as carbon black.

颜料 颗粒 本身 就 不 溶于 水 The pigment particles themselves are insoluble in water,

还会 利用 分散剂 再 包裹 上 一层 树脂 成分 and a resin component is further coated with a dispersing agent to form an ink

形成 悬浊液 的 墨水 in the form of a suspension.

写 出来 的 字 即便 遇水 The written words will not dissolve

颜料 颗粒 也 不会 溶解 even if they are in contact with water.

且 由于 树脂层 的 保护 And because of the protection of the resin layer,

相比 染料 墨水 保存 得 也 更 久 its service life is longer than the dye base ink.

相比 墨水 Compared to ink,

笔尖 的 结构设计 对 书写 体验 的 影响 更大 the structural design of the nib has a greater impact on the writing experience.

在 中性笔 上 我们 可以 看到 1.0、0.7、0.5、0.28 这些 数值 On the gel ink pen we can see the values of 1.0, 0.7, 0.5, 0.28, etc.

通常 指 的 是 笔尖 球珠 的 直径 单位 是 毫米 They usually refer to the diameter of the nib ball in millimeters.

由于 和 纸张 的 接触 面积 非常 小 Because the contact area with the paper is very small,

这些 球珠 在 书写 时 承受 的 压强 相当于 一只 大象 站 在 高尔夫球 上 旋转 the pressure of these beads when writing is equivalent to an elephant standing on a golf ball.

所以 需要 一种 极为 坚硬 的 材料 So you need an extremely hard material,

通常 是 碳化钨 usually tungsten carbide.

莫 氏硬度 9 级 接近 钻石 It has a Mohs hardness of 9 and is close to diamonds.

它 的 另 一种 用途 是 制造 穿甲弹 的 弹 芯 Another use for it is to make the core of the armor-piercing projectiles.

此外 球珠 和 球座 的 加工 必须 非常 精确 In addition, the processing of the ball and tee must be very precise.

两者 间隙 如果 太小 If the gap between the two is too small,

球珠 滚动 不 畅 容易 刮坏 纸张 the ball will not roll smoothly and it will easily scratch the paper.

间隙 太大则 容易 积墨 If the gap between the two is too large, it will easily accumulate ink.

这种 微米 级别 的 制造 工艺 难度 极高 This micron-level manufacturing process is extremely difficult.

中国 每年 生产 400 亿支 圆珠笔 China produces 40 billion ball pens a year,

占 全球 总量 的 80% accounting for 80% of the global total.

但 长期以来 But for a long time,

笔尖 的 生产 设备 只能 依赖 进口 nib production equipment can only rely on imports.

比如 这台 瑞士 生产 的 高精度 机床 —— 米 克朗 LX-24 For example, this Swiss-made high-precision machine tool, the Mikron LX-24,

可 用于 生产 笔尖 can be used to produce nibs.

将 直径约 2.3mm 的 不锈钢 线材 裁切 成 圆柱 Cut a stainless steel wire having a diameter of about 2.3 mm into a cylinder.

经过 钻孔 、 扩孔 、 镗孔 、 冲槽 、 车 倒角 圆角 、 安放 球珠 、 收口 、 压珠 等 12 道工序 即可 完成 一只 笔尖 A pen tip can be completed through 12 steps of drilling, reaming, boring, punching, chamfer rounded corner, ball placement, closing, and beading.

球座 内孔 加工 误差 小于 2 微米 Ball hole inner hole machining error is less than 2 microns.

每分钟 可 生产 300 只 笔尖 It can produce 300 nibs per minute.

国内 几乎 所有 厂商 只能靠 这台 设备 生产 笔尖 Almost all manufacturers in China can only rely on this equipment to produce nibs.

直到 2014 年 真彩 文具 通过 仿制 LX-24 研发 出 COREX 机床 Until 2014, Lotus Stationery developed its own COREX machine tool

才 实现 了 自主 生产 through the imitation LX-24.

且 售价 还 比 瑞士 机床 便宜 约 150 万 And its price is about 1.5 million cheaper than Swiss machine tools.

除了 设备 笔尖 的 材料 也 不好 搞 In addition to the equipment, the material of the nib is not readily available.

造 笔尖 的 不锈钢 必须 通过 添加 碳 、 硅 、 锰 等 元素 在 精细 加工 时 实现 容易 切削 又 不会 开裂 的 特性 The stainless steel constituting the nib must be easily cut without fine cracking by adding elements such as carbon, silicon, manganese, etc. during fine processing.

国内 厂商 主要 靠 日本 进口 Domestic manufacturers mainly rely on Japanese imports,

尤其 是 下村 特殊 精工 的 SF20T 不锈钢 especially the SF20T stainless steel of Shimomura Tokushu Seiko Co. Ltd,

一直 处于 垄断 地位 which has always been in a monopoly position.

2016 年 太原 钢铁 终于 生产 出 合格 的 笔尖 钢 In 2016, Taiyuan Iron & Steel finally produced qualified nib steel,

这才 让 中国 人能 用 上 真正 的 国产 笔 which allowed the Chinese to use real domestic pens.

但 要 想 造出 高端 中性笔 这 还 远远不够 But to create a high-end gel ink pen, this is not enough.

日本 的 制笔 巨头 早 在 上 世纪 90 年代 就 玩出 双珠 系统 、 三点 承托 、 笔尖 弹簧 等 各种 花样 Japan's pen-making giants played a variety of tricks such as the double bead system, the three-point support, and the nib spring as early as the 1990s.

这些 特殊 构造 的 笔尖 These specially constructed nibs

对 工艺 的 要求 也 更 高 have higher requirements on the process.

一支 笔 可以 卖 5~10 元 A pen can sell for 5~10 yuan,

毛利率 可达 50% 以上 and the gross profit rate can reach more than 50%.

而 国内 厂商 最初 靠 仿制 日本 中性笔 起家 The domestic manufacturers initially started by copying the Japanese neutral pen.

如今 每支 笔 的 价格 多 在 一两 元 Today, the price of each pen is one or two yuan.

中国 最大 的 制笔 企业 晨光 Chenguang, China's largest pen-making company,

2018 年 卖 笔 的 毛利率 约 34% has a gross profit margin of about 34% in 2018.

相比 日本 笔是 低 了 点 It is a bit lower than the Japanese pen,

但 薄利多销 一年 也 能 赚 到 6.7 亿 but it can earn 670 million yuan in a year.

不过 对 课业 繁重 的 中小学生 来说 However, for the students with heavy curriculum,

不论 日本 笔 还是 国产 笔 whether it is a Japanese pen or a domestic pen,

只有 配上 这台 888 元 的 仿生 写字 机器人 only the 888 yuan bionic writing robot

才能 真正 写出 有 灵魂 的 暑假作业 can be used to truly write a soulful summer homework.