视频文字稿:

这是一支圆珠笔,这也是一支圆珠笔,这还是一支圆珠笔,今天,我们生活中 99% 的笔都是圆珠笔。

这些圆珠笔按墨水类型可分为油性、中性、水性 3 类,但工作原理都一样,里面的笔芯存有墨水,在重力作用下会通过笔尖内的沟槽附着在一颗球珠表面,球珠在球座中的旋转就会将墨水转移到纸上形成笔迹。

在这个过程中,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,那么怎样才能让圆珠笔写起来如丝般流畅顺滑?

圆珠笔诞生于 1943 年,传统上用的是油性墨水,主要采用苯甲醇这类油状液体作溶剂再添加色素,跟蜂蜜一样粘稠,称为油笔。

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,以水作溶剂再添加色素,跟毛笔墨水差不多;五年后,樱花公司发明的圆珠笔则使用了中性墨水,大致是在水性墨水基础上添加了增稠剂,让墨水呈凝胶状,粘度介于油性和水性之间。

自从水性、中性笔发明后,油笔就被中国人迅速抛弃,但今天的欧美国家却仍偏爱油笔,这是为什么?

主要是因为文字,欧美国家的拉丁字母,弧线多,使用粘度高、滑溜溜的油性墨水写起来更顺畅;而中国的汉字笔画繁琐,且有许多直角的转折,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。

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,而中性笔要想写的舒服,关键在于墨水和笔尖。

墨水可分为染料墨水和颜料墨水。前者的着色剂主要以单分子形式溶于墨水,生产过程简单,但缺点是写出来的字一旦遇水,着色剂会再次溶解,造成严重的晕染。且在光线作用下,染料分子的化学键可能断裂,使墨水褪色。

而颜料墨水防水性则强得多,从成分上看,颜料墨水的着色剂是高度粉碎后的固体颗粒,比如炭黑,颜料颗粒本身就不溶于水,还会利用分散剂再包裹上一层树脂成分,形成悬浊液形式的墨水。

写出来的字即便遇水,颜料颗粒也不会溶解,且由于树脂层的保护,相比染料墨水保存得也更久。

相比墨水,笔尖的结构设计对书写体验的影响更大。

在中性笔上我们可以看到 1.0、0.7、0.5、0.28 这些数值,通常指的是笔尖球珠的直径,单位是毫米。

由于和纸张的接触面积非常小,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,所以需要一种极为坚硬的材料,通常是碳化钨,莫氏硬度 9 级,接近钻石,它的另一种用途是制造穿甲弹的弹芯。

此外,球珠和球座的加工必须非常精确,两者间隙如果太小,球珠滚动不畅容易刮坏纸张,间隙太大则容易积墨。

这种微米级别的制造工艺难度极高,中国每年生产 400 亿支圆珠笔,占全球总量的 80% ,但长期以来,笔尖的生产设备只能依赖进口。

比如这台瑞士生产的高精度机床——米克朗 LX-24 ,可用于生产笔尖,将直径约 2.3mm 的不锈钢线材裁切成圆柱,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,球座内孔加工误差小于 2 微米,每分钟可生产 300 只笔尖。

国内几乎所有厂商都只能靠这台设备生产笔尖,直到 2014 年,真彩文具通过仿制 LX-24 研发出 COREX 机床,才实现了自主生产,且售价还比瑞士机床便宜约 150 万。

除了设备,笔尖的材料也不好搞。

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,国内厂商主要靠日本进口,尤其是下村特殊精工的 SF20T 不锈钢,一直处于垄断地位。

2016 年,太原钢铁终于生产出合格的笔尖钢,这才让中国人能用上真正的国产笔。

但要想造出高端中性笔,这还远远不够,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,这些特殊构造的笔尖,对工艺的要求也更高,一支笔可以卖 5~10 元,毛利率可达 50% 以上。

而国内厂商最初靠仿制日本中性笔起家,如今每支笔的价格多在一两元。中国最大的制笔企业晨光,2018 年卖笔的毛利率约 34%,相比日本笔是低了点,但薄利多销一年也能赚到 6.7 亿。

不过,对课业繁重的中小学生来说,不论日本笔还是国产笔,只有配上这台 888 元的仿生写字机器人,才能真正写出有灵魂的暑假作业。