圓珠筆

最早出現圓珠筆這一名稱的時間是1888年，是一位名叫約翰·勞德的美國記者曾設計出一種利用滾珠作筆尖的筆，但他未能將其製成便於人們使用的商品。

1895年，英國市場上也曾出售過商品化的非書寫用圓珠筆，因其用途狹窄，未能流行起來。1916年，德國也有人設計製作過一種新型的圓珠筆，其結構與今天的圓珠筆較為接近，但性能較差，未能引起廣泛的重視。

匈牙利記者拉迪斯洛·比羅非常清楚地意識到普通鋼筆所存在的問題。比羅認為，他是在訪問一家報紙的時候產生了用一種使用快乾墨水的筆代替傳統墨汁筆這一想法的。報紙用的油墨幾乎是在瞬間乾燥，而且不會留下污跡。比羅發誓要將類似墨水應用到一種新型書寫工具中。為了避免粘稠的墨水堵塞他的筆，他提出在裝有這種快乾墨水的管子頂端安裝能夠旋轉的小金屬球。該金屬球將有兩個功能：作為筆帽防止墨水變干。使墨水以可控速率從筆中流出。1943年6月，比羅和他的兄弟格奧爾格（一位化學家）向歐洲專利局申請了一個新專利，並生產了第一種商品化的圓珠筆——Biro圓珠筆。後來，英國政府購買了這個專利圓珠筆的使用權，使得這些圓珠筆可以被英國皇家空軍的機組人員使用。除了比傳統鋼筆更堅固以外，圓珠筆還能夠在低壓的高空中使用（在高空中，傳統自來水筆的墨水會溢出）。這在英國皇家空軍中收到了很好的使用效果，使得Biro圓珠筆大受好評，在第二次世界大戰中，這種圓珠筆由於其堅固性和適應戰場環境的能力而在軍隊中廣泛使用。

在美國，米爾頓·雷諾在1945年推出了新型圓珠筆，並首次成功地投入商業生產，以代替當時還很流行的自來水筆。該圓珠筆使用了一顆小的圓珠，將濃度很大的明膠型墨水釋放到紙上。雷諾圓珠筆是一種簡單的書寫工具，並以“第一支能在水下書寫的筆”大作市場宣傳。雷諾在初次推出新型圓珠筆時便賣出了10,000支。這些首次公開銷售的圓珠筆非常昂貴（10美元一支），主要是因為它們採用了新技術。

1945年，第一支廉價圓珠筆生產了出來。當時，法國人馬塞爾·比希開發了一個製造圓珠筆的工業流程，使得單位成本大大下降。1949年，比希在歐洲推出了他的圓珠筆。他將這些圓珠筆取名為“ BIC”，該商標是他名字易於記憶的簡化版本。十年之後，BIC公司第一次將它的圓珠筆銷往美國市場。消費者起初並不願購買BIC圓珠筆，因為其他製造商已經在美國市場推出了很多圓珠筆。為了打消消費者的猶豫，BIC公司發起了一項激動人心的全國性電視活動，向消費者宣傳這種圓珠筆“一次使用，次次想用！”，並以僅29美分的價格銷售這種圓珠筆。BIC還發布電視廣告，描繪他們的筆從步槍中射出、捆綁在溜冰鞋上甚至安裝在手提鑽上的畫面。在一年內，競爭迫使每支筆的價格下降到了10美分以下。BIC公司每天會生產數百萬支圓珠筆！

圓珠筆是利用鋼珠的旋轉把油墨寫到紙上的一種書寫工具。第二次世界大戰後，圓珠筆傳入中國。精明的商人大做“原子筆”的廣告，借在日本爆炸的原子彈的餘威來打開銷路。其實，“圓珠筆”與原子並無關係，只是讀音相近而已。圓珠筆很快就在世界上流行起來。僅日本一年就要消耗4億支圓珠筆。圓珠筆之所以能夠寫字，是因為筆頭裡的鋼珠在滾動時，能將速干油墨帶出來轉寫到紙上。據說，日本的圓珠筆芯里裝的干油墨，足夠可以書寫2萬個字。但是，書寫的字數一多以後，鋼珠與鋼圓管之間的空隙會漸漸變大，這樣油墨就會從縫隙中漏出來，常常會沾污衣物等等，十分使人感到不愉快。

日本有一個小企業主想出了一個絕招：少裝一些干油墨，讓筆芯里的油墨只能書寫1萬多個字就用完了，這樣圓珠筆芯漏油的問題就解決了。於是，他就申請了專利，專門生產一種短支的圓珠筆芯和圓珠筆，受到了廣大顧客的歡迎。這種解決問題的方法，看起來如乎是一種偷工減料，但實質上是一種創新，是解決當時人們所不能解決的問題的思想上、方法上的創新。

圓珠筆在20世紀50年代貴於鋼筆，用完之後還不捨得扔掉，在專門的筆店裡可以加筆油後繼續使用。據說匈牙利人比洛，是一家印刷廠的校對員，由於印刷好的清樣，含水分較多，用鋼筆更改，字極易滲開而模糊不清，於是他用鋼珠套上油墨細管用來書寫，就不易產生以前的毛病。後來，比洛把他的發明提供給英國皇家空軍，由英國一家飛機製造廠制出了第一批圓珠筆。直到第二次世界大戰，美國人採用了比洛的發明。1916年，德國人利斯勃設計的新型圓珠筆但沒有得到推廣。直到二次大戰爆發后，美國軍事工業部門提出要製造出一種適合高空書寫，不漏水，不受冷熱影響，能大量儲墨水，不必勤灌的筆，並給以重賞。1944年芝加哥商人雷諾看到這是一個極好的發財機會，由於他頭腦活絡，重金邀人對利斯勃的筆作改進，在一年左右的時間裡取得了成功。正好那時美國在日本丟了原子彈，他大做廣告，把他的筆與原子彈並論，命名為原子筆，很快風靡世界。

1948年，中國第一支國產圓珠筆在上海豐華圓珠筆廠誕生。改革開放以後，在巨大的出口需求帶動下，制筆廠如雨後春筍一般出現。

中國國家有關部門於2011年啟動了“制筆行業關鍵材料及製備技術研發與產業化”項目，國家撥款近6000萬元支持相關科研機構、企業針對中性墨水製造、筆頭不鏽鋼線材、加工設備等開展科技攻關。經過不懈努力，項目於2015年通過“十二五”國家科技支撐計劃驗收，實現了一系列技術突破。長期以來，困擾中國制筆行業的“進口依賴”困局，開始被逐漸扭轉。

為了給數百億支圓珠筆安上“中國筆頭”，國家早在2011年就開啟了這一重點項目的攻關。

太鋼集團技術中心高級工程師王輝綿認為，鋼材要製造筆頭，必須用很多特殊的微量元素，把鋼材調整到最佳性能，微量元素配比的細微變化都會影響著鋼材質量，這個配比找不到，中國的制筆行業永遠都需要進口筆尖鋼。

為了提煉材料，太鋼集團技術中心高級工程師王輝綿說，因為開發這個產品沒有可借鑒的資料，都是從一個成分的配比從幾十公斤的開始煉，各種成分加入多少這個次數沒法統計了。

筆頭產品的生產工藝是國外企業的核心機密，王輝綿他們必須自主開發一套前所未有的鍊鋼工藝。沒有任何參考，只能不斷地積累數據、調整參數、設計工藝方法。

突破的靈感來自家常的“和面”，面要想活得軟硬適中，就要加入新“料”，相對應的鋼水里就要加入工業“添加劑”。普通的添加劑都是塊狀，如果能把塊狀兒變細變薄，鋼水和添加劑就會融合的更加均勻，這樣就可以增強切削性。

經過五年數不清的失敗，在電子顯微鏡下，太鋼集團終於看到了“添加劑”分佈均勻的筆尖鋼，試驗在2016年9月取得成功。大規模鍊鋼十多次后，第一批切削性好的鋼材終於出爐了。這批直徑2.3毫米的不鏽鋼鋼絲，可以驕傲的寫上了“中國製造”的標誌。

圓珠筆的書寫原理，主要是利用球珠在書寫時與紙面直接接觸產生摩擦力，使圓珠在球座內滾動，帶出筆芯內的油墨或墨水，以達到書寫的目的。

圓珠筆是用油墨配不同的顏料書寫的一種筆。筆尖是個小鋼珠，把小鋼珠嵌入一個小圓柱體型銅製的碗內，后連接裝有油墨的塑料管，油墨隨鋼珠轉動由四周流下。

圓珠筆油墨的色素是染料。油墨顏色主要有藍、紅、黑三種，其中尤以藍色油墨使用最多。過去藍色油墨中的色素成分是鹽基品藍和鹽基青蓮，溶劑是氧化蓖麻油、蓖麻油酸。由於鹽基性染料不耐光（耐光度只有1級-2級），不耐熱，不耐酸鹼，所以耐久性差，現已被淘汰。

市場上銷售的“424”藍色圓珠筆和“322”黑色圓珠筆，用它書寫的字跡耐久性較好。香味圓珠筆有毒的報道屢見不鮮，劣質香味文具所含的揮發性有機化合物具有毒性，對人體有一定損害；但還沒有聽到過因正常使用沒有摻加揮發性有機化合物的油性圓珠筆而中毒的事件。

而圓珠筆的主要結構是上下齒柱，用手按動的為上齒柱，內部可以旋轉的為下齒柱。上下齒柱的嚙合為不完全嚙合，只有齒尖部咬合了一部分，而咬合的兩個齒後面的導向筋，被設計在同一個導向槽裡面滑動，當下齒柱在上齒柱推動下滑出導向槽后，版由於彈簧的作用，下齒柱的齒會沿著相嚙合的上齒柱的齒的斜面滑動，這樣在斜面的作用下，下齒柱會轉過一個角度，滑到另一側去，就被按下去了，如此重複就可以實現了圓珠筆的功能了。

1、該筆比一般鋼筆堅固耐用，但如果使用保管不當，往往寫不出字來，這主要是因干固的墨油粘結在鋼珠周圍阻礙油墨流出的緣故。油墨是一種粘性油質，是用胡麻子油、合成松子油（主含萜烯醇類物質）、礦物油（分餾石油等礦物而得到的油質）、硬膠加入油煙等而調製成的。

2、在使用圓珠筆時，不要在有油、有蠟的紙上寫字，不然油、蠟嵌入鋼珠沿邊的銅碗內影響出墨而寫不出字來，還要避免筆的撞擊、曝晒，不用時隨手套好筆帽，以防止碰壞筆頭、筆桿變型及筆芯漏油而污染物體。如遇天冷或久置未用。筆不出油時，可將筆頭放入溫水中浸泡片刻后再在紙上划動筆尖，即可寫出字來。

3、圓珠筆有一個很大的缺點：它寫出來的字跡起初很清晰；可是卻經不起時間的考驗，時間一久，字跡就會慢慢的模糊起來。這是因為圓珠筆的油墨是用染料和蓖麻油製成的。油與水不一樣，它很不容易干，日子久了，油就會慢慢的在紙上浸開去，字跡就會變得模糊。因此，圓珠筆只能作為一種普通書寫用筆。如果想要把字跡長久保存起來，那麼就需要用鋼筆。

4、圓珠筆落地，如筆尖90度碰地，則圓珠筆筆頭不會損壞，但若收口處碰傷，這樣就會在此缺口處產生“冒油”現象，嚴重時，球珠還會脫落、出現書寫困難等現象。

圓珠筆品種繁多、式樣各異，就質量而言又有高、中、低等不同檔次，但從類別上說，可分為油性圓珠筆、水性圓珠筆、中性圓珠筆等。

又稱寶珠筆或走珠筆。寶珠筆的筆桿、筆套用塑料注塑成型的叫全塑寶珠筆；筆套用不鏽鋼材衝壓磨製成的叫半鋼寶珠筆；筆桿、筆套全用不鏽鋼製造的叫全鋼寶珠筆。全塑型的基本上都是一次性使用，即墨水用完就報廢了；半鋼型和全鋼型的多採用可更換筆芯式結構。寶珠筆的筆頭分為炮彈式和針管形兩種，分別採用銅合金、不鏽鋼或工程塑料製成。球珠則多採用不鏽鋼、硬質合金或氧化鋁等材料製成，中字跡球珠直徑為0.7毫米，細字跡球珠直徑為0.5毫米。儲水形式分纖維束儲水和無纖維束儲水兩種。墨水的色澤有紅、藍、黑、綠等。寶珠筆兼有鋼筆和油性圓珠筆的特點，書寫潤滑流暢、線條均勻，是一種較為理想的書寫工具。

除了以上分類外，常見的還有以油墨的顏色、筆的結構來分類。

在不至於發現誤解與混淆的情況下可簡稱圓珠筆。

所使用的筆頭槌珠多採用不鏽鋼或硬質合金材料製成。球珠直徑的大小，決定了字跡線條的粗細。常見的球珠直徑有1毫米、0.7毫米、0.5毫米三種(產品的筆身或圓珠筆芯上往往會註明)。圓珠筆的油墨是特製的，主要以色料、溶劑和調黏劑混合而成。常見的顏色有藍、黑、紅三色。普通油墨多用來作一般書寫，特種油墨多用來作檔案書寫。作檔案書寫用的油墨，在筆芯上一般注有記號，如國產筆芯就注有DA的字樣。

油性圓珠筆是圓珠筆系列產品的第一代產品品種，從批量投放市場，至今已有60多年了。經過長期的改進完善，油性圓珠筆生產工藝成熟，產品性能穩定，保存期長，書寫性能穩定，現已成為圓珠筆類產品中的傳統產品品種，油性圓珠筆所用的油墨粘度高，所以書寫手感相對重一些。

中性筆，中性墨水圓珠筆的簡稱，起源於日本，是目前國際上流行的一種新穎的書寫工具。按筆頭類型、油墨色彩、結構等又可分為不同類型的中性筆，大家可以根據自己的需求選擇。

中性筆兼具自來水筆和油性圓珠筆的優點，書寫手感舒適，油墨粘度較低，並增加容易潤滑的物質，書寫介質的粘度介於水性和油性之間，因而比普通油性圓珠筆更加順滑，是油性圓珠筆的升級換代產品。中性筆筆尖尺寸大致分為1.0mm和0.5mm兩種。

⑴ 單色圓珠筆：這是最為普通的圓珠筆，常有藍色、黑色、紅色等。

⑵ 雙色圓珠筆：一般是紅、藍雙色。

⑶ 三色圓珠筆：是紅、藍和黑色。

⑷ 四色圓珠筆：是紅、藍、黑和綠色。除此四種以外，還有六色、八色，甚至還有十二色的圓珠筆。

⑴ 一次性的圓珠筆，筆桿就是筆芯，既不能加油墨，也不能換筆芯，油墨用完，就只能丟棄。

⑵ 可以換筆芯的圓珠筆，有按鈕、彈簧、鎖定、復原等功能。

⑶ 筆桿可以旋轉，使筆芯伸出或者縮入。

⑷ 有圓珠筆和鋼筆組合的，有圓珠筆和鉛筆組合的，有圓珠筆和測電筆組合的，有圓珠筆和微小燈泡組合等等的新型圓珠筆。

易磨損球座的收口處（球座材料為鎳鉑銅或不鏽鋼，較球珠易磨損得多），如長時接觸被寫物，即使被寫物是紙張，球座也經不起磨損，如此會造成球珠脫落。

圓珠筆書寫時，角度控制在55°至70°是最為理想的，這時，僅是球珠與紙接觸（球珠很硬、碳化鎢或陶瓷，很不易磨損），收口處不接觸書寫物，從而保證圓珠筆在良好的書寫狀態下延長使用壽命。

書寫時，墊紙過厚，筆頭收口處接觸到紙，易磨損脫珠，建議：0.4的球珠不能複寫；0.5的球珠最多複寫1張，不宜再多；0.7的球珠最多複寫3張至4張，不宜再多，複寫時最好75°書寫。

染料的作用是賦予油墨足夠的顏色深度，圓珠筆油墨中所用染料可分為油溶性染料和醇溶性染料，本試驗所用染料為酞菁系染料，該染料不溶於溶劑，在油墨中有好的分散性，對成膜劑有強的附著力，從而不滲透於紙張內部，且顏色要色澤鮮艷，耐候性好。

適量的分散劑可降低油墨和紙張表面的粘附性，使油墨書寫到紙張表面時在一定時間內具有可擦性，分散劑還可以保持油墨的書寫流利性和長期穩定性。本實驗所用物質是鄰苯二甲酸酯類和乙二醇酯類二者按一定比例配製的混合物。

成膜劑是可擦性圓珠筆用油墨的重要組成部分，其作用主要是能在紙張表面均勻成膜並作為染料的載體。要求它對紙張表現有一定的粘附力，不易剝落，但可用橡皮擦輕輕擦去，和著色劑有強的附著力，在溶劑中溶解性好，且與其他成分相互穩定，能長期保存。本實驗中採用橡膠類成膜劑。

在可擦性圓珠筆用油墨中，溶劑的作用在於溶解染料、成膜劑並與各類助劑相溶，提供一定的流動性，還要有恰到好處的揮發性，在書寫過程中能有效控制乾燥速度。試驗表明，採用共溶劑要比單溶劑效果好，本實驗採用了溶劑A：溶劑B=1：1.5~2.5的共溶劑體系，其效果最佳。

（1）潤滑劑和緩蝕劑

在油墨組分中通常以脂肪酸作潤滑劑，潤滑劑同時是助溶劑，潤滑劑作用包括：A、使球珠潤滑，提供流利的書寫；B、防止油墨乾燥，使圓珠筆具有穩定、良好的初筆性能；C、增加染料溶解深度，提高染料色澤。脂肪酸的引入對某些筆尖金屬（如銅合金）有腐蝕性，使油墨中產生一種非均質結晶物質而堵塞通道，因而縮短圓珠筆的使用壽命。採用脂肪酸並輔以緩蝕劑的方法可以解決腐蝕問題，同時滿足潤滑要求。實驗中採用的緩蝕劑呈飽和狀態溶解在脂肪酸中，可達到防腐目的。

（2）抗氧劑、反乾燥劑

圓珠筆油墨中產生凝聚堵塞物和晶冠的另一原因在於黃銅和界面發生氧化作用，並在溶液中產生銅、鋅化合物所致。在抗氧劑中含有能吸附和吸收周圍氧的物質，因此能有效地防止氧化，抗氧劑和緩蝕劑並用能更有效防止或抑制銅合金的腐蝕，實驗表明，我們所用的抗氧劑效果良好。實驗中我們還採用了反乾燥劑，主要作用是阻止油墨表面或墨跡的氧化乾燥，使油墨和墨跡有較好的視覺效果，同時延長其使用期和保持期，在應用時還可以提高圓珠筆的性能，反乾燥劑同時也是抗氧劑。

1 、將污漬處浸入溫水(40℃)用苯或用棉團蘸苯搓洗，然後用洗滌劑洗，清水（溫水）沖凈。

2、用冷水浸濕污漬處，用四氯化碳或丙酮輕輕揩拭，再用洗滌劑洗，溫水沖凈。

3、污跡較深時，可先用汽油擦拭，再用95%的酒精搓刷，若尚存遺跡，還需用漂白粉清洗。最後用牙膏加肥皂輕輕揉搓，再用清水沖凈。但嚴禁用開水泡。

4、如果染在紙張上，用修正液或修正帶處理最合適。

圓珠筆領域有了一些更有趣的發展，其中兩個是太空筆和可擦圓珠筆。

1、太空筆

太空筆，也就是 加壓圓珠筆，是一項新穎的技術。以Fisher太空筆為例。太空筆的筆芯內進行了加壓 (~0.28MPa)，它的墨水是一種特殊的粘性墨水（像粘稠的橡膠膠水）。要使粘稠的墨水變為液體，圓珠必須旋轉，使得圓珠筆在大多數物體表面甚至在水下都能夠流暢地書寫。普通圓珠筆依靠重力供給墨水，並且在筆芯上方有一個開口，使得空氣能夠替代用去的墨水。太空筆沒有小孔，從而避免了墨水的蒸發和浪費，也避免了墨水從筆芯後面泄漏。另外，太空筆的使用壽命可長達100年，相比之下，普通圓珠筆的保存期平均只有兩年。

自從20世紀60年代“太空競賽”開始以來，太空筆在包括登月工程在內的所有載人太空飛行中均被美國宇航員使用。此外，它們還在Soyuz太空飛行中和和平號空間站上被很多俄羅斯宇航員使用。

2、可擦圓珠筆

可擦圓珠筆在20世紀80年代初推出，起初風行一時。它們將亮彩色或黑色墨水的易讀性同鉛筆的可擦除功能結合在一起。儘管這種圓珠筆仍在打著Gillette Eraser Mate之類品牌的旗號生產，但它們已不如以前那樣流行了。US2966418和US4097290等專利文檔詳細描述了這些圓珠筆。

可擦圓珠筆的與眾不同之處是它的“墨水”——它由液體橡膠膠水而非油和染料製成。在您書寫時，圓珠滾動，並將橡膠膠水墨水釋放到紙上（由此產生的痕迹被稱為軌跡）。現代可擦圓珠筆在紙張上留下清晰、厚實的黑色或彩色軌跡，這些軌跡看起來與普通墨水差不多，但卻能夠在書寫后不久（通常是長達10小時）輕鬆擦除。在那段時間之後，軌跡將會硬化，變得不可擦除了。

可擦圓珠筆的墨水一般含有15%到45%（按重量計算）的天然橡膠，這些橡膠溶解在一系列沸點不同的揮發性有機溶劑中。

1、高級圓珠筆在筆套上均有明顯的商標牌號和型號標誌，在筆芯的尾部也有明顯的牌號、生產日期和“DA”標誌標記（“DA”標記即檔案兩字的漢語拼音第一個字母的組合）。

2、必須配用金屬油管的筆芯，筆頭槌珠必須採用硬質合金——碳化鎢球珠，書寫性能優於一般圓珠筆，灌注在筆芯內的油墨必須採用定點生產的424 純藍油墨和322黑油墨。這兩種油墨，具有耐曬、耐水、不滲之優點。用這兩種油墨灌注的圓珠筆芯，可用於檔案文件書寫（包括塑料油管筆芯，但油管的顏色必須採用淡黃色油管）。

3、在商品的包裝上，均有商標牌號、型號、生產廠名、產地和質量檢驗合格證等標誌、標記。假冒偽劣商品，筆芯內灌注的油墨不是國家檔案局認可的檔案油墨，在筆芯上沒有“DA”標記，也沒有商標 牌號、型號、廠名、產地，有的是用國外走私進來的無牌筆芯，經組裝冒充進口高級圓珠筆。

2016年1月4日，李克強總理在山西太原主持召開鋼鐵煤炭行業化解過剩產能、實現脫困發展座談會，他透露了一個“秘密” ：“去年，我們在鋼鐵產量嚴重過剩的情況下，仍然進口了一些特殊品類的高質量鋼材。我們還不具備生產模具鋼的能力，包括圓珠筆頭上的‘圓珠’，目前仍然需要進口。這都需要調整結構。”

如果不是李克強總理說出來，估計好多人都不知道。3000多家制筆企業、20餘萬從業人口、年產圓珠筆400多億支……中國已經成為當之無愧的制筆大國，但一連串值得驕傲的數字背後，卻是核心技術和材料高度依賴進口、劣質假冒產品泛濫的尷尬局面，大量的圓珠筆筆頭的“球珠”卻需要進口。