Klick~Da~Warum macht ein Kugelschreiber zwei Geräusche, wenn man die Taste drückt?

Prüfungsexperte: Cheng Jie

Maschinenbauingenieur auf mittlerem Niveau, Huaqin Energy Storage Technology Co., Ltd.

Sie können sofort schreiben, ohne Angst vor Auslaufen oder Austrocknen der Spitze haben zu müssen. Es ist nicht erforderlich, die Tinte vorübergehend zu mahlen oder die Feder mit einem Messer zu spitzen. Sie können sogar auf der Oberfläche der meisten Materialien schreiben ... Man muss sagen, dass das Aufkommen von Kugelschreibern das Schreiben für den Menschen sehr bequem gemacht hat.

Einfach drücken, es ertönt zweimal und schon können Sie nach Lust und Laune schreiben und zeichnen. Aber ist Ihnen schon einmal aufgefallen, dass ein Kugelschreiber zweimal „piept“, wenn Sie ihn drücken? Als Sie diese Frage plötzlich hörten, haben Sie angefangen, darüber nachzudenken? Bevor die Antwort endgültig verraten wird, wollen wir zunächst etwas über den Kugelschreiber erfahren, der zwar unscheinbar wirkt, aber über jede Menge „Hintergrund“ verfügt.

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Der Kugelschreiber wurde von Journalisten erfunden

Vor der Erfindung des Kugelschreibers benutzten die Menschen zum Schreiben hauptsächlich Kugelschreiber und Bleistifte. Allerdings wiesen herkömmliche Schreibgeräte auch gewisse Mängel auf: Die Füllfederhalter dieser Zeit hatten eine begrenzte Kapazität, die Tinte brauchte Zeit zum Trocknen und während des Gebrauchs traten viele Tintenflecken aus, die sich nur schwer reinigen ließen. Bleistifte werden nicht nur leicht stumpf und brechen, die Schrift lässt sich auch leicht ausradieren.

„Die Welt leidet seit langem unter einem Mangel an Stiften“, insbesondere für Journalisten, die jederzeit und überall Stenografen sein müssen. Als die Menschen ein neues Schreibgerät entwickeln wollten, entstand der Kugelschreiber.

Der Prototyp des Kugelschreibers wurde 1888 vom Amerikaner John Lloyd entwickelt. Um damals einen Stift herzustellen, der auf rauen Oberflächen wie Leder schreiben konnte, fügte er der Spitze des Stifts eine rotierende Kugel hinzu. Aufgrund der Unreife der Technologie konnte sich der Kugelschreiber jedoch nicht flexibel in der Stiftspitze drehen, was ein flüssiges Schreiben erschwerte. Obwohl es möglich war, auf der Lederoberfläche zu schreiben, wurde die Schrift auf normalem Papier uneben und lief aus, sodass es nicht in großem Umfang verwendet werden konnte.

Wann wurde der erste praktische Kugelschreiber erfunden? Hier müssen wir den „großartigen Beitrag“ Biro László loben, einen ungarischen Journalisten und Erfinder des ersten echten Kugelschreibers der Welt.

Reporter verließen sich damals beim Aufzeichnen von Nachrichten ausschließlich auf Stift und Papier. Mit Füllfederhaltern, die nicht flüssig schrieben und nur eine begrenzte Tintenkapazität hatten, war dies jedoch sehr schwierig. Eines Tages stellte er fest, dass die Tinte in der Druckerei schneller trocknete, und er kam auf die Idee, die Tinte in den Stift zu geben, um damit zu schreiben. Darauf aufbauend erfand Laszlo den ersten Kugelschreiber, den sogenannten „öllöslichen Stift“.

Werbung für Biro Laszlo und seinen Kugelschreiber

Quelle: Wikipedia

Bis zum Zweiten Weltkrieg war die Kugelschreibertechnologie weiter verbessert worden. Der verbesserte Kugelschreiber basiert auf dem Ölpenetrationsprinzip und verwendet öllösliche Pigmente als Tinte. Unter der kombinierten Wirkung von atmosphärischem Druck und Tintengravitation fließt die Tinte im Stiftkern durch das Ölrohr zum kleinen Stahlkugelsitz an der Stiftspitze und kann beim Rollen der Stahlkugel am Papier haften bleiben.

Nahaufnahme einer Kugelschreiberschrift

Quelle: Wikipedia

Danach verbesserte er die Kugelschreibertechnologie weiter, entwickelte ein relativ vollständiges Kugelschreiberdesign und stellte seine Erfindung der britischen Regierung zur Verfügung. Damit war die erste Serie kommerzieller Kugelschreiber auf dem Markt.

Später kaufte der französische Schreibwarenhersteller Bic das Patent für den Kugelschreiber und machte ihn „populärer“, wodurch die Kosten erheblich sanken. Der Kugelschreiber entwickelte sich schnell zum gängigen Schreibgerät.

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Ein kleiner Kugelschreiber ist eigentlich ein großes Projekt?

Durch die obige Einführung sollte jeder spüren können, dass es für einen Kugelschreiber nicht einfach ist, von der „Geburt“ bis zum „Wachstum“ zu gelangen, oder?

Schauen wir uns als nächstes an, wie viel Technik in diesem scheinbar einfachen Kugelschreiber steckt.

Schauen wir uns zunächst die Materialzusammensetzung der Stiftspitze an. Aufgrund der kontinuierlichen Aktualisierung und Weiterentwicklung der Technologie werden Kugelschreiber derzeit in Kugelschreiber auf Ölbasis und Kugelschreiber auf Wasserbasis unterteilt. Die Kugel eines Ölkugelschreibers besteht üblicherweise aus Messing, Stahl oder Wolframkarbid; Die Kugel eines Kugelschreibers auf Wasserbasis besteht üblicherweise aus Edelstahl, Hartmetall oder Aluminiumoxid.

Hinzu kommt das Schreibprinzip des Kugelschreibers: Er nutzt das Gewicht der Tinte. Durch die Bewegung der Kugel in der Spitze fließt die Tinte aus der Kugelrille und wird auf die Oberfläche des Schreibmediums übertragen. Dieser Vorgang erfordert, dass die Kugel im Kugelsitz festsitzt und nicht herausfällt oder einsinkt, und dass die Tinte nicht frei fließen kann. Gleichzeitig müssen wir die Haltbarkeit der Stiftspitze sicherstellen, was nicht einfach ist.

Außerdem gibt es den Herstellungsprozess von Kugelschreibern. Wie wir alle wissen, ist die Spitze das kritischste Teil eines Kugelschreibers. Bei 15.000-facher Vergrößerung der kleinen Stiftspitze erkennt man deutlich, dass sich im Inneren eine kreisförmige, stufenartige Struktur, 5 glatte Tintenführungsrillen, die an der schmalsten Stelle der Spitze verteilt sind, und eine winzige Kugel befinden. Gerade die beliebige Drehbarkeit ermöglicht das flüssige Schreiben des Kugelschreibers.

Ist es wirklich schwierig, eine Stiftspitze herzustellen? Für die Herstellung einer so kleinen Stiftspitze sind nicht nur über 20 Arbeitsschritte nötig, auch der Produktionsprozess ist sehr kompliziert.

Die Stiftspitze benötigt eine schüsselförmige Struktur, um die Kugel zu platzieren, und der dünnste Teil der schüsselförmigen Wand ist nur 0,03 mm dick, was einem Drittel eines A4-Blatts entspricht, und die Genauigkeit muss 0,001 mm erreichen; Die Breite der glatten Tintenführungsnut beträgt nur 0,08 mm und die Genauigkeit muss ebenfalls 0,001 mm erreichen. Wenn man sieht, wie detailliert der digitale Horror ist, kann man sich vorstellen, wie schwierig es ist, eine Stiftspitze herzustellen.

Und schließlich, und das ist es, was alle am meisten beschäftigt: Warum macht der Stift immer zwei Geräusche, wenn man auf die Stiftspitze drückt? Dabei handelt es sich um eine weitere Kerntechnologie des Kugelschreibers.

Wenn wir mit einem Kugelschreiber schreiben, drücken wir zuerst die Taste. Zu diesem Zeitpunkt werden die Schubstange und die Nocke in den Stiftschaft gedrückt, und die Oberseite der Nocke fällt unter den festen Anschlag und bleibt mit der Schubstange in Kontakt.

Da sowohl die Oberseite des Nockens als auch die Unterseite der Schubstange geneigte Flächen sind, ist der Nocken in radialer Richtung nicht eingeschränkt und kann sich drehen, während die Schubstange durch den Anschlag in ihrer Drehung eingeschränkt ist und nur in axialer Richtung gleiten kann.

Unter der Wirkung der axialen Federkraft gleitet die Oberseite des Nockens schräg nach oben entlang der Unterseite der Schubstange. Gleichzeitig beginnt sich der Nocken zu drehen, bis er auf die Oberfläche der Stößelstange trifft. Zu diesem Zeitpunkt dreht sich die Nocke um 45°, was einer sehr schnellen Drehbewegung entspricht.

Wenn Sie den Knopf wieder loslassen, drückt die Feder zwischen der Schubstange und dem Kunststoffstiftrohr den Knopf an die Spitze des Stifts, das untere Ende der Schubstange verlässt die Nocke und die Nocke dreht sich erneut um 45°, bis sie auf den Stopper trifft und stoppt. Dies ist der zweite Druck des Stifts. Lassen Sie die Taste abschließend vollständig los. Die Nocke ist weiterhin gesperrt und kann sich nicht nach oben oder unten bewegen, sodass Sie schreiben können.

Es gibt auch ein „kleines Geheimnis“, das Sie nicht kennen! Durch einmaliges Drehen der Druckeinheit dreht sich der Stiftkern um 45°, so dass die Stiftspitze durch den festen Schreibwinkel nicht schief wird.

Ich habe gehört, dass wir die Technologie zur Herstellung von Stiftspitzen noch nicht beherrschen? Wir wussten bereits, dass die Verarbeitungspräzision von Stiftspitzenstahl sehr hoch ist und dass an Edelstahlrohstoffe extrem hohe Leistungsanforderungen gestellt werden. Es ist sehr schwierig, die Festigkeit von Stahl in einem vernünftigen Bereich zu halten.

Das stimmt zwar, aber das ist alles Vergangenheit. Unsere im Inland produzierten Stiftspitzen sind seit langem weiterentwickelt und im kommerziellen Einsatz. Vom Stahl zur Herstellung der Kugeln bis hin zu den Maschinen zur Herstellung von Kugelschreibern hat unser Land Schritt für Schritt von den grundlegendsten Dingen aus begonnen. Nach unermüdlichen Anstrengungen ist die Kerntechnologie längst gemeistert. Es ist keine Übertreibung zu sagen, dass unser Land nicht nur in der Lage ist, hochwertige Schreibfedern herzustellen, sondern dass sein technologisches Niveau auch zu den besten der Welt gehört.

Nahaufnahme der Stiftspitze Quelle: Wikipedia

Auch in der kleinen Stiftspitze steckt „große Weisheit“. Haben Sie das Gefühl, dass Sie jetzt ein tieferes Verständnis für Kugelschreiber haben? Nutzen Sie jetzt den praktischen Kugelschreiber!

Quelle: Digital Beijing Science Center