基于可持续利用的中性笔笔芯设计

张文 史志峰

摘 要：针对中性笔笔芯及笔液难以再利用而造成的环境污染，文章设计了一款可以持续利用的笔芯。该笔芯的结构支持笔芯损坏时的便捷更替，还可以一笔两色或多色以满足不同的使用需求。

关键词：可持续；环境污染；笔芯；设计结构

中图分类号：TS951.1 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2019）19-0044-02

Abstract： In view of the environmental pollution caused by the difficulty in reusing the gel-inkpen and pen liquid， this paper designed a refill that can be used continuously. The structure of the refill supports the convenient replacement when the refill is damaged， and can also be two or more colors to meet different usage requirements.

Keywords： sustainable； environmental pollution； refill； design structure

1 概述

随着社会的进步，笔芯现有的可用性与便捷性已经满足不了现今人们办公的需求。中性笔笔芯寿命短、容易损坏，被丢弃后必然造成资源浪费，且剩余的笔液无法回收再利用，这种污染也不亚于电池以及塑料的危害。再者，单一颜色的中性笔笔芯已满足不了学生、白领等群体的使用需求，人们往往携带2支甚至多支不同颜色的笔來满足需求。

2 产品设计依据

2.1 着眼于环境污染

资料显示，我国目前有近3亿大中小学在校生，按平均每人每周一支笔芯算，一年要使用将近150亿支，同时大部分笔芯因为当时笔头的损坏无法及时更换或修复从而被丢弃导致十分严重的污染，而且很多厂家制笔的不规范，也加快笔芯的浪费以及大量笔油的浪费，因为笔芯中含有挥发物质，多余的墨水等污染物也会对土壤以及水体造成更大的污染。

2.2 基于可持续利用

目前，国内暂时没有厂家回收笔芯和笔油，而且笔芯及笔液的回收再利用过程复杂，如图1所示，需要消耗较多的人工和财力，因此因笔尖损坏而被丢弃的笔芯很难实现回收再利用。

2.3 笔尖难以更换

笔芯因为磕碰损坏是在所难免的，但损坏的笔尖难以更换，不仅需要同种型号的新笔尖，更换时还需要用到钳子，在很多场合无法及时更换，这也是导致笔芯无法再利用的重要原因。

图2、图3为笔芯更换流程图。

3 新型笔芯的设计

3.1 红黑两种颜色的融合

针对传统笔芯设计出现的不足，本研究团队对传统中性笔笔芯设计进行改进，改进后的中性笔笔芯不但减少了笔液的浪费而且在传统笔芯单色的基础上变为双色设计，杜绝了使用者需要携带两只不同颜色的中性笔带来的不便，同时满足使用者需要双色笔的需求。笔尖后部螺纹结构的设计巧妙的解决了传统笔芯和笔壳不匹配的问题。

3.2 新型笔芯的原始设计

改进后的笔芯结构较传统笔芯结构的优势在于将传统笔头连接笔芯杆处的平滑结构改为卡扣结构，且在笔芯杆后增加与之匹配的卡扣结构，使得相同规格的笔芯可通过笔芯头与另一支笔芯杆进行连接。而在使用过程中，如笔芯头发生故障，可快速的将故障笔芯头拆卸，实现笔芯头的更换。

为了验证设计的合理性，本设计团队使用了3D Max软件进行模型的分析，通过分析可以发现，此设计很难达到预期效果，因为设计之初就存在着一个问题：笔芯头与笔芯杆通过卡扣连接必然存在缝隙，如遇笔芯头损坏，笔芯头漏出的油墨会通过卡扣连接存在的缝隙流出，影响使用者的书写体验。

4 新型笔芯的结构优化

针对以上产生的初次设计存在的问题，本设计团队进行了结构的优化，优化后的结构在于将原始设计中的卡扣连接改为螺纹连接，通过螺纹连接改善了原始设计中存在的漏油现象，而且连接更加牢固。

第一笔芯和第二笔芯的一端均设有笔头，所述第一笔芯和第二笔芯靠近笔头处设有第一管螺纹，所述第一笔芯和第二笔芯背离笔头的一端开设有第二管螺纹，且笔头与第二管螺纹的大小相适配，第一笔芯与第二笔芯内均灌注有墨水，且墨水背离笔头的一端均设有锂基酯，笔头背离第一管螺纹的一端设有笔尖。该新型笔芯具备一次性可以带很多不同颜色笔以及笔芯突然损坏时，使用者没有多余的替笔芯进行替换的尴尬，使笔既可以安在一起也可以单独使用，可以自由组合替换的优点（图4、图5）。

5 结束语

通过对笔芯的改进，使得笔芯能在损坏时更加方便更换，减少笔液的浪费，避免了笔芯笔壳不匹配无法使用的尴尬，原本损失的笔液还可以再利用，以此提高了笔芯的使用效率，减少了环境污染。

参考文献：

[1]黄薇，邓海波，刘肖健.笔类产品组合创新的数字化设计方法[J].轻工机械，2012（2）.

[2]侯建军，申黎明，刘庆鹏.基于人机工程学的多功能鼠标笔设计研究[J].机械设计，2014（5）.

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