基于可持續利用的中性筆筆芯設計

張文 史志峰

摘 要：針對中性筆筆芯及筆液難以再利用而造成的環境污染，文章設計了一款可以持續利用的筆芯。該筆芯的結構支持筆芯損壞時的便捷更替，還可以一筆兩色或多色以滿足不同的使用需求。

關鍵詞：可持續；環境污染；筆芯；設計結構

中圖分類號：TS951.1 文獻標志碼：A 文章編號：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

隨著社會的進步，筆芯現有的可用性與便捷性已經滿足不了現今人們辦公的需求。中性筆筆芯壽命短、容易損壞，被丟棄后必然造成資源浪費，且剩余的筆液無法回收再利用，這種污染也不亞于電池以及塑料的危害。再者，單一顏色的中性筆筆芯已滿足不了學生、白領等群體的使用需求，人們往往攜帶2支甚至多支不同顏色的筆來滿足需求。

2 產品設計依據

2.1 著眼于環境污染

資料顯示，我國目前有近3億大中小學在校生，按平均每人每周一支筆芯算，一年要使用將近150億支，同時大部分筆芯因為當時筆頭的損壞無法及時更換或修復從而被丟棄導致十分嚴重的污染，而且很多廠家制筆的不規范，也加快筆芯的浪費以及大量筆油的浪費，因為筆芯中含有揮發物質，多余的墨水等污染物也會對土壤以及水體造成更大的污染。

2.2 基于可持續利用

目前，國內暫時沒有廠家回收筆芯和筆油，而且筆芯及筆液的回收再利用過程復雜，如圖1所示，需要消耗較多的人工和財力，因此因筆尖損壞而被丟棄的筆芯很難實現回收再利用。

2.3 筆尖難以更換

筆芯因為磕碰損壞是在所難免的，但損壞的筆尖難以更換，不僅需要同種型號的新筆尖，更換時還需要用到鉗子，在很多場合無法及時更換，這也是導致筆芯無法再利用的重要原因。

圖2、圖3為筆芯更換流程圖。

3 新型筆芯的設計

3.1 紅黑兩種顏色的融合

針對傳統筆芯設計出現的不足，本研究團隊對傳統中性筆筆芯設計進行改進，改進后的中性筆筆芯不但減少了筆液的浪費而且在傳統筆芯單色的基礎上變為雙色設計，杜絕了使用者需要攜帶兩只不同顏色的中性筆帶來的不便，同時滿足使用者需要雙色筆的需求。筆尖后部螺紋結構的設計巧妙的解決了傳統筆芯和筆殼不匹配的問題。

3.2 新型筆芯的原始設計

改進后的筆芯結構較傳統筆芯結構的優勢在于將傳統筆頭連接筆芯桿處的平滑結構改為卡扣結構，且在筆芯桿后增加與之匹配的卡扣結構，使得相同規格的筆芯可通過筆芯頭與另一支筆芯桿進行連接。而在使用過程中，如筆芯頭發生故障，可快速的將故障筆芯頭拆卸，實現筆芯頭的更換。

為了驗證設計的合理性，本設計團隊使用了3D Max軟件進行模型的分析，通過分析可以發現，此設計很難達到預期效果，因為設計之初就存在著一個問題：筆芯頭與筆芯桿通過卡扣連接必然存在縫隙，如遇筆芯頭損壞，筆芯頭漏出的油墨會通過卡扣連接存在的縫隙流出，影響使用者的書寫體驗。

4 新型筆芯的結構優化

針對以上產生的初次設計存在的問題，本設計團隊進行了結構的優化，優化后的結構在于將原始設計中的卡扣連接改為螺紋連接，通過螺紋連接改善了原始設計中存在的漏油現象，而且連接更加牢固。

第一筆芯和第二筆芯的一端均設有筆頭，所述第一筆芯和第二筆芯靠近筆頭處設有第一管螺紋，所述第一筆芯和第二筆芯背離筆頭的一端開設有第二管螺紋，且筆頭與第二管螺紋的大小相適配，第一筆芯與第二筆芯內均灌注有墨水，且墨水背離筆頭的一端均設有鋰基酯，筆頭背離第一管螺紋的一端設有筆尖。該新型筆芯具備一次性可以帶很多不同顏色筆以及筆芯突然損壞時，使用者沒有多余的替筆芯進行替換的尷尬，使筆既可以安在一起也可以單獨使用，可以自由組合替換的優點（圖4、圖5）。

5 結束語

通過對筆芯的改進，使得筆芯能在損壞時更加方便更換，減少筆液的浪費，避免了筆芯筆殼不匹配無法使用的尷尬，原本損失的筆液還可以再利用，以此提高了筆芯的使用效率，減少了環境污染。

參考文獻：

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