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第3章 从书斋走出来的发明(3)

能不能使“打印石”变得更好用一些呢?

18世纪中叶,德国巴伐利亚的一位化学家法贝尔开始了这方面的努力。他在卡斯塔尔煤矿附近采集了一些石墨矿石,将它们研成粉末,用水冲洗去掉杂质,获得了较纯净的石墨粉。他设想将石墨和某种东西粘合在一起,这样可以改良石墨,使它硬一些,结实一些。

法贝尔经过了种种试验之后,终于发现在石墨粉中加入硫磺、锑和松香,加热凝固后硬度合适,书写流畅,也不容易弄脏手。法贝尔在1760年建立起了铅笔工厂,将石墨与硫磺、锑、松香混合熔化后,再压制成条,就成了一根根的“铅笔”。在这种铅笔外面裹上纸卷后,就可拿到商店里去出售了。

法贝尔的铅笔很快就出了名,并开始源源不断地向法国、英国出口。

1789年,法国大革命爆发了。英国、德国等邻国对法国进行了封锁,铅笔也运不进法国了。铅笔没有了来源,影响可不小,特别对画家来说影响更大。当时一位名叫康蒂的法国画家,下决心自己解决这个难题。

康蒂手头只有数量不多的一些石墨,他琢磨来琢磨去,在想怎样才能利用这点石墨制出尽可能多的笔来。想来想去,他终于有了一个主意:在石磨粉中掺和一些粘土试试看,一试下来效果出乎意料地好。他发现了在石墨中加进不同数量的粘土或烧制时采用不同的温度,就能得到不同性能的铅笔。

康蒂的铅笔比法贝尔的好用多了。据说,拿破仑特别喜欢用康蒂的铅笔。

法贝尔听到人们对康蒂铅笔的赞扬后,决心制作更好的铅笔,经过长时间的反复苦心钻研,终于发明了性能更好的铅笔。由于有这样的发明竞争,使铅笔在很短的时间里,就有了飞跃的进步。

不过,无论是康蒂还是法贝尔的铅笔,都仅仅只有一根细条,太容易折断。1812年,美国马萨诸塞州的一位木匠威廉·门罗,想到为铅笔锦上添花,让铅笔穿上木头外衣。

门罗造出一台机器,能在一块木板上平行开出8条凹槽,在往凹槽里装入铅笔芯后,再复上另一块同样开有凹槽的木板,用胶水粘紧。然后,再将这块嵌有8根铅笔芯的木板切割成8根木条,每根中都有一根铅笔芯。这就是真正的铅笔了。

门罗的铅笔诞生100年后,又有人感到不满足了,认为它浪费木头,削铅笔也要花费时间,使人感到麻烦。这种不满足导致日本早川德次在1915年发明了一种能够把铅笔芯反复推出的铅笔。这是一种只要旋转笔杆上的旋钮就可使中间的笔芯伸出和收回的新型书写用具。它就是现在使用的自动铅笔的原型。

今天,铅笔的品种十分丰富,可供人们各种需求。仅活动铅笔一类的就有旋转式、坠芯式、动脉式、手推式、自动出芯式、组合式等,令人眼花缭乱。

早川德次为他的“活芯铅笔”申请了专利,并创建了一家公司进行批量生产。现在,这家公司已发展为颇有知名度的夏普公司。它继承了早川的不满足精神,不断地在开发着新技术。

芦苇笔和鹅毛笔

5000多年前,古代埃及人用尼罗河畔生长的纸莎草当纸来使用时,书写工具有的是用纸莎草的茎。他们将草茎斜着切断当笔,蘸上用矿物颜料和水调成的“墨水”写字。但纸莎草名为草,实则是种高大的草本植物,它的茎也很粗,像竹管一样。这种“笔”握起来当然不会使人感到舒服,所以,后来埃及人就改用芦苇管做笔了。

埃及人在芦苇丛中采集出芦苇管,然后把这些芦苇管埋在畜粪堆里边,几个月后,他们再把芦苇管挖出来。这时的芦苇管已经变得异常光滑,而且颜色呈现为黄黑相间,有如中国的“湘妃竹”,很漂亮的。随后,埃及人把这些漂亮的芦苇管烘干,使它们变硬,再将一端削尖,便成为一枝蘸水笔了。

在古埃及,开罗和亚历山大港都有出售这种芦苇笔的著名市场。

就是这种今天看起来并不理想的笔,后来还传至希腊,又传至欧洲以至一些东方国家,在这广大的地区内,使用的时间长达数千年之久,是人类使用历史最长的一种笔。

芦苇笔不仅有易磨损的缺点,还太脆、太硬,容易划破用来书写的莎草纸或羊皮纸,而且,它还显得粗笨、不雅观,尤其当风姿绰约的贵夫人和小姐手持这种粪堆里沤制过的粗物时,更使人感到不协调。

据说,公元6世纪的一天,这种不协调的感觉便强烈地刺激了荷兰的米诺莎小姐。这位小姐要给她的白马王子写情书,拿起芦苇笔却迟疑了:难道就用这粗物来抒写心中最美好的情感?小姐正犹豫着,窗下踱来了一只鹅,昂起高傲的头颈“嘎嘎”叫着,一高兴,扑腾起翅膀,落下一管羽毛,又昂然而去。

“洁白的鹅毛管,象征着纯洁的爱情!”小姐冲动地奔了出去,拾起了那管鹅毛。米诺莎小姐的冲动,使人类有了一种新的书写工具——鹅毛笔。以后,这种漂亮的笔传了开去,走入了千家万户,在欧洲及世界上许多地区风行了1000多年。人们用这种笔写下了无数的世界文学名著、科学典籍、历史巨篇。

鹅毛管柔韧有弹性,如果用力书写,笔尖的缝隙会张开,写出的字线条粗;轻轻书写,也可写出秀气的字。这种笔不仅可用来写字,还可用来绘画,用它绘成的画轻重有度、疾缓有致、线条流畅、变化多端,很耐看。这样的笔,比起芦苇笔来自然是进步了不少。

但是,削好一枝鹅毛笔要费好半天功夫。先是在羽管末端斜着切断,把它削尖、磨光,然后开割一条缝。它又容易损坏,要经常更换,因此当时有专门“削羽管的人”。在俄语里,“钢笔尖”跟“羽毛”是同一个词,“小折刀”的意思是“削羽毛刀”;在英语里,钢笔“pen”这个词也是从拉丁语的羽毛“penna”演变而来的。现在,我们的读者自然很清楚这些词产生的背景了。

金属蘸水笔

在鹅毛笔流行的年代,鹅毛笔的生产成为一种非常有规模的制作业。在当时鹅毛制作最发达的荷兰、俄国、德国、波兰等国,为了大量生产鹅毛笔,每年都要饲养几百万只鹅。

鹅毛笔在使用过程中,笔的尖端磨损较快,必须经常削切,这使人感到不方便。这种不方便,触动了英国人哈里斯的发明欲望:能不能用更结实耐用些的材料来替代鹅毛制笔呢?

哈里斯所在的伯明翰是当时英国的工业中心,钢铁的冶炼和加工十分发达,哈里斯毫不迟疑地选中用金属来制作笔。1780年,哈里斯制出了第一枚笔尖,他将这种笔尖绑在木杆上使用。人们认为,这就是世界上最早的金属蘸水笔。可惜的是,哈里斯的铁笔尖太硬,纸容易划破,所以,他的这一发明未能推广。

其实,哈里斯并不是最早用金属来制作笔尖的。现在尼泊尔国家博物馆里,陈列着一枝从意大利古城宠贝废墟中发掘出来的蘸水笔。它的笔尖是一块小铜片,尖端部分开一条小缝,这枝笔已有2000多年的历史了。这种铜质蘸水笔发明者是谁,无人知晓。

由于近代的金属加工技术有了很大的进步,哈里斯的发明并未像庞贝的铜笔一样,被埋藏起来。一位叫詹姆士·斐利的英国人对哈里斯的发明进行了改造,他在笔尖的制造材料和制作方式上都下了一番功夫,这种笔既具有一定的硬度又有一定的弹性。笔尖做得弯一点,这样不会划破纸又容易书写。1803年,斐利的蘸水钢笔在市场上问世,可由于制作比较麻烦,造价高,所以买来使用的人并不多。

1852年,模锻压力机在英国诞生,这为钢笔尖制作的机械化开辟了广阔的前景。1829年,一位文具制造商米奇尔,利用这种机器制造出了一批蘸水钢笔尖,由于价格低,一天之内销售一空。

米奇尔的成功使人类彻底告别了鹅毛笔。继铅笔之后,人类又有了一种理想的书写工具。后来被人类用作制笔尖的材料还有黄金,黄金笔尖不仅金光灿灿,很漂亮,而且书写比钢笔尖更流利。一时间,金笔成了贵族们的必备文化用品。

1852年,英国人荷尔斯为解决钢笔尖耐磨的问题,在笔尖上焊了一小粒耐磨合金。这种合金材料来自在澳大利亚的塔斯玛尼亚发现的天然铱锇矿石。这种笔尖书写起来与金笔一样流利,所以被人称为“铱金笔”。铱金笔的价格比黄金便宜多了,被大量生产。可这种矿石太少,已满足不了钢笔生产的需要,于是人们逐渐采用以钨、钼、铼等难熔金属再加上钴、镍等韧性高的金属为主的配方。虽然有些配方中完全没有了铱,但人们仍习惯沿用铱金笔这一称谓。

由于哈里斯、斐利、米奇尔、荷尔斯四位英国人的努力,使英国成为世界上老牌的制笔国家。1858年,美国人埃斯塔布鲁克在凯姆登创办了钢笔公司,不久,一批钢笔公司在美国问世。到第一次世界大战,美国的制笔业便超过了英国,成为世界制笔大国。

现在,人们使用的蘸水钢笔尖通常是用不锈钢或镀镍的钢片制成的。它很坚实,也不会生锈,一只笔尖能用好长时间。

自来水钢笔

当米奇尔的蘸水钢笔尖在1829年大量投放市场后,就有人在考虑能否在钢笔杆里灌进墨水,不必在书写时总去蘸水。当时的蘸水笔杆都是木质的,这使上述设想的实现遇到一定困难,但仍有几位发明家进行了种种尝试。

英国的约瑟夫·布拉玛取得了一个小小的成功,他用薄薄的银片做成空心的钢笔杆,在里面灌进墨水。不过,这些墨水不能自由流动,平时并不与笔尖接触,人们每次使用之前,都要压一下笔后尾的一个活塞,挤下一点墨水到笔尖才行。如果写字的时间比较长,那么中途还得要再按上几次。这种笔还容易漏墨水,弄脏纸和手。而且,银片制的笔杆不结实,放在身上不小心就会被压坏。正因为它有这么多缺点,所以尽管布拉玛获得了这种笔的专利,却无法推广使用。

制作钢笔杆的材料问题不久就被解决了。1832年,德国的斯道尔夫发现了一个有趣的现象:溶解在松节油里的橡胶与硫磺化合,很容易结成一个硬块。以后,美国的古特义又发现,用火加热掺有硫磺的橡胶,也可以使之成为硬块,这就是最初的胶木。1852年,胶木正式诞生了,利用胶木可以很方便地制成能灌装墨水的空心钢笔杆。胶木钢笔杆质轻,易握、易携带,价格便宜,也比较结实,可仍然没克服墨水流出量无法控制的缺陷。所以,人们使用的基本上还是蘸水钢笔。

其实说起来,真正的“自来水钢笔”,是沃特曼发明的。

1880年前后,美国人艾奇逊·沃特曼在一家保险公司当业务员。一次,他好不容易拉到一笔大生意,签订合同时,沃特曼兴冲冲地将蘸水钢笔蘸好墨水,递到客户手中,请他签字。不料,墨水蘸多了,一滴墨水漏了下来,将合同书弄脏了。沃特曼只得赶回公司里去取一份新的合同书,可等他赶回来时,发现合同书已不需要了。另一保险公司的业务员乘虚而入,与客户签订了合同,抢走了那笔大生意。

这一挫折使沃特曼大受刺激,懊丧之余,他立志要发明一种能自动控制墨水、使用方便的钢笔。他日思夜想,最后从植物内毛细管输送液体的原理中受到启发,经过多次试验制成了“自来水钢笔”。

这种笔的尾部可以卸下来。墨水是用小滴管从尾部加进去的,再利用毛细管作用,通过一段钻有一条非常细的通管的硬橡皮,连接笔管里的墨水储管和笔尖。笔锭内容纳了少量空气,书写时,墨本就会顺着上细通管慢慢流出来。

1884年,沃特曼钢笔在市场上出现。这项人们期盼已久的发明大受欢迎,于是它被大量生产,畅销整个美国以至世界各国。沃特曼也因此获得了与当年丢掉的那笔大生意所无法相比的巨额收入。我们现在使用的自来水钢笔,其原理与基本结构与沃特曼钢笔相去不远,只是贮存墨水的管子被改成了橡皮或塑料囊,在笔囊中再插入一根细管而已。

自来水钢笔的问世,促进了钢笔制造业的大发展,新发明不断诞生。其中值得一提的是美国的派克公司。

第二次世界大战以前,美国的中学教员派克因教书的工资低,所以在教书之外还兼任修笔的工作。后来他索性放弃教师工作,自己开办了派克制笔公司。第二次世界大战期间,派克为适应军人需要,试制出一种“清水笔”。

在笔管内事先放入墨汁,用时只要吸进清水,就可以书写。这一发明大受军人欢迎,派克公司获得了军方的大批订单,业务发达。战后,虽然“清水笔”不再流行,但战时用惯派克钢笔的人们仍钟情于这块牌子,派克公司成了世界闻名的制笔大公司。

以后,老派克的儿子肯尼斯·派克继承父业,他又发明出一种使用快干墨水的自来水笔。在派克公司成立50周年时,小派克把这种笔定名为“派克50型”,曾风行一时。80年代,派克公司的专家们又发明了一种“印刷钢笔”。

这种钢笔不仅可以用来书写,而且借助于嵌入笔头内的微型球状物,竟可在纸上书写出类似印刷出的凸形字母来呢。

圆珠笔

在现在的文具商店里,销量最大的笔不是清水笔,也不是铅笔和钢笔,而是书写流利、便于携带的圆珠笔。

圆珠笔的发明似乎更艰难和富有戏剧性。1888年,一个爱搞小发明的人——美国人罗比,在一根管子的一端装上一颗能自由转动的金属小圆珠,管内注入印刷用的油墨。当金属小圆球在纸上移动时,管内粘稠的油墨便从圆珠和管子的缝间渗出,在纸上留下油墨的痕迹。

可是,罗比的笔存在两个问题。一是作为笔尖用的金属小圆珠很难制作,在圆度和硬度上都不理想,书写时,时而不出油,时而出油过多,把纸弄得很脏;二是油墨难以调配,太稠了写不出,太稀了不写也往外流。所以,罗比的发明根本就没有被使用过。不知不觉,这种连名字都未起过的笔被人们遗忘了。但他却为后人发明圆珠油笔奠定了基础。

50年后,一位匈牙利记者比罗,在新闻速记中使用钢笔仍感到很不方便。有时墨水用完了,措手不及;有时笔尖堵塞不出水,急得要死;使劲大了笔尖还会将纸划破。于是,比罗决心自己研制一种不需补充墨水而且书写快速流利的笔。

比罗不知道罗比当年的发明。他找哥哥格奥尔帮忙,弟兄俩在折腾了一阵子之后,在1938年将自己设想的笔发明出来了。巧合的是他们的发明几乎与当年的罗比一样,所以也有人称之为是“圆珠笔的第二次发明”。

比罗以“油溶笔”的名称在英国为这项发明申请了专利,还在英国的列丁镇建立了一家雇有17名女工的小工厂生产“油溶笔”。遗憾的是,比罗的发明实际上只是重复了罗比的发明,所以他们的命运也都差不多。“油溶笔”质量仍不理想。由于油墨的稀稠难以掌握,书写时经常弄得一手油污。

第二次世界大战爆发后,比罗兄弟迁到了南美洲的阿根廷。在那里,他们继续开设工厂制造“油溶笔”,并大做广告,但他们的产品却仍然严重滞销。

1944年他们将发明专利权卖给了美国的爱弗斯公司,即现在美国派克公司的分公司。