What Is Ballpoint Pen Ink Made of?
Ballpoint pens may seem simple and mundane, but each one is the result of more than 100 years of hard work and research by curious individuals, dedicated chemists and business owners. It may not look like much, but the tube of ink inside your pen took decades to refine: It’s more complex than you would expect from something so small.
TL;DR (Too Long; Didn’t Read)
Companies such as Bic, Pilot and Paper Mate keep their exact ink formulas well-guarded, but almost all ballpoint pen inks consist of one or more color pigments or dyes dissolved or suspended in a solvent – usually oil or water. Additional chemical compounds such as oleic acid and alkyl alkanolamide are added to make the writing process easy. They keep the ink flowing from the pen and absorbing into the paper, and they make the colors vibrant.
Ballpoint Origins
While the first ballpoint pen was invented in 1888 by an American leather tanner named John Loud, it would take almost 60 years of attempts for the pens to catch on and become popular. It all came down to the ink. The structure and basic functions of ballpoint pens have remained consistent over the years, but without the correct ink composition, the pens would leak, clog, fade or smear. It took decades to find a formula that would make ballpoints more efficient than the fountain pens that preceded them.
Как делают шариковые ручки?
Ink Components
There are hundreds of variations on ink formulas. The average ballpoint pen’s ink is composed of dye or pigment particles – carbon black for black pens, eosin for red, or a suspected cocktail of Prussian blue, crystal violet and phthalocyanine blue for the classic blue pen – suspended in a solvent of oil or water. The most common of the oils are benzyl alcohol or phenoxyethanol, which mix with the pigments or dyes to create a smooth, vibrant ink that dries quickly. However, there is more to ink than its two primary components. With only pigment and solvent, the pen works, but it could still use some improvements.
Innovations in Ink
The fountain pens that preceded ballpoints used a thin, water-based ink, and they hinged on gravity to feed ink down to the pen tip. They had to be held at specific angles and used with care; otherwise, the mechanisms would break or the ink would smear. The development of the rough ball in the early 1940s by Hungarian brothers Lasdislas and Georg Biro (whose names are still on certain Bic pens) solved the gravity problem when paired with a thick, oil-based newspaper ink. It wasn’t until 1949 that Fran Seech developed what would become the modern pen ink formula that мейд Paper Mate pens so wildly popular. It took more than color and solvents.
Additive Assistants
The specifics are a well-kept secret, but a number of chemical additives are mixed into ballpoint ink formulas to improve their quality and make the pens easier to use. For example, fatty acids like oleic acid keep the ballpoint lubricated to avoid clogs, and surfactants such as alkyl alkanolamide ensure that the ink absorbs into the paper before it dries. These additives come and go as ink chemists develop new and more effective formulas each year.
ИсточникИз чего делают чернила для шариковых ручек
Когда шариковые ручки появились на рынке, никто не задумывался, что они будут пользующимися популярностью. 1-ые модели были очень ненадежными и чернила нередко протекали. Очередной неувязкой был состав чернил. Только после устранения всех недочетов они стали самым покупаемым видом письменных принадлежностей в мире.
Содержание статьи
- Из чего делают чернила для шариковых ручек
- Как выбрать чернила
- Как сделать чернила
Происхождение
Чернильные ручки и перья использовались с самого начала письменной эры. Несмотря на такие проблемы, как размытие чернил и ненадежность письменных принадлежностей, они имели достаточно большую популярность.
Первая шариковая ручка была изобретена производителем кожаных изделий в 1888 году, который обнаружил, что чернильная ручка не пишет на неровной поверхности кожи.
Его шариковая ручка была далека от совершенства, но она была прототипом всех будущих изделий. Небольшой шарик удерживался на месте защелкой. Сверху него находился резервуар с чернилами. Когда шар начинал вращался, то чернила вытекали и оставались на поверхности материала.
Новый тип чернил
В течение следующих 50 лет, изобретатели пытались сделать шариковую ручку пригодной для письма на бумаге. В ранних вариантах использовали чернила, которые вытекали под действием силы тяжести. В сочетании с шариком, эти чернила либо забивали канал, либо оставляли разводы на бумаге.
Ласло Биро, венгерский редактор газеты, вплотную приблизился к созданию современной шариковой ручки. Он заметил, что чернила, которые он использовал для печати, быстро высыхали и никогда не растекались, в отличие от веществ, используемых в авторучках. Он создал густую вязкую смесь и усовершенствовал шариковую ручку, сменив чернила.
Свойства чернил
Чернила специально разработаны, чтобы писать четко и быстро сохнуть. Их вязкость строго контролируется. Толщина линии должна быть достаточно малой, чтобы можно было писать. Поэтому чернила в ручке должны быть в меру текучим и не расплываться.
Чернила состоят из пигмента или красителя, растворенного или суспендированного в растворителе. Пигменты представляют собой крошечные цветные частицы, разбавленные в растворителе. Красители полностью растворимы в жидкости. Растворителем большинства чернил является вода или масло.
Компоненты чернил
Чернила в ручке составляют около 50 процентов красителя. Черный цвет получается благодаря саже (мелкому порошку, сделанному из нее). Несколько красителей используются, чтобы сделать синие чернила, но наиболее распространенные из них состоят из трифенилметана, фталоцианина меди. Черно-синие чернила часто содержат сульфат железа и дубильные кислоты. Эти добавки используются со времен Средневековья, чтобы сделать формулу более стабильной.
Красители и добавки смешивают с растворителем. Часто им является этиленгликоль или пропиленгликоль. Затем добавляются синтетические полимеры, чтобы помочь диспергировать краску, а также отрегулировать вязкость и поверхностное натяжение.
Используются и такие добавки, как смолы, консерванты и смачивающие агенты. Они могут быть добавлены для корректировки конечных свойств чернил.
ИсточникТипы стержней для шариковых ручек
Производители ручек делают стержни своих ручек нестандартными, при этом о взаимозаменяемости задумываться, похоже, не принято. Сейчас в магазинах продаются десятки видов стержней различных форм и размеров. Упорядочить информацию о них будет полезно всем.
Конструкция
Все стержни устроены примерно одинаково: шарик крутится внутри металлического паза, одной стороной он касается бумаги, другой погружен в резервуар с чернилами. Если поставить пишущий узел ручки на бумагу и начать его двигать, шарик будет вращаться и переносить чернила из резервуара на бумагу.
Шарик и пишущий узел делают из металла, устойчивого к коррозии (обычно, карбид вольфрама), но встречаются и более экзотические материалы (например, керамические шарики Ohto).
Виды стержней и чернил в них
Основных типов стержней (и чернил в них) три: для шариковых, гелевых ручек и ручек-роллеров. В стержни заправляются чернила, различные по свойствам.
Стержни, называемые обычно шариковыми, заправляются чернилами на масляной основе, они тягучие и густые. Совсем жидкие чернила — в роллерах; в них чернила свободно «переливаются» внутри, если ручку повернуть. Третий тип — чернила, имеющие структуру геля, в гелевых ручках.
Стержни отличаются размером шарика и, как следствие, шириной линии (обычно указан в названии модели, например, стержень к Pilot Frixion ball 0.7 ). Самые частые размеры шариков: 0.5, 0.7, 1.0 мм. Важно помнить, что шарик размером 0.5 мм оставляет на бумаге линию около 0.3 мм, то есть ширина линии всегда меньше диаметра шарика!
Типы (стандарты) стержней
По аналогии с картриджами перьевых ручек, в мире «шарика» также есть свои стандарты, созданные и продвигаемые крупнейшими производителями. Благодаря некоторой унификации, такие стержни взаимозаменяемы, на чем можно иногда сэкономить практически без потери качества.
Итак, наиболее популярные и распространенные типы стержней.
1. Стандарт G2
Имеют характерную узнаваемую форму, их часто называют просто «стержень Parker» ( PARKER-STYLE BALLPOINT ). Стержень, кстати, соответствует международному стандарту (ISO Standard 12757-2). Наверное, самый распространенный из шариковых. Длина — 9,84 см.
Источник«Война» и 300 патентов: невероятная история шариковой ручки
Одна из самых обыденных принадлежностей — шариковая ручка — отмечает 130-летний юбилей. За эти годы она сумела победить перо, стать причиной «шариковой войны» и выйти в космос вместе с астронавтами. Как развивалась невероятная история шариковой ручки и почему теперь из-за нее гибнут около 100 человек в год?
«Чудесная, фантастическая ручка, которая гарантированно не требует перезаправки в течение двух лет», — так в газете New York Times в 1945 году рекламировался новый товар. Утром 29 октября того же года у дверей нью-йоркского универмага Gimbels выстроилась многотысячная очередь, чтобы приобрести пишущий инструмент, впервые попавший на прилавок. За день в магазине был распродан весь запас — 10 тысяч штук. Так к шариковой ручке пришел успех.
Первый опыт
Путь к популярности был долгим. 30 октября 1888 года американский банковский клерк Джон Лауд получил патент на ручку, способную писать «на грубых поверхностях — таких, как дерево, грубая упаковочная бумага и других». Чернила в ней подавались на поверхность «маркировочной сферой», которая поддерживалась рядом мелких шариков. Конструкция была сложной и ненадежной: ручки протекали, шарики выпадали.
Множество изобретателей пытались ликвидировать недостатки конструкции. За последующие несколько десятков лет было выдано более 300 патентов на усовершенствование ручки. Безрезультатно.
Изобретатели никак не могли сладить с чернилами. Они то вытекали, то застывали, не доходя до шарика. Пока за дело не взялся венгерский журналист Ласло Биро, который твердо решил довести до совершенства свой рабочий инструмент. Для этого он привлек родного брата Георга, химика по профессии.
Последователи
Братья Биро совместными усилиями разработали идеальные чернила (пасту) для шариковых пишущих устройств, не вытекавшие из ручки и не застывавшие на самом шарике. Созданы они были на основе пигмента и глицерина, который быстро впитывался бумагой. Они также разработали надежный шариковый механизм, чернила к которому подавались с помощью подпружиненного поршня и капиллярного эффекта.
В 1938 году ручка братьев Биро была запатентована в Аргентине, а потом и Великобритании, где ей под маркой Biro пользовались пилоты военно-воздушных сил. Но коммерческого успеха она так и не завоевала, чем не преминул воспользоваться американский делец Милтон Рейнольдс.
Оценив коммерческий потенциал творения братьев Биро, Рейнольдс решил переработать конструкцию ручки, чтобы обойти патент. Инженер Уильям Хурнергарт предложил новое решение: вместо подпружиненного поршня и капиллярного эффекта паста подавалась к шарику под действием силы тяжести. В таком виде ручка пошла в массовое производство.
Шариковые ручки поначалу были дороже перьевых. Но их покупали за то удобство, которое они давали. Шариковая ручка в 1945 году в Нью-Йорке стоила 12 долларов. Примерно столько в среднем получал американский рабочий за день.
Война ручек
Менее чем за год было продано 2 миллиона ручек Reynolds Rocket. Затем на рынок вышли конкуренты, и началась «Война шариковых ручек» — рекламная, патентная и ценовая. В итоге — за два года цена шариковых ручек упала с 12 долларов за штуку до 50 центов. Причем из-за снижения стоимости шариковых ручек упало и их качество.
В 1953 году француз Марсель Бик усовершенствовал и упростил конструкцию братьев Биро, выпустив пластмассовую одноразовую и дешевую в производстве модель шариковой ручки под названием Bic Cristal.
Француз сделал свои ручки разборными. В них можно было менять стержень, который стоил совсем недорого. Для производства своих ручек он использовал точный метод обработки металла: шарики в ручках стали диаметром всего 1 миллиметр. Такая шариковая ручка писала тоньше, а чернила в ней не просачивались и не оставляли пятен на бумаге.
Если в начале 1950-х годов перьевые и шариковые ручки с переменным успехом сражались друг с другом на рынке, то в середине этого десятилетия вторые выбились в безусловные лидеры. И произошло это благодаря дешевой и надежной Bic Cristal.
Конструкция
Современная шариковая ручка состоит из стержня (пластиковой или металлической трубочки), заполненной пастообразными чернилами, и пишущего наконечника с шариком.
Шарик для износоустойчивости изготавливается из твердых металлов, например, из стали или карбида вольфрама. Сферической формы добиваются шлифованием. Шарик установлен в наконечнике с небольшим зазором, позволяющий ему свободно вращаться.
При письме шарик вращается за счет трения с бумагой, окрашенная чернилами сторона шарика оказывается снаружи наконечника и они переносятся на бумагу.
Ручка в космических рекордах
Каждую секунду на Земле продают 125 шариковых пишущих устройств. В среднем человек исписывает за год 4,1 ручки. Качественной ручкой можно написать 50 тысяч слов .
В советских школах ученикам младших классов запрещали пользоваться шариковыми ручками, считая, что с ними невозможно выработать правильный и красивый почерк.
Самая дорогая ручка, внесенная в Книгу рекордов Гиннесса, — платиновая Montegrappa. Ее цена составляет 1 миллион евро.
Ручку, пишущую в невесомости , изобрел американский изобретатель Пол Фишер. Ее секрет в том, что пишущий шарик установлен в наконечнике с высокой точностью, а чернила в ней находятся под давлением в твердом состоянии, они разжижаются при письме. Используется она и американскими астронавтами, и российскими космонавтами.
По статистике, каждый год более сотни человек погибают , подавившись колпачком шариковой ручки.
В искусстве существует самостоятельный жанр — рисунки шариковой ручкой. В интернете можно найти впечатляющие своей реалистичностью работы.
Источник