Długopis -początki

John J. Loud z Massachusetts jest uważany za ojca długopisu. W 1888 roku zarejestrował swój patent. Instrument przez siebie skonstruowany uważał za pióro wieczne odporne na zwiększoną siłę nacisku na końcówkę piszącą. Mówił, że jego wynalazek to ulepszone pióro wieczne, które może być użyte tam, gdzie zwykłe pióro nie może być wykorzystane. A więc m.in. do pisania po drewnie, szorstkim papierze pakowym itp.

Patent, którego ilustracja jest widoczna powyżej, opisuje zasadę działania tego długopisu. Śruba „C”, przekręcana, naciska na kulkę „L”, a ta z kolei na czubek gniazda „f” i, uszczelniając końcówkę piszącą, przerywa pisanie. Odkręcając lekko śrubę „C”, umożliwiamy przepływ atramentu na kulkę „L”. W wyniku nacisku w trakcie pisania sprężyna „S” ulega ściśnięciu i luka pomiędzy kulką i ścianką gniazda zwiększa się, umożliwiając swobodniejszy przepływ atramentu na kulkę. Szczelina powietrzna „e” umożliwia dopływ powietrza do zbiornika z atramentem w miarę jak go ubywa. „K” to trzy mniejsze kulki w gnieździe, które ułatwiają obrót kulki piszącej „L”.

Sama idea długopisu sięga jeszcze początku XIX wieku, ale aż do 1940 roku nie udało się wyprodukować sprawnie działającego tego typu instrumentu piśmiennego. Bo zadanie było bardziej złożone niżby się mogło wydawać. Były trzy problemy, z którymi nie potrafiono sobie poradzić:

  • atrament (tusz)
  • rozmiar kulki piszącej
  • utrzymanie kulki w końcówce piszącej (gnieździe)

Niby takie proste, ale zajęło to 60 lat zanim uporano się z nimi. Przed 1940 rokiem technologia nie pozwalała na wyprodukowanie małych kulek o idealnie takich samych wymiarach. Dopiero broń produkowana podczas drugiej wojny światowej potrzebowała takich kulek i odpowiednio do nich dopasowanych, precyzyjnych gniazd. Skoro było takie zapotrzebowanie, to skonstruowano  maszyny, które były w stanie wyprodukować takie kulki i gniazda. Po uruchomieniu masowej produkcji ich cena tak spadła, że producenci długopisów mogli sobie na nie pozwolić. Nie da się więc ukryć, że druga wojna światowa przyspieszyła powstanie długopisu.

W tej początkowej fazie idea długopisu polegała na tym, by:

  • utrzymać kulkę w gnieździe
  • mogła się w nim swobodnie obracać
  • atrament (tusz) mógł swobodnie spływać na kulkę

Spełnienie tych trzech warunków nie było łatwe. Jeśli kulka nie była umieszczona zbyt głęboko w gnieździe, to mogła z niego wypaść lub tak się poluzować, że atrament (tusz) wyciekałby na zewnątrz. Gdyby kulka była umieszczona zbyt głęboko, to pisanie byłoby możliwe tylko w prawie prostopadłym położeniu długopisu w stosunku do powierzchni papieru. Niezbędne też były kanaliki w gnieździe kulki, tak jak kanaliki w spływaku pióra wiecznego. One umożliwiały przepływ atramentu (tuszu) na kulkę.

Gdy już się uporano z tymi problemami, to pozostała jeszcze kwestia odpowiedniego atramentu (tuszu). Główną zaletą długopisu jest to, że tusz jest gęsty. Dzięki temu nie wyparowuje tak szybko jak atrament używany w piórach wiecznych czy kulkowych. Długopis również pisze dłużej, na co zresztą wskazuje sama nazwa. Jednak udoskonalenie tuszu nie było łatwe i trwało ponad dekadę. Dopiero na początku lat 50-tych XX wieku problem właściwego tuszu został rozwiązany.

Zasady, które kierują przepływem tuszu w długopisie to:

  • lepkość
  • przyciąganie kapilarne
  • grawitacja (przyciąganie ziemskie)
  • napięcie powierzchniowe
  • porowatość
  • korek powietrzny
  • okres przydatności do użycia itp.

Do tego dochodzi jeszcze wiedza o:

  • chemicznych i higroskopijnych (absorpcyjnych) właściwościach tuszu, żywic
  • wysychaniu tuszu
  • rozpuszczalnikach
  • dodatkach konserwujących
  • o właściwościach barwników
  • rozpuszczalności zależnej od lepkości
  • podatności na wyblakanie itp.

Tak więc nowy tusz, większy wkład, udoskonalone techniki produkcji, teksturowana (chropowata) kulka łatwiej absorbująca tusz, wykonana z węglika wolframu – to wszystko były udoskonalenia, które spowodowały, że długopis stał się niezawodnym instrumentem piśmiennym.

Prawie wszystkie tusze używane w długopisach aż do początku lat 50-tych tworzono na bazie atramentów do maszyn drukujących. Schły one bardzo wolno, co powodowało plamienie, rozmazywanie, wyciekanie tuszu i jego przenoszenie (odbijanie się) na inne dokumenty. Dopiero w 1950 roku firma Formulab stworzyła tusz wyłącznie do długopisów. Tusz ten schnął bardzo szybko, nie rozmazywał się i nie wyblakał. Wkrótce później wynalazca Hendrickson opatentował korek tłuszczowy, później silikonowy, umieszczany na końcu wkładu do długopisu. To pozwoliło na produkcję wkładów o zwiększonej pojemności tzw. jumbo. Pisały one 5-6 razy dłużej niż dotychczasowe.

Bez tego wynalazku, tj. korka silikonowego, wkłady o większej pojemności nie mogły być użyte, bo powyżej pewnej wielkości średnicy wkładu tusz przyklejał się do jego ścianek w miarę jak się zużywał w trakcie pisania. Ten korek zwany także popychaczem tuszu, przesuwał się w dół wkładu, w miarę jak ubywało tuszu. Miał on też dodatkową zaletę. Zapobiegał wysychaniu tuszu i jego wyciekowi górnym otworem, gdy nie używano długopisu.

W miarę tego jak technika produkcji ulegała udoskonaleniu, poprawiano też jakość długopisów. Początkowo dostępne maszyny nie były w stanie produkować z wymaganą dokładnością. W wyniku tego kulki często wypadały z gniazda a jedyny kąt pod jakim należało trzymać długopis, by pisał, to kąt prosty. Po 1950 roku wprowadzono do produkcji maszyny, które umożliwiały wyprodukowanie części składowych długopisu z dokładnością 1/10.000.000 części cala. Prześwit (luz) pomiędzy kulką a ściankami gniazda wahał się w granicach od 1/5000 do 1/10.000 części cala. Kulki produkowane były z dokładnością do 1/6.000.000 części cala. Osiągnięto więc taki poziom precyzji, że różnica grubości linii pomiędzy poszczególnymi wkładami, produkowanymi już w milionach, była niezauważalna.

Tak więc w latach 50-tych uporano się ostatecznie ze wszystkimi problemami trapiącymi producentów długopisów i ten, stosunkowo jeszcze wtedy nowy instrument piśmienny, szybko wyparł pióro wieczne z powszechnego użytku. I dziś, pomimo konkurencji piór kulkowych i innych tego typu wynalazków, ma się całkiem dobrze. I wydaje się, że jego pozycja nie jest zagrożona.

Źródło:

  1. The Incredible Ball Point Pen, Henry Gostony and Stuart Schneider, 1998.
  2. The Biro Ballpoint Pen, Graham Hogg, 2007.

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out /  Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out /  Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out /  Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out /  Change )

Connecting to %s