Caneta esferográfica

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Uma caneta esferográfica é um instrumento de escrita que possui uma ponta que é automaticamente atualizada com tinta. Consiste em uma bola de metal formada com precisão, assentada em um encaixe abaixo de um reservatório de tinta. Conforme a caneta é movida ao longo de uma superfície de escrita, a tinta é distribuída. Embora as canetas esferográficas tenham sido patenteadas pela primeira vez no final do século XIX, elas só começaram a alcançar significado comercial no início dos anos 1950. Agora, as canetas esferográficas dominam o mercado de instrumentos de escrita, vendendo mais de cem milhões de canetas a cada ano em todo o mundo.

História

Embora a ideia de uma caneta esferográfica já existisse há muitos anos, foram necessários três inventores diferentes e quase 60 anos para desenvolver este moderno instrumento de escrita. A primeira patente para esta invenção foi emitida em 30 de outubro de 1888, para um homem chamado John J. Loud. Sua caneta esferográfica consistia em um minúsculo rolamento de esferas giratório constantemente revestido de tinta por um reservatório acima dele. Embora essa invenção funcionasse, ela não era adequada para papel porque vazava e causava manchas. Dois outros inventores, Ladislas Biro e seu irmão Georg, aprimoraram a invenção de Loud e patentearam sua própria versão, que se tornou a primeira caneta esferográfica comercialmente significativa. Essas canetas ainda vazavam, mas não tanto. Eles se tornaram populares em todo o mundo, atingindo o auge das vendas em 1944. No ano seguinte, outro inventor, o Barão Marcel Bich, finalmente resolveu o problema de vazamento e começou a fabricar canetas Bic em Paris. Ao longo dos anos, muitas melhorias foram feitas na tecnologia e na qualidade das várias partes da caneta, como a tinta, a bola, o reservatório e o corpo.

Antecedentes

A caneta esferográfica foi desenvolvida como uma solução para os problemas relacionados à escrita com caneta-tinteiro. Canetas-tinteiro exigem que o usuário atualize constantemente a caneta mergulhando sua ponta na tinta. Isso não é necessário com uma caneta esferográfica porque ela é projetada com seu próprio reservatório de tinta, que usa a ação capilar para evitar que a tinta vaze. Na ponta da caneta está uma bola girando livremente encaixada em um encaixe. Apenas parte dessa bola está exposta; o resto fica no interior da caneta e é constantemente banhado pela tinta do reservatório. Pressionar a ponta da caneta na superfície de escrita faz a bola rolar. Essa ação de rolagem então transfere a tinta de dentro da caneta para a superfície de escrita.

Embora diferentes designs de canetas esferográficas estejam disponíveis, muitos dos componentes são os mesmos. Os componentes comuns incluem uma bola, uma ponta, tinta, um reservatório ou cartucho de tinta e um alojamento externo. Algumas canetas possuem uma tampa para evitar vazamentos ou danos na ponta. Outras canetas usam um sistema de ponta retrátil pelo mesmo motivo. Aqui, uma pequena mola é fixada na parte externa do reservatório de tinta e, quando um botão é pressionado, a ponta fica exposta ou retraída. Ainda outras variedades de canetas esferográficas têm vários cartuchos de tinta, tornando possível escrever em cores diferentes usando uma caneta. Outras canetas possuem cartuchos de tinta recarregáveis. Um tipo de caneta possui um cartucho pressurizado que permite ao usuário escrever debaixo d'água, sobre graxa e no espaço.

Matérias-primas

Uma variedade de matérias-primas é usada para fazer os componentes de uma caneta esferográfica, incluindo metais, plásticos e outros produtos químicos. Quando as canetas esferográficas foram desenvolvidas pela primeira vez, uma bola de aço comum foi usada. Essa bola foi substituída por uma bola de carboneto de tungstênio texturizada. Este material é superior porque é particularmente resistente à deformação. A bola foi projetada para ser uma esfera perfeita que pode literalmente agarrar qualquer superfície de escrita. Sua superfície é, na verdade, composta por mais de 50.000 superfícies polidas e poços. Os poços são conectados por uma série de canais contínuos em toda a esfera. Este design permite que a tinta esteja presente tanto na superfície quanto no interior da bola.

As pontas da maioria das canetas esferográficas são feitas de latão, que é uma liga de cobre e zinco. Este material é usado devido à sua força, resistência à corrosão, aparência atraente e capacidade de ser facilmente formado. Outras peças, como o cartucho de tinta, o corpo ou a mola também podem ser feitas de latão. Em alguns casos, o alumínio também é usado para fazer o corpo da caneta e o aço inoxidável pode ser usado para fazer os componentes da caneta. Metais preciosos como ouro, prata ou platina são aplicados em canetas mais caras.

A tinta pode ser feita especialmente pelo fabricante da caneta. Para ser útil em uma caneta esferográfica, a tinta deve ser ligeiramente espessa, secar lentamente no reservatório e sem partículas. Essas características garantem que a tinta continue fluindo para o papel sem obstruir a bola. Quando a tinta está no papel, ocorre uma rápida secagem por penetração e alguma evaporação. Em uma formulação de tinta, vários pigmentos e corantes são usados ​​para fornecer a cor. Outros materiais, como lubrificantes, surfactantes, espessantes e conservantes, também são incorporados. Esses ingredientes são normalmente dispersos em materiais como ácido oleico, óleo de rícino ou um plastificante de sulfonamida.

Uma caneta esferográfica de plástico e metal de 1963 comemorando o assassinato do presidente John F. Kennedy Jr. (Das coleções do Museu Henry Ford e Greenfield Village.)

Até o advento do computador, os humanos se esforçavam para encontrar instrumentos de escrita para registrar histórias e canções. Os primeiros rabiscos foram feitos com um pedaço de pau queimado na areia. Por volta do século IV a.C. , os sumérios usavam canetas em forma de cunha para cortar formas pictóricas em tabuletas de argila. Os egípcios pintavam hieróglifos com pincéis feitos de junco do pântano e os antigos chineses escreviam com pincéis de cabelo duro. Os antigos gregos e romanos afiavam juncos rígidos até um ponto, resultando em uma quirografia esticada e precisa.

A caneta de pena, feita de penas de ganso ou de cisne, foi usada por escritores por mais de 1.000 anos. A pena macia foi afiada em uma ponta, dividida na ponta para permitir que a tinta flua livremente e constantemente reafiada. Uma melhoria monumental em relação à caneta de pena foi a invenção de Joseph Gillott da ponta da caneta de aço no final do século XIX, que não exigia ser afiada e podia ser separada do corpo da caneta e trocada conforme necessário. Mesmo assim, o escritor mergulhava constantemente a caneta na tinta, na esperança de evitar respingos.

Canetas-tinteiro armazenam tinta dentro de um reservatório dentro da caneta, a ponta, portanto, fornecida com um fluxo constante de tinta. Alonzo Cross apresentava uma "caneta estilográfica" com uma ponta de agulha de depósito de tinta no final da década de 1860, mas manchas e manchas ainda eram comuns. No entanto, a caneta esferográfica praticamente erradicou a bagunça. Canetas esferográficas fabricadas no início do século vazaram, pularam e caíram tinta até 1950, quando uma nova tinta foi desenvolvida para torná-las confiáveis.

Nancy EV Bryk

Os plásticos se tornaram uma importante matéria-prima na fabricação de canetas esferográficas. Eles têm a vantagem de serem facilmente formados, leves, resistentes à corrosão e baratos. Eles são usados ​​principalmente para formar o corpo da caneta, mas também são usados ​​para fazer o cartucho de tinta, o botão, a tampa e parte da ponta. Diferentes tipos de plásticos são usados, de acordo com suas características físicas. Plásticos termoendurecíveis, como resinas fenólicas, que permanecem permanentemente duros após serem formados e resfriados, são normalmente usados ​​na construção do corpo, tampa e outras peças. Os materiais termoplásticos permanecem flexíveis. Estes incluem materiais como polietileno de alta densidade (HDPE) e resinas de vinil, que podem ser usadas para fazer a maioria dos componentes da caneta.

O processo de fabricação

Canetas esferográficas são feitas sob encomenda em grandes quantidades. Embora cada fabricante os faça de maneira ligeiramente diferente, as etapas básicas incluem composição de tinta, formação de componentes de metal, moldagem de componentes de plástico, montagem de peças, embalagem, etiquetagem e remessa. Em oficinas avançadas, as canetas podem ir da matéria-prima ao produto acabado em menos de cinco minutos.

Fazendo a tinta

• 1 Grandes lotes de tinta são feitos em uma área designada da fábrica. Aqui, os trabalhadores, conhecidos como manipuladores, seguem as instruções da fórmula para fazer lotes de tinta. As matérias-primas são despejadas no tanque batch e completamente misturadas. Dependendo da fórmula, esses lotes podem ser aquecidos e resfriados conforme necessário para ajudar a combinar as matérias-primas mais rapidamente. Algumas das matérias-primas de maior quantidade são bombeadas e dosadas diretamente no tanque batch. Esses materiais são adicionados simplesmente pressionando um botão nos controles computadorizados. Esses controles também regulam as velocidades de mistura e as taxas de aquecimento e resfriamento. As verificações de controle de qualidade são feitas durante diferentes pontos do lote de tinta.

Estampagem e conformação

• 2 Enquanto a tinta é feita, os componentes de metal da caneta são construídos. As esferas de carboneto de tungstênio são normalmente fornecidas por fornecedores externos. Outras partes da caneta, como a ponta e o corpo, são feitas em diversos moldes. Primeiro, bandas de latão são inseridas automaticamente em máquinas de estampar, que cortam milhares de pequenos discos. Em seguida, os discos de latão são amolecidos e colocados em uma câmara de compressão, que consiste em um aríete de aço e um êmbolo ejetor com apoio de mola. O aríete de aço pressiona o metal, fazendo com que o êmbolo se retraia e forçando o metal em um molde fundido. Isso comprime o metal e forma as várias peças da caneta. Quando o aríete e o êmbolo retornam às suas posições originais, o excesso de metal é então raspado e reciclado. O dado é então aberto e a caneta é ejetada.
• 3 As peças formadas são então limpas e cortadas. Eles são imersos em um banho para remover os óleos usados ​​no processo de moldagem. Depois de saírem do banho, as peças são cortadas com as dimensões da caneta específica. As peças da caneta são polidas em seguida com escovas rotativas e limpas novamente para remover qualquer óleo residual. A bola pode então ser inserida na cavidade da ponta.

Moldando a carcaça

• 4 Os componentes plásticos da caneta são construídos simultaneamente com o outras peças de caneta. Eles podem ser produzidos por extrusão ou moldagem por injeção. Em cada abordagem, o plástico é fornecido como grânulos ou pó e é alimentado em um grande funil. O processo de extrusão envolve um grande parafuso em espiral, que força o material através de uma câmara aquecida, tornando-o uma massa espessa e fluida. Em seguida, ele é forçado a passar por uma matriz, resfriado e cortado. Peças como o corpo da caneta e o reservatório de tinta são feitas por este método.
• 5 Para peças com formatos mais complexos, como tampas, pontas e componentes mecânicos, a moldagem por injeção é usada. Nesse processo, o plástico é aquecido, convertendo-o em um líquido que pode então ser injetado à força em um molde. Depois de esfriar, ele se solidifica e mantém sua forma depois que a matriz é aberta.

Preenchimento e montagem de tinta

• 6 Depois que os componentes são formados, a montagem pode ser realizada. Normalmente, a esferográfica é primeiro fixada no reservatório de tinta. Essas peças são então transportadas para injetores, que enchem o reservatório com a tinta da cor apropriada. Se uma mola estiver presente, ela é então colocada no barril do reservatório.

Montagem final, embalagem e envio

• 7 A ponta e o reservatório são então colocados dentro do corpo principal da caneta. Nesta fase, outros componentes, como a tampa e as extremidades, são incorporados. Outras etapas de acabamento, como adicionar revestimentos ou decorações ou realizar uma limpeza final, também são realizadas. As canetas acabadas são então embaladas de acordo com a forma como serão vendidas. Canetas individuais podem ser colocadas em embalagens de blister com suporte de papelão. Grupos de canetas são embalados em sacos ou caixas. Essas unidades de vendas são então colocadas em caixas, empilhadas em paletes e enviadas aos distribuidores.

Controle de qualidade

A qualidade dos componentes da caneta é verificada durante todas as etapas de fabricação. Já que milhares de peças são feitas a cada dia, inspecionar cada uma é impossível. Conseqüentemente, os inspetores de linha coletam amostras aleatórias de peças de canetas em determinados intervalos de tempo e verificam se elas atendem às especificações definidas de tamanho, forma e consistência. O principal método de teste é a inspeção visual, embora medições mais rigorosas também sejam feitas. Vários tipos de equipamentos de medição estão disponíveis. As medições de comprimento são feitas com um paquímetro, um micrômetro ou um microscópio. Cada um deles difere em precisão e aplicação. Para testar a condição dos revestimentos de superfície, um medidor óptico plano ou de superfície pode ser usado.

Assim como as peças sólidas das canetas, os testes de qualidade também são realizados nos lotes de tinta líquida. Depois que todos os ingredientes são adicionados ao lote, uma amostra é levada ao laboratório de Controle de Qualidade (CQ) para teste. As características físicas são verificadas para garantir que o lote esteja de acordo com as especificações descritas nas instruções da fórmula. O grupo QC executa testes como determinação de pH, verificações de viscosidade e avaliações de aparência. Se o lote estiver "fora das especificações", podem ser feitos ajustes. Por exemplo, as cores podem ser ajustadas adicionando mais corante.

Além desses testes específicos, inspetores de linha também são destacados em cada fase da fabricação. Eles inspecionam visualmente os componentes à medida que são feitos e verificam se há itens como reservatórios de tinta cheios de forma inadequada, canetas deformadas e peças montadas incorretamente. Amostras aleatórias do produto final também são testadas para garantir que um lote de canetas escreve corretamente.

O Futuro

A tecnologia da caneta esferográfica melhorou muito desde a época da primeira invenção patenteada de Loud. Pesquisas futuras se concentrarão no desenvolvimento de novas tintas e canetas mais bem projetadas, mais confortáveis ​​e com maior durabilidade. Além disso, os fabricantes se esforçarão para produzir produtos de alta qualidade com o menor custo possível. Uma tendência que continuará será o desenvolvimento de materiais e processos que utilizem metais e plásticos que tenham passado por um mínimo de processamento em seu estado normal. Isso deve minimizar o desperdício, aumentar a velocidade de produção e reduzir o custo final das canetas.