Bolígrafo

Un bolígrafo es un instrumento de escritura que tiene una punta que se actualiza automáticamente con tinta. Consiste en una bola de metal formada con precisión asentada en un receptáculo debajo de un depósito de tinta. A medida que el bolígrafo se mueve a lo largo de una superficie de escritura, se distribuye tinta. Aunque los bolígrafos se patentaron por primera vez a fines del siglo XIX, solo comenzaron a alcanzar importancia comercial a principios de la década de 1950. Ahora, los bolígrafos dominan el mercado de los instrumentos de escritura, vendiendo más de cien millones de bolígrafos cada año en todo el mundo.

Historial

Si bien la idea de un bolígrafo había existido durante muchos años, se necesitaron tres inventores diferentes y casi 60 años para desarrollar este moderno instrumento de escritura. La primera patente de esta invención se concedió el 30 de octubre de 1888 a un hombre llamado John J. Loud. Su bolígrafo consistía en un diminuto cojinete de bolas giratorio que estaba constantemente cubierto de tinta por un depósito encima de él. Si bien esta invención funcionó, no era adecuada para el papel porque goteaba y provocaba manchas. Otros dos inventores, Ladislas Biro y su hermano Georg, mejoraron el invento de Loud y patentaron su propia versión, que se convirtió en el primer bolígrafo de importancia comercial. Estos bolígrafos todavía tenían fugas, pero no tanto. Se hicieron populares en todo el mundo, alcanzando la altura de las ventas en 1944. Al año siguiente, otro inventor, el barón Marcel Bich, finalmente resolvió el problema de las fugas y comenzó a fabricar bolígrafos Bic en París. A lo largo de los años, se han realizado muchas mejoras en la tecnología y la calidad de las distintas partes del bolígrafo, como la tinta, la bola, el depósito y el cuerpo.

Antecedentes

El bolígrafo fue desarrollado como una solución a los problemas relacionados con la escritura con una pluma estilográfica. Las plumas estilográficas requieren que el usuario actualice constantemente la pluma sumergiendo su punta en tinta. Esto no es necesario con un bolígrafo porque está diseñado con su propio depósito de tinta, que utiliza la acción capilar para evitar que la tinta se escape. En la punta del bolígrafo hay una bola que gira libremente colocada en un receptáculo. Solo una parte de esta bola está expuesta; el resto está en el interior del bolígrafo y está constantemente bañado por la tinta del depósito. Al presionar la punta del bolígrafo sobre la superficie de escritura, la bola rueda. Esta acción de rodar luego transfiere tinta desde el interior del bolígrafo a la superficie de escritura.

Si bien se encuentran disponibles diferentes diseños de bolígrafos, muchos de los componentes son los mismos. Los componentes comunes incluyen una bola, una punta, tinta, un depósito o cartucho de tinta y una carcasa exterior. Algunos bolígrafos están rematados con una tapa para evitar que goteen o se dañe la punta. Otros bolígrafos utilizan un sistema de punta retráctil por la misma razón. Aquí se une un pequeño resorte al exterior del depósito de tinta y, cuando se presiona un botón, la punta queda expuesta o retraída. Otras variedades de bolígrafos tienen varios cartuchos de tinta, lo que permite escribir en diferentes colores con un solo bolígrafo. Otros bolígrafos tienen cartuchos de tinta recargables. Un tipo de bolígrafo tiene un cartucho presurizado que permite al usuario escribir bajo el agua, sobre grasa y en el espacio.

Materias primas

Se utiliza una variedad de materias primas para fabricar los componentes de un bolígrafo, incluidos metales, plásticos y otros productos químicos. Cuando se desarrollaron los bolígrafos por primera vez, se utilizó una bola de acero ordinaria. Desde entonces, esa bola ha sido reemplazada por una bola de carburo de tungsteno texturizada. Este material es superior porque es particularmente resistente a la deformación. La bola está diseñada para ser una esfera perfecta que literalmente puede agarrar casi cualquier superficie de escritura. En realidad, su superficie está compuesta por más de 50.000 superficies pulidas y hoyos. Los pozos están conectados por una serie de canales que son continuos a lo largo de toda la esfera. Este diseño permite que la tinta esté presente tanto en la superficie como en el interior de la bola.

Las puntas de la mayoría de los bolígrafos están hechas de latón, que es una aleación de cobre y zinc. Este material se utiliza debido a su fuerza, resistencia a la corrosión, apariencia atractiva y capacidad para formarse fácilmente. Otras partes, como el cartucho de tinta, el cuerpo o el resorte también se pueden hacer con latón. El aluminio también se usa en algunos casos para hacer el cuerpo del bolígrafo, y el acero inoxidable se puede usar para fabricar los componentes del bolígrafo. Los metales preciosos como el oro, la plata o el platino se colocan en bolígrafos más costosos.

La tinta puede ser fabricada especialmente por el fabricante del bolígrafo. Para que sea útil en un bolígrafo, la tinta debe ser un poco espesa, de secado lento en el depósito y libre de partículas. Estas características aseguran que la tinta continúe fluyendo hacia el papel sin obstruir la bola. Cuando la tinta está en el papel, se produce un secado rápido por penetración y algo de evaporación. En una formulación de tinta, se utilizan varios pigmentos y tintes para proporcionar el color. También se incorporan otros materiales, como lubricantes, tensioactivos, espesantes y conservantes. Estos ingredientes se dispersan típicamente en materiales tales como ácido oleico, aceite de ricino o un plastificante de sulfonamida.

Un bolígrafo de plástico y metal de 1963 que conmemora el asesinato del presidente John F. Kennedy, Jr. (De las colecciones del Museo Henry Ford y Greenfield Village.)

Hasta el advenimiento de la computadora, los humanos se han apresurado a encontrar instrumentos de escritura para grabar historias y canciones. Los primeros garabatos se hicieron con un palo quemado en arena. Hacia el siglo IV A.C. , los sumerios usaban plumas de caña en forma de cuña para cortar formas pictóricas en tabletas de arcilla. Los egipcios pintaban jeroglíficos con pinceles hechos con juncos de las marismas y los antiguos chinos escribían con pinceles de pelo tieso. Los antiguos griegos y romanos afilaban las cañas rígidas hasta un punto, lo que daba como resultado una quirografía tensa y precisa.

La pluma, hecha de plumas de ganso o cisne, fue favorecida por los escritores durante más de 1.000 años. La pluma suave se afinó hasta un punto, se partió en la punta para permitir que la tinta fluyera libremente y se afilaba constantemente. Una mejora monumental con respecto a la pluma fue la invención de Joseph Gillott de la plumilla de acero a fines del siglo XIX, que no requería afilado y podía separarse del cuerpo de la pluma y cambiarse según fuera necesario. Aún así, el escritor mojaba constantemente la pluma en tinta, con la esperanza de evitar goteos.

Las plumas estilográficas almacenan tinta dentro de un depósito dentro de la pluma, por lo que la punta recibe un flujo constante de tinta. Alonzo Cross presentó una "pluma estilográfica" con una punta de aguja para depositar tinta a fines de la década de 1860, pero las manchas y las manchas todavía eran comunes. Sin embargo, el bolígrafo prácticamente erradicó los líos. Los bolígrafos fabricados a principios de siglo filtraron, saltaron y dejaron caer tinta hasta 1950, cuando se desarrolló una nueva tinta que hizo que el bolígrafo fuera confiable.

Nancy EV Bryk

Los plásticos se han convertido en una materia prima importante en la fabricación de bolígrafos. Tienen la ventaja de ser fáciles de formar, livianos, resistentes a la corrosión y económicos. Se utilizan principalmente para formar el cuerpo del bolígrafo, pero también se utilizan para fabricar el cartucho de tinta, el botón pulsador, la tapa y parte de la punta. Se utilizan diferentes tipos de plásticos, en función de sus características físicas. Los plásticos termoendurecibles, como las resinas fenólicas, que permanecen permanentemente duros después de ser formados y enfriados, se usan típicamente para construir el cuerpo, la tapa y otras piezas. Los materiales termoplásticos siguen siendo flexibles. Estos incluyen materiales como polietileno de alta densidad (HDPE) y resinas de vinilo, que se pueden utilizar para fabricar la mayoría de los componentes del lápiz.

El
proceso de fabricación

Los bolígrafos se fabrican bajo pedido en grandes cantidades. Si bien cada fabricante los hace de manera ligeramente diferente, los pasos básicos incluyen composición de tinta, formación de componentes metálicos, moldeado de componentes plásticos, ensamblaje de piezas, empaque, etiquetado y envío. En las tiendas avanzadas, los bolígrafos pueden pasar de la materia prima al producto terminado en menos de cinco minutos.

Hacer la tinta

• 1 Se fabrican grandes lotes de tinta en un área designada de la planta de fabricación. Aquí los trabajadores, conocidos como mezcladores, siguen las instrucciones de la fórmula para hacer lotes de tinta. Las materias primas se vierten en el tanque de carga y se mezclan completamente. Dependiendo de la fórmula, estos lotes se pueden calentar y enfriar según sea necesario para ayudar a que las materias primas se combinen más rápidamente. Algunas de las materias primas de mayor cantidad se bombean y dosifican directamente en el tanque de lotes. Estos materiales se agregan simplemente presionando un botón en los controles computarizados. Estos controles también regulan las velocidades de mezcla y las velocidades de calentamiento y enfriamiento. Las comprobaciones de control de calidad se realizan durante los diferentes puntos del procesamiento por lotes de tinta.

Estampado y conformado

• 2 Mientras se fabrica la tinta, se construyen los componentes metálicos del bolígrafo. Las bolas de carburo de tungsteno suelen ser suministradas por proveedores externos. Otras partes del bolígrafo, como la punta y el cuerpo, se fabrican con varios moldes. Primero, las bandas de latón se insertan automáticamente en las máquinas de estampado, que cortan miles de discos pequeños. A continuación, los discos de latón se ablandan y se vierten en una cámara de compresión, que consta de un ariete de acero y un émbolo eyector con respaldo de resorte. El ariete de acero presiona el metal, provocando que el émbolo se retraiga y forzando el metal a entrar en un molde fundido a presión. Esto comprime el metal y forma las distintas piezas de la pluma. Cuando el pistón y el émbolo vuelven a sus posiciones originales, el exceso de metal se raspa y se recicla. A continuación, se abre el troquel y se expulsa la pieza del bolígrafo.
• 3 A continuación, se limpian y cortan las piezas formadas. Se sumergen en un baño para eliminar los aceites utilizados en el proceso de moldeo. Una vez que salen del baño, las piezas se cortan a las dimensiones de la pluma específica. Las piezas de la pluma se pulen a continuación con cepillos giratorios y se limpian de nuevo para eliminar los aceites residuales. Luego, la bola se puede insertar en la cavidad del punto.

Moldeado de la carcasa

• 4 Los componentes de plástico del bolígrafo se construyen simultáneamente con el otras piezas de bolígrafo. Pueden producirse mediante extrusión o moldeo por inyección. En cada enfoque, el plástico se suministra en forma de gránulos o polvo y se introduce en una tolva grande. El proceso de extrusión implica un gran tornillo en espiral, que fuerza el material a través de una cámara calentada, convirtiéndolo en una masa gruesa y fluida. Luego se fuerza a través de un troquel, se enfría y se corta. Con este método se fabrican piezas como el cuerpo de la pluma y el depósito de tinta.
• 5 Para piezas que tienen formas más complejas, como tapas, extremos y componentes mecánicos, se utiliza moldeo por inyección. En este proceso, el plástico se calienta, convirtiéndolo en un líquido que luego se puede inyectar a la fuerza en un molde. Después de que se enfría, solidifica y mantiene su forma después de que se abre el troquel.

Llenado y montaje de tinta

• 6 Una vez formados los componentes, se puede realizar el ensamblaje. Normalmente, el bolígrafo se coloca primero en el depósito de tinta. Luego, estas piezas se transportan a inyectores, que llenan el depósito con la tinta del color correspondiente. Si va a haber un resorte, se coloca en el cañón del depósito.

Montaje final, embalaje y envío

• 7 Luego, la punta y el depósito se colocan dentro del cuerpo principal de la pluma. En esta etapa, se incorporan otros componentes como la tapa y los extremos. También se realizan otros pasos de acabado, como agregar revestimientos o decoraciones o realizar una limpieza final. Los bolígrafos terminados se empaquetan de acuerdo con la forma en que se venderán. Los bolígrafos individuales se pueden colocar en blísteres con soporte de cartón. Los grupos de bolígrafos se empaquetan en bolsas o cajas. Estas unidades de venta se colocan en cajas, se apilan en palés y se envían a los distribuidores.

Control de calidad

La calidad de los componentes de la pluma se comprueba durante todas las etapas de fabricación. Dado que cada día se fabrican miles de piezas, es imposible inspeccionar cada una. En consecuencia, los inspectores de línea toman muestras aleatorias de piezas de bolígrafo en ciertos intervalos de tiempo y verifican que cumplan con las especificaciones establecidas de tamaño, forma y consistencia. El método de prueba principal es la inspección visual, aunque también se realizan mediciones más rigurosas. Se encuentran disponibles varios tipos de equipos de medición. Las medidas de longitud se realizan con un pie de rey, un micrómetro o un microscopio. Cada uno de estos difiere en precisión y aplicación. Para probar el estado de los revestimientos superficiales, se puede utilizar un medidor óptico plano o de superficie.

Al igual que las piezas sólidas de los bolígrafos, también se realizan pruebas de calidad en los lotes líquidos de tinta. Después de agregar todos los ingredientes al lote, se lleva una muestra al laboratorio de Control de Calidad (QC) para su análisis. Las características físicas se verifican para asegurarse de que el lote se adhiera a las especificaciones descritas en las instrucciones de la fórmula. El grupo de control de calidad realiza pruebas como la determinación del pH, controles de viscosidad y evaluaciones de apariencia. Si se determina que el lote está "fuera de las especificaciones", se pueden realizar ajustes. Por ejemplo, los colores se pueden ajustar agregando más tinte.

Además de estas pruebas específicas, también se colocan inspectores de línea en cada fase de fabricación. Inspeccionan visualmente los componentes a medida que se fabrican y verifican cosas como depósitos de tinta llenos inadecuadamente, bolígrafos deformados y piezas ensambladas incorrectamente. También se prueban muestras aleatorias del producto final para garantizar que un lote de bolígrafos escriba correctamente.

El futuro

La tecnología del bolígrafo ha mejorado enormemente desde la época de la primera invención patentada de Loud. La investigación futura se centrará en desarrollar nuevas tintas y bolígrafos mejor diseñados que sean más cómodos y duraderos. Además, los fabricantes se esforzarán por producir productos de mayor calidad al menor costo posible. Una tendencia que continuará será el desarrollo de materiales y procesos que utilizan metales y plásticos que han sufrido un procesamiento mínimo de su estado normal. Esto debería minimizar el desperdicio, aumentar la velocidad de producción y reducir el costo final de los bolígrafos.