A Caneta Esferográfica

Introdução

Mesmo na era eletrônica do correio de voz, do e-mail e dos telefones celulares, não há como substituir o papel e a caneta. Mesmo enquanto navega pela Web, provavelmente você tem uma caneta por perto para anotar um telefone ou apenas para ficar rabiscando. Atualmente, as canetas esferográficas comuns são tão baratas que não paramos mais para pensar nelas. Provavelmente você deve ter sobre a sua mesa um porta-lápis com os seus mais variados tipos, os quais você talvez nem saiba de onde vieram.

Você alguma vez já se perguntou como a caneta esferográfica funciona? Por que é que a tinta não sai toda de uma vez? Neste artigo, falaremos sobre a história e a tecnologia por trás desses instrumentos de escrita tão populares, para que você possa entender como funcionam.

A tecnologia das canetas

A esferográfica é uma caneta que utiliza uma pequena esfera giratória feita de latão, aço ou carboneto de tungstênio, que libera tinta conforme você escreve. É muito diferente de seus predecessores: o cálamo, a caneta de pena, a caneta com ponta de metal e a caneta tinteiro.

Todas as canetas que precederam a esferográfica utilizavam uma tinta escura e aquosa que saía por meio de uma ação capilar. Os problemas com essa tecnologia são bem conhecidos, como por exemplo:

- o fluxo de tinta pode ser desigual;

- a tinta demora a secar (como ela fica exposta ao ar enquanto flui pela caneta, não pode secar rapidamente ou a caneta entupiria);

- o entupimento da saída de tinta, requerendo uma limpeza meticulosa.

Ao acrescentar à essa lista o fato de que as canetas tinteiro tendem a vazar dentro de um avião, você pode ver que todas as canetas até a Segunda Guerra Mundial apresentavam alguns problemas significativos aos seus usuários. Por isso, o mundo estava à espera de uma solução melhor.

A história da caneta esferográfica

O jornalista húngaro Laszlo Biro conhecia bem os problemas das canetas normais e, enquanto visitava a redação de um jornal, ele teve a idéia de criar uma caneta que utiliza uma tinta de secagem rápida, em vez da tinta da Índia. Observando que a tinta do jornal saía imediatamente seca e quase nunca borrava, Biro se dedicou a criar um novo tipo de instrumento de escrita que utilizasse uma tinta semelhante. Para evitar que sua caneta entupisse com uma tinta espessa, propôs o uso de uma pequena esfera de metal que rolava em uma extremidade do tubo onde estava esta tinta de secagem rápida. A esfera então teria duas funções: agir como um protetor para impedir que a tinta secasse e permitir que a tinta fluísse para fora da caneta a uma velocidade controlada.

Em 1938, Biro e seu irmão Georg, que era químico, entraram com um pedido de patente junto ao Departamento Europeu de Patentes (site em inglês). Laszlo Biro teve que deixar a Hungria e recebeu a patente em Paris. Começou então a produzir os primeiros modelos comerciais, as canetas Biro. Posteriormente, o governo britânico comprou os direitos da caneta patenteada para que pudessem ser utilizadas pela tripulação da Força Aérea Real. Além de serem mais resistentes que as convencionais, as canetas esferográficas funcionam em grandes altitudes onde há menos pressão (canetas tinteiro convencionais vazavam nessas circunstâncias). Seu desempenho de sucesso para a Força Aérea Real colocou a caneta Biro sob os holofotes, e durante a Segunda Guerra Mundial, a caneta esferográfica foi amplamente utilizada pelos militares.

Nos Estados Unidos, a primeira caneta esferográfica de sucesso a ser produzida comercialmente, que viria a substituir a caneta tinteiro comum, foi apresentada por Milton Reynolds, em 1945. Vinha com uma pequena esfera que liberava uma tinta pesada e gelatinosa sobre o papel. As Canetas Reynolds foram divulgadas como "a primeira caneta que escreve debaixo d'água". Reynolds vendeu 10 mil das canetas que criou logo que foram lançadas. Essas primeiras canetas eram caras (cerca de US$ 10 cada), principalmente por causa da nova tecnologia.

Em 1945, as primeiras canetas esferográficas acessíveis foram fabricadas quando o francês Marcel Bich desenvolveu um processo industrial de fabricação de canetas que reduzia significativamente o custo por unidade. Em 1949, Bich lançou suas canetas na Europa. Deu a elas o nome "BIC", uma versão abreviada do seu nome que seria fácil de lembrar. Dez anos depois, a BIC vendeu suas primeiras canetas no mercado norte-americano.

No início, os consumidores relutavam em comprar uma caneta BIC, já que tantas outras canetas haviam sido lançadas sem sucesso no mercado dos EUA por outros fabricantes. Para acabar com essa relutância, a empresa BIC criou uma campanha em rede nacional de televisão para contar aos consumidores que esta caneta esferográfica "escreve logo de cara, sempre!" e que seu preço era de apenas US$ 0,29. A BIC também lançou anúncios de TV que mostravam as canetas sendo atiradas de rifles, amarradas a patins de gelo e até montadas sobre britadeiras. Após um ano, a concorrência forçou a queda de preços para US$ 0,10 por caneta. Hoje, a empresa BIC fabrica milhões de canetas esferográficas por dia.

Design da caneta esferográfica

A peça principal de uma caneta esferográfica é, obviamente, a esfera. Ela age como um amortecedor entre o material sobre o qual você está escrevendo e a tinta de secagem rápida que está dentro da caneta. A esfera gira livremente e libera a tinta, enquanto é constantemente abastecida pelo reservatório (em geral, um tubo plástico estreito com tinta dentro).

A esfera se mantém no lugar por um encaixe e, embora seja apertado, ainda há espaço suficiente para que ela role, enquanto você escreve. À medida que a caneta desliza pelo papel, a esfera gira e a gravidade puxa a tinta do reservatório para a esfera, para depois ser transferida para o papel. É este mecanismo de rolagem que permite que a tinta flua no topo da esfera e saia no papel em que você está escrevendo. Ao mesmo tempo, impede que a tinta que está dentro do reservatório entre em contato com o ar e seque.

Pelo fato da ponta de uma caneta esferográfica ser tão pequena, é difícil visualizar como a esfera e o encaixe funcionam de fato. Uma maneira de entender bem é analisando um frasco de desodorante antitranspirante roll-on, que utiliza a mesma tecnologia em uma escala muito maior. O recipiente de um roll-on tem os mesmos objetivos de uma caneta esferográfica: impedir que o ar entre em contato com o líquido antiperspirante e facilitar a aplicação do desodorante. Nesta escala, é fácil ver como o mecanismo funciona.

Se você olhar dentro do recipiente, o que você vê é extremamente simples: a esfera fica exposta para que possa capturar o líquido antiperspirante.

As duas fotos abaixo mostram como a esfera se acomoda no encaixe.

A caneta esferográfica funciona exatamente da mesma forma. A pequena esfera fica em cima do encaixe e a parte posterior da esfera fica exposta para que possa capturar a tinta do reservatório.

A esfera fica encaixada, mas ainda há espaço suficiente para poder rolar livremente.

O tamanho da linha que a esferográfica desenha é determinada pela largura da ponta esférica. Uma caneta "zero ponto cinco" (0,5mm) tem uma esfera que desenhará uma linha com 0,5mm de largura, e a caneta "zero ponto sete" (0,7mm) desenhará uma linha com 0,7mm de largura. Existem canetas esferográficas com largura de até 0,1 mm (ultrafina).

A tinta

A tinta é um líquido ou uma pasta que vem em diversas cores (em geral preta ou azul), e é utilizada para escrever e imprimir. É composta de um pigmento ou um corante dissolvido ou disperso em um liquido chamado de veículo.

De acordo com a Enciclopédia Britânica, tintas para escrita datam de 2500 a.C., e eram utilizadas nos hieróglifos encontrados no Egito antigo e na China. Consistiam de negro-de-fumo moído em uma solução de cola ou goma. O resultado da mistura era moldado em forma de varetas e deixado para secar. Antes de serem utilizadas, as varetas eram misturadas com água.

Sucos, extratos e suspensões de substâncias de plantas, animais e minerais de várias cores também foram utilizados como tintas, incluindo a alizarina, o ombú, a cochonila e a sépia. Durante muitos séculos, uma mistura de sal de ferro solúvel com um extrato de tanino era utilizada como tinta para escrita e, hoje, é a base das tintas azul e preta.

As tintas modernas de secagem rápida em geral contêm três elementos:

- o veículo

- ingredientes de coloração

. pigmentos

. agentes

. laca

- aditivos

O veículo de tinta pode ser de base vegetal (semente de linho, resina, ou óleos extraídos da madeira), o qual seca mediante a penetração e a oxidação, ou à base de solvente (como o querosene), que seca por meio da evaporação. Este veículo é uma solução levemente preto-azulada, e o traço feito com essa tinta é de difícil leitura.

Para tornar a escrita mais escura e legível, os ingredientes de coloração (corantes) são adicionados. Os ingredientes de coloração podem ser pigmentos, que são partículas finas e sólidas fabricadas a partir de substâncias químicas, que em geral não dissolvem em água e são levemente solúveis em solventes, podem ser agentes, e são fabricados a partir de substâncias químicas e solúveis tanto em água como em solventes ou podem ser lacas, criadas por meio da fixação de agentes de coloração em alumínio pulverizado.

O preto, a cor de tinta padrão, é derivado de um pigmento orgânico, o carbono. Os pigmentos coloridos são compostos inorgânicos do crômio (amarelo, verde e laranja), molibdênio (laranja), cádmio (vermelho e amarelo) e ferro (azul).

Os aditivos estabilizam a mistura e dão à tinta outras características desejáveis. Dependendo do meio pelo qual a tinta é fabricada (canetas, gráficas e impressoras) e o material a ser impresso, as proporções mudam.

No caso da caneta esferográfica, a tinta é muito espessa e seca rápido. É espessa para que não vaze pelo reservatório, mas fina o suficiente para reagir à gravidade. É por isso que uma caneta esferográfica normal não escreve com a ponta virada para cima. Precisa da gravidade para puxar a tinta para a esfera.

Tinta antiga

. negro-fumo - uma fuligem fina em pó depositada em combustão incompleta de materiais carbônicos e usada principalmente como pigmento para tintas, esmaltes e tintas para impressão

. tanino - uma substância à base de plantas, solúvel em água e de rápida adesão utilizada especialmente em curtimento, tingimento ou fabricação de tinta

. sulfato ferroso - um sal de ferro (FeSO4)

Canetas esferográficas menos comuns

Duas das mais interessantes invenções no mundo das canetas esferográficas incluem as space pens (canetas espaciais) e as canetas apagáveis.

Space pens

As space pens, ou canetas pressurizadas, são uma novidade tecnológica. O reservatório de tinta de uma space pen é pressurizada (cerca de 40 psi) com uma tinta viscoelástica especial (semelhante a uma cola de borracha espessa). A ponta esférica deve girar para que a tinta espessa se transforme em líquido, permitindo que a escrita seja suave e confiável na maioria das superfícies, até mesmo debaixo d'água. Canetas esferográficas comuns precisam da gravidade para movimentar a tinta e ter uma abertura na parte superior do cartucho para permitir que o ar reponha a tinta à medida que é utilizada. Não há nenhum orifício nas space pens, de modo que a eliminação de tinta evaporada ou não utilizada e qualquer vazamento acontecem na parte traseira do reservatório de tinta. Além disso, uma space pen pode durar até 100 anos, em comparação a média de vida de dois anos de uma caneta esferográfica comum.

Desde os anos 60, quando a "corrida espacial" (site em inglês) começou, as space pens vêm sendo utilizada pelos astronautas norte-americanos em todos os vôos espaciais tripulados, inclusive nas viagens à Lua, e também foram utilizadas por muitos cosmonautas russos nas viagens espaciais a bordo da Soyuz e da estação espacial MIR.

Canetas apagáveis

As canetas apagáveis fizeram o maior sucesso quando foram lançadas, no começo dos anos 80. Combinam a facilidade de leitura que as tintas preta e azul permitem com a funcionalidade de apagar o que foi escrito, como o lápis. Embora essas canetas ainda sejam fabricadas com nomes como Gillette Eraser Mate, já não são tão utilizadas como costumavam ser.

A diferença entre as canetas esferográficas apagáveis e as tradicionais é a tinta. Em vez de serem feitas de óleos e corantes, são feitas de cola de borracha. À medida que você escreve, a ponta esférica rola pelo papel e libera a tinta de cola de borracha (o resultado dessa marca é chamado de traço). As canetas apagáveis modernas permitem que o traço da caneta esferográfica seja de uma cor preta, ou qualquer outra, intensa e definida, muito semelhante ao da tinta de uma caneta comum, mas que pode ser apagado facilmente, logo após a escrita (em geral, até 10 horas depois). Após esse período, o traço endurece e não pode mais ser apagado.

Em geral, a tinta apagável é composta de 15 a 45% (de acordo com o peso) de borracha natural, dissolvida em uma série de solventes orgânicos voláteis com pontos de ebulição variáveis.