Stylo à bille

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Un stylo à bille est un instrument d'écriture dont la pointe se rafraîchit automatiquement avec de l'encre. Il se compose d'une boule en métal formée avec précision, logée dans une douille sous un réservoir d'encre. Lorsque le stylo est déplacé le long d'une surface d'écriture, l'encre est délivrée. Même si les stylos à bille ont été brevetés pour la première fois à la fin du XIXe siècle, ils n'ont commencé à prendre de l'importance commerciale qu'au début des années 1950. Aujourd'hui, les stylos à bille dominent le marché des instruments d'écriture, vendant plus de cent millions de stylos chaque année dans le monde.

Historique

Alors que l'idée d'un stylo à bille existait depuis de nombreuses années, il a fallu trois inventeurs différents et près de 60 ans pour développer cet instrument d'écriture moderne. Le premier brevet pour cette invention a été délivré le 30 octobre 1888 à un homme du nom de John J. Loud. Son stylo à bille se composait d'un minuscule roulement à billes rotatif qui était constamment enduit d'encre par un réservoir au-dessus. Bien que cette invention fonctionnait, elle n'était pas bien adaptée au papier car elle fuyait et provoquait des bavures. Deux autres inventeurs, Ladislas Biro et son frère Georg, ont amélioré l'invention de Loud et breveté leur propre version, qui est devenue le premier stylo à bille commercialement important. Ces stylos fuyaient toujours, mais pas aussi gravement. Ils sont devenus populaires dans le monde entier, atteignant le sommet des ventes en 1944. L'année suivante, un autre inventeur, le baron Marcel Bich, a finalement résolu le problème des fuites et a commencé à fabriquer des stylos Bic à Paris. Au fil des ans, de nombreuses améliorations ont été apportées à la technologie et à la qualité des différentes parties du stylo, telles que l'encre, la bille, le réservoir et le corps.

Contexte

Le stylo à bille a été développé comme une solution aux problèmes liés à l'écriture avec un stylo plume. Les stylos à plume exigent que l'utilisateur rafraîchisse constamment le stylo en trempant sa pointe dans l'encre. Ce n'est pas nécessaire avec un stylo à bille car il est conçu avec son propre réservoir d'encre, qui utilise une action capillaire pour empêcher l'encre de couler. À la pointe du stylo se trouve une bille en rotation libre assise dans une douille. Seule une partie de cette boule est exposée; le reste se trouve à l'intérieur du stylo et est constamment baigné par l'encre du réservoir. En appuyant la pointe du stylo sur la surface d'écriture, la bille roule. Cette action de roulement transfère ensuite l'encre de l'intérieur du stylo à la surface d'écriture.

Bien que différents modèles de stylos à bille soient disponibles, de nombreux composants sont les mêmes. Les composants communs comprennent une bille, une pointe, de l'encre, un réservoir d'encre ou une cartouche et un boîtier externe. Certains stylos sont surmontés d'un capuchon pour l'empêcher de fuir ou d'endommager sa pointe. D'autres stylos utilisent un système de points rétractables pour la même raison. Ici, un petit ressort est fixé à l'extérieur du réservoir d'encre, et lorsqu'un bouton est enfoncé, la pointe est soit exposée, soit rétractée. Encore d'autres variétés de stylos à bille ont plusieurs cartouches d'encre, ce qui permet d'écrire dans différentes couleurs à l'aide d'un seul stylo. D'autres stylos ont des cartouches d'encre rechargeables. Un type de stylo a une cartouche sous pression qui permet à l'utilisateur d'écrire sous l'eau, sur de la graisse et dans l'espace.

Matières premières

Diverses matières premières sont utilisées pour fabriquer les composants d'un stylo à bille, notamment des métaux, des plastiques et d'autres produits chimiques. Lorsque les stylos à bille ont été développés pour la première fois, une bille d'acier ordinaire a été utilisée. Cette bille a depuis été remplacée par une bille texturée en carbure de tungstène. Ce matériau est supérieur car il est particulièrement résistant à la déformation. La balle est conçue pour être une sphère parfaite qui peut littéralement saisir la plupart des surfaces d'écriture. Sa surface est en fait composée de plus de 50 000 surfaces polies et creux. Les fosses sont reliées par une série de canaux continus dans toute la sphère. Cette conception permet à l'encre d'être présente à la fois sur la surface et à l'intérieur de la balle.

Les pointes de la plupart des stylos à bille sont en laiton, qui est un alliage de cuivre et de zinc. Ce matériau est utilisé en raison de sa résistance, de sa résistance à la corrosion, de son apparence attrayante et de sa capacité à être facilement mis en forme. D'autres pièces, comme la cartouche d'encre, le corps ou le ressort peuvent également être en laiton. L'aluminium est également utilisé dans certains cas pour fabriquer le corps du stylo, et l'acier inoxydable peut être utilisé pour fabriquer les composants du stylo. Les métaux précieux tels que l'or, l'argent ou le platine sont plaqués sur des stylos plus chers.

L'encre peut être spécialement fabriquée par le fabricant du stylo. Pour être utile dans un stylo à bille, l'encre doit être légèrement épaisse, sécher lentement dans le réservoir, et exempte de particules. Ces caractéristiques garantissent que l'encre continue de s'écouler sur le papier sans obstruer la balle. Lorsque l'encre est sur le papier, un séchage rapide se produit par pénétration et une certaine évaporation. Dans une formulation d'encre, divers pigments et colorants sont utilisés pour fournir la couleur. D'autres matériaux, tels que des lubrifiants, des tensioactifs, des épaississants et des conservateurs, sont également incorporés. Ces ingrédients sont généralement dispersés dans des matériaux tels que l'acide oléique, l'huile de ricin ou un plastifiant sulfonamide.

Un stylo à bille en plastique et métal de 1963 commémorant l'assassinat du président John F. Kennedy, Jr. (Provenant des collections du Henry Ford Museum &Greenfield Village.)

Jusqu'à l'avènement de l'ordinateur, les humains se sont efforcés de trouver des instruments d'écriture pour enregistrer des histoires et des chansons. Les premiers gribouillis étaient faits avec un bâton brûlé dans du sable. Au IVe siècle av. , les Sumériens utilisaient des stylos en roseau en forme de coin pour découper des formes picturales en tablettes d'argile. Les Egyptiens peignaient les hiéroglyphes avec des pinceaux faits de roseaux des marais et les anciens Chinois écrivaient avec des pinceaux de poils raides. Les Grecs et les Romains de l'Antiquité aiguisaient les anches rigides jusqu'à un point, ce qui donnait une chirographie tendue et précise.

La plume d'oie, faite de plumes d'oie ou de cygne, a été appréciée des écrivains pendant plus de 1 000 ans. La plume souple a été affûtée jusqu'à un point, fendue à la pointe pour permettre à l'encre de s'écouler librement et constamment réaffûtée. Une amélioration monumentale par rapport à la plume d'oie fut l'invention par Joseph Gillott de la plume en acier à la fin du XIXe siècle, qui ne nécessitait aucun affûtage et pouvait être séparée du corps du stylo et modifiée au besoin. Pourtant, l'écrivain a constamment plongé le stylo dans l'encre, espérant éviter les gouttes.

Les stylos à plume stockent l'encre à l'intérieur d'un réservoir à l'intérieur du stylo, la plume étant ainsi alimentée par un flux d'encre constant. Alonzo Cross présentait un "stylo stylistique" avec une pointe d'aiguille déposant de l'encre à la fin des années 1860, mais les taches et les frottis étaient encore courants. Cependant, le stylo à bille a pratiquement éradiqué les dégâts. Les stylos à bille fabriqués au début du siècle ont fui, sauté et laissé tomber de l'encre jusqu'en 1950, lorsqu'une nouvelle encre a été développée qui a rendu le stylo à bille fiable.

Nancy EV Bryk

Les plastiques sont devenus une matière première importante dans la fabrication des stylos à bille. Ils ont l'avantage d'être faciles à former, légers, résistants à la corrosion et peu coûteux. Ils sont principalement utilisés pour former le corps du stylo, mais sont également utilisés pour fabriquer la cartouche d'encre, le bouton-poussoir, le capuchon et une partie de la pointe. Différents types de plastiques sont utilisés, en fonction de leurs caractéristiques physiques. Les plastiques thermodurcissables, comme les résines phénoliques, qui restent durs en permanence après avoir été formés et refroidis, sont généralement utilisés dans la construction du corps, du capuchon et d'autres pièces. Les matières thermoplastiques restent flexibles. Il s'agit notamment de matériaux comme le polyéthylène haute densité (PEHD) et résines de vinyle, qui peuvent être utilisées pour fabriquer la plupart des composants du stylo.

Le processus de fabrication

Les stylos à bille sont fabriqués sur commande en grande quantité. Bien que chaque fabricant les fabrique légèrement différemment, les étapes de base comprennent la composition de l'encre, la formation des composants métalliques, le moulage des composants en plastique, l'assemblage des pièces, l'emballage, l'étiquetage et l'expédition. Dans les magasins avancés, les stylos peuvent passer de la matière première au produit fini en moins de cinq minutes.

Faire l'encre

• 1 De gros lots d'encre sont fabriqués dans une zone désignée de l'usine de fabrication. Ici, les ouvriers, appelés préparateurs, suivent les instructions de la formule pour fabriquer des lots d'encre. Les matières premières sont versées dans le réservoir de charge et soigneusement mélangées. Selon la formule, ces lots peuvent être chauffés et refroidis si nécessaire pour aider les matières premières à se combiner plus rapidement. Certaines des matières premières en plus grande quantité sont pompées et dosées directement dans le réservoir de charge. Ces matériaux sont ajoutés simplement en appuyant sur un bouton sur les commandes informatisées. Ces commandes régulent également les vitesses de mélange et les vitesses de chauffage et de refroidissement. Des contrôles de qualité sont effectués à différents moments du dosage de l'encre.

Emboutissage et formage

• 2 Pendant que l'encre est en cours de fabrication, les composants métalliques du stylo sont en cours de construction. Les billes de carbure de tungstène sont généralement fournies par des fournisseurs externes. D'autres parties du stylo, telles que la pointe et le corps, sont fabriquées à l'aide de divers moules. Tout d'abord, des bandes de laiton sont automatiquement insérées dans des machines d'estampage, qui découpent des milliers de petits disques. Les disques en laiton sont ensuite ramollis et versés dans une chambre de compression, qui se compose d'un vérin en acier et d'un piston d'éjection à ressort. Le vérin en acier appuie sur le métal, provoquant la rétraction du piston et forçant le métal dans un moule moulé sous pression. Cela comprime le métal et forme les différentes pièces du stylo. Lorsque le vérin et le piston reviennent à leur position d'origine, l'excès de métal est ensuite gratté et recyclé. Le dé est ensuite ouvert et le morceau de stylo est éjecté.
• 3 Les pièces formées sont ensuite nettoyées et découpées. Ils sont plongés dans un bain pour éliminer les huiles utilisées dans le processus de moulage. Après leur sortie du bain, les pièces sont ensuite découpées aux dimensions du stylo spécifique. Les morceaux de stylo sont ensuite polis par des brosses rotatives et nettoyés à nouveau pour éliminer les huiles résiduelles. La bille peut ensuite être insérée dans la cavité de la pointe.

Moulage du boîtier

• 4 Les composants en plastique du stylo sont construits simultanément avec le autres morceaux de stylo. Ils peuvent être produits par extrusion ou moulage par injection. Dans chaque approche, le plastique est fourni sous forme de granulés ou de poudre et est introduit dans une grande trémie. Le processus d'extrusion implique une grande vis en spirale, qui force le matériau à travers une chambre chauffée, ce qui en fait une masse épaisse et fluide. Il est ensuite forcé à travers une matrice, refroidi et coupé. Des pièces telles que le corps du stylo et le réservoir d'encre sont fabriquées par cette méthode.
• 5 Pour les pièces qui ont des formes plus complexes, comme les capuchons, les extrémités et les composants mécaniques, le moulage par injection est utilisé. Dans ce processus, le plastique est chauffé, le convertissant en un liquide qui peut ensuite être injecté de force dans un moule. Après refroidissement, il se solidifie et conserve sa forme après l'ouverture de la matrice.

Remplissage et assemblage d'encre

• 6 Une fois les composants formés, l'assemblage peut avoir lieu. Typiquement, le stylo à bille est d'abord attaché au réservoir d'encre. Ces pièces sont ensuite transportées vers des injecteurs, qui remplissent le réservoir avec l'encre de couleur appropriée. Si un ressort doit être présent, il est alors placé sur le canon du réservoir.

Assemblage final, emballage et expédition

• 7 La pointe et le réservoir sont ensuite placés à l'intérieur du corps principal du stylo. A ce stade, d'autres composants tels que le capuchon et les extrémités sont incorporés. D'autres étapes de finition, telles que l'ajout de revêtements ou de décorations ou la réalisation d'un nettoyage final, sont également effectuées. Les stylos finis sont ensuite emballés en fonction de la façon dont ils seront vendus. Les stylos individuels peuvent être placés dans des emballages blister avec des supports en carton. Les groupes de stylos sont emballés dans des sacs ou des boîtes. Ces unités de vente sont ensuite mises en caisses, empilées sur palettes et expédiées aux distributeurs.

Contrôle qualité

La qualité des composants du stylo est vérifiée à toutes les étapes de fabrication. Comme des milliers de pièces sont fabriquées chaque jour, l'inspection de chacune est impossible. Par conséquent, les inspecteurs de ligne prélèvent des échantillons aléatoires de morceaux d'enclos à certains intervalles de temps et vérifient qu'ils répondent aux spécifications définies en matière de taille, de forme et de consistance. La principale méthode de test est l'inspection visuelle, bien que des mesures plus rigoureuses soient également effectuées. Différents types d'équipements de mesure sont disponibles. Les mesures de longueur sont effectuées avec un pied à coulisse, un micromètre ou un microscope. Chacun d'eux diffère par sa précision et son application. Pour tester l'état des revêtements de surface, une jauge optique plate ou de surface peut être utilisée.

A l'instar des pièces solides des stylos, des tests de qualité sont également effectués sur les lots d'encre liquides. Une fois tous les ingrédients ajoutés au lot, un échantillon est prélevé au laboratoire de contrôle qualité (CQ) pour être testé. Les caractéristiques physiques sont vérifiées pour s'assurer que le lot respecte les spécifications décrites dans les instructions de la formule. Le groupe QC exécute des tests tels que la détermination du pH, les contrôles de viscosité et les évaluations d'apparence. S'il s'avère que le lot n'est pas conforme aux spécifications, des ajustements peuvent être effectués. Par exemple, les couleurs peuvent être ajustées en ajoutant plus de colorant.

En plus de ces tests spécifiques, des inspecteurs de ligne sont également postés à chaque phase de fabrication. Ils inspectent visuellement les composants au fur et à mesure de leur fabrication et recherchent des éléments tels que des réservoirs d'encre insuffisamment remplis, des stylos déformés et des pièces mal assemblées. Des échantillons aléatoires du produit final sont également testés pour s'assurer qu'un lot de stylos écrit correctement.

Le futur

La technologie des stylos à bille s'est considérablement améliorée depuis l'époque de la première invention brevetée de Loud. Les recherches futures se concentreront sur le développement de nouvelles encres et de stylos mieux conçus, plus confortables et plus durables. De plus, les fabricants s'efforceront de produire des produits de meilleure qualité au coût le plus bas possible. Une tendance qui se poursuivra sera le développement de matériaux et de procédés qui utilisent des métaux et des plastiques qui ont subi un minimum de traitement à partir de leur état normal. Cela devrait minimiser les déchets, augmenter la vitesse de production et réduire le coût final des stylos.