Stylo à bille La présente invention a pour objet un stylo à bille, dans lequel l'encre est amenée vers la bille sous l'effet d'une pression exercée dans le réservoir et obtenue par réaction chimique.
On connaît déjà certains stylos à bille dans les quels des substances chimiques, dont la réaction en tre elles provoque un dégagement de gaz, sont incor porées dans le réservoir pour exercer une pression sur l'encre et la pousser en direction de la bille.
Tou tefois, la fabrication de ces stylos est très délicate, étant donné que le maintien d'une pression égale constante dans le réservoir du stylo, dont la bille et son siège sont soumis à l'usure, en provoquant une augmentation du jeu entre ces deux pièces, aurait pour effet d'amener un débit d'encre plus élevé en fin d'utilisation du stylo qu'à l'origine, ce qui provoque rait des bavures d'encre lors de l'écriture.
La présente invention a pour but de remédier aux inconvénients précités découlant de l'usure de la bille et de son siège. A cet effet, le stylo selon l'invention est caractérisé par des moyens agissant par effet chi mique et physique pour assurer dans le réservoir une pression initialement légèrement supérieure à la pres sion atmosphérique, mais décroissante au fur et à mesure de la vidange du réservoir, pour obtenir un débit d'encre sensiblement constant malgré l'usure de la bille et de son siège.
Le dessin annexé représente, schématiquement et à titre d'exemple, deux formes d'exécution du stylo à bille selon l'invention.
La fig. 1 est une coupe longitudinale d'une car touche du stylo de la première forme d'exécution. La fig. 2 étant une vue semblable d'une cartouche du stylo de la seconde forme d'exécution. Seule la cartouche de ce stylo à bille a été repré sentée au dessin. Cette cartouche comprend un réser voir tubulaire 1, contenant une certaine réserve d'en cre 2. A l'une des extrémités du réservoir 1 est fixée une pointe traceuse 3 de construction classique. L'au tre extrémité du réservoir 1 est fermée par un bou chon 4 pouvant être constitué par un bouchon de caoutchouc ou autre matière plastique semblable.
L'espace 5 situé au-dessus du niveau d'encre con tient un gaz sous pression. Dans l'exemple représenté, ce gaz sous pression est dégagé par réaction chi mique de deux substances contenues, l'une dans un bouchon de matière pâteuse 7 destiné à suivre le ni veau d'encre 9 au fur et à mesure de son écoulement, l'autre substance active étant contenue dans un liqui de 8 en contact avec le bouchon de pâte 7.
Comme substances actives, on peut, par exemple, utiliser une substance caustique, par exemple de la soude ou du bicarbonate de soude et une substance acide, par exemple de l'acide acétique ou vinaigre. Le bicarbonate de soude peut être mélangé à une substance graisseuse destinée à former avec lui la pâte constituant le bouchon 7. Quant à l'acide acé tique, il peut être utilisé sous forme de solution aqueuse pour former le liquide 8.
Le fonctionnement d'un tel stylo se fait de la ma nière suivante Lors de l'entrée en contact de l'acide acétique contenu dans le liquide 8 avec le bicarbonate de soude contenu dans la surface du bouchon pâteux 7, il se produit un dégagement de gaz donnant nais sance à une certaine pression dans l'espace 5 du ré servoir 1. La solution aqueuse de vinaigre est choisie telle que la pression créée par dégagement de gaz dans l'espace 5, ne soit que légèrement supérieure à la pression atmosphérique. Sous. l'effet de cette pres sion, l'encre 2 contenue dans le réservoir 1 est donc poussée en direction de la pointe traceuse 3 pour alimenter la bille.
La réaction s'effectuant entre la couche supé rieure de bicarbonate de soude contenu dans le bou chon 7 et la solution de vinaigre formant le liquide 8, donne naissance à une couche neutralisante 6 dis posée entre les deux substances actives, ce qui ralentit la réaction et ainsi le dégagement de gaz. La couche neutralisante 6 est formée, d'une part, du sel ré sultant de la réaction des deux substances actives, et, d'autre part, d'une certaine épaisseur de matière graisseuse qui entourait la portion de bicarbonate de soude ayant pris part à la réaction.
Après une certaine utilisation du stylo et lorsque l'encre 2 a baissé dans le réservoir 1, une nouvelle réaction peut reprendre naissance entre les deux subs tances actives, de manière fractionnée, après que la couche neutre 6 a été désagrégée par son déplace ment dans le réservoir 1, sous l'effet de l'écoulement de l'encre 2.
Ainsi, la réaction reprend entre le bi carbonate de soude et la solution de vinaigre, et un nouveau dégagement de gaz, destiné à compenser l'accroissement du volume de l'espace 5, a lieu. Tou tefois, comme le vinaigre formant le liquide 8 est de plus en plus dilué et comme la quantité de bicarbo nate de soude pouvant prendre part à la réaction est de plus en plus faible, la pression résultant du dé gagement gazeux dans l'espace 5 est décroissante.
Cette diminution de la pression dans le réservoir 1, qui devient de plus. en plus marquée au fur et à me sure de l'utilisation du stylo, a pour but de compen ser l'augmentation du jeu qui se produit de façon continue entre la bille et son siège dans la pointe tra ceuse 3 et qui aurait pour effet un débit exagéré d'encre.
Cette diminution de pression est obtenue par le choix de la concentration de vinaigre, de même que la quantité de bicarbonate de soude contenu dans la matière pâteuse formant le bouchon 7. On évite ainsi toute bavure d'encre lorsque le stylo approche de sa vidange complète.
Dans la seconde forme d'exécution de cartouche représentée à la fig. 2, l'une des substances actives est constituée par un métal, alors que l'autre est cons tituée par un acide. Dans cette forme d'exécution, le réservoir 1 est revêtu intérieurement d'une couche protectrice 10 constituée, par exemple, par un vernis plastique ou une couche de dorure déposée électroly- tiquement. Cette couche protectrice sert de support à une couche de métal 11 déposée par galvanoplastie, par exemple. Cette couche de métal 11 peut être constituée soit par une couche de cuivre, soit par une couche de zinc ou de tout autre métal.
Dans l'espace 5 situé au-dessus du niveau 9 de la réserve d'encre 2, est introduit un acide 12, sous forme li quide ou pâteuse, par exemple.
L'entrée en contact de l'acide 12 avec le métal formant la couche 11 provoque un dégagement ga- zeux. Dans le cas d'utilisation d'acide sulfurique et de zinc comme substances actives, le gaz produit est de l'hydrogène qui remplit l'espace 5 en créant dans celui-ci une surpression. L'encre 2 est donc refoulée en direction de la pointe traceuse 3 par la pression exercée dans l'espace 5 par le gaz résultant de la réaction chimique.
Au fur et à mesure de l'écoulement de l'encre lors de l'utilisation du stylo, une nouvelle portion de la paroi intérieure du réservoir 1, c'est-à-dire une nou velle portion de métal entre en contact avec l'acide 12, ce qui produit un renouvellement de dégagement de gaz. Toutefois, l'action de l'acide 12 sur le métal 11 diminue au fur et à mesure de l'écoulement de l'encre, par neutralisation progressive de l'acide 12. De ce fait, la pression dans l'espace 5 diminue au fur et à mesure de l'utilisation du stylo, ce qui permet d'obtenir un débit d'encre sensiblement constant, mal gré l'usure de la bille et de son siège.
En variante de cette seconde forme d'exécution, les couches 10 et 11 pourraient être supprimées, le réservoir 1 lui-même formant le métal se faisant at taquer par l'acide 12 pour développer un gaz dans l'espace 5. Dans ces conditions, bien entendu, l'épais seur du réservoir 1 devrait être choisie en consé quence, pour éviter sa perforation.
On pourrait aussi utiliser un réservoir 1 en ma tière plastique par exemple, ce réservoir en matière plastique étant revêtu d'une fine couche métallique.
Dans une autre forme d'exécution encore, le mé tal devant entrer en réaction avec l'acide 12 pour rait être formé par un simple fil introduit dans le réservoir 1 qui serait lui-même protégé de toute at taque par un revêtement de protection tel que le revêtement 10, par exemple. Ce fil pourrait être dis posé de manière à plonger dans l'encre 2, de sorte qu'une portion de métal serait découverte par l'en cre au fur et à mesure de son écoulement, permettant ainsi son attaque par l'acide 12 et le dégagement du gaz.
Du fait de la plus grande acidité de l'acide 12 au début de l'utilisation du stylo et de la surface de contact importante avec laquelle il peut réagir dans l'espace 5, la pression initiale résultant du dévelop pement de gaz dans cet espace 5 est nécessairement supérieure à la pression finale qui régnera dans le réservoir 1 lorsque l'encre approchera de son niveau minimum. Le fait d'introduire le bouchon 4 dans le réservoir pour obturer celui-ci après remplissage par l'encre et introduction de l'acide 12 provoque, lui aussi, une surpression initiale dans l'espace 5.
Les stylos à bille décrits ci-dessus sont tout par ticulièrement intéressants pour l'utilisation d'encres de viscosité élevée, encres se trouvant dans un état semi-plastique ou plastique à température ambiante.
Ballpoint pen The present invention relates to a ballpoint pen, in which the ink is supplied to the ball under the effect of pressure exerted in the reservoir and obtained by chemical reaction.
Certain ballpoint pens are already known in which chemical substances, the reaction of which gives off gas, are incorporated in the reservoir in order to exert pressure on the ink and push it in the direction of the ball.
However, the manufacture of these pens is very delicate, given that the maintenance of a constant equal pressure in the reservoir of the pen, whose ball and its seat are subject to wear, causing an increase in the clearance between these pens. two pieces, would have the effect of bringing a higher ink flow at the end of use of the pen than at the origin, which would cause ink smears during writing.
The object of the present invention is to remedy the aforementioned drawbacks arising from the wear of the ball and of its seat. For this purpose, the pen according to the invention is characterized by means acting by chemical and physical effect to ensure in the tank a pressure initially slightly higher than atmospheric pressure, but decreasing as the tank is emptied. , to obtain a substantially constant ink flow despite the wear of the ball and its seat.
The appended drawing represents, schematically and by way of example, two embodiments of the ballpoint pen according to the invention.
Fig. 1 is a longitudinal section through a key of the pen of the first embodiment. Fig. 2 being a similar view of a cartridge of the pen of the second embodiment. Only the cartridge of this ballpoint pen has been shown in the drawing. This cartridge comprises a tubular tank see 1, containing a certain reserve of cre 2. At one end of the tank 1 is fixed a tracer point 3 of conventional construction. The other end of the reservoir 1 is closed by a plug 4 which may be constituted by a stopper of rubber or other similar plastic material.
The space 5 above the ink level contains a pressurized gas. In the example shown, this pressurized gas is released by chemical reaction of two substances contained, one in a plug of pasty material 7 intended to follow the ink level 9 as it flows, the other active substance being contained in a liqui of 8 in contact with the plug of paste 7.
As active substances, it is possible, for example, to use a caustic substance, for example sodium hydroxide or sodium bicarbonate and an acidic substance, for example acetic acid or vinegar. The baking soda can be mixed with a greasy substance intended to form with it the paste constituting the plug 7. As for acetic acid, it can be used in the form of an aqueous solution to form the liquid 8.
The operation of such a pen is done as follows When the acetic acid contained in the liquid 8 comes into contact with the sodium bicarbonate contained in the surface of the pasty stopper 7, a release occurs of gas giving rise to a certain pressure in space 5 of tank 1. The aqueous solution of vinegar is chosen such that the pressure created by the release of gas in space 5 is only slightly greater than atmospheric pressure . Under. the effect of this pressure, the ink 2 contained in the reservoir 1 is therefore pushed in the direction of the tracer point 3 to supply the ball.
The reaction taking place between the upper layer of baking soda contained in the cap 7 and the vinegar solution forming the liquid 8, gives rise to a neutralizing layer 6 dis posed between the two active substances, which slows down the reaction. and thus the evolution of gas. The neutralizing layer 6 is formed, on the one hand, of the salt resulting from the reaction of the two active substances, and, on the other hand, of a certain thickness of fatty material which surrounded the portion of baking soda having taken part. to the reaction.
After a certain use of the pen and when the ink 2 has dropped into the reservoir 1, a new reaction can start again between the two active substances, in a fractional way, after the neutral layer 6 has been broken up by its displacement in the reservoir 1, under the effect of the flow of ink 2.
Thus, the reaction resumes between the sodium bicarbonate and the vinegar solution, and a new evolution of gas, intended to compensate for the increase in the volume of space 5, takes place. However, as the vinegar forming liquid 8 is more and more diluted and as the quantity of sodium bicarbonate which can take part in the reaction is increasingly low, the pressure resulting from the release of gas into the space 5 is decreasing.
This decrease in pressure in tank 1, which becomes more. more marked as the pen is used, the purpose of which is to compensate for the increase in play which continuously occurs between the ball and its seat in the tracer point 3 and which would have the effect of excessive ink flow.
This pressure reduction is obtained by the choice of the vinegar concentration, as well as the quantity of baking soda contained in the pasty material forming the stopper 7. This prevents any ink smearing when the pen approaches its complete emptying. .
In the second embodiment of the cartridge shown in FIG. 2, one of the active substances is made up of a metal, while the other is made up of an acid. In this embodiment, the reservoir 1 is internally coated with a protective layer 10 consisting, for example, of a plastic varnish or an electrolytically deposited layer of gilding. This protective layer serves as a support for a metal layer 11 deposited by electroplating, for example. This metal layer 11 may be formed either by a layer of copper or by a layer of zinc or any other metal.
In the space 5 located above the level 9 of the ink reserve 2, is introduced an acid 12, in liquid or pasty form, for example.
The contact of the acid 12 with the metal forming the layer 11 causes a release of gas. When sulfuric acid and zinc are used as active substances, the gas produced is hydrogen which fills the space 5, creating an overpressure therein. The ink 2 is therefore discharged in the direction of the tracer tip 3 by the pressure exerted in the space 5 by the gas resulting from the chemical reaction.
As the ink flows during the use of the pen, a new portion of the inner wall of the reservoir 1, that is to say a new portion of metal comes into contact with the acid 12, which produces a renewal of gas evolution. However, the action of the acid 12 on the metal 11 decreases as the ink flows, by progressive neutralization of the acid 12. As a result, the pressure in the space 5 decreases. as the pen is used, which makes it possible to obtain a substantially constant ink flow, despite the wear of the ball and of its seat.
As a variant of this second embodiment, the layers 10 and 11 could be omitted, the reservoir 1 itself forming the metal being attacked by the acid 12 to develop a gas in the space 5. Under these conditions , of course, the thickness of the reservoir 1 should be chosen accordingly, to avoid its perforation.
It would also be possible to use a reservoir 1 made of plastic for example, this reservoir made of plastic material being coated with a thin metal layer.
In yet another embodiment, the metal having to react with the acid 12 could be formed by a simple wire introduced into the reservoir 1 which would itself be protected from any attack by a protective coating such as than coating 10, for example. This wire could be arranged so as to immerse in the ink 2, so that a portion of metal would be discovered by the ink as it flows, thus allowing its attack by the acid 12 and the release of gas.
Due to the greater acidity of acid 12 at the start of pen use and the large contact surface with which it can react in space 5, the initial pressure resulting from the development of gas in this space 5 is necessarily greater than the final pressure which will prevail in the reservoir 1 when the ink approaches its minimum level. The fact of introducing the stopper 4 into the reservoir to close the latter after filling with ink and introducing the acid 12 also causes an initial overpressure in the space 5.
The ballpoint pens described above are of particular interest for the use of high viscosity inks, inks being in a semi-plastic or plastic state at room temperature.