Milyen anyagokból készül a tintavezető és mi a szerepe a töltőtoll működésében?
A Trivialitás törvénye a Wikipédia szerint „azt jelenti, hogy egy szervezetben a vezetőségi tagok hajlamosak a különböző témákat nem súlyuknak és költségüknek megfelelő részletességgel tárgyalni.”
Ezt az elég száraz megfogalmazást egy nagyon szórakoztató példával szokás illusztrálni. Eszerint (mese következik), a várost vezető bizottság összeül, hogy két napirendi pontot megvitasson. Az első pont egy atomerőmű megépítésére vonatkozó sokmilliárdos szerződés aláírásáról szól, amit rövid idő alatt meg is szavaznak. A második pont egy ehhez kapcsolódó biciklitároló megépítését terjeszti elő, aminek műszaki részleteiben (annak anyaga, annak festése stb.) mélyen elmerülnek a bizottsági tagok és hosszas vita után jutnak csak egyezségre.
A történet esszenciája, hogy az ember általában olyan kérdésekben foglal legszívesebben állást, amelyek egyszerűek, hétköznapiak. Ilyesminek találom az ABS vs Ebonit tintavezető „bizottsági vitát”. Csaba tintaadagolókról szóló remek bevezetőjét – melyet ezúton is javaslok mindenkinek, aki töltőtollakkal foglalkozik elolvasásra – valahol ezen a ponton zárta, úgyhogy itt szeretném a fonalat fölvenni.
Mellékszál: a Montblanc „Edelharz / Precious resin” legendát nagyon jól dolgozta fel egy ausztrál egyetemi professzor az ide vágó blogbejegyzésében. De ha már valaki felkereste az oldalt, javaslom olvasson bele többi szösszenetébe is mert nagyon érdekesek, olvasmányosak.
Mielőtt a tintavezető anyagának részleteiben elmerülnénk, tegyünk egy lépést hátra és vizsgáljuk meg a töltőtoll egészének működését.
Így működik a töltőtoll
A töltőtoll működésének megértése (ez esetemben nagyon távol áll a teljességtől – így a továbbiakban leírtak közel egésze csak egy felületes fordítása – értsd: csentem – Amadeus W. német „töltőtollmérnök” által a blogjában írtaknak, viszont a tintaadagolónál, illetve még általánosabban a tartálynál kezdődik.
Ha csak egy sima palackra gondolunk, akkor abból száját lefelé fordítva a folyadék általános tapasztalat szerint mind kifolyik. Továbbmegyek, az eltávozó folyadék helyére levegő kerül. Ha viszont az eltávozó folyadék helyére a levegő nem találja meg az utat akkor kevéske folyadék eltávozása után egy egyensúlyi helyzetben fog megállni a folyadékoszlop. Valahogy úgy, mint a madáritató tartályban:
Ezzel a vákuum/folyadékoszlop egyensúllyal képzelhető el a töltőtoll alapvető működése is:
Ha részletesebben megvizsgáljuk, a következő lépés a felületi feszültség, illetve a hajszálcsövesség (kapilláris hatás – ez itt a reklám helye 😊) szépségeiben való elmerülés, úgyhogy búvárszemüveget fel!
Definícióért ismét a Wikipédiához fordulnék:
A hajszálcsövesség (idegen szóval kapillaritás, kapilláris hatás vagy kapilláris effektus) a folyadékok azon tulajdonsága, hogy képesek szűk, keskeny térben a nehézségi erő ellenében is mozogni. Ez a jelenség sok helyen tapasztalható, mint például porózus papíron, papírtörölközőn, hajszálcsövekben, a talajban stb.
Gyakorlati megfigyelés alapján különböző folyadékok többé vagy éppen kevésbé „szeretik” a velük érintkező szilárd anyagokat. A föntebbi illusztráció szerint például a higany „nem szereti” a bele mártott üveg csövet míg ezzel szemben a víz ugyanazt éppen, hogy „szereti”, sőt minél szűkebb a cső annál inkább teszi ezt. Az egészen kicsi réseket – mint például a papír zsebkendő illetve a fehéring szövetének szálai közötti – a töltőtollal írok bizonyosan tudják már: a vízalapú tinta egyenesen „imádja”.
Íme egy grafikon, amit maga a természet rajzolt, ahol két üveglap között a víz felszalad, méghozzá minél kisebb a rés a kettő között, annál magasabbra.
Ez a fizikai jelenség megint csak egy egyensúly, melynek magyarázata a felületi feszültség (és a súlyerő/gravitáció) jelenségében keresendő.
A felületi feszültség
Nézzük, mit is ír a felületi feszültségről a Wikipedia! WIKI! Gyere be!
A felületi feszültség a folyadékok alapvető tulajdonsága, ami miatt a folyadékok a lehető legkisebb fajlagos felületű alakzatot (gömb) igyekeznek felvenni, ha külső erőtér nem hat rájuk. Oka a folyadék részecskéi (atomok, egyszerű és összetett ionok, molekulák vagy ezekből felépülő kisebb aggregátumok) között fellépő kohéziós erő.
Az ezt leíró egyenlet:
Vicceltem 🙂
Ezt inkább Sultis Attila úr mesélje el saját képeivel (utólagos engedelmével – részemről tisztelettel és hálás köszönettel):
Fogadjuk el, hogy a fentebb ábrázolt fejére fordított tartályból (palackból), ha elegendően szűk a szája, akkor már nem is annyira a gravitáció lesz, ami kiszívja (illetve benn tartja) a tartályból(ban) a folyadékot, hanem a hajszálcsövesség.
Tehát akár beépített (integrált) töltőrendszer, tintaadagoló (konverter), patron (cartridge) vagy épp csak a tolltest ürege (eye-dropper) tollunk tintatartálya, abból a tintának a tollhegyig vezető útját a hajszálcsövesség fizikája fogja leírni.
Ezt az egész elméletet csak azért írtam le, hogy mire központi témánkhoz érünk (Ebonit vs. ABS) senkinek ne legyen kedve az elméletekhez, fizikához, egyenletekhez; még kevésbé a hosszú molekulaláncok szemezgetéséhez. Szóval a továbbiakban legyen elég csak ennyi:
Az ebonit
1852-ben Charles Goodyear feltalálta a keménygumit, amit a görög ebenosz (έβενος = ébenfa) szóból ebonitnak nevezett el.
Goodyear úgy állította elő az anyagot, hogy a kaucsukhoz a vulkanizáláshoz szükségesnél több ként adagolt (akár 30%-ot), majd a jól átgyúrt masszát 150°C-ra hevítette. A keménység és rugalmasság fokozására később sellakot is adagolt hozzá.
Molekuláris szerkezete így néz ki:
Az ABS
Az akrilnitril-butadién-sztirol (ABS) egy jó ütésálló képességgel, nagy keménységgel és szilárdsággal, jó hőállósággal és vegyszerállósággal rendelkező hőre lágyuló műanyag, az amorf polimerek közé tartozik. Magas a felületi fénye, ezért legtöbbször burkolatként alkalmazzák.
Előállítása sztirol és akrilnitril, tömb- vagy emulziós polimerizációjával történik polibutadién jelenlétében. Ekkor hosszú polibutadién láncok keletkeznek rövidebb polimerizált akrilnitril-sztirol kopolimer keresztkötésekkel.
Tehát mindkét esetben polimerekről van szó – éppen csak az egyik egy fából folyik ki és azután kerül be az üzembe míg a másik már csak alkotóelemeiben kerül be ugyanoda és pottyan ki végül karkötő, LEGO™, stb. formájában.
Amadeus W. mérnök úr a tintavezetőkről (ezek kifejlesztésével foglalkozott) szóló hosszú és részletes értekezésében végig veszi a tinták, polimerek (természetes- és műanyagok) kölcsönhatásait, szemügyre véve a fentebb leírt jelenségek (hajszálcsövesség, felületi feszültség) szerepét (különböző hőmérsékletek, nyomások és tintaviszkozitások tükrében) egészen a tollhegy és a papír fizikai kapcsolatáig levonva végső következtetését – tehát elméletekre és kísérleti eredményekre alapozva – miszerint a két tintavezető variációnál (Ebonit és ABS) nem azok anyaguk, hanem a felületük kiképzése (mikrogeometriája) a meghatározó. Így lehet, hogy a megfelelő felületi kezeléssel (kémiai maratás és hasonló finomságok) adott esetben az ABS tintavezető jobban is teljesít, mint az Ebonit.
Aki fordításomnak nem hisz, angol nyelven olvashatja az eredetit itt.
Esetleg, ha valaki mégis elmerülne a szilárd felületek vízzel való érintkezésének világában akkor még a Wikipédia hidrofób és hidrofil címszavakhoz tartozó bejegyzéseit ajánlanám:
Bátran ajánlom még „The Action Lab” látványos hidrofil porral megszórt hidrofób papiros paradox demonstrációját (egy kis etimológiával megfűszerezve).
Valamint, ha valaki tényleg csak a látványra kíváncsi akkor – egyik kedvenc csatornám – a „The Slow Mo Guys” duó vizen pattogó vízcsepp videóját tudom ajánlani.
Ezek után bátorkodom javasolni az Ebonit/ABS tintavezető kérdést illetően, hogy a következő klubtalálkozón a bizottság összeüljön és a vitát ott az ülésen véglegesen lezárja!
Köszönetnyilvánítás
- Hálás köszönettel Amadeus W. „töltőtollmérnök” úrnak a Fountain Pen Design írójának monumentális munkájáért, amit a töltőtollak működésének megértéséért és megértetéséért tett. Személyes történetét itt olvashatjátok
- Sultis Attila építészmérnök úrnak folyamatos munkájáért, hogy a töltőtollak képi világát a lehető legszebben mutassa be.
- A Wikipédia ismeretlen szerzőinek fáradhatatlan munkájukért, hogy a tudás világát a lehető legátfogóbb és legdemokratikusabb módon osszák meg földünk lakóival!
