Warum der Füller nicht kleckert: Tinte fließt nur, wenn Luft nachkommt

Eigentlich klingt es nach einer schlechten Idee: ein Stift voller flüssiger Tinte, die Spitze nach unten, und das Ganze liegt in der Hand. Trotzdem landet die Tinte meist als sauberer Strich auf dem Blatt und nicht als Pfütze. Heute, am 6. November, ist Tag des Füllfederhalters, ein internationaler Aktionstag ohne offiziellen Status, der jeweils auf den ersten Freitag im November fällt. Ein guter Anlass, einmal unter die Feder zu schauen.

Erst die Luft, dann die Tinte Wer eine Flasche mit nur einer kleinen Öffnung umdreht, kennt das Prinzip: Das Wasser kommt nur heraus, wenn Luft hinein kann. Im Füller ist es genauso. Jeder Tropfen, der den Tank verlässt, muss durch Luft ersetzt werden. Ohne diesen Ausgleich entstünde ein Unterdruck, und der Fluss käme sofort zum Stillstand.

Dafür sorgt der Tintenleiter, das unscheinbare Teil unter der Feder. In ihm herrscht Gegenverkehr: Durch feine Kanäle läuft die Tinte nach vorn, durch einen eigenen Kanal strömt Luft in den Tank. Wie genau das zugehen muss, zeigt eine deutsche Patentanmeldung von 1971: Die Luft soll exakt die Menge ersetzen, die an der Feder entnommen wird, und vom sauberen Ablösen der Luftbläschen hängt ab, wie gleichmäßig der Strich wird.

Ein feiner Spalt mit Kraft Der zweite Helfer heißt Kapillareffekt. In engen Röhren und Spalten zieht sich eine Flüssigkeit von selbst voran, weil sie an den Wänden haftet und ihre Oberflächenspannung mitwirkt. Je enger, desto stärker der Effekt: In einem Glasröhrchen mit 0,1 Millimeter Radius steigt Wasser etwa 14 Zentimeter hoch, gegen die Schwerkraft. Dasselbe Phänomen hilft auch, Wasser in Pflanzen nach oben zu bringen.

Beim Füller leitet der hauchdünne Schnitt in der Feder die Tinte auf diese Weise bis zur Spitze. Zugleich kann die Enge wie eine Bremse wirken: Ein US-Patent von 1955 beschreibt für einen Füller, der sich allein über Kapillarkraft füllt, kapillare Räume, die so bemessen sind, dass sie die Tinte festhalten, solange niemand schreibt. Das kleine runde Loch, in dem der Spalt bei manchen Federn endet, ist dabei offenbar nicht zwingend nötig. Einige Füller kommen ohne aus, und ob es wirklich der Belüftung dient, ist unter Fachleuten umstritten.

Das Papier zieht mit Und warum fließt die Tinte dann überhaupt? Die Schwerkraft hilft mit, doch auf dem Blatt landet sie, weil das Papier sie holt. Ein Team um Ho-Young Kim von der Seoul National University, an dem auch der Harvard-Forscher Lakshminarayanan Mahadevan beteiligt war, beschrieb Schreiben 2011 in der Fachzeitschrift „Physical Review Letters“ als Wettstreit um die Tinte zwischen Stift und Papier. Die winzigen Hohlräume im Papier ziehen stärker als die weitere Röhre des Stifts, also wandert die Tinte hinüber. Die Zähigkeit der Tinte bremst dabei, das Schreibtempo spielt ebenfalls eine Rolle. Und weil Glas keine Poren hat, die Tinte aufnehmen, schreibt es sich darauf so schlecht.

Geprüft hat das Team seine Theorie vor allem an dünnen Glasröhrchen als einfachen Modellstiften, mit Glycerinlösungen als Tinte und geätzten Siliziumscheiben als Ersatzpapier. Ein Test mit einem echten Stift auf gewöhnlichem Papier kam der Vorhersage bei der Strichbreite recht nah: 0,7 statt 0,82 Millimeter. Der Tintenfleck blieb mit 1,3 statt 3 Millimetern Radius aber deutlich kleiner, laut den Forschenden, weil das Papier aufquillt. Für Kugelschreiber gilt die Theorie nicht: Sie arbeiten laut Ho-Young Kim mit einer grundlegend anderen Tinte als Füller. Zum Füller passt das Grundbild dagegen: Schon das Patent von 1955 nennt die Kapillarkraft zwischen Feder und Schreibfläche als das, was die Tinte aus dem Federschlitz zieht.

Und wenn es doch kleckst? Damit daraus kein Klecks wird, braucht es eine weitere Sicherung. Unter der Feder sitzt deshalb oft ein Kollektor aus winzigen Lamellen, der die Tintenmenge dem Druck auf die Feder anpasst und verhindert, dass zu viel auf einmal austritt. Ein Patent aus den späten 1980er-Jahren spricht von einem Tintenvorrat im Tintenleiter, der wie ein Puffer arbeitet und Druckschwankungen fast völlig unterdrücken soll. Auch die Hand hat ihren Anteil: Eine österreichische Patentschrift von 1950 nennt Handwärme als einen Anlass zum Klecksen und will auftretendem Überdruck einen freien Ausgang schaffen.

Vom Schwanenkiel zum Patent von 1884 Die Idee ist älter als der moderne Füller. Schon 1827 erhielt der rumänische Erfinder Petrache Poenaru in Frankreich ein Patent auf eine tragbare Feder, die sich selbst mit Tinte versorgt; als Tank diente ein Schwanenkiel. Zuverlässig wurde das Prinzip aber erst später. Am 12. Februar 1884 bekam Lewis E. Waterman, ein Versicherungsvertreter aus New York, das US-Patent Nummer 293.545. Es beschreibt feine Schlitze in einer Rinne, durch die Tinte abwärts und Luft zugleich aufwärts wandert. Der Clou steckt in der Selbstregulierung: Läuft zu viel Tinte ab, strömt laut Patentschrift mehr Luft durch die Rinne nach und bremst den Fluss.

Einen einzelnen Erfinder des Füllers gibt es trotzdem nicht, die Technik wuchs über viele Beiträge. Das System aus Tintenleiter, Kollektor und Druckausgleich ist bis heute im Einsatz. Wer also nachher etwas mit dem Füller notiert, schreibt mit einer Idee, deren Patent 142 Jahre alt ist: ein feiner Spalt, ein bisschen Luft und ein Blatt Papier, das im richtigen Moment zieht.