De to værktøjer til pen og blæk har været i brug siden cirka 2500 f.Kr., da kinesiske og egyptiske samfund uafhængigt udviklede skriveblæk. I dag produceres penblæk efter en lignende formel nu, som det var dengang: et farveholdigt stof suspenderes med stabilisatorer i en væske, som en pen kan skubbe over papir. Innovationer inden for kemi har siden tilføjet variation til blækkets kemiske sammensætning.
TL; DR (for lang; Har ikke læst)
Penblækkets mest oplagte ingrediens er farvestof eller pigment, men det indeholder også polymerer, stabilisatorer og vand for at hjælpe blækket med at strømme ordentligt.
Farvestoffer og pigmenter
En blækfarve kommer fra enten et farvestof, der kan opløses i vand, eller et pigment, der er vanduopløseligt. Farvestoffet giver rødt blæk sin farve og er fremstillet ved at tilføje elementet brom til en fluorescerende forbindelse. Blæk, der anvender pigmenter, inkluderer hvidt blæk (som indeholder titaniumoxid) og metallisk guldblæk (som overraskende nok bruger en kobber-zink legering.) Carbon black, et pigment afledt af kul og olie, er en væsentlig del af sort kuglepen blæk.
Stabiliserende polymerer
Blæk kan størkne, når deres farvestof eller pigmentpartikler klumper sammen. Stabilisatorer forhindrer koagulation ved at klæbe til molekyler og flytte dem forbi hinanden, hvilket giver blæk en jævnere strøm. Polymerer, store molekyler fremstillet af kæder af basiske gentagne enheder, er fremragende stabilisatorer. Tidligere tjente planteharpiks og ægalbumin blandt kilderne til stabiliserende polymerer. Laboratoriekreationer som polyvinylchlorid og polyvinylacetat udfyldte senere denne rolle i det tyvende århundrede.
Flydende opløsningsmidler
Tidlige former for skriveblæk bestod af stabilisatorer, der indeholdt brændstofrester i måske planetens mest rigelige flydende opløsningsmiddel: vand. Århundreder senere begyndte producenterne at anvende andre kemikalier som opløsningsmidler. Petrokemikalier, der hovedsageligt er bygget af kulstof og brint, bruges fortsat i kuglepenblæk. Filtpenne afhænger af blæk fremstillet med alkohol som opløsningsmiddel. Alligevel har nylige begrænsninger for brugen af kulstofbaserede forbindelser i industrien fået producenterne til at vende tilbage til ideen om vandbaseret blæk.
Andre tilsætningsstoffer
Forskning har også foreslået andre tilsætningsstoffer, der kan forbedre blækkets grundlæggende kvaliteter. Glycerider, der indeholder fedtsyrer og alkoholglycerolen, kan fås fra planter og tilsættes for at få blækket til at glide mere jævnt over papir. Kemikalier, der regulerer blækkets pH, såsom triethanolamin, forhindrer blæk i at blive så surt eller ætsende, at det beskadiger penne. Nogle tilsætningsstoffer er endda direkte til fordel for producenterne; ler, der indeholder silikater, fungerer med succes som en "fyldstof" -ingrediens i penblæk.