Забравяме, че преди металообработващите машини да достигнат субмикронна прецизност, идеята за търкаляща се сфера, която дозира течност върху хартия, беше нищо повече от неизпълнима физическа заявка. Когато американският изобретател Джон Лауд регистрира своя патент през октомври 1888 година, намерението му не е било да промени заседателните зали или училищните чинове. Текстът в документ US392610A ясно посочва целевото приложение: маркиране на груби повърхности като дървено амбалажно съндъчество, чували за зърно и дебела кожа. Използваната тогава стоманена сачма, притисната от пружинен механизъм, е функционирала с дебело маслено гориво или боя. Причината това устройство да не навлезе в ежедневната писмена култура не се крие в липсата на въображение, а в липсата на материали. Стандартните стоманени сплави от края на XIX век се износват неравномерно, а тогавашните мастила – на водна или алкохолна основа – или изтичат мигновено през микропролуките, или съхнат на повърхността и блокират механизма.
Почти половин век по-късно унгарският журналист Ласло Биро, заедно с брата си Дьорд, който е химик, подхожда към казуса от противоположния ъгъл – този на флуидната динамика. Проблемът с вестникарското мастило е бил известен на всеки печатар: то е гъсто, съхне за секунди върху ротативката, но е напълно неприложимо за тогавашните писци, които разчитат на капилярното движение през тънък канал. Според архивите на британските патенти от края на 30-те години, братята Биро осъзнават, че сферата не трябва просто да търкаля мастилото, тя трябва да действа като клапан, който се отваря само под въздействието на повърхностното триене при натиск върху хартията.
Първите прототипи от 1935 до 1938 година показват сериозни пробойни в теорията. Мастилото спира да тече при промяна на ъгъла на писане, а атмосферното налягане и температурата на човешката ръка променят вискозитета до степен, в която инструментът или цапа брутално, или престава да функционира. В по-ранен анализ за развитието на нискобюджетните индустриални патенти вече бяхме разгледали как икономическият натиск между двете световни войни форсира търсенето на евтини материали за масово производство, заобикаляйки скъпите занаятчийски методи. За Биро спасението идва с бягството от Европа в Аржентина и инвестицията на съдружника му Хенри Мартин, което позволява преминаване към индустриален тест на концепцията. Търговският продукт "Бироме", пуснат на пазара, все още страда от дефекти, но привлича вниманието на британското Министерство на отбраната. За военната авиация фаталният проблем с писалките на височина над 3000 метра – където спадът в атмосферното налягане изтласква цялото мастило извън резервоара – е решен от геометрията на затвореното гнездо с топка.
Но тук логиката на романтичното изобретателство свършва и започва суровата физика на материалите. Традиционната стомана, използвана в сачмените лагери, се оказва недостатъчно стабилна при продължително триене в агресивна химическа среда, каквато представляват съвременните синтетични мастила. Решението, което прави химикалката истински масов продукт след Втората световна война, идва от сферата на праховата металургия и използването на волфрамов карбид.
Процесът на производство на тези топчета няма нищо общо с класическото леене или механичното струговане. Началната суровина е фин прах от волфрамов карбид, комбиниран с кобалт или никел, който служи за свързващо вещество. Сместа се подлага на пресоване и последващо синтероване – процес, при който материалът се нагрява до температури, близки до точката на топене на свързващия метал, обикновено над 1400 градуса по Целзий. Под това термично и физическо въздействие прахът се кристализира в изключително плътна структура. Волфрамовият карбид притежава твърдост, близка до тази на диаманта (между 8.5 и 9 по скалата на Моос), което гарантира, че сферата няма да промени своята геометрия дори след километри линия върху абразивната повърхност на целулозата.
