Простой карандаш – история происхождения не так уж и проста. Из чего сделан карандаш? Как на фабриках делают карандаши
Карандаш — настолько распространенная вещь, что кажется ничем не примечательным и простым инструментом для рисования. Однако, чтобы его изготовить используется достаточно сложная технология производства. Об этом малоизвестном процессе мне и хочется рассказать.
Этапы производства карандашей можно поделить на две части: изготовление грифеля и изготовление деревянной оболочки, в которую он вставляется.
Грифель карандаша производится из смеси порошков графита и специальной глины. Сам же графитовый порошок изготавливается из грифельного сланца. Смесь графита и глины тщательно перемешивается с водой, потом высушивается, затем снова перетирается в порошок, а в конце вновь добавляется небольшое количество воды до образования густой пасты. От соотношения графита и глины в этой пасте будет зависеть твердость карандаша. Чем больше глины — тем тверже будет карандаш. Но степень твердости еще будет зависеть от другого процесса, который я опишу ниже.
Затем, эта паста поступает на специальное оборудование, похожее на экструдер. Графитовая паста продавливается через формообразующие отверстия штампа и на выходе можно увидеть всем знакомый стержень карандаша. Однако, до готового стержня ему еще далеко.
Получившуюся заготовку грифеля просушивают. Затем обжигают при высоких температурах в специальной печи. Во время обжига графит и глина соединяются, а стержень твердеет. Как я писал выше, от этого процесса в значительной степени будет зависеть твердость карандаша. Чем выше температура обжига — тем тверже будет карандаш. Чем меньше глины в составе грифеля и чем меньше температура обжига — тем карандаш будет мягче. Как известно, на карандашах указывется твердость либо английскими буквами, либо русскими. Английская «H» означает «твердый», а английская «B» означает «мягкий». Соответственно русская буква «Т» означает твердый, а русская буква «М» — «мягкий». Существует еще разная степень твердости карандаша. Например, 2B или 2М — это двойная мягкость, а 2H или 2Т — двойная твердость. Всего различают около 17 степеней твердости карандаша: от 8М до 8Т.
После обжига графитовые стержни укладываются в специальные деревянные заготовки будущих карандашей. Эти заготовки представляют собой деревянные пластины, толщиной в половину карандаша. Они изготавливаются, как правило, из кедра или липы. Эта древесина мягкая и обладает волокнами, хорошо подходящими для изготовления карандашей. Из каждой такой дощечки-заготовки получается либо 6, либо 8 карандашей, в зависимости от стандарта производства. Соответственно, в этих дощечках пропиливаются 6 — 8 канавок, для графитовых стержней карандаша.
Далее в пропиленные канавки укладываются стержни. Затем, деревянная пластина со стержнями накрывается точно такой же пластиной сверху. Графитовые стержни оказывается между двумя деревянными пластинами. Стержни надежно закрепляются в деревянной оболочке двумя способами: либо посредством клея, либо за счет сдавливания деревянных половин будущего карандаша. Сами половины в обоих случаях соединяются посредством клея и пресса.
На следующем этапе производства эти заготовки поступают на специальный станок, фрезы которого имеют зубья в виде половин шестигранника, либо половин круга. Такими фрезами распиливается деревянная заготовка со стержнями, и одновременно придается шестигранная или круглая форма получившимся карандашам.
Ну вот, теперь карандаш почти готов! Но его еще не покрасили. Покраску делают специальными эмалями. А когда карандаш уже окрашен, на нем делается маркировка с указанием производителя, степени мягкости карандаша и т. п. Такое тиснение производится посредством краски или фольги.
Вот такой он — непростой процесс изготовления, казалось бы, простого карандаша.
История изобретения графитовых карандашей уходит своими корнями в далекий шестнадцатый век, когда английские пастухи нашли в земле неподалеку от своей деревни странную черную массу, которая очень напоминала уголь, но почему-то совсем не хотела гореть. Вскоре новому материалу все же нашли применение - из него стали делать тонкие палочки, которые можно было использовать для рисования, так как они оставляли хорошие четкие следы на холсте или бумаге. Однако эти палочки не получили широкого распространения, потому что были весьма непрактичны: они часто ломались и пачкали пальцы. Все изменилось лишь тогда, когда в 1863 году в Германии был сделан первый в мире деревянный карандаш, форма которого почти не изменилась за прошедшие столетия и сохранилась до наших дней.
Как делают карандаши
Производственный процесс на современной карандашной фабрике состоит из нескольких десятков отдельных технологических операций. Для изготовления одного карандаша используются около ста видов различных расходных материалов, а времени на это уходит не менее десяти дней.
Из чего сделан карандаш
Основными материалами для производства карандашей являются графит, глина, цветные пигменты и полимеры. Все они используются для изготовления «сердца» карандаша - его пишущего стержня.
Вторая, не менее важная составляющая каждого карандаша - это деревянная оболочка, надежно защищающая стержень от механических повреждений, а наши руки - от графитовой пыли. Далеко не каждая древесина подходит для такого ответственного дела. Карандаши изготавливают только лишь из ольхи, липы, сосны и кедра.
Как сделан карандаш: производство карандаша
Производство любого карандаша начинается на лесопилке, где бревна очищают от коры и делают из них брус. Далее брус нарезают короткими кусками, каждый из которых затем распиливают на дощечки заданной толщины.
Дощечки сортируют, отбраковывают нестандартные, собирают в пачки подходящие и загружают их в автоклав. Там дощечки окончательно высушивают, а затем пропитывают парафином.
Подготовленные таким образом дощечки поступают в следующий цех, где их пропускают через сложный станок, который одновременно шлифует их поверхность и делает на ней с одной стороны параллельные тонкие и длинные канавки. В эти углубления впоследствии будут укладываться стержни будущих карандашей.
Тем временем в другом цеху уже изготавливаются пишущие стержни. Делают их из смеси графита и глины, которые измельчают в тончайший порошок. Затем порошок смешивают с водой и формуют стержни, выдавливая полученное «тесто» через тонкие отверстия, проделанные в специальном штампе, примерно так же, как делают спагетти. Потом полуфабрикаты стержней сушат, после чего их запекают при температуре около одной тысячи градусов в специальной электрической печи.
После отжига стержни пропитывают жиром. Делается это для того, чтобы потом стержнями можно было писать.
Готовые стержни отправляют в сборочный цех, где автомат будет укладывать их в уже вырезанные в дощечке канавки, а потом сверху будут помещать вторую смазанную клеем дощечку таким образом, чтобы края канавок в верхней и нижней частях точно совпадали. Получившиеся карандашные «бутерброды» складывают в стопки и стягивают их струбцинами для того, чтобы клей хорошо "схватился" и обе половинки намертво приклеились друг к другу.
Стопки несколько часов сушат при температуре 40 градусов, затем струбцины снимают и дощечки отвозят к станку, который их уже разделит на отдельные карандаши. Там же карандашам придадут привычную для нас круглую или шестигранную форму и аккуратно обрежут торцы.
Готовые «голые» карандаши после этого отправляются на покраску. Чтобы новые карандаши были гладенькими и блестящими, их красят не один раз, а три и даже иногда четыре, а потом еще несколько раз покрывают лаком. Там же в покрасочном цехе на карандаши наносят маркировку и логотип фирмы.
Яркие, блестящие, пахнущие свежей краской карандаши перевозят в фасовочный цех, где их раскладывают по картонным коробочкам, которые затем упаковывают в большие ящики и отправляют в магазины.
Будет невозможно обойтись. Все наброски осуществляются с помощью этой канцелярской принадлежности, следы от которой всегда можно стереть ластиком. Это изделие достаточно простое, но производится оно очень сложно, в несколько этапов.
Во время изготовления карандаша используется более сотни материалов и проводится несколько десятков различных действий при помощи специализированного оборудования, а также в ручном режиме. Кто бы мог подумать, что этот небольшой предмет, предназначенный для рисования, производится около 11 дней.
Чтобы понять, насколько сложен и в то же время последователен процесс производства необходимо посмотреть на него со стороны. Для этого можно посетить самое известное в России предприятие, специализирующееся на производстве карандашей - завод имени Красина. Эта фабрика начала свою работу 90 лет назад. Кстати, в этом году она отметила свой юбилей. Своему существованию в той или иной степени предприятие обязано поддержке, оказываемой со стороны правительства.
Главное задачей представителей власти того времени была борьба с безграмотностью. Поэтому было важно начать производить канцелярские изделия в достаточном количестве и сделать их доступными для всего населения без исключения. С развалом СССР производством карандашей занималась исключительно на этом предприятии. На этом заводе изготавливается все необходимое сырьё, без которого невозможно сделать готовую продукцию. Итак, каковы основные этапы производства карандашей?
Основные этапы производства
На фабрику доставляют специальные дощечки из липы, которые в начале производства даже не пригодятся. Предварительно следует изготовить пишущие стержни, без которых невозможно себе представить не один карандаш. Делается это в специальном цехе. В качестве сырья для изготовления стержней применяют графит и глину. Первым шагом на пути приготовления смеси является процесс измельчения глины, после чего она перемещается к перемалывающему оборудованию.
Далее на специальной установке смесь очищается от различных примесей, камешков, частиц грязи и прочих посторонних элементов, а потом подвергается еще нескольким видам обработки с целью получения качественного продукта. Для изготовления грифелей используют только натуральные компоненты, поэтому переживать за безопасность точно не придётся.
Следующий этап - прессование. В этом производстве отсутствуют отходы, потому что их применяют вторично. На данном участке изготавливают уже готовые стержни, но их еще не помещают в карандаши, они предварительно должны быть подвергнуты ещё ряду различных манипуляций.
Процесс производства стержней можно сравнить с процедурой экструдирования кормов для животных. Подготовленная смесь выдавливается из отверстия специального шланга. Далее она помещается в специально подготовленную для этих целей ёмкость, и просушивается более 15 часов. И это ещё не всё. Процесс сортировки качественных стержней осуществляется в ручном режиме. Это длительный и непростой процесс, требующий особой внимательности и усидчивости.
После отсортировки стержней они прокалываются в специальном устройстве. Отжиг происходит при температуре порядке 1200 градусов по Цельсию. От этого будет зависеть качество стержня и твёрдость карандаша. После окончания процедуры отжига стержни наполняют жиром. Это делается для того чтобы стержень начал легко скользить, хорошо отображаться на бумаге и стираться ластиком без прикладывания особых усилий. Стоит отметить, что все выпускаемые карандаши могут отличаться друг от друга по степени твёрдости и мягкости. Для этого применяются различные компоненты: кондитерский жир, саломас, воск и т.д. После окончания всех необходимых процедур стержни отправляют на сборку, где с помощью специальных станков и дощечек в карандаше делают канавку, через которую вставляется стержень.
При помощи режущей части станка в дощечке вытачивают канавки. Дощечки в автоматическом режиме, отправляются в обойму, а на другом станке стержни размещают в дощечки, потом склеиваются, а затем их оставляют сохнуть под прессом. При этом стержень не приклеивается к дощечкам. Стержень находится внутри древесины и никуда не девается благодаря натягу деревянной оболочки.
Когда заготовка высохнет, её пилят при помощи фрезы на несколько карандашей. После окончания всех основных процессов на выходе получаются готовые канцелярские изделия, которые, тем не менее, ещё не готовы для продажи, так как они не окрашены.
На специальном оборудовании карандаши грунтуют. Для покраски этих канцелярских принадлежностей используют специальные эмали, которые также производят на заводе.
Особая покраска и оригинальная форма карандашей
В продаже можно увидеть карандаши, которые весьма оригинально покрашены, как будто с разводами. Для этого прибегают к особой технологии. Канцелярские принадлежности после покраски оставляют сушиться. Для того чтобы всё получилось максимально ровно проводится процедура механической обработки краёв. Изделие маркируют. Оборудование при этом работает с огромной скоростью. Готовые изделия непрерывно попадают в поддон.
На предприятии изготавливают эти изделия необычной расцветки, а также оригинальной формы, например, овальные, казалось бы, это и вовсе невозможно, но не тут-то было. Подобные изделия широко применяются при проведении ремонтных и строительных работ. Перед тем как упаковать карандаши их вручную перебирают, проверяют на целость, оценивают качественные характеристики и т.д. Занимаются этим сотрудники завода, некоторые из которых специализируются на этом всю жизнь.
После выпуска карандашей их обязательно тестируют на качество в специальной лаборатории, осваиваются новые технологии производства с целью сокращения временных и денежных затрат. На фабрике производят карандаши для профессионалов и любителей под различные нужды.
Карандашами мы пользуемся начиная с детского сада. Но мало кто из нас знает, как делают карандаши, какую древесину используют в этих целях. Примечательно, что создание этих канцелярских изделий выполняется на каждой фабрике по-своему. Но при этом есть и общие моменты, которые являются основополагающими для производственного процесса.
Какое дерево?
Классический деревянный карандаш имеет важный компонент - древесину, от качества которой зависит эксплуатация этого аксессуара. Понятно, что не каждое дерево годится для этих целей. В прошлом в промышленности использовалась древесина вирдижнского или красного кедра, который относится к роду можжевельников. Длинные волокна, отсутствие сучков, легкость в обработке - вот что привлекало внимание в этом материале. Но ввиду дороговизны европейские и американские бренды, производящие карандаши, стали использовать древесину калифорнийского кедра. Причем на ее основе создаются высококачественные изделия, которые используются в графических и художественных целях.
В большинстве случаев карандаши изготавливаются из ольхи, липы, сосны, калифорнийского и сибирского кедра, а также такого редкого дерева, как джелутонг. Из какого дерева делают карандаши в нашей стране? В большинстве случаев из ольхи и липы, которых на территории России огромное количество.
Ольха не является самым прочным материалом, зато у нее равномерное строение, что делает проще процесс обработки и сохраняет естественный природный цвет. Что касается липы, то она отвечает всем эксплуатационным требованиям, а потому используется при производстве и дешевых, и дорогих карандашей. За счет хорошей вязкости материал прочно удерживает грифель.
Уникальный для создания карандашей материал - кедр, который широко применяется на заводах в России. Примечательно, что используется не здоровая древесина, а экземпляры, которые уже не дают орех.
Стержень: какая основа?
Производство карандашей ведется с применением специального стержня. состоит из трех компонентов - графита, сажи и ила, к которым часто добавляются органические связующие. Причем графит является постоянным компонентом, в том числе и цветным, так как именно грифель оставляет на бумаге след.
Стержни создаются из тщательно подготовленной массы, которая имеет определенную температуру и влажность. Важно, чтобы смесь не пересыхала, так как это скажется на износе оборудования. Вымешанное тесто специальным прессом формуется, затем пропускается через оборудование с дырочками, что делает массу похожей на лапшу. Эта лапша формируется в цилиндры, из которых выдавливаются стержни. Остается их только прокалить в специальных тиглях. Затем стержни подвергаются обжигу, а после него выполняется жировка: образовавшиеся поры под давлением и при конкретной температуре заполняются жиром, стеарином или воском.
Как делают цветные карандаши? Здесь принципиальное отличие имеет, опять же, стержень, который производится из пигментов, наполнителей, жирующих компонентов и связующего вещества. Здесь процесс производства стержня следующий:
- изготовленные стержни укладываются в специальные желобки на дощечке и накрываются второй дощечкой;
- обе дощечки склеиваются клеем ПВА, при этом стержень не должен приклеиться;
- торцы склеенных дощечек выравниваются;
- выполняется препарирование, то есть добавление жира в уже имеющуюся смесь.
Примечательно, что производство карандашей ведется с учетом потребительских свойств изделий. Так, дешевые создаются из древесины не самого высокого качества, точно такая же - не самая качественная - и оболочка. А вот карандаши, которые используются в художественных целях, делают из качественной древесины, которая имеет двойную проклейку.
Этап подготовки древесины
Производство карандашей ведется из хорошо отобранной древесины, которая обрабатывается для получения брусков. Обязательно выполняется торцевание брусков по длине карандаша, причем нужно учитывать припуски, так как произойдет усушка материала. На специальном многопильном станке выполняется распил брусков на дощечки, которые подвергаются пропитке парафином в специальных автоклавах. Эта процедура способствует улучшению механических свойств будущего изделия.
В зависимости от того, из чего сделан карандаш, будет выполняться и его заточка. Считается, что аккуратная стружка получается, если изделия сделаны из древесины сосны, липы или кедра. Кроме того, важно, чтобы грифель был качественно проклеен -такой карандаш даже при падении не сломается.
Какая оболочка?
От оболочки зависит простота и красота карандаша. Так как делают карандаши из дерева, то она должна отвечать следующим требованиям:
- Мягкости, прочности и легкости: в процессе эксплуатации оболочка не должна ломаться или крошиться, как и весь корпус.
- Не расслаиваться под воздействием природных факторов.
- Иметь красивый срез - гладкий и блестящий, при этом сама стружка не должна ломаться.
- Древесина должна быть стойкой к влаге.
Какое оборудование?
Производство карандашей ведется с использованием разнопланового оборудования. Например, очистка глины, из которой впоследствии будет создаваться графитный стержень, требует наличия специальных мельниц и дробилок. Обработка перемешанного теста ведется на винтовом прессе, где из теста вальцами с тремя разными зазорами формируется сам стержень. Для этих же целей применяется фильера с отверстиями. Сушка деревянных заготовок выполняется в где изделия подвергаются вращению в течение 16 часов. При хорошей просушке древесина обретает уровень влажности максимум в 0,5%. Что касается цветных карандашей, то они тепловой обработке не подвергаются ввиду наличия в них наполнителей, красителей и жирующих компонентов. На специальном станке выполняется торцовка карандашей в длину.
Просушка
Как делают карандаши? В производственном процессе важную роль играет просушка. Она выполняется в специальных колодцах с помощью станков, причем дощечки укладываются так, чтобы просушка была максимально эффективной. В этих колодцах сушка выполняется примерно 72 часа, затем дощечки сортируются: все треснувшие или некрасивые изделия отбраковываются. Отобранные заготовки облагораживаются парафином, калибруются, то есть на них вырезаются специальные канавки, где будут расположены стержни.
Как изготавливают карандаши на производстве дальше? Теперь используется фрезерно-пропускная линия, на которой выполняется разделение блоков на карандаши. В зависимости от того, какой формы ножи используются на данном этапе, карандаши получаются или круглой, или граненой, или овальной формы. Важную роль играет крепление грифеля в деревянном корпусе: это должно делаться прочно и надежно, что снижает риск выпадения элементов грифеля. Упругий клей, который используется для связки, делает грифель прочнее.
Особенности покрытия
Современные простые и цветные карандаши представлены в огромном разнообразии дизайнов и цветов. Так как делают карандаши в заводских условиях, здесь уделяют пристальное внимание каждому этапу производства. Окраска - один из важных этапов, так как она должна отвечать целому ряду требований. Для отделки поверхности используется метод экструзии, а торец отделывается окунанием. В первом случае карандаш проходит через грунтовочный аппарат, где в конце конвейера он переворачивается для нанесения следующего слоя. Таким образом получается равномерное покрытие.
Качество окраски: от чего зависит?
Качество окраски зависит от того, насколько отвечают установленным требованиям сами лакокрасочные материалы, правильно ли налажена грунтовочная машина, соблюдены ли сроки сушки карандашей на ленте. Любая карандашная фабрика использует быстросохнущие составы, которые образуют на поверхности твердую, прочную и эластичную пленку, хорошо сцепляющуюся с поверхностью древесины.
Окраска выполняется специальными грунтовочными красками, которые обладают определенной вязкостью и содержат в себе пигменты. Если пигментная часть будет большой, это снизит блеск пленки и потребует дальнейшее нанесение на поверхность нитролака. Даже простые карандаши подвергаются лакированию с использованием нитроцеллюлозного глянцевого лака.
Если карандаш темных оттенков, то он окрашивается как минимум в 5 слоев и в 4 слоя лака. Для достижения светлых оттенков используется сочетание 7 слоев краски с 4 слоями лака. При этом для равномерного и аккуратного покрытия важно, чтобы поверхность имела максимум 18 слоев. Окрашивание торцевых частей карандашей выполняется в окунальной машине, в которую опускается рама с расположенными на ней карандашами.
Оправа карандаша
В зависимости от того, как делают карандаши и из каких материалов, может варьироваться и их оправа. В традиционном варианте грифель имеет деревянную оправу, однако современный рынок предлагает широкий выбор изделий в пластиковом, лакированном и даже бумажном корпусе. С одной стороны, это прибавляет им красоты и необычности, с другой, при падении от таких карандашей мало что останется.
Уже после покраски карандаши подвергаются финишной отделке. Для этого используются различные штампы и фольга разных цветов. Называется данный процесс обработки термостатированием.
Какая твердость?
Все цветные и простые карандаши отличаются твердостью грифеля, что находит отражение в их маркировке. Выбирать их нужно так: чем более плотная и твердая бумага, тем более твердым должен быть графитный стержень. Но слишком твердый графит может повредить бумагу. В России можно купить карандаши следующей маркировки:
- М - мягкий.
- Т - твердый.
- ТМ - твердо-мягкий.
О маркировке следует знать при выборе карандашей для создания чертежей или рисования в соответствующей технике.
Особенности цветных карандашей
Из чего делают карандаши простые, мы уже разобрались. Теперь нужно понять, когда и как появились Известно, что первые изделия с цветным грифелем появились еще в 1820 году, правда, кто их изобрел, так и осталось загадкой. В основе цветного грифеля лежит сочетание соединяющего вещества, цветных пигментов и наполнителя. В качестве соединяющего вещества выступает клей каолин, за счет которого формируется и форам грифеля. В качестве цветных пигментов используются хорошо измельченные цветные материалы высокого качества, причем пигмент может быть органической или неорганической основы. Сами цветовые пигменты создаются на основе материалов, которые обладают стойкостью к выгоранию под влиянием солнечных лучей и экологической безопасностью. На сегодняшний день карандаши выпускаются в 36 цветовых оттенках соответственно международной шкале оттенков Pantone. Что касается наполнителей, то в этом качестве используются каолин и мел, которые подвергаются тщательному измельчению.
