Как сделать грифель для карандаша

Особенности производства карандашей

Каждый из нас держал в руках карандаш, некоторые даже задумывались, из чего делают грифель карандаша и как его вставляют внутрь деревянной основы. Это не единственный интересный момент, который касается производства карандашей. Точно так же любопытно будет узнать, какое дерево используется, как делают грифели разной степени жесткости, чем производство цветных карандашей отличается от простых. На каждом производстве используют свою технологию, но все они подчиняются одним и тем же принципам. В этой статье ты найдешь ответы на все вопросы, а также немного из истории изобретения и эволюции карандаша.

У слова карандаш восточное происхождение, в дословном переводе оно означает черный камень или сланец. У первых карандашей, созданных в 14 веке стержень действительно состоял из черного глинистого сланца. Позднее их стали делать из измельченной жженой кости с добавлением клея. След на бумаге оставался очень яркий и насыщенный.

История карандаша

В 16 веке карандаш эволюционировал, в этот период начали использовать графит. Он оказался очень популярным, настолько, что английским правителям пришлось запретить добывать графит дольше полутора месяцев каждый год. Также был наложен запрет на вывоз ценного сырья из страны. Речь идет о месторождении в Кемберленде, единственном на всю Европу.

Европейские страны наполнились контрабандным графитом, втихую вывезенным из Англии. Цены на него были настолько высокими, что позволить себе такое писчее средство могли только очень зажиточные люди. Вскоре французы представили свой ответ, они изобрели так называемый парижский карандаш, внутри которого была белая глина, окрашенная сажей. Рисовали они очень мягко. Изначально это были просто графитовые палочки, пригодные лишь для рисования. Затем появилась внешняя оболочка, и их стали использовать еще и для письма.

Производить карандаши массово начали в немецком Нюрнберге. Стержнем стала смесь серы, графита и клея. Такие изделия были менее качественные, чем графитовые, стержень был неоднородным, порой прерывался по длине изделия. Зато они стали более дешевыми и доступными.

Очередной виток история сделала в конце 18 века, когда француз Николя Жак Конте придумал делать смесь из графита, глины, сажи и крахмала с водой, формировать из нее изделия и затем обжигать их. Меняя пропорции, можно было получать разную твердость: при преобладании графита изделия становились более темными и мягкими, если увеличивали количество глины, то более светлыми и твердыми. В наши дни дать один ответ на вопрос, из чего делают стержень карандаша, невозможно. Существует более двадцати технологий изготовления.

Появлению и развитию карандаша в нашей стране способствовал М. Ломоносов. Он открыл производство в Архангельской области и установил норму для каждого мастера — 144 штуки в день.

Первый механический карандаш был создан американцем по имени А. Кросс. Это было в конце 19 века. Но запатентовал такое изобретение человек по фамилии Гиндельман, это произошло в России.

Шестигранную форму этот предмет получил не просто так. Круглые постоянно скатывались со стола, это было неудобно. После создания пластмассы ее начали использовать вместо дерева, но многие до сих пор предпочитают деревянные оболочки.

Какую древесину используют?

Классический карандаш делают из дерева, и от его качества зависит, насколько изделие будет комфортно использовать. Подойдет не любая древесина. Раньше использовали растения из рода можжевеловых, в основном красный или вирджинский кедр. Но это сырье очень дорогое, поэтому американские и европейские производители перешли на калифорнийский кедр. Сейчас также используют липу, ольху, сибирский кедр. В нашей стране растет много липы и ольхи, поэтому выгодно использовать именно их.

Ольха не очень прочная, зато с равномерными волокнами, без сучков. Липа полностью соответствует всем стандартам, из нее делают как дешевые, так и дорогие изделия. Она отличается оптимальной плотностью, хорошо держит грифель внутри. Используется и кедр, но в нашей стране на эти цели идут не здоровые молодые деревья, а только те, что уже перестали давать орехи.

Как делают современный грифель?

Современные графитовые сердцевины трехкомпонентные, они состоят из сажи, графита и ила. Если почитать, из чего делают цветные карандаши, то в составе мы тоже обнаружим графит. Именно он оставляет отпечаток на бумаге, без него не обойтись.

Технология изготовления строго регламентирует влажность и температуру графитовой массы, нельзя допустить пересыхания, иначе грифель будет ломаться. Похожая на тесто масса прессуется и выходит через дырочки, как лапша, затем проходит обжигание. Это еще не все, после температурной обработки происходит жировка. Так называют процесс заполнения пор в изделии, для этого применяют не только жир, но и воск. Цветные грифели производят по такой же технологии, разница в наличии пигмента.

Обработка древесины

Сначала она отбирается, нужно прямые волокна без сучков. Отобранное сырье обрабатывается и становится брусками, они идут на торцевание по длине будущего карандаша. Бруски выходят чуть длиннее, так как при усушивании материал уменьшится в размере. Далее они распиливаются до тонкие дощечки и пропитываются парафином. Данная стадия повышает устойчивость к механическим повреждениям.

От оболочки зависит не только красота, но и удобство. Если это дерево, то оно должно соответствовать этим критериям:

Как грифель попадает в карандаш?

С виду карандаш кажется цельным, поэтому возникает вопрос, как создатели смогли вложить внутрь него пишущую сердцевину. Как было сказано выше, в процессе обработки древесина становится дощечками. На каждой из них вырезается по несколько желобков, каждая строго по толщине грифеля. Затем по ним раскладывают стержни, деревянная часть смазывается клеем, сверху нее укладывается точно такая же дощечка с канавками. Очень важно качественное проклеивание грифеля, если все соответствует технологии, то он не сломается даже после падения на пол. Приклеиваются только деревянные элементы, на сам грифель клей не попадает, он просто зажимается между двумя половинами оболочки.

Особенности оборудования

Для обработки каждого из компонентов в составе требуется отдельный тип оборудования. Например, для подготовки глины необходимы мельницы и дробилки. Чтобы перемешивать тесто, которое станет сердцевиной, нужны винтовые прессы с вальцами на три разные зазора. Такую же функцию выполняют фильера с дырочками.

Сушатся будущие простые карандаши в специальных шкафах, где они непрерывно вращаются в течение 16 часов. После просушки влажность должна быть не выше 0,5%. Цветные карандаши не просушивают, так как в них присутствуют наполнители и красители. Затем станок нарезает карандаши нужной длины.

Внешняя окраска

Цвет оболочки может быть любым, окраска тоже подчиняется целому ряду требований. Необходима предварительная обработка, карандаши на конвейере проходят через грунтовочную установку. Чтобы обеспечить равномерное покрытие, они переворачиваются перед нанесением каждого нового слоя.

Хорошие производители используют для окрашивания только пищевую краску, так как дети, да и многие взрослые люди любят грызть карандаши. В качестве верхнего покрытия используется нитроцеллюлозный глянцевый лак. Количество слоев краски и лака зависит от исходного цвета древесины и результата, который хочет получить производитель. Чем темнее дерево, тем больше слоев потребуется. Производителям приходится выбирать между цветом и глянцем, если будет нанесено больше слоев пигмента, то слоев лака будет меньше.

Осталось доделать торцы, они несколько раз окунаются в специальный состав, это делается не вручную, а на оборудовании. Практически готовые карандаши устанавливаются вертикально на платформу, зачем машина начинает окунать их в состав.

Как выбрать?

Мы разобрались, из чего делают грифель для простых карандашей и как регулируется их твердость. Не помешает запомнить маркировки и научиться выбирать подходящие:

При выборе нужно отталкиваться от своих потребностей и от типа бумаги. Чем плотнее бумага, тем тверже может быть грифель. Но если использовать твердый карандаш на неплотной бумаге, то он просто разорвет ее.

Самая практичная в использовании оправа — деревянная, но некоторым пластиковая нравится больше. Не стоит выбирать пластик из соображений того, что он более прочный, на самом деле это не так. Качественные деревянные карандаши выдерживают механические повреждения не хуже, чем пластик. Сейчас в продаже можно увидеть бумажные корпусы, они красивые и необычные, но не отличаются устойчивостью к ударам. Скорей всего такой карандаш рассыплется уже после первого падения.

Теперь ты знаешь, из чего делают грифель карандаша и как именно это происходит. Мы рассказали даже как грифель попадает внутрь куска дерева, который кажется цельным. Такой простой предмет, знакомый каждому с детства, имеет богатую историю, его современные версии — результат многочисленных проб и ошибок предыдущих поколений.

Источник

masterok

Мастерок.жж.рф

Хочу все знать

В далеком 1912 году по указу царского правительства в Томске была создана фабрика, где пилили кедровую дощечку для карандашей, производимых на территории всей страны.

На сегодняшний день «Сибирская карандашная фабрика» – единственный на территории бывшего Советского Союза производитель карандашей и карандашной дощечки из сибирского кедра, древесина которого применяется для производства карандашей высшей ценовой категории.

Как же производят карандаши, знакомые нам с самого детства?

Производство карандашей начинается с лесной биржи, где складируется заготовленный кедр. Сейчас здесь находится больше трех тысяч кубов дерева. Областные власти очень помогли фабрике в обеспечении материалом и в этом году здесь планируют произвести около 85 миллионов карандашей.

— Древесина, которую мы закупаем, поступает к нам не в результате варварской рубки, – говорит Анатолий Лунин, директор фабрики. – В подавляющем большинстве это санитарная рубка перестоявшегося кедра, который уже не дает орех. Кедр растет до 500 лет, но шишки на нем появляются где-то до 250-летнего возраста, после чего он начинает умирать, его поражают различные насекомые. Если срубить его в этот период, быстрее вырастет новый кедр.

До момента распила бревна проходят обязательную подготовку: каждое бревно нужно вымыть, чтобы приставшие куски земли или глины с камнями случайно не повредили пилы. Для этого дерево с лесной биржи помещают и выдерживают в специальном бассейне с теплой водой. Летом его здесь держат недолго, до двадцати минут, но в зимний период бревно находится в бассейне до тех пор, пока не оттает – на это может уходить до трех часов. А через 369 часов или 16,5 суток и 26 различных технологических операций из бревна получатся готовые карандаши.

На лесопилке из бревна делают вот такой брус:

Чтобы уменьшить количество отходов, на предприятии ищут разные способы увеличения глубины переработки древесины. Один из таких способов – расширение ассортимента выпускаемой продукции. Так, из дощечки, которая не годится для производства карандаша, планируют наладить выпуск деревянных пазлов-раскрасок для детей и средств от моли. Что-то идет на производство коротких карандашей, как для магазинов «IKEA», а часть, на производство вот таких деревянных шампуров:

Полученный из бревна брус распиливают на короткие отрезки, каждый из которых затем распускают на десять дощечек. Чтобы все дощечки были одинаковыми, их нужно откалибровать. Для этого их прогоняют через специальный станок. На выходе из него дощечки имеют одинаковый размер и строго перпендикулярные грани.

Затем откалиброванные дощечки помещают в автоклав. По своему внешнему виду он напоминает бочку, к которой подведено множество труб разного диаметра. При помощи этих труб в камере можно создавать вакуум, нагнетать давление и подавать внутрь всевозможные растворы.

В результате этих процессов из дощечки удаляются содержащиеся в ней смолы, и древесина импрегнируется (пропитывается) парафином. На сегодняшний день это не самый простой, но один из самых эффективных способов улучшить важные свойства материала и защитить дерево от вредного воздействия окружающей среды.

«Облагороженные» после обработки в автоклаве карандашные дощечки остается как следует просушить, а затем – отправить непосредственно на карандашное производство. На этом процесс изготовления дощечки можно считать завершенным. Так выглядят дощечки после обработки в автоклаве

— Основной принцип и технология производства с тех пор как в Томске начали делать карандаши, не меняется, – говорит Анатолий Лунин. – Все процессы на нашей фабрике хорошо отлажены. Модернизация оборудования выражается в замене некоторых узлов, или переходе на более экономичные моторы, использование новых фрез. Приходят какие-то новые материалы, мы что-то меняем в приемке и оценке, но сама технология остается неизменной.

Готовая дощечка поступает в цех белого карандаша, где для начала в ней на станке нарезают канавки, куда затем будут уложены стержни (слово «белый» в данном случае означает то, что карандаш на данном этапе еще не окрашен). Дощечки подаются с одной стороны станка, по дороге их поверхность шлифуется для склейки, особой фрезой в ней выпиливаются углубления. На ближнем краю станка дощечки автоматически укладываются в стопку. Толщина отшлифованной дощечки с нарезанными канавками составляет 5 мм, что равно половине толщины будущего карандаша.

На следующем этапе дощечки склеивают попарно между собой, чтобы получился один карандашный блок.

Станок плавно подает первую дощечку и укладывает стержни в ее канавки. Вслед за этим из другого устройства «выезжает» вторая дощечка, уже смазанная водорастворимым клеем, и аккуратно ложится на первую. Получившиеся карандашные блоки зажимают в пневматическом прессе и стягивают струбцинами.

Если дощечку на фабрике изготавливают самостоятельно, то стержень, в основном, закупают в Китае. Там его начали производить по «сухой» технологии, которая не требует обжига в печи при высокой температуре.

Вследствие этого, себестоимость стержня оказалась настолько низкой, что львиная доля производителей карандаша перешла именно на такой стержень.

Чтобы грифель карандаша не ломался внутри корпуса, на фабрике применяют технологию дополнительного проклеивания стержня специальной клеевой системой. После этой операции склеенные блоки выдерживают в специальной сушильной камере несколько часов.

В камере довольно жарко. Горячий воздух нагнетается вентилятором, поддерживая температуру порядка 35-40 градусов. Древесине нужно хорошо просохнуть, чтобы в дальнейшем карандаш за один проход стал гладким и получил нужную геометрию. Карандаш с «простым» грифелем сохнет здесь не менее двух часов, а цветной – не менее четырех. Из-за того, что цветной содержит больше жировых веществ, ему требуется больше времени, чтобы просохнуть.

По прошествии этого времени блоки разбирают, укладывают в тележки с указанием всех дальнейших параметров и отправляют на следующий станок, который разделит их на отдельные карандаши.

Своей формой станок похож на тот, который делает канавки в дощечках, но у него есть и свои особенности. Заготовки помещают в загрузочный бункер.

Они проходят по транспортным узлам, торцуются, отпиливаются и на выходе получается привычный деревянный карандаш, только еще не окрашенный.

Двойная фреза, которая разделяет блоки, задает и форму будущего карандаша, причем делается это все за один проход. Именно от типа профиля режущей фрезы зависит то, каким будет карандаш – шестигранным или круглым.

Совсем недавно на фабрике освоили производство трехгранного карандаша. Оказалось, что спрос на такую форму растет. Покупателей привлекает эргономичность и естественность расположения пальцев на гранях, что, безусловно, облегчает обучение письму детей.

Рядом со станком стоит рабочий стол сортировщицы. Ее задача – перебрать сделанные карандаши, отобрать «годные» и отделить дефектные. К дефектам относятся сколы стержня на торце, шероховатости, ожоги древесины и тому подобное. Над столом висит памятка с нормами по браку. В каждый стоящий на столе лоток помещается 1440 карандашей.

Отсортированные карандаши на специальном лифте поднимаются на следующий этаж, где их будут красить.

Краску закупают в сухом виде и разводят до нужной густоты в лаборатории красок. Сама покраска происходит достаточно быстро.

Устройство непрерывно выталкивает окрашенные карандаши на конвейер. Длина и скорость движения транспортерной ленты рассчитаны таким образом, чтобы карандаш высыхал, пока движется на ней.

Доезжая до противоположного конца конвейера, карандаши попадают в один из трех приемников, откуда они отправляются обратно на следующее покрытие.

В среднем каждый карандаш покрывается тремя слоями краски и двумя слоями лака – здесь все зависит от желания заказчика. Покрасить карандаш можно тоже практически в любой цвет. Фабрика выпускает наборы из шести, двенадцати, восемнадцати и двадцати четырех цветов. Некоторые карандаши покрывают только лаком.

После покраски, карандаши отправляют в цех финишной отделки. В этом месте они приобретают тот окончательный вид, в котором дойдут до потребителя. На карандаши наносят штамп, надевают ластик и затачивают.

Способов нанесения штампов довольно много, но на «Сибирской карандашной фабрике» это делают с помощью фольги разных цветов. Такой метод называется термостатированием. Рабочая часть станка нагревается, и штамп через фольгу переносится на карандаш – так он не будет облезать и марать руки. Сам штамп может быть любым, его специально заказывают у гравировщика. В зависимости от сложности, на его изготовление уходит около пяти дней.

На часть карандашей, если это необходимо, надевают ластик.

Кроме заточки станок можно настроить на выполнение вальцовки – обработки обратной торцевой части карандаша под небольшим наклоном. Теперь карандаши готовы к упаковке, их отправляют в следующее помещение. Там карандаши собирают в набор, складывают в коробку и направляют потребителю.

Упаковку под нужное количество карандашей печатают в Новосибирске. Она поступает в плоском виде, поэтому сначала ей придают объем. Потом через комплектовочные станки необходимое количество карандашей раскладывают в заданной цветовой гамме. Специальный станок позволяет собирать набор из двенадцати цветов. В конце карандаши раскладывают по коробочкам.

На вопрос, не планирует ли фабрика, по примеру китайских предприятий, перейти на производство карандаша из более дешевых пород дерева или пластмассы Анатолий Лунин признается:

— Я подумывал попробовать сделать экономичный карандаш из низкосортной осины, но это другая технология, и пускай уж китайцы этим занимаются. Меня больше интересует тема увеличения полезного выхода за счет повышения качества переработки древесины. А с точки зрения экологии, производить что-либо лучше из возобновляемого сырья. Пластмассовый карандаш никогда не сгниет, а деревянный за несколько лет полностью разложится.

Остается только пожелать, чтобы в век глобальной компьютеризации нашлось место простому деревянному карандашу.

А теперь посмотрим на анимированный процесс не на этой фабрике, но про все те же карандаши:

Источник