Когда появился первый грифельный карандаш? Старт в науке Как появились цветные карандаши рассказ для детей.

Альбина Бородина

В моём занятии была представлена презентация о возникновении карандаша. Фильм о том как делают карандаши. И открытие музея карандаша в группе.

Цель

: Познакомить детей с историей появления и производства карандашей.

Расширение кругозора детей о мире окружающих предметов.

Расширять активный и пассивный словарный запас детей.

Ход занятия

Вос-ль

: Ребята сегодня я расскажу историю о появлении одного простого предмета, а какого вы мне сейчас назовёте отгадав загадку: Не похож на человечка,

Но имеет он сердечко,

И работе круглый год

Он сердечко отдает.

Пишет он, когда диктуют,

Он и чертит, и рисует.

А сегодня вечерком

Он раскрасит мне альбом.

Дети:

Карандаш.

Вос-ль:

Правильно карандаш.

Текст к слайдам.

Чем же люди рисовали раньше, когда у них не было простого карандаша? Они рисовали древесными углем. Брали обгоревший прутик из костра и рисовали.

Прошло много времени, уголёк заменили на свинцовую палочку, которую, для удобства, вкладывали в трубочку из кожи.

Так продолжалось очень долго до XVI века, пока не была найдена новая основа карандаша - грифель. Впервые минерал - грифель обнаружили английские пастухи, они заметили что когда овцы трутся о камни то становятся черными. Убедившись в том, что этот минерал не подходит для изготовления пуль и оружия, люди принялись изготавливать из него тонкие заостренные палочки, правда, пригодные только для рисования, а не для письма, так как очень пачкали руки.

Так как графит очень мягкий в него начали добавлять глину. От этого графитный стерженёк становился твёрже и прочнее. Чем больше глины, тем твёрже карандаш.

Поэтому и бывают карандаши разных видов: твёрдый, средний и мягкий.

Но графит ещё и сильно пачкается, поэтому у него появилась «одежда». Она стала деревянной. Оказывается, не каждое дерево подойдёт для изготовления корпуса карандаша.

Нужно дерево, которое легко строгать и резать, но оно не должно лохматиться. Идеальным оказался для этой цели сибирский кедр.

Изготавливали карандаши тогда вручную. Разбавленную водой смесь графита, глины, жира, сажи и клея заливали в отверстие в деревянной палочке и специальным образом выпаривали. Один карандаш изготавливали около пяти дней, и стоил он очень дорого.

В России производство карандаша организовал Михаил Ломоносов в Архангельской губернии.

Каких только карандашей нет. Есть карандаши круглые, шестигранные, восьмигранные, плоские, трехгранные. Бывают карандаши с кисточками, карандаши-резинки. Имеется карандаш с увеличительным стеклом на конце, карандаши с бубенчиками. Бубенчик позванивает, и писать становится интереснее. Бывают карандаши с календарями, с азбукой, с дорожными знаками. Выпускают также ароматические карандаши, которые вкусно пахнут, когда ими пишешь.

Карандаши верно и надежно служат людям много лет. Их берут с собой аквалангисты. Космонавты тоже пользуются карандашом для записей. На Севере, где всегда стоят сильные морозы, паста в ручках может замерзнуть, а карандаш нет.

А сейчас давайте мы с вами вспомним чем люди рисовали.

(закрепление увиденного)

Физкультминутка

Карандашик потянулся, раз нагнулся, два прогнулся.

Руки в стороны развёл,а точилку не нашёл.

Чтоб точилку нам достать, нужно на носочки встать.

фильм о производстве карандаша)

Открытие музея.

Рисование ― приятное и полезное занятие для любого возраста. И один из самых любых художественных материалов любого ребёнка ― карандаши. 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. Редакция сайт провела своё расследование и расскажет историю возникновения карандаша и технологию его изготовления.

История карандаша началась приблизительно 300 лет назад, когда вместо свинца стали использовать новый минерал ― графит. Но он очень мягкий, и поэтому в графитную массу стали добавлять глину. От этого графитный стерженёк становился твёрже и прочнее. Чем больше глины, тем твёрже карандаш . Поэтому и бывают карандаши разных видов: твёрдый, средний и мягкий.

Но графит ещё и сильно пачкается, поэтому у него появилась «одежда». Она стала деревянной. Оказывается, не каждое дерево подойдёт для изготовления корпуса карандаша. Нужно дерево, которое легко строгать и резать, но оно при этом не должно лохматиться. Идеальным оказался для этой цели сибирский кедр.

В графитную массу подмешивают ещё жир и клей. Это для того, чтобы графит легче скользил по бумаге и оставлял насыщенный след. Так, около двухсот лет назад карандаш стал похож на тот, что мы привыкли видеть.

Как делали карандаши

Карандаш постоянно совершенствовался. Круглый карандаш скатывается со стола, поэтому придумали делать его шестигранным. Затем для удобства в верхнюю часть карандаша поместили стирательную резинку. Появились цветные карандаши, в которых вместо графита в грифелях используется мел со специальным клеем (каолин) и красящим веществом.

Люди продолжали искать материал для замены древесины. Так появились карандаши в пластмассовой оправе. Был изобретён механический карандаш в металлическом корпусе. Сейчас выпускаются ещё и восковые карандаши.

Карандаш от начала создания и до готовой продукции проходит через 83 технологические операции, при его изготовлении используется 107 видов сырья и материалов, а цикл производства составляет 11 дней.

Из какого дерева делают карандаши в наше время?

В большинстве случаев ― из ольхи и липы, которых на территории России огромное количество. Ольха является не самым прочным материалом, зато у неё равномерное строение, что упрощает процесс обработки и сохраняет естественный природный цвет. Что касается липы, то она отвечает всем эксплуатационным требованиям, а потому используется при производстве и дешёвых, и дорогих карандашей. За счёт 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 орехов.

Стержень: какая основа

Производство карандашей ведётся с применением специального стержня. Графитный грифель состоит из трёх компонентов ― графита, сажи и ила, к которым часто добавляются органические связующие. Причём графит, в том числе и цветной, является постоянным компонентом, так как именно грифель оставляет на бумаге след. Стержни создаются из тщательно подготовленной массы, которая имеет определённую температуру и влажность. 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 только их прокалить в специальных тиглях. Затем стержни подвергаются обжигу, а после него выполняется жировка: образовавшиеся поры под давлением и при определённой 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. 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 ведётся с учётом потребительских свойств изделий. Так, дешёвые карандаши 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. 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.

Какой должна быть оболочка?

От оболочки зависит простота и красота карандаша. Так как делают карандаши из дерева, то она должна отвечать следующим требованиям: мягкости, прочности и лёгкости.

В процессе эксплуатации оболочка должна

Не ломаться или крошиться, как и весь корпус;

Не расслаиваться под воздействием природных факторов;

Иметь красивый срез ― гладкий и блестящий;

Быть стойкой к влаге.

Какое оборудование используется?

Производство карандашей ведётся с использованием разнопланового оборудования. Например, очистка глины, из которой впоследствии будет создаваться графитный стержень, требует наличия специальных мельниц и дробилок. Обработка перемешанного теста ведётся 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 сушильных шкафах, 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.

Как делают карандаши

В производственном процессе важную роль играет просушка. Она выполняется в специальных колодцах с помощью станков, причём 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.

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 гранёной, или овальной формы. Важную роль играет крепление грифеля в деревянном корпусе: это должно делаться прочно и надёжно, что снижает риск выпадения элементов грифеля. Упругий клей, который используется для связки, делает грифель прочнее.

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.

В России есть две крупные фабрики по производству карандашей. Карандашная фабрика им. Красина в г. Москве ― первое государственное предприятие в России по выпуску карандашей в древесной оболочке. Фабрика основана в 1926 году. Вот уже более 72 лет она является крупнейшим производителем канцелярских товаров.

Сибирская карандашная фабрика в г. Томске . В 1912 году царское правительство организовало в Томске фабрику, которая пилила кедровую дощечку для производства всех выпускаемых в России карандашей. В 2003 году фабрика значительно увеличила ассортимент выпускаемой продукции и вывела на рынок новые марки известных своим качеством карандашей «Сибирский кедр» и «Русский карандаш » с хорошими потребительскими характеристиками. Карандаши новых марок заняли достойное место среди недорогих карандашей отечественного производства, изготовленных из российских экологически чистых материалов.

В 2004 году карандашная фабрика была продана чешской компании KOH-I-NOOR. На фабрику поступили инвестиции, и появились новые возможности для распространения продукции не только на внутреннем, но и на мировом рынке канцелярских товаров.

Виды карандашей

Специальные художественные карандаши

Карандаши принято делить на простые и цветные. Простой карандаш имеет графитовый грифель и пишет серым цветом с оттенками от светлого до почти чёрного (зависит от твёрдости графита).

Новый одноразовый карандаш с деревянной оправой грифеля перед первым применением часто требуется заточить (очинить). Помимо одноразовых карандашей существуют многоразовые механические карандаши со сменными грифелями в постоянной оправе.

Карандаши различаются по твёрдости грифеля, которая как правило указана на карандаше и обозначается буквами М (или B - от англ. blackness (букв. чернота)) - мягкий и Т (или H - от англ. hardness (твёрдость)) - твёрдый. Стандартный (твёрдо-мягкий) карандаш помимо сочетаний ТМ и HB обозначается буквой F (от англ. fine point (тонкость)).

В отличие от Европы и России, в США для указания твёрдости используется числовая шкала.

Самый твёрдый

→

Средний

→

Самый мягкий

История карандаша

Механические карандаши

Грифели для механического карандаша

Карандаши «Искусство» 1959 года

Начиная с XIII века, художники использовали для рисования тонкую серебряную проволоку, которую припаивали к ручке или хранили в футляре. Такой тип карандаша называли «серебряный карандаш » . Этот инструмент требовал высокого уровня мастерства, так как стереть начертанное им невозможно. Другой его характерной особенностью было то, что со временем серые штрихи, нанесённые серебряным карандашом, становились коричневыми. Существовал и «свинцовый карандаш» , который оставлял неброский, но чёткий след и его часто использовали для подготовительных набросков портретов. Для рисунков, выполненных серебряным и свинцовым карандашом, характерна тонкая штриховая манера. Для примера, подобными карандашами пользовался Дюрер .

Известен также так называемый итальянский карандаш , который появился в XIV веке. Он представлял собой стержень из глинистого чёрного сланца . Затем его стали изготавливать из порошка жжёной кости , скреплённого растительным клеем. Этот инструмент позволял создавать интенсивную и насыщенную линию. Интересно, что художники и сейчас иногда применяют серебряные, свинцовые и итальянские карандаши, когда им нужно добиться определённого эффекта.

В 1789 году ученный Карл Вильгельм Шееле доказал, что графит является материалом из углерода. Он же и дал нынешнее название материалу - графит (от др.-греч. γράφω - пишу). Поскольку графит в конце XVIII века использовался для стратегических целей, например для производства тигля для пушечных ядер, английский парламент ввёл строжайший запрет на вывоз драгоценного графита из Камберленда. Цены на графит в континентальной Европе резко возросли, так как на тот момент лишь графит из Камберленда считался исключительным для писания. В 1790 году венский мастер Йозеф Хардмут смешал пыль графита с глиной и водой и обжёг эту смесь в печи. В зависимости от количества глины в смеси он смог получить материал различной твердости. В том же году Йозеф Хардмут основал предприятие по выпуску карандашей Koh-i-Noor Hardtmuth , названое в честь алмаза «Кохинур » (перс. کوہ نور‎ - «Гора света»). Его внук Фридрих фон Хардмут усовершенствовал рецептуру смеси и в 1889 году смог производить стержни с 17-ю различными степенями твердости.

Независимо от Хартмута, в 1795 год французский учёный и изобретатель Никола Жак Конте получил подобным методом стержень из пыли графита. Хартмут и Конте являются в равной степени прародителями современного карандашного стержня. До середины XIX века эта технология получила широкое распространение по всей Европе, что привело к возникновению таких Нюрнбергских известных карандашных фабрик как Staedtler, Faber-Castell , Lyra и Schwan-Stabilo. Шестигранную форму корпуса карандаша предложил в 1851 году граф Лотар фон Фабер-Кастель, владелец фабрики Faber-Castell , заметив, что карандаши круглого сечения часто скатываются с наклонных поверхностей для письма. Эта форма производится до сих пор различными производителями.

В современных грифелях используются полимеры, которые позволяют добиваться нужного сочетания прочности и эластичности, дают возможность изготавливать очень тонкие грифели для механических карандашей (до 0,3 мм).

Почти ²/ 3 материала, составляющего простой карандаш, уходит в отходы при его заточке. Это натолкнуло американца Алонсо Таунсенда Кросса на создание в 1869 году металлического карандаша. Графитный стержень размещался в металлической трубке и мог по необходимости выдвигаться на соответствующую длину. Это изобретение повлияло на развитие целой группы товаров, использующихся сегодня повсеместно. Самой простой конструкцией является цанговый механический карандаш с грифелем 2 мм, где стержень удерживается металлическими прижимами - цангами . Отжимаются цанги при нажатии кнопки на конце карандаша, что позволяет пользователю выдвинуть грифель на регулируемую длину. Современные механические карандаши более совершенны - при каждом нажатии кнопки происходит автоматическая подача небольшого участка грифеля однонаправленным толкателем, он же вместо цанг придерживает грифель. Такие карандаши не нужно затачивать, они снабжены встроенным (как правило, под кнопкой подачи грифеля) ластиком и имеют различную фиксированную толщину линии (0,3 мм, 0,5 мм, 0,7 мм, 0,9 мм, 1 мм).

Копировальные карандаши

В прошлом выпускался особый вид графитных карандашей - копировальные (обычно называемые «химическими»). Для получения нестираемых следов в стержень копировального карандаша добавлялись водорастворимые красители (эозин , родамин или аурамин). Заполненный химическим карандашом документ смачивался водой и прижимался особым прессом (упоминается, скажем, в "Золотом телёнке") к чистому листку бумаги. На нём оставался (зеркальный) отпечаток, который подшивали в дело.

Копировальные карандаши широко использовались и в качестве дешёвой и практичной замены чернильных ручек.

Изобретение и распространение шариковых ручек обусловило снижение и прекращение производства такого вида карандашей.

См. также

Литература

// Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона : В 86 томах (82 т. и 4 доп.). - СПб. , 1890-1907.

Ссылки

«The Pencil Pages» (англ.) - Сайт о карандашах.
«Обыкновенный карандаш» (рус.) - Сайт коллекционера карандашей.
Brand Name Pencils. Сайт Bob"а Truby (англ.) - Каталог карандашей 156 произоводителей
Как делают карандаши на ф-ке им. Красина: от глины до бумаги (рус.)

Примечания

Wikimedia Foundation . 2010 .

Синонимы :

Смотреть что такое "Карандаш" в других словарях:

- (тур. kara dache черный камень). Палочки из графитн. массы, обделанные в дерево для писанья, рисованья, черченья и т. п. употребления. Словарь иностранных слов, вошедших в состав русского языка. Чудинов А.Н., 1910. карандаш карандаша, м. [от тюрк … Словарь иностранных слов русского языка

Ежедневно мы пользуемся множеством простых вещей, которые делают нашу жизнь удобнее и комфортнее. Они привычны нам с детства и мы редко задумываемся об истории их появления. Например, как и когда появился первый карандаш, который сегодня найдется в каждом доме и в каждом школьном портфеле. Между тем, его появлению предшествовала непростая и интересная история изобретения. Началась она в те давние времена, когда у человека возникла первая потребность в письменном выражении увиденных образов и собственных мыслей.

Его можно считать прообразом современного карандаша, началом истории его возникновения. Он представлял собой тонко вытянутый стержень из свинца или другого металла. По сути, он не писал, а просто царапал более мягкую поверхность. В Древнем Египте для этого использовался папирус.

Несмотря на свою примитивность, стилос находился в обиходе до раннего Средневековья и даже дошел до Руси, где вместо папируса использовали мягкие восковые таблички или более доступную бересту. При этом свинцовый стилос все же оставлял, хоть и очень слабый, след на поверхности. Чтобы его стереть, использовали хлебный мякиш.

Более позднее изобретение в истории карандаша - серебряные палочки (иногда свинцово-цинковые), имевшие форму отрезка металлической проволоки. Для удобства использования они припаивались к специальной ручке и хранились в особом футляре. Наносимые ими серые штрихи, надписи и рисунки уже ничем нельзя было стереть, а с течением времени они приобретали выраженный коричневый оттенок. Приспособление получило название «серебряного карандаша» и было в XIII веке ходу у таких знаменитых мастеров художественной графики, как Альбрехт Дюрер и Ботичелли.

Итальянский карандаш

Спустя столетие, в XIV веке, на смену серебряному пришел карандаш, который получил название итальянский. Для изготовления его стержня использовался поначалу черный глинистый сланец, а затем жженые кости, которые растирались в мелкий порошок и скреплялись клеем растительного происхождения, в том числе растительного масла. Именно отсюда предположительно пошло и само название «карандаш» - происхождение слова связывают с тюркским термином karatas (karadas), означающее в переводе буквально «черный сланец или камень». История его применения не закончена и по сей день, хотя состав используемых для стержня материалов усложнился. Современные художники используют их, когда хотят добиться определенного эффекта.

«Парижский карандаш» и другие «соусы»

Наряду с использованием твердых материалов для письма и рисования, начался поиск составов для самозатвердевающих смесей, имеющих способность оставлять след на поверхности. Знаменитый «парижский карандаш» представлял собой смесь белой глины и обычной черной сажи. Оставляя четкий след, он уже не царапал бумагу. Инструмент такого типа также до сих пор используется в художественной графике. Еще один рецепт был получен в XV веке и представлял собой смесь мела, красящих пигментов и скрепляющих жиров. В качестве пигментов использовали уже не черные, а цветные компоненты. Так была получена первая пастель. Одно из открытий в этой области принадлежит Леонардо да Винчи, сумевшему получить «красный мел» на основе использования окислов железа.

Открытие графита

В XVI веке в окрестностях Камберленда были обнаружены природные залежи неизвестного до этого времени минерала черного цвета. Нашли его случайно местные пастухи, поначалу решившие, что это обычный уголь, однако, минерал оказался не горючим. Своим металлическим блеском он напоминал свинец, однако, и это предположение не подтвердилось - минерал был более легким и совершенно не плавким. Зато он имел замечательное свойство оставлять практически на любой поверхности четкий след, и пастухи придумали ему первое применение - стали метить овец. Заостренным концом черного минерала можно было бы прекрасно рисовать, однако, дело сильно осложнялось его высокой хрупкостью. При малейшем нажатии заостренная палочка крошилась. Кроме того, при этом очень сильно пачкались руки.

Происхождение слова «графит» связано с именем немца Абраама Вернера, который назвал его так по аналогии с греческим «grapho» (пишу).

Появление первых графитовых карандашей

После открытия графита минерал поступил в свободную продажу, благо залежи его оказались значительными. Покупали его, в основном, художники и люди связанных с рисованием профессий. Для придания материалу крепости и защиты рук графитовую палочку вставляли между двумя деревянными планками и плотно прикручивали нитками или полосками кожи. Первые краткие описания карандашей с графитовыми стержнями относятся к 1565 году. Это был трактат о минералах под авторством Конрада Геснера. Чуть позже в документах упоминаются карандаши, оправленные в дерево.

Первые серийные выпуски

Первое в истории предприятие по серийному производству карандашей было открыто в Германии в г. Штайн (1719 г.). Стержень производился на основе смешивания толченого графита, серы и клея. Надо сказать, что и качество, и цена полученного продукта были весьма низкими. Прошло 42 года, и немецкое производство было значительно усовершенствовано столяром Каспаром Фабером, впоследствии возглавившим корпорацию Фабер-Кастелл, хорошо известную и нашим современникам.

История появления карандаша тесно связана с историей графита. Он оказался полезен не только для использования в рисовании и письме. Вскоре англичане начали успешно применять свойства этого минерала в военном деле, и поставки из Камберленда в другие европейские страны, в частности, в Германию, сократились. Как следствие, графит резко подскочил в цене. Месторождения минерала впоследствии были обнаружены во многих других местах и странах, однако, росла и область его применения, особенно с открытием его диамагнетических свойств и применения в электрической и атомной промышленности. Это заставило искать пути решения проблемы, и сегодня человек научился синтезировать искусственный аналог, который широко применяется и в производстве карандашей.

Прародители современного карандаша

Большой вклад в историю развития карандаша внес изобретатель Николя Жак Конте, француз по происхождению и живописец по призванию. Его собственная рецептура для выпуска стержней была разработана в 1794 году и позволила получить продукт высочайшего качества. В состав вошли глина, сажа, размельченный графит, крахмал и вода. Получив стержни высокой прочности, изобретатель понял, что этот параметр можно изменять по желанию за счет процента включения глины и самого графита. Чем больше добавлялось глины, тем тверже и прочнее становился стержень. Чем выше был процент графитного порошка, тем карандаш получался мягче, а след от него темнее. Это было открытием, имеющим современное значение. Именно оно легло в основу классификации по мягкости «М», «ТМ» и «Т».

Автором второго базового рецепта карандашного стержня стал австриец Йозеф Хардмут, смешавший графитовый порошок с водой и глиной и подвергший смесь закаливанию при высоких температурах. Это послужило началом выпуску знаменитой и высоко ценимой и в наше время продукции «Koh-i-Noor».

Оставил свой след в истории изобретения карандаша и наш М.Ломоносов, который ввел в обиход используемую доныне мировую единицу измерения «гросс», эквивалент партии карандашей в 144 штуки. Он лично наладил производство этой продукции в одном из сел Архангельской губернии, и именно такое количество должен был ежедневно производить мастер с подмастерьями.

Шестигранная форма карандашей, привычная для нас сегодня, была предложена Лотар фон Фабером с простой и удобной целью - чтобы они не скатывались со стола. Вот уже более 200 лет она остается неизменной.

Изобретение карандаша с механическим приводом

Необходимость в регулярной заточке было и остается одним из основных неудобств использования этой письменной принадлежности. Альтернатива была придумана еще в 1869 году американцем Кроссом, который засунул графитовый стержень внутрь полой металлической трубки, придумав и механизм для его ручного выдвижения. Современный аналог механического карандаша был создан будущим основателем знаменитой компании Sharp японцем Хаякавой. Это случилось в далеком 1916 году, однако, обычный деревянный карандаш не потерял своей актуальности до сих пор, и вряд ли сдаст свои позиции в ближайшем будущем.

История слова карандаш

1 (20%) 1 проголосовавших

Графитовые стержни для письма были известны уже в эпоху расцвета древнегреческой культуры, но впоследствии они были забыты. Лишь в XVI веке возродилось старинное ремесло. В трактате Конрада Гесслера о минералах, вышедшем в 1565 г., есть описание графитовых стержней. Между классической древностью и поздним средневековьем люди, если они не желали иметь дело с чернилами, писали стержнями из свинца и олова. Нам такое занятие не пришлось бы по вкусу. Впрочем, и нашим предкам оно, видимо, не доставляло удовольствия.

Карандаш, вырезанный из кристалла графита

Именно так он выглядел карандаш XVI века. В то время в английском графстве Камберленд открыли необычное месторождение графита. Необычность его заключалась в том, что куски графита были на редкость большими. А чем они больше, тем правильнее кристаллы, тем чище материал. Стержни, которые делали из камберлэндского графита, писали очень хорошо. Делали их так: графит распиливали на тонкие пластинки, шлифовали и разрезали на палочки, которые вставляли в дерево или тростник.

Месторождение между тем истощалось. Стержни стоили все дороже. Наконец, крупные самородки графита стали такой же редкостью, как алмазы в несколько каратов. И вновь люди стали писать палочками из мягких металлов.

Но графиту суждено было покорить пишущий и рисующий мир. Правда, не в чистом виде, а в смеси с глиной. В 1790 г. француз Жак Конте предложил делать карандашные стержни по керамической технологии. Он смешивал порошок графита с пластичной массой из глины и воды, уплотнял массу на прессе и продавливал ее через сапфирное сопло. Получалась темная круглая нить, которую резали на стержни и обжигали, подобно гончарным изделиям, чтобы она стала прочной.

Эта технология многократно усовершенствовалась, но до недавнего времени принципиально не менялась. Прежде всего потому, что она удобна. Затем - благодаря доступности сырья: не нужны крупные куски графита. Наконец, она дает возможность получать отменные карандаши. Те самые, что в разговорной речи называют простыми, а в изданиях для специалистов - чернографитными

Краткий экскурс в область полимеров

Графит-полимер. Так же, как и алмаз: оба они кристаллические полимеры. Ископаемые угли, древесный уголь, сажу считают аморфными полимерами углерода. На самом деле и они построены из очень мелких, деформированных кристаллов.

Графит и ископаемые угли - это как бы углеродные скелеты древних растительных организмов. Синтетический графит и сажа - углеродные скелеты нефтяных углеводородов. И природа, и человек создают графит по единому методу – строя полимерную цепочку из одних только атомов углерода. Впрочем, так можно получить и алмаз. Но для этого придется построить трехмерный полимер, структуру которого надо изображать пространственной моделью. Чтобы изобразить структуру графита, достаточно бумажного листа, потому что она двумерна. Атомы углерода в графите образуют гигантские плоские сетки из шестичленных циклов - бензольных ядер.

Атомы углерода в плоской сетке графита связаны между собой прочными химическими связями. Но отдельные слои сетки удерживаются одна подле другой уже не химическими, а гораздо более слабыми молекулярными силами. Поэтому строение графита чешуйчатое, поэтому он мягок и скользок на ощупь.

Цвет графита - серо свинцовый. Чтобы сообщить карандашной массе черноту, в рецептуру вводят немного сажи или древесного угля. Молекулы пигментов содержат, кроме углерода, небольшое количество кислорода и водорода. Только из них сделать карандаш нельзя, потому что строение у черных пигментов не чешуйчатое, они не скользят по бумаге.

Почему карандаш пишет

Собственно, рассказывая о чешуйчатом строении графита, мы уже ответили на этот вопрос, но лишь отчасти ясно, отчего слои графита легко отделяются один от другого, но почему они остаются на бумаге? Потому, что в целлюлозе, из которой состоит бумага, есть гидроксильные группы, и когда карандаш скользит по бумаге, между этими группами и отслоившимися молекулами графита возникают водородные связи, более прочные, чем связи между отдельными молекулами-слоями графита.

Правда, чернографитный стержень состоит не из одного графита. В нем, как уже говорилось, есть связующее - глина. Но это существа дела не меняет. У глины, как у графита, слоистая структура, и на бумаге остается след обоих веществ.

Чтобы закончить разговор о молекулярных связях - один абзац о том, почему карандашная линия стирается резинкой. При механическом воздействии - трении - нарушаются силы, соединяющие отдельные частицы графита. В то же время возникают временные и непрочные молекулярные связи графита с поверхностью резинки. В результате резинка попросту вытаскивает графит из бумаги, в идеально а случае не нарушая вовсе бумажной поверхности.

Все наверное, знают эти обозначения 6Т - самый твердый карандаш, 6М - самый мягкий. А между ними есть еще 5Т, 4Т, ЗТ, 2Т, СТ, ТМ, М, 2М, ЗМ, 4М и 5М.

Велика ли разница между градациями твердости и что служит причиной разной твердости карандашей?

Ответ на первый вопрос: нет, невелика. Все карандашные стержни не выходят за пределы двух ступенек шкалы твердости Мооса (№ 1- тальк, № 2 - гипс). Определяют же твердость стержней, царапая ими эталонные плитки из сплава свинца с оловом или измеряя износ на специальном приборе.

А вот чтобы ответить на второй вопрос - отчего карандаши получаются разной твердости,- надо коротко рассказать, как делают стержни.

Как производят графитовые стержни

Самая ответственная операция в производстве стержней - помол графита. Чем мельче будут частицы, тем более гладкими получатся стержни, тем лучше они будут писать.
Механические способы помола требуют длительного времени, и все равно достаточно мелких частиц не получается. Поэтому применяют механохимические методы, в вибрационную или струйную мельницу вводят поверхностно- активное вещество, которое смачивает измельченные частицы и не дает им вновь слипаться. В результате размеры частиц графита получаются ничтожными - около одного микрона.

Для наглядности хотелось бы сравнить их с чем-нибудь известным, но даже самая тонкая пудра грубее, чем карандашный графит. А вот глину измельчать не надо, она и так достаточно мелка: у ее частиц субмикроскопические размеры. Графит смешивают с глиной. От того, в каком соотношении смешивают, и зависит твердость будущего стержня. Самый твердый получится из чистой глины, самый мягкий - из чистого графита Конечно, обе эти крайности абсурдны. Просто в 6Т очень мало графита, в 6М его очень много.

Смесь графита с глиной продавливают через сопло и непрерывную черную змейку автоматически режут на отдельные стержни. А потом отправляют в печь. Глины для карандашей состоят из каолинита. При высоких температурах из него выделяется вода и образуется плотный полимер. Поэтому стержень становится прочным, водостойким и более упругим, твердость его возрастает на одну - полторы градации.

Но из-за испарения воды стержень после обжига буквально насыщен мельчайшими сообщающимися между собой порами, проведенная им линия прерывиста и неравномерна. Приходится пропитывать обожженный стержень восками - годным, японским, карнаубским - или воскоподобными веществами вроде стеарина. Кстати, такие вещества заодно улучшают сцепление написанного с бумагой и уменьшают трение при письме.

Выбор древесины для карандаша

Стержень нельзя облачать в любую древесную одежду - ни ель, ни береза для этого не подходят. К древесине для карандашной оболочки предъявляют очень жесткие требования. Мягкость, легкость и прочность - вещи очевидные. Помимо этого волокна должны быть прямыми и плотными. Древесина должна хорошо обрабатываться на станках, не крошиться, строгаться ножом или бритвой, полироваться. Теперь, видимо, будет ясно, почему лишь немногие древесные породы годятся для карандашей.

Лучшие из лучших - южный красный кедр, растущий в Калифорнии, и кипарис. Не будем даже задерживать внимание на этой экзотике; в нашей стране используют древесину сибирского кедра, реже - липы, тополя, ольхи. Казалось бы, запасы такой древесины огромны. Но если бы деревья рубили только ради карандашей. К тому же в карандашном производстве древесина расходуется очень неэкономично: до 90% идет в отходы.

Древесину обязательно по радиусу распиливают на дощечки и облагораживают – у натурального кедра выравнивают его темно коричневый цвет, а остальные, менее благородные сорта пропитывают красителем под цвет кедра. А еще древесину пропитывают воскоподобными веществами, чтобы она лучше резалась и в заточенном виде была гладкой.
Наконец, заключительные операции, отделочные. Первая из них - окраска.

Не только дети, но и взрослые обгладывают карандаши. Поэтому краска должна быть абсолютно нетоксичной. Обычно используют нитролаки, по сути своей - растворы целлулоида. Из него делали и делают детские игрушки, так что в безвредности можно не сомневаться… Может быть, одной из причин, по которой даже взрослые держат иногда карандаш во рту, служит освежающий запах камфары, содержащейся в целлулоиде.

Последнее дело - поставить маркировку. На карандаш накладывают бронзовую фольгу (бумага, слой воска, слой клея, бронзовый порошок) и ударяют нагретым штампом с выгравированной надписью. Воск плавится, покрытие отделяется от бумаги и приклеивается к карандашу.

Цельносинтетические карандаши

Честно говоря, процесс изготовления карандашей выглядит несколько громоздким. И больше всего возни с глиной: сначала ее надо отмучивать, потом из-за нее вести обжиг… Между тем можно найти и не глиняный каркас для графита. Уже выдано немало патентов на синтетические связующие для карандашной массы.

Между прочим, первые стержни с феноло-альдегидными полимерами были изготовлены на московской фабрике им. Красина в годы войны. Сейчас можно уверенно говорить о том, что глина в карандаше - анахронизм и что сейчас чаще ее заменяют полимеры, не требующие обжига. Так же как и оболочку карандашей часто заменяют на полимерные и что очень важно, оболочку из них можно делать одновременно со стержнем, на одной машине, но с двумя головками: первая выдавливает графитовый стержень, другая облачает его в полимер.