О технологии изготовления карандашей. Из чего состоит грифель карандаша

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.

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:

Производство деревянного карандаша чрезвычайно требовательно к качеству материала, в дело идет только чистая прямая древесина. И если для столярных изделий наличие таких дефектов, как, например, сучки, не катастрофично, то карандаш из такого дерева уже не сделать. Поэтому сказать заранее, сколько карандашей получится из одного бруса, очень сложно.

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.

Последняя операция – это заточка. Затачиваются карандаши на шлифовальной шкурке, надетой на барабан и движущейся с большой скоростью. Это происходит очень быстро, буквально за считанные секунды.

Карандаши различаются в основном по виду и характеру пишущего стержня (которые определяют пишущие свойства карандаша и его назначение), а также по размерам, форме поперечного сечения, цвету и виду покрытия деревянной оболочки.

В СССР с пятидесятых годов карандаши выпускались по ГОСТ 6602—51. Качество было хорошим. Сегодняшняя ситуация довольно грустная. Поговорим о том, что было раньше.

Карандаши

В зависимости от пишущего стержня и его свойств различают следующие основные группы карандашей: а) графитные — пишущий стержень изготовлен из графита и глины и пропитан жирами и восками; при письме оставляют черту серо-чёрного цвета различной интенсивности, зависящей главным образом от степени твёрдости стержня; б) цветные — пишущий стержень изготовлен из пигментов и красителей, наполнителей, связующих составов и иногда жиров; в) копировальные — пишущий стержень изготовлен из смеси водорастворимых красителей и связующего вещества с графитом или с минеральными наполнителями; при письме оставляют черту серую или цветную, трудностираемую резинкой.

Стадии производства карандашей из склеенных дощечек

Производствово карандашей состоит из следующих основных процессов: а) изготовление пишущего стержня, б) изготовление древесной оболочки и в) отделка готового карандаша (окраска, маркировка, сортировка и yпaковка). В состав графитных стержней входят: графит, глина и клеящие вещества. Графит очень марок и оставляет на бумаге черту серого или серо-чёрного цвета. В графит для связи его частиц примешивают глину, в смесь графита с глиной для придания пластичности добавляют клеящие вещества. Просеянный графит в вибрационных мельницах раздробляется до мельчайших частиц. Глина отмачивается в воде. Затем эти компоненты тщательно перемешиваются в специальных смесителях, прессуются и высушиваются. Высушенная масса перемешивается с клеящими веществами, многократно прессуется, превращаясь в однородную пластичную массу, годную для формовки пишущих стержней. Эту массу закладывают в мощный пресс, который из круглых отверстий матрицы выдавливает тонкие эластичные нити. Нити по выходе из матрицы автоматически разрезаются на отрезки требуемой длины, которые и являются пишущими стержнями. Отрезки закладываются затем во вращающиеся барабаны, где они раскатываются, выпрямляются и высушиваются. По окончании сушки загружаются в тигли и обжигаются в электропечах. В результате сушки и обжига стержни приобретают твёрдость и прочность. Остывшие стержни сортируют по прямизне и направляют на пропитку. Эта операция имеет целью придать стержням, обладающим после обжига повышенной жёсткостью, мягкость и эластичность, т. е. свойства, необходимые для письма. Для пропитки графитных стержней применяют саломас, стеарин, парафин и разные виды воска. Для изготовления цветных и копировальных стержней применяют другие виды сырья, технологический процесс частично изменяется.

Для цветных стержней в качестве красящих веществ используют водонерастворимые красители и пигменты, в качестве наполнителей — тальк, в качестве связующего — пектиновый клей и крахмал. Масса, состоящая из красителей, наполнителей и связующих, перемешивается в смесителях, операция обжига выпадает. Прочность цветному стержню придаётся режимом прессования и регулированием количества связующих веществ, вводимых в массу, причём это, в свою очередь, зависит от природы и количества пигментов и красителей. Для копировальных стержней в качестве красящих веществ используют водорастворимые анилиновые красители, главным образом метилвиолет, дающий при увлажнении черту фиолетового цвета, метиленовый голубой, дающий черту зеленовато-синего цвета, бриллиантовую зелень — ярко-зелёного цвета и др.

Прочность копировальных стержней регулируется рецептурой, количеством связующего и режимом прессования. Готовые стержни помещаются в древесную оболочку; древесина должна быть мягкой, обладать малым сопротивлением резанию вдоль и поперёк волокна, иметь гладкую, блестящую поверхность среза и ровный одинаковый тон и цвет. Наилучшим материалом для оболочки является древесина сибирского кедра и липы. Деревянные дощечки обрабатываются парами аммиака (для удаления смолистых веществ), пропитываются парафином и прокрашиваются. Затем на спецстанке на дощечках делают «дорожки», в которые укладываются стержни, дощечки склеивают и разделяют на отдельные карандаши, одновременно придавая им шестигранную или круглую форму. После этого карандаши шлифуются, грунтуются и окрашиваются. Окраска производится быстровысыхающими нитроцеллюлозными красками и лаками, обладающими чистым тоном и ярким цветом. После многократного покрытия оболочки этими лаками на ней образуется прочная лаковая плёнка, придающая готовому карандашу глянцевую, блестящую поверхность и красивый вид.

Классификация карандашей

В зависимости от исходных материалов пишущего стержня и назначения различаются следующие группы и типы карандашей.

1. Графитные: Школьные, Канцелярские, Чертёжные, Рисовальные;

2. Цветные: Школьные, Канцелярские, Чертёжные, Рисовальные;

3. Копировальные: Канцелярские

Кроме того, карандаши различаются по габаритно-размерным показателям, по твёрдости стержня, по отделке оболочки. К габаритно-размерным показателям относятся: форма поперечного сечения, длина и толщина карандаша. По форме поперечного сечения карандаши бывают круглые, гранёные и овальные. Некоторым группам или типам карандашей присвоена только одна форма поперечного сечения; для других допускаются различные. Так, карандаши чертёжные выпускаются только гранёные — шестигранные, карандаши копировальные — только круглые; канцелярские могут иметь любую из указанных форм, а также трёх-, четырёх-, восьмигранную или овальную форму поперечного сечения. Карандаши имеют длину 178, 160, 140 и 113 мм (с допуском по этим размерам ±2 мм). Основной и наиболее часто применяемый из этих размеров — 178 мм, он обязателен для карандашей графитных — школьных, чертёжных и рисовальных; для цветных — чертёжных и рисовальных; для карандашей канцелярских цветных допускается также длина 220 мм. Толщина карандаша определяется его диаметром, причём для гранёных диаметр измеряется по вписанной окружности; она колеблется от 4,1 до 11 мм, наиболее распространённая толщина 7,9 и 7,1 мм.

По степени твёрдости пишущего стержня карандаши подразделяются на 15 групп, обозначаемых буквами и цифровыми индексами в последовательном порядке: 6М, 5М, 4М, ЗМ, 2М, М, ТМ, СТ, Т, 2Т, ЗТ, 4Т, 5Т, 6Т, 7Т. Буква «М» обозначает мягкость пишущего стержня, буква «Т» — его твёрдость; чем больше цифровой индекс, тем это свойство сильнее у данного пишущего стержня. На школьных графитных карандашах степень твёрдости обозначается номерами № 1 (мягкий), № 2 (средний) и №3 (твёрдый). На копировальных карандашах — словами: мягкий, средней твёрдости, твёрдый.

За границей степень твёрдости обозначается латинскими буквами «В» (мягкие) и «Н» (твёрдые).

Карандаши графитные школьные выпускались средних степеней твёрдости, чертёжные — всех существующих степеней твёрдости, цветные всех типов — обычно мягкие.

Карандаши графитные чертёжные "Конструктор"

Цвет покрытия древесной оболочки также различен для разных карандашей; оболочка карандашей цветных, как правило, окрашивалась по цвету пишущего стержня; для оболочки других карандашей каждому названию обычно присваивалась одна или несколько постоянных расцветок. Окраска оболочки бывала нескольких видов: одноцветной либо с окраской под мрамор, декоративной, с рёбрами или с гранями, окрашенными в контрастные цвета либо крытыми металлической фольгой, и др. Некоторые виды карандашей выпускаюлись с декоративной головкой, которая окрашивалась в цвета, отличные от цвета оболочки, с пластмассовой или с металлической головкой и др. Выпускались также карандаши с пластмассовыми или металлическими наконечниками, с резинкой (только графитные), с заточкой стержня и др.

В зависимости от этих показателей (свойств пишущего стержня, формы поперечного сечения, габаритно-размерных показателей, вида отделки и оформления), каждому виду карандашей и наборам присваивались различные наименования.

Карандаши графитные чертёжные "Политехник"

Ассортимент карандашей

Карандаши подразделяются на три основные группы: графитные, цветные, копировальные; кроме того, существует особая группа специальных карандашей.

Карандаши графитные по назначению делятся на школьные , канцелярские , чертёжные и рисовальные .

Школьные карандаши — для школьных занятий по письму и рисованию ; выпускались трёх степеней твёрдости — мягкие, средние и твёрдые,— обозначаемых соответственно номерами: № 1, № 2, № 3.

Карандаш № 1 — мягкий — давал черту густого чёрного цвета и применялся для школьного рисования.

Карандаш № 2 — средней твёрдости — давал чёткую чёрную черту; применялся для письма и для рисования.

Карандаш № 3 — твёрдый — давал бледную черту серовато-чёрного цвета: предназначался для рисования и начальных работ по черчению в школе.

К числу школьных относялись карандаши, имевшие металлический ниппель, в котором была закреплена круглая резинка для стирания записей, сделанных карандашом.

Канцелярские карандаши — для письма ; выпускались преимущественно мягкие и средней твёрдости.

Чертёжные карандаши — для графических работ ; выпускались по степени твёрдости пишущего стержня от 6М до 7Т. Твёрдость и определяла целевое назначение карандашей. Так, 6М, 5М и 4М — очень мягкие; ЗМ и 2М — мягкие; М, ТМ, СТ, Т — средней твёрдости; ЗТ и 4Т — очень твёрдые; 5Т, 6Т и 7Т — очень твёрдые, для специальных графических работ.

Рисовальные карандаши — для рисования, тушёвки эскизов и других графических работ : выпускаются только мягкие, различных степеней твёрдости.

Ассортимент графитных карандашей

Карандаши цветные по назначению делятся на школьные , канцелярские , чертёжные , рисовальные .

Школьные карандаши — для начального детского рисования и рисовальных работ школьников младших классов ; выпускались круглой формы, наборами по 6—12 цветов.

Канцелярские карандаши — для подписи, корректуры и т. д. , выпускались 5 цветов, иногда двухцветные — например, красно-синие, главным образом шестигранные, кроме карандашей «Светлана», имевших круглую форму.

Чертёжные карандаши — для чертёжных и топографических работ ; выпускались преимущественно наборами по 6 или 10 цветов; форма шестигранная; цвет покрытия — по цвету стержня.

Рисовальные карандаши — для графических работ ; выпускались нескольких видов, отличались от школьных длиной и количеством цветов в наборах, от 12 до 48, в основном круглой формы, кроме рисовальных № 1 и № 2, имевших шестигранную форму. Во всех наборах имелось 6 основных цветов, дополнительные оттенки этих цветов и обычно карандаши белого цвета.

Все карандаши, выпускавшиеся в наборах, упаковывались в картонные художественно оформленные коробки с многоцветными этикетками.

Ассортимент цветных карандашей

Карандаши копировальные выпускались двух видов: графитные, т. е. содержащие в качестве наполнителя графит, и цветные, пишущий стержень которых содержал вместо графита тальк. Копировальные карандаши изготовлялись трёх степеней твёрдости: мягкие, средней твёрдости и твёрдые. Копировальные карандаши выпускались, как правило, круглой формы.

Ассортимент копировальных карандашей

Карандаши специальные — карандаши с особыми свойствами пишущего стержня или специального назначения ; изготовлялись графитные и цветные. К группе карандашей специальных графитных относились «Столярный», «Ретушь» и портфельные карандаши (для записных книжек).

Карандаш «Столярный» предназначался для отметок на дереве при выполнении плотничных и столярных работ. Имел овальную форму оболочки и иногда прямоугольную форму сечения пишущего стержня.

Карандаш «Ретушь» — для ретуширования фотографий, тушёвки, нанесения теней. Пишущий стержень содержал мелкоразмолотый берёзовый уголь, вследствие чего давал жирную черту густо-чёрного цвета.

Выпускались четырёх номеров, различавшихся твёрдостью: № 1 — очень мягкий, № 2 — мягкий, № 3 — средней твёрдости, № 4 — твёрдый.

К специальным цветным карандашам относились «Стеклограф» и «Светофор» .

Карандаш «Стеклограф» имел мягкий стержень, дававший жирную и густую черту; применялся для отметок на стекле, металле, фарфоре, целлулоиде, для лабораторных занятий и т. д. Выпускался 6 цветов: красного, синего, зелёного, жёлтого, коричневого и чёрного.

Карандаш «Светофор» представлял собой вид цветных карандашей, имел продольно-составной стержень, состоявший из двух или трёх цветов, что давало возможность при письме одним карандашом получать черту нескольких расцветок. Карандаши обозначались номерами, соответствующими числу расцветок, которыми писал стержень.

Наименования и основные показатели специальных карандашей

Качество карандашей

Качество карандашей определялось соответствием ищущего стержня, оболочки, отделки и упаковки требованиям, установленным стандартом. Важнейшим показателем качества карандашей являлись: для графитных — прочность на излом, твёрдость, интенсивность черты и скольжение; для цветных — те же показатели и (соответствие цвета утверждённым эталонам; для копировальных — то же и копирующая способность стержня. По всем этим показателям производилась проверка специальными приборами и в лабораторных условиях. Практически для определения качества карандашей следовало руководствоваться следующими требованиями. Пишущий стержень должен был быть заклеен в деревянную оболочку прочно и максимально точно в её центре; нецентричность стержня определялась наименьшей, т. е. самой тонкой частью оболочки, размеры которой были установлены стандартом для карандашей 1-го и 2-го сортов; пишущий стержень не должен был свободно выходить из оболочки при заточке карандаша или при нажиме на него с торца; должен был быть целым и однородным по всей своей длине, не должен был содержать посторонних примесей и включений, царапающих бумагу при письме, не должен был иметь ни явных, ни скрытых трещин, не должен был крошиться при заточке и при письме. При очинке карандаша, при вертикальном нажиме на отточенный кончик стержня последний не должен был давать сколов, т. е. произвольного отламывания или скалывания частиц стержня. Площадь поперечного сечения стержня на торцах карандаша должна была быть ровной, гладкой, без повреждений и сколов. Для цветных стержней требовалась одинаковая по цвету и интенсивности черта при письме по всей длине стержня.

Оболочка карандашей изготовлялась из доброкачественной древесины, без сучков, трещин и других пороков; должна была обладать малым сопротивлением резанию, т. е. легко и мягко чиниться остро отточенным ножом, при очинке не ломаться и иметь гладкую поверхность среза. Торцы карандашей должны были быть срезаны ровно, гладко и строго перпендикулярно к оси карандаша. Карандаш должен быть прямым и ровным по всей длине, без деформации. Поверхность должна была быть гладкой, блестящей, без царапин, вмятин, трещин и наплывов лака. Лаковое покрытие не должно было растрескиваться, осыпаться и липнуть при увлажнении.

По дефектам внешнего вида карандаши подразделялись на два сорта: 1-й и 2-й; причём пишущие свойства для карандашей обоих сортов должны были быть одинаковыми. Ко 2-му сорту относились карандаши, в которых стрела прогиба по длине не более 0,8 мм, скол древесины или лаковой пленки от торца карандаша не более 1,5 мм, скол стержня на торцах не более половины площади поперечного сечения стержня — на глубину не более 1,0 мм, нецентричность стержня не более 0,33 D—d (D — диаметр оболочки карандаша по вписанной окружности, d — диаметр стержня в мм), а также царапины, вмятины, шероховатости и наплывы (шириной и глубиной не более 0,4 мм) не более 3 по всей поверхности карандаша, общей длиной до 6 мм и шириной до 2 мм.

Карандаши маркировались бронзовой или алюминиевой фольгой на одной или нескольких гранях. Маркировка должна была содержать наименование фабрики-изготовителя, наименование карандашей, степень твёрдости (обычно буквенными обозначениями) и год выпуска (обычно двумя последними цифрами соответствующего года (например «55» означает выпуск 1955 год). На копировальных карандашах маркировка содержала сокращённое слово «Копир». На карандашах 2-го сорта, кроме того, должно было быть обозначение «2 с». Маркировка должна была прочно держаться на поверхности карандаша, быть чёткой, ясной, свободно читаться, все линии и знаки должны быть сплошными и не сливаться.

Карандаши: Руслан, Рогдай, Ратмир (фабрика им. Красина)

Карандаши упаковывались в картонные коробки преимущественно по 50 и 100 штук одного наименования и сорта. Карандаши цветные школьные и рисовальные упаковывались наборами разных цветов по 6, 12, 18, 24, 36 и 48 расцветок в одном наборе. Карандаши графитные чертёжные, цветные чертёжные и некоторые другие виды карандашей также выпускались наборами разного содержания. Коробки с карандашами по 50 и 100 штук и наборы всех видов оформлялись наклейкой многокрасочной художественной этикетки. Коробки с наборами и с карандашами по 10 и 25 штук укладывались в картонные футляры или упаковывались в пачки из плотной обёрточной бумаги и перевязывались шпагатом или тесьмой. Коробки с карандашами по 50 и 100 штук перевязывались шпагатом или тесьмой либо оклеиваются бумажной бандеролью. Коробки с наборами цветных карандашей оклеивались многокрасочными этикетками, обычно с художественными репродукциями.

Карандаши "Косметика" (Славянская государственная карандашная фабрика ММП УССР)

Карандаши графитные "Живопись", "Юность", "Цветной"

Набор цветных карандашей "Юность" - арт. 139 из 6-ти карандашей. Цена 77 копеек.

Набор цветных карандашей "Цветной" - арт. 127 и 128 из 6-ти и 12-ти карандашей. Цена одного карандаша соответственно 8 копеек и 17 копеек.

Набор цветных карандашей "Живопись" - арт. 135 из 18-ти карандашей. Цена 80 копеек.

Карандаши графитные цветные "Живопись", "Искусство"

Набор цветных карандашей "Живопись" - арт. 133 из 6-ти карандашей. Цена 23 копейки.

Набор цветных карандашей "Искусство" - арт. 113 из 18-ти карандашей. Цена 69 копеек.

Набор цветных карандашей "Искусство" - арт. 116 из 24-х карандашей. Цена 1 рубль 20 копеек.

Об истории шариковой ручки фиксики вам уже рассказали в мультфильме.

А теперь поговорим о другом предмете, которым мы пользуемся так же часто - о карандаше. Узнаем,
чем рисовали в старину, и как материал для наших карандашей помогли найти... овцы. Заглянем на карандашную фабрику, разберемся, как палочка-стержень попадает внутрь деревянного корпуса, почему карандаши называются мягкими и твердыми - и многое другое.

Когда-то, давным-давно, таких карандашей, как сейчас, не было. До 16 века художники рисовали «серебряным карандашом». Тоненькую серебряную проволочку припаивали к ручке или вкладывали в специальный футляр - кожаную трубочку. Когда проволочка стиралась, кожу на конце трубочки обрезали, и «серебряный карандаш» становился короче. Правда, стереть написанное таким карандашом было нельзя - и художнику, сделавшему неверный штрих, приходилось перерисовывать все заново. Да и через некоторое время серебристые линии или буквы становились коричневыми.
Существовал и свинцовый карандаш - тонкая палочка из свинца. Но свинцовая палочка оставляет на бумаге серый, не слишком четкий след. Кроме того, свинец - вредное для здоровья вещество. В те времена, правда, об этом мало кто знал, и школьники нередко писали свинцовыми карандашами.

А у тех карандашей, которыми пользуемся мы с вами, стержень сделан из графита. Это особая разновидность каменного угля. Впервые графит обнаружили… пастухи из английского графства Камберленд. Они заметили, что когда белые овцы трутся боками о камни местных скал, их шерсть становится черной.

Узнав о «пачкающих скалах», англичане сперва решили, что камберлендские скалы тоже содержат свинец. И попробовали использовать его для производства карандашей. Мастера вручную вытачивали из этого «свинца» стержни, которые потом оборачивали тесьмой. Работа была непростой - один мастер за день мог сделать всего два-три карандаша. Англичане очень дорожили «камберлендским свинцом», вывозить его с Британских островов было запрещено под страхом смертной казни. Но уж очень хорошими получались карандаши - вскоре о них узнала вся Европа, и материал для стержней стали тайно вывозить из Англии.

В немецком городе Нюрнберге в 1761 году открылась фабрика, где «свинцовые» стержни начали заключать в деревянную оболочку - и карандаш приобрел почти точно такой же вид, в каком мы его знаем сейчас. Однако лишь в конце восемнадцатого века ученые-химики разобрались, что в этих стержнях нет никакого свинца, а сделаны они из особого минерала. Тут-то ему и дали название «графит» - от греческого слова grafo - пишу.

Но стержни из чистого графита, хотя и давали красивую четкую линию, были все же слишком мягкими. В 1790 году венский мастер Йозеф Хардмут смешал пыль графита с глиной и водой и обжёг эту смесь в печи. Потом он основал предприятие по выпуску карандашей Koh-i-Noor - карандаши этой фирмы есть у многих из вас дома и сейчас. И примерно в то же во время во Франции свой способ производства карандашных стержней нашел ученый-изобретатель Николя-Жак Конте. Он был еще и художником, поэтому прекрасно знал, каким должен быть хороший карандаш. Конте придумал изготавливать для стержней смесь из графита, глины, крахмала, сажи и воды. Добавляя то больше, то меньше глины, ученый выяснил, что можно делать стержни более твердыми, чтобы чертить тонкие и светлые линии, или более мягкими - тогда линии получались темнее и жирнее. Чем больше добавлено глины, тем тверже стержень.

Возьмите набор простых карандашей - на каждом из них обозначено, какой он твердости. На твердых карандашах стоит маркировка - русская буква Т («твердый») или латинская «Н» (“hard” - английское слово, которое тоже значит «твердый»). А на мягких - русская М (мягкий) или латинская B (“black” - «черный» - как мы помним, более мягкий стержень дает более темную, черную линию). К самым твердым и мягким стержням добавляется цифра - 2M, 3Т. Есть и карандаши средней твердости - на них пишут ТМ (или HB) - «твердо-мягкий».

Ну хорошо, а как же графитовый стерженек попадает внутрь деревянного корпуса? Попробуем заглянуть на карандашную фабрику! Мы увидим, что глина, графит и дерево не сразу превращаются в карандаш. Их путешествие по фабрике из машины в машину — целая цепь превращений.

Сначала надо глину и графит мелко-мелко размолоть. Потом смешать с клеем, чтобы он связывал вместе частички графита, не давал им рассыпаться. И снова растереть в порошок, из которого получатся графитные палочки. Но в порошке между частичками графита и глины остаются соринки или пузырьки воздуха. Если от них не избавиться, палочка выйдет ломкая - карандаш придётся то и дело чинить. Чтобы выгнать пузырьки воздуха, порошок сильно сдавливают специальным прессом. Получаются круглые толстые столбики — болванки. Эти болванки продавливают сквозь сито с очень маленькими дырочками. Соринки остаются на сите, а крошечные частички графита и глины проходят сквозь дырочки - получается тонкая чёрная вермишель. Из нее опять делают болванки — но уже чистые, без всякого сора, без пузырьков воздуха. Эти-то болванки и превращают в стержни для карандашей.

Чтобы сделать из толстенькой болванки тонкую палочку-стержень, надо ее продавить сквозь малюсенькую дырочку.
Болванка протискивается сквозь нее, худеет и вытягивается в тонкую, длинную нить. Нить режут на кусочки. Но кусочки эти мягкие, они ещё для карандаша не годятся. Их надо высушить и обжечь в печи, чтобы они стали твёрдыми. А потом пропитать жиром, чтобы они писали чётко, а не бледно.

Наконец получилась та самая графитная палочка, которая сидит внутри карандаша. Теперь нам нужно, чтобы она оказалась в деревянном корпусе.

Корпус для карандаша можно делать из разных пород дерева (а сейчас их нередко делают и из пластмассы) - хотя самые хорошие карандаши получаются из сибирского кедра. Станок режет деревянную заготовку на одинаковые дощечки. Чтобы будущий карандаш не ломался, и его легче было чинить, дощечки пропитываются парафином. Делается это в специальных аппаратах - автоклавах. На пару из дощечек удаляются все смолы, а древесина под действием пара меняет свою окраску на розовато-коричневатую. Затем дощечки тщательно просушиваются.

После этого в каждой дощечке еще один станок проводит шесть дорожек - для шести графитных палочек. Графитные палочки ложатся на дощечку в приготовленные для них дорожки. А сверху их закрывают другой такой же дощечкой - как крышкой. И обе дощечки склеивают. Если очень внимательно рассмотреть готовый карандаш, можно найти место склейки двух половинок.

Посмотри, как из кедровой дощечки получается шесть карандашей:
1 — в обеих дощечках сделаны канавки; 2 — в канавки вложены графитные палочки, и дощечки склеены; 3 — дощечка прошла через станок; видно, что она скоро превратится в шесть карандашей; 4 — а здесь уже вместо дощечек появились карандаши.

Получается сразу шесть сросшихся карандашей. Еще одна машина разрезает дощечку на шесть шестиугольных палочек. Внутри каждой палочки сидит графитный стерженёк. Это уже готовый карандаш, только пока не очень красивый — некрашеный, шероховатый. Чтобы похорошеть, он должен ещё пойти в машины, которые сделают его гладким и покроют блестящим цветным лаком или краской — обязательно в несколько слоев.

А потом карандаш попадёт в последнюю машину, где на него нанесут клеймо - название, рисунок, обозначение твердости. Вот теперь карандаш совсем готов - родился, получил имя и может отправляться с фабрики в магазин, а из магазина — к вам домой.

Так делаются простые карандаши. А как получаются цветные? В них вместо графита в грифелях используется мел со специальным клеем (каолин) и красящим веществом. Кстати, смесь для стержней цветных карандашей проходит обжиг в печи один раз, а вот графитовые стержни для простых карандашей обжигаются дважды.


Вот сколько работы нужно, чтобы сделать обычный карандаш! Так что берегите свои карандаши, не торопитесь их выбрасывать, даже когда они становятся совсем коротенькими.

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.