Из чего делают карандаши простые. Краткий обзор технологии изготовления карандашей

Уход за лицом

Карандашами мы пользуемся начиная с детского сада. Но мало кто из нас знает, как делают карандаши, какую древесину используют в этих целях. Примечательно, что создание этих канцелярских изделий выполняется на каждой фабрике по-своему. Но при этом есть и общие моменты, которые являются основополагающими для производственного процесса.

Какое дерево?

Классический деревянный карандаш имеет важный компонент - древесину, от качества которой зависит эксплуатация этого аксессуара. Понятно, что не каждое дерево годится для этих целей. В прошлом в промышленности использовалась древесина вирдижнского или красного кедра, который относится к роду можжевельников. Длинные волокна, отсутствие сучков, легкость в обработке - вот что привлекало внимание в этом материале. Но ввиду дороговизны европейские и американские бренды, производящие карандаши, стали использовать древесину калифорнийского кедра. Причем на ее основе создаются высококачественные изделия, которые используются в графических и художественных целях.

В большинстве случаев карандаши изготавливаются из ольхи, липы, сосны, калифорнийского и сибирского кедра, а также такого редкого дерева, как джелутонг. Из какого дерева делают карандаши в нашей стране? В большинстве случаев из ольхи и липы, которых на территории России огромное количество.

Ольха не является самым прочным материалом, зато у нее равномерное строение, что делает проще процесс обработки и сохраняет естественный природный цвет. Что касается липы, то она отвечает всем эксплуатационным требованиям, а потому используется при производстве и дешевых, и дорогих карандашей. За счет хорошей вязкости материал прочно удерживает грифель.

Уникальный для создания карандашей материал - кедр, который широко применяется на заводах в России. Примечательно, что используется не здоровая древесина, а экземпляры, которые уже не дают орех.

Стержень: какая основа?

Производство карандашей ведется с применением специального стержня. состоит из трех компонентов - графита, сажи и ила, к которым часто добавляются органические связующие. Причем графит является постоянным компонентом, в том числе и цветным, так как именно грифель оставляет на бумаге след.

Стержни создаются из тщательно подготовленной массы, которая имеет определенную температуру и влажность. Важно, чтобы смесь не пересыхала, так как это скажется на износе оборудования. Вымешанное тесто специальным прессом формуется, затем пропускается через оборудование с дырочками, что делает массу похожей на лапшу. Эта лапша формируется в цилиндры, из которых выдавливаются стержни. Остается их только прокалить в специальных тиглях. Затем стержни подвергаются обжигу, а после него выполняется жировка: образовавшиеся поры под давлением и при конкретной температуре заполняются жиром, стеарином или воском.

Как делают цветные карандаши? Здесь принципиальное отличие имеет, опять же, стержень, который производится из пигментов, наполнителей, жирующих компонентов и связующего вещества. Здесь процесс производства стержня следующий:

изготовленные стержни укладываются в специальные желобки на дощечке и накрываются второй дощечкой;
обе дощечки склеиваются клеем ПВА, при этом стержень не должен приклеиться;
торцы склеенных дощечек выравниваются;
выполняется препарирование, то есть добавление жира в уже имеющуюся смесь.

Примечательно, что производство карандашей ведется с учетом потребительских свойств изделий. Так, дешевые создаются из древесины не самого высокого качества, точно такая же - не самая качественная - и оболочка. А вот карандаши, которые используются в художественных целях, делают из качественной древесины, которая имеет двойную проклейку.

Этап подготовки древесины

Производство карандашей ведется из хорошо отобранной древесины, которая обрабатывается для получения брусков. Обязательно выполняется торцевание брусков по длине карандаша, причем нужно учитывать припуски, так как произойдет усушка материала. На специальном многопильном станке выполняется распил брусков на дощечки, которые подвергаются пропитке парафином в специальных автоклавах. Эта процедура способствует улучшению механических свойств будущего изделия.

В зависимости от того, из чего сделан карандаш, будет выполняться и его заточка. Считается, что аккуратная стружка получается, если изделия сделаны из древесины сосны, липы или кедра. Кроме того, важно, чтобы грифель был качественно проклеен -такой карандаш даже при падении не сломается.

Какая оболочка?

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

Мягкости, прочности и легкости: в процессе эксплуатации оболочка не должна ломаться или крошиться, как и весь корпус.
Не расслаиваться под воздействием природных факторов.
Иметь красивый срез - гладкий и блестящий, при этом сама стружка не должна ломаться.
Древесина должна быть стойкой к влаге.

Какое оборудование?

Производство карандашей ведется с использованием разнопланового оборудования. Например, очистка глины, из которой впоследствии будет создаваться графитный стержень, требует наличия специальных мельниц и дробилок. Обработка перемешанного теста ведется на винтовом прессе, где из теста вальцами с тремя разными зазорами формируется сам стержень. Для этих же целей применяется фильера с отверстиями. Сушка деревянных заготовок выполняется в где изделия подвергаются вращению в течение 16 часов. При хорошей просушке древесина обретает уровень влажности максимум в 0,5%. Что касается цветных карандашей, то они тепловой обработке не подвергаются ввиду наличия в них наполнителей, красителей и жирующих компонентов. На специальном станке выполняется торцовка карандашей в длину.

Просушка

Как делают карандаши? В производственном процессе важную роль играет просушка. Она выполняется в специальных колодцах с помощью станков, причем дощечки укладываются так, чтобы просушка была максимально эффективной. В этих колодцах сушка выполняется примерно 72 часа, затем дощечки сортируются: все треснувшие или некрасивые изделия отбраковываются. Отобранные заготовки облагораживаются парафином, калибруются, то есть на них вырезаются специальные канавки, где будут расположены стержни.

Как изготавливают карандаши на производстве дальше? Теперь используется фрезерно-пропускная линия, на которой выполняется разделение блоков на карандаши. В зависимости от того, какой формы ножи используются на данном этапе, карандаши получаются или круглой, или граненой, или овальной формы. Важную роль играет крепление грифеля в деревянном корпусе: это должно делаться прочно и надежно, что снижает риск выпадения элементов грифеля. Упругий клей, который используется для связки, делает грифель прочнее.

Особенности покрытия

Современные простые и цветные карандаши представлены в огромном разнообразии дизайнов и цветов. Так как делают карандаши в заводских условиях, здесь уделяют пристальное внимание каждому этапу производства. Окраска - один из важных этапов, так как она должна отвечать целому ряду требований. Для отделки поверхности используется метод экструзии, а торец отделывается окунанием. В первом случае карандаш проходит через грунтовочный аппарат, где в конце конвейера он переворачивается для нанесения следующего слоя. Таким образом получается равномерное покрытие.

Качество окраски: от чего зависит?

Качество окраски зависит от того, насколько отвечают установленным требованиям сами лакокрасочные материалы, правильно ли налажена грунтовочная машина, соблюдены ли сроки сушки карандашей на ленте. Любая карандашная фабрика использует быстросохнущие составы, которые образуют на поверхности твердую, прочную и эластичную пленку, хорошо сцепляющуюся с поверхностью древесины.

Окраска выполняется специальными грунтовочными красками, которые обладают определенной вязкостью и содержат в себе пигменты. Если пигментная часть будет большой, это снизит блеск пленки и потребует дальнейшее нанесение на поверхность нитролака. Даже простые карандаши подвергаются лакированию с использованием нитроцеллюлозного глянцевого лака.

Если карандаш темных оттенков, то он окрашивается как минимум в 5 слоев и в 4 слоя лака. Для достижения светлых оттенков используется сочетание 7 слоев краски с 4 слоями лака. При этом для равномерного и аккуратного покрытия важно, чтобы поверхность имела максимум 18 слоев. Окрашивание торцевых частей карандашей выполняется в окунальной машине, в которую опускается рама с расположенными на ней карандашами.

Оправа карандаша

В зависимости от того, как делают карандаши и из каких материалов, может варьироваться и их оправа. В традиционном варианте грифель имеет деревянную оправу, однако современный рынок предлагает широкий выбор изделий в пластиковом, лакированном и даже бумажном корпусе. С одной стороны, это прибавляет им красоты и необычности, с другой, при падении от таких карандашей мало что останется.

Уже после покраски карандаши подвергаются финишной отделке. Для этого используются различные штампы и фольга разных цветов. Называется данный процесс обработки термостатированием.

Какая твердость?

Все цветные и простые карандаши отличаются твердостью грифеля, что находит отражение в их маркировке. Выбирать их нужно так: чем более плотная и твердая бумага, тем более твердым должен быть графитный стержень. Но слишком твердый графит может повредить бумагу. В России можно купить карандаши следующей маркировки:

М - мягкий.
Т - твердый.
ТМ - твердо-мягкий.

О маркировке следует знать при выборе карандашей для создания чертежей или рисования в соответствующей технике.

Особенности цветных карандашей

Из чего делают карандаши простые, мы уже разобрались. Теперь нужно понять, когда и как появились Известно, что первые изделия с цветным грифелем появились еще в 1820 году, правда, кто их изобрел, так и осталось загадкой. В основе цветного грифеля лежит сочетание соединяющего вещества, цветных пигментов и наполнителя. В качестве соединяющего вещества выступает клей каолин, за счет которого формируется и форам грифеля. В качестве цветных пигментов используются хорошо измельченные цветные материалы высокого качества, причем пигмент может быть органической или неорганической основы. Сами цветовые пигменты создаются на основе материалов, которые обладают стойкостью к выгоранию под влиянием солнечных лучей и экологической безопасностью. На сегодняшний день карандаши выпускаются в 36 цветовых оттенках соответственно международной шкале оттенков Pantone. Что касается наполнителей, то в этом качестве используются каолин и мел, которые подвергаются тщательному измельчению.

Удалов Дмитрий

Научно- исследовательская работа. История создания карандаша. Графит. Какой карандаш лучше?

Скачать:

Предварительный просмотр:

IV городские научные чтения

им. И.В.Курчатова

Тема: Из чего сделан карандаш?

Удалов Дмитрий

Ученик 4 «Б» класса

МОУ «СОШ № 21»

Научный руководитель:

Барадачева И.Г.

учитель высшей категории

МОУ «СОШ № 21»

Озерск

2010 г.

Введение …………………………………………………………………3

1. Теоретическая часть

1.1. История появления карандаша…………………………………..……5

1.2. Тайгинское месторождение графита на Урале…………..….… .…6 1.3. Технология изготовления карандаша……………………..…….….7

2. Практическая часть …………………………………………………..8

Заключение ………………………………………………………….… ..10

Литература ……………………………………………………………….11

Приложения …………………………………………………………… 12

Введение.

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. (Карандаш)

Казалось бы, чего только не придумано для письма или рисунка! Гусиные и металлические перья, чернила и тушь , шариковая ручка, фломастер. Но все равно и в рюкзачке первоклассницы, у художника и чертежника, бухгалтера и плотника, и на столе председателя правления банка всегда найдется несколько простых карандашей. Поистине универсальная вещь - пишет всегда и везде: и в перевернутом виде, и на морозе, и под водой, и в космосе. Карандаш в рекламе не нуждается. Справедливо. Карандаш, как хлеб. Его не замечают, когда он есть. А когда его нет... В первые дни Отечественной войны карандашная фабрика г.Москвы начала выпускать военную, более необходимую, казалось бы, продукцию - боеприпасы. И в городе исчезли карандаши. Последовало указание правительства ни на один день не останавливать карандашное производство. Не уменьшилась потребность в карандашах и в наше время. Статистика утверждает, что человеку в год нужно не менее 10 штук.

Интересно, что:

одним обыкновенным деревянным карандашом можно провести линию длиной в 56 км или написать более 40 тыс. слов;

самый большой в мире карандаш длиной 12 метров, весом - 24 центнера;

самый маленький карандаш в мире чуть меньше двух сантиметров;

более 14 миллиардов карандашей производятся в мире каждый год - из этого количества можно обогнуть нашу планету 62 раза.

из одного большого дерева можно сделать приблизительно 300 000 карандашей .

Нам было интересно узнать, какие карандаши предпочитают ученики нашей школы, как их используют, знают ли, из чего сделаны карандаши. С этой целью было проведено анкетирование среди учащихся 4, 8 и 11 классов МОУ «СОШ № 21». (см. Приложение № 1) Ученики отвечали на ряд вопросов, касающихся использования ими простых карандашей. Результаты оформлены в виде диаграмм (см. Приложение № 2). Нас удивило, что не все учащиеся знают, из чего сделан карандаш. Правильно смогли ответить на этот вопрос в 4 классе - 3 человека (10%), в 8 классе - 11 человек (50%), в 11 классе - 18 человек (90%). Исходя из недостаточной осведомленности учащихся в этом вопросе, мы решили выполнить данную работу.

Цель работы: узнать, из чего сделан карандаш.

Задачи:

изучить специальную литературу (выяснить историю появления карандаша, технологию его изготовления; узнать о месторождениях графита Челябинской области, способе добычи и переработки графита, его основные свойства);

провести практическую работу (наблюдение за добычей графита, анкетирование учащихся, конкурс на лучший карандаш);

сравнить полученные результаты;

выявить наиболее популярный карандаш среди учащихся.

Объект исследования: простой карандаш.

Практическая значимость данный материал можно использовать на уроке окружающего мира по теме «Полезные ископаемые Урала», ИЗО по теме «История создания карандаша», классном часе «О бережном использовании леса» и др.

Методы исследования:

1) описательный;

2) экспериментальный;

3) количественный;

4) сопоставительный.

Карандаш - такой обыденный предмет. Первый пишущий инструмент, который нам доверили взрослые. Он прост и уж совсем не загадочен. В самом деле?

А сколько, например, ему лет? И не занимал ли вас когда-нибудь вопрос: а как же в него запихивают грифель? И что было, когда карандаша не было? С этого, пожалуй, и начнем.

1.1 История создания карандаша.

Кто же и когда подарил миру этот удивительный предмет?

История карандаша начинается с XIV века. Сам принцип - твердое вещество, оставляющее темный след на картоне, пергаменте или бумаге, - был известен очень давно. В качестве пишущего материала использовали металлы: серебро - для людей побогаче, свинец - для тех, кто не мог похвастаться достатком. Именно такими пишущими приборами делали свои наброски такие мастера графики, как Дюрер, Ван Дейк и Боттичелли.

Прототипы современных графитных карандашей появились в XVI веке. Тогда впервые для письма применили графит.

Графитовое месторождение впервые открыли в Англии, причём совершенно случайно: пастухи из местности Камберленд открыли в земле темную массу, которую использовали для того, чтобы метить овец. След от этих стержней был четче и ярче, чем от свинцовых прутков аналогичного назначения, широко использовавшихся для письма и рисования в те годы. Графит - черный блестящий мягкий минерал, состоящий из углерода. На ощупь графит жирен и отлично пачкается. На поверхностях он легко дает черту от серебристого до черного цвета. Это минерал, будто самой природой предназначенный для письма. И название его происходит от греческого «графо» - пишу. На этот материал скоро обратили внимание художники и коммерсанты, быстро наладившие на английских улицах торговлю тонкими пластинками и кусочками графита, начали изготавливать из него тонкие заостренные на конце палочки и использовать их для рисования. Графит стали применять повсеместно и настолько массово, что месторождения стали стремительно иссякать. По приказу королевского двора графит можно было добывать лишь несколько недель в году, чтобы не истощать его запасы. А в конце XVIII века английский парламент ввёл строжайший запрет на вывоз драгоценного графита. За нарушение этого запрета наказание было очень суровым, вплоть до смертной казни .

Конечно, пользоваться графитом было очень неудобно - руки пачкались! Приходилось обматывать графит веревкой, бумагой, а то и просто зажимать между дощечек.

Идея заковать в футляр легко оставляющий след на бумаге, не пачкающий руки, графит, принадлежит французскому изобретателю и бизнесмену Николя Жак Конте (1775 год). Конте изобрел технологию изготовления графитового стрежня из смеси порошкообразного графита, сажи, глины и воды. После перемешивания смесь заливали в деревянную форму и воду выпаривали. Производились карандаши вручную. Поэтому стоимость графитовых карандашей была немалой. Такие карандаши могла позволить себе лишь придворная знать.

Первые карандаши были круглого сечения. Сегодня трудно себе представить, но изобретатели потратили не одно десятилетие, чтобы решить проблему скатывания карандаша со стола. Лишь в конце XIX века граф Лотар фон Фаберкастл догадался сделать корпус карандаша шестигранным - для более устойчивого положения на наклонных поверхностях для письма. Он же является автором стандартной длины и диаметра карандаша.

В историю карандаша вписал свою страницу и великий русский ученый Михаил Ломоносов. Ведь в России есть и графит, и дерево - и вот в одной из деревень Архангельской губернии появилась мануфактура, производящая карандаши из графита в деревянной оболочке.

1.2 Тайгинское месторождение графита на Урале.

В России открыто немало месторождений графита. На Урале месторождения графита расположены на окраине г. Златоуста и в 12-14 км к югу от г.Кыштыма - Тайгинское месторождение. (см. Приложение № 3)

В 1939 году в Кыштым прибыла геолого-разведочная партия Уральского геологического управления во главе с геологом З.И.Кравцовой, которая обследовала район г. Кыштыма и в 1940 году установила запасы руды кристаллического графита у озера Тайги в 15 км от г. Кыштыма (см. Приложение № 4). Начавшаяся Великая Отечественная война поставила задачу быстрейшего освоения залежей кристаллического графита. Кристаллический графит— это аккумуляторы на боевых самолетах, кораблях, танках. Это — броневая сталь, сверхпрочные огнеупорные сплавы, это - сырье для развития средств связи: приемников, передатчиков, телефонов. Совет народных комиссаров обязал наркомат промышленности стройматериалов СССР немедленно приступить к строительству Тайгинского графитового комбината. В сентябре 1941 года на берегу озера Тайги в условиях дождливой, холодной осени и суровой зимы развернулась стройка. Строители, жившие в палатках, полуземлянках, временных бараках, расчищали промплощадку, вели линию электропередач, строили корпус обогатительной фабрики, котельную, столовую, подсобные цеха, прокладывали железнодорожную ветку, завозили и монтировали оборудование. Одновременно со строительством комбината отрабатывалась технология получения графита. В мае 1942 года начали добывать руду, а 27 июня 1942 года на озеро Темное приземлился самолет, экипаж которого принял на борт первую партию графита, подарок кыштымских графитчиков армии и флоту. В годы Великой Отечественной войны комбинат был единственным предприятием, давшим стране тысячи тонн ценной продукции.

Более 60 лет предприятие Уралграфит (см. Приложение № 5) производил природный графит для предприятий различных отраслей промышленности:

Для металлургии - производство тиглей, противопригарных красок;

Для машиностроения - электроды, смазочные материалы теплоизоляционный материал, аккумуляторные батареи;

Для производства ядерной техники;

Для производства карандашей.

Потребность в графите обусловлена его особыми физическими свойствами: огнеупорностью, кислотостойкостью, высокой электропроводностью, мягкостью и пластичностью.

Технология добычи и переработки графита следующая: графит добывается открытым способом в карьерах. Грузится экскаваторами и доставляется на фабрику автосамосвалами Белаз. (см. Приложение № 6). Графит поступает на мельницу, где он пройдет три стадии дробления. Далее происходит отмывка графита от примесей, при которой графит всплывает на поверхность, а примеси опускаются на дно. Собранный с поверхности графит сушится, размалывается, классифицируется и упаковывается в бумажные мешки.

Из Тайгинского графита выпущено большое количество карандашей.

В настоящее время в связи с экономическим кризисом и большой конкуренцией с зарубежными фирмами, Уралграфит сворачивает свое производство.(см. Приложение № 7)

1.3 Технология изготовления карандашей.

Хоть карандаш и называется простым, но это довольно-таки технологичный продукт. Для изготовления одного карандаша проводится свыше 80 производственных операций.

Стержень - основная рабочая часть карандаша. При производстве карандашей сухой порошок графита смешивают с глиной и водой. Чем больше глины, тем тверже карандаш, больше графита — мягче грифель. В зависимости от количества глины карандашные стержни имеют различную степень твёрдости - Т (твердый), М (мягкий), ТМ (твердо-мягкий). После образования из смеси тестообразной пасты ее пропускают через формовочный пресс, получая тонкие липкие веревочки. Их распрямляют, разрезают по размеру, сушат и направляют в печь для обжига. Готовые стержни отправляются на карандашную фабрику.

При производстве простых карандашей важно подобрать подходящую древесину. Самый дешевый материл - ольха, затем идут липа, тропическая или европейская сосна, диера тонкоребристая, произрастающая только в тропических лесах.. Самые хорошие карандаши производят из калифорнийского кедра, у нас используется древесина сибирского кедра.

Процесс изготовления карандашей начинается с производства карандашной дощечки (см. Приложение № 8). Для улучшения свойств древесины, карандашные дощечки подвергаются термальной обработке с последующим пропитыванием парафином. При изготовлении карандашей на карандашных дощечках фрезеруют канавки полукруглого сечения для стержней. Обработанные дощечки укладываются в стопу.

Сборку карандашей производят на клеильном оборудовании. В канавку дощечек укладывают стержни, закрывают их другими дощечками, с нанесенным на них слоем клея. Полученные блоки зажимают и выдерживают определенное время в тепловой камере. Затем торцы блоков шлифуются на станке, убирая выступающие концы стержней и неровности склеенных пар дощечек. После шлифования блоки имеют прямоугольную форму и ровные торцы. Заключительная часть процесса производства карандашей - фрезеровка карандашей заданной формы (круглые, граненые) специальным режущим инструментом. Итак, карандаш готов.

На корпус карандаша должно быть нанесено не менее семи слоев краски, в противном случае на его поверхности образуются «заусенцы». Чем карандаш дороже, тем большим количеством слоев краски он покрыт. Идеальным покрытием считается покрытие, состоящее из 18 слоев.

В настоящий момент к производству карандашей предъявляются значительные требования с точки зрения их экологической безопасности. Рекомендуется применять лаки на водной основе.

Сегодня производится более 300 видов карандашей для различных видов деятельности. Существуют карандаши для нанесения надписей на стекле, ткани, целлофане, пластмассе и кинопленке. Существуют карандаши, используемые в строительстве и оставляющие след на поверхности, находящейся на открытом воздухе в течение нескольких лет.

В настоящее время в мире существует большое количество фирм, выпускающих карандаши. Как вы думаете, сколько предприятий в России заняты производством карандашей? Всего четыре. Два из них находятся в Москве. Остальные два в Томске и Славянске.

2. Практическая часть.

По результатам анкетирования среди учащихся 4, 8 и 11 классов МОУ «СОШ № 21» предпочтения были отданы следующим карандашам (см. Приложение № 9):

1 место - «Конструктор» Россия (12 чел.)

« Koh-i-Noor» Чехия (12чел.)

2 место - « Nixon» Австрия (7чел.)

3 место - «EVOLUTION» Франция (6 чел.)

80 % учащихся отметили в анкетах (см. Приложение № 2), что данные карандаши удобные, хорошо пишут.

Данные карандаши стали участниками конкурса «Супер - карандаш», который прошел в моем 4 «Б» классе. Ученики были разделены на 4 экспертные группы, которые проводили наблюдения и замеры. У каждой группы был один испытуемый образец. Три конкурсанта сделаны из древесины («Конструктор», «Koh-i-Noor», « Nixon») и один пластиковый (« EVOLUTION»), причем пластиковая и оболочка, и грифель.. Для чистоты эксперимента участники конкурса (карандаши) были обернуты в бумагу и пронумерованы. (см. Приложение №10). Все карандаши имели одинаковую твердость (ТМ), стандартные размеры. Исследовательским группам были предоставлены одинаковые принадлежности: линейка, точилка, ластик (см. Приложение №10) Экспертиза было проведена по двум направлениям - оценивался материал и грифель.

Материал

Качество древесины, из которой изготовлен корпус карандаша, влияет на то, как будут выглядеть готовые изделия, и насколько легко карандаши будут затачиваться. Для карандаша очень важно: какова древесина на вид, какого цвета, как хорошо держит грифель. Качество древесины обеспечивает ровную аккуратную стружку.

У материала оценивались:

1.Цвет

2. Плотность.

3. Стружка

Грифель

Соблюдение технологий производства также влияет на прочность стержня и его потребительские характеристики. Грифель должен иметь высокую степень прочности, не должен крошиться и должен легко стираться ластиком. Также при производстве особо тщательно должна соблюдаться технология замешивания смеси для грифеля, ее неоднородность и содержание посторонних примесей может привести к царапанию бумаги при работе карандашом.

У грифеля проверялись:

1.Центровка

2. Крошится при письме или нет.

3. Как стирается ластиком.

4. Царапает при письме бумагу или нет.

5. Экономичность (расход грифеля за 5 минут работы).

6. Ломкость.

В ходе конкурса были проведены наблюдения и опытные испытания, результаты которых занесены в таблицу (см. Приложение № 11).

1 место - карандаш под номером №4 «EVOLUTION» Франция

2 место - карандаш под номером №3 « Koh-i-Noor» Чехия

И карандаш под номером №2 « Nixon» Австрия

3 место - карандаш под номером №1 «Конструктор» Россия

Победителем стал карандаш «EVOLUTION». Как мы помним, это был пластиковый карандаш. На самом деле, в настоящий момент пластиковые карандаши очень популярны. Главными достоинствами пластиковых карандашей является их небольшая стоимость и абсолютная безопасность при поломке. В отличие от деревянных аналогов они не способны образовывать острые края на месте слома.

Сравним полученные результаты (см. Приложение № 12). Выявилось несовпадение опроса учащихся и результатов конкурса. В чем же причина? Скорей всего выбор школьниками и их родителями деревянных карандашей обусловлен их экологической безопасностью. Даже взрослый человек иногда ловит себя на неприличном занятии - сидит и грызет карандаш. А что говорить о детях! 50 % опрошенных учащихся имеют привычку брать в рот (грызть) карандаш (см. Приложение № 2).

Однако, здесь могут быть и другие причины. В анкетах 20 % учащихся отметили, что выбрали карандаш, учитывая, что он дешевый, красивый, оказался случайно (см. Приложение № 2). Значит, необходимо изучить экономическую сторону вопроса (стоимость карандашей), их дизайн (цвет, качество покраски) и др. Возможно, это будет темой моего дальнейшего исследования.

Заключение

Выполнив работу, мы узнали, из чего сделан карандаш. Карандаш - это письменная принадлежность, сделанная из деревянной палочки со стержнем из смеси глинистой массы с графитом (С. Ожегов “Толковый словарь русского языка”).

Поставленные нами задачи выполнены: изучив специальную литературу, мы узнали историю появления карандаша, технологию его изготовления; познакомились с месторождением графита на Урале, способом добычи и переработки графита, его основными свойствами; провели практическую работу (наблюдение за добычей графита, анкетирование учащихся, конкурс на лучший карандаш).

Данный материал можно использовать на уроке окружающего мира по теме «Полезные ископаемые Урала», ИЗО по теме «История создания карандаша», классном часе «О бережном использовании леса» и др.

Литература

Заточи карандаши и рисуй, черти, пиши. Отчего и почему? - 2005, № 12

Куликова Р. Ивашка в деревянной рубашке. Читайка - 2008, № 9

Сколько лет карандашу? А почему? 2004, № 7

Ильин М., Сегал Е. Рассказы о том, что тебя окружает. кн. 2 Откуда приходят вещи. М., 1985

Дитрих А. Почемучка. М., 1993

Кукушкин Ю.Н. Химия вокруг нас М.,1992г.

Источники

ru.wikipedia.org - свободная энциклопедия, статья "Карандаш"

evolutsia.com - "История карандаша"

shkolazhizni.ru - статья "Чем наши предки писали-чертили-рисовали?

Приложение №1

Анкета учащегося…..класса.

У тебя в пенале лежит простой карандаш. Он:

1.- обычный

Автоматический

Круглый

Шестигранный

С резинкой

Без резинки

2. Почему ты выбрал именно этот карандаш?

Красивый

Удобный

Хорошо пишет

Дешевый

Оказался случайно

3. Какой фирмы твой карандаш? (название)

4. Для чего чаще всего ты используешь простой карандаш?

Рисую

Подчеркиваю

Черчу

5. Берешь ли ты карандаш в рот? Грызешь его?

Да

Нет

6. Исписываешь ли ты карандаш до конца?

Да

Нет

7. Почему «да»?

Удобный

Хорошо пишет

Привыкаю

Почему «нет»?

Не удобно писать маленьким карандашом

Теряю

Выбрасываю, дешевый, не жалко

8. Знаешь ли ты из чего сделан карандаш?

Нет

Да

9. Если знаешь, назови, что используется при его производстве.

Приложение № 2

Приложение № 3

Приложение № 4

Приложение № 5

Приложение № 6

Будет невозможно обойтись. Все наброски осуществляются с помощью этой канцелярской принадлежности, следы от которой всегда можно стереть ластиком. Это изделие достаточно простое, но производится оно очень сложно, в несколько этапов.

Во время изготовления карандаша используется более сотни материалов и проводится несколько десятков различных действий при помощи специализированного оборудования, а также в ручном режиме. Кто бы мог подумать, что этот небольшой предмет, предназначенный для рисования, производится около 11 дней.

Чтобы понять, насколько сложен и в то же время последователен процесс производства необходимо посмотреть на него со стороны. Для этого можно посетить самое известное в России предприятие, специализирующееся на производстве карандашей - завод имени Красина. Эта фабрика начала свою работу 90 лет назад. Кстати, в этом году она отметила свой юбилей. Своему существованию в той или иной степени предприятие обязано поддержке, оказываемой со стороны правительства.

Главное задачей представителей власти того времени была борьба с безграмотностью. Поэтому было важно начать производить канцелярские изделия в достаточном количестве и сделать их доступными для всего населения без исключения. С развалом СССР производством карандашей занималась исключительно на этом предприятии. На этом заводе изготавливается все необходимое сырьё, без которого невозможно сделать готовую продукцию. Итак, каковы основные этапы производства карандашей?

Основные этапы производства

На фабрику доставляют специальные дощечки из липы, которые в начале производства даже не пригодятся. Предварительно следует изготовить пишущие стержни, без которых невозможно себе представить не один карандаш. Делается это в специальном цехе. В качестве сырья для изготовления стержней применяют графит и глину. Первым шагом на пути приготовления смеси является процесс измельчения глины, после чего она перемещается к перемалывающему оборудованию.

Далее на специальной установке смесь очищается от различных примесей, камешков, частиц грязи и прочих посторонних элементов, а потом подвергается еще нескольким видам обработки с целью получения качественного продукта. Для изготовления грифелей используют только натуральные компоненты, поэтому переживать за безопасность точно не придётся.

Следующий этап - прессование. В этом производстве отсутствуют отходы, потому что их применяют вторично. На данном участке изготавливают уже готовые стержни, но их еще не помещают в карандаши, они предварительно должны быть подвергнуты ещё ряду различных манипуляций.

Процесс производства стержней можно сравнить с процедурой экструдирования кормов для животных. Подготовленная смесь выдавливается из отверстия специального шланга. Далее она помещается в специально подготовленную для этих целей ёмкость, и просушивается более 15 часов. И это ещё не всё. Процесс сортировки качественных стержней осуществляется в ручном режиме. Это длительный и непростой процесс, требующий особой внимательности и усидчивости.

После отсортировки стержней они прокалываются в специальном устройстве. Отжиг происходит при температуре порядке 1200 градусов по Цельсию. От этого будет зависеть качество стержня и твёрдость карандаша. После окончания процедуры отжига стержни наполняют жиром. Это делается для того чтобы стержень начал легко скользить, хорошо отображаться на бумаге и стираться ластиком без прикладывания особых усилий. Стоит отметить, что все выпускаемые карандаши могут отличаться друг от друга по степени твёрдости и мягкости. Для этого применяются различные компоненты: кондитерский жир, саломас, воск и т.д. После окончания всех необходимых процедур стержни отправляют на сборку, где с помощью специальных станков и дощечек в карандаше делают канавку, через которую вставляется стержень.

При помощи режущей части станка в дощечке вытачивают канавки. Дощечки в автоматическом режиме, отправляются в обойму, а на другом станке стержни размещают в дощечки, потом склеиваются, а затем их оставляют сохнуть под прессом. При этом стержень не приклеивается к дощечкам. Стержень находится внутри древесины и никуда не девается благодаря натягу деревянной оболочки.

Когда заготовка высохнет, её пилят при помощи фрезы на несколько карандашей. После окончания всех основных процессов на выходе получаются готовые канцелярские изделия, которые, тем не менее, ещё не готовы для продажи, так как они не окрашены.

На специальном оборудовании карандаши грунтуют. Для покраски этих канцелярских принадлежностей используют специальные эмали, которые также производят на заводе.

Особая покраска и оригинальная форма карандашей

В продаже можно увидеть карандаши, которые весьма оригинально покрашены, как будто с разводами. Для этого прибегают к особой технологии. Канцелярские принадлежности после покраски оставляют сушиться. Для того чтобы всё получилось максимально ровно проводится процедура механической обработки краёв. Изделие маркируют. Оборудование при этом работает с огромной скоростью. Готовые изделия непрерывно попадают в поддон.

На предприятии изготавливают эти изделия необычной расцветки, а также оригинальной формы, например, овальные, казалось бы, это и вовсе невозможно, но не тут-то было. Подобные изделия широко применяются при проведении ремонтных и строительных работ. Перед тем как упаковать карандаши их вручную перебирают, проверяют на целость, оценивают качественные характеристики и т.д. Занимаются этим сотрудники завода, некоторые из которых специализируются на этом всю жизнь.

После выпуска карандашей их обязательно тестируют на качество в специальной лаборатории, осваиваются новые технологии производства с целью сокращения временных и денежных затрат. На фабрике производят карандаши для профессионалов и любителей под различные нужды.

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.

Разобьется грифель или нет? Сегодня попытаемся разобраться в технологическом процессе производства карандашей и узнать так что же будет с грифелем?

Хоть и называется простым, но это довольно-таки технологичный продукт. Для изготовления одного карандаша проводится свыше 80 производственных операций в течение 11 дней. Качество и цена конечного изделия во многом зависят от того, из какого материала и как оно производится.

Вкратце процесс изготовления карандаша выглядит следующим образом.

Получение бруска
Брусок распиливается на дощечки
Дощечки пропитываются воском (парафином)
В дощечках делаются углубления
Грифель помещают в углубления
Сверху помещается другая дощечка
Отделение карандашей
Покраска карандаша
На карандаш надет металлический ободок
В металлический ободок вставлена резинка

Древесина для изготовления оболочки карандашей должна обладать рядом специфических свойств:

быть легкой, мягкой и прочной, не ломаться и не крошиться в процессе изготовления карандашей;
иметь одинаковое сопротивление разрезанью волокон как вдоль, так и поперек, не должна расслаиваться;
срез при резании острым ножом должен быть гладким, блестящим, стружка должна завиваться не скалываться и не ломаться;
древесина должна быть малогигроскопичной, т.е. не должна поглощать влагу.

Всем этим качествам соответствует виргинский можжевельник, произрастающий в США. Наиболее близкой по своим свойствам и строению является древесина кедра и липы, но для применения в карандашном производстве ее необходимо предварительно подвергнуть специальной обработке — парафинированию (т.е. облагораживанию). Доски распиливаются на бруски, бруски торцуются по длине на длину карандаша с припусками на механическую обработку и усушку, а затем на многопильном станке бруски распиливаются на дощечки. После этого дощечки пропитываются парафином — эта процедура позволяет улучшить механические и чиночные свойства будущего карандаша. На пару из дощечек удаляются все смолы, а легнин древесины при взаимодействии с паром меняет свою окраску на розовато-коричневатую. Затем дощечки тщательно просушиваются. После просушки они сортируются — отбраковываются треснувшие дощечки, дощечки, распиленные не по тому волокну и пр. "Облагороженные» парафином и высушенные дощечки сортируются и калибруются — на них наносятся «желобки» (канавки) для стержней.

Графитный стержень изготавливается из смеси глины с графитом. Предварительно глину очищают. Для этого в специальных дробилках ее измельчают, затем перемешивают с теплой водой в особых мельницах. Разведенную в воде глину в процессе обработки заливают жидким стеклом, которое, оседая, выносит из нее все примеси — камушки, веточки, песок и т.п. Далее по специальному рецепту в глину добавляется графит, причем для каждой градации своя рецептура. Смесь перемешивается со связующим веществом апаратином, сваренным из крахмала. Для изготовления стержней необходима стержневая масса определенной температуры и влажности. Ни в коем случае нельзя допустить пересыхания смеси, иначе она будет как камень.

Вымешанное тесто из глины и графита винтовым прессом прожимается для формовки через специальное оборудование — вальцы с тремя разными зазорами. Делается это для измельчения и перетирания массы, усреднения влажности по объему и удаления пузырьков воздуха. Толщина слоя теста сначала составляет 1 мм, при повторной обработке 0.5 мм, затем 0.25 мм. Потом тесто пропускается через фильеру с дырочками, образуя так называемую «лапшу». «Лапша» формируется в цилиндры, а из них на прессе через алмазную волоку продавливается стержень нужного диаметра и длины. Стержни окончательно высушиваются в специальных сушильных шкафах — непрерывно вращаясь в течение 16 часов. По истечении этого процесса влажность стержня составляет примерно 0,5%.

Затем стержни прокаливаются в печи. Обжиг необходим для того, чтобы выжечь в стержне связующее вещество и спечь глину для образования каркаса. Степень твердости (градация) карандаша от 6М до 7Т зависит от соотношения глины, температуры и продолжительности обжига и состава жирующей ванны. В зависимости от градации стержня обжиг производится при температуре от 800 до 1200 градусов.

После обжига проводится операция жировки: поры, образовавшиеся после выжига связующего, под давлением при определенной температуре заполняются жиром, воском или стеарином. Выбор вещества для жировки зависит от градации (твердости) стержня. Для мягких карандашей используется кондитерский жир, для твердых — воск. Промежуточные значения твердости, например ТМ, достигаются жировкой стеарином. Стержни для цветных карандашей изготовляются из смеси пигментов, наполнителей, жирующих веществ и связующего.

Далее происходит процесс сборки. Стержни укладываются в желобки подготовленной дощечки и накрываются второй дощечкой. Дощечки склеиваются между собой клеем ПВА, но сам стержень к доске не клеится, а держится за счет натяга дощечки. Диаметр стержня немного больше диаметра желобка, поэтому очень важно правильно сжать дощечки в специальном механизме, где и происходит склейка будущих карандашей. Для каждого типоразмера карандаша определен свой показатель давления для запрессовки, чтобы не сломать стержень.

Кроме того, чтобы предотвратить грифель от поломки в случае падения карандаша, многие производители используют так называемую SV-технологию проклейки грифеля. Если карандаш уронят, то грифель может сломаться только на заточенном кончике, а не внутри корпуса.

Далее обрабатываются торцы склеенных дощечек — подравниваются, удаляются остатки клея. На фрезерно-пропускной линии блоки разделяются на карандаши. От формы ножей зависит форма будущего карандаша — круглый он получится, граненый или овальный. «Новорожденные» карандаши отправляются по конвейерному транспортеру на сортировку.

Отделка поверхности карандашей осуществляется методом экструзии (протяжки), а отделка торца — окунанием. Экструзия — это процесс прохождения карандаша через грунтовочный аппарат. В конце конвейера карандаш переворачивается, чтобы нанесение следующего слоя краски или лака происходило с другого конца. Так достигается равномерное покрытие.

Общеизвестно, что менее 7 слоев при прокраске карандашей не допускается, иначе дерево покроется заусенцами. Более серьезно подходящие к качеству своей продукции компании начинают обычно с 12 слоев. Очень дорогие изделия прокрашиваются до 18 раз, иногда до 20. Тогда карандаш приобретает непревзойденную глянцевость и прямо-таки зеркальную поверхность. Впрочем, многие считают, что более 18 слоев – это уже излишество. Нанесение темных цветов производится 5 раз краской и 4 раза лаком, светлых — 7 раз краской и 4 раза лаком. Заточка карандашей производится автоматически, а все карандаши на фабрике обязательно маркируются. Упаковка заточенных карандашей производится вручную, за одну полную смену можно упаковать около 15 тысяч карандашей.

Так вот, если карандаш был проклеен по специальной SV-технологии, то будьте спокойны, он не поломается.