Что такое стержень карандаша
Карандаш. Виды и устройство. Назначение и маркировка. Особенности
Карандаш – пишущий инструмент, представляющий собой деревянную, пластиковую или металлическую оправу в виде стержня с сердцевиной, оставляющей стойкий след при трении о различные поверхности. Он используется для письма, рисования, черчения, маркировки.
Как устроен карандаш
Главным пишущим элементом карандаша выступает сердцевина. Она представляет собой тонкий длинный стержень. Его диаметр составляет в среднем 2-5 мм. Длина типового нового карандаша 175 мм, но он может быть короче или длиннее.
Обычно пишущая сердцевина изготавливается из следующих материалов:
Сердцевина помещается в оправу, которая делает более удобным удержание карандаша. Чаще всего это деревянный цилиндр с внутренней полостью, для запрессовки пишущего элемента.
Карандаши в деревянной оправе имеют плотное соединение с сердцевиной, поэтому она не выдвигается. В связи с этим для ее оголения применяется точилка. Этот инструмент стачивает оправу под конус, выводя на торце карандаша конус с вершиной из грифеля.
У механических карандашей со сменной сердцевиной оправу делают из пластика или металла. Грифель внутри нее фиксируется цанговым или другим зажимом. По мере стирания он выдвигается или меняется, что исключает необходимость стачивания самой оправы.
Виды карандашей по пишущему материалу
В зависимости от пишущего материала карандаши можно разделить на следующие разновидности:
Простые пишут черным или серым цветом, как и темные цветные, но они отличаются главным образом тем, что могут стираться ластиком. Сделанная ими надпись может быть удалена, так как пишущий материал не проникает глубоко в поверхность, на которой оставляет след.
Простые карандаши
В качестве стираемого грифеля у таких карандашей применяется графит. Он при трении оставляет серый след с черным или более светлым оттенком. Это недорогой инструмент, продаваемый поштучно. Обычно он оснащается собственным ластиком. Простые карандаши бывают деревянные или механические.
Деревянные в новом виде представляют собой пруток с ластиком на конце или без. Чтобы ними воспользоваться, требуется провести заточку с использованием точилки. Также встречаются изначально заточенные карандаши. Чтобы их выступающая часть грифеля не сломались во время транспортировки и хранения, они дополнительно могут оснащаться защитным колпачком.
Механические простые карандаши предусматривают возможность установки в оправу грифеля, а также его выдвигание по мере истирания. После использования в них можно вставить новую сердцевину. Это исключает необходимость их заточки. Такой карандаш отличается тем, что имеет более тонкий диаметр сердцевины. Сечение грифеля может составлять 0,3-0,7 мм. С помощью такого инструмента удобно прорисовывать очень тонкие линии, поэтому он пользуется большим спросом при выполнении черчения. Выдвигание грифеля из карандаша выполняется нажатием кнопки.
Также существуют простые карандаши с цанговым патроном. Они оснащаются очень толстым грифелем. В результате этого инструмент при прорисовке оставляет широкую линию. Благодаря этим качествам его обычно используют художники, а также столяры и строители при нанесении разметки.
Твердость карандаша
Пишущие качества простого карандаша в первую очередь зависят от ширины и твердости графитового грифеля. Чем он мягче, тем более широкий, темный и заметный след от него остается. На каждый графитовый карандаш наносится маркировка твердости.
Для российского рынка, обычно применяются обозначения:
Кроме этого на рынке стран СНГ присутствуют карандаши с европейской маркировкой:
При этом каждый тип твердости может дополняться цифрами перед буквой. Чем выше ее значение, тем мягче карандаш. К примеру, маркировка «4В» означает, что грифель на 4 единицы мягче стандартного «В». Самыми мягкими, пишущими очень темным цветом, являются простые карандаши с маркировкой «9В».
Самыми распространенными, ввиду удобства и оптимального баланса по глубине прорисовки, являются карандаши с маркировкой «HB». Твердые «H» оставляют тонкие слабозаметные линии. Сочетанием карандашей разной твердости можно выполнять монохромный рисунок на белой бумаге. Так мягкий грифель будет передавать глубокие цвета и тени, а твердый светлые части рисунка.
Цветные карандаши
Сердечник цветных карандашей оставляет нестираемый след. Тот является цветным или даже белым. Такие карандаши продаются наборами, включающими различные цвета. Их обычно используют для рисования.
К цветным относят карандаши из следующих материалов:
Каолиновые
Это обычные цветные карандаши, предназначенные для рисования. Их стержень состоит из каолиновой глины, подкрашенной пигментом. Он достаточно твердый, к тому же оставляет не слишком яркий цвет. В связи с этим, данными инструментами обычно пользуются только начинающие художники и дети.
Каолиновые карандаши стоят недорого. Они продаются комплектами разных цветов. Обычно они не имеют заточки, поэтому нуждаются в подготовке точилкой перед применением. Уровень твердости таких инструментов может быть самый разный, при этом понять насколько они удобны можно только попробовав, так как на них вообще отсутствует какая либо маркировка.
Угольные
Имеют грифель из древесного угля. Этот материал склонен осыпаться. Он ложится на бумагу нежно и мягко. Благодаря этому качеству такой карандаш используется исключительно только художниками для рисования.
Угольные карандаши могут представлять собой просто пишущий стержень или оснащается деревянной оправой. Все они пишут только черным цветом различной глубины. Твердость их грифеля маркируется буквами «В» и «H». К маркировке могут быть добавлены цифры 2 или 3, а не 2-9, как у графитовых простых карандашей.
Специфика использования угольных карандашей предусматривает параллельное применение специальных растушевок. Они позволяют растирать прорисовку, проявляя тонкие элементы рисунка. После завершения рисования, чтобы сохранить рисунок, его требуется покрыть лаком, так как в противном случае уголь постепенно высыпается.
Несколько производителей предлагают цветные угольные карандаши. Их рабочие качества сильно отличаются от обычного черного грифеля, так как в них содержатся добавки. В связи с этим популярность таких карандашей не слишком велика.
Пастельные
Это карандаши, сердцевина которых сделана из пастели, такой же, как и мелков для рисования. Она представляет собой стержень, спрессованный из цветного пигмента с мелом, маслом или воском. Такой карандаш оставляет за собой весьма специфический след, достаточно неоднородный. В связи с этим таким инструментом пользуются исключительно только для рисования. Для разметки и различных записей он не пригоден.
Рисовальные качества пастельных карандашей отличаются, так как сам стержень может быть изготовлен из разных материалов. Он бывает сухой, оставляющий еле заметный след, или мягкий, очень быстро стирающийся. Специфика этого инструмента в том, что его рисунок может отпечатываться на прилегающих к нему поверхностях. В связи с этим его нужно закреплять лаком.
Акварельные
Внешне похожи на каолиновые. На них отсутствует маркировка твердости. Особенность этого инструмента в высокой мягкости грифеля. Кроме этого он оставляет очень насыщенный яркий глубокий цвет. Благодаря этому, такие карандаши используют профессиональные художники для рисования.
Важным отличием акварельного грифеля является его водорастворимость. Оставленный им след на бумаге можно размочить мокрой кисточкой, добившись аналогичного эффекта, как при использовании акварельной краски.
Также с этим рисовальным инструментом применяется техника мокрого листа. Для этого поверхность бумаги сначала смачивается водой, после чего на нее наносится рисунок. Линии от грифеля в таком случае получаются более широкими и однородными. Качественные фирменные акварельные карандаши содержат в составе специальные добавки, которые делают рисунок водостойким после первого намокания. То есть, первый раз рисунок можно замыть, но потом он становится несмываемым.
Восковые
Представляют собой мелок подобно пастели без оправки. Они состоят из полимерного воска, смешанного с пигментом. Такой карандаш способен оставлять след на разных поверхностях, даже достаточно гладких. Обычно ими пользуются дети, возможности такого инструмента для серьезных рисунков обычно недостаточны.
Более высокими пишущими качествами обладают восковые карандаши с добавлением масла. Он мягче, поэтому след от него более широкий и насыщенный. Его можно использовать, чтобы рисовать на плитке, камне стеклу, а также традиционных поверхностях.
Статистические данные
Простой карандаш твердо-мягкий стандартной длины 175 мм, прежде чем закончиться выдерживает 17 заточек точилкой. С его помощью можно нарисовать линию длиной 55 км, или написать 45 тыс. слов. Ежегодный объем производства карандашей составляет около 14 млрд. штук.
Особенности производства карандашей
Каждый из нас держал в руках карандаш, некоторые даже задумывались, из чего делают грифель карандаша и как его вставляют внутрь деревянной основы. Это не единственный интересный момент, который касается производства карандашей. Точно так же любопытно будет узнать, какое дерево используется, как делают грифели разной степени жесткости, чем производство цветных карандашей отличается от простых. На каждом производстве используют свою технологию, но все они подчиняются одним и тем же принципам. В этой статье ты найдешь ответы на все вопросы, а также немного из истории изобретения и эволюции карандаша.
У слова карандаш восточное происхождение, в дословном переводе оно означает черный камень или сланец. У первых карандашей, созданных в 14 веке стержень действительно состоял из черного глинистого сланца. Позднее их стали делать из измельченной жженой кости с добавлением клея. След на бумаге оставался очень яркий и насыщенный.
История карандаша
В 16 веке карандаш эволюционировал, в этот период начали использовать графит. Он оказался очень популярным, настолько, что английским правителям пришлось запретить добывать графит дольше полутора месяцев каждый год. Также был наложен запрет на вывоз ценного сырья из страны. Речь идет о месторождении в Кемберленде, единственном на всю Европу.
Европейские страны наполнились контрабандным графитом, втихую вывезенным из Англии. Цены на него были настолько высокими, что позволить себе такое писчее средство могли только очень зажиточные люди. Вскоре французы представили свой ответ, они изобрели так называемый парижский карандаш, внутри которого была белая глина, окрашенная сажей. Рисовали они очень мягко. Изначально это были просто графитовые палочки, пригодные лишь для рисования. Затем появилась внешняя оболочка, и их стали использовать еще и для письма.
Производить карандаши массово начали в немецком Нюрнберге. Стержнем стала смесь серы, графита и клея. Такие изделия были менее качественные, чем графитовые, стержень был неоднородным, порой прерывался по длине изделия. Зато они стали более дешевыми и доступными.
Очередной виток история сделала в конце 18 века, когда француз Николя Жак Конте придумал делать смесь из графита, глины, сажи и крахмала с водой, формировать из нее изделия и затем обжигать их. Меняя пропорции, можно было получать разную твердость: при преобладании графита изделия становились более темными и мягкими, если увеличивали количество глины, то более светлыми и твердыми. В наши дни дать один ответ на вопрос, из чего делают стержень карандаша, невозможно. Существует более двадцати технологий изготовления.
Появлению и развитию карандаша в нашей стране способствовал М. Ломоносов. Он открыл производство в Архангельской области и установил норму для каждого мастера — 144 штуки в день.
Первый механический карандаш был создан американцем по имени А. Кросс. Это было в конце 19 века. Но запатентовал такое изобретение человек по фамилии Гиндельман, это произошло в России.
Шестигранную форму этот предмет получил не просто так. Круглые постоянно скатывались со стола, это было неудобно. После создания пластмассы ее начали использовать вместо дерева, но многие до сих пор предпочитают деревянные оболочки.
Какую древесину используют?
Классический карандаш делают из дерева, и от его качества зависит, насколько изделие будет комфортно использовать. Подойдет не любая древесина. Раньше использовали растения из рода можжевеловых, в основном красный или вирджинский кедр. Но это сырье очень дорогое, поэтому американские и европейские производители перешли на калифорнийский кедр. Сейчас также используют липу, ольху, сибирский кедр. В нашей стране растет много липы и ольхи, поэтому выгодно использовать именно их.
Ольха не очень прочная, зато с равномерными волокнами, без сучков. Липа полностью соответствует всем стандартам, из нее делают как дешевые, так и дорогие изделия. Она отличается оптимальной плотностью, хорошо держит грифель внутри. Используется и кедр, но в нашей стране на эти цели идут не здоровые молодые деревья, а только те, что уже перестали давать орехи.
Как делают современный грифель?
Современные графитовые сердцевины трехкомпонентные, они состоят из сажи, графита и ила. Если почитать, из чего делают цветные карандаши, то в составе мы тоже обнаружим графит. Именно он оставляет отпечаток на бумаге, без него не обойтись.
Технология изготовления строго регламентирует влажность и температуру графитовой массы, нельзя допустить пересыхания, иначе грифель будет ломаться. Похожая на тесто масса прессуется и выходит через дырочки, как лапша, затем проходит обжигание. Это еще не все, после температурной обработки происходит жировка. Так называют процесс заполнения пор в изделии, для этого применяют не только жир, но и воск. Цветные грифели производят по такой же технологии, разница в наличии пигмента.
Обработка древесины
Сначала она отбирается, нужно прямые волокна без сучков. Отобранное сырье обрабатывается и становится брусками, они идут на торцевание по длине будущего карандаша. Бруски выходят чуть длиннее, так как при усушивании материал уменьшится в размере. Далее они распиливаются до тонкие дощечки и пропитываются парафином. Данная стадия повышает устойчивость к механическим повреждениям.
От оболочки зависит не только красота, но и удобство. Если это дерево, то оно должно соответствовать этим критериям:
Как грифель попадает в карандаш?
С виду карандаш кажется цельным, поэтому возникает вопрос, как создатели смогли вложить внутрь него пишущую сердцевину. Как было сказано выше, в процессе обработки древесина становится дощечками. На каждой из них вырезается по несколько желобков, каждая строго по толщине грифеля. Затем по ним раскладывают стержни, деревянная часть смазывается клеем, сверху нее укладывается точно такая же дощечка с канавками. Очень важно качественное проклеивание грифеля, если все соответствует технологии, то он не сломается даже после падения на пол. Приклеиваются только деревянные элементы, на сам грифель клей не попадает, он просто зажимается между двумя половинами оболочки.
Особенности оборудования
Для обработки каждого из компонентов в составе требуется отдельный тип оборудования. Например, для подготовки глины необходимы мельницы и дробилки. Чтобы перемешивать тесто, которое станет сердцевиной, нужны винтовые прессы с вальцами на три разные зазора. Такую же функцию выполняют фильера с дырочками.
Сушатся будущие простые карандаши в специальных шкафах, где они непрерывно вращаются в течение 16 часов. После просушки влажность должна быть не выше 0,5%. Цветные карандаши не просушивают, так как в них присутствуют наполнители и красители. Затем станок нарезает карандаши нужной длины.
Внешняя окраска
Цвет оболочки может быть любым, окраска тоже подчиняется целому ряду требований. Необходима предварительная обработка, карандаши на конвейере проходят через грунтовочную установку. Чтобы обеспечить равномерное покрытие, они переворачиваются перед нанесением каждого нового слоя.
Хорошие производители используют для окрашивания только пищевую краску, так как дети, да и многие взрослые люди любят грызть карандаши. В качестве верхнего покрытия используется нитроцеллюлозный глянцевый лак. Количество слоев краски и лака зависит от исходного цвета древесины и результата, который хочет получить производитель. Чем темнее дерево, тем больше слоев потребуется. Производителям приходится выбирать между цветом и глянцем, если будет нанесено больше слоев пигмента, то слоев лака будет меньше.
Осталось доделать торцы, они несколько раз окунаются в специальный состав, это делается не вручную, а на оборудовании. Практически готовые карандаши устанавливаются вертикально на платформу, зачем машина начинает окунать их в состав.
Как выбрать?
Мы разобрались, из чего делают грифель для простых карандашей и как регулируется их твердость. Не помешает запомнить маркировки и научиться выбирать подходящие:
При выборе нужно отталкиваться от своих потребностей и от типа бумаги. Чем плотнее бумага, тем тверже может быть грифель. Но если использовать твердый карандаш на неплотной бумаге, то он просто разорвет ее.
Самая практичная в использовании оправа — деревянная, но некоторым пластиковая нравится больше. Не стоит выбирать пластик из соображений того, что он более прочный, на самом деле это не так. Качественные деревянные карандаши выдерживают механические повреждения не хуже, чем пластик. Сейчас в продаже можно увидеть бумажные корпусы, они красивые и необычные, но не отличаются устойчивостью к ударам. Скорей всего такой карандаш рассыплется уже после первого падения.
Теперь ты знаешь, из чего делают грифель карандаша и как именно это происходит. Мы рассказали даже как грифель попадает внутрь куска дерева, который кажется цельным. Такой простой предмет, знакомый каждому с детства, имеет богатую историю, его современные версии — результат многочисленных проб и ошибок предыдущих поколений.
Карандаш
Каранда́ш (тюрк. karadaš, карадаш — чёрный камень) [1] — инструмент в виде стержня, изготавливаемого из пишущего материала (угля, графита, сухих красок и т. п.) применяемый для письма, рисования, черчения. Часто, в целях удобства, пишущий стержень карандаша вставляется в специальную оправу.
Содержание
Виды карандашей
Карандаши принято делить на простые и цветные. Простой карандаш имеет графитовый грифель и пишет серым цветом с оттенками от светлого до почти чёрного (зависит от твёрдости графита).
Карандаши различаются по твёрдости грифеля, которая как правило указана на карандаше и обозначается буквами М (или B — от англ. blackness (букв. чернота)) — мягкий и Т (или H — от англ. hardness (твёрдость)) — твёрдый. Стандартный (твёрдо-мягкий) карандаш помимо сочетаний ТМ и HB обозначается буквой F (от англ. fine point (тонкость)). [источник не указан 61 день]
В отличие от Европы и России, в США для указания твёрдости используется числовая шкала.
| Оттенок | США | Европа | Россия |
|---|---|---|---|
| #1 | B | М | |
| #2 | HB | ТМ | |
| #2½ | F | — | |
| #3 | H | Т | |
| #4 | 2H | 2Т |
| 9H | 8H | 7H | 6H | 5H | 4H | 3H | 2H | H | F | HB | B | 2B | 3B | 4B | 5B | 6B | 7B | 8B | 9B |
| Самый твёрдый | → | Средний | → | Самый мягкий | |||||||||||||||
История карандаша
Известен также так называемый итальянский карандаш, который появился в XIV веке. Он представлял собой стержень из глинистого чёрного сланца. Затем его стали изготавливать из порошка жжёной кости, скреплённого растительным клеем. Этот инструмент позволял создавать интенсивную и насыщенную линию. Интересно, что художники и сейчас иногда применяют серебряные, свинцовые и итальянские карандаши, когда им нужно добиться определённого эффекта.
Графитные карандаши известны с XVI века. Мощная буря, прошедшая по Англии в местности Камберленд, вывернула с корнями деревья, и тогда местные пастухи обнаружили в обнажившейся земле под вывернутыми корнями некую тёмную массу, которую они посчитали углём, который поджечь, однако, не удалось. Из-за цвета, схожего с цветом свинца, месторождение приняли за залежи этого металла, но и для изготовления пуль новый материал оказался непригоден. Тогда, после разных проб, они поняли что эта масса оставляет хорошие следы на предметах и воспользовались этим чтобы метить своих овец. В дальнейшем они начали производить из него тонкие заострённые на конце палочки и использовали их для рисования. Эти палочки были мягкими, пачкали руки и подходили только для рисования, но не для письма.
В XVII веке графит продавали обычно на улицах. Художники, чтобы было удобнее и палочка не была такой мягкой, зажимали эти графитовые «карандаши» между кусочками дерева или веточками, оборачивали их в бумагу или обвязывали их бечёвкой.
Первый документ, в котором упоминается деревянный карандаш, датирован 1683 годом. В Германии производство графитных карандашей началось в Штайне под Нюрнбергом в 1719 году. Немцы, смешивая графит с серой и клеем, получили стержень не такого высокого качества, но по более низкой цене. В 1758 году столяр Каспар Фабер обосновался также в Штайне и начал с 1761 свое производство карандашей. Что послужило началом истории фирмы Faber-Castell.
В 1789 году ученный Карл Вильгельм Шееле доказал, что графит является материалом из углерода. Он же и дал нынешнее название материалу — графит (от др.-греч. γράφω — пишу). Поскольку графит в конце XVIII века использовался для стратегических целей, например для производства тигля для пушечных ядер, английский парламент ввёл строжайший запрет на вывоз драгоценного графита из Камберленда. Цены на графит в континентальной Европе резко возросли, так как на тот момент лишь графит из Камберленда считался исключительным для писания. В 1790 году венский мастер Йозеф Хардмут смешал пыль графита с глиной и водой и обжёг эту смесь в печи. В зависимости от количества глины в смеси он смог получить материал различной твердости. В том же году Йозеф Хардмут основал предприятие по выпуску карандашей Koh-i-Noor Hardtmuth, названое в честь алмаза «Кохинур» (перс. کوہ نور — «Гора света»). Его внук Фридрих фон Хардмут усовершенствовал рецептуру смеси и в 1889 году смог производить стержни с 17-ю различными степенями твердости.
Независимо от Хартмута, в 1795 год французский учёный и изобретатель Никола Жак Конте получил подобным методом стержень из пыли графита. Хартмут и Конте являются в равной степени прародителями современного карандашного стержня. До середины XIX века эта технология получила широкое распространение по всей Европе, что привело к возникновению таких Нюрнбергских известных карандашных фабрик как Staedtler, Faber-Castell, Lyra и Schwan-Stabilo. Шестигранную форму корпуса карандаша предложил в 1851 году граф Лотар фон Фабер-Кастель, владелец фабрики Faber-Castell, заметив, что карандаши круглого сечения часто скатываются с наклонных поверхностей для письма. Эта форма производится до сих пор различными производителями.
В современных грифелях используются полимеры, которые позволяют добиваться нужного сочетания прочности и эластичности, дают возможность изготавливать очень тонкие грифели для механических карандашей (до 0,3 мм).
Почти ²/3 материала, составляющего простой карандаш, уходит в отходы при его заточке. Это натолкнуло американца Алонсо Таунсенда Кросса на создание в 1869 году металлического карандаша. Графитный стержень размещался в металлической трубке и мог по необходимости выдвигаться на соответствующую длину. Это изобретение повлияло на развитие целой группы товаров, использующихся сегодня повсеместно. Самой простой конструкцией является цанговый механический карандаш с грифелем 2 мм, где стержень удерживается металлическими прижимами — цангами. Отжимаются цанги при нажатии кнопки на конце карандаша, что позволяет пользователю выдвинуть грифель на регулируемую длину. Современные механические карандаши более совершенны — при каждом нажатии кнопки происходит автоматическая подача небольшого участка грифеля однонаправленным толкателем, он же вместо цанг придерживает грифель. Такие карандаши не нужно затачивать, они снабжены встроенным (как правило, под кнопкой подачи грифеля) ластиком и имеют различную фиксированную толщину линии (0,3 мм, 0,5 мм, 0,7 мм, 0,9 мм, 1 мм).
Копировальные карандаши
В прошлом выпускался особый вид графитных карандашей — копировальные (обычно называемые «химическими»). Для получения нестираемых следов в стержень копировального карандаша добавлялись водорастворимые красители (эозин, родамин или аурамин). Заполненный химическим карандашом документ смачивался водой и прижимался особым прессом (упоминается, скажем, в «Золотом телёнке») к чистому листку бумаги. На нём оставался (зеркальный) отпечаток, который подшивали в дело.
Копировальные карандаши широко использовались и в качестве дешёвой и практичной замены чернильных ручек.
Изобретение и распространение шариковых ручек обусловило снижение и прекращение производства такого вида карандашей.