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.

* В расчетах используются средние данные по России

Существует два основных вида карандашей – простые и цветные. Простой карандаш имеет графитовый грифель и пишет, в зависимости от твердости графита, серым цветом – от светлого до почти черного оттенка. Простые карандаши различаются по твердости грифеля, которая обозначается буквами М (или В в англоязычном варианте) – мягкий и Т (или Н) – твердый. Обычный – твердо-мягкий карандаш маркируется буквами ТМ или НИ (иногда он же обозначается буквой F). Эта маркировка наносится на корпус карандаша. Если карандаш никак не промаркирован, это означает, что он твердо-мягкий. Цветные карандаши также бывают нескольких видов: цветные классические (односторонние и двусторонние), восковые, пастельные, акварельные и т. д

Несмотря на то, что графитовый карандаш в народе называется «простым», технология его производства оказывается намного сложнее технологии изготовления цветных карандашей, так как, в отличие от последних, он требует дополнительного обжига.

Грифель простых карандашей производится из белой глины – каолина и графита, а стержень цветных карандашей состоит из каолина с цветными пигментами. Причем сами пигменты могут быть как синтетическими, так и натуральными. Грифель, в состав которого входят натуральные компоненты, более удобен в использовании, обеспечивает мягкое нанесение, дает яркие насыщенные цвета, которые не выгорают даже под прямым воздействием солнечных лучей. В грифель акварельных карандашей добавляются специальные эмульсии, которые при контакте с водой растворяются, создавая равномерный слой краски на бумаге – так называемый эффект акварели.

Стержни для пастельных карандашей производятся путем прессования натуральных пигментов и льняного масла. А в состав грифеля восковых карандашей в качестве вяжущего вещества входит, как понятно из названия, воск. Он создает прочное крепление грифеля, оставляет широкий маслянистый след и обеспечивает лучшее скольжение по бумаге.

Процесс производства карандашей в древесной оболочке полностью автоматизирован и состоит из нескольких этапов: изготовление грифеля, дощечек, соединения составляющих и обработки заготовок. Прежде всего, из смеси глины с графитом производится грифель будущих карандашей. Пропорции составляющих на этапе смешивания графита и глины определяют твердость будущего грифеля. Чем больше графита добавляется в грифель, тем мягче будет его структура. Если же в грифеле преобладает каолин, карандаш будет более твердым.

Зарабатывай до
200 000 руб. в месяц, весело проводя время!

Тренд 2020 года. Интеллектуальный бизнес в сфере развлечений. Минимальные вложения. Никаких дополнительных отчислений и платежей. Обучение под ключ.

Глина проходит предварительную очистку. Для этого сырье сначала измельчается в дробилках, потом смешивается с теплой водой в специальных мельницах. Глину, разведенную в воде, заливают жидким стеклом, чтобы избавиться от посторонних примесей – песка и пр. Затем в глину добавляется графит, согласно рецептуре, и связующее вещество, которое варится из крахмала.

Стержневая масса должны быть определенной температуры и влажности. Малейшее отклонение от нормы приведет к порче сырья. Например, при пересыхании смеси она станет слишком твердой, что может вызвать поломку оборудования. Тщательно вымешанное «тесто» из графита и глины попадает в винтовой пресс. Там оно формуется через вальцы с тремя различными зазорами. В результате этой процедуры масса измельчается, становится однородной, из нее удаляются пузырьки воздуха и излишняя влага. Толщина теста при каждой повторной обработке постепенно уменьшается – с 1 мм до 0,25 мм.

Затем массу пропускают через фильеру с отверстиями, после чего оно превращается в так называемую «лапшу». Она формируется в цилиндры, из которых на прессе выдавливается стержень необходимой длины и диаметра. Стержни нужно просушить. Это осуществляется в сушильных шкафах при непрерывном вращении в течение 15-16 часов. Влажность готового стержня не должна превышать 0,5%. После сушки стержни прокаливаются в специальных тиглях в печи. В процессе обжига в стержне выжигается связующее вещество, а спекшаяся глина образует каркас грифеля.

Помимо соотношения глины, на степень твердости готового карандаша также влияет температура и длительность обжига, а также компоненты, которые входят в состав так называемой жирующей ванны. Обжиг грифеля, в зависимости от желаемой градации, осуществляется при температуре от 800 до 1200 градусов Цельсия. После обжига стержни помещаются в специальную ванну для жировки. В результате этой операции поры, которые образовались в графите после выжига связующего, заполняются жиром, стеарином или воском под давлением при определенной температуре.

Готовые идеи для вашего бизнеса

Иногда в качестве сырья могут использоваться пищевые и кондитерские жиры, а также дополнительные связующие вещества (например, на основе крахмала). Выбор вещества, которое используется для жировки, зависит от твердости стержня. К примеру, для карандашей с мягким грифелем используется кондитерский жир, а для твердых – воск. Стеарин для жировки применяется для изготовления грифелей промежуточной твердости (например, твердо-мягкие). Стержни больших диаметров производятся на вертикальных прессах кладки.

Несколько иначе изготавливаются стержни для цветных карандашей. В их состав входят пигменты, наполнители, связующие и жирующие вещества. Глина (каолин) является основным сырьем. К ней добавляются пигменты, вяжущие вещества и в некоторых случаях жировые добавки. У каждого производителя своя рецептура изготовления грифелей, которая держится в большом секрете. Многие фабрики используют и другие дополнительные добавки, включая красители, натуральные наполнители, воск, связывающие вещества на основе целлюлозы.

Готовые идеи для вашего бизнеса

После смешивания всех компонентов смесь экструдируется с помощью пресса, и на выходе получаются стержни нужного диаметра. Они разрезаются на части заданной длины, а затем высушиваются при комнатной температуре. Как мы уже упоминали выше, закалке подвергаются только графитовые стержни. Стержни для цветных карандашей не проходят тепловую обработку, так как под воздействием высокой температуры цветовые пигменты разрушаются (если речь идет о компонентах натурального происхождения) или же значительно изменяют цвет (это касается, в первую очередь, неорганических составляющих).

На этапе добавления жира, который дает цветной след и удерживает цветные частицы на бумаге, могут использоваться две различные технологии: так называемое холодное или горячее «препарирование». При холодном препарировании во время смешивания компонентов в смесь добавляется жир. Как правило, эта технология используется при производстве недорогих карандашей среднего качества, грифель которых состоит из органических пигментов, которым, в свою очередь, противопоказаны высокие температуры.

Горячее препарирование проводится сразу же после сушки стержней. В результате этой процедуры грифели смачиваются в горячем жире. Этот метод используется при производстве качественных художественных (особенно акварельных) карандашей. Состав такой ванны является одной из главных коммерческих тайн фабрики, но, в любом случае, в нее входят органические жиры высокого качества (например, кокосовое или подсолнечное масло).

Все цветные карандаши условно подразделяются на школьные (качественные, недорогие и дешевые) и художественные. Последние отличаются самым высоким качеством и хорошими красящими свойствами. Но, в любом случае, независимо от ценовой категории, стержни и простых, и цветных карандашей должны проходить несколько этапов проверки качества, если, конечно, компания-производитель заботится о своей репутации.

Готовые идеи для вашего бизнеса

Одновременно с производством стержней изготавливаются корпуса для карандашей. Карандашный корпус производится из различных пород деревьев, что определяет качество готового продукта. Так, например, древесина ольхи и тополя считается низкокачественной. Для того чтобы добиться удовлетворительного качества корпуса, этот материал требует дорогостоящей обработки, которую не могут позволить себе мелкие производители, выбирающие такую древесину. Древесина липы считается удовлетворительной по качеству. Она используется чаще всего для производства недорогих школьных карандашей. Древесина сосны, джелутонга и кедра (сибирского и калифорнийского) считается высококачественной, дорогой и используется для производства специальных художественных карандашей.

Процесс изготовления деревянного корпуса для карандаша состоит из нескольких операций. Прежде всего, потребуются готовые бруски древесины. Они торцуются по длине будущих карандашей с припусками на механическую обработку и усушку. Деревянные заготовки распиливаются на отдельные дощечки на многопильном станке и пропитываются парафином в автоклавах для улучшения механических свойств готового изделия. Толщина каждой дощечки составляет половину толщины готового изделия. При паровой обработке из дощечек удаляются смолы, а древесина приобретает светло-коричневый цвет с розовым оттенком.

После чего дощечки просушиваются в «колодцах», куда они складываются при помощи станка. Используемый способ укладки позволяет увеличить площадь дощечки, которая соприкасается с горячим паром. С одной стороны, это оптимизирует процесс производства, а с другой – позволяет максимально удалить влагу из сырья. «Колодцы» переставляются в сушильные комнаты, где они находятся на протяжении 72 часов. Затем дощечки вынимаются и сортируются. Во время сортировки удаляется брак (расколовшиеся заготовки, неправильно распиленные дощечки и т. д.). Пропитанные различными составами и высушенные дощечки сортируются и калибруются по размерам.

На каждой дощечке делаются канавки или желобки для грифеля, а затем на нее ровным слоем наносится клей ПВА. После чего выполняется сборка карандаша: в одну из двух дощечек вкладывается грифель, а затем он накрывается второй дощечкой. При этом сам стержень не приклеивается к доске, а удерживается за счет натяга «оболочки».

Так как диаметр стержня немного больше диаметра канавки, то большое значение имеет правильное сжатие дощечки в специальном устройстве – струбцине, где осуществляется склейка карандашей. Согласно технологии производства, для карандашей определенного размера и типа используется свой показатель давления для запрессовки. Отклонение от рекомендуемых показателей приводит к большому количеству брака: карандаши просто ломаются под прессом.

Получившиеся блоки поступают на фрезерно-пропускную линию, где они разделяются на карандаши при помощи ножей. Вид ножа определяет форму будущего карандаша – граненую, овальную или круглую. Затем почти готовые карандаши отправляются на сортировку по конвейерному транспортеру. Сортировщики проверяют каждый карандаш, выявляя и изымая бракованную продукцию.

Полученные в результате опрессовки заготовки распиливаются по длине карандаша, выравниваются, шлифуются, грунтуются и покрываются краской и лаком. Поверхность карандаша вскрывается краской и лаком методом протяжки (экструзии), а его торцы – окунанием. В первом случае карандаш пропускается через грунтовочный аппарат. Сначала он движется в одну сторону при одновременном нанесении лака или краски, а потом на другом конце конвейера переворачивается и возвращается обратно. Это помогает создать ровное и равномерное покрытие.

Карандаши темных цветов покрываются краской минимум в пять слоев, а лаком – в четыре. В светлые цвета карандаш окрашивается минимум в семь слоев краски и четыре лака. Но в идеале, чтобы поверхность карандаша была ровной, без подтеков и «заусениц», общее количество слоев лака должно быть не менее семи-восьми (чем больше слоев, тем дороже готовое изделие). Максимальное количество слоев – 18.

Для окрашивания торцов карандашей применяется так называемая окунальная машина. С ее помощью рама с карандашами аккуратно опускается в бак с краской. Но в некоторых случаях краска и лак не требуются. Например, карандаши с корпусом из кедра поступают в продажу без дополнительной обработки древесины. Считается, что сама фактура дерева достаточно красива и не требует покраски и лакировки. Обозначение твердости грифеля наносится на карандаш путем ударного горячего тиснения с использованием цветной фольгированной ленты.

Карандаши поступают в продажу в двух видах – заточенными и незаточенными. Продукция первого вида упаковывается в коробки исключительно вручную, а второго – вручную и с помощью специального автоматического и полуавтоматического оборудования. На полуавтоматической машине можно упаковывать около 15 тысяч карандашей за смену, на автомате – более чем в десять раз больше. Автоматы фасуют коробки по шесть или двенадцать карандашей в каждой. Производительность оборудования для упаковки карандашей составляет, в среднем, 350-550 упаковок в час.

Итак, на качество и, следовательно, стоимость готового продукта влияет точное соблюдение технологического процесса при производстве грифеля и корпуса и при осуществлении сборки. Стержень карандаша должен располагаться строго по центру корпуса. Если центровка грифеля нарушена, то при заточке он будет срезаться неравномерно и рисовать таким карандашом будет невозможно.

Для заточки карандаша также важен тип используемой древесины. Материал плохого качества крошится, а древесина липы, сосны или кедра дает ровную аккуратную стружку при заточке изделия. Большое значение имеет качественная двойная проклейка грифеля. Она защищает стержень от деформации внутри корпуса. Такому карандашу не страшно падение даже с большой высоты. «Правило восьми слоев» обеспечивает не только эстетический внешний вид изделия из ольхи, липы или тополя, но и защищает от заноз. И, безусловно, особое значение имеет безопасность используемых на производстве материала – от древесины до краски и лака. В частности, для производства карандашей используется только безопасный лак на водной основе.

Общая стоимость необходимого оборудования для производства простых и цветных карандашей начинается с 2,5 млн. руб. Во столько обойдется самая дешевая подержанная линия (скорее всего, в неполной комплектации). Прибавьте к этому затраты на аренду производственных помещений (минимум 50 кв. метров для маленького производства), оплату коммунальных расходов, заработную плату работникам.

Для работы на производстве карандашей понадобятся следующие специалисты: калибровщик дощечек, заточник карандашей, стержней и палочек, комплектовщик карандашей и стержней, красильщик карандашей, машинист печатной машины, оператор автоматической линии изготовления белого карандаша, обжигальщик графитовых стержней, оператор автоматов сборки карандашей, оператор вальцовочной линии, оператор дисперсионных смесителей по приготовлению стержневой массы, отделочник карандашей на автомате, прессовщик карандашных блоков, прессовщик стержней, пропитчик карандашных дощечек, пропитчик стержней, размольщик карандашной массы, раскатчик стержней, резчик нитей стержней, смесительщик, сортировщик в производстве карандашей, сушильщик стержней, шихтовщик, шлифовщик стержней, штемпелевщик карандашей. Конечно, точное количество и виды специалистов, которые потребуются для работы на фабрике, зависят от размеров производства, ассортимента, используемых технологий и бюджета.

Готовая продукция реализуется, как правило, через оптовые компании. Выпускаемые партии карандашей слишком большие, поэтому работать с розничными сетями напрямую производителям нецелесообразно.

Точные сроки окупаемости бизнеса по производству карандашей назвать сложно. В первую очередь, они зависят от объема производства и первоначального стартового капитала. Кроме того, в течение первого времени вся прибыль, скорее всего, будет вкладываться в продвижение своей продукции на рынке, так как конкуренция среди производителей простых и цветных карандашей очень высока (особенно среди западных производителей, с которыми отечественные фабрики пока не могут конкурировать по качеству производимой ими продукции). Минимальный срок окупаемости по некоторым данным составляет от 2-3 лет (для мелкого предприятия).

1318 человек изучает этот бизнес сегодня.

За 30 дней этим бизнесом интересовались 52576 раз.

Калькулятор расчета прибыльности этого бизнеса

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.

О технологии изготовления карандашей

Карандаш (от тюрк. кара - чёрный и таш,-даш - камень), стержень из угля, свинца, графита, сухой краски (часто в оправе из дерева или металла), который служит для письма, рисования, черчения.

Первое описание карандаша было сделано Конрадом Геснером из Цюриха в 1565 г. в своем "Трактате о ископаемых". В нем было приведено детальное строение карандаша, показывающее деревянную трубку, в которую вставлен кусочек графита.

Прототипы карандаша - вставлявшиеся в металлические зажимы свинцовые и серебряные (дававшие тёмно-серый тон) штифты - употреблялись в 12-16 вв. В 14 веке художники рисовали в основном палочками, изготовленными из свинца и жести, их называли "серебряными карандашами".С 16 в. распространились графитные карандаши (штрих которых обладает малой интенсивностью и лёгким блеском) и карандаши из порошка жжёной кости, скрепленного растительным клеем (даёт сильный чёрный матовый штрих).

В 17 веке графит обычно продавали на улицах. Покупатели, в основном художники, зажимали эти графитовые палочки между кусочками дерева или веточками, обворачивали их в бумагу или обвязывали бечевкой. В Англии стержень представлял из себя палочку из мягкого графита, годного для рисования, но не для письма. В Германии графитовый порошок перемешивали с клеем и серой, получая, таким образом, стержень не самого высокого качества. В 1790 г. были изобретены деревянные карандаши французским учёным Н. Конте.Одновременно чех И. Гартмут предложил изготовлять пишущие стержни из смеси измельченного графита и глины. В принципе этот метод лежит и в основе современной технологии производства карандашей.

Современное производство: На первый взгляд карандаш кажется простым предметом, состоящим из пишущего стержня и деревянной оболочки. Но для того, чтобы изготовить один карандаш, проводится более 80 производственных операций в течение 11 дней. Кроме того, на ассортимент выпускаемой фабрикой продукции используется более 70 наименований сырья и материалов. В основном это природные пищевые вещества и продукты.

Оболочка для карандашей 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.

Ни одна из древесных пород, произрастающих в России, в полной мере не соответствует всем этим требованиям. 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 в специальных автоклавах. 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. Для просушки их складывают в специальные «колодцы» с помощью станка. Специальный способ укладки дощечек для сушки позволяет увеличить площадь дощечки, соприкасающуюся с агентом сушки - горячим паром, а следовательно, максимально тщательно высушить их. Колодцы помещаются в сушильные помещения на 72 часа. 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. А далее по рецептуре 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 и приведет к износу оборудования - не хватит давления пресса. 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 1мм, при повторной обработке 0.5мм, затем 0.25мм. 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 в очень симпатичных бочонках – непрерывно вращаясь в течение 16 часов. По истечении этого процесса влажность стержня составляет примерно 0,5%. Затем стержни прокаливаются в печи в специальных тиглях. Вместо крышки тигли со стержнями засыпаются этим же «сырьем». Плотность наполнения тиглей влияет на качество стержней. 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. На некоторых фабриках в качестве сырья используются пищевые и кондитерские жиры, связующие вещества. (например, апаратин изготавливается из крахмала). 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 больших диаметров изготавливаются на вертикальных прессах кладки.

Стержни для цветных карандашей изготовляются из смеси пигментов, наполнителей, жирующих веществ и связующего. «Сборка» 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 (струбцине), где и происходит склейка будущих карандашей. Для каждого типоразмера карандаша определен свой показатель давления для запрессовки, чтобы не сломать стержень. 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. А «новорожденные» карандаши отправляются по конвейерному транспортеру на сортировку. Сортировщица проверяет («катает») все карандаши, выискивая и ликвидируя брак. Затем карандашам следует «одеться» - отправиться на покраску. Покраска 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. Нанесение темных цветов производится 5 раз краской и 4 раза лаком, светлых – 7 раз краской и 4 раза лаком. А для отделки торца используется окунальная машина. Плавными вращательными движениями окунальщица опускает раму с карандашами в бак с краской. Маркировка карандашей осуществляется методом ударного горячего тиснения. Заточка карандашей производится автоматически. Все карандаши маркируются. Упаковка заточенных карандашей производится вручную, незаточенных – вручную и автоматически: на автоматах и полуавтоматах. На полуавтомате за одну полную смену можно упаковать 15 тысяч карандашей, на автомате – 180 тысяч. Автоматы способны укладывать в коробки как по 6, так и по 12 карандашей.

Контроль качества Входной контроль всего сырья и материалов и технологический контроль процесса производства и готовой продукции осуществляется лабораторией. Химики проверяют все досконально! Они же составляют рецептуры грунтов. Кстати, продукция одной известной фабрики проверяется даже на контакт со ртом, как детские пустышки! Во 2-й половине 19 в. появились, а в 20 в. получили большое распространение механические, или автоматические карандаши. По пишущим свойствам и технологии производства карандаши делят на графитные (чёрные), цветные, копировальные и пр., по назначению - на школьные, канцелярские, чертёжные, рисовальные, столярные, гримерные, карандаши для ретуши, маркировки и отметок на различных материалах. Особые виды карандашей - сангина и пастель. В России выпускаются графитные чертёжные карандаши нескольких степеней твёрдости; степень твёрдости обозначается буквами М (мягкий), Т (твёрдый) и МТ (средней твёрдости), а также цифрами перед буквами. Большая цифра означает большую степень твёрдости или мягкости. За рубежом вместо буквы М употребляют букву В, а вместо Т - Н. Автоматические карандаши по конструкции делят на: винтовые - с подачей пишущего стержня вращением одной из деталей; цанговые - с зажимом пишущего стержня разрезной втулкой-цангой и подачей стержня нажимом кнопки; многоцветные - с двумя, четырьмя и более стержнями, выдвигаемыми поочерёдно из магазина.

Карандаш — настолько распространенная вещь, что кажется ничем не примечательным и простым инструментом для рисования. Однако, чтобы его изготовить используется достаточно сложная технология производства. Об этом малоизвестном процессе мне и хочется рассказать.

Этапы производства карандашей можно поделить на две части: изготовление грифеля и изготовление деревянной оболочки, в которую он вставляется.

Грифель карандаша производится из смеси порошков графита и специальной глины. Сам же графитовый порошок изготавливается из грифельного сланца. Смесь графита и глины тщательно перемешивается с водой, потом высушивается, затем снова перетирается в порошок, а в конце вновь добавляется небольшое количество воды до образования густой пасты. От соотношения графита и глины в этой пасте будет зависеть твердость карандаша. Чем больше глины — тем тверже будет карандаш. Но степень твердости еще будет зависеть от другого процесса, который я опишу ниже.

Затем, эта паста поступает на специальное оборудование, похожее на экструдер. Графитовая паста продавливается через формообразующие отверстия штампа и на выходе можно увидеть всем знакомый стержень карандаша. Однако, до готового стержня ему еще далеко.

Получившуюся заготовку грифеля просушивают. Затем обжигают при высоких температурах в специальной печи. Во время обжига графит и глина соединяются, а стержень твердеет. Как я писал выше, от этого процесса в значительной степени будет зависеть твердость карандаша. Чем выше температура обжига — тем тверже будет карандаш. Чем меньше глины в составе грифеля и чем меньше температура обжига — тем карандаш будет мягче. Как известно, на карандашах указывется твердость либо английскими буквами, либо русскими. Английская «H» означает «твердый», а английская «B» означает «мягкий». Соответственно русская буква «Т» означает твердый, а русская буква «М» — «мягкий». Существует еще разная степень твердости карандаша. Например, 2B или 2М — это двойная мягкость, а 2H или 2Т — двойная твердость. Всего различают около 17 степеней твердости карандаша: от 8М до 8Т.

После обжига графитовые стержни укладываются в специальные деревянные заготовки будущих карандашей. Эти заготовки представляют собой деревянные пластины, толщиной в половину карандаша. Они изготавливаются, как правило, из кедра или липы. Эта древесина мягкая и обладает волокнами, хорошо подходящими для изготовления карандашей. Из каждой такой дощечки-заготовки получается либо 6, либо 8 карандашей, в зависимости от стандарта производства. Соответственно, в этих дощечках пропиливаются 6 — 8 канавок, для графитовых стержней карандаша.

Далее в пропиленные канавки укладываются стержни. Затем, деревянная пластина со стержнями накрывается точно такой же пластиной сверху. Графитовые стержни оказывается между двумя деревянными пластинами. Стержни надежно закрепляются в деревянной оболочке двумя способами: либо посредством клея, либо за счет сдавливания деревянных половин будущего карандаша. Сами половины в обоих случаях соединяются посредством клея и пресса.

На следующем этапе производства эти заготовки поступают на специальный станок, фрезы которого имеют зубья в виде половин шестигранника, либо половин круга. Такими фрезами распиливается деревянная заготовка со стержнями, и одновременно придается шестигранная или круглая форма получившимся карандашам.

Ну вот, теперь карандаш почти готов! Но его еще не покрасили. Покраску делают специальными эмалями. А когда карандаш уже окрашен, на нем делается маркировка с указанием производителя, степени мягкости карандаша и т. п. Такое тиснение производится посредством краски или фольги.

Вот такой он — непростой процесс изготовления, казалось бы, простого карандаша.