Из какого дерева сделан карандаш. Как появились цветные карандаши? Из чего сделан карандаш

Некоторые из крупнейших мировых мегаполисов расположились как раз в районе опаснейших разломов земной коры. Калифорнийцам, живущим на линии разлома Сан-Андреас, постоянно угрожают разрушительные землетрясения.

На первый взгляд улицы Тафта, что в центральной Калифорнии, ничем не отличаются от улиц любого другого города Северной Америки. Дома и сады вдоль широких проспектов, автомобильные стоянки, уличные фонари через каждые несколько шагов. Однако более пристальный взгляд обнаруживает, что линия тех же фонарей не совсем ровная, а улица словно перекручивается, как будто ее взяли за концы и тянут в разных направлениях. Причина этих странностей в том, что Тафт, как и многие калифорнийские крупные городские центры, построен вдоль разлома Сан-Андреас - трещины в земной коре, 1050 км которой проходят по территории США.

Полоса, протянувшаяся от побережья к северу от Сан-Франциско до Калифорнийского залива и уходящая в глубь земли примерно на 16 км, представляет собой линию соединения двух из 12 тектонических плит, на которых расположены океаны и континенты Земли.

Средняя толщина этих плит около 100 км, они находятся в постоянном движении, дрейфуя на поверхности жидкой внутренней мантии и сталкиваясь друг с другом с чудовищной силой, когда изменяется их местоположение. Если они наползают одна на другую, в небо вздымаются огромные горные хребты, такие, как Альпы и Гималаи. Однако обстоятельства, породившие разлом Сан-Андреас, совершенно иные.

Здесь края Североамериканской (на которой покоится большая часть этого континента) и Тихоокеанской (поддерживающей большую часть калифорнийского побережья) тектонических плит похожи на плохо пригнанные зубцы шестеренки, которые не налезают один на другой, но и не входят аккуратно в предназначенные для них пазы. Плиты трутся одна о другую, а образующаяся вдоль их границ энергия трения выхода не находит. От того, в какой части разлома скапливается такая энергия, зависит, где произойдет и какой силы будет следующее землетрясение.

В так называемых «плавающих зонах», где перемещение плит происходит относительно свободно, накапливающаяся энергия высвобождается в тысячах мелких толчков, практически не наносящих ущерба и регистрируемых лишь самыми чувствительными сейсмографами. Другие же участки разлома - их называют «замковыми зонами» - кажутся совершенно недвижимыми, там плиты прижаты одна к другой так плотно, что перемещений не происходит сотни лет. Напряжение постепенно нарастает, пока наконец обе плиты не сдвинутся, высвобождая в мощном рывке всю накопившуюся энергию. Тогда происходят землетрясения с магнитудой не менее 7 по шкале Рихтера, подобные разрушительному сан-францисскому землетрясению 1906 года.

Между двумя описанными выше лежат промежуточные зоны, чья активность хотя и не столь разрушительна, как в замковых, но тем не менее значительна. Город Паркфилд, расположенный между Сан-Франциско и Лос-Анджелесом, находится в такой промежуточной зоне. Землетрясений с магнитудой до б по шкале Рихтера можно ожидать здесь каждые 20-30 лет; последнее случилось в Паркфилде в 1966 году. Явление цикличности землетрясений уникально для данного региона.

С 200 года н. э. в Калифорнии произошло 12 крупных землетрясений, но именно катастрофа 1906 года привлекла к разлому Сан-Андреас внимание всего мира. Это землетрясение, с эпицентром в Сан-Франциско, вызвало разрушения на колоссальной территории, протянувшейся с севера на юг на 640 км. Вдоль линии разлома в считанные минуты почва сместилась на 6 м - ограждения и деревья были повалены, дороги и системы коммуникаций разрушены, подача воды прекратилась, и последовавшие за землетрясением пожары забушевали по всему городу.

По мере того, как геологическая наука развивалась, появились более совершенные измерительные приборы, способные постоянно следить за перемещениями и давлением водных масс под земной поверхностью. В течение ряда лет перед крупным землетрясением сейсмическая активность несколько увеличивается, так что, вполне возможно, их удастся прогнозировать за многие часы или даже дни до начала.

Архитекторы и строительные инженеры учитывают возможность землетрясений и проектируют здания и мосты, которые могут выдержать определенную силу колебаний земной поверхности. Благодаря этим мерам сан-францисское землетрясение 1989 года уничтожило в основном постройки старой конструкции, не нанеся вреда современным небоскребам.

Тогда погибли 63 человека - большинство из-за крушения огромной секции двухъярусного моста Бей-Бридж. По прогнозам ученых, в ближайшие 50 лет Калифорнии грозит серьезная катастрофа. Предполагается, что землетрясение с магнитудой 7 по шкале Рихтера произойдет на юге Калифорнии, в районе Лос-Анджелеса. Оно может причинить ущерб на миллиарды долларов и унести 17 000-20 000 жизней, а от дыма и пожаров могут погибнуть еще 11,5 миллиона человек. А поскольку энергия трения, возникающего вдоль линии разлома, имеет тенденцию к накоплению, каждый приближающий нас к землетрясению год увеличивает его вероятную силу.

Новый фильм-катастрофа под названием «Сан-Андреас» от Warner Bros. появится в кинотеатрах в мае этого года. В главной роли выступает Дуэйн Джонсон, играющий пилота-спасателя во время 9 бального землетрясения, поразившего Калифорнию. Удивительно, что многие даже не подозревают, почему фильм был назван таким образом. Многие даже думают, что название было выбрано в честь популярной игры "GTA San Andreas". Именно поэтому я решил рассказать вам о геологическом чуде – разломе Сан-Андреас в Калифорнии.

Вид c высоты птичьего полета на разлом Сан-Андреас:


Разлом Сан-Андреас — граница, где сталкиваются две тектонических плиты — Тарелка и Североамериканская. Разлом разделяет Калифорнию на две части и тянется до мексиканской границы. Сан-Диего, Лос-Анджелес и Биг-Сур находятся на Тихоокеанской плите, в то время как Сан-Франциско, Сакраменто и Сьерра Невада находятся на североамериканской. Разлом длиной в 810 миль длиной распространяется на глубины как минимум в 15 километров.


Плиты скользят вдоль друг друга как раз по этому разлому. Тихоокеанская перемещается на северо-запад относительно Североамериканской, и именно это движение вызывает землетрясения. Они перемещаются вдоль друг друга приблизительно на 1.5 дюйма в год, но движение довольно не устойчивое. В течение многих лет плиты были заперты без движения, прижавшись друг к другу. При этом накапливалось колоссальное напряжение, искавшее выход в землетрясениях. Во время землетрясения 1906 года в Сан-Франциско дороги, заборы и деревья вдоль разлома были смещены на несколько ярдов.

Разлом Сан-Андреас прекрасно видим с воздуха по большей части своей протяженности. Калифорния испытывает тысячи маленьких землетрясений каждый год, но большие происходят только после длинных интервалов тишины. Последнее большое землетрясение вдоль разлома Сан-Андреас было в 1906 году — землетрясение Сан-Франциско силой в 7.8 баллов. Трудно предсказать, когда будет следующий большой удар, но он вполне вероятен в ближайшем будущем. Новое исследование Геологической службы США предполагает, что Калифорния испытает удар величиной в 8 баллов в следующие 30 лет.

История изобретения графитовых карандашей уходит своими корнями в далекий шестнадцатый век, когда английские пастухи нашли в земле неподалеку от своей деревни странную черную массу, которая очень напоминала уголь, но почему-то совсем не хотела гореть. Вскоре новому материалу все же нашли применение - из него стали делать тонкие палочки, которые можно было использовать для рисования, так как они оставляли хорошие четкие следы на холсте или бумаге. Однако эти палочки не получили широкого распространения, потому что были весьма непрактичны: они часто ломались и пачкали пальцы. Все изменилось лишь тогда, когда в 1863 году в Германии был сделан первый в мире деревянный карандаш, форма которого почти не изменилась за прошедшие столетия и сохранилась до наших дней.

Как делают карандаши

Производственный процесс на современной карандашной фабрике состоит из нескольких десятков отдельных технологических операций. Для изготовления одного карандаша используются около ста видов различных расходных материалов, а времени на это уходит не менее десяти дней.

Из чего сделан карандаш

Основными материалами для производства карандашей являются графит, глина, цветные пигменты и полимеры. Все они используются для изготовления «сердца» карандаша - его пишущего стержня.

Вторая, не менее важная составляющая каждого карандаша - это деревянная оболочка, надежно защищающая стержень от механических повреждений, а наши руки - от графитовой пыли. Далеко не каждая древесина подходит для такого ответственного дела. Карандаши изготавливают только лишь из ольхи, липы, сосны и кедра.

Как сделан карандаш: производство карандаша

Производство любого карандаша начинается на лесопилке, где бревна очищают от коры и делают из них брус. Далее брус нарезают короткими кусками, каждый из которых затем распиливают на дощечки заданной толщины.

Дощечки сортируют, отбраковывают нестандартные, собирают в пачки подходящие и загружают их в автоклав. Там дощечки окончательно высушивают, а затем пропитывают парафином.

Подготовленные таким образом дощечки поступают в следующий цех, где их пропускают через сложный станок, который одновременно шлифует их поверхность и делает на ней с одной стороны параллельные тонкие и длинные канавки. В эти углубления впоследствии будут укладываться стержни будущих карандашей.

Тем временем в другом цеху уже изготавливаются пишущие стержни. Делают их из смеси графита и глины, которые измельчают в тончайший порошок. Затем порошок смешивают с водой и формуют стержни, выдавливая полученное «тесто» через тонкие отверстия, проделанные в специальном штампе, примерно так же, как делают спагетти. Потом полуфабрикаты стержней сушат, после чего их запекают при температуре около одной тысячи градусов в специальной электрической печи.

После отжига стержни пропитывают жиром. Делается это для того, чтобы потом стержнями можно было писать.

Готовые стержни отправляют в сборочный цех, где автомат будет укладывать их в уже вырезанные в дощечке канавки, а потом сверху будут помещать вторую смазанную клеем дощечку таким образом, чтобы края канавок в верхней и нижней частях точно совпадали. Получившиеся карандашные «бутерброды» складывают в стопки и стягивают их струбцинами для того, чтобы клей хорошо "схватился" и обе половинки намертво приклеились друг к другу.

Стопки несколько часов сушат при температуре 40 градусов, затем струбцины снимают и дощечки отвозят к станку, который их уже разделит на отдельные карандаши. Там же карандашам придадут привычную для нас круглую или шестигранную форму и аккуратно обрежут торцы.

Готовые «голые» карандаши после этого отправляются на покраску. Чтобы новые карандаши были гладенькими и блестящими, их красят не один раз, а три и даже иногда четыре, а потом еще несколько раз покрывают лаком. Там же в покрасочном цехе на карандаши наносят маркировку и логотип фирмы.

Яркие, блестящие, пахнущие свежей краской карандаши перевозят в фасовочный цех, где их раскладывают по картонным коробочкам, которые затем упаковывают в большие ящики и отправляют в магазины.

О том, как создаются карандаши в каждой конкретной фабрике можно узнать лишь от самих производителей. Однако у всех есть общие моменты, которые как правило не меняются десятилетиями.

Для классического деревянного карандаша важным компонентом является древесина из которой он сделан. Не всякое дерево можно спилить и сделать из него пачку карандашей. Узнать, из какой породы дерева сделан тот или иной карандаш нелегко: продавец в магазине об этом не знает, а на самом карандаше опознавательного знака не имеется, поэтому нужно обращать внимание на стоимость карандаша и авторитет фирмы-производителя.

Древесина используемая для изготовления карандашей:

1. Ольха

Рис.

Ольха распространена в зоне умеренного климата Северного полушария. Древесина не отличается прочностью, но имеет довольно равномерное строение. Это облегчает обработку и придает ей красивый красноватый цвет. Более ровные и толстые стволы поэтому идут на поделки, для столярных и токарных изделий.

В производстве карандашей используется неактивно в связи с тем, что плохо держит грифель. Больше используется для изготовления сувениров, в том числе сувенирных карандашей.

2. Липа

Рис.

Липа - пожалуй самое распространенное дерево, которое вполне удовлетворяет всем требованиям, предъявляемым к сырью недорогих карандашей.

Липа растет практически везде, это хорошо знакомый всем материал, достаточно вязкий, чтобы плотно удерживать грифель.

Древесина липы в зависимости от вида обработки делится на несколько видов: linden (с англ. - «липа»; половинки карандаша, выполненного из такой древесины, могут немного отличаться по цвету), white linden (более тщательно отобранный материал, дерево белое, цвет карандаша ровный), rose wood (липа, подкрашенная в розовый цвет для придания большего благородства) и chemical wood (также подкрашенная в розовый цвет липа, но более качественно, древесина выглядит однородно). В зависимости от качества обработки дерева варьируется и цена.

Довольно быстрорастущее лиственное дерево, наиболее широко распространенное в Европейской России. Срок жизни деревьев липы значительно меньше, чем дуба, и лишь редкие особи доживают до 150 лет.

3. Кедр

Рис.

Древесина кедра лёгкая, прочная и легко режется во всех направлениях, поэтому она служит ценным сырьём для производства карандашей.

4. Джелутонг

Рис.

Джелутонг (Jelutong) относится к семейству кутровых (лат. Apocynaceae). Это древесная порода в Малазии. Также встречается в Борнео, Суматре и Тайланде.

Взрослый джелутонг обычно вырастает до 60 метров высоту, а диаметр ствола дерева достигает 2 метров. В редких случаях до 80 метров, при этом диаметр до 3 метров.

Древесина джелутонга обычно белого или соломенного цвета, прямоволокнистая. Легко сохнет с без раскалывания, легка в обработке и отделке.

Особенно джелутонг пригоден для создания художественных изделий. Замечательно подходит для моделирования и производства карандашей.

В далеком 1912 году по указу царского правительства в Томске была создана фабрика, где пилили кедровую дощечку для карандашей, производимых на территории всей страны.

Много времени прошло с тех пор. Были в этой истории свои взлеты и падения. В 1999 году фабрика была признана банкротом, а уже в 2004 году известная чешская компания «KOH-I-NOOR Hardtmuth a.s.» вошла в состав ее собственников. На сегодняшний день «Сибирская карандашная фабрика» является единственным на территории бывшего Советского Союза производителем карандашей и карандашной дощечки из Сибирского кедра, древесина которого применяется для производства карандашей высшей ценовой категории. Осенью 2012 года продукция «Сибирской карандашной фабрики», пройдя экспертизу комиссии, стала лауреатом конкурса «Лучшие товары и услуги Томской области», а затем и дипломантом всероссийского конкурса «100 лучших товаров России».

Как же производят карандаши, получившие такое признание потребителей?

ПОДГОТОВКА

Производство карандаша начинается с лесной биржи, где складируется заготовленный кедр. Сейчас здесь находится больше трех тысяч кубов дерева. В прошлом году власти Томской области сильно помогли фабрике в обеспечении материалом. В этом году тут планируют произвести около 85 миллионов карандашей.

Древесина, которую мы закупаем, поступает к нам не в результате варварской рубки, – говорит Анатолий Лунин, директор фабрики. – В подавляющем большинстве – это санитарная рубка перестоявшегося кедра, который уже не дает орех. Кедр растет до 500 лет, но шишки на нем появляются где-то до 250, после чего он начинает умирать и поражаться различными насекомыми. Если его срубить в этот период, быстрее вырастет новый кедр.

Каждое бревно с лесной биржи сначала проходит обязательную подготовку. Прежде, чем его распилить, дерево помещают и выдерживают в специальном бассейне с теплой водой. Это делают для того, чтобы пристывшие куски земли или глины с камнями случайно не повредили пилы. Летом его здесь держат недолго, до двадцати минут, но в зимний период бревно держат в бассейне до тех пор, пока оно не оттает. На это уходит до трех часов.

В правой верхней части фотографии как раз виден ствол дерева, приготовленный к погружению в бассейн. Через 369 часов или 16,5 суток, пройдя 26 различных технологических операций, из него получатся готовые карандаши.

На лесопилке из бревна делают вот такой брус.

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

Чтобы уменьшить количество отходов, на предприятии ищут разные способы увеличения глубины переработки древесины. Один из таких способов – расширение ассортимента выпускаемой продукции. Так, из дощечки, которая не годится для производства карандаша, к лету планируют наладить выпуск деревянных пазлов-раскрасок для детей и средств от моли. Что-то идет на производство коротких карандашей, как для магазинов «IKEA», а часть, на производство вот таких деревянных шампуров.

Полученный из бревна брус распиливают на короткие отрезки, каждый из которых затем распускают на десять дощечек. Чтобы все дощечки были одинаковыми их нужно откалибровать. Для этого их прогоняют через специальный станок. На выходе из него дощечки имеют одинаковый размер и строго перпендикулярные грани.

Затем откалиброванные дощечки помещают в автоклав.

По своему внешнему виду он напоминает бочку, к которой подведено множество труб разного диаметра. При помощи этих труб в камере можно создавать вакуум, нагнетать давление и подавать внутрь всевозможные растворы. В результате этих процессов из дощечки удаляются содержащиеся в ней смолы, и древесина импрегнируется (пропитывается) парафином.

На сегодняшний день это не самый простой, но один из самых эффективных способов улучшить важные свойства материала и защитить дерево от вредного воздействия окружающей среды.

Так выглядят «облагороженные» карандашные дощечки после обработки в автоклаве.

Их остается как следует просушить, и отправить на карандашное производство. На этом процесс изготовления дощечки можно считать завершенным.

ПРОИЗВОДСТВО

Готовая дощечка поступает в цех белого карандаша, где для начала в ней на станке нарезают канавки, куда затем будут уложены стержни. Слово «белый» в данном случае означает то, что карандаш здесь еще не окрашенный.

Дощечка подается на дальнем конце в правой части фотографии. По дороге ее поверхность шлифуется для склейки, и особой фрезой в ней выпиливаются углубления. На ближнем краю станка дощечки автоматически укладываются в стопку.

Так выглядит отшлифованная дощечка с нарезанными канавками.

Сейчас ее толщина 5 миллиметров, что равно половине толщины будущего карандаша. На следующем этапе дощечки склеивают попарно между собой, чтобы получился один карандашный блок. Вот как это выглядит.

Станок плавно подает первую дощечку и укладывает стержни в ее канавки.

Вслед за этим из другого устройства «выезжает» вторая дощечка, уже смазанная водорастворимым клеем, и аккуратно ложится на первую.

Получившиеся карандашные блоки зажимают в пневматическом прессе и стягивают струбцинами.

Если дощечку на фабрике изготавливают самостоятельно, то стержень в основном закупают в Китае. Там его начали производить по сухой технологии, которая не требует обжига в печи при высокой температуре. Вследствие этого, себестоимость стержня оказалась настолько низкой, что львиная доля производителей карандаша перешла на такой стержень.

Чтобы грифель карандаша не ломался внутри корпуса, на фабрике применяют технологию дополнительного проклеивания стержня специальной клеевой системой.

После этой операции склеенные блоки выдерживают в специальной сушильной камере несколько часов.

В камере довольно жарко. Горячий воздух нагнетается вентилятором, поддерживая температуру в районе 35-40 градусов. Древесине нужно хорошо просохнуть, чтобы в дальнейшем карандаш за один проход стал гладким и получил нужную геометрию. Карандаш с «простым» грифелем сохнет здесь не менее двух часов, а цветной – не менее четырех. Из-за того, что цветной содержит больше жировых веществ, ему требуется больше времени, чтобы просохнуть.

По прошествии этого времени блоки разбирают, укладывают в тележки с указанием всех дальнейших параметров и отправляют на следующий станок, который разделит их на отдельные карандаши.

Своей формой станок похож на тот, который делал канавки в дощечках, но есть у него и свои особенности. Заготовки помещают в загрузочный бункер. Они проходят по транспортным узлам, торцуются, пилятся и на выходе получается привычный деревянный карандаш, только еще не окрашенный.

Двойная фреза, которая разделяет блоки, задает и форму будущего карандаша, причем делается это все за один проход.

Именно от типа профиля режущей фрезы зависит то, каким будет карандаш – шестигранным или круглым.

Совсем недавно на фабрике освоили производство трехгранного карандаша. Оказалось, что спрос на такую форму растет. Покупателей привлекает эргономичность и естественность расположения пальцев на гранях, что, безусловно, облегчает ребенку обучение письму.

Рядом со станком стоит рабочий стол сортировщицы.

Ее задача перебрать сделанные карандаши, отобрать «годные» и отделить дефектные. К дефектам относятся сколы стержня на торце, шероховатости, ожоги древесины и т.д. Над столом висит памятка с нормами по браку.

В каждый стоящий на столе лоток, помещается 1440 карандашей.

Отсортированные карандаши на специальном лифте поднимаются на следующий этаж, где их будут красить.

ПОКРАСКА И УПАКОВКА

Краску закупают в сухом виде и разводят до нужной густоты в лаборатории красок.

Покраска происходит достаточно быстро. Устройство непрерывно выталкивает окрашенные карандаши на конвейер.

Длина и скорость движения транспортерной ленты рассчитаны таким образом, чтобы карандаш высыхал, пока движется на ней.

Доезжая до противоположного конца конвейера, карандаши попадают в один из трех приемников.

Оттуда они отправляются обратно на следующее покрытие.

В среднем, каждый карандаш покрывается тремя слоями краски и двумя слоями лака. Здесь все зависит от желания заказчика. Покрасить карандаш можно тоже практически в любой цвет. Фабрика выпускает наборы из шести, двенадцати, восемнадцати и двадцати четырех цветов. Некоторые карандаши покрывают только лаком.

После покраски, карандаши отправляют в цех финишной отделки. В этом месте они приобретает тот окончательный вид, в котором дойдут до потребителя. На карандаши наносят штамп, надевают ластик и затачивают.

Этот станок наносит штамп.

Способов его нанесения довольно много, но на предприятии это делают с помощью фольги разных цветов. Такой метод называется термостатированием. Рабочая часть станка нагревается, и штамп через фольгу переносится на карандаш. Так он не будет облазить и марать руки.

Сам штамп может быть любым, его специально заказывают у гравировщика. В зависимости от сложности, на его изготовление уходит около пяти дней.

На часть карандашей, если это необходимо, надевают ластик.

Последняя операция – это заточка.

Затачиваются карандаши на шлифовальной шкурке, надетой на барабан и движущейся с большой скоростью.

Это происходит очень быстро, буквально за считанные секунды.

Кроме заточки станок можно настроить на выполнение вальцовки – обработки обратной торцевой части карандаша под небольшим наклоном.

Теперь карандаши готовы к упаковке, и для того, чтобы сделать это, их отправляют в следующее помещение.

Там их собирают в набор, складывают в коробочку и посылают потребителю.

Упаковку под нужное количество карандашей печатают в Новосибирске. Она поступает в плоском виде, и сначала ей придают объем.

Потом через комплектовочные станки необходимое количество карандашей раскладывают в заданной цветовой гамме.

Этот станок позволяет собирать набор из двенадцати цветов.

В конце карандаши раскладывают по коробочкам.

Здесь на стенде представлены образцы продукции, которую выпускает фабрика.

Во время экскурсии мы спросили про модернизацию оборудования. «Сейчас в мире существует двенадцать фабрик, – сообщил Анатолий Лунин. – И на всех похожее оборудование. В Томске делают карандаш с 30-х годов. С тех пор основной принцип и технология производства не меняется. Все процессы хорошо отлажены. Модернизация оборудования выражается в замене некоторых узлов, или переходе на более экономичные моторы, использование новых фрез. Приходят какие-то новые материалы, мы что-то меняем в приемке и оценке, но сама технология остается неизменной».

На вопрос, не планируют ли фабрика, по примеру китайских предприятий, перейти на производство карандаша из более дешевых пород дерева или пластмассы Анатолий Лунин признался: «Я подумывал попробовать сделать экономичный карандаш из низкосортной осины, но это другая технология, и пускай уж китайцы этим занимаются. Меня больше интересует тема увеличения полезного выхода за счет повышения качества переработки древесины. А с точки зрения экологии, производить что-либо лучше из возобновляемого сырья. Пластмассовый карандаш никогда не сгниет, а деревянный за несколько лет полностью разложится».

Остается только пожелать, чтобы в мире глобальной компьютеризации, нашлось место простому деревянному карандашу.

Текст, фото: Евгений Мыцик