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.

Карандаш - любимый инструмент для рисования известен каждому с самого раннего детства. Мы все пользуемся цветными и «простыми» карандашами в повседневной жизни и не задумываемся о «возрасте» этого изобретения человечества. Предлагаем узнать о карандашах всю поднаготную, историю карандашей, происхождение названия и их эволюцию.

Исторические факты о карандашах (Caran d’Ache)

А знаете ли вы, что:

• В середине IXX, начале XX веков, если точнее с 1858 по 1909 г.г., рождённый в России и переехавший потом во Францию, жил известный карикатурист Э. Пуаре. Эммануэль подписывал свои работы псевдонимом Caran d’Ache (Каран д`Аш), на французский манер. Это слово «карандаш», псевдоним Эммануэля Пуаре прочно закрепилось в сознании всего цивилизованного мира и ассоциировалось с рисунками.
• Позже в Женеве, в 1924 году, открылась фабрика, выпускающая пишущие инструменты и канцелярские аксессуары, выбрав для себя торговую марку «Caran d’Ache».
• Буква, написанная «простым» карандашом весит примерно 0,000 33 грамма.
• Одним карандашом средней твёрдости можно написать 45 000 слов.
• Одного карандаша средней твёрдости хватит, чтобы провести линию протяжённостью 55 000 метров.

Карандаш - этимология слова

Историки считают, что первыми карандашами были палочки из свинцово-цинкового сплава, зажиточные горожане использовали палочки из серебра. Из металла изготавливали проволоку и к недлинному кусочку приделывали металлическую или деревянную ручку. Эти прародители современного карандаша были не очень удобными для письма, так как имели чувствительный вес, линия была нечёткой и выходила не ровной, и написанное исправить было невозможно.

Настоящая история всем известных карандашей, в нашем понимании, началась примерно в начале XIV века. Родиной карандаша считается Италия. Люди изготавливали стержень из мягкой глины и чёрного сланца, и оборачивали его в тонкую кожу. В исторических кругах это изобретение человечества носит название «Итальянского карандаша». Со временем грифели, стержни карандаша изготавливали из пережжёных костей животных с добавлением растительных клеев. Линия нарисованная «Итальянским карандашом» была чёткой и яркой.

Слово «КАРАНДАШ» имеет восточное происхождение, от тюркского karadaş - (kara), дословно-чёрный и daş (даш) — камень, сланец. Дословно — чёрный сланец или чёрный камень.

История карандаша

Человечество, пытаясь запечатлеть и увековечить увиденное, рисовало всегда. Из школьного курса каждый помнит о доисторических наскальных рисунках. Историки утверждают, что подобие карандашей человечество начало использовать примерно с XIII века нашей эры. Установлено это было при изучении набросков картин тех времён и с помощью современных технологий, при послойном просмотре картин мастеров тех лет. Использовали «серебряный карандаш» или «свинцовый карандаш». Каждый из этих карандашей имел свои ощутимые недостатки. Работа «серебряным карандашом» требовал высокого мастерства и «твёрдой руки», потому что исправить или стереть нарисованное уже невозможно. К тому же, со временем серебро окислялось, и серые штрихи приобретали тёмно-жёлтый или коричневый оттенок. «Свинцовый карандаш» рисовал более чёткие, но вместе с тем светлые линии. Художники чаще использовали свинцовый инструмент.

Позже появился «Итальянский карандаш», о котором мы рассказывали выше.

Интересно, что и сегодня художники используют «свинцовый», «серебряный» и «итальянский» карандаши для достижения нужного эффекта при рисовании.

Знакомые нам графитовые карандаши появились в XVI веке. Материал для их изготовления подсказала сама природа. В Английском Камберленде прошла сильнейшая буря, было разрушено множество строений и повалено деревьев. Под деревьями пастухи обнаружили неизвестную им породу, почти чёрную и с металлическим блеском. В начале посчитали, что это уголь, но он не горел. Тогда подумали, что это свинец, но порода не плавилась и была явно легче свинца. С открытым пастухами графитом проводилось ещё много испытаний, но пригодилось только одно его качество, он оставлял чёткий, хорошо видимый след при черчении им. Поэтому пастухи метили графитом своих овец. Люди начали рисовать кусочками графита, в дальнейшем, отколов тонкую длинную щепу, использовали его для рисования. Писать графитом не получалось. Он был очень мягким для этого, крошился, пачкал руки и ломался при излишнем нажатии. Так в XVII веке графит продавался в лавках. Рисовальщики на улицах, для собственного удобства, кусочек графита зажимали между двух палочек и обматывали конструкцию нитками или лентой кожи.

Упоминание о первых карандашах с деревянным корпусом найдено в документах 1683 года.

В 1719 году в немецком Штайне (Бавария) открыли первое производство карандашей с графитовым стержнем. Конечно же, состав грифеля отличался от современного. Графитовую крошку смешивали с серой и закрепляли клеем. За счёт этих манипуляций удешевлялась себестоимость грифеля. Качество было низким, но карандаш был не дорогим.

А в 1761 году производством карандашей занялся столяр К. Фабер. Каспар приехал жить в Штайн в 1758 году. Позже Каспар Фабер основал всемирно известную компанию Faber-Castell (Фабер-Кастелл). До 21 января 2016 года компанией Faber-Castell руководил прямой потомок Каспара Фабера - Антон Вольфганг фон Фабер-Кастелл (1941-21.01.2016).

В эволюцию карандаша вмешалась наука. Для производства карандашей, лучшим и единственно пригодным считался английский графит, конечно же, из английского Камберленда. Но Англия ограничила вывоз графита в конце XIII века, так как он использовался в военном деле и имел стратегическое назначение. Графит добавляли в тигли при металлургических производствах. Тигель - это сосуд для нагрева, обжига и плавления, используются в металлургии при литье, слово произошло от немецкого «tiegel» - горшок. В результате стоимость графита в Европе резко выросла.

В 1789 году шведский химик Карл Вильгельм Шееле (9 декабря 1742 - 21 мая 1786) доказывает, что графит является разновидностью углерода.

Называть графит - графитом предложил немецкий геолог Абраам Вернер в 1789 году. Происходит слово «графит» от греческого «grapho»-пишу. До этого графит называли - «чёрный свинец» от английского «black lead», «карбидное железо» или «серебристый свинец».

В 1790 году Йозеф Хардмут, мастер из Вены, опытным путём получил современный вариант графитового стержня. Он сделал смесь из муки графита, глины и воды, и подверг обжигу эту смесь в печи. Изменением содержания глины и графита Хардмут получил материалы различной твёрдости. В этом же году Йозеф открывает фабрику по производству карандашей под названием «Koh-i-Noor Hardtmuth». Название предприятия «Koh-i-Noor» (Кохинур) переводится с персидского как «Гора света», такое название носит один из знаменитых алмазов. Бизнес становится семейным. И в 1889 году внук Йозефа Хардмуда Фридрих фон Хардмут уже умеет производить карандаши семнадцати видов твёрдости.

Параллельно изысканиям Й. Хардмуда, Никола Жак Конте, изобретатель и учёный из Франции, в 1795 году получает такой же по содержанию и технологии графитовый стержень, используя графитовую пыль. Можно смело утверждать, что оба изобретателя, Хартмуд и Конте, являются «родителями» современного карандаша.

Технология производства графитовых стержней для карандашей Йозефа Хардмуда и Никола Жака Конте получила широчайшее распространение по всей территории Европы, что привело к открытию в середине XIX века и до сих пор всемирно известных фабрик по производству канцтоваров, таких как «Faber-Castell», «Koh-i-Noor Hardtmuth», «Staedtler», «Lyra» и «Schwan-Stabilo».

А вот привычную шестигранную форму карандаша предложил граф Лотар фон Фабер-Кастелл в 1851 году, обратив внимание, что карандаши цилиндрической формы скатываются со столов. На сегодняшний день это самая распространённая форма карандашей.

Сегодня для производства грифелей вместо глины используются современные полимеры, которые позволяют добиться не только разных степеней твёрдости карандашей, но и эластичности, что уменьшает хрупкость грифелей. Многие наверняка замечали, что после падения карандаша на пол, грифель не всегда откалывается и не крошится внутри корпуса. Так же современные технологии позволяют производить тончайшие грифели для механических карандашей. Принятые стандарты толщины грифеля для механических карандашей 0.9 мм, 0.7 мм, 0.5 мм и 0.3 мм.

Механические карандаши появились в 1869 году благодаря американцу Алонсо Таунсенд Кросс. Он обратил внимание, что при заточке карандаша, большая его часть стачивается, примерно две трети. Идея Кросса заключалась в том, что грифель помещается в металлическую трубку и выдвигается по мере необходимости на нужную длину. Первые механические карандаши были примитивны, но, несмотря на это просуществовали достаточно долго. Тот, кто помнит советское время, знает, что такое механические карандаши отечественного производства. Вот именно такие и изобрёл Кросс. Достаточно толстый грифель, 2 мм толщиной удерживался на пишущем конце карандаша зажимами, цангами. При нажатии на кнопку, цанги раздвигались, и грифель выдвигался на нужную длину. Часто регулировать длину грифеля приходилось вручную, придерживая грифель пальцами. Короткий грифель не удерживался цангами, качался и выпадал.

Современный механизм более совершенен. Грифель в механических карандашах удерживается не цангами, а самим держателем, а выдвигается с помощью толкателя. При нажатии кнопки грифель выдвигается на небольшую длину. Плюс механических карандашей - отсутствие отходов и заточки, так как грифели и так достаточно тонкие.

Изобретение механических карандашей дало развитие новой группе канцелярских товаров.

Процесс производства карандашей

Для производства грифелей используют: графит, каолиновую глину или полимеры, крахмал (для простых карандашей), целлюлозу (для цветных карандашей), масло (кокосовое или подсолнечное), воск, парафин, стеарин или жиры.

Для производства корпуса применяют:

• низкое качество - тополь, ольха;
• среднее качество - липа;
• высокое качество - кедр, сосна, джелутонг.

Для скрепления корпуса и закрепления грифеля разнообразные клеи. И краски для корпуса.

Поэтому производство карандашей не так просто, как кажется при взгляде на сам карандаш, кроме этого производство зависимо от качества материалов и поставщиков сырья.

История происхождения перьевой ручки.

Эволюция и виды современных перьевых ручек.

Виды современных карандашей

С детства мы привыкли делить карандаши на простые и цветные. Подчёркивать разницу, наверное, не нужно. И так все прекрасно знают, что цветными карандашами рисуют, а простыми пишут, чертят и размечают. Цветные карандаши по плотности грифеля, как правило, являются мягкими, чтобы линии были более яркими.

Простые карандаши за счёт твёрдости грифеля чертят разными оттенками, от почти чёрного до бледно-серого.

Механические карандаши мы описали достаточно подробно выше, поэтому не будем повторяться.

Главное отличие карандашей - это твёрдость.

Твёрдость карандаша всегда указывается на его корпусе, за исключением механических. Твёрдость грифелей для механических карандашей и их толщину можно посмотреть на коробочке, в которой они продаются.

Твёрдость обозначается буквами: Т - твёрдый, М - мягкий. Средней и самой используемой твёрдостью карандашей считается ТМ - твёрдо-мягкие. Ещё необходимо знать, что каждый производитель использует разные составляющие, и тон линии в одной твёрдости может быть разным.

Как это ни смешно звучит, но простой карандаш был некогда настоящей сенсацией. Ведь на момент его появления еще не существовало никаких шариковых ручек или прочих удобных и практичных изобретений для письма.

Люди запечатлевали текст на бумаге при помощи перьев и чернил, и это был, пожалуй, единственный способ создания письменности.

Сейчас же мы хотим рассказать историю простого карандаша.

Само слово «карандаш» происходит из тюркского языка и дословно обозначает «черный камень»: кара - чёрный, даш - камень.

Как открыли графит

В 1565 году в английском графстве Камберленд прошел сильный , который выворачивал деревья с корнями. После того, как ветер утих, пастухи обнаружили под вывернутыми корнями какую-то темную массу.

Так был найден графит, который впоследствии стал основным материалом для производства карандашей.

Но люди не намерены были просто так оставить свою удивительную находку, и стали изготавливать из графита стержни для рисования. Однако он очень пачкал руки и был совершенно не пригоден для письма.

Два изобретателя карандаша

В это же время в жил Йозеф Гартмут, который был владельцем фабрики по изготовлению посуды. Однажды он нечаянно уронил одну чашку, которая, падая, оставила на бумаге четкий след.

Заинтересовавшись, он выяснил, что в глину был добавлен графит.

После этого Гартмут стал экспериментировать, добавляя в глину разное количество графита и получая различные результаты. Так был изобретен простой графитовый карандаш. Произошло это в 1790 году.

Через пять лет, независимо от Гартмута, французский ученый и изобретатель Никола Жак Конте подобным образом получил графитовый стержень. Но он пошел еще дальше и предложил помещать его в деревянную оболочку.

Таким образом, и Гартмут, и Конте являются изобретателями современного простого карандаша.

В конце следует лишь добавить, что различные карандаши были известны еще с XIII века. Они представляли собой тонкую проволоку из серебра, свинца и других . Это были прародители сегодняшнего графитного карандаша.

Первый документ, в котором упоминается деревянный карандаш, датирован 1683 годом.

Знаете ли вы, что одним карандашом средней твердости можно начертить линию длинной 55 км или написать 45 тысяч слов?

В 1789 году учёный Карл Вильгельм Шееле доказал, что графит является материалом из углерода. Он же и дал найденному материалу название графит (от др.-греч. γράφω - пишу).

Если вам нравится история изобретений и вообще интересные факты обо всем – подписывайтесь на . С нами всегда интересно!

Если писать шпоры карандашом на сторублёвых купюрах, то попытка отобрать шпору у студента приобретёт вид вымогательства!

Студенты шутят

Мир вокруг нас настолько сложен, что порой мы забываем о простых вещах, которые нас окружают и даже не задумываемся об их истории, о том, как они функционируют и как были изобретены. Сегодняшний гость нашей статьи — карандаш. Кто изобрёл карандаш? Как изобрели карандаш? В каком году изобрели карандаш? Знаете ли вы ответы на эти вопросы? Если нет, то сейчас вы всё узнаете.

История изобретения карандаша уходит глубоко в древность. Первый прообраз карандаша мы можем наблюдать в Древнем Риме, это был стилос (не тот, которым вы тыкаете по экрану телефона 😀). Писцы использовали этот тонкий металлический стержень, чтобы оставлять на папирусе различные отметки. Сами стилосы изготавливали из свинца, либо из дерева или другого метала. Если материал был не пишущий, то стилосом просто царапали необходимые метки. Стилос дожил до раннего Средневековья, а позже даже использовался на Руси, где им царапали надписи на церах (восковых табличках) или бересте. Свинцовый стилос оставлял достаточно мягкий след на пергаменте, цвет следа был светло-серым и не очень контрастным, поэтому иногда прибегали к углю или чёрному глинистому сланцу, но пользоваться такими канцелярскими инструментами было неудобно. Стирали следы от свинцового стилоса при помощи мякиша хлеба.

В 1564 году в Англии открыто крупное месторождение графита в долине Борроудейл. Благодаря этому событию графит получает распространение по всей Англии. Люди высоко оценили его свойства, когда увидели, что минерал оставляет куда более тёмный и чёткий след, чем свинец. Именно благодаря похожести на свинец первое название графита было plumbargo (с латинского «подобный свинцу») или «чёрный свинец». Сначала местные пастухи начали брать кусочки графита и при помощи них помечать овец, торгаши при помощи графита помечали свои ящики, товары и корзины, а художники вставляли графит в специальные футляры и создавали при помощи него картины. Правда новый минерал оказался слишком мягким и хрупким, а также пачкал пальцы, поэтому для него начали изобретать держатели. Первоначально это были графитовые палочки, обёрнутые нитью, верёвкой или тесьмой.

Карандаш в тесьме и верёвке, а также хлебный мякиш!

Позднее графит начали вставлять в специальные выдолбленные деревянные палочки, таким образом рождается первый карандаш ! После этого гусиные перья сразу вышли из моды

Кто изобрёл первый карандаш неизвестно. Карандаш был впервые описан в 1565 году Конрадом Геснером, швейцарским учёным-энциклопедистом, а его изобретение иногда приписывается ему, хотя это маловероятно. Европейские ремесленники (столяры) были первыми известными производителями карандаша.

Но история карандаша на этом не заканчивается. Первое серийное производство карандашей налаживают в 1761 году в Нюрнберге в Германии, там были основаны первые компании по производству канцелярской продукции, такие как Faber-Castell, Lyra, Steadtler и другие. Именно они двигали развитие карандашной промышленности на протяжении всей промышленной революции 19-го века. Эти компании существуют до сих пор.

Почти две сотни лет английская долина Борроудейл являлась практический единственным месторождением графита, которое можно было использовать как начинку для карандаша в Европе, так как все остальные источники имели крайне низкое качество графита. Для Великобритании графит стал стратегическим ресурсом, при помощи которого она даже осуществляла экономическую блокаду революционной Франции в 1792 году, запретив экспорт сырья в эту страну. Первой французской республике, наверное, было тяжко без карандашей. Кстати, ещё в 1752 году парламент Великобритании принял закон, по которому любого, кто посмел украсть или продать на чёрном рынке карандаш, ожидала ссылка или тюрьма. Представьте, если бы мы сейчас сажали люди за то, что они воруют карандаши в офисах и ссылали их в Сибирь 🙂

Интересно, что в английском языке словом lead (свинец) сейчас называют стержень карандаша. В русском языке слово «карандаш» проистекает из двух тюркских слов «кара» и «даш», что соответственно означает «чёрный камень». Шведский химик Карл в 1779 Шееле выяснил, что графит является одной из разновидностей кристаллического углерода, а «графитом» его назвал немецкий геолог Абраам Вернер, что в переводе с греческого означает «пишу».

В 1792 году Йозей Гармут основывает компанию по производству карандашей в Австрии. Его компания называлась KOH-I-NOOR. В первую очередь он запомнился тем, что научился изготавливать искусственный графит.

Так как французам карандаши были нужны не меньше, чем всем остальным, знаменитый французский революционер Лазар Карно просит Николу Жака Конте изобрести что-нибудь, что помогло бы избавиться от английской монополии на графит. В 1795 году Никола Жак Конте, французский изобретатель и художник-живописец, патентует новый метод изготовления карандашей.

Конте начал молоть графит из низкосортных месторождений, затем смешивал его с глиной. Затем художник лепил из полученной смеси стержни и обжигал их в печах. Тем самым он получал вещество, которое было дешевле английского графита, при этом пишущее ничуть не хуже. Также Конте догадался изменять количество графита в этой смеси, чтобы оказывать влияние на твёрдость или мягкость грифелей карандаша. Конте также является изобретателем «карандаша Конте», который используется для рисования. Карандаш Конте мягче графита, но твёрже пастели, а рисовать им можно по специальному шероховатому картону.

По технологии Конте карандаши изготавливают и сейчас. Процесс изготовления карандашей вы можете посмотреть в этом видео:

;

В 1840 году Лотар фон Фаберкастл замечает, что цилиндрические ручки неудобны тем, что скатываются, если их оставить на столе для письма, который имел наклонную поверхность. Его идея была проста, как дважды два, он решил производить карандаши шестигранного сечения. Кстати, именно он задал стандарты карандаша — его длины и диаметр.

В 1869 году Алонсо Таунсенд Кросс привнёс много свежих идей в производство ручек компании своего отца Ричарда Кросса. Он начал изготавливать ручки и карандаши более изыскано и стильно, при этом достаточно минималистично и строго. К примеру, Алонсо решил уйти от дерева в карандаше и завернуть графит в металл. Нажимая на колпачок стержень выдвигался из металлической оправы на необходимую длину. По сути он решил одну из самых острых проблем карандашей, ведь при его заточке терялось до 60% графита.

Почему карандаш оставляет след

Вы когда-нибудь задумывались над тем, почему карандаш оставляет след? То есть как именно происходит этот процесс. Давайте разберёмся.

Странность графита в том, что он представляет собой форму чистого углерода, который является одним из самых мягких твердых веществ, известных, и один из лучших смазочных материалов, поскольку из шести атомов углерода, которые связываются в форму кольца, может легко скользить по соседними кольцами. К примеру, вы можете наблюдать эти кольца на снимке графита под микроскопом:

При рисовании карандашом сочетаются несколько важных факторов. Во-первых, стержень карандаша достаточно мягок. Всё из-за того, что в графите расположение атомов имеет строгий порядок — слоями, и тесно связаны друг с другом, но вот сами слои связаны не так сильно из-за большого расстояние между друг другом, поэтому стержень легко ломается. Во-вторых, волокна бумаги, как это не странно, на самом деле тверды настолько, что крошат стержень карандаша, как морковь на тёрке, поэтому частички застревают между волокнами. Целая линия из этих осколков карандаша как раз и создаёт его след. По этим же причинам вы не сможете писать карандашом по гладким поверхностям (стеклу например), так как графитовые осколки просто не застревают на нём.

У вас может возникнуть резонный вопрос, а почему ластик стирает карандаш? Ответ на самом деле прост. Целюлозные волокна бумаги настолько прочны, что рвут даже резину ластика, а сама резина обладает свойством клейкости, правда не такой сильной, какая есть у клея, но такой, что осколки графита липнут к резинке, которая ходит между волокон. Затем натёртые кусочки резины вместе с графитом скатываются в катышки, а вы их сдуваете прочь

Необычные карандаши

Данный карандаш изготовили в 2007 в нью-Йорке. Около 40 любителей больших карандашей изготовили карандаш, чья длина достигала 23 метров, диаметр его стержня составлял 25 сантиметров, а вес ластика почти 90 килограммов. На всё про всё ушло 14 дней!

Процесс изготовления карандаша вы можете посмотреть в этом видео

В том же 2007 году Сбастьян Бернге создаёт серию экспериментальной куханной посуды и показывает её на выставке. Многим приглянулась ложка-карандаш, серийное производство которых началось в 2008 году.

Извращённая фантазия людей из компании Interaction Research Studio привела их к мысли, что можно делать карандаши из праха людей. В среднем из одного человека можно изготовить около 240 карандашей. При этом на каждом таком карандаше писалось имя покойного.

Космический карандаш

Наверное, почти все слышали байку о том, как глупые американцы тратили миллионы долларов на то, чтобы изготовить супер-пупер ручку для космоса, а бравые советские космонавты просто использовали карандаш. Конечно, это всего лишь байка, ведь карандаш в своём обычно виде неприменим для космоса, так как стружка и грифельные осколки разлетались бы по всему кораблю в условиях невесомости, а древесина и графит вообще являются крайне легковоспламеняющимися материалами, что в условии космического корабля, наполненного кислородом, выглядит немного суицидально.

В реальности американцы использовали фломастеры, а наши космонавты использовали карандаши из воска, но история отчасти правдива, ведь в 1965 году Поль Фишер и его фирма Fisher Pen Company запатентовали «космическую ручку Фишера». Она будет писать, даже если её перевернуть вверх тормашками, чернила в ней не высыхают и не подвержены окислению, при этом она способна писать при температуре от -45 градусов по цельсию и до +200.

• Давайте немного поупражняемся в математике и узнаем, какой длины линию мы можем провести одним типичным HB карандашом. Толщина графитового слоя, который остаётся на бумаге, примерно 20 нанометров. Кстати, диаметр атома углерода равен 0.14 нанометров, таким образом линия карандаша имеет толщину всего 143 атома углерода. Ширина полосы обычно равняется 1 миллиметру. Давайте посчитаем, какой объём графита уйдёт на полоску в 1 километр. Умножаем все три величины, переводя всё миллиметры, получаем 0.00002*1*1000000 = 20 миллиметров в кубе. Длина стандартного карандаша 15 сантиметров или 150 миллиметров, а диаметр стержня 2 миллиметра. Значит объём одного стержня графита получаем по формуле объёма цилиндра (площадь основания на высоту) 150*3.14*1^2=471 миллиметр в кубе. Теперь делим объём графита в стержне на объём графита в километре и получаем 23.5 километра. Именно такой длины линию мы можем провести при всех условиях, что написали выше.
• Одна буква, которую вы напишете карандашом, будет весить 0.00033 грамма. Напишите своё имя и узнаете, сколько оно весит. Конечно, обычным почерком и кеглем. Например, моё имя Герон будет весить 0.00165 граммов.
• Карандаш используют тогда, когда ручка может подвести, поэтому они так популярны среди аквалангистов, чтобы делать различные зарисовки прямо под водой.
• Карандаш безразличен к невесомости или жуткому холоду, поэтому его используют в космосе (восковой карандаш) и на научных станциях Северного и Южного полюсах. Бррр!
• Графит — это самое мягкое вещество из существующих твёрдых веществ.
• Интересно, что если изменить атомную структуру графита, то мы наоборот получим самое твёрдое вещество — алмаз.

Разметки (в строительстве и на производстве), а также в косметических и других похожих целях. Часто, в целях удобства, пишущий стержень карандаша вставляется в специальную оправу.

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).

Оправа грифеля может быть деревянной, пластиковой, бумажной, верёвочной. Такие карандаши считаются одноразовыми. Иногда на обратном конце карандаша укреплён ластик в обойме.

Новый одноразовый карандаш с деревянной или пластиковой оправой грифеля перед первым применением часто требуется заточить (очинить). В процессе применения грифель изнашивается или ломается, и для продолжения работы требуется повторная заточка. Специально для этого предназначена точилка для карандашей . Карандаш с деревянной и пластиковой оправой грифеля может иметь круглое, шестигранное, треугольное (с закруглёнными углами) сечение. Строительные карандаши имеют овальное или прямоугольное со скошенными углами сечение и плоский грифель.

Помимо одноразовых карандашей существуют многоразовые механические карандаши со сменными грифелями, удерживаемыми цанговым или другим зажимом.

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 обозначается сочетаниями ТМ или HB. Буква F (от англ. fine point (тонкость) - это средний тон между НВ и Н. Также нужно отметить, что тон у карандашей одной маркировки может меняться в зависимости от фирмы.

В отличие от Европы и России, в США для указания твёрдости используется числовая шкала.

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

Процесс производства

Несмотря на кажущуюся простоту карандаша, процесс его производства является комплексным, требует разнообразных материалов для изготовления (в зависимости от способа производства, требований к конечному продукту), а именно: белая глина (каолин), графит, связывающее вещество (из варёного крахмала для графитовых, на основе целлюлозы для цветных), после жарки грифели помещают в масло (кокосовое, подсолнечное), расплавленный воск, парафин, стеарин, жир (пищевые, кондитерские), древесина для дощечек (ольха, тополь (низкое качество), липа (среднее качество), сосна, кедр, джелутонг (высокое качество)), клеи для скрепления (ПВА, синтетические (SV проклейка)), краска (пигменты для грифелей, для конечной покраски).

Всё это делает производство крайне зависимым от поставщиков сырья/ресурсной базы.

Для производства дощечек можно использовать высококачественную древесину - кедр - дерево, которое плодоносит в течение 250 лет своей жизни, после чего начинает постепенно умирать в течение ещё 250 лет, что позволяет использовать такие деревья в производстве, освобождая пространство для молодняка.

История карандаша

Начиная с XIII века художники использовали для рисования тонкую серебряную проволоку, которую припа­ивали к ручке или хранили в футляре. Такой тип карандаша называли «серебряный карандаш » . Этот инструмент требовал высокого уровня мастерства, так как стереть начертанное им невозможно. Другой его характерной особенностью было то, что со временем серые штрихи, нанесённые серебряным карандашом, становились коричневыми. Существовал и «свинцовый карандаш» , который оставлял неброский, но чёткий след, и его часто использовали для подготовительных набросков портретов. Для рисунков, выполненных серебряным и свинцовым карандашами, характерна тонкая штриховая манера. Для примера, подобными карандашами пользовался Дюрер .

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.

В 1789 году учёный 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 различными степенями твердости.

Независимо от Хартмута, в 1795 году 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 0,2 мм).

Почти две трети материала, составляющего простой карандаш, уходит в отходы при его заточке. Это натолкнуло американца Алонсо Таунсенда Кросса на создание в 1869 году механического 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 (0,2 мм, 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 и копировальной бумаги обусловило снижение и прекращение производства такого вида карандашей.