Как изготовляют карандаши. Краткий обзор технологии изготовления карандашей
Рисование ― приятное и полезное занятие для любого возраста. И один из самых любых художественных материалов любого ребёнка ― карандаши. Но мало кто из нас знает, как делают карандаши, какую древесину используют в этих целях. Примечательно, что создание этих канцелярских изделий выполняется на каждой фабрике по-своему. Редакция сайт провела своё расследование и расскажет историю возникновения карандаша и технологию его изготовления.
История карандаша началась приблизительно 300 лет назад, когда вместо свинца стали использовать новый минерал ― графит. Но он очень мягкий, и поэтому в графитную массу стали добавлять глину. От этого графитный стерженёк становился твёрже и прочнее. Чем больше глины, тем твёрже карандаш . Поэтому и бывают карандаши разных видов: твёрдый, средний и мягкий.
Но графит ещё и сильно пачкается, поэтому у него появилась «одежда». Она стала деревянной. Оказывается, не каждое дерево подойдёт для изготовления корпуса карандаша. Нужно дерево, которое легко строгать и резать, но оно при этом не должно лохматиться. Идеальным оказался для этой цели сибирский кедр.
В графитную массу подмешивают ещё жир и клей. Это для того, чтобы графит легче скользил по бумаге и оставлял насыщенный след. Так, около двухсот лет назад карандаш стал похож на тот, что мы привыкли видеть.
Как делали карандаши
Изготавливали карандаши тогда вручную. Разбавленную водой смесь графита, глины, жира, сажи и клея заливали в отверстие в деревянной палочке и специальным образом выпаривали. Один карандаш изготавливали около пяти дней, и стоил он очень дорого. В России производство карандаша организовал Михаил Ломоносов в Архангельской губернии.
Карандаш постоянно совершенствовался. Круглый карандаш скатывается со стола, поэтому придумали делать его шестигранным. Затем для удобства в верхнюю часть карандаша поместили стирательную резинку. Появились цветные карандаши, в которых вместо графита в грифелях используется мел со специальным клеем (каолин) и красящим веществом.
Люди продолжали искать материал для замены древесины. Так появились карандаши в пластмассовой оправе. Был изобретён механический карандаш в металлическом корпусе. Сейчас выпускаются ещё и восковые карандаши.
Карандаш от начала создания и до готовой продукции проходит через 83 технологические операции, при его изготовлении используется 107 видов сырья и материалов, а цикл производства составляет 11 дней.
Из какого дерева делают карандаши в наше время?
В большинстве случаев ― из ольхи и липы, которых на территории России огромное количество. Ольха является не самым прочным материалом, зато у неё равномерное строение, что упрощает процесс обработки и сохраняет естественный природный цвет. Что касается липы, то она отвечает всем эксплуатационным требованиям, а потому используется при производстве и дешёвых, и дорогих карандашей. За счёт хорошей вязкости материал прочно удерживает грифель. Уникальный для создания карандашей материал ― кедр, который широко применяется на заводах в России. Примечательно, что используется не здоровая древесина, а экземпляры, которые уже не дают орехов.
Стержень: какая основа
Производство карандашей ведётся с применением специального стержня. Графитный грифель состоит из трёх компонентов ― графита, сажи и ила, к которым часто добавляются органические связующие. Причём графит, в том числе и цветной, является постоянным компонентом, так как именно грифель оставляет на бумаге след. Стержни создаются из тщательно подготовленной массы, которая имеет определённую температуру и влажность. Вымешанное тесто специальным прессом формуется, затем пропускается через оборудование с дырочками, что делает массу похожей на лапшу. Эта лапша формируется в цилиндры, из которых выдавливаются стержни. Остается только их прокалить в специальных тиглях. Затем стержни подвергаются обжигу, а после него выполняется жировка: образовавшиеся поры под давлением и при определённой температуре заполняются жиром, стеарином или воском.
Как делают цветные карандаши?
Здесь принципиальное отличие имеет, опять же, стержень, который производится из пигментов, наполнителей, жирующих компонентов и связующего вещества. Процесс производства стержня следующий:
Изготовленные стержни укладываются в специальные желобки на дощечке и накрываются второй дощечкой;
Обе дощечки склеиваются клеем ПВА, при этом стержень не должен приклеиться;
Торцы склеенных дощечек выравниваются;
Выполняется препарирование, то есть добавление жира в уже имеющуюся смесь.
Примечательно, что производство карандашей ведётся с учётом потребительских свойств изделий. Так, дешёвые карандаши создаются из древесины не самого высокого качества, точно такая же ― не самая качественная ― и оболочка. А вот карандаши, которые используются в художественных целях, делают из качественной древесины, которая имеет двойную проклейку. В зависимости от того, из чего сделан карандаш, будет выполняться и его заточка. Считается, что аккуратная стружка получается, если изделия сделаны из древесины сосны, липы или кедра. Кроме того, важно, чтобы грифель был качественно проклеен ― такой карандаш даже при падении не сломается.
Какой должна быть оболочка?
От оболочки зависит простота и красота карандаша. Так как делают карандаши из дерева, то она должна отвечать следующим требованиям: мягкости, прочности и лёгкости.
В процессе эксплуатации оболочка должна
Не ломаться или крошиться, как и весь корпус;
Не расслаиваться под воздействием природных факторов;
Иметь красивый срез ― гладкий и блестящий;
Быть стойкой к влаге.
Какое оборудование используется?
Производство карандашей ведётся с использованием разнопланового оборудования. Например, очистка глины, из которой впоследствии будет создаваться графитный стержень, требует наличия специальных мельниц и дробилок. Обработка перемешанного теста ведётся на винтовом прессе, где из теста вальцами с тремя разными зазорами формируется сам стержень. Для этих же целей применяется фильера с отверстиями. Сушка деревянных заготовок выполняется в сушильных шкафах, где изделия подвергаются вращению в течение 16 часов. При хорошей просушке древесина обретает уровень влажности максимум в 0,5 %. Что касается цветных карандашей, то они тепловой обработке не подвергаются ввиду наличия в них наполнителей, красителей и жирующих компонентов. На специальном станке выполняется торцовка карандашей в длину.
Как делают карандаши
В производственном процессе важную роль играет просушка. Она выполняется в специальных колодцах с помощью станков, причём дощечки укладываются так, чтобы просушка была максимально эффективной. В этих колодцах сушка выполняется примерно 72 часа, затем дощечки сортируются: все треснувшие или некрасивые изделия отбраковываются. Отобранные заготовки облагораживаются парафином, калибруются, то есть на них вырезаются специальные канавки, где будут расположены стержни.
Теперь используется фрезерно-пропускная линия, на которой выполняется разделение блоков на карандаши. В зависимости от того, какой формы ножи используются на данном этапе, карандаши получаются или круглой, или гранёной, или овальной формы. Важную роль играет крепление грифеля в деревянном корпусе: это должно делаться прочно и надёжно, что снижает риск выпадения элементов грифеля. Упругий клей, который используется для связки, делает грифель прочнее.
Современные простые и цветные карандаши представлены в огромном разнообразии дизайнов и цветов. Так как делают карандаши в заводских условиях, здесь уделяют пристальное внимание каждому этапу производства.
Окраска ― один из важных этапов, так как она должна отвечать целому ряду требований. Для отделки поверхности используется метод экструзии, а торец отделывается окунанием. В первом случае карандаш проходит через грунтовочный аппарат, где в конце конвейера он переворачивается для нанесения следующего слоя. Таким образом, получается равномерное покрытие.
В России есть две крупные фабрики по производству карандашей. Карандашная фабрика им. Красина в г. Москве ― первое государственное предприятие в России по выпуску карандашей в древесной оболочке. Фабрика основана в 1926 году. Вот уже более 72 лет она является крупнейшим производителем канцелярских товаров.
Сибирская карандашная фабрика в г. Томске . В 1912 году царское правительство организовало в Томске фабрику, которая пилила кедровую дощечку для производства всех выпускаемых в России карандашей. В 2003 году фабрика значительно увеличила ассортимент выпускаемой продукции и вывела на рынок новые марки известных своим качеством карандашей «Сибирский кедр» и «Русский карандаш » с хорошими потребительскими характеристиками. Карандаши новых марок заняли достойное место среди недорогих карандашей отечественного производства, изготовленных из российских экологически чистых материалов.
В 2004 году карандашная фабрика была продана чешской компании KOH-I-NOOR. На фабрику поступили инвестиции, и появились новые возможности для распространения продукции не только на внутреннем, но и на мировом рынке канцелярских товаров.
Карандаш в жизни человека – это вещь поистине незаменимая. Знакомство с ним происходит еще в самом раннем возрасте.
Сопровождает карандаш человека в школьные и университетские годы. Он всегда есть в офисе и дома. Кроме того, эта письменная принадлежность необходима и при разгадывании кроссвордов.
Некоторые отходы фанерного производства – карандаши. Это остатки чурака, которые получаются после лущения. Несмотря на одинаковое название, отношения к канцелярским принадлежностям такие карандаши не имеют.
Стартовый капитал
Для организации среднего по мощности производства понадобится приобрести комплект необходимого оборудования. Стоимость такового начинается с 2 млн. руб. Причем это цена подержанной линии. Кроме того, понадобится заплатить за аренду помещения, где будут размещены машины.
Маленький цех должен находиться на площади не менее пятидесяти квадратных метров. Понадобятся деньги на закупку необходимого сырья, выплату работникам заработной платы, а также возмещение коммунальных расходов. Конкретный срок окупаемости такого проекта назвать сложно.
Данный период находится в прямой зависимости от количества выпускаемой продукции, а также от начальных вложений. Помимо этого, в начальный период получаемая прибыль обязательно вкладывается в увеличение объемов продаж. Однако многими специалистами называется минимальный срок окупаемости небольших предприятий, равный двум-трем годам.
Технология
Для производства карандашей деревянную заготовку следует тщательно отшлифовать. После этого корпус полуфабриката грунтуется четыре раза. Данный этап технологического процесса позволяет обеспечить прочность дерева перед последующей окраской.
Экономить на любом этапе технологического процесса не рекомендуется. Это хоть и скажется на снижении себестоимости продукции, но приведет к ухудшению ее качества. Немаловажным фактором для успешного бизнеса является и экологичность выпускаемых карандашей, которая зависит от состава лака, наносимого на корпус изделия.
Ведь дети, да и порой взрослые, любят грызть принадлежности для письма. Именно поэтому применяемый лак должен быть на водной основе и не включать в свой состав химических растворителей, вредных для здоровья.
Необходимые материалы
Для того чтобы изготовить простые карандаши, понадобится грифель из глины и графита, а также древесина. Для покупателей, не обращающих внимание на качество, выпускаются дешевые товары из ольхи. Такая древесина, помимо своего невзрачного внешнего вида, недостаточно крепко удерживает внутри грифель.
Более дорогую продукцию производят из сосны, а также кедра и джелутонга – тропического дерева. Их производственные характеристики достаточно высоки. Однако наилучшей древесиной для карандашей является калифорнийский кедр. Канцелярские принадлежности из этого материала считаются престижными и имеют высокую стоимость.
Техническое оснащение производства
Оборудование для производства карандашей отличается разноплановостью. Для процесса, во время которого осуществляется очистка глины, потребуются специальные мельницы. Необходимы будут и дробилки. Разведенную в воде глину заливают жидким стеклом.
При этом она освобождается от ненужных примесей, в число которых входит песок. После этого, согласно технологии, в глину добавляется связующее вещество из крахмала и графит. Полученная стержневая масса должна обладать определенной влажностью и температурой. При несоблюдении данного условия сырье подвергается порче.
Оборудование для производства карандашей включает в свой состав и винтовой пресс. На него отправляется тщательно перемешанное «тесто» из глины и графита. В винтовом прессе поступающая масса подвергается формовке. Это происходит при помощи вальцов, имеющих три различных зазора.
После прохождения данного этапа масса измельчается и становится однородной, без пузырьков воздуха с излишней влагой. Толщина полученного пласта постепенно уменьшается с 1 до 0,25 мм. Это происходит после повторной обработки массы.
Оборудование для производства карандашей включает в свой состав фильеру с отверстиями. Через нее пропускается масса из графита и глины, принимая вид «лапши». Полученные заготовки проходят через специальные цилиндры, из которых прессом выдавливается необходимого диаметра и длины стержень.
В оборудование для производства карандашей обязательно должны входить сушильные шкафы с непрерывным процессом вращения в течение 15-16 часов. В этих аппаратах стержни должны хорошенько просушиться, достигнув влажности 0,5%. На следующем этапе происходит прокаливание материала. Его осуществляют в специальных тиглях.
Технология производства стержней для цветных карандашей имеет некоторые отличия. В их рецептуру, помимо глины входят наполнители, красители, жирующие и связующие компоненты. Такие стержни не подвергаются тепловой обработке. Это важно для сохранения цветовых пигментов.
Параллельно со стержнями изготавливаются корпуса изделий. При этом применяется станок для производства карандашей. С его помощью будущие изделия торцуются по необходимой длине, с учетом дальнейшей механической обработки и усушки. На многопильном станке заготовки из дерева распиливаются на дощечки. После этого они в специальных автоклавах пропитываются парафином.
Это позволяет улучшить механические характеристики готового карандаша. При помощи специального станка заготовленные дощечки, толщина которых равна половине толщины будущего изделия, складываются в «колодцы», где происходит процесс сушки. На заготовках делаются желобки из грифеля. После этого дощечки покрываются слоем клея ПВА.
Следующим этапом технологического процесса является сборка изделия. Грифель вкладывается в канавку одной заготовки и накрывается другой. Дощечки сжимают в специальном устройстве, которое называется струбцина. После этого полученные блоки проходят через фрезерно-пропускную линию, где при помощи ножей происходит процесс их разделения на карандаши. На следующем этапе технологического процесса заготовки подвергаются выравниванию, шлифовке, грунтовке и покрытию лаком и краской.
Сувенирная продукция
В настоящее время большой популярностью пользуются карандаши с логотипом. Производство таких изделий осуществляется для офисов и для промоакций.
Карандаш, обладающий фирменной символикой - это великолепный сувенир или корпоративный подарок. Изображение на исходное изделие при этом может быть нанесено одним из двух методов - горячим тиснением или тампонной печатью.
В далеком 1912 году по указу царского правительства в Томске была создана фабрика, где пилили кедровую дощечку для карандашей, производимых на территории всей страны.
На сегодняшний день «Сибирская карандашная фабрика» – единственный на территории бывшего Советского Союза производитель карандашей и карандашной дощечки из сибирского кедра, древесина которого применяется для производства карандашей высшей ценовой категории.
Как же производят карандаши, знакомые нам с самого детства?
Производство карандашей начинается с лесной биржи, где складируется заготовленный кедр. Сейчас здесь находится больше трех тысяч кубов дерева. Областные власти очень помогли фабрике в обеспечении материалом и в этом году здесь 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-летнего возраста, после чего он начинает умирать, его поражают различные насекомые. Если срубить его в этот период, быстрее вырастет новый кедр.
До момента распила бревна проходят обязательную подготовку: каждое бревно нужно вымыть, чтобы приставшие куски земли или глины с камнями случайно не повредили пилы. Для этого дерево с лесной биржи помещают и выдерживают в специальном бассейне с теплой водой. Летом его здесь держат недолго, до двадцати минут, но в зимний период бревно находится в бассейне до тех пор, пока не оттает – на это может уходить до трех часов. А через 369 часов или 16,5 суток и 26 различных технологических операций из бревна 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 сказать заранее, 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, 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.
«Облагороженные» после обработки в автоклаве карандашные дощечки остается как следует просушить, а затем – отправить непосредственно на карандашное производство. На этом процесс изготовления дощечки можно считать завершенным. Так выглядят дощечки после обработки в автоклаве: 
- Основной принцип и технология производства с тех пор как в Томске начали делать карандаши, не меняется, – говорит Анатолий Лунин. – Все процессы на нашей фабрике 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.
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 на данном этапе еще не окрашен). Дощечки подаются с одной стороны станка, по дороге их поверхность шлифуется для склейки, особой фрезой в ней выпиливаются углубления. На ближнем краю станка дощечки автоматически укладываются в стопку. Толщина отшлифованной дощечки с нарезанными канавками составляет 5 мм, что равно половине толщины будущего карандаша. 
На следующем этапе дощечки склеивают попарно между собой, чтобы получился один карандашный блок. 
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 именно 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 порядка 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 делает канавки в дощечках, но у него есть и свои особенности. Заготовки помещают в загрузочный бункер. 
Они проходят по транспортным узлам, торцуются, отпиливаются 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 обучение письму детей. 
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 тому подобное. 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. 
Краску закупают в сухом виде и разводят до нужной густоты в лаборатории красок. Сама 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, откуда 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 приобретают тот окончательный вид, в котором дойдут до потребителя. На карандаши наносят штамп, надевают ластик и затачивают.
Способов нанесения штампов довольно много, но на «Сибирской карандашной фабрике» 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 облезать 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, их отправляют в следующее помещение. Там карандаши собирают в набор, складывают в коробку и направляют потребителю. 
Упаковку под нужное количество карандашей печатают в Новосибирске. Она поступает в плоском виде, поэтому сначала ей придают объем. Потом через комплектовочные станки необходимое количество карандашей раскладывают в заданной цветовой гамме. Специальный станок позволяет собирать набор из двенадцати цветов. В конце карандаши раскладывают по коробочкам. 
На вопрос, не планирует ли фабрика, по примеру китайских предприятий, перейти на производство карандаша из более дешевых пород дерева или пластмассы Анатолий Лунин признается:
- 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 век глобальной компьютеризации нашлось место простому деревянному карандашу.
В далеком 1912 году по указу царского правительства в Томске была создана фабрика, где пилили кедровую дощечку для карандашей, производимых на территории всей страны.
И сегодня «Сибирская карандашная фабрика» – единственный на территории бывшего Советского Союза производитель карандашей и карандашной дощечки из сибирского кедра, древесина которого применяется для производства карандашей высшей ценовой категории. Осенью прошлого 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 столь массовое и заслуженное признание?
ПОДГОТОВКА
Производство карандашей начинается с лесной биржи, где складируется заготовленный кедр. Сейчас здесь находится больше трех тысяч кубов дерева. В прошлом году областные власти очень помогли фабрике в обеспечении материалом и в этом году здесь 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-летнего возраста, после чего он начинает умирать, его поражают различные насекомые. Если срубить его в этот период, быстрее вырастет новый кедр.
До момента распила бревна проходят обязательную подготовку: каждое бревно нужно вымыть, чтобы пристывшие куски земли или глины с камнями случайно не повредили пилы. Для этого дерево с лесной биржи помещают и выдерживают в специальном бассейне с теплой водой. Летом его здесь держат недолго, до двадцати минут, но в зимний период бревно находится в бассейне до тех пор, пока не оттает – на это может уходить до трех часов. А через 369 часов или 16,5 суток и 26 различных технологических операций из бревна 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 сказать заранее, 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.
«Облагороженные» после обработки в автоклаве карандашные дощечки остается как следует просушить, а затем – отправить непоредственно на карандашное производство. На этом процесс изготовления дощечки можно считать завершенным.
Так выглядят дощечки после обработки в автоклаве
– Основной принцип и технология производства с тех пор как в Томске начали делать карандаши, не меняется, – говорит Анатолий Лунин. – Все процессы на нашей фабрике 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.
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 на данном этапе еще не окрашен). Дощечки подаются с одной стороны станка, по дороге их поверхность шлифуется для склейки, особой фрезой в ней выпиливаются углубления. На ближнем краю станка дощечки автоматически укладываются в стопку. Толщина отшлифованной дощечки с нарезанными канавками составляет 5 мм, что равно половине толщины будущего карандаша.
На следующем этапе дощечки склеивают попарно между собой, чтобы получился один карандашный блок. 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 именно 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 порядка 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 делает канавки в дощечках, но у него есть 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 обучение письму детей.
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 тому подобное. 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. Сама 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, откуда 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 приобретают тот окончательный вид, в котором дойдут до потребителя. На карандаши наносят штамп, надевают ластик и затачивают.
Способов нанесения штампов довольно много, но на «Сибирской карандашной фабрике» 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 облезать 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, их отправляют в следующее помещение. Там карандаши собирают в набор, складывают в коробоку и направляют потребителю.
Упаковку под нужное количество карандашей печатают в Новосибирске. Она поступает в плоском виде, поэтому сначала ей придают объем. Потом через комплектовочные станки необходимое количество карандашей раскладывают в заданной цветовой гамме. Специальный станок позволяет собирать набор из двенадцати цветов. В конце карандаши раскладывают по коробочкам.
На вопрос, не планирует ли фабрика, по примеру китайских предприятий, перейти на производство карандаша из более дешевых пород дерева или пластмассы Анатолий Лунин признается:
– 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 век глобальной компьютеризации нашлось место простому деревянному карандашу.
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.
