Как пишет карандаш — физика процесса и выбор грифеля 🔵

С пишущими принадлежностями человек сталкивается ежедневно. Это может быть, ручка, карандаш, восковой мелок или фломастер. Несмотря на технологический прогресс, люди вряд ли когда-либо откажутся от технических средств фиксации информации, которые не подведут несмотря на отсутствие электропитания или красителя. Таким «примитивным» предметом является обыкновенный карандаш, который служит верой и правдой на протяжении нескольких поколений. Каким образом карандаш оставляет следы на различных поверхностях, читайте далее в нашей статье.

Содержание

Карандаш

Историки и археологи полагают, что первобытные люди начали рисовать на стенах пещер палочками, концы которых были обуглены. Древние римляне и греки для ведения записей и рисования пользовались кусочками свинца.

В 1564 году, рядом с местечком Борродуэйл, что на северо-западе Англии шахтеры нашли неизвестный до того времени блестящий и мягкий черный камень. Оказалось, что с его помощью получались великолепные отметины, гораздо лучшие чем при помощи обычного свинца.

Этот камень получил название «черный свинец». Оказалось, что если его нарезать на палочки и обмотать тканью или веревкой для удобного захвата, то получается очень даже удобный инструмент для письма и рисования. То, что «черный свинец» вовсе не свинец ученые обнаружили в 1779 году. По своему химическому составу он гораздо ближе к углю или даже алмазам. Примерно в то время этот материал стали называть графит.

Как делают карандаши

После получения графита, на фабрике его перемалывают в порошок и смешивают с воском, водой, глиной и другими материалами;
Получившуюся пасту из графита выдавливают на манер зубной пасты тонкой линией. Такую «колбаску» нарезают на кусочки длиной с карандаш и высушивают;
На лесопильном предприятии бревна распиливают на доски;
Внешнюю сторону досок шлифуют до гладкости, в на внутренней стороне выпиливают канавки;
В канавки закладывают готовые стержни из графита и на внутреннюю поверхность доски наносят тонкий слой клея;
Одну дощечку со стержнями и слоем клея накрывают другой, тоже с канавкой, но без графита. Их придавливают друг к другу до полного высыхания клея;
Специальный аппарат нарезает пластину на отдельные карандаши и также придает им форму (как шестигранную, так и круглую);
С помощью другого механизма получившийся карандаш покрывается краской.

После того как краска высохнет, на карандаш наносится маркировка, изделия упаковывают и направляют в магазины.

Интересные факты

У некоторых карандашей есть также стирательная резинка на конце. Их добавляют отдельно — привозят с другой фабрики. Резинки прикладывают к карандашу и сверху закрепляют металлическим наконечником.

Чем больше графита в карандашном стержне, тем он мягче. Но с увеличением количества глины стержень становится жестче. Карандаши с маркировкой 4М (4В) самые мягкие, а маркировка 4Т (4Н) значит, что карандаш очень твердый. Золотой серединой принято считать карандаши с отметкой ТМ (НВ). Они подходят для самых различных задач.

Механика микроскопического расслоения

Почему графит вообще остается на бумаге? Секрет кроется в уникальной слоистой структуре минерала: при трении чешуйки толщиной в несколько атомов легко отделяются друг от друга и цепляются за ворс бумажного полотна. Это не химическая реакция, а чистая физика адгезии и силы трения.

Сила нажатия напрямую влияет на плотность «укладки» этих чешуек. Чем сильнее вы давите на стержень, тем больше слоев углерода забивается в микрорельеф листа, создавая глубокий темный тон. Замечали, как иногда блестит жирный штрих под лампой? Это результат зеркального отражения света от плоских граней ориентированных кристаллов графита.

Роль бумажного «зуба» в формировании штриха

Качество линии зависит не только от стержня, но и от «зуба» бумаги — её естественной шероховатости. На идеально гладком пластике или глянцевом покрытии карандаш будет просто скользить, не оставляя следа, так как частицам графита не за что зацепиться. Почему один и тот же грифель пишет по-разному в разных блокнотах? Все дело в абразивности поверхности, которая буквально соскребает материал со стержня.

Выбор основы определяет расход карандаша и визуальный характер графики:

Акварельный лист с выраженным зерном быстро стачивает кончик, но дает богатую фактурную тушевку;
Плотный ватман удерживает четкие линии, позволяя работать в технике острого академического штриха;
Тонкая офисная бумага обладает средней цепкостью, оптимальной для быстрых заметок и черновиков.

Архивные свойства графитового оттиска

В отличие от чернил на водной основе или гелевых паст, графит химически инертен и совершенно не выцветает под воздействием ультрафиолета. Ваши наброски останутся читаемыми спустя столетия, если сама бумажная основа не разрушится от повышенной кислотности. Можно ли считать карандаш самым надежным «аналоговым» носителем данных? Пожалуй, в условиях экстремальных температур и отсутствия технологий — это безусловный лидер.

Для защиты готового рисунка от размазывания профессионалы используют специальные фиксативы в аэрозолях. В бытовых условиях достаточно проложить листы калькой, чтобы исключить механическое трение. Помните: графит боится только физического воздействия и качественного винилового ластика.

Интересный нюанс: профессиональные художники часто затачивают карандаш ножом, оставляя 10-15 мм открытого грифеля. Это позволяет варьировать толщину линии от волосяной нити до широкого пятна, просто меняя угол наклона руки относительно плоскости стола.