III Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
ТАКИЕ НЕПРОСТЫЕ КАРАНДАШИ
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Почему я выбрал эту тему.
Однажды мне стало интересно узнать, как делают карандаши? Каждый ученик пользуется карандашами, ими можно писать и рисовать, а еще нарисованное можно стирать! Я решил узнать всё о карандашах, как они появились у людей, чем отличаются современные карандаши от старинных. Можно ли сделать карандаши, чтобы они были более прочные, экологически безвредные и дешёвые.
Цель работы:
Узнать, как делают карандаши, из каких материалов. Отчего зависит качество карандашей. Выяснить, можно ли делать карандаши не уничтожая деревья, не принося вреда окружающей среде.
План работы:
1. Теоретическая часть:
- Изучение литературы, материалов из сети Интернет об истории появления карандашей, о технологии и материалах для производства. Какие современные материалы могут использоваться для изготовления карандашей.
2. Обобщение полученных знаний.
Практическая часть.
Изготовление карандаша в домашних условиях, используя готовые грифели и бумагу.
Описание хода работы.
История карандашей
Начиная с XIII века художники рисовали тонкой серебряной проволокой, которую припаивали к ручке или хранили в футляре. Такой тип карандаша называли «серебряный карандаш». Существовал и «свинцовый карандаш» и «итальянский карандаш». Интересно, что художники и сейчас иногда применяют серебряные, свинцовые и итальянские карандаши, когда им нужно добиться определённого эффекта.
Примерно 500 лет назад в шахтах города Камберленд в Англии был обнаружен графит. Пастухи метили им овец. С этого времени началось производство карандашей. Поскольку графит очень маркий материал, стержень стали зажимать между кусками дерева или ветками. Оказалось, что так рисовать намного удобней!
В германском городе Нюрнберг знаменитая семья Фабер с 1760 года начала изготовление карандашей, используя графитовый порошок, что послужило началом истории фирмы Faber-Castell.
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 русский учёный Михаил Ломоносов в Архангельской губернии.
Из чего состоит современный карандаш?
Простой карандаш состоит из грифельного стержня и деревянного корпуса – «рубашки». Грифель карандаша имеет следующие составные части:
-
графит;
-
специальная глина
-
сажа – для придания черного цвета и мягкости стержня;
-
вода и крахмал – для формирования однородной массы.
Стержень (грифель) – основная рабочая часть карандаша. При производстве грифеля сухой порошок графита смешивают с глиной и водой. Чем больше глины, тем тверже карандаш, больше графита – мягче грифель. Графитную смесь пропускают через формовочный пресс, получая тонкие липкие веревочки. Их распрямляют, разрезают по размеру, сушат и направляют в печь для обжига. Готовые стержни отправляются на карандашную фабрику.
Процесс изготовления карандашей начинается с производства карандашной дощечки. При изготовлении карандашей на карандашных дощечках делают канавки для стержней. Дальнейшее напоминает приготовление бутербродов. Сначала желобки промазывают клеем. Графитовые стержни укладывают на нижний ряд дощечек с желобками. Свеженькие «бутерброды» сушатся в печи. После просушки заготовки разрезают на отдельные карандаши, и шлифуют. На готовый корпус карандаша наносят не менее семи слоев краски.
«Рубашка» карандаша – деревянная. Древесина для изготовления оболочки карандашей должна быть легкой, мягкой и прочной, не ломаться и не крошиться. Стружка должна завиваться, не скалываться и не ломаться. Дерево не должно поглощать влагу. Всем этим качествам соответствует виргинский можжевельник, произрастающий в США. В России качественные карандаши производят из кедра, а дешёвые из ольхи.
Сейчас, для экономии дерева корпус карандаша часто делают из пластмассы, а также выпускают цанговые, автоматические карандаши.
Виргинский можжевельник Кедр
Карандаши и экология
В мире ежегодно продают сотни миллионов карандашей, которые изготавливаются из древесины. Для их производства уничтожаются гектары лесных массивов. Из одного дерева можно изготовить примерно 170000 карандашей. Это много! Но только в России около 14 миллионов школьников, а ведь карандашами пользуются и взрослые и студенты. На производство карандашей уже использованы миллионы деревьев по всему миру! Кроме того при производстве карандашей используются химические вещества, заводы загрязняют воздух. Одно из решений проблемы – заменить деревянную оболочку карандаша например, на бумажную.
-
Перерабатываем бумагу на... карандаши!
Я узнал, что английская компания TreeSmart занимается производством карандашей из газет с 1998 года. Они используют готовые грифели и оборачивают их самыми обычными газетами.
Американская компания O'bon с 2003 года выпускает карандаши из макулатуры, решая таким образом сразу две проблемы: вырубки лесов и утилизации бумаги.
Экологические карандаши в значительной степени превосходят своих деревянных предшественников. В первую очередь карандаши O'bon не требуют больших затрат на производство. Используемый материал стоит во много раз дешевле древесины и благодаря O'bon во многих городах решена проблема переработки бумаги. Такие карандаши выгоднее для людей, поскольку расходуются они медленнее и значительно реже ломаются.
Эту же идею развивали четверо китайских дизайнеров, изготовив Office Waste Paper Processor (Офис васт пэйпа процессэ) – Офисный обработчик макулатуры. Небольшое офисное устройство перерабатывает бумагу и превращает ее в карандаши! Для работы этого аппарата потребуется запастись набором грифелей, а остального сырья, то есть бумаги, и без того много в каждом офисе.
А дизайнер из Лондона Ариана Прин (Ariane Prin) нашла, что опилки из деревообрабатывающей мастерской с мукой из столовой и водой легко превращаются в карандашный корпус, а жидкий графит из стекольного цеха — в грифель. Она испытывала разные составы карандашного теста и создала небольшой прибор, который может сразу выдавать готовый карандаш.
Оказывается даже такую простую и привычную вещь, как карандаш можно улучшить, придумать что-то новое.
Практическая часть
Я решил попробовать самостоятельно изготовить карандаш дома. Для этого мне потребовалось:
Набор стержней диаметром 1,5 мм;
Газетные и журнальные листы;
Клей ПВА;
Клейстер из крахмала;
Ножницы и линейка.
Полосу бумаги шириной 12 см я начал накручивать на стержень, смазывая его клеем. Первые карандаши я изготовил из листов старой тетради размером 12х21 см, смазанной клейстером. Следующий – из газетной бумаги и клейстера. Клейстер я использовал, так как он безвреден, не выделяет опасных веществ и дёшев в изготовлении.
Они получились немного рыхлые, бумага размокала и накручивалась неплотно. Такие карандаши нельзя точить в точилке, только канцелярским ножом.
Затем я сделал карандаши из глянцевой бумаги рекламного проспекта склеивая её клеем ПВА. После изготовления и просушки, карандаши были заточены и готовы к работе.
Последний карандаш был сделан из листа офисной бумаги, промазывая клеем только начало и конец листа. Этот карандаш получился самым ровным и плотным.
Опыт 1
Опыт 2
Опыт 3
Выводы:
Изготавливать карандаши из макулатуры возможно не только в промышленных условиях, но и дома. Проще делать карандаши из газет, но внешний вид и прочность лучше у карандаша из плотной, глянцевой бумаги (из старых журналов или рекламных буклетов). Клейстер дешевле, не заметен при высыхании, но плохо связывает стержень с оболочкой. Более прочный и жёсткий карандаш получается при склеивании клеем ПВА. Снаружи карандаш можно ничем не покрывать. А для тех, кто любит грызть карандаши, можно пропитать бумагу чем-то горьким и безопасным для здоровья. Толщину карандаша можно делать такой, какой удобно. Форма может быть круглой или треугольной. Карандаши из бумаги лёгкие, их приятно держать в руках.
Я думаю, что использование бумаги для производства карандашей позволит сберечь много древесины, Это экономично и позволит перерабатывать часть макулатуры прямо в офисах, школах, университетах.
Работая над этим проектом, я узнал много интересного об истории карандашей, об их производстве. Оказалось, что простой и привычный карандаш совсем не прост. Чтобы он был качественным, нужно много труда. А ещё, я понял, что даже над такой простой вещью можно задуматься и найти новый способ производства или применить новый материал. Сейчас очень важно всем беречь природу и больше использовать материалы вторичной переработки надеюсь, что и в России тоже будут производить экологичные, экономные карандаши из бумаги.
Использованные источники:
http://история-вещей.рф
http://www.i-staple.ru
http://www.ecobyt.ru
http://www.treesmart.com
http://www.vtorkarton.com
http://econet.ru