Как делают карандаши: производство от лесозаготовки до упаковки

Карандаш состоит из двух главных частей — деревянного корпуса и пишущего стержня. Стержень получают из смеси тонкомолотого графита и каолиновой глины, а корпус вытачивают из мягких пород дерева, чаще всего кедра или липы. Оба компонента производят параллельно и соединяют на одной линии: деревянные планки с канавками и стержни в них склеивают, после чего заготовки распиливают и шлифуют до знакомой шестигранной или круглой формы.

Как делают стержень

Основные компоненты стержня — графит и глина в разных пропорциях. Чем больше глины, тем твёрже стержень (маркировки H, 2H, 3H и выше), чем больше графита, тем мягче и темнее линия (2B, 4B, 6B). Цветные стержни вместо графита содержат каолин, тальк и пигменты.

Графит и глину раздельно размалывают в шаровых мельницах до размера частиц 2–5 микрон. Затем их смешивают с водой, получая однородную пластичную массу, и несколько суток вымешивают в промышленных миксерах. Готовое тесто пропускают через экструдер под давлением около 40 атмосфер: непрерывный жгут диаметром 2–3 мм выходит из фильеры и нарезается на отрезки нужной длины. Сырые стержни очень хрупкие, поэтому их осторожно раскладывают на поддоны и сушат при 70–80 °C несколько часов, а затем обжигают в туннельных печах при 900–1200 °C. При обжиге глина спекается, превращая стержень в прочный стекловидный материал. После охлаждения стержни пропитывают восковым расплавом или маслом при температуре около 70 °C: жировая пропитка улучшает скольжение и делает линию насыщеннее.

Подготовка деревянных планок

Для карандашного производства в России традиционно используют сибирский кедр (Pinus sibirica) и некоторые сорта липы — эти породы хорошо затачиваются и не раскалываются. Распиленные брёвна выдерживают на воздухе или в сушильных камерах до остаточной влажности 6–8%. Затем доски нарезают в планки толщиной 5 мм, шириной 180 мм и длиной около 190 мм.

Планки пропаривают в автоклавах при 120 °C: это удаляет смолы и открывает поры дерева. После автоклава их пропитывают парафином или воском — планка становится стабильнее по размерам и легче поддаётся заточке. На поверхность каждой планки прорезают несколько параллельных канавок полукруглого сечения под диаметр стержня. Обычно на одну планку приходится 6 или 7 канавок.

Сборка, шлифовка и покраска

В канавки одной планки кладут готовые стержни, сверху накрывают второй планкой с симметричными канавками и прижимают прессом с клеем на основе ПВА. Слоёный блок выдерживают под давлением около 30 минут. После схватывания клея блок поступает на делительную пилу: дисковые фрезы распиливают его вдоль на отдельные заготовки карандашей. На этом этапе карандаш уже выглядит узнаваемо, но имеет грубую поверхность.

Заготовки проходят через профилирующий станок: набор фрез обрабатывает поверхность, придавая карандашу точный шестигранный или круглый профиль и одновременно полируя грани. Затем карандаши окрашивают в несколько слоёв лаком или краской на нитроцеллюлозной основе: автоматические линии наносят 5–7 слоёв с промежуточной сушкой при 50–60 °C. На финальном этапе на торец надевают металлический колпачок и вставляют ластик, а на боковой грани наносят маркировку твёрдости, торговую марку и другую информацию методом горячего тиснения или шелкографии.

Контроль качества

Готовые карандаши проверяют по нескольким параметрам: точность диаметра стержня (допуск ±0,05 мм), усилие затачивания, степень черноты или насыщенности цвета, прямолинейность стержня внутри корпуса. Кривой стержень — один из самых частых дефектов: он приводит к тому, что при заточке стержень сразу ломается. Для обнаружения таких дефектов применяют рентгеновский или лазерный контроль на линии. Производительность современного карандашного предприятия составляет десятки миллионов штук в год.