Карандашами мы пользуемся начиная с детского сада. 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. Но при этом есть и общие моменты, которые являются основополагающими для производственного процесса.
Классический деревянный карандаш имеет важный компонент – древесину, от качества которой зависит эксплуатация этого аксессуара. Понятно, что не каждое дерево годится для этих целей. В прошлом в промышленности использовалась древесина вирдижнского или красного кедра, который относится к роду можжевельников. Длинные волокна, отсутствие сучков, легкость в обработке – вот что привлекало внимание в этом материале. Но ввиду дороговизны европейские и американские бренды, производящие карандаши, стали использовать древесину калифорнийского кедра. Причем на ее основе создаются высококачественные изделия, которые используются в графических и художественных целях.
В большинстве случаев карандаши изготавливаются из ольхи, липы, сосны, калифорнийского и сибирского кедра, а также такого редкого дерева, как джелутонг. Из какого дерева делают карандаши в нашей стране? В большинстве случаев из ольхи и липы, которых на территории России огромное количество.
Ольха не является самым прочным материалом, зато у нее равномерное строение, что делает проще процесс обработки и сохраняет естественный природный цвет. Что касается липы, то она отвечает всем эксплуатационным требованиям, а потому используется при производстве и дешевых, и дорогих карандашей. За счет 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 орех.
Производство карандашей ведется с применением специального стержня. Графитный грифель состоит из трех компонентов – графита, сажи и ила, к которым часто добавляются органические связующие. Причем графит является постоянным компонентом, в том числе и цветным, так как именно грифель оставляет на бумаге след.
Стержни создаются из тщательно подготовленной массы, которая имеет определенную температуру и влажность. Важно, чтобы смесь не пересыхала, так как это скажется на износе оборудования. 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 их только прокалить в специальных тиглях. Затем стержни подвергаются обжигу, а после него выполняется жировка: образовавшиеся поры под давлением и при конкретной 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. Здесь процесс производства стержня следующий:
Примечательно, что производство карандашей ведется с учетом потребительских свойств изделий. Так, дешевые 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.
Производство карандашей ведется из хорошо отобранной древесины, которая обрабатывается для получения брусков. Обязательно выполняется торцевание брусков по длине карандаша, причем нужно учитывать припуски, так как произойдет усушка материала. На специальном многопильном станке выполняется распил брусков на дощечки, которые подвергаются пропитке парафином в специальных автоклавах. Эта процедура способствует улучшению механических свойств будущего изделия.
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.
От оболочки зависит простота и красота карандаша. Так как делают карандаши из дерева, то она должна отвечать следующим требованиям:
Производство карандашей ведется с использованием разнопланового оборудования. Например, очистка глины, из которой впоследствии будет создаваться графитный стержень, требует наличия специальных мельниц и дробилок. Обработка перемешанного теста ведется 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, причем 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.
Как изготавливают карандаши на производстве дальше? 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 граненой, или овальной формы. Важную роль играет крепление грифеля в деревянном корпусе: это должно делаться прочно и надежно, 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.
Качество окраски зависит от того, насколько отвечают установленным требованиям сами лакокрасочные материалы, правильно ли налажена грунтовочная машина, соблюдены ли сроки сушки карандашей на ленте. Любая карандашная фабрика использует быстросохнущие составы, которые образуют на поверхности твердую, прочную и эластичную пленку, хорошо сцепляющуюся с поверхностью древесины.
Окраска выполняется специальными грунтовочными красками, которые обладают определенной вязкостью и содержат в себе пигменты. Если пигментная часть будет большой, это снизит блеск пленки и потребует дальнейшее нанесение на поверхность нитролака. Даже простые карандаши подвергаются лакированию с использованием нитроцеллюлозного глянцевого лака.
Если карандаш темных оттенков, то он окрашивается как минимум в 5 слоев и в 4 слоя лака. Для достижения светлых оттенков используется сочетание 7 слоев краски с 4 слоями лака. При этом для равномерного и аккуратного покрытия важно, чтобы поверхность имела максимум 18 слоев. Окрашивание торцевых частей карандашей выполняется в окунальной машине, в которую опускается рама с расположенными на ней карандашами.
В зависимости от того, как делают карандаши и из каких материалов, может варьироваться и их оправа. В традиционном варианте грифель имеет деревянную оправу, однако современный рынок предлагает широкий выбор изделий в пластиковом, лакированном и даже бумажном корпусе. С одной стороны, это прибавляет им красоты и необычности, с другой, при падении от таких карандашей мало что останется.
Уже после покраски карандаши подвергаются финишной отделке. Для этого используются различные штампы и фольга разных цветов. Называется данный процесс обработки термостатированием.
Все цветные и простые карандаши отличаются твердостью грифеля, что находит отражение в их маркировке. Выбирать их нужно так: чем более плотная и твердая бумага, тем более твердым должен быть графитный стержень. Но слишком твердый графит может повредить бумагу. В России можно купить карандаши следующей маркировки:
О маркировке следует знать при выборе карандашей для создания чертежей или рисования в соответствующей технике.
Из чего делают карандаши простые, мы уже разобрались. Теперь нужно понять, когда и как появились цветные карандаши. Известно, что первые изделия с цветным грифелем появились еще в 1820 году, правда, кто их изобрел, так и осталось загадкой. В основе цветного грифеля лежит сочетание соединяющего вещества, цветных пигментов и наполнителя. В качестве соединяющего вещества выступает клей каолин, за счет которого формируется и форам грифеля. В качестве цветных пигментов используются хорошо измельченные цветные материалы высокого качества, причем пигмент может быть органической или неорганической основы. Сами цветовые пигменты создаются на основе материалов, которые обладают стойкостью к выгоранию под влиянием солнечных лучей и экологической безопасностью. На сегодняшний день карандаши выпускаются в 36 цветовых оттенках соответственно международной шкале оттенков Pantone. Что касается наполнителей, то в этом качестве используются каолин и мел, которые подвергаются тщательному измельчению.
fb.ru
Людям, выросшим в советское время, наверняка знаком карандаш, который в смоченном виде писал фиолетовым цветом и никак не желал стираться. Хотя общеупотребительное название такого карандаша – химический, его верное название – копировальный, поскольку изначально он применялся именно для копирования документов.
Среди компонентов грифеля химического карандаша присутствуют графит, глина, анилиновые краски (красители эозин, родамин, аурамин) и связующие вещества. В зависимости от процентного содержания связующих веществ различаются показатели твердости/мягкости карандашей. Точные пропорции компонентов варьируются от производителя к производителю.
Давно используемый химический карандаш можно отличить от обычного по синевато-фиолетовому цвету древесины у острия.
В сухом виде химический карандаш пишет серебристо-серым оттенком, как всем привычный простой карандаш. И на вид их практически не отличить. Но стоит намочить надпись или сам карандаш, как оставляемый им след приобретает характерный фиолетовый цвет. В большей или меньшей степени грифель растворяется многими жидкостями, но лучше всего водой, на втором месте следует спирт.
Для смачивания стержня в некоторых карандашах делается даже небольшой и обычно резиновый резервуар с жидкостью. Вода вытекает из него самотеком либо при нажатии пальцем.
В отличие от обычных карандашей, на концах копировальных никогда не встретить резинок. Причина этому проста – следы его не стираются, потому что красители проникают глубоко в структуру волокон бумаги.
Помимо бумаги, химический карандаш позволяет оставлять отметки на таких поверхностях, где обычный не пишет – стекло, керамика, металл, влажная древесина и т. д. В связи с этим он был очень популярен в почтовой службе для надписей на посылках.
Изначально основной сферой применения этого вида карандашей было копирование документов, с чем не справлялись существовавшие тогда другие канцелярские принадлежности. Перьевая ручка не оставляла на экземплярах-копиях заметных следов, а грифель обычного карандаша хоть и мог продавить несколько слоев бумаги, но при этом рвал ее, а кроме того, легко стирался.
Бумага, которую впоследствии требовалось скопировать, заполнялась карандашом, затем смачивалась водой и с помощью пресса прижималась к чистому листку бумаги. Получался зеркальный отпечаток, который мог читаться либо через зеркало, либо с оборотной стороны листа, поднесенного к яркому источнику света.
Когда были изобретены и стали набирать популярность еще более удобные для письма шариковые ручки, для копирования стала применяться копировальная бумага, а впоследствии и электронные устройства, производство и применение химических карандашей значительно уменьшилось.
Сейчас химические карандаши не имеют былой популярности, хотя еще выпускаются. Однако они остались в применении в узких профессиональных сферах, где за все это время подходящей замены им так и не появилось, к примеру, при работе с древесиной (в т. ч. при постройке срубов). Обычный карандаш не способен оставить следов на намокшей древесине, а химический с этим отлично справляется. Также этот вид карандашей применяется в стоматологическом протезировании для пометок на протезах и их подгонки.
Поскольку такой карандаш может писать тогда, когда обычные ручки писать отказываются – в жару или сильный холод, он незаменим в походных условиях.
Химические карандаши можно найти в некоторых канцелярских магазинах, приобрести в интернете, а также в специализированных магазинах для художников.
По сходному принципу «работают» акварельные карандаши, имеющие внутри спрессованную акварель. В сухом виде они рисуют также как любые другие, а при смачивании штриховка становится менее заметной, а цвет приобретает большую яркость и насыщенность.
Нередко рекомендуется использовать химический карандаш для проверки меда. Для этого небольшое количество меда зачерпывается ложкой, наносится на бумагу или ладонь. Далее следует попробовать провести линию по поверхности или просто опустить карандаш в мед, и если след от него остается – это считается признаком ненатурального продукта либо меда с избыточным содержанием сахара и воды.
Однако этот способ сложно назвать надежным и достоверным. Качественные и натуральные, согласно более сложным и комплексным исследованиям, виды меда, нередко определяются как фальсификаты при проверке карандашом.
Химический карандаш содержит немалое количество вредных для организма соединений. Если его лизнуть, как часто делали любопытные советские дети, то легко заработать если не полноценное отравление, то легкое расстройство желудка точно. Попадание кусочков стержня в пищеварительную систему может привести и к более серьезным последствиям, например, язве желудка.
Если фрагмент карандаша каким-то образом повредил кожные покровы, есть риск воспаления и нагноения раны.
www.syl.ru
Самый чистый графит высокого качества имеет в своем составе большое содержание углерода. Чистейшие виды (в составе которых около 98-99% углерода) привозят из Шри-Ланки, но, несмотря на это, в мире есть много мест разработки графита, от Мехико до Кореи. Перед тем, как графит поставляют производителям карандашей, его измельчают до порошка, частицы которого имеют очень маленькие размеры.Мягкость или твердость грифеля карандаша зависит от того, какая используется пропорция между глиной и графитом: стержень тем тверже, чем больше глины в его составе. У глины, как составляющей, есть две основные функции: до обжига она дает возможность сохранить смесь цельной, а после него выступает в роли жесткой цементирующей среды, которая позволяет удержать на месте графит.
Производство грифеля карандашаВ составе грифеля карандаша глина может быть в виде пластичных или комовых глин из самых разных отложений. Это – коллоидные по своей природе и размерам частичек силикаты. Сначала в глину добавляют воду, чтобы образовать взвесь – глинистый раствор. Затем ее перемещают в шаровую мельницу, в которой графит перемалывается до самых мелких частиц. Результат этого действия – образование однородной смеси (с полностью смешанным составом).При испарении вода уходит, таким образом, сформировалась твердая графитовая глина, которая имеет оригинальное название «пирог», который также измельчается до образования порошка, состоящего из мелких частиц. Затем нужно добавить определенное количество воды, после чего твердую массу прессуют в заготовки или в форму цилиндра, имеющего диаметр 15-17.5 см и длину около 37.5 см. При помощи прессования в вакууме вытягивается воздух, который остался, а благодаря головке молота всю эту массу помещают в экструзионный пресс, после обработки головкой которого материал принимает вид спагетти. Полученный материал нарезается в карандаши, затем просушивается, чтобы ликвидировать оставшуюся влагу. В структуре полученного продукта остаются пустоты, в которых до сушки находилась вода. Далее грифели обжигаются при температуре около 1000 градусов по Цельсию. Этот процесс помогает сделать мягче состав глины; связанную химически воду, таким образом, удаляют из стержня, смыкаются частицы глины, образуя при этом структуры. Для высококачественного выполнения обжига необходим высокий уровень профессионализма производителя.На этом этапе грифель груб настолько, что его можно использовать в рисовании или письме, из-за этого его пропитывают расплавленным воском. Воск применяют, так как его фактура дает возможность изменить твердость или мягкость карандаша. При погружении грифеля в воск благодаря пузырькам воздуха можно увидеть, что там, где во время экструзионного процесса была вода, теперь находится воск.
Непосредственно производство карандашаПроцесс производства является полностью автоматизированным. На иллюстрации ниже видим затачивание и маркировку продукта.
Деревянная оболочка карандашаДля первых карандашей британцы использовали кедр из Флориды; также распространенным было использование древесины, которая оставалась от сношенных железнодорожных шпал, в изобилии пропитанных маслом, а также они были обработаны паром поездов. Это длилось на протяжении 30-х годов ХХ века. Далее стали использовать кенийский кедр, который поставлялся в виде тонких планок.Параметры карандаша: форма и размерУчитывая то, что большая часть карандашей производится длиной 17,5 см, оболочка карандаша, диаметр и форма его грифеля могут меняться. Обыкновенные карандаши, в отличие от плотницких, которые имеют прямоугольную форму, в основном бывают округлыми или шестигранными. В некоторых видах работы можно использовать карандаши, имеющие тонкий корпус. Их недостатком является то, что при продолжительной работе от него устает рука.
Карандаш с шестью гранямиТакого типа карандаши удобно держать в руке, так как указательный палец находится на одной грани, а средний и большой – на двух других. Этот карандаш прочно сидит в руке, а это дает возможность делать контурный или письменный виды работы.
Круглый карандашСамый толстый стержень используют в разноцветных карандашах или в мягчайших графитовых карандашах, где для работы важен не только кончик, но и боковая сторона на стержне. Стандартные остро заточенные графитовые карандаши, которые применяют как для письма, так и для рисунка, невыгодные тем, что в них используется всего 5-10% стержня. Именно поэтому стоит отдавать предпочтение карандашам, у которых стержень-сердечник тоньше.
Как создать эффект тонального ровного покрытияЧтобы равномерно затонировать обширные участки, нужно использовать плоскую сторону грифеля ( она возникает в процессе работы). Возможно получить ровный тон, если давить на карандаш одинаково. Но если бумаги будет касаться грань, образованная плоской стороной грифеля (она имеет поверхность, меньшую по площади), то можно наносить штриховку, не меняя силу нажима на карандаш.
Нравится Загрузка...
risuem.net
Само название «карандаш» пришло с востока и в переводе означает «черный камень» или «черный сланец». Считается, что история создания карандаша началась с XIV века, когда появился «итальянский карандаш», который представлял собой глинистый черносланцевый стержень, завернутый в кожу. Позднее сланец был заменен порошком из жженой кости, замешанным с растительным клеем. Линии, нарисованные этим карандашом, были насыщены цветом.
А вот прародителями карандаша считаются свинцово-цинковые и серебряные палочки, состоящие из куска проволоки, которую иногда припаивали к ручке, их называли «серебряными карандашами». Писать такими инструментами было тяжело, так как нельзя было исправить уже сделанное, да и линии выходили не особо четкими.
С XVI века в истории карандаша наметились изменения, именно тогда для ведения записей начали использовать графит. За короткое время он стал настолько популярен, что европейские залежи «черного мела» отрабатывались очень быстро. Это продолжалось вплоть до открытия месторождения графита в Кемберленде (Англия). Тогда монархом был издан указ, в котором запрещалось вести добычу «черного мела» дольше полутора месяцев в год и вывозить его за границу. Поэтому весь графит того времени в Европе имел контрабандное английское происхождение, а цены на него взлетели до небес. В то же время французами был придуман «парижский карандаш», состоящий из черной сажи и светлой глины, отличавшийся особой мягкостью. Сначала графит использовался в виде палочек только для рисования, а с появлением у них обертки, и для письма. В трактате о минералах Конрада Геснера 1565 года находится первое описание карандаша из графита, вставленного в дерево.
Первое массовое производство деревянных карандашей было организовано в Германии. Нюрнбергские производители стали применять смесь графита, серы и клея. Качество таких карандашей было хуже, чем из чистого графита, зато цена снижалась в разы. Этому также способствовала неоднородность состава стержня, а порой в середине он и вовсе отсутствовал.
История карандаша претерпела кардинальные изменения в конце XVIII века, когда французский изобретатель Николя Жак Конте предложил использовать для производства карандашных стержней смесь, в состав которой входили, помимо графита, сажа, глина, крахмал и вода. После объединения компонентов, их следовало обжечь. При этом изменение пропорций входящих в состав глины и графита, позволяло получать грифели разной твердости. С увеличением графита стержень становился мягче и темнее, а при возрастании количества глины – тверже и светлее. Всего через полвека существовало почти двадцать способов изготовления черных стержней на основе графита. К примеру, сейчас их двадцать один.
Практически одновременно с Конте свой карандаш из смеси глины и графита придумал австриец Йозеф Гардмут. Он имел собственную фабрику по изготовлению керамической посуды, где применялись тигли из этой смеси. В России к истории создания карандашей приложил свою руку М.В. Ломоносов, именно он организовал производство деревянных карандашей в Архангельской губернии. Он же вывел дневную норму для одного мастера, равную 144 штукам и называемую гросс, которая используется и в наши дни во все мире.
В 1869 году американец А.Т. Кросс создал первый механический карандаш, поместив графитный стержень в металлическую трубку и создав приспособление для его выдвижения.
Начало ХХ века ознаменовалось многими открытиями в области создания карандашей. Так, в России в 1913 году Гиндельман запатентовал свой механический карандаш, грифель которого двигался с помощью гайки в металлическом канале. А через три года японец Хаякава изготовил механический карандаш таким, каким знаем его мы сейчас.
За время истории существования карандаша постоянно совершенствовалась и его оболочка. Так, чтобы он не скатывался со стола, форму его сделали шестигранной. Потом в верхний конец поместили ластик. После изобретения пластмассы нашлась достойная замена древесине. А создание механического карандаша в металлической оболочке довершило его облик.
xn----dtbjalal8asil4g8c.xn--p1ai
1
Черданцева Л.А. 11
Текст работы размещён без изображений и формул.Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Не похож на человечка, но имеет он сердечко, И работе круглый год он сердечко отдает. Чертят им или рисуют. Грифель по листку танцует. Он большой помощник наш, и зовётся … КАРАНДАШ.
1. Введение
Простой карандаш. Вот он лежит перед нами на столе. В нём нет ничего необычного или непостижимого, но, тем не менее, без него в повседневной жизни не обойтись. Он нужен всем и всегда, им можно писать, штриховать, обводить, линовать, рисовать, а главное – с ним можно проводить эксперименты!
Актуальность: я посмотрел фильм «Красная палатка» (выпуск 1939 год), в котором радист потерпевшего крушение дирижабля «Италия», Джузеппе Бьяджи, пытается восстановить радиосвязь и чинит рацию при помощи простого карандаша.
И я решил проверить, действительно ли грифель карандаша можно использовать в качестве проводника электрического тока.
Объект исследования: простой карандаш и материал для его изготовления – графит.
Предмет исследования: физические и химические свойства графита, который входит в состав карандаша.
Цель работы:
раскрыть свойства и возможности простого карандаша.
исследовать физические и химические свойства грифелей простых карандашей.
Задачи:
изучить виды, свойства карандаша и материала - графита;
провести анкетирование и опрос с целью определения знаний о карандаше у детей и взрослых;
создать компьютерную презентацию и лепбук « Простой карандаш».
Гипотеза:
Стержень простого карандаша обладает многими замечательными свойствами: можно рисовать под водой, на морозе, в космосе (жаль, что в космосе проверить не сможем!), которые имеют большое значение в промышленности, повседневной жизни, нанотехнологиях.
Методы исследования:
1. Теоретическое изучение информации.
2. Практические:
2. Основная часть
ГРАФИТ - аллотропная модификация углерода, наиболее устойчивая при обычных условиях. Графит - распространенный в природе минерал. Встречается обычно в виде отдельных чешуек, пластинок и скоплений, разных по величине и содержанию графита. |
Свойства
Графит - жирное на ощупь вещество черного или серо-черного цвета с металлическим блеском.
Свойства графита хорошо изучены и находят широкое применение. Образуется графит в результате вулканической деятельности при высоких температурах, поэтому и находят его в природе в магматических горных породах, где содержание кристаллического графита может доходить до 50%. Крупное графитовое месторождение находится в Тунгусском каменноугольном бассейне, образовавшееся в результате высокотемпературного воздействия на уголь – так называемая скрытокристаллическая форма графита, содержание которого лежит в пределах от 60 до 80%.
Физические свойства графитаЦвет графита варьирует от железо-черного до стального серого с характерным металлическим блеском. На ощупь минерал жирный, скользкий, пачкает пальцы и бумагу, при механическом воздействии расслаивается на отдельные чешуйчатые частицы. Именно это свойство графита позволяет применять его в карандашах.По сравнению с алмазом графит обладает меньшей твердостью и плотностью, а также графит электропроводен. Его теплопроводность зависит от степени нагрева. Графит обладает чрезвычайной огнеупорностью, его температура сгорания - 38500С.
Химические свойства графитаГрафит химически малоактивен: в кислотах не растворяется, с некоторыми солями и щелочными металлами образует соединения наподобие включений. С кислородом воздуха реагирует только при очень высокой температуре, образуя углекислый газ. Графит весьма инертен при нормальных условиях. Окисляется кислородом воздуха до углекислого газа выше 400 °С. Температура начала реакций тем выше, чем совершеннее кристаллическая структура графита.
Применение графита
Техническое применение минерала чрезвычайно разнообразно и обусловлено свойствами графита, главным образом его огнеупорностью и электропроводностью. Так, в металлургии графит используется для производства тугоплавких тиглей, чехлов для термопар, емкостей для кристаллизации. В литейном производстве графитовый порошок используется в качестве антипригарной присыпки, а также для смазывания литейных форм. Он также служит для изготовления электродов и нагревательных элементов электрических печей, скользящих контактов для электрических машин, анодов и сеток в ртутных выпрямителях, самосмазывающихся подшипников и колец электромашин, вкладышей для подшипников скольжения, втулок для поршневых штоков, уплотнительных колец для насосов и компрессоров, как смазка для нагретых частей машин и установок.
Даже в атомной энергетике замечательные свойства графита находят свое применение, в первую очередь, это его способность замедлять электроны в реакторах.
После облучения графита нейтронами его физические свойства изменяются: удельное электрическое сопротивление увеличивается, а прочность, твердость, теплопроводность уменьшаются на порядок. После отжига при 1000-2000 °С свойства восстанавливаются до прежних значений.
В ракетостроении сопла ракетных двигателей и многие элементы теплозащиты также производятся с применением графита.
Его используют в химическом машиностроении - для изготовления теплообменников, трубопроводов, запорной арматуры, деталей центробежных насосов и для работы с активными средами. Графит используют также как наполнитель пластмасс, компонент составов для изготовления стержней для карандашей, при получении алмазов.
3. Поисковая часть
3.1. Опыты
Опыт №1 «Изучение твёрдости простых карандашей»
Мы взяли три карандаша различной твёрдости 2Т, ТМ, М. Начертили каждым линию, а затем стёрли линии ластиком. Лучше всех стирается карандаш 2Т, а хуже всех – карандаш М, так как он глубже проникает в волокна бумаги.
Вывод: грифель карандаша — это специально обработанная смесь графита, глины, воска. Твёрдость грифелю обеспечивает глина. Когда мы рисуем, происходит расслоение кристаллической решётки графита и его атомы ложатся на поверхность шестиугольными плоскостями, чем больше в стержне графита, тем мягче грифель карандаша. В самих слоях атомы находятся близко друг к другу и поэтому очень тесно связаны. А вот между слоями расстояние больше, и держатся они друг за дружку не так сильно. Поэтому, когда проведешь карандашом по бумаге, слои легко отрываются и остаются на листе. Стереть карандаш резиновым ластиком легко потому, что при механическом воздействии (трении) возникают силы взаимодействия между молекулами резины и графита и, в то же время, разрываются силы, сцепляющие частички
графита. В результате ластик просто-напросто вытаскивает молекулы графита из бумаги.
Опыт №2 «Изучение свойств грифеля простого карандаша при низкой температуре»
Мы решили проверить, будет ли простой карандаш писать при низкой температуре. Для этого в морозильную камеру (где температура -18˚С) положили на 1 час простые карандаши и ручки. Когда мы достали из камеры холодильника ручки и попробовали ими писать, то они не писали, а образцы простых карандашей оставляли на бумаге ровный след, но чуть светлее, чем до испытания.
Вывод: в кристаллической решетке графита атомы углерода располагаются в виде параллельных плоских слоев, которые относительно далеко находятся друг от друга, при этом атомы углерода в каждой плоскости имеют прочные межатомные связи. Поэтому связь между слоями значительно слабее, чем внутри слоя, и под воздействием внешних сил происходит скольжение - смещение одних слоев относительно других. Но при низкой температуре, расстояние между атомами сокращается, межмолекулярное притяжение увеличивается, слои решетки становятся ближе друг к другу, поэтому слои не так легко отрываются друг от друга, и карандаш пишет чуть светлее, чем при комнатной температуре.
Опыт №3 «Изучение механических свойств грифеля простого карандаша под водой».
В ёмкость с водой мы опустили кусок фанеры и в воде попробовали написать на нем простым карандашом.
Когда мы вытащили из воды мокрый лист фанеры, то на нём хорошо видна надпись, которая была четкая и не растекалась. Это свойство простого карандаша используют дайверы. Тоже самое мы проделали с фломастером, но когда достали из воды кусок фанеры с надписью, сделанную фломастером –надпись стала растекаться и стекла с листа вместе с водой.
Вывод: графит – твёрдое вещество, притяжение между частицами большое, а диффузия между твёрдым и жидким веществами проходит с меньшей скоростью, чем между частицами пары жидкость (чернила фломастера) –жидкость (вода). Поэтому молекулы воды не смогли разрушить кристаллическую решётку графита.
Опыт №4 «Изучение взаимодействия грифеля и кислоты»
Мы взяли ручку, простой карандаш, фломастер и решили проверить будут ли они писать после воздействия на их стержни кислотой. Сразу после того как мы погрузили стержни в кислоту, писали и карандаш, и ручка, и фломастер, но после 20 минут – фломастер пишет очень плохо, а грифель карандаша оказался устойчив к воздействию кислотой и пишет также хорошо как и до эксперимента.
Вывод: графит устойчив к воздействию агрессивной среды.
Опыт №5«Изучение электропроводности грифеля простого карандаша»
Мы собрали электрическую цепь для того чтобы выяснить, проводит ли грифель простого карандаша электрический ток. Мы разомкнули цепь и вставили в неё грифель. Замкнули цепь. Лампочка загорелась. Значит, грифель проводит электрический ток.
Вывод: грифель простого карандаша проводит электрический ток, а грифель цветного карандаша не проводит электрический ток, так как в грифеле цветного карандаша графита нет, он выполнен из смеси белой глины и пигментов, или красителей.
Опыт № 6 «Измерение напряжения в электрической цепи»
В электрическую цепь вставляем грифель, закрепляем его в зажимах. В ходе опыта мы заметили, что напряжение в цепи уменьшается, если грифель длинный, и увеличивается, если грифель короткий (лампочка горит ярче)
Длина грифеля (L), см |
Напряжение в цепи (U), В |
7 |
1,9 |
4,5 |
2,5 |
3 |
2,6 |
1,5 |
3 |
Диаметр грифеля, см |
Длина грифеля (L), см |
Напряжение в цепи (U), В |
0,3 |
3 |
1,3 |
0,4 |
3 |
2,6 |
I = , R =
Вывод: напряжение в цепи меняется в зависимости от длины и площади сечения грифеля: чем короче грифель, тем напряжение больше, и наоборот, чем грифель длиннее – тем напряжение меньше. А если площадь сечения больше, то и напряжение больше. Значит, грифель является сопротивлением. Полученные результаты эксперимента подтверждают зависимость между физическими величинами, установленную Г. Омом
Опыт № 7« Изучение теплопроводности грифеля»
Концы карандаша, заточенного с обеих сторон, мы подсоединили соединительными проводами к источнику тока. Когда мы замкнули цепь – грифель стал накаливаться, и даже вначале задымился, а потом раскалился докрасна, и деревянный корпус карандаша загорелся.
Мы измерили температуру грифеля с помощью датчика температуры из лаборатории Архимед – температура резко возрастала: за 10 секунд температура поднимается на 4 , причём, чем дольше мы греем – тем выше температура.
Вывод: грифель обладает высокой теплопроводностью. Если к противоположным концам карандаша подключить электрический ток, то грифель быстро и сильно нагревается так, что корпус карандаша загорается.
Опыт № 8 «Исследование электризации графита»
Для того, чтобы проверить электризуется грифель простого карандаша, мы взяли различные материалы: шёлк, шерсть, бумагу. Мы натерли грифель шелком и поднесли к электроскопу. На приборе стрелка не отклонилась – грифель не имеет электрического заряда, при натирании шелком. Затем опыт повторили с другими материалами.
Вывод: мы электризовали грифель различными материалами, но грифель не электризуется, значит, графит – плохой проводник.
Опыт № 9 «Изготовление грифельной лампочки»
Мы захотели проверить, можно ли сделать грифельную лампочку?
К концам грифеля мы присоединили проводами источник питания. Когда замкнули цепь – грифель стал накаляться и вначале задымился, а потом раскалился докрасна и стал светиться. Мы закрыли банку крышкой для того, чтобы ограничить доступ кислорода (чтобы грифель не перегорел). С аккумулятором из машины у нас получилась грифельная лампа, а с гальваническим элементом «Трофи» грифель только нагревался, но не накалялся.
Вывод: лампочку из грифеля сделать можно. Чем короче мы используем грифель, тем быстрее он накаляется и ярче горит. Гореть такая лампочка может до 20 минут.
3.2. Социологический опрос
Я провёл социологический опрос и выяснил, что знают о простом карандаше и о его составной части – грифеле ученики моей школы. Было опрошено 45 учащихся 9 - 11 классов.
Результаты социологического опроса:
1. Пользуетесь ли вы простым карандашом? |
2. Может ли простой карандаш писать под водой? |
3. Пишет ли простой карандаш на морозе? |
4. Проводит ли грифель простого карандаша электрический ток? |
5. Используют графит в нанотехнологиях? |
6. Пишут ли простым карандашом в космосе? |
7. Знаете ли вы изобретателя простого карандаша? |
8. Будут ли в будущем пользоваться простым карандашом? |
Заключение
Целью моей работы было раскрыть свойства и возможности простого карандаша, исследовать физические и химические свойства грифелей простых карандашей.
Гипотеза: стержень простого карандаша обладает многими замечательными свойствами : можно рисовать под водой, на морозе, в космосе, которые имеют большое практическое значение в промышленности, повседневной жизни, нанотехнологиях.
В результате проведенных экспериментов я выяснил:
- в кристаллической решетке графита атомы углерода располагаются в виде параллельных плоских слоев, которые относительно далеко находятся друг от друга, при этом атомы углерода в каждой плоскости имеют прочные межатомные связи. Поэтому связь между слоями значительно слабее, чем внутри слоя. Но при низкой температуре, расстояние между атомами сокращается, межмолекулярное притяжение увеличивается, слои решетки становятся ближе друг к другу; поэтому слои не так легко отрываются друг от друга, и карандаш пишет при низкой температуре чуть светлее, чем при комнатной температуре,
- грифель не электризуется, значит, графит – проводник;
- диффузия между твёрдым и жидким веществами проходит с меньшей скоростью, поэтому молекулы воды не смогли разрушить кристаллическую решётку графита. Грифель простого карандаша пишет под водой;
- грифель простого карандаша оказался устойчив к воздействию кислотой;
- грифель простого карандаша проводит электрический ток;
- напряжение в цепи меняется в зависимости от длины и площади сечения грифеля. Грифель является сопротивлением;
- грифель обладает высокой теплопроводностью;
Моя гипотеза полностью подтвердилась: стержень простого карандаша обладает многими замечательными свойствами: можно рисовать под водой, на морозе, в космосе, а также графит, который входит в состав простого карандаша имеет большое значение в промышленности, повседневной жизни, нанотехнологиях.
Даже в современном мире, охваченном компьютеризацией, карандаш всегда под рукой у каждого человека любой профессии.
И мой социологический опрос (80%) подтверждает мою гипотезу об использовании простого карандаша в будущем.
Литература
1. История мировой культуры. Справочник школьника. – М., 1996 г., 608 с.
2. Осипенко В. История карандаша.// «Юный художник».
3. Толковый словарь Ожегова. - М., 1997 г.
4. Филонов М. Возьмите в руки карандаш.// Книжное обозрение. – 1998. –
5. Я познаю мир. История вещей. – М., «Издательство АСТ», 1998 г. – 512 с.
Интернет – источники:
http://t3.deti.spb.ru
http://kultura.kubangov.ru
www.katod.com.ru
http://www.leadholder.com
http://www.chat.ru/~divlor/2c2a.htmlhttp://www.chat.ru/~divlor/2c2b.html
http://www.chat.ru/~divlor/2c2b.htmlhttp://www.chat.ru/~divlor/2c2c.html
http://www.chat.ru/~divlor/2c2b.htmlhttp://www.chat.ru/~divlor/2c2c.html
http://www.chat.ru/~divlor/2c2c.html
17
Просмотров работы: 1583
school-science.ru
www.freepatent.ru
Изобретение относится к бытовой химии, в частности к твердым составам для окрашивания различных поверхностей: бумаги, картона, холста, резины, дерева, стекла и т.д., и может быть использовано для художественных целей. Состав карандаша включает пигмент-наполнитель, масло и в качестве твердого связующего материала - стеарин, парафин, олеин, церезин, воск экстракционный и буроугольный, антистаритель или их смесь, а также дополнительно содержит соединения щелочных, щелочноземельных металлов, алюминия и/или цинка. Состав позволяет создавать маркировочные карандаши для различных субстратов и широкого диапазона применения, производить масляную сангину, соусы различных тонов и твердости. Состав позволяет создать карандаш для исправления ошибок в машинописном тексте. Карандаш не имеет неприятного запаха и в течение пяти лет не изменяет потребительских качеств. 1 табл.
Изобретение относится к бытовой химии, в частности к твердым составам для окрашивания различных поверхностей: бумаги, картона, холста, резины, дерева, стекла, пластика и т.д., и может быть использовано для художественных целей.
Известен состав для пастельных карандашей, включающий в себя полимеризованное растительное масло, твердый горный воск, наполнители и пигменты. (А. С. CS 251878, 15.07.88 г.). Известен также состав карандаша, содержащий церезин, парафин, двуокись титана, стеарин, окись алюминия, канифоль, масло минеральное, неорганический пигмент (А.С. SU 960214, 23.09.82). Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является японский патент (N 56-47463, 30.04.81), в котором приводится состав мелков для рисования, их получают на основе композиций, содержащих 3 - 15% высыхающего масла (рыбий жир, талловое масло), 10-12% минерального масла, 3-15% пигмента, 20-40% полиэтилена с т.разм. 60-100oC и наполнителя. Главным недостатком этого патента является широкое использование пищевых и дефицитных продуктов, узкая сфера применимости карандаша, невозможность длительного хранения мелков, неприятный запах мелка после нескольких месяцев хранения, большая маркость мелка (карандаша) и покрытия. Цель настоящего изобретения а) Расширение номенклатуры производимых изделий (художественный соус и сангина, маркировочные карандаши, масляная художественная пастель, лессировочная и фактурная (рельефная) пастель, карандаш для исправления ошибок в машинописном тексте). б) Увеличение сроков хранения изделий. в) Исключение из состава композиций дорогостоящих и дефицитных продуктов. г) Улучшение потребительских качеств карандашей. Поставленная цель достигается тем, что состав карандаша, включающий пигмент-наполнитель, масло и твердый связующий материал, в качестве твердого связующего материала содержит технический стеарин, парафин, олеин, церезин, воск буроугольный или экстракционный, антистаритель или их смесь, а также дополнительно соединения щелочных, щелочноземельных металлов, алюминия и/или цинка. В качестве технологической добавки и для расширения номенклатуры производимых изделий дополнительно могут вводиться нейтральные наполнители - мерталлит, бентонин, алюминиевый или бронзовый порошок и т.д. В качестве пигмента, в зависимости от желаемого цвета, используются пигменты как органического, так и неорганического и комплексного происхождения, а также их смеси. Технология получения карандашей состоит в следующем. В реактор, снабженный мешалкой, загружают рецептурные количества органических компонентов и расплавляют их при перемешивании, в расплав добавляют порошкообразную смесь пигментов и солей металлов. После тщательного распределения всех компонентов в однородную жидкую массу, ее разливают в цилиндрические стеклянные формы, охлаждают и выдавливают из формы. Готовые карандаши оборачивают в бумагу, целлофан, фольгу или специальные футляры. Составы карандашей по примерам 1 - 12 приведены в конце текста. Получаемые в примерах 1-12 карандаши отличаются от прототипа более широким диапазоном окрашивания - от прозрачной (лессировочной) N 7 до фактурной (рельефной) N 5, N 6, широкий диапазон адгезии в различным подложкам: от очень гладких (стекло, пластик), до грубо шероховатых (фанера, дерево, холст). Заявленный состав позволил наладить производство масляной художественной пастели "Глория" - эта масляная пастель впервые стала производиться в России и уже не один год с 1994 г. используется художниками России и других стран. Заявляемый состав позволил создавать маркировочные карандаши для различных субстратов и широкого диапазона применения, производит масляную сангину, соусы различных тонов и твердости, которые еще нигде не производятся. Заявляемый состав позволил создать карандаши для исправления ошибок в машинописном тексте, который также стал производиться впервые в мировой практике. Карандаши не имеют неприятного запаха, которым обладает карандаш, произведенный по патенту Японии, и в течение пяти лет не изменяет своих потребительских качеств. Качество из состава карандаша дорогостоящих и дефицитных компонентов позволило снизить цену изготовляемых карандашей по сравнению с аналогами. Красочные покрытия карандашей, в т.ч. и масляной художественной пастели "Глория", не требуют закрепления фиксативом, что всегда необходимо делать при работе с обычной художественной пастелью (например, производимой в России, г. Подольск). Масляная пастель "Глория" обладает меньшей степенью маркости по сравнению с прототипом (3), сухой пастелью г. Подольска и масляной пастелью фирмы "Talens" (Голландия), которая проверялась путем создания оттиска на бумаге, приложенной с одинаковым давлением на красочные покрытия сравниваемых пастельных карандашей. Изменением в составе карандашей таких компонентов, как воск и соединений металлов, можно варьировать термостойкость карандаша, износостойкость и адгезионные качества покрытия. При выходе компонентов состава за указанные в формуле изобретения граничные значения карандаши теряют свои потребительские качества.Формула изобретения
Состав карандаша для нанесения красочных покрытий, включающий масло, твердый связующий материал и пигмент-наполнитель, отличающийся тем, что в качестве твердого связующего материала содержит стеарин, парафин, олеин, церезин, воск экстракционный и буроугольный, антистаритель или их смесь и дополнительно содержит соединения щелочных, щелочноземельных металлов, цинка и/или алюминия при следующем соотношении компонентов, мас.%: Масло - 0,1 - 30 Твердый связующий материал - 10 - 90 Соединения металлов - 0,01 - 40 Пигмент-наполнитель - ОстальноеРИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3Похожие патенты:
Изобретение относится к сшивающему агенту и способу сшивания связующего полимера покрытия, молекулы которого содержат по меньшей мере по две карбоксильные группы
Изобретение относится к термореактивной порошковой композиции для покрытий
Изобретение относится к области лакокрасочных материалов
Изобретение относится к области получения латексов стиролакрилатных сополимеров, предназначенных для формирования антистатических покрытий
Изобретение относится к многоступенчатым радиационно отверждаемым латексным полимерам, к способу их получения и композиции покрытия, содержащей воду и полимер
Изобретение относится к лакокрасочным и защитным материалам и может применяться для защиты металлических, бетонных и деревянных поверхностей от атмосферной коррозии и разрушения, защиты наружных поверхностей химического оборудования с повышенной температурой стенок
Изобретение относится к композициям для формирования чертежно-графического покрытия, используемого для работы тушью в ручном и автоматическом режиме, карандашом, красками, фломастерами, и может найти применение в картографии, топографии, маркшейдерии, в работе конструкторско-проектных бюро и т.д
Изобретение относится к лакокрасочным составам, используемым при окраске зданий и сооружений по кирпичным, бетонным, оштукатуренным, деревянным и другим пористым поверхностям (кроме полов)
Изобретение относится к композициям для антикоррозионных покрытий с использованием сополимера на основе кубовых остатков V ректификации стирола (сополимер КОРС) и предназначено преимущественно для защиты металлических (в том числе стальных) конструкций, эксплуатирующихся в атмосферных условиях, а также для защиты бетонных и деревянных сооружений, подвергающихся атмосферному воздействию
Изобретение относится к лакокрасочным материалам и может быть использовано в машиностроении для защиты металлических поверхностей, работающих при повышенных температурах, в условиях высокой коррозионной агрессивности среды
Изобретение относится к области строительных и поделочных материалов, а именно к отделочным материалам для заделки трещин (полов, плинтусов, рам, оконных проемов, дверей), щелей, углублений на деревянных, бетонных, гипсовых и оштукатуренных поверхностях, для исправления и восстановления деформированных интерьеров в помещениях, для ремонта мебели, для приклеивания керамических, древесно-стружечных плиток, для лепки и формирования всевозможных изделий, поделок, объемных изображений при оформлении стендов, выставок, интерьеров, при изготовлении учебных пособий - муляжей (подобно материалу папье-маше)
Изобретение относится к водорастворимым лаковым связующим и способу их получения
Изобретение относится к составам для покрытий и может быть использовано для защиты поверхностей металлических изделий, изделий из полиуретанов, древесно-волокнистых и древесно-стружечных плит, а также ряда других материалов, от действия воды и агрессивных сред (кислот, щелочей), в частности для гидроизоляции и защиты различных промышленных объектов - строительных конструкций и деталей, оборудования, полов помещений, поплавков для хранилищ с нефтепродуктами и т.д
Изобретение относится к области лакокрасочных материалов, а именно к составам фосфатирующих грунтовок
Изобретение относится к составам для грунтования художественных изделий, преимущественно из древесины, и может быть использовано в сфере народных художественных промыслов и художественной промышленности, изготовляющих декоративно-художественные изделия, имеющих на поверхности декор (письмо, роспись, живопись, орнамент) красками и эмалями
Изобретение относится к области производства лакокрасочных материалов
Изобретение относится к строительным материалам, а именно к композициям для отделочных работ
Изобретение относится к лакокрасочной промышленности
Изобретение относится к бытовой химии, в частности к твердым составам для окрашивания различных поверхностей: бумаги, картона, холста, резины, дерева, стекла и т.д., и может быть использовано для художественных целей
www.findpatent.ru