Скачать (124 Кб)

Возьмите в руки карандаш

Л. Стрельникова
Химия и Жизнь №7, 1982 г., с. 38-43

Такой обыденный предмет. Первый пишущий инструмент, который нам доверили взрослые. Он прост и уж совсем не загадочен. В самом деле?

А сколько, например, ему лет? И не занимал ли вас когда-нибудь вопрос: а как же в него запихивают грифель? И что было, когда карандаша не было? Пожалуй, с этого и начнем.

РОДОСЛОВНАЯ КАРАНДАША

В XII веке вам бы пришлось довольствоваться свинцовым стерженьком. Он был прадедушкой нашего современного карандаша и носил другое имя - штифт. В немецком языке это имя - Bleistift (свинцовый стержень) сохранилось и по сей день.

Первый мягкий бледно-серый след свинцового штифта появился еще в древности на листах пергамента. Правда, для текста он был бледноват. Им просто размечали строки. Более темную черту оставлял штифт "из двух частей свинца и одной части прокованного молотком олова". Линия со временем под действием кислорода воздуха темнела, но легко удалялась мякишем хлеба, пемзой - ластик придумали только в XVIII веке.

В эпоху Возрождения изысканной публике и людям искусства с большим успехом служил серебряный брат свинцового штифта. Его темно-серая черта коричне-вела при окислении, и стереть ее мякишем или пемзой было невозможно. Поэтому рисовать такими карандашами могли себе позволить только великие мастера рисунка, не наносящие на бумагу ни одной лишней или неточной линии. Сохранились серебряные рисунки Леонардо да Винчи, Дюрера и даже один серебряный штифт, принадлежавший Луке Кранаху.

Но у металлических карандашей были еще двоюродные братья, минеральные. Прежде всего это древесный уголь. Каждый при желании может изготовить для себя доброкачественный, угольный карандаш. Ченнино Ченнини в "Трактате о живописи" ("Trattato della pittura", 1437 г.) предлагает такой рецепт. Нужно взять "ивовые палочки, сухие и тонкие, нарезать их длиной с ладонь", "обстругать и очинить с обоих концов, как у веретена" и связать в пачки. "Возьми потом новый горшок и положи их в него столько, чтобы горшок был полон. Затем возьми крышку и замажь ее глиной, чтобы сделать горшок непроницаемым для дыма. Вечером пойди к булочнику, когда он окончит работу, поставь этот горшок в печь и оставь его там до утра, а утром посмотри, хорошо ли угли прожжены и достаточно ли они черны".

Но стоит ли трудиться? Уголь плохо держится на бумаге. Его необходимо закреплять. В XV веке в Италии не ленились: смачивали предварительно бумагу водным раствором клея, например гуммиарабика. Затем на высохшие листы наносили рисунки углем. Готовую работу подвергали действию водяного пара. При этом клеевой слой размягчался и, высыхая, прочно скреплял уголь с бумагой.

Рисунки художников всех эпох - живая иллюстрация истории карандаша.

Профильный портрет воина, выполненный Леонардо да Винчи (рисунок слева), сохранил следы серебряного карандаша.

Свинцовый карандаш. Его мягкие штрихи удачно использовал Камилл Коро в рисунке "Крестьянская девочка Эме Ренуаф с ребенком".

Сангина (франц. sanguine, от лат. sanguineus - кроваво-красный) впервые была введена в технику рисунка Леонардо да Винчи; используется художниками по сей день. Пример такой техники - на рисунке О. А. Кипренского "Натурщик".

Итальянский карандаш. Голландскому художнику Паулюсу Поттеру (XVII в.) было достаточно нескольких штрихов - и выразительный "Этюд кабана" готов.

И наконец, простой карандаш. Уверенным росчерком создал Анри Матисс лирический портрет-воспоминание "Памяти Анжелы Ламот" (1943 г.).

Когда в том же XV веке в Пьемонте был найден "черный камень", "черный мел", или попросту черный глинистый сланец, проблем с внедрением нового пишущего средства не было. А сегодня становится понятным происхождение слова "карандаш": тюркские корни "кара" - черный, "даш" - камень. Итальянский карандаш, не требовавший ночных походов к булочнику, быстро перекочевал в арсенал активных художественных средств. Месторождение в Пьемонте иссякло, его сменили залежи в Тюрингии, в Андалузии. Париж не располагал такими богатствами. Зато здесь догадались смешать белую глину с ламповой сажей. Так родился искусственный парижский карандаш, или "соус" (velourssauce, буквально - бархатный соус). Он был мягче и чернее итальянского и значительно меньше царапал бумагу.

Потом Леонардо да Винчи нашел сангину. Это "красный мел" - природный каолин, окрашенный окислами железа. (Его можно приготовить также искусственным смешиванием.) Красно-коричневые оттенки сангины как будто специально созданы для рисунков человеческого тела.

Леонардо много экспериментировал в технике живописи, правда, не всегда успешно. Многие из красок его изготовления вскоре осыпались с великих полотен. Так было с картиной "Тайная вечеря". Сохранить ее стоило больших трудов. Зато рисунки и портреты сангиной уцелели.

Если есть черный мел и красный мел, то почему бы не сделать цветной? Так подумали во Франции в том же XV столетии и изобрели пастель - снова мел с добавками разных натуральных пигментов. Pastel - французский вариант итальянского pastello (уменьшительное от pasta - тесто). "Художники делают эти карандаши в цилиндрической форме, окатывая их на мраморном камне, и сгущают их с примесью жира или гуммиарабика, или соков смоковницы, или сыворотки. Тем самым одни карандаши становятся мягче, другие же тверже",- писал лионский профессор Петрус Григориус в своем трактате "Syntaxeon artis mirabilis" в 1574 году. Младшая сестра в карандашной семье, пастель была любима художникам всех эпох.

НЕПРОСТОЙ ПРОСТОЙ КАРАНДАШ

Только в 1790 г. появились карандаши в привычной для нас форме. Этому предшествовало открытие месторождений графита в Англии. (Подробно о графите "Химия и жизнь" писала в 1976 г., №5.) Напомним только, что графит в смеси с глиной оказался хорош для письма. И установили это независимо друг от друга француз Н. Конте и чех И. Гартмут. В России первые графитные стержни изготовил М. В. Ломоносов. Но производство, хоть и кустарное, появилось только в 1848 году. Русские карандаши были плохого качества и не могли составить конкуренцию немецким карандашам солидной фирмы Фабера и Гартмана, наводнившим царскую Россию.

После революции поступление карандашей из Германии прекратилось, а первая карандашная концессия была создана у нас по предложению американского предпринимателя Арманда Хаммера в 1926 г., тогда же открылась фабрика им. Л. Б. Красина. В 1932 году государство выкупило концессию у Хаммера, сейчас это предприятие известно как "Московский завод пишущих принадлежностей им. Сакко и Ванцетти".

Технология изготовления черно-графитных, как скажут специалисты, или "простых", карандашей с 1790 года принципиально не изменилась; об этом можно прочитать в "Химии и жизни" (№ 6 за 1973 г.). Путь от сырья до карандаша складывается из нескольких этапов. Строго говоря, он объединяет от 60 до 100 операций, но здесь мы обо всех говорить не будем.

Сначала глину мешают с графитом. В зависимости от содержания глины карандаши различаются по твердости от 7Т до 6М, цифра при Т или М обозначает степень твердости или мягкости. Потом из массы выдавливают стерженьки. Не трудно вылепить грифель твердого карандаша, в котором много глины (6Т - это 68% каолина). Помните самодельных глиняных зверюшек? Труднее с мягкими карандашами. Глины мало, масса не лепится. Например, стержень 6М состоит из 80% графита и 20% каолина. Приходится добавлять связующее - пектиновый клей (кстати, на этом клее держатся этикетки консервных банок). Получают его из свекольных отходов. Между прочим, в апельсиновых корках пектина тоже 50%. Достаточно 6% пектинового клея, и масса для стержня 6М становится пластичной.

Сформованные грифели сушат и выпекают в печах. И тут наш пектиновый клей выполнивший свою миссию, выгорает. Теперь готовый грифель нужно одеть в деревянную оболочку. Для этого в кедровой досочке величиной с ладонь нарезают шесть ложбинок. Стержни укладывают в эти пазы и накрывают сверху второй такой же дощечкой. Дощечки, разумеется, промазывают клеем и склеенные заготовки выдерживают под прессом не менее пяти часов. Когда клей высох, машина распиливает заготовку на карандаши. На фабрике их называют "белыми", потому что они голенькие и без надписи. Прежде чем карандаш попадет к нам в руки, его четыре раза покрасят нитрокраской, дважды покроют лаком и отштампуют золотую надпись бронзовой фольгой.

Во всякой технологии есть тонкое место. В данном случае это "выпечка". Очень важно точно выдержать температуру при нагреве, обжиге и охлаждении. От этого зависит качество стержня. Не дожжешь - грифель получится мягче, чем задано. Пережжешь - еще хуже, замучаетесь точить такой карандаш. Грифель будет постоянно ломаться. Не случайно технологию изготовления стержней называют керамической; только к карандашу, к сожалению, привыкли относиться с меньшим почтением, чем к глиняной посуде. Особенно при разгрузке, ведь на коробках нет надписи "не бросать!"

"Деревяшка" должна, конечно, предохранять грифель от удара - если только стержень хорошо скреплен со своей оболочкой. Сегодня этой цели служит поливиниацетатный клей. Он долго сохнет, зато намертво схватывает древесину. Шов на деревянной рубашке карандаша не заметен даже при внимательном обследовании. Однако грифель с рубашкой этот клей скрепляет плохо. Если кто-то может предложить лучший клей, на фабрике им. Л. Б. Красина будут только рады.

Есть еще одна химическая задача. Хотелось бы заменить глину в графитном стержне синтетическим наполнителем, смолой. Во-первых, упростится технология - не нужна будет "выпечка". Во-вторых, большая прочность и пластичность массы позволит стержни делать тоненькими, как в Японии, диаметром 0,5 мм, а при нынешней технологии минимальный диаметр грифеля получается 1,2 мм.

И все-таки грех нам обижаться на наши "простые" карандаши. В прошлом году фабрику имени Красина, изготовляющую черно-графитные стержни и карандаши, посетила делегация всемирно известной чешской фирмы "Кохинор", и наш "Конструктор" получил наивысшую оценку за полное соответствие мировым стандартам. И "Орион", и "Союз", и все остальные 25 марок - тоже, потому что отличаются они один от другого только диаметром стержня и карандаша, длиной и формой рубашки (цилиндрические и с ребрышками).

Еще есть специальные карандаши - "Светокопия", "Люмограф" и "Чертежник", предназначенные для бескалькировочного черчения. Чтобы размножить чертеж, кальку обычно снимают вручную. Если же чертеж выполнен карандашом "Светокопия" или "Люмограф", то его размножит и копировальная машина. Дело в том, что в состав грифеля этих карандашей входят древесный уголь и сажа, поэтому линия получается гораздо чернее и контрастнее. Это машине и нужно.

ДВЕСТИ СОРОК ЦВЕТОВ РАДУГИ

Надо ли объяснять, что цветному карандашу графит не нужен. Стержень его состоит из глины, какого-нибудь красителя, клея, пропитан жиром. Производство карандашей, заложенное Хаммером, например, начиналось с шести цветов. Сырье привозили из-за рубежа: красители из Америки, можжевеловые дощечки из Европы. Сегодня мы прекрасно обходимся своими запасами (хотя и закупаем некоторые экзотические вещи, например японский воск). Каолин донецкий; тальк, - а его добавляют в стержень для лучшего скольжения по бумаге, - из Челябинской области; красители из Тамбова; жиры, саломас и стеарин тоже свои.

Со связующим сложнее. Пектиновый клей для цветных грифелей не подходит, слишком темный. С традиционным трагакантом много мороки - трудно очищается от механических примесей. Трагакант - это природный клей растительного происхождения, который выделяется из дикорастущего кустарника рода астрагал, если поранить ствол, и состоит из высокомолекулярных углеводов. Лучшие сорта привозят из Ирана; и очищенный от коры и песка трагакант весьма дорог. Хорошее связующее- карбоксиметилцеллюлоза практически вся уходит в кондитерскую промышленность на мармелад и пастилу... Поэтому карандашные мастера изготовили клей по собственному рецепту: 1 весовая часть крахмала "Экстра", 3 части воды и 0,2 части соды (для придания устойчивости коллоидной системе). Он получил бесхитростное название "аппаратин". Небольшая его основность бывает несовместима с некоторыми красителями, но их не так много. Аппаратин заменил пектиновый клей в простых карандашах.

Сегодня рецептур цветных стержней в нашей стране не шесть, как при Хаммере, а 240; энтузиастам карандашного производства пришлось с ними повозиться много. Например, Союз художников обратился на завод "Сакко и Ванцетти" с просьбой сделать карандаши, у которых цвет на рисунках под действием времени и света не менялся бы. Заказ выполнили, появился набор из 24 цветных карандашей "Светопрочный" на светостойких красителях. У "Живописи" история аналогична. Художники заказали пастелеобразный карандаш. Главное требование: должен ложиться на бумагу без усилий, равномерно и растушевываться. К обычной рецептуре добавили несколько процентов банного мыла, и все получилось. "Живопись" понравилась не только художникам, но и еще более требовательным женщинам - не художницам. Этот же способ использовали для карандашей "Геолог" -для полевых работ требуются очень мягкие карандаши. Кстати, черная "Живопись" - самый безвредный карандаш. Краситель здесь обычная ламповая сажа, или сажа марки 100.

Теперь о вредности. Даже взрослый человек иногда ловит себя на неприличном занятии - сидит и грызет карандаш. А что говорить о детях! Об этом помнят технологи и стараются отказаться от токсичных красителей. Так был изъят из обращения крон, в состав которого входит свинец (желтый свинцовый крон - PbSO₄·РbСrО₄, оранжевый - РbО·РbОО₄, красный - Рb(ОН)₂·РbСrO₄). И все-таки карандаши лучше в рот не брать, особенно желтый и синий, содержащие несъедобные красители желтый светопрочный и голубой фталоцианиновый. Для ясности назовем их на химическом языке: 2',5'-дихлор-4'-сульфокислота 1 -фенил-3-метил-пиразолона - 5 и фталоцианин меди. Голубой фталоцианиновый используют также для окраски японского воска. Если их взять соответственно 52 и 48%, то полуится карандаш-стеклограф, хорошо известный всем, кому приходится надписывать колбы.

Невозможно перечислить рецептуры всех 240 цветов, тем более что многие оттенки получаются просто: чем больше ТiO₂, тем бледнее. Ограничимся примером: такой изысканный цвет, как оливковый, получают смешиванием трех красителей - "желтый светопрочный", "красный Ж" и сажа газовая.

Есть еще и "химический" карандаш, имеющий, впрочем, к химии не большее отношение, чем все остальные. Настоящее его имя "Копировальный". Люди старшего поколения помнят то время, когда не было шариковых ручек и всю документацию под копирку полагалось заполнять только копировальными карандашами. Перьевая ручка не давала четкого следа на экземплярах-копиях, а простой карандаш для заполнения документов не надежен - легко стирается.

Другое дело копировальный. Если смочить грифель или сделанную им надпись водой, она становится яркой. Причина этого фокуса - водорастворимые красители: эозин, родамин, аурамин. Или, что то же самое, тетрабромфлуоресцеин, фталеин диэтил-м-аминофенола и т. д. Стереть надпись, сделанную химическим карандашом, не удастся, потому что эти красители начинают растворяться даже от ничтожного количества влаги, содержащейся в бумажном листе. Краска проникает между волокнами бумаги и удалить ее не так-то просто.

О "химических" карандашах правильнее говорить в прошедшем времени, потому что сегодня вы их нигде не купите: не производят, заменили шариковыми ручками. Поэтому с довольно-таки грязным производством решили проститься. Тем более, что работы хватает и без того. Немного жаль: Исключительно удобная вещь для надписывания посылок.

Твердость цветных карандашей лежит в интервале от 2М до 6М. Напомним, что все 15 степеней твердости умещаются между первыми двумя баллами минералогической шкалы Мооса, то есть между тальком и гипсом. Определяют твердость стержня на пластинках-эталонах из сплава металлов. Если грифель оставляет след, не царапая поверхность, твердость его соответствует эталону. Твердостью 6Т обладает сплав свинец-олово-сурьма-медь в соотношении 55:20:20:5. Сплав 80% свинца и 20% сурьмы имеет твердость ТМ, а чистый свинец - 4М.

"КАРАНДАШ В РЕКЛАМЕ НЕ НУЖДАЕТСЯ"

Этот афоризм принадлежит директору фабрики имени Красина А. С. Аникееву. Справедливо. Карандаш, как хлеб. Его не замечают, когда он есть. А когда его нет...

В первые дни Отечественной войны фабрика начала выпускать военную, более необходимую, казалось бы, продукцию - боеприпасы. И в Москве исчезли карандаши. Последовало указание правительства ни на один день не останавливать карандашное производство... Не уменьшилась потребность в карандашах и в наше время. Статистика утверждает, что человеку в год нужно 10 штук. А выпускают пока только три карандаша на душу населения. Как вы думаете, сколько предприятий в Советском Союзе заняты этим делом? Всего четыре. О двух из них мы говорили, они находятся в Москве. Остальные два в Томске и Славянске.

Карандашное производство уникально. В Москве нет учебного заведения, где готовили бы для него кадры, и обучение специалистов происходит прямо в цехах. А технология тоже нуждается в улучшении: оборудование старое, велика доля ручного труда. Современные автоматические линии недавно появились только на фабрике им. Красина.

Выбирая себе карандаш по вкусу, многие предпочитают кохиноровский. Чем он отличается от нашего? Принципиально ничем. Разница в сырье. Во-первых, графит для чешского карандаша привозят с острова Шри Ланка. Этот графит, содержащий до 99% углерода, один из лучших в мире. Он как будто специально создан для карандаша - настолько пластичен. Наш украинский графит не менее богат углеродом, но имеет другую структуру, а посему и не так мягок. Когда же грифель царапает бумагу (случается и такое), недобрым словом следует помянуть примеси - кварц и пирит, хотя их менее 1%. Во-вторых, карандаш "Кохинор" делают из виргинского можжевельника. Это "карандашное дерево" не нуждается в предварительной обработке, что очень важно для производства, и хорошо чинится. И еще такая древесина привлекает нас розовым цветом и приятным запахом.

Не совсем обычное изделие - японский карандаш. Внешне напоминает "Конструктор". На самом деле он весь синтетический: оболочка полимерная, стержень не керамический, а на основе смолы. Так вышли из положения в Японии, не обладающей запасами древесины и графита. Карандаш можно согнуть, чуть ли не завязать узлом. Это нисколько не скажется на его пишущей способности. У нас сырья для производства обычных карандашей пока достаточно. Да и требует карандашное производство менее 1 % вырубаемой за год кедровой древесины. На худой конец можно вспомнить об арче, родственнице можжевельника из семейства кипарисовых, произрастающей в Средней Азии. Ее древесина после необходимой обработки заменяет кедр. Кстати, в начале нашего века польская фирма "Маевский и К°" вывозила с этой целью арчу из Средней. Азии и экспортировала ее в Германию.

Вообще деревянные карандаши сегодня пользуются большей популярностью, чем синтетические. Так же, как и хлопок, и шерсть. Покупаем мы с вами карандаши практически по себестоимости. 1000 штук цветных в среднем обходятся производству в 15 рублей 39 копеек. Обидно, что пятую часть этой суммы мы буквально выбрасываем в мусорную корзину, исписывая карандаш не более чем на 4/5 его длины. Раньше продавались металлические колпачки и трубочки, удлиняющие карандаш, чтобы исписать его почти полностью. А теперь представим себе, что эти забытые колпачки появились в продаже. Кинутся ли покупать их современные школьники и даже их родители? Вряд ли. Не приходит в голову беречь карандаш. Он ведь так дешев и доступен...

Возмите в руки карандаш. Любой. У вас в столе наверняка найдется не один. И пожалуйста, отнеситесь к нему внимательно.