Kreide

---

Hintergrund

Kreide, die in Schulklassen verwendet wird, wird in schmalen Stäbchen mit einem Durchmesser von etwa 0,35 Zoll (neun Millimeter) und einer Länge von 3,15 Zoll (80 Millimeter) geliefert. Der Unterricht wird oft ganzen Klassen an Kreidetafeln (oder Tafeln, wie sie ursprünglich genannt wurden) mit Kreide vorgetragen, weil sich diese Methode als billig und einfach erwiesen hat.

Wie in der Natur gefunden, wird Kreide seit prähistorischen Zeiten zum Zeichnen verwendet, als sie nach Ansicht von Archäologen dazu beitrug, einige der frühesten Höhlenzeichnungen zu erstellen. Später verwendeten Künstler verschiedener Länder und Stilrichtungen hauptsächlich Kreide für Skizzen, und einige dieser mit Schellack oder ähnlichen Stoffen geschützten Zeichnungen sind erhalten geblieben. Kreide wurde zuerst für die Bequemlichkeit der Künstler zu Stöcken geformt. Die Methode bestand darin, natürliche Kreide zu einem feinen Pulver zu mahlen, dann Wasser, Ton als Bindemittel und verschiedene trockene Farben hinzuzufügen. Der resultierende Kitt wurde dann in Zylinder gerollt und getrocknet. Obwohl Verunreinigungen in vielen Farben natürliche Kreide erzeugen, fügten Künstler bei der Herstellung ihrer eigenen Kreide normalerweise Pigmente hinzu, um diese Farben lebendiger zu machen. Kohlenstoff wurde beispielsweise verwendet, um Schwarz zu verstärken, und Eisenoxid (Fe ₂ O ₃ ) erzeugte ein lebendigeres Rot.

Kreide wurde in den Schulräumen erst im 19. Jahrhundert zum Standard, als die Klassengrößen zunahmen und die Lehrer eine bequeme Möglichkeit brauchten, vielen Schülern gleichzeitig Informationen zu vermitteln. Die Lehrer verwendeten nicht nur große Tafeln, sondern die Schüler arbeiteten auch mit einzelnen Tafeln, komplett mit Kreidestiften und einem Schwamm oder Tuch als Radiergummi. Diese kleinen Tafeln dienten vor allem den jüngeren Schülern zum Üben. Stifte, die in Tintenfässer getaucht wurden, waren das bevorzugte Werkzeug zum Verfassen der endgültigen Kopie, aber diese waren älteren Schülern vorbehalten, denen man vertrauen konnte, dass sie kein Chaos anrichteten:Papier – zu dieser Zeit nur aus Lumpen hergestellt – war teuer.

Eine wichtige Änderung in der Beschaffenheit der Kreide im Klassenzimmer ging mit einer Änderung der Kreidetafeln einher. Tafeln waren früher schwarz, weil sie aus echtem Schiefer bestanden. Während einige Experten einen Wechsel zu gelben Tafeln und dunkelblauer oder violetter Kreide befürworteten, um das Schreiben auf Papier zu simulieren, wählten die Hersteller, als die Hersteller im 20. Gelb wurde die bevorzugte Farbe für Kreide.

Fast die gesamte heute produzierte Kreide ist staubfrei. Früher neigte weichere Kreide dazu, eine Staubwolke zu erzeugen, von der einige befürchteten, dass sie zu Atemproblemen beitragen könnte. Staublose Kreide produziert immer noch Staub; der Staub setzt sich nur schneller ab. Hersteller erreichen dies, indem sie ihre Kreide länger backen, um sie stärker zu härten. Eine andere Methode, die von einer französischen Firma verwendet wird, besteht darin, achtzig Prozent jedes staubfreien Kreidestifts in Schellack zu tauchen, um zu verhindern, dass die Kreide auf den Händen abreibt.

Rohstoffe

Der Hauptbestandteil der Kreide ist Calciumcarbonat (CaCO ₃ ), eine Form von Kalkstein. Kalksteinablagerungen entwickeln sich als Coccolithen (kleine Kalkplatten, die durch die Zersetzung von Planktonskeletten entstehen) sammeln sich an und bilden Sedimentschichten. Plankton, ein winziger Meeresorganismus, konzentriert das im Meerwasser natürlich vorkommende Kalzium von 0,04 Prozent auf 40 Prozent, das dann ausgefällt wird, wenn das Plankton stirbt.

Zur Herstellung von Kreide wird zunächst Kalkstein abgebaut, im Allgemeinen im Tagebauverfahren. Als nächstes muss der Kalkstein zerkleinert werden. Beim Primärzerkleinern, wie in einem Backenbrecher, werden große Felsbrocken zerkleinert; Beim sekundären Zerkleinern werden kleinere Brocken zu Kieselsteinen pulverisiert. Der Kalkstein wird dann in einer Kugelmühle mit Wasser nass gemahlen – einer rotierenden Stahltrommel mit Stahlkugeln im Inneren, um die Kreide weiter zu pulverisieren. Dieser Schritt wäscht Verunreinigungen weg und hinterlässt ein feines Pulver.

Die Basis von Pastellkreiden ist Calciumsulfat (CaSO ₄ ), das aus Gips gewonnen wird (CaSO ₄ -2H ₂ O), ein Evaporitmineral, das durch die Ablagerung von Meeressole gebildet wird; es kommt auch in Kalkstein verbreitet vor. Kreide und Trockengips haben also ähnliche Ursprünge und Eigenschaften. Pastelle enthalten auch Tone und Öle zum Binden und starke Pigmente. Diese Mischung ergibt Sticks, die glatt schreiben, ohne zu verschmieren und auf Papier besser zeichnen als auf Tafeln. Obwohl bei der Herstellung von Kreide große Sorgfalt darauf verwendet wird, Verunreinigungen zu entfernen, bleiben einige dem Mineral innewohnende Verunreinigungen zurück. Zu diesen gehören vor allem Siliziumdioxid, Aluminiumoxid, Eisen, Phosphor und Schwefel. In geringeren Mengen können auch Mangan, Kupfer, Titan, Natriumoxid, Kaliumoxid, Fluor, Arsen und Strontium vorkommen.

Der Herstellungsprozess
Prozess

Kalkstein abbauen

• 1 Ungefähr 95 Prozent des in den Vereinigten Staaten produzierten Kalksteins werden abgebaut. Nachdem eine ausreichende Reserve (empfohlen werden 25 Jahre) geschürft wurde, wird das Land, das die Lagerstätte bedeckt, mit Bulldozern und Schabern entfernt. Wenn sich die Kreide nahe an der Oberfläche befindet, kann ein offenes Regalsteinbruchverfahren verwendet werden; dies ist jedoch sehr selten. In der Regel wird stattdessen ein Tagebauverfahren verwendet. Bei dieser Methode werden Löcher in das Gestein gebohrt, Sprengstoff hineingebracht und das Gestein wird auseinander gesprengt. Je nach Beschaffenheit der Lagerstätte kann eine Grube seitlich oder vertikal erweitert werden.

Kreide pulverisieren

• 2 Nachdem vergleichsweise große Kalkbrocken abgebaut wurden, müssen sie zu Brechmaschinen transportiert und dort pulverisiert werden, um den Anforderungen der Kreideindustrie gerecht zu werden. Der erste Schritt ist die Primärzerkleinerung. Es gibt verschiedene Brecher, aber das Prinzip ist das gleiche:Alle komprimieren den Stein mit Backen oder einem Kegel oder zertrümmern ihn durch Aufprall. Die Sekundärzerkleinerung erfolgt durch kleinere Brecher, die mit höheren Geschwindigkeiten arbeiten und Kieselsteine ​​​​produzieren, die dann gemahlen und pulverisiert werden.
• 3 Die nächste Phase, das Nassmahlen, wäscht Verunreinigungen weg. Es wird verwendet, um den feinen Kalkstein herzustellen, der erforderlich ist, um Kreide für Schreibzwecke geeignet zu machen. Die Nassmahlung wird in Kugelmühlen durchgeführt – rotierende Stahltrommeln mit Stahlkugeln im Inneren, die die Kreide sehr fein pulverisieren.

Nach dem Mahlen werden die Kreidepartikel über Vibrationssiebe gesiebt, um die feineren Partikel zu trennen. Die Partikel werden dann mit Wasser vermischt, durch eine Düse der richtigen Größe extrudiert und auf die richtige Länge geschnitten. Schließlich wird die Kreide vier Tage lang in einem Ofen ausgehärtet.

Gips entwässern

• 4 Gips wird ebenso wie Kalkstein abgebaut und pulverisiert. Der wesentliche Unterschied bei der Verarbeitung von Gips besteht darin, dass er zu Calciumsulfat, dem Hauptbestandteil der Farbkreide, entwässert werden muss. Dies geschieht in einem Kessel, einer großen Brennkammer, in der der Gips auf 116-121 Grad Celsius erhitzt wird. Es wird gekocht, bis es um zwölf bis fünfzehn Prozent reduziert ist, wonach sein Wassergehalt von 20,9 Prozent auf 5 bis 6 Prozent reduziert ist. Um das Wasser weiter zu reduzieren, wird der Gips wieder auf etwa 402 Grad Fahrenheit (204 Grad Celsius) erhitzt und dann aus dem Wasserkocher entfernt. Inzwischen ist fast das gesamte Wasser verdunstet und es bleibt Calciumsulfat zurück.

Sieben, reinigen und versenden
die Kreide

• 5 Die Kreide- oder Calciumsulfatpartikel werden nun auf Schwingsiebe gefördert, die das feinere Material aussieben. Die entstehende feine Kreide wird dann gewaschen, getrocknet, in Säcke verpackt und an den Hersteller versandt. Nach Erhalt von Kreide oder Calciumsulfat vermahlt die Kreidefabrik die Materialien in der Regel erneut, um sie glatt und gleichmäßig fein zu machen.

Weiße Kreide für das Klassenzimmer herstellen

• 6 Um weiße Klassenzimmerkreide herzustellen, fügt der Hersteller Wasser hinzu, um eine dicke Aufschlämmung mit der Konsistenz von Ton zu bilden. Die Aufschlämmung wird dann in eine Düse gegeben und aus dieser extrudiert – eine Öffnung der gewünschten langen, dünnen Form. Die Stäbchen werden in Längen von ungefähr 24,43 Zoll (62 Zentimeter) geschnitten und als nächstes auf ein Blatt gelegt, das Platz für fünf solcher Stäbchen enthält. Das Blatt wird dann in einen Ofen gelegt, wo die Kreide vier Tage lang bei 85 Grad Celsius aushärtet. Nach dem Aushärten werden die Sticks auf 80 Millimeter Länge geschnitten.

Herstellung von farbiger Kreide für das Klassenzimmer

• 7 Pigmente (trockene, natürliche, farbige Materialien) werden mit dem Calciumcarbonat vermischt, während beide trocken sind (das Verfahren ist ähnlich wie das Zusammensieben von Mehl und Backpulver vor der Zugabe von Flüssigkeit, wie in einem Kuchenrezept). Dann wird der Mischung Wasser zugesetzt, die dann wie weiße Klassenzimmerkreide gebacken wird.

Pastelle herstellen

• 8 Ein weiteres Herstellungsverfahren wird für Pastellkreiden verwendet, die Kreiden für die Kunstzeichnung. Das Verfahren ähnelt dem bei farbiger Schulkreide, jedoch wird statt Calciumcarbonat Calciumsulfat verwendet. Darüber hinaus wird das Trockenmaterial mit Ton und Ölen vermischt und weitere Pigmente hinzugefügt, um eine Aufschlämmung herzustellen, die die Konsistenz von Zahnpasta hat. Da die Endprodukte relativ feucht sein müssen, werden Pastelle in der Regel luftgetrocknet und nicht gebacken.

Mit der Kreide boxen

• 9 In kleinen Kisten platziert, werden die fertigen Kreidestifte in großen Kisten gestapelt, um an Vorratsläden versandt zu werden.

Qualitätskontrolle

Kreide, die für den Unterricht bestimmt ist, muss strengen Tests unterzogen werden, um eine gute Leistung zu erbringen und als ungiftig gekennzeichnet zu werden. Alle eingehenden Materialien werden vor der Verwendung auf Reinheit geprüft. Nachdem die Kreide zu Stäbchen verarbeitet wurde, wird aus jeder Charge ein Stäbchen für Tests ausgewählt. Die Dichte und Bruchfestigkeit des Probenstabs werden bestimmt. Mit der Probe wird dann geschrieben und die Qualität der Note untersucht. Auch die Löschbarkeit wird untersucht. Zuerst wird der Kreidestrich mit einem Trockenradierer gelöscht und die Löschqualität geprüft. Dann wird die Tafel gewaschen und erneut wird die auf der Tafel verbleibende Kreidemenge untersucht. Darüber hinaus wird von jeder Charge eine Probe fünf Jahre lang aufbewahrt, um sie bei künftigen Zweifeln an der Qualität überprüfen zu können.

Kreide für die Verwendung im Klassenzimmer entspricht den Leistungsstandards des American National Standards Institute. In den schriftlichen Spezifikationen ist die richtige Länge des Kreidestifts sowie die Anzahl der Sticks in einer Schachtel angegeben. Am 18. November 1990 wurde ein Bundesgesetz (Öffentliches Gesetz 100-695) trat in Kraft und verlangte, dass alle in den Vereinigten Staaten verkauften Kunstmaterialien von einem qualifizierten Toxikologen bewertet werden müssen, der dann ein Etikett ausstellen muss, das ihre Toxizität erklärt. Toxikologen achten nicht auf Kosten, sondern auf Sicherheit und müssen viele Faktoren berücksichtigen, bevor sie eine Zulassung erteilen. Jeder Inhaltsstoff, die Menge, in der er verwendet wird, und seine möglichen Nebenwirkungen mit anderen Inhaltsstoffen werden untersucht. Auch die Größe und Verpackung des Produkts, sein potenzieller Schaden für den Menschen und seine Neigung zu allergischen Reaktionen werden berücksichtigt. Toxikologen berücksichtigen auch die Produktverwendung und einen möglichen Missbrauch sowie alle Bundes- und Landesvorschriften. Rezepturen für jede Farbe und jede Rezepturänderung müssen genehmigt werden.

Klassenzimmerkreide wird als "CP [zertifiziertes Produkt] ungiftig" gekennzeichnet, wenn sie den Standards des Art and Craft Materials Institute, einer gemeinnützigen Herstellervereinigung, entspricht. Dieses Label bescheinigt, dass Kunstmaterialien für Kinder ungiftig sind und freiwillige Qualitäts- und Leistungsstandards erfüllen und dass die Toxizität von Kunstmaterialien für Erwachsene korrekt gekennzeichnet wurde. Das CP-Siegel weist auch darauf hin, dass das Produkt den Standards für Material, Verarbeitung, Arbeitsqualität und Farbe entspricht, die vom Art and Craft Materials Institute und anderen wie dem American National Standards Institute und der American Society for Testing and Materials (ASTM) entwickelt wurden. Um die Ehrlichkeit zu gewährleisten, werden die meisten Kreidehersteller stichprobenartig von einem unabhängigen Toxikologen getestet, der überprüft, ob sie ungiftige Standards erfüllen. Die meisten Hersteller halten sich an solch hohe Standards, weil sachkundige Schulen keine Kreide kaufen, die nicht richtig gekennzeichnet ist.

Die Zukunft

Viele Leute ziehen es in Betracht, Kreide und Kreidetafeln zu verwenden, um veraltetes Material zu präsentieren. Einige Experten behaupten, dass Lehrer sich hartnäckig gegen neue Technologien gewehrt haben, die den Unterricht verbessern könnten – und die Tafel vollständig eliminieren. Eine Studie, die kürzlich untersuchte, ob der Unterricht mit Overheadprojektoren effektiver war als der Einsatz von Tafeln, kam zu dem Schluss, dass Tafeln interaktiver, fortschrittlicher und fruchtbarer sind.

Eine Entwicklung, die in letzter Zeit viel in den Bildungsnachrichten steht, ist die elektronische Tafel. Anstelle einer normalen Tafel verwendet ein Lehrer einen großen Fernsehbildschirm und gibt Materialien von einem Computerterminal ein. In einem fortgeschritteneren Szenario verwendet jeder Schüler ein Terminal, an das der Lehrer Informationen von einem Hauptcomputer sendet. Experten behaupten, dass solche Setups für die Schüler visuell spannender, vielseitiger als die altmodischen Kreidetafeln, sauberer als staubige Kreide, für den Lehrer einfacher zu bedienen und durch den Einsatz von Grafiken und Animationen in der Lage sind, komplexere Materialien besser zu präsentieren . Es wurden jedoch viele Studien zur Machbarkeit elektronischer Tafeln durchgeführt, und die meisten scheinen, zumindest vorerst, die Beibehaltung der traditionellen Tafel zu bevorzugen. Hoch entwickelte und leicht lesbare elektronische Tafeln übersteigen die Budgetbeschränkungen und technologischen Möglichkeiten der meisten Schulen. Studien zur Wirksamkeit des elektronischen Systems zeigen außerdem, dass Lehrer, die es verwenden, mehr Zeit mit der Vorbereitung ihres Unterrichts verbrachten, Lehrer und Schüler weniger interaktiv waren, Schüler mit den elektronischen Tafeln unzufrieden waren und die neuen Geräte die Aufmerksamkeit der Schüler zwischen Bildschirm und Lehrer, der die Informationen übermittelt. Obwohl die Begeisterung für elektronische Tafeln in manchen Bereichen noch immer groß ist, ist der Einsatz von Kreide im Unterricht noch lange gewährleistet.