Bleistift

Hintergrund

Als eines der ältesten und am weitesten verbreiteten Schreibgeräte hat der Bleistift seinen Ursprung in prähistorischer Zeit, als mit Kreidefelsen und verkohlten Stöcken auf so unterschiedlichen Oberflächen wie Tierhäuten und Höhlenwänden gezeichnet wurde. Die Griechen und Römer verwendeten flache Bleistücke, um schwache Linien auf Papyrus zu zeichnen, aber erst Ende des 14. Jahrhunderts wurde der früheste direkte Vorfahre des heutigen Bleistifts entwickelt. Etwa hundert Jahre später wurde Graphit, ein häufig vorkommendes Mineral, das als weiche, glänzende Adern in Gesteinen vorkommt, in der Nähe von Borrowdale im Nordwesten Englands entdeckt. Die Mine Borrowdale versorgte Europa mehrere hundert Jahre lang mit Graphit; Da die Menschen damals jedoch nicht zwischen Graphit und Blei unterscheiden konnten, bezeichneten sie ersteres als "schwarzes Blei". In Stangen oder Streifen geschnitten, wurde Graphit stark in Bindfäden gewickelt, um Festigkeit und einen bequemen Griff zu bieten. Das fertige Produkt, Bleistift genannt, war sehr beliebt. Ende des 16. Jahrhunderts wurde in Deutschland ein Verfahren zum Kleben von Holzstreifen um Graphit entdeckt und der moderne Bleistift nahm Gestalt an. Im Jahr 1779 stellten Wissenschaftler fest, dass das Material, das sie zuvor für Blei gehalten hatten, tatsächlich eine Form von mikrokristallinem Kohlenstoff war, die sie Graphit nannten (von griechisch "graphein", was "schreiben" bedeutet). Graphit ist eine der drei natürlichen Formen von reinem Kohlenstoff – die anderen sind Kohle und Diamant.

Im späten 18. Jahrhundert war die Borrowdale-Mine erschöpft, und da Graphit weniger reichlich vorhanden war, mussten andere Materialien damit vermischt werden, um Bleistifte herzustellen. Ein französischer Chemiker, Nicolas Jacques Conte, entdeckte, dass das Endprodukt beim Mischen, Formen und Brennen von Graphitpulver, Tonpulver und Wasser so glatt wie reiner Graphit schrieb. Conte entdeckte auch, dass durch Variation des Anteils von Ton und Graphit ein härterer oder weicherer Schreibkern hergestellt werden kann – je mehr Graphit, desto schwärzer und weicher der Bleistift. 1839 entwickelte Lothar von Faber aus Deutschland ein Verfahren zur Herstellung von Graphitpaste zu Stäben gleicher Dicke. Später erfand er eine Maschine zum Schneiden und Rillen des Bleistiftholzes. Nach der Erschöpfung der einst reichlich vorhandenen Graphitquelle bei Borrowdale wurden nach und nach weitere Graphitminen auf der ganzen Welt errichtet.

Eine Reihe dieser Minen wurden in den Vereinigten Staaten errichtet, und die ersten amerikanischen Bleistifte wurden 1812 hergestellt, nachdem der Krieg von 1812 die englischen Importe beendete. William Monroe, ein Tischler in Concord, Massachusetts, erfand eine Maschine, die Holzlatten genau genug schneidet und genutet, um Bleistifte herzustellen. Etwa zu dieser Zeit entwickelte der amerikanische Erfinder Joseph Dixon eine Methode, einzelne Zedernzylinder in zwei Hälften zu schneiden, den Graphitkern in eine der Hälften zu legen und dann die beiden Hälften wieder zusammenzukleben. 1861 baute Eberhard Faber in New York City die erste Bleistiftfabrik der USA.

Heute wird die Härte eines Bleistifts durch Zahlen oder Buchstaben bezeichnet. Die meisten Hersteller verwenden die Zahlen 1 bis 4, wobei 1 die weichste und die dunkelste Markierung ist. Für normales Schreiben werden Bleistifte Nr. 2 (mittelweich) verwendet. Bleistifte werden manchmal auch nach Buchstaben sortiert, von 6B, dem weichsten, bis 9H, dem härtesten. Die Idee, einen Radiergummi an einem Bleistift anzubringen, geht auf Hyman W. Lipman zurück, einen Amerikaner, dessen US-Patent 1858 von Joseph Rechendorfer 1872 für gemeldete 100.000 US-Dollar gekauft wurde.

Der erste Schritt bei der Bleistiftherstellung besteht in der Herstellung des Graphitkerns. Ein Verfahren hierfür ist die Extrusion, bei der die Graphitmischung durch eine Düsenöffnung geeigneter Größe gepresst wird.

Neben dem herkömmlichen Holzstift werden zahlreiche andere Stifte verwendet. In den frühen 1880er Jahren führte die Suche nach einem Bleistift, der nicht gespitzt werden musste, zur Erfindung des sogenannten Automatik-, Treib- oder Repetierbleistifts. Diese Instrumente haben ein Metall- oder Kunststoffgehäuse und verwenden Minen, die denen von holzgefassten Bleistiften ähnlich sind. Das Blei, das in einer Metallspirale im Inneren des Gehäuses untergebracht ist, wird von einer Stange gehalten, an der ein Metallbolzen befestigt ist. Wenn die Kappe gedreht wird, bewegen sich die Stange und der Bolzen in der Spirale nach unten und zwingen das Blei in Richtung der Spitze. Anfang des 20. Jahrhunderts wurden Farbstifte entwickelt, bei denen der Graphitkern durch eine Kombination aus Pigmenten oder Farbstoffen und einem Bindemittel ersetzt wurde. Heute sind Buntstifte in mehr als 70 Farben erhältlich, mit 7 verschiedenen Gelb- und 12 verschiedenen Blautönen. Der Bleistift mit Zedernholzgehäuse, der in 40 verschiedenen Ländern mit einer Geschwindigkeit von 6 Milliarden pro Jahr hergestellt wird, übertrifft jedoch weiterhin alle seine Konkurrenten, einschließlich des Kugelschreibers.

Rohstoffe

Die wichtigste Zutat in einem Bleistift ist der Graphit, den die meisten Leute immer noch Blei nennen. Die Methode von Conté, Graphit mit Ton zu kombinieren, wird immer noch verwendet, und manchmal werden auch Wachs oder andere Chemikalien hinzugefügt. Nahezu der gesamte heute verwendete Graphit ist eine hergestellte Mischung aus natürlichem Graphit und Chemikalien.

Das zur Herstellung von Bleistiften verwendete Holz muss wiederholtes Anspitzen aushalten und sich leicht schneiden lassen, ohne zu splittern. Die meisten Bleistifte werden aus Zedernholz (insbesondere kalifornisches Zedernholz) hergestellt, dem seit vielen Jahren bevorzugten Holz. Zedernholz hat einen angenehmen Geruch, verzieht sich nicht, verliert seine Form und ist leicht verfügbar. Einige Bleistifte haben Radiergummis, die mit einer Zwinge gehalten werden, einem Metallgehäuse, das entweder geklebt oder mit Metallzinken gehalten wird. Die Radiergummis selbst bestehen aus Bimsstein und Gummi.

Der Herstellungsprozess
Prozess

Da der meiste kommerziell verwendete Graphit in Fabriken hergestellt und nicht abgebaut wird, können die Hersteller seine Dichte leicht kontrollieren. Der Graphit wird je nach Bleistifttyp mit Ton vermischt – je mehr Graphit verwendet wird, desto weicher ist der Bleistift und desto dunkler seine Linie. Bei Buntstiften werden dem Ton Pigmente zugesetzt und es wird praktisch kein Graphit verwendet.

Graphit verarbeiten

• 1 Zwei Verfahren werden verwendet, um den Graphit in seinen fertigen Zustand zu bringen. Das erste ist ein Extrusionsverfahren, bei dem die Graphit-Wachs-Mischung durch eine Form gepresst wird, um eine spaghettiartige Schnur zu erzeugen, die dann auf genaue Maße zugeschnitten und in Öfen getrocknet wird. Bei der zweiten Methode wird die Graphit-Ton-Mischung in eine Maschine namens Knüppelpresse gegossen. Ein Stopfen wird über die Oberseite der Presse gelegt, und ein Metallstempel steigt von unten nach oben, um die Mischung in einen harten, massiven Zylinder zu pressen, der als "Knüppel" bezeichnet wird. Der Knüppel wird dann von der Oberseite der Maschine entfernt und in eine Strangpresse gelegt, die ihn durch eine Form drückt und die Streifen abschneidet Um die Holzhüllen für die Bleistifte herzustellen, werden quadratische Latten geformt und dann werden Rillen in die Latten geschnitten. Als nächstes werden Graphitstifte in die Rillen einer Leiste gesteckt und dann eine zweite Leiste mit leeren Rillen oben auf den mit Graphit gefüllten Schlitz geklebt. Aus dem Sandwich werden Bleistifte in der richtigen Größe ausgeschnitten, und der Radiergummi und die Metallzwinge werden angebracht. Größe des Bleistiftkerns. Nach dem Zuschnitt laufen die Kerne über ein Förderband und werden in einer Wanne gesammelt, um auf das Einlegen in das Bleistiftholz zu warten.

Herstellung der Holzgehäuse

• 2 Die Zeder kommt normalerweise bereits getrocknet, gebeizt und gewachst in der Fabrik an, um ein Verziehen zu vermeiden. Die Stämme werden dann in schmale Streifen gesägt, die "Lamellen" genannt werden; diese sind ungefähr 7,25 Zoll (18,4 cm) lang, 0,25 Zoll (0,635 cm) dick und 2,75 Zoll (6,98 cm) breit. Die Latten werden in einen Feeder gelegt und nacheinander auf ein Förderband fallen gelassen, das sie mit konstanter Geschwindigkeit weiterbewegt.
• 3 Anschließend werden die Lamellen gehobelt, um ihnen eine ebene Oberfläche zu geben. Als nächstes passieren sie einen Schneidkopf, der parallele halbkreisförmige Rillen – eine halbe so tief wie der Graphit dick ist – entlang der Länge einer Seite jeder Leiste macht. Im weiteren Verlauf des Förderbandes wird die Hälfte der Latten mit einer Leimschicht bestrichen und der geschnittene Graphit wird in die Rillen dieser Latten gelegt.
• 4 Die Lamellen ohne Leim – und ohne Graphit in den Rillen – werden auf ein anderes Band gelegt, das sie zu einer Maschine trägt, die sie aufnimmt und umdreht, sodass sie mit den Rillen nach unten auf dem Band liegen. Dann treffen die beiden Förderbänder aufeinander und jede nicht verklebte Leiste wird mit Klebstoff und Graphit über eine Leiste gelegt, wodurch ein Sandwich entsteht. Nachdem die Sandwiches vom Förderband entfernt wurden, werden sie in eine Metallklemme gelegt und von einer hydraulischen Presse zusammengedrückt und zusammengeklemmt, bis der Leim getrocknet ist. Wenn die Bleistifte getrocknet sind, werden die Enden abgeschnitten, um überschüssigen Kleber zu entfernen.

Bleistifte formen

• 5 Der nächste Schritt ist das Formen, wenn die Sandwiches tatsächlich zu Bleistiften werden. Die Sandwiches werden auf ein Förderband gelegt und durch zwei Schneidsätze bewegt, eine über und eine unter dem Band. Die Schneider über den Sandwiches schneiden um die obere Hälfte herum, während der untere Satz um die untere Hälfte schneidet und die fertigen Bleistifte trennt. Die meisten Bleistifte sind sechseckig, so dass die Bleistifte nicht von Oberflächen rollen; ein einzelnes Sandwich ergibt sechs bis neun sechseckige Bleistifte.

Letzte Schritte

• 6 Nachdem die Bleistifte geschnitten wurden, werden ihre Oberflächen mit Schleifern geglättet, Lack aufgetragen und getrocknet. Dies geschieht mit Lackiermaschinen, bei denen die Bleistifte in eine Lackwanne getaucht und anschließend durch eine Filzscheibe geführt werden, die den überschüssigen Lack entfernt. Nach dem Trocknen durchlaufen die Stifte immer wieder den Prozess, bis die gewünschte Farbe erreicht ist. Abschließend erhalten die Stifte einen Decklack.
• 7 Die Bleistifte werden erneut auf einem Förderband durch Formmaschinen geschickt, die überschüssigen Lack entfernen, der sich an den Enden der Bleistifte angesammelt hat. Dieser Schritt stellt auch sicher, dass alle Bleistifte die gleiche Länge haben.
• 8 Radiergummis werden dann angebracht und von einem runden Metallgehäuse, das als "Zwinge" bezeichnet wird, am Bleistift gehalten. Die Zwinge wird zuerst entweder mit Kleber oder mit kleinen Metallzinken am Bleistift befestigt, dann wird der Radiergummi eingesetzt und die Zwinge darum geklemmt. Im letzten Schritt presst eine beheizte Stahlmatrize das Firmenlogo auf jeden Bleistift.

Buntstifte

Buntstifte werden ähnlich wie schwarzschreibende Bleistifte hergestellt, nur dass ihr Kern statt Graphit Farbstoffe wie Farbstoffe und Pigmente enthält. Zuerst werden dem Pigment Ton und Gummi als Bindemittel zugesetzt, und dann wird die Mischung in Wachs getränkt, um den Stiften Glätte zu verleihen. Wenn die Bleistifte geformt sind, werden die Außenseiten entsprechend der Farbe der Mittelmischung bemalt.

Qualitätskontrolle

Da sie während des Herstellungsprozesses über ein Förderband laufen, werden Bleistifte vor der Verteilung an die Öffentlichkeit gründlich geprüft. Arbeiter werden darin geschult, Stifte zu entsorgen, die funktionsgestört erscheinen, und eine ausgewählte Anzahl wird angespitzt und getestet, wenn der Vorgang abgeschlossen ist. Ein häufiges Problem ist, dass der Kleber der Sandwiches manchmal nicht haftet, aber dieses Ärgernis wird normalerweise beim Schneiden der Sandwiches aufgefangen.