铅笔芯
铅笔芯主要成分是石墨和黏土,是铅笔的主要材料。
15世纪时,人们就发现了石墨矿。大约在1492年,英国人就开始使用石墨制成的铅笔。 1935年,吴羮梅筹资建立了中原地区第一家能自制铅芯、笔杆及外观加工的铅笔制造工厂——中国铅笔一厂,生产出的铅笔就是后来的“中华铅笔”。新中国成立以后,中华铅笔承载了国产绘图铅笔的研发任务,历经多年研发实验,在1954年研制出14种规格的高级绘图铅笔。为向中华人民共和国国庆节献礼,这批产品被命名为“中华牌101绘图铅笔”。1956年,国家轻工业部门制定了《铅笔生产工艺操作要点》。铅笔芯的制造直接影响铅笔的成品,铅笔的质量从实用意义讲就是铅芯的质量。
普通铅笔的黑色和彩色铅笔的黑色并不是同样的颜色。区别就在于铅笔芯,普通铅笔和彩色铅笔的笔芯所用的材料不同,制作方法也稍有区别。
20世纪80年代起,涂卡阅读机代替了人工的客观题阅卷,中原地区考生需要用2B铅笔涂写答题卡。
历史沿革
最开始的铅笔出现是农民拾起一小块石墨,发现手指被染色,于是用来给自家的羊做区分标记。
16世纪末,英国凯西克村的工匠开始把石墨块切割成细条,放置于挖出凹槽的建筑木方杆中,削平冒出木杆的石墨条部分,再在木杆两端粘上薄木片,成为铅笔的雏形。
凯西克村用石墨标注的醒目痕迹很快引起了其他地区人们的注意。石墨制成的铅笔墨迹清晰又容易修改擦拭,适合绘制诸如炮弹模具之类精确的军事绘图。于是英国国王乔治二世宣布,把凯西克村博罗代尔的矿区收归皇室所有。英国人把石墨矿视作天赐的礼物,禁止出口。除了军事用途,铅笔还适合艺术和设计家的草图绘制,整个欧洲对铅笔的需求量都十分巨大,石墨的走私活动也开始出现。到16世纪60年代末,铅笔已经传遍整个欧洲。
从16世纪到18世纪将近三百年的时间里,英国王室一直垄断着石墨的供给。面对英国的铅笔垄断,法国转头去买德国的铅笔。当时,一位名叫尼古拉斯-杰克琼斯·孔德的科学家基于对石墨性质的了解,在德国制造笔芯的基础上进行了改良,把石墨粉与黏土混合,再在高温下烧制成笔芯。新的制造工艺节约了石墨的使用,打破了英国对石墨的垄断地位,还解决了纯石墨过软的问题。此外,石墨和黏土的比例可以灵活调整,黏土比例越高,笔芯越坚硬不容易折断,而石墨比例越高,笔芯黑度越高——由此可以组合出适合不同场景需求的铅笔类型。1795年,奥古斯特·孔德为这一制芯方法申请了专利。直到今天,铅笔笔芯的制造仍然在沿用孔德的基本方法。
20世纪70年代开始,塑料铅芯、塑料制全塑铅笔从在本行业兴起。制造铅芯要有粉状材料的混合,铅芯才有强度和着色力。
1949年,新中国成立以后,中华铅笔承载了国产绘图铅笔的研发任务,历经多年研发实验,终于在1954年研制出14种规格的高级绘图铅笔。为向中华人民共和国国庆节献礼,这批产品被命名为“中华牌101绘图铅笔”。1956年,国家轻工业部门制定了《铅笔生产工艺操作要点》。
成份
铅笔所用的铅笔芯主要成分是石墨和黏土。
15世纪时,人们就发现了石墨矿。大约在1492年,英国人就开始使用石墨制成的铅笔。早期的铅笔含有铅,现在人们使用的铅笔笔芯主要是石墨和粘结剂,不再含有铅,对人体是无害的。石墨在生活中用途是相当广泛的,可以用于耐火材料、导电材料、润滑材料以及高温冶金材料等方面。
石墨烯是碳以sP2杂化轨道组成的六角形呈蜂巢晶格的二维碳纳米材料。实际上石墨烯原本就存在于自然界当中,只是难以剥离纯单层结构,石墨烯一层层叠起来就是石墨,厚度1毫米的石墨大约包含有300万层石墨烯。铅笔在纸上轻轻划过,留下的痕迹就可能是几层甚至几十层石墨烯。石墨烯具备良好的导电性,它是一种零距离的半导体,美国1999年曾经用石墨炸弹轰炸南联盟,破坏其城市的输电系统。
制作方式
综述
铅笔芯的制造直接影响铅笔的成品,铅笔的质量从实用意义讲就是铅芯的质量。
铅笔芯的成型是基于黏土加水后的可塑状态,在外力作用下获得所需形状而不致开裂的性能。由黏土、石墨等配成的经过混练与研磨分散的芯料,在外力作用下通过模具使其从松散的薄片变成圆形的铅芯,可为铅芯的成型,俗称压芯。
黑色铅笔
在制作笔芯的材料中加水,然后用搅拌机充分搅拌。
将混合好的材料放上滚筒,将其充分融合并磨碎。
挤出将研磨好的材料按照笔芯的粗细挤出,将柔软的笔芯缠在像线轴一样的大号卷轴上。刚生产出来的笔芯就像面条一样柔软。
彩色铅笔
彩色铅笔颜色的制作,以前是将土和石等矿物细致研磨制成的,或是使用动物和植物身上含有的色素制作的,但这些东西难以获取,做出的颜色也不够鲜艳。现在,工厂大多使用的是由矿物和石油合成的颜料。合成的颜料颜色种类丰富,色彩鲜艳,可以制作出各种颜色的彩色铅笔。
2B铅笔
铅笔芯由黏土和石墨粉混合而成,那么只要调整黏土和石墨粉的比例,就可以生产出不同硬度的笔芯——通常来说,黏土占比越高,笔芯越硬,石墨粉占比越多,笔芯书写效果越浓黑。为了区分不同特性的铅笔,英国的布鲁克曼铅笔公司发明了一套标记法:用字母H代表铅笔笔芯的硬度,B代表笔芯的着色黑度,再在字母前加上数字,铅笔的特性就一目了然。
从20世纪80年代起,涂卡阅读机代替了人工的客观题阅卷,考生需要用铅笔涂写答题卡。为了找出最适合涂写答题卡的铅笔,经过一系列谨慎测试,2B铅笔得到大众的选择,因为其浓度不太高,涂错答案,用橡皮擦拭后不会留下污迹,不容易造成机器误判;同时2B铅笔的浓度和稳定性也给机读卡反馈的光线提供了最稳定的效果。
其他用途
锁不好开了,可以用油来润滑,但是用润滑油在刮风时易沽上灰土。可用铅笔芯来润滑,便可避免这一缺点。用小刀刮一点铅笔芯,对准锁口吹入,再用钥匙插入转动几次就可以了。这是因为铅笔芯是石墨做的,具有润滑作用。
铅笔芯都是用石墨和黏土粉制成的。石墨是从煤炭等物质中提取出来的,导电性能很好,而粘土则不能导电。深色铅笔芯中所含的石墨量较多,更容易导电。浅色铅笔芯所含的石墨量较少,不大容易导电了。
危险性
铅笔芯刺伤指的是被尖锐的铅笔(自动铅笔)的笔芯刺伤时,笔芯刺入皮肤的状态。受伤部位皮肤会残留有黑色斑。铅笔的笔芯虽然毒性低,有报告显示,如果有笔芯残留时会引起迟发性的异物反应。在长达几年到几十年的潜伏期内,笔芯会分解,石墨会浸透到组织中,浸入组织的石墨会引发巨噬细胞的活化反应,可能形成肉芽肿。
作为处理要点,首先应考虑的不是施行切除等措施,而是预防黑色斑。后期对症处理应提醒患者注意感染时可能出现的症状。黑色斑可能永久残留,但可以通过手术进行切除。
参考资料
关于铅笔的误解不少,甚至连名字也充满误会.北京日报.2023-11-13
葡萄酒的特异风味,你能品出几种?.中国新闻网.2023-11-13
关于铅笔的那些误会:名叫铅笔,其实不含铅.大众网.2023-11-13