Crayon

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Contexte

L'un des ustensiles d'écriture les plus anciens et les plus largement utilisés, le crayon est né à l'époque préhistorique, lorsque des roches crayeuses et des bâtons carbonisés étaient utilisés pour dessiner sur des surfaces aussi variées que les peaux d'animaux et les parois des grottes. Les Grecs et les Romains utilisaient des morceaux de plomb plats pour tracer de faibles lignes sur le papyrus, mais ce n'est qu'à la fin des années 1400 que le premier ancêtre direct du crayon d'aujourd'hui a été développé. Environ cent ans plus tard, du graphite, un minéral courant sous forme de veines douces et brillantes dans les roches, a été découvert près de Borrowdale, dans le nord-ouest de l'Angleterre. La mine de Borrowdale a approvisionné l'Europe en graphite pendant plusieurs centaines d'années; cependant, parce que les gens ne pouvaient pas faire la différence entre le graphite et le plomb, ils appelaient le premier le « plomb noir ». Coupé en tiges ou en lanières, le graphite était lourdement enroulé dans de la ficelle pour offrir de la résistance et une poignée confortable. Le produit fini, appelé crayon à mine, était très populaire. À la fin du XVIe siècle, une méthode pour coller des bandes de bois autour du graphite a été découverte en Allemagne et le crayon moderne a commencé à prendre forme. En 1779, des scientifiques ont déterminé que le matériau qu'ils pensaient auparavant être du plomb était en fait une forme de carbone microcristallin qu'ils ont nommé graphite (du grec « graphein » qui signifie « écrire »). Le graphite est l'une des trois formes naturelles de carbone pur, les autres sont le charbon et le diamant.

À la fin du XVIIIe siècle, la mine de Borrowdale était épuisée et, comme le graphite était maintenant moins abondant, d'autres matériaux ont dû être mélangés pour créer des crayons. Un chimiste français, Nicolas Jacques Conte, a découvert que lorsque du graphite en poudre, de l'argile en poudre et de l'eau étaient mélangés, moulés et cuits, le produit fini s'écrivait aussi facilement que du graphite pur. Conte a également découvert qu'un noyau d'écriture plus dur ou plus doux pouvait être produit en faisant varier la proportion d'argile et de graphite - plus il y avait de graphite, plus le crayon était noir et doux. En 1839, Lothar von Faber d'Allemagne a développé une méthode de fabrication de pâte de graphite en tiges de la même épaisseur. Il inventa plus tard une machine pour couper et rainurer le bois du crayon. Suite à l'épuisement de la source de graphite autrefois abondante à Borrowdale, d'autres mines de graphite ont été progressivement établies dans le monde.

Un certain nombre de ces mines ont été installées aux États-Unis, et les premiers crayons américains ont été fabriqués en 1812, après que la guerre de 1812 a mis fin aux importations anglaises. William Monroe, un ébéniste de Concord, dans le Massachusetts, a inventé une machine qui coupe et rainure les lattes de bois avec suffisamment de précision pour fabriquer des crayons. À cette époque, l'inventeur américain Joseph Dixon a développé une méthode pour couper en deux des cylindres de cèdre simples, en plaçant le noyau de graphite dans l'une des moitiés, puis en recollant les deux moitiés ensemble. En 1861, Eberhard Faber a construit la première usine de fabrication de crayons des États-Unis à New York.

Aujourd'hui, la dureté d'un crayon est désignée par des chiffres ou des lettres. La plupart des fabricants utilisent les chiffres 1 à 4, 1 étant la marque la plus douce et la plus sombre. Les crayons numéro 2 (moyennement doux) sont utilisés pour l'écriture normale. Les crayons sont aussi parfois notés par des lettres, de 6B, le plus doux, à 9H, le plus dur. L'idée d'attacher une gomme à un crayon remonte à Hyman W. Lipman, un Américain dont le brevet américain de 1858 a été acheté par Joseph Rechendorfer en 1872 pour un montant de 100 000 $.

La première étape de la fabrication du crayon consiste à fabriquer le noyau en graphite. Une méthode pour ce faire est l'extrusion, dans laquelle le mélange de graphite est forcé à travers une ouverture de filière de la taille appropriée.

En plus du crayon à bois conventionnel, un certain nombre d'autres crayons sont largement utilisés. Au début des années 1880, la recherche d'un crayon qui ne nécessite pas d'aiguisage a conduit à l'invention de ce qui a été appelé diversement le crayon automatique, propulseur ou répétiteur. Ces instruments ont un boîtier en métal ou en plastique et utilisent des mines similaires à celles que l'on trouve dans les crayons en bois. Le plomb, logé dans une spirale métallique à l'intérieur du boîtier, est maintenu en place par une tige sur laquelle est fixé un goujon métallique. Lorsque le capuchon est tordu, la tige et le goujon se déplacent vers le bas dans la spirale, forçant le plomb vers la pointe. Le début du XXe siècle a vu le développement des crayons de couleur dans lesquels le noyau de graphite a été remplacé par une combinaison de pigments ou de colorants et d'un liant. Aujourd'hui, les crayons de couleur sont disponibles dans plus de 70 couleurs, avec 7 jaunes différents et 12 bleus différents. Cependant, le crayon à mine au boîtier de cèdre, fabriqué à un rythme de 6 milliards par an dans 40 pays différents, continue de se vendre mieux que tous ses concurrents, y compris le stylo à bille.

Matières premières

L'ingrédient le plus important d'un crayon est le graphite, que la plupart des gens continuent d'appeler le plomb. La méthode de Conté consistant à combiner le graphite avec de l'argile est toujours utilisée, et de la cire ou d'autres produits chimiques sont parfois également ajoutés. Pratiquement tout le graphite utilisé aujourd'hui est un mélange manufacturé de graphite naturel et de produits chimiques.

Le bois utilisé pour la fabrication des crayons doit pouvoir résister à des affûtages répétés et se couper facilement sans se briser. La plupart des crayons sont fabriqués à partir de cèdre (en particulier, de cèdre de Californie), le bois de choix pendant de nombreuses années. Le cèdre a une odeur agréable, ne se déforme pas et ne perd pas sa forme et est facilement disponible. Certains crayons ont des gommes, qui sont maintenues avec une virole, un étui en métal qui est soit collé, soit maintenu avec des griffes en métal. Les gommes elles-mêmes sont constituées de pierre ponce et de caoutchouc.

Le processus de fabrication

Maintenant que la plupart du graphite utilisé dans le commerce est fabriqué dans des usines plutôt qu'exploité, les fabricants sont en mesure de contrôler facilement sa densité. Le graphite est mélangé à de l'argile selon le type de crayon à fabriquer :plus on utilise de graphite, plus le crayon est doux et plus son trait est foncé. Pour les crayons de couleur, des pigments sont ajoutés à l'argile et pratiquement aucun graphite n'est utilisé.

Traitement du graphite

• 1 Deux méthodes sont utilisées pour former le graphite dans son état fini. La première est une méthode d'extrusion dans laquelle le mélange de graphite et de cire est forcé à travers un moule pour créer une ficelle en forme de spaghetti, qui est ensuite coupée à des mesures précises et séchée dans des fours. Dans la seconde méthode, le mélange de graphite et d'argile est versé dans une machine appelée presse à billettes . Un bouchon est placé sur le dessus de la presse et un vérin métallique monte du bas pour écraser le mélange dans un cylindre dur et solide appelé « billette ». La billette est ensuite retirée du haut de la machine et placée dans une presse à extrusion qui la force à travers un moule, en coupant les bandes de Pour fabriquer les étuis en bois pour les crayons, des lattes carrées sont formées, puis des rainures sont découpées dans les lattes. Ensuite, des bâtons de graphite sont insérés dans les rainures d'une latte, puis une deuxième latte avec des rainures vides est collée au-dessus de la fente remplie de graphite. Des crayons de la bonne taille sont découpés dans le sandwich et la gomme et la virole en métal sont fixées. taille du noyau du crayon. Après avoir été coupés à dimension, les mandrins passent le long d'un tapis roulant et sont collectés dans une auge en attendant d'être insérés dans le bois du crayon.

Réalisation des boyaux en bois

• 2 Le cèdre arrive généralement à l'usine déjà séché, teint et ciré, pour éviter le gauchissement. Les grumes sont ensuite sciées en bandes étroites appelées « lames » ; ceux-ci mesurent environ 7,25 pouces (18,4 centimètres) de long, 0,25 pouce (0,635 centimètre) d'épaisseur et 2,75 pouces (6,98 centimètres) de large. Les lamelles sont placées dans un alimentateur et déposées une par une sur un tapis roulant qui les déplace à une vitesse constante.
• 3 Les lattes sont ensuite rabotées pour leur donner une surface plane. Ensuite, ils passent sous une tête de coupe qui fait des rainures semi-circulaires parallèles - la moitié de la profondeur du graphite est épaisse - le long d'un côté de chaque latte. En continuant le long de la bande transporteuse, la moitié des lattes est recouverte d'une couche de colle et le graphite coupé est déposé dans les rainures de ces lattes.
• 4 Les lattes sans colle - et sans graphite dans les rainures - sont placées sur une autre bande qui les transporte jusqu'à une machine qui les ramasse et les retourne, elles reposent donc sur la bande avec les rainures vers le bas. Les deux bandes transporteuses se rejoignent ensuite, et chaque latte non collée est placée sur une latte avec de la colle et du graphite, formant un sandwich. Une fois que les sandwichs ont été retirés de la bande transporteuse, ils sont placés dans une pince métallique et pressés par une presse hydraulique et laissés serrés ensemble jusqu'à ce que la colle soit sèche. Lorsque les crayons sont secs, les extrémités sont coupées pour éliminer l'excès de colle.

Façonner les crayons

• 5 La prochaine étape est le façonnage, lorsque les sandwichs deviennent des crayons. Les sandwichs sont placés sur une bande transporteuse et déplacés à travers deux ensembles de couteaux, l'un au-dessus et l'autre en dessous de la bande. Les emporte-pièces au-dessus des sandwichs coupent autour de la moitié supérieure, tandis que l'ensemble inférieur coupe autour de la moitié inférieure et sépare les crayons finis. La majorité des crayons sont hexagonaux, donc conçus pour empêcher les crayons de rouler sur les surfaces; un seul sandwich donne six à neuf crayons hexagonaux.

Dernières étapes

• 6 Une fois les crayons coupés, leurs surfaces sont lissées par des ponceuses, et le vernis est appliqué et séché. Cela se fait avec des machines de vernissage, dans lesquelles les crayons sont plongés dans une cuve de vernis puis passés à travers un disque de feutre, qui enlève l'excès de vernis. Après séchage, les crayons sont soumis au processus encore et encore jusqu'à ce que la couleur souhaitée soit obtenue. Enfin, les crayons reçoivent une couche de finition.
• 7 Les crayons sont à nouveau acheminés sur un tapis roulant à travers des machines de façonnage, qui enlèvent tout excès de vernis qui s'est accumulé sur les extrémités des crayons. Cette étape garantit également que tous les crayons ont la même longueur.
• 8 gommes sont ensuite fixées, maintenues au crayon par un étui rond en métal appelé « virole ». La virole se fixe d'abord au crayon avec de la colle ou avec de petites pointes métalliques, puis la gomme est insérée et la virole serrée autour d'elle. Dans la dernière étape, une matrice en acier chauffée appuie le logo de l'entreprise sur chaque crayon.

Crayons de couleur

Les crayons de couleur sont fabriqués à peu près de la même manière que les crayons d'écriture noirs, sauf que leurs noyaux contiennent des matières colorantes telles que des colorants et des pigments au lieu de graphite. Tout d'abord, de l'argile et de la gomme sont ajoutées au pigment en tant qu'agents de liaison, puis le mélange est trempé dans de la cire pour donner aux crayons une douceur. Lorsque les crayons ont été formés, les extérieurs sont peints selon la couleur du mélange central.

Contrôle de la qualité

Parce qu'ils voyagent le long d'un tapis roulant pendant le processus de fabrication, les crayons sont minutieusement examinés avant d'être distribués au public. Les travailleurs sont formés pour jeter les crayons qui semblent dysfonctionnels, et un certain nombre sont affûtés et testés une fois le processus terminé. Un problème courant est que la colle des sandwichs n'adhère parfois pas, mais cette nuisance est généralement détectée lors de la découpe des sandwichs.