Proceso de fabricación del lápiz.
Instituto tecnológico de Reynosa. Procesos de fabricación Mecatrónica, 8:00 am – 10:00 am
Martes 30 de julio de 2013.
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Proceso de fabricación del lápiz.
Introducción. El lápiz ha estado a nuestro servicio por 500 años, es una herramienta todo terreno universal que incluso se ha usado en el espacio, el lápiz es el instrumento popular para escribir que se haya inventado jamás. En todo el mundo se fabrican al año 6 billones de unidades, de lo cual para mi surgen un par de preguntas como meten la punta dentro del lápiz y de que materiales está compuesta la punta. El lápiz consiste en una mina o barrita de pigmento que por lo general es de grafito y una grasa o arcilla especial, pero también puede ser de un pigmento coloreado de carbón de leña, y encapsulado normalmente por un cilindro de madera fino, también se lo encuentra con envolturas de papel y plásticos. En este trabajo mostraremos los procesos de fabricación de los lápices, en ellos incluiremos los materiales que componen a la mina del lápiz, la madera que se utiliza para la fabricación de los mismos, la pintura que se utiliza para pintarlos y sus demás componentes El motivo por el cual elegí el proceso de fabricación de los lápices fue que es un objeto que utilizamos o vemos día a día, desde una temprana edad y a lo largo de nuestra vida, usándolo para escribir, dibujar y cualquier uso que se le pueda dar al mismo.
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Descubrimiento del grafito. Poco antes de 1665 aunque algunas fuentes dicen 1600, un depósito enorme de grafito fue descubierto en Seathwaite Fell, cerca de Borrowdale, Cumbria, Inglaterra. Los lugareños descubrieron que era muy útil para marcar ovejas. Este depósito particular de grafito era extremadamente puro y sólido, y podría ser fácilmente aserrado en barritas. Éste era y sigue siendo el único depósito de gran escala de grafito encontrado en esta forma sólida. La química estaba en su infancia y la sustancia era probablemente una forma de plomo. Por lo tanto, fue llamado plumbago (en latín, plomo). El valor del grafito pronto pasó a ser enorme, principalmente porque podría ser utilizado para alinear los moldes para las bolas de cañón, y el control de las minas fue asumido y resguardado por La Corona británica. El grafito, al ser blando, requiere un tipo de casco o cubierta. Las minas de grafito, al principio, se envolvían en cordeles o en el cuero de oveja para darles estabilidad. La fama de la utilidad de estos primeros lápices se extendió, atrayendo la atención de artistas por todo el “mundo conocido”. Aunque se encontraron depósitos de grafito en otras partes del mundo, no poseían la misma pureza y calidad que los de Borrowdale, y el grafito tuvo que ser reducido a polvo para eliminar impurezas. Inglaterra continuó disfrutando de un monopolio en la producción de lápices hasta que se encontró un método de reconstituir el polvo del grafito. Los lápices cuadrados distintivos ingleses continúan haciéndose con barritas cortadas de grafito natural desde 1860. Hoy, la ciudad de Keswick, cercana a la zona del hallazgo original del bloque de grafito, tiene un museo del lápiz. La primera tentativa de fabricar las minas con grafito pulverizado se llevó a cabo en Núremberg, Alemania, en 1662. Se utilizó una mezcla de grafito, sulfuro, y antimonio. Aunque la mina del lápiz en inglés es comúnmente llamado “lead” (plomo), los
lápices no contienen plomo en sus componentes. El grafito de una mina de lápiz no es venenoso; el grafito es inofensivo si se consume.
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Proceso de fabricación de un lápiz. Todo empieza bajo tierra, los mineros empiezan buscando la roca, que comúnmente es conocida como carbón, porque se le parece mucho, pero es una sustancia diferente y es lo que hace que el lápiz escriba. Se llama grafito y es una especie de carbón mineral hecho de depósitos de algas prehistóricas que llevan enterradas más de 400 millones de años. El grafito es muy difícil de encontrar e incluso más difícil sacarlo a la superficie. A 200 metros bajo las tierras de la campiña alemana donde se encuentra el grafito. Para encontrar grafito entre las rocas corrientes se necesita un talento especial, los mineros utilizan su oído. Los mineros golpean la roca con un martillo especial con punta, un sonido parecido a una campana indica que solo es roca común sin grafito. Un sonido más tosco y seco indica que es una beta de grafito. Al final de cada turno la recogida se saca a la superficie. Posteriormente pasa a ser llevada a la planta de refinación y extracción del grafito. En ella, se le deposita en unas cámaras de flotación, que son cajas de acero con agua y una solución jabonosa que eliminan las impurezas, así el grafito flota en la superficie donde se recoge y se almacena en tanques para que se almacene. Una vez el grafito seco, se le destina a una fabrica, en este caso en mi investigación decidí escoger a la Faber Castel, una fábrica alemana con más de 200 años. En el sótano del antiguo castillo empieza el proceso, maestros lapiceros, mezclan los compuestos en un tambor de acero gigante, se coloca el grafito extraído y previamente pulverizado, la cera que le dará brillo y suavidad al trazo y la arcilla china que es un agente aglutinante le dará dureza a la mezcla
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del grafito y se le añade un poco de agua. Los lápices con mayor proporción de arcilla son más resistentes y su trazo es más claro. Para obtener una mescla perfectamente homogéneamente el tambor de mezclado trabaja durante 24 horas seguidas. Pasadas las 24 horas, el resultado es una mezcla de grafito acuoso y liviano, con la consistencia de un jarabe. Para transformar esa mezcla líquida en un polvo seco, se vierte la mezcla en unos moldes de malla dentro de una prensa de filtro, la prensa funciona como una especie de compresor gigante que exprime el agua de los moldes, después de 5 horas la nueva pasta de grafito se retira de los moldes y se deja secar durante 2 días, posteriormente se pasa a una moledora para preparar el compuesto que más tarde ira a la extrusora, se añade un poco de agua para transformar el compuesto solido en una pasta densa. Luego un poderoso martillo eléctrico comprime la pasta dentro de un cilindro, la compresión elimina las burbujas de aire que puedan causar imperfecciones en las minas de grafito. Ahora la mezcla de grafito esta lista para ser moldeada para ser colocada en el surco o canal del lápiz. Se coloca el cilindro lleno de pasta dentro de una extrusora, que presiona el contenido a través troquel pequeño para moldear las minas. En este punto las minas tienen un aspecto de estar listas pero no lo están, ahora mismo las minas tienen la flexibilidad de una banda elástica. Se pasan a un horno gigante sobre una placa refractaria resistente al calor en el cual se cocinarán activando así la arcilla de la mezcla que endurece los núcleos y se fusiona con el grafito. Ahora viene el proceso que se conoce como “cocción en freidora”, las minas
se sumergen en un baño de cera derretida y aceite, cuanta más cera se meta en la mezcla más dura será la mina. Faber Castel ha creado 16 grados dureza, cada uno de ellos define un nivel de oscuridad de su trazado. 5
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A este punto el grafito ya se ha transformado en una mina para lápices, ahora sigue el paso de meter las minas dentro de la madera. El proceso empieza con tablillas de cedro de 18 cm de largo y 7 cm de ancho, se utiliza esta madera ya que posee betas fuertes y rectas que no se astillan, en una fresadora una cuchilla de corte gira en la máquina, tallando ocho ranuras en cada tablilla, para alojar los centros. Luego se trasladan las tabillas a una máquina que arma las tablillas para los lápices en 3 sencillos pasos. Primero un dispositivo llena las ranuras con pegamento, esto mantendrá los núcleos fijos una vez colocados en el lápiz, luego las minas se ubican en los canales de un cilindro rotativo, ese cilindro, ese cilindro distribuye una mina en cada ranura y completa la mitad inferior de los 8 lápices. Ahora una cinta rotativa deposita una segunda tablilla acanalada sobre la primera de modo de cerrar las 2 piezas de madera, dejando la mina en su interior. De esta forma quedan colocadas las 8 minas de los lápices al mismo tiempo. Luego los lápices se colocan de forma horizontal en un cilindro giratorio gigante, durante 90 minutos gira lentamente dentro de un gran horno para que la cola se cueza para que las tablas se unan en una sola pieza con la mina en su interior. Las tablas entran en el brasero y un montón de tablas se colocan en la cinta para ser procesadas, para separar los lápices de manera individual de las tablillas, los lápices pasan por una máquina que corta la madera y les da su característica de forma hexagonal, las caras planas evitan que los lápices rueden sobre las superficies. Para este punto el lápiz ya está hecho, pero para superar los límites de calidad actuales necesitan una capa de pintura protectora y eso representa un
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problema ya que no solo escribimos con los lápices, también los mordemos, por ello los científicos que trabajan en el laboratorio de Faber Castel se enfrentaban a un verdadero problema, ¿Cómo crear una capa aprueba de mordiscos? Finalmente los científicos encontraron la solución. Un barnizado con base de agua, los barnices habituales tienen una base oleosa y son tóxicos pero el barniz del lápiz es totalmente inofensivo. El barniz que llevan los lápices se compone de 5 capas hasta que se consigue el color final. En el año de 1890, los primeros fabricantes de lápices usaban el amarillo brillante, porque era el color asociado a la realeza, además en esa época, la escasez de pigmentos hacia que la fabricación de pinturas de color fuera un proceso costoso. Por lo tanto consideraban que un lápiz de color amarillo representaba un producto de calidad. Una vez seca la pintura se colocan las etiquetas y diseños de logotipos comerciales y otras inscripciones como el número de mina que sea el lápiz. Ahora sigue el proceso de ponerle borrador al lápiz, los borradores de caucho rosa de acumulan en un contenedor y esperan a que el cierre metálico conocido como virola este colocado en la parte superior del lápiz, un dispositivo pequeño sostiene la goma mientras dos pinzas ajustan la virola para mantener firme el borrador. Los lápices terminados salen de la máquina y se trasladan a la empacadora, por ultimo un saca puntas afila la punta de los lápices y ya quedaría listo.
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Aquí se muestra un esquema de cómo se realiza el proceso de fabricación de un lápiz.
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Conclusión. En esta investigación pude ver y recopilar la información de cómo se fabrica un lápiz desde el inicio de su proceso con la extracción y recolección del grafito, para posteriormente ser procesado y transformado en minas y luego ser colocado dentro de la madera. Los lápices se llevan haciendo de esta manera más de 150 años e indudablemente han revolucionado nuestra manera de escribir y lo seguirán haciendo. Existen distintos tipos de lápices como lápices de cera y papel, pero los de madera y grafito son los más comerciales y utilizados por su practicidad.
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