Pensil: Dari Arang Prahistoris hingga Grafit Modern

Latar Belakang

Salah satu alat tulis yang paling tua dan paling banyak digunakan, pensil berasal dari zaman prahistoris ketika batu kapur dan tongkat yang dibakar digunakan untuk menggambar pada permukaan yang beraneka ragam seperti kulit hewan dan dinding gua. Yunani dan Romawi menggunakan potongan logam datar untuk menggambar garis samar pada papirus, tetapi belum sampai akhir tahun 1400-an nenek moyang paling awal dari pensil saat ini dikembangkan. Sekitar seratus tahun kemudian grafit, mineral umum yang terjadi sebagai urat lembut dan mengkilap di dalam batuan, ditemukan di dekat Borrowdale di Inggris bagian barat laut. Tambang Borrowdale menyuplai grafik ke Eropa selama beberapa ratus tahun; namun, karena orang pada saat itu tidak dapat membedakan antara grafit dan logam, mereka menyebut yang pertama sebagai “logam hitam.” Dipotong menjadi tongkat atau strip, grafit dibungkus chawat dengan erat untuk memberikan kekuatan dan pegangan yang nyaman. Produk akhir, yang disebut pensil logam, cukup populer. Pada akhir abad ke-16, metode untuk merekatkan strip kayu di sekitar grafit ditemukan di Jerman, dan pensil modern mulai terbentuk. Pada tahun 1779, ilmuwan menentukan bahwa bahan yang sebelumnya mereka anggap logam sebenarnya adalah bentuk karbon mikro kristal yang mereka sebut grafit (dari bahasa Yunani “graphein” yang berarti “menulis”). Grafit adalah salah satu dari tiga bentuk alami karbon murni—yang lain adalah batu bara dan berlian.

Pada akhir abad ke-18 tambang Borrowdale habis, dan, karena grafit sekarang kurang melimpah, bahan lain harus dicampur dengannya untuk membuat pensil. Seorang kimiawan Prancis, Nicolas Jacques Conte, menemukan bahwa ketika serbuk grafit, serbuk tanah liat, dan air dicampur, dicetak, dan dibakar, produk akhir menulis sama halusnya grafit murni. Conte juga menemukan bahwa inti tulis yang lebih keras atau lebih lunak dapat dihasilkan dengan memvariasi proporsi tanah liat dan grafit—semakin banyak grafit, semakin hitam dan lunak pensilnya. Pada tahun 1839, Lothar von Faber dari Jerman mengembangkan cara membuat pasta grafit menjadi tongkat dengan ketebalan yang sama. Ia kemudian menemukan mesin untuk memotong dan membuat celah pada kayu pensil. Setelah kehabisan sumber grafit yang melimpah di Borrowdale, tambang grafit lain secara bertahap didirikan di seluruh dunia.

Sejumlah tambang ini didirikan di Amerika Serikat, dan pensil Amerika pertama diproduksi pada tahun 1812, setelah Perang Tahun 1812 berakhir impor Inggris. William Monroe, seorang tukang kayu di Concord, Massachusetts, menemukan mesin yang memotong dan membuat celah pada papan kayu dengan tepat untuk membuat pensil. Sekitar waktu itu, penemu Amerika Joseph Dixon mengembangkan metode memotong tabung sedar secara dua, menempatkan inti grafit di salah satu bagian, dan kemudian merekatkan dua bagian kembali. Pada tahun 1861, Eberhard Faber membangun pabrik pembuatan pensil pertama di Amerika Serikat di Kota New York.

Saat ini, kekerasan pensil ditetapkan oleh angka atau huruf. Sebagian besar produsen menggunakan angka 1 hingga 4, dengan 1 yang paling lunak dan menghasilkan tanda paling gelap. Pensil nomor 2 (medium lunak) digunakan untuk menulis normal. Pensil juga kadang-kadang dinilai dengan huruf, dari 6B, yang paling lunak, hingga 9H, yang paling keras. Ide melampirkan penghapus pada pensil dicatat kepada Hyman W. Lipman, seorang Amerika yang paten AS-nya tahun 1858 dibeli oleh Joseph Rechendorfer pada tahun 1872 dengan harga yang dilaporkan $100.000.

Langkah pertama dalam pembuatan pensil adalah membuat inti grafit. Salah satu cara melakukannya adalah ekstrusi, di mana campuran grafit dipaksa melalui lubang cetakan dengan ukuran yang tepat.

Selain pensil kayu konvensional, sejumlah pensil lainnya banyak digunakan. Pada awal tahun 1880-an, pencarian pensil yang tidak memerlukan tajam memunculkan penemuan yang disebut sebagai pensil otomatis, propelling, atau repeating. Instrumen ini memiliki casing logam atau plastik dan menggunakan leads yang mirip dengan yang ditemukan dalam pensil dengan casing kayu. Lead, yang ditempelkan di dalam spiral logam dalam casing, ditempatkan oleh tongkat dengan busa logam yang ditempelkan padanya. Ketika tutup diputar, tongkat dan busa bergerak ke bawah dalam spiral, memaksa lead menuju ujung. Awal abad ke-20 menyaksikan perkembangan pensil warna di mana inti grafit digantikan oleh kombinasi pigmen atau pewarna dan pengikat. Saat ini, pensil warna tersedia dalam lebih dari 70 warna, dengan 7 kuning berbeda dan 12 biru berbeda. Namun, pensil lead dengan casing sedar—yang diproduksi dengan kecepatan 6 miliar per tahun di 40 negara berbeda—terus melampaui semua pesaingnya, termasuk pena bola.

Bahan Baku

Bahan yang paling penting dalam pensil adalah grafit, yang sebagian besar orang terus menyebut logam. Metode Conté dalam menggabungkan grafit dengan tanah liat masih digunakan, dan lilin atau kimia lain terkadang juga ditambakan. Hampir semua grafit yang digunakan saat ini adalah campuran buatan dari grafit alami dan kimia.

Kayu yang digunakan untuk membuat pensil harus mampu menahan penajaman berulang dan dipotong dengan mudah tanpa pecah. Sebagian besar pensil terbuat dari kayu sedar (secara khusus, California sedar), pilihan kayu selama bertahun-tahun. Sedar memiliki aroma yang menyenangkan, tidak berdenyut atau kehilangan bentuknya, dan tersedia dengan mudah. Beberapa pensil memiliki penghapus, yang dilekatkan dengan ferrule, casing logam yang merekat atau dilekatkan dengan kuku logam. Penghapus itu sendiri terdiri dari batu pemoles dan karet.

Proses Manufaktur

Sekarang setelah sebagian besar grafit yang digunakan secara komersial dibuat di pabrik alih-alih ditambang, produsen dapat dengan mudah mengontrol densitasnya. Grafit dicampur dengan tanah liat sesuai jenis pensil yang dibuat—semakin banyak grafit yang digunakan, semakin lunak pensilnya, dan semakin gelap garisnya. Untuk pensil warna, pigmen ditambahkan ke tanah liat, dan hampir tidak ada grafit yang digunakan.

Memproses grafit

• 1 Dua metode digunakan untuk membentuk grafit ke dalam keadaan akhir. Yang pertama adalah metode ekstrusi di mana campuran grafit dan lilin dipaksa melalui cetakan untuk membuat tali seperti spageti, yang kemudian dipotong dengan ukuran yang tepat dan dikeringkan dalam oven. Dalam metode kedua, campuran grafit dan tanah liat dituangkan ke dalam mesin yang disebut billet press. Tutup ditempatkan di atas press, dan ram logam naik dari bawah untuk menekan campuran menjadi silinder keras dan padat yang disebut “billet.” Billet kemudian dikeluarkan dari atas mesin dan ditempatkan ke dalam press ekstrusi yang memaksa melalui cetakan, memotong strip yang Untuk membuat casing kayu untuk pensil, slat persegi terbentuk, dan kemudian celah dibuat pada slat. Selanjutnya, tongkat grafit dimasukkan ke dalam celah pada satu slat, dan kemudian slat kedua dengan celah kosong ditempelkan di atas slot yang terisi grafit. Pensil dengan ukuran yang tepat dipotong dari sandwich, dan penghapus serta ferrule logam dilekatkan. ukuran inti pensil. Setelah dipotong ke ukuran, inti melewati sekerlang dan dikumpulkan di wadah untuk menunggu pemasangan ke kayu pensil.

Membuat casing kayu

• 2 Sedar biasanya tiba di pabrik sudah dikeringkan, diwarnai, dan dilapisi lilin, untuk mencegah berdenyut. Logam kemudian digergaji menjadi strip yang disebut “slats”; ini berukuran sekitar 7,25 inci (18,4 sentimeter) panjang, .25 inci (.635 sentimeter) tebal, dan 2,75 inci (6,98 sentimeter) lebar. Slat ditempatkan ke dalam pemasok dan diturunkan, satu per satu, ke dalam sekerlang yang memindahkan mereka dengan laju konstan.
• 3 Slat kemudian dirata untuk memberikan permukaan datar. Selanjutnya, mereka melewati kepala pemotong yang membuat celah setengah lingkaran sejajar—setengah dalam dari ketebalan grafit—di sepanjang sisi satu dari setiap slat. Melanjutkan di sepanjang sekerlang, setengah slat dilapisi lapisan lem, dan grafit yang dipotong ditempatkan di dalam celah slat ini.
• 4 Slat tanpa lem—dan tanpa grafit di dalam celah—ditempatkan pada sekerlang lain yang membawa mereka ke mesin yang mengambilnya dan membaliknya, sehingga mereka terbaring di sekerlang dengan celah menghadap ke bawah. Dua sekerlang kemudian bertemu, dan setiap slat yang tidak dilapisi ditempatkan di atas slat dengan lem dan grafit, membentuk sandwich. Setelah sandwich dikeluarkan dari sekerlang, mereka ditempatkan dalam klamp logam dan ditekan oleh pres hidrolik dan dibiarkan diklempar bersama hingga lem kering. Setelah pensil kering, ujung dipotong untuk menghilangkan lem berlebihan.

Membentuk pensil

• 5 Langkah berikutnya adalah pembentukan, saat sandwich sebenarnya menjadi pensil. Sandwich ditempatkan pada sekerlang dan dipindahkan melalui dua set pemotong, satu di atas dan satu di bawah sekerlang. Pemotong di atas sandwich memotong sekitar separuh atas, sementara set bawah memotong sekitar separuh bawah dan memisahkan pensil yang selesai. Mayoritas pensil berenam sisi, dirancang untuk mencegah pensil terguling dari permukaan; satu sandwich menghasilkan enam hingga sembilan pensil berenam sisi.

Langkah akhir

• 6 Setelah pensil dipotong, permukaannya diratakan dengan penggosok, dan vernis diterapkan dan dikeringkan. Ini dilakukan dengan mesin pelapisan vernis, di mana pensil direndam dalam bak vernis dan kemudian dilewatkan melalui cakram kulit, yang menghilangkan vernis berlebihan. Setelah kering, pensil melalui proses ini lagi dan lagi hingga warna yang diinginkan tercapai. Akhirnya, pensil menerima lapisan finishing.
• 7 Pensil sekali lagi dikirim melalui sekerlang melalui mesin pembentukan, yang menghilangkan vernis berlebihan yang telah menumpuk di ujung pensil. Langkah ini juga memastikan bahwa semua pensil memiliki panjang yang sama.
• 8 Penghapus kemudian dilekatkan, ditempelkan pada pensil oleh casing logam bulat yang disebut “ferrule.” Ferrule pertama kali dilekatkan pada pensil dengan lem atau kuku logam kecil, dan kemudian penghapus dimasukkan dan ferrule diklempar di sekitarnya. Pada langkah akhir, cetakan logam panas menekan logo perusahaan pada setiap pensil.

Pensil warna

Pensil warna diproduksi dengan cara yang hampir sama dengan pensil tulis hitam, kecuali inti mereka berisi bahan pewarna seperti pewarna dan pigmen alih-alih grafit. Pertama, tanah liat dan karet ditambahkan pada pigmen sebagai agen perekat, dan kemudian campuran direndam dalam lilin untuk memberikan kehalusan pada pensil. Setelah pensil terbentuk, bagian luar dicat sesuai warna campuran inti.

Kontrol Kualitas

Karena mereka berjalan di sepanjang sekerlang selama proses pembuatan, pensil diperiksa secara menyeluruh sebelum didistribusikan kepada publik. Pekerja dilatih untuk membuang pensil yang tampak tidak berfungsi, dan sejumlah tertentu ditajam dan diuji setelah proses selesai. Masalah umum adalah lem sandwich terkadang tidak menempel, namun gangguan ini biasanya terdeteksi saat sandwich sedang dipotong.