El Lápiz: Del Carbón Prehistórico al Grafito Moderno

Antecedentes

Uno de los utensilios de escritura más antiguos y usados, el lápiz se originó en la prehistoria cuando rocas calcáreas y palos carbonizados se usaban para dibujar en superficies tan variadas como pieles de animales y paredes de cuevas. Griegos y romanos usaban piezas planas de plomo para trazar líneas tenues en papiro, pero no fue hasta finales del 1400 que se desarrolló el ancestro directo del lápiz actual. Unos cien años después, el grafito, mineral común que aparece como vetas suaves y brillantes en rocas, fue descubierto cerca de Borrowdale en el noroeste de Inglaterra. La mina de Borrowdale suministró grafito a Europa por varios siglos; sin embargo, como no se podía diferenciar entre grafito y plomo, se le llamaba "plomo negro". Cortado en varillas o tiras, el grafito se envolvía fuertemente en cordel para dar resistencia y mango cómodo. El producto terminado, llamado lápiz de plomo, fue muy popular. A finales del siglo XVI, se descubrió en Alemania un método para pegar tiras de madera alrededor del grafito, y el lápiz moderno comenzó a tomar forma. En 1779, científicos determinaron que el material que creían plomo era en realidad una forma de carbono microcristalino que llamaron grafito (del griego "graphein", "escribir"). El grafito es una de las tres formas naturales de carbono puro —las otras son carbón y diamante.

A finales del XVIII, la mina de Borrowdale se agotó, y al ser el grafito menos abundante, hubo que mezclar otros materiales para crear lápices. El químico francés Nicolas Jacques Conté descubrió que al mezclar grafito en polvo, arcilla en polvo y agua, moldear y hornear, el producto escribía tan suavemente como grafito puro. Conté también descubrió que un núcleo de escritura más duro o blando podía producirse variando la proporción de arcilla y grafito —más grafito, más negro y blando el lápiz. En 1839, Lothar von Faber de Alemania desarrolló método para hacer pasta de grafito en varillas de mismo grosor. Luego inventó máquina para cortar y ranurar la madera del lápiz. Tras el agotamiento de la fuente de grafito en Borrowdale, otras minas se establecieron gradualmente en el mundo.

Varias minas se establecieron en EE. UU., y los primeros lápices americanos se fabricaron en 1812, tras la Guerra de 1812 que terminó importaciones inglesas. William Monroe, ebanista en Concord, Massachusetts, inventó máquina que cortaba y ranuraba listones de madera con precisión para hacer lápices. Por esa época, el inventor americano Joseph Dixon desarrolló método de cortar cilindros de cedro por la mitad, colocar el núcleo de grafito en una mitad, y volver a pegar las dos mitades. En 1861, Eberhard Faber construyó la primera fábrica de lápices de EE. UU. en Nueva York.

Hoy, la dureza se designa por números o letras. La mayoría usa números 1 a 4, siendo 1 el más blando y oscuro. Los número 2 (medio blando) se usan para escritura normal. También se gradúan por letras, de 6B (más blando) a 9H (más duro). La idea de adjuntar borrador al lápiz se atribuye a Hyman W. Lipman, americano cuya patente de 1858 fue comprada por Joseph Rechendorfer en 1872 por 100.000 dólares.

El primer paso en fabricación implica hacer el núcleo de grafito. Un método es extrusión, donde la mezcla de grafito se fuerza a través de matriz de apertura del tamaño adecuado.

Además del lápiz de madera convencional, otros lápices se usan ampliamente. A principios de los 1880, la búsqueda de lápiz que no requería afilado llevó a la invención del lápiz automático, propulsor o repetidor. Estos instrumentos tienen carcasa de metal o plástico y usan minas similares a las de lápices de madera. La mina, alojada en espiral metálica dentro de la carcasa, se sujeta con varilla con espiga metálica. Al girar la tapa, la varilla y espiga descienden en la espiral, forzando la mina hacia la punta. Principios del XX vieron desarrollo de lápices de color donde el núcleo de grafito fue reemplazado por combinación de pigmentos o colorantes y aglutinante. Hoy, hay más de 70 colores, con 7 amarillos y 12 azules diferentes. Sin embargo, el lápiz de grafito con carcasa de cedro —fabricado a ritmo de 6.000 millones al año en 40 países— sigue superando en ventas a todos sus competidores, incluyendo bolígrafos.

Materias Primas

El ingrediente más importante es el grafito, que la mayoría sigue llamando plomo. El método de Conté de combinar grafito con arcilla se usa aún, y a veces se añaden cera u otros químicos. Virtualmente todo el grafito usado hoy es mezcla fabricada de grafito natural y químicos.

La madera debe resistir afilados repetidos y cortarse fácilmente sin astillarse. La mayoría son de cedro (específicamente cedro de California), la madera elegida por años. El cedro tiene olor agradable, no se deforma ni pierde forma, y está disponible. Algunos lápices tienen borradores, sujetos con virola, carcasa metálica que se pega o sujeta con púas metálicas. Los borradores consisten de piedra pómez y goma.

Proceso de Fabricación

Como la mayoría del grafito comercial se fabrica en fábricas en lugar de minarse, los fabricantes pueden controlar fácilmente su densidad. El grafito se mezcla con arcilla según el tipo de lápiz —más grafito, más blando y oscura la línea. Para lápices de color, se añaden pigmentos a la arcilla, y virtualmente no se usa grafito.

Procesamiento del Grafito

• 1 Dos métodos forman el grafito en estado final. Primero, extrusión: mezcla de grafito y cera se fuerza a través de molde para crear hilo tipo espagueti, que se corta a medidas precisas y seca en hornos. Segundo, la mezcla de grafito y arcilla se vierte en máquina llamada prensa de lingote. Un tapón se coloca sobre la prensa, y un ariete metálico asciende desde abajo para comprimir la mezcla en cilindro duro y sólido llamado "lingote". El lingote se retira de la parte superior y se coloca en prensa de extrusión que lo fuerza a través de molde, cortando tiras del Para hacer las carcasas de madera, se forman listones cuadrados, y luego se cortan ranuras en los listones. Luego, barras de grafito se insertan en ranuras de un listón, y un segundo listón con ranuras vacías se pega encima. Lápices de tamaño correcto se cortan del sándwich, y se colocan borrador y virola metálica. tamaño del núcleo. Tras cortarse a medida, los núcleos pasan por cinta transportadora y se recogen en canal para espera de inserción en madera.

Fabricación de Carcasas de Madera

• 2 El cedro suele llegar a fábrica ya seco, teñido y encerado, para prevenir deformación. Troncos se aserran en tiras estrechas llamadas "listones"; unos 18,4 cm (7,25 pulg) largo, 0,635 cm (0,25 pulg) grueso, y 6,98 cm (2,75 pulg) ancho. Los listones se colocan en alimentador y caen, uno a uno, sobre cinta transportadora que los mueve a ritmo constante.
• 3 Los listones se cepillan para darles superficie plana. Luego pasan bajo cabezal cortador que hace ranuras semicirculares paralelas —la mitad de profundas que el grosor del grafito— a lo largo de un lado de cada listón. Continuando en la cinta, la mitad de los listones se recubren con capa de pegamento, y el grafito cortado se coloca en las ranuras de estos listones.
• 4 Los listones sin pegamento —ni grafito en ranuras— se colocan en otra cinta que los lleva a máquina que los recoge y voltea, quedando con ranuras hacia abajo. Las dos cintas se encuentran, y cada listón sin pegamento se coloca sobre uno con pegamento y grafito, formando sándwich. Tras retirarse de la cinta, se colocan en prensa hidráulica metálica y se aprietan hasta secar el pegamento. Cuando los lápices están secos, los extremos se recortan para eliminar exceso de pegamento.

Conformado de los Lápices

• 5 El siguiente paso es conformado, cuando los sándwiches se convierten en lápices. Los sándwiches se colocan en cinta y pasan por dos juegos de cortadores, uno arriba y otro abajo. Los cortadores superiores cortan alrededor de la mitad superior, mientras los inferiores cortan la mitad inferior y separan lápices terminados. La mayoría son hexagonales, diseñados para no rodar de superficies; un sándwich rinde 6-9 lápices hexagonales.

Pasos Finales

• 6 Tras cortarse, las superficies se alisan con lijadoras, y se aplica barniz y seca. Esto se hace con máquinas barnizadoras, donde los lápices se sumergen en tina de barniz y pasan por disco de fieltro que elimina exceso. Tras secar, se repite hasta lograr color deseado. Finalmente, reciben capa de acabado.
• 7 Los lápices vuelven a cinta transportadora por máquinas de conformado, que eliminan exceso de barniz acumulado en extremos. Este paso también asegura que todos tengan misma longitud.
• 8 Los borradores se colocan, sujetos al lápiz por estuche metálico redondo llamado "virola". La virola se adhiere al lápiz con pegamento o pequeñas púas metálicas, luego se inserta el borrador y la virola se aprieta alrededor. En paso final, troquel de acero caliente estampa logotipo de la empresa en cada lápiz.

Lápices de Color

Se producen de forma muy similar a los de grafito, salvo que sus núcleos contienen materiales colorantes como colorantes y pigmentos en lugar de grafito. Primero, se añaden arcilla y goma a pigmento como aglutinantes, y luego la mezcla se remoja en cera para dar suavidad. Cuando los lápices se forman, los exteriores se pintan según el color de la mezcla central.

Control de Calidad

Como viajan por cinta transportadora durante fabricación, los lápices son examinados minuciosamente antes de distribuirse. Trabajadores están capacitados para desechar lápices que parezcan defectuosos, y un número selecto se afilan y prueban al finalizar. Un problema común es que el pegamento de los sándwiches a veces no adhiere, pero esto suele detectarse al cortar los sándwiches.