مداد قدیمی ترین و پراستفاده ترین ابزار نگارش است. منشأ مداد به دوران پیش از تاریخ برمی گردد یعنی زمانی که از سنگ گچ و چوب سوخته برای کشیدن روی سطوح متفاوت مثل پوست حیوانات و دیوارهای غار استفاده می شد.

یونانی ها و رومی ها از قطعات صاف سرب برای رسم خطوطی ضعیف بر روی پاپیروس استفاده می کردند. اتفاق دیگری رخ نداد تا این که در اواخر قرن 15 میلادی اولین جد مستقیم مداد امروزی درست شد.

حدود یک صد سال بعد ماده معدنی گرافیت که به صورت رگه های نرم و درخشان در سنگ ها یافت می شود

در نزدیکی منطق بورودیل (Borrowdale) واقع در شمال غربی انگلستان کشف شد. این معدن، گرافیت مورد نیاز اروپا را برای مدت چند صد سال تأمین کرد.

از آن جایی که مردم آن دوران هنوز نمی توانستند بین گرافیت و سرب تفاوتی قایل شوند، گرافیت را به رویه سابق «سرب سیاه» می نامیدند. گرافیت به صورت میله ها یا نوارهایی برش داده می شد سپس در میان ریسمانی محکم پیچیده می شد تا در دست محکم و راحت باشد. محصول نهایی هم مداد سربی نامیده می شد که خیلی هم محبوب بود.

در اواخر قرن شانزدهم، در آلمان روشی برای چسباندن نوارهای چوبی در اطراف گرافیت کشف شد و مداد امروزی شروع به شکل  گیری کرد. در سال 1779 دانشمندان مشخص کردند موادی که تا آن زمان تصور می شد سرب است در واقع شکلی از کربن با کریستال های میکروسکوپی است. آنها این ماده را گرافیت نامیدند. (گرافیت از واژه یونانی گرافین به معنی نوشتن گرفته شد.) گرافیت یکی از سه شکل طبیعی کربن خالص است -بقیه اشکال کربن زغال سنگ و الماس هستند.

در اواخر قرن هجدهم معدن  بورودیل تهی شد و بنابراین گرافیت کم آمد. به این ترتیب باید مواد دیگری با گرافیت ترکیب می شدند تا مداد درست می شد. شیمیدانی فرانسوی به نام نیکولاس ژاک کونته کشف کرد که وقتی گرافیت پودری با خاک رس پودری و آب با هم مخلوط می شوند، در قالب گذاشته و پخته می شوند، محصول نهایی به نرمی گرافیت خالص می نویسد.

همچنین کونته کشف کرد که برای سخت تر و یا نرم تر نوشتن می توان نسبت خاک رس و گرافیت مغز مداد را تغییر داد.

در سال 1839، لوتار فون فابر آلمانی روشی برای ساخت میله هایی با ضخامت یکسان از خمیر گرافیت پیدا کرد. وی بعدها ماشینی هم برای برش دادن و ایجاد شیار در چوب مداد اختراع کرد. پس از تخلیه معدن گرافیت بورودیل به تدریج معادن دیگر گرافیت در سراسر جهان مورد بهره برداری قرار گرفتند.

یک کابینت ساز آمریکایی به نام ویلیام مونرو نیز ماشینی اختراع کرد که چوب را خیلی دقیق می برید و شیار می داد. در همین زمان مخترعی آمریکایی به نام جوزف دیکسون روش برش استوانه های چوبی به دو نیم را پیدا کرد. به این ترتیب مغز گرافیتی در یکی از نیمه ها قرار می گرفت و سپس دو نیمه استوانه به هم چسبانده می شد.

امروزه، سختی یک مداد با اعداد یا حروف تعیین می شود. بیشتر تولید کنندگان اعداد 1 تا 4 را مورد استفاده قرار می دهند که 1 نرم ترین و تیره ترین است. مداد شماره 2 (با نرمی متوسط ) برای نوشتن عادی استفاده می شود. مدادها گاهی اوقات نیز با حروف درجه بندی می شوند که از 6B که نرم ترین است تا 9H  که سخت ترین است را در برمی گیرد. ایده اتصال پاک کن به مداد هم به یک آمریکایی به نام هایمن لیپمن تعلق دارد.

اولین گام برای تولید مداد، ساخت مغز گرافیتی است. یکی از روش های انجام این کار اکستروژن است. (اکستروژن فرایند شکل دهی با استفاده از فشار یک قالب است.)

علاوه بر مداد چوبی معمولی شمار دیگری از مدادها هم به طور گسترده ای مورد استفاده قرار می گیرند. در اوایل دهه 1880 تلاش برای ساخت مدادی که به تیز کردن نیاز نداشته باشد به اختراع ابزاری انجامید که ما در ایران به آن مداد نوکی می گوییم و در زبان های دیگر اصطلاحات متعددی درباره آن به کار می رود. این نوع مداد یک قاب فلزی یا پلاستیکی دارد و در آن مثل مدادهای اولیه از سرب استفاده می شود. سرب در یک مارپیچ فلزی در داخل قاب قرار دارد.

در اوایل قرن بیستم مداد رنگی ساخته شد که در آن به جای مغز گرافیتی ترکیبی از مواد رنگی و یا رنگ ها و چسب جایگزین می شود. امروزه مدادهای رنگی در بیش از 70 رنگ با 7 زرد مختلف و 12 آبی متفاوت عرضه می شوند. به هر صورت مداد با پوشش چوبی (چوب سرو) به تعداد 6 میلیارد عدد در سال در 40 کشور مختلف جهان تولید می شود و از تمام رقبایش از جمله خودکار بیشتر می فروشد.

مواد خام مورد استفاده در مداد

مهم ترین جزء تشکیل دهنده مداد گرافیت است. روش کونته یعنی ترکیب گرافیت با خاک رس هنوز هم در ساختن مغز مداد مورد استفاده قرار می گیرد و موم یا سایر مواد شیمیایی هم گاهی اوقات به این ترکیب اضافه می شود. تقریباً تمام گرافیتی که امروزه مورد استفاده قرار می گیرد مخلوط ساخته شده از گرافیت طبیعی و مواد شیمیایی است.

چوبی که برای تولید مدادها مورد استفاده قرار می گیرد باید بتواند در برابر تراشیده شدن مکرر مقاوم باشد و به راحتی و بدون این که متلاشی شود بتوان آن را برید. بیشتر مدادها از چوب سرو (به طور خاص سرو کالیفرنیا) ساخته می شوند که سال ها است به این منظور مورد استفاده قرار می گیرد. برای آشنایی با انواع چوب ها به مطلب انواع چوب های نرم و سخت، ویژگی ها و کاربردهایشان مراجعه کنید.

سرو بوی دلپذیری دارد، پیچ و تاب ندارد، شکلش را از دست نمی دهد و به راحتی در دسترس است. برخی از مدادها پاک کن دارند. این پاک کن ها در داخل قابی فلزی قرار داده می شوند که با چسب و یا با پین فلزی به مداد متصل نگه داشته می شود. پاک کن ها خودشان حاوی سنگ خارا و لاستیک هستند.

 امروزه جایگزینی گرافیت ساخته شده در کارخانه ها با گرافیت معدنی اقتصادی تر است. در نتیجه سازنده ها هم به آسانی می توانند تراکم آن را کنترل کنند. گرافیت بسته به نوع مدادی که قرار است ساخته شود با مقادیر متفاوت خاک رس مخلوط می شود. هرچه گرافیت بیشتری به کار رود مداد نرم تر و خطوط نوشته شده تیره تر می شوند. برای ساخت مدادهای رنگی، مواد رنگی به خاک رس اضافه می شوند و در عمل هیچ گرافیتی مورد استفاده قرار نمی گیرد.

پردازش گرافیت

1-دو روش برای شکل دادن به گرافیت وجود دارد. اولین روش اکستروژن است که در آن گرافیت و موم مخلوط می شوند و بر اثر فشار قالبی که در آن قرار می گیرند یک رشته ماکارونی مانند از گرافیت درست می شود. سپس این رشته گرافیتی با اندازه گیری های دقیق برش داده می شود و در کوره خشک می شود.

 در روش دوم، ترکیب گرافیت و خاک رس به داخل یک دستگاه پرس ریخته می شود. از زیر و رو به آن فشار وارد می شود و یک استوانه سخت جامد درست می شود. این استوانه در میان قالب به نوارهایی بریده می شود.

ساخت پوشش چوبی

2-چوب سروی که برای ساخت مداد مورد استفاده قرار می گیرد خشک شده، جلا داده شده و موم خورده است تا از تاب برداشتن آن جلوگیری شود. این چوب به صورت نوارهای باریکی به نام «چوب مداد» اره می شود. این نوارها حدود 7.25 اینچ (18.4 سانتی متر) طول، 0.25 اینچ (0.635 سانتیمتر) ضخامت، و 2.75 اینچ (6.98 سانتی متر) عرض دارند. چوب مدادها یکی یکی بر روی یک تسمه نقاله قرار داده می شوند که با سرعت ثابت بر روی آن حرکت می کنند.

 3-سپس سطح چوب مدادها صاف می شود. نیمی از چوب ها با لایه ای از چسب پوشانده می شود و گرافیت در شیار این چوب مدادها گذاشته می شود. سپس نیمه دیگر چوب ها روی آن قرار می گیرد و شکل یک ساندویچ می گیرد.

شکل دادن به مداد

4-گام بعدی شکل دادن به مدادها است. مدادها بر روی تسمه نقاله قرار می گیرند و دو مجموعه برش، یکی از بالا و دیگری در زیر می خورند. بیشتر مدادها شش ضلعی می شوند. با این طراحی از غلطیدن آنها بر روی سطوح جلوگیری می شود.

مراحل پایانی

5-بعد از این که مدادها بریده می شوند سطح شان با چرخ سنباده صاف می شود، جلا می خورد و خشک می شود. سپس رنگ مورد نظر بر روی آنها زده می شود.

مدادها دوباره از میان ماشین های شکل دهی عبور می کنند تا هر جلای اضافی که در انتهای مدادها جمع شده از آنها پاک شود. در این مرحله اطمینان حاصل می شود که همه مدادها یک اندازه اند.

بعد پاک کن ها هم به مدادها متصل می شوند. پاک کن از طریق فلزی به نام فرول با چسب یا پین فلزی به مداد متصل می شود. در گام نهایی یک قالب فولادی گرم آرم شرکت را بر روی هر مداد پرس می کند.

ساخت مداد رنگی

مدادهای رنگی به همان روش مداد سیاه ها تولید می شوند با این تفاوت که مغز مدادهای رنگی به جای گرافیت حاوی مواد رنگی است.

برای ساخت مداد رنگی در ابتدا خاک رس و چسب به ماده رنگی اضافه می شود به طوری که مواد به هم بچسبند و پس از آن مخلوط در موم خیس می شود تا به مدادها حالت صاف و هموار بدهد. وقتی مدادها شکل گرفتند، خارج آنها مطابق رنگ مخلوط مرکزی رنگ می شود.

کنترل کیفیت

6-در نهایت کار کنترل کیفیت انجام می شود. به این ترتیب که مدادها پیش از توزیع در مراکز فروش به دقت بررسی می شوند. کارگران آموزش دیده تعدادی از مدادها را انتخاب می کنند و تیز می کنند و آزمایش می کنند. به این ترتیب فرایند ساخت کامل می شود. یک مشکل رایج چسب ساندویچ ها است. این مشکل معمولاً زمانی خودش را نشان می دهد که مدادها بریده می شوند.

منبع : سایت صفر بیست