O Lápis: Do Carvão Pré-Histórico ao Grafite Moderno

Contexto

Um dos utensílios de escrita mais antigos e amplamente utilizados, o lápis originou-se em tempos pré-históricos quando rochas calcárias e gravetos carbonizados eram usados para desenhar em superfícies tão variadas como peles de animais e paredes de cavernas. Gregos e romanos usavam pedaços chatos de chumbo para traçar linhas tênues em papiro, mas foi apenas no final dos anos 1400 que o ancestral direto do lápis atual foi desenvolvido. Cerca de cem anos depois, grafite, um mineral comum que ocorre como veios macios e lustrosos em rochas, foi descoberto perto de Borrowdale no noroeste da Inglaterra. A mina de Borrowdale forneceu grafite à Europa por vários séculos; no entanto, como as pessoas não podiam então diferenciar entre grafite e chumbo, referiam-se ao primeiro como "chumbo preto". Cortado em hastes ou tiras, o grafite era fortemente enrolado em barbante para fornecer resistência e cabo confortável. O produto final, chamado lápis de chumbo, era bastante popular. No final do século XVI, um método para colar tiras de madeira ao redor do grafite foi descoberto na Alemanha, e o lápis moderno começou a tomar forma. Em 1779, cientistas determinaram que o material que pensavam ser chumbo era na verdade uma forma de carbono microcristalino que batizaram de grafite (do grego "graphein" significando "escrever"). O grafite é uma das três formas naturais de carbono puro — as outras são carvão e diamante.

No final do século XVIII, a mina de Borrowdale esgotou-se, e, como o grafite tornara-se menos abundante, outros materiais tiveram que ser misturados a ele para criar lápis. Um químico francês, Nicolas Jacques Conté, descobriu que quando grafite em pó, argila em pó e água eram misturados, moldados e assados, o produto final escrevia tão suavemente quanto grafite puro. Conté também descobriu que uma mina de escrita mais dura ou mais macia podia ser produzida variando a proporção de argila e grafite — quanto mais grafite, mais preto e macio o lápis. Em 1839, Lothar von Faber da Alemanha desenvolveu método de fazer pasta de grafite em hastes da mesma espessura. Mais tarde inventou máquina para cortar e ranhurar a madeira do lápis. Após o esgotamento da outrora abundante fonte de grafite em Borrowdale, outras minas de grafite foram gradualmente estabelecidas ao redor do mundo.

Várias destas minas foram estabelecidas nos Estados Unidos, e os primeiros lápis americanos foram fabricados em 1812, após o fim da Guerra de 1812 que encerrou as importações inglesas. William Monroe, fabricante de armários em Concord, Massachusetts, inventou máquina que cortava e ranhurava ripas de madeira com precisão suficiente para fazer lápis. Por volta dessa época, o inventor americano Joseph Dixon desenvolveu método de cortar cilindros de cedro únicos ao meio, colocar o núcleo de grafite em uma das metades, e então colar as duas metades de volta juntas. Em 1861, Eberhard Faber construiu a primeira fábrica de lápis dos Estados Unidos em Nova York.

Hoje, a dureza de um lápis é designada por números ou letras. A maioria dos fabricantes usa números 1 a 4, sendo 1 o mais macio e fazendo a marca mais escura. Lápis número 2 (médio macio) são usados para escrita normal. Lápis também são às vezes classificados por letras, de 6B, o mais macio, a 9H, o mais duro. A ideia de prender uma borracha a um lápis remonta a Hyman W. Lipman, americano cuja patente de 1858 foi comprada por Joseph Rechendorfer em 1872 por US$ 100.000 relatados.

O primeiro passo na fabricação do lápis envolve fazer o núcleo de grafite. Um método de fazer isso é extrusão, na qual a mistura de grafite é forçada através de uma abertura de matriz do tamanho adequado.

Além do lápis de madeira convencional, vários outros lápis são amplamente usados. No início dos anos 1880, a busca por um lápis que não requerisse apontar levou à invenção do que foi variamente denominado lápis automático, propulsor ou recarregável. Estes instrumentos têm estojo de metal ou plástico e usam minas similares às encontradas em lápis com capa de madeira. A mina, alojada numa espiral metálica dentro do estojo, é mantida no lugar por uma haste com pino metálico fixado a ela. Quando a tampa é girada, a haste e o pino movem-se para baixo na espiral, forçando a mina em direção à ponta. O início do século XX viu o desenvolvimento de lápis de cor nos quais o núcleo de grafite foi substituído por combinação de pigmentos ou corantes e aglutinante. Hoje, lápis de cor estão disponíveis em mais de 70 cores, com 7 amarelos diferentes e 12 azuis diferentes. No entanto, o lápis de grafite com capa de cedro — fabricado a um ritmo de 6 bilhões por ano em 40 países diferentes — continua a superar todos os seus concorrentes, incluindo a caneta esferográfica.

Matérias-Primas

O ingrediente mais importante num lápis é o grafite, que a maioria das pessoas continua a chamar de chumbo. O método de Conté de combinar grafite com argila ainda é usado, e cera ou outros químicos são às vezes adicionados também. Virtualmente todo grafite usado hoje é mistura fabricada de grafite natural e químicos.

A madeira usada para fabricar lápis deve ser capaz de suportar apontamento repetido e cortar facilmente sem lascar. A maioria dos lápis é feita de cedro (especificamente, cedro da Califórnia), a madeira de escolha por muitos anos. Cedro tem odor agradável, não empena nem perde a forma, e é prontamente disponível. Alguns lápis têm borrachas, que são presas com uma virola, estojo metálico que é colado ou preso com garras metálicas. As próprias borrachas consistem de pedra-pomes e borracha.

O Processo de Fabricação

Agora que a maioria do grafite comercialmente usado é fabricado em fábricas em vez de minerado, fabricantes podem facilmente controlar sua densidade. O grafite é misturado com argila de acordo com o tipo de lápis sendo feito — quanto mais grafite usado, mais macio o lápis, e mais escura sua linha. Para lápis de cor, pigmentos são adicionados à argila, e virtualmente nenhum grafite é usado.

Processamento do grafite

• 1 Dois métodos são usados para formar o grafite em seu estado final. O primeiro é método de extrusão no qual a mistura de grafite e cera é forçada através de molde para criar fio semelhante a espaguete, que é então cortado em medidas precisas e seco em fornos. No segundo método, a mistura de grafite e argila é despejada numa máquina chamada prensa de lingote. Um tampão é colocado sobre o topo da prensa, e um ariete metálico sobe da base para comprimir a mistura num cilindro duro e sólido chamado "lingote". O lingote é então removido do topo da máquina e colocado numa prensa de extrusão que o força através de molde, cortando tiras do tamanho do núcleo do lápis. Após serem cortados ao tamanho, os núcleos passam por uma esteira transportadora e são coletados numa calha para aguardar inserção na madeira do lápis.

Fabricação das Capas de Madeira

• 2 O cedro geralmente chega à fábrica já seco, tingido e encerado, para evitar empenamento. Toras são então serradas em tiras estreitas chamadas "ripas"; estas têm cerca de 18,4 cm (7,25 polegadas) de comprimento, 0,635 cm (0,25 polegada) de espessura, e 6,98 cm (2,75 polegadas) de largura. As ripas são colocadas num alimentador e soltas, uma a uma, sobre uma esteira transportadora que as move a taxa constante.
• 3 As ripas são então plainadas para dar-lhes superfície plana. Em seguida, passam sob uma cabeça de corte que faz ranhuras semicirculares paralelas — metade da profundidade da espessura do grafite — ao longo do comprimento de um lado de cada ripa. Continuando pela esteira, metade das ripas é revestida com camada de cola, e o grafite cortado é colocado nas ranhuras destas ripas.
• 4 As ripas sem cola — e sem grafite nas ranhuras — são colocadas noutra esteira que as leva a uma máquina que as pega e vira, de modo que ficam sobre a esteira com as ranhuras voltadas para baixo. As duas esteiras então se encontram, e cada ripa sem cola é colocada sobre uma ripa com cola e grafite, formando um sanduíche. Após os sanduíches serem removidos da esteira, são colocados numa braçadeira metálica e prensados por prensa hidráulica e deixados presos até a cola secar. Quando os lápis estão secos, as extremidades são aparadas para remover excesso de cola.

Modelagem dos Lápis

• 5 O próximo passo é modelagem, quando os sanduíches realmente se tornam lápis. Os sanduíches são colocados sobre uma esteira transportadora e movidos através de dois conjuntos de cortadores, um acima e outro abaixo da esteira. Os cortadores acima dos sanduíches cortam ao redor da metade superior, enquanto o conjunto inferior corta ao redor da metade inferior e separa os lápis finalizados. A maioria dos lápis é hexagonal, desenhada para impedir que rolem de superfícies; um único sanduíche rende seis a nove lápis hexagonais.

Passos Finais

• 6 Após os lápis serem cortados, suas superfícies são lixadas por lixadeiras, e verniz é aplicado e seco. Isso é feito com máquinas de envernizar, nas quais os lápis são imersos num tanque de verniz e então passados por disco de feltro, que remove o excesso de verniz. Após secagem, os lápis passam pelo processo repetidamente até a cor desejada ser alcançada. Finalmente, os lápis recebem uma camada de acabamento.
• 7 Os lápis são novamente enviados numa esteira transportadora através de máquinas de modelagem, que removem qualquer excesso de verniz acumulado nas extremidades dos lápis. Este passo também garante que todos os lápis tenham o mesmo comprimento.
• 8 Borrachas são então fixadas, presas ao lápis por estojo metálico redondo chamado "virola". A virola primeiro fixa-se ao lápis com cola ou com pequenos pinos metálicos, e então a borracha é inserida e a virola prensada ao redor dela. No passo final, um dado de aço aquecido pressiona o logotipo da empresa em cada lápis.

Lápis de Cor

Lápis de cor são produzidos praticamente da mesma forma que lápis de escrita pretos, exceto que seus núcleos contêm materiais de coloração como corantes e pigmentos em vez de grafite. Primeiro, argila e goma são adicionados ao pigmento como agentes aglutinantes, e então a mistura é imersa em cera para dar maciez aos lápis. Quando os lápis são formados, as partes externas são pintadas de acordo com a cor da mistura central.

Controle de Qualidade

Como viajam ao longo de uma esteira transportadora durante o processo de fabricação, lápis são minuciosamente examinados antes de serem distribuídos ao público. Trabalhadores são treinados para descartar lápis que parecem disfuncionais, e um número selecionado é apontado e testado quando o processo termina. Um problema comum é que a cola dos sanduíches às vezes não adere, mas este incômodo geralmente é detectado quando os sanduíches estão sendo cortados.