Мел

<час />

Фон

Мел, используемый в школьных классах, выпускается в виде тонких палочек примерно 0,35 дюйма (девять миллиметров) в диаметре и 3,15 дюйма (80 миллиметров) в длину. Уроки часто проводятся для всех классов на классных досках (или классных досках, как их первоначально называли) с использованием мелков, потому что этот метод оказался дешевым и простым.

В природе мел используется для рисования с доисторических времен, когда, по мнению археологов, он помогал создавать одни из самых ранних наскальных рисунков. Позже художники разных стран и стилей использовали мел в основном для эскизов, и некоторые такие рисунки, защищенные шеллаком или подобным веществом, сохранились. Из мела сначала делали палочки для удобства художников. Метод заключался в измельчении натурального мела до мелкого порошка, затем добавлении воды, глины в качестве связующего вещества и различных сухих красителей. Затем полученную замазку раскатали в цилиндры и высушили. Хотя примеси дают натуральный мел многих цветов, когда художники делали мел самостоятельно, они обычно добавляли пигменты, чтобы сделать эти цвета более яркими. Углерод, например, использовался для улучшения содержания сажи, а оксид железа (Fe ₂ О ₃ ) создал более яркий красный цвет.

Мел не стал стандартом в школьных классах до девятнадцатого века, когда размер классов начал увеличиваться, и учителям понадобился удобный способ передачи информации множеству учеников одновременно. Мало того, что инструкторы использовали большие доски, но студенты также работали с отдельными классными досками, в комплекте с меловыми палочками и губкой или тканью для использования в качестве ластика. Эти маленькие классные доски использовались для практики, особенно среди младших школьников. Ручки, смоченные в чернильницах, были предпочтительным инструментом для написания окончательной копии, но они предназначались для старших учеников, которым можно было доверять, чтобы они не испортили беспорядок:бумага, сделанная в то время исключительно из тряпок, была дорогой.

Важное изменение в характере школьного мела произошло одновременно с заменой классных досок. Классные доски раньше были черными, потому что делались из настоящего сланца. В то время как некоторые эксперты выступали за переход на желтые классные доски и темно-синий или фиолетовый мел для имитации письма на бумаге, когда производители начали делать классные доски из синтетических материалов в течение двадцатого века, они выбрали зеленый цвет, утверждая, что это легче для глаз. Желтый стал предпочтительным цветом для мела.

Практически весь производимый сегодня мел беспыльный. Раньше более мягкий мел приводил к образованию облака пыли, которое, как опасались некоторые, могло вызвать проблемы с дыханием. Из беспыльного мела по-прежнему образуется пыль; просто пыль быстрее оседает. Производители добиваются этого, дольше запекая мел, чтобы он стал более твердым. Другой метод, используемый французской компанией, заключается в том, чтобы окунать восемьдесят процентов каждой беспыльной меловой палочки в шеллак, чтобы мел не стирался с рук.

Сырье

Основной компонент мела - карбонат кальция (CaCO ₃ ), форма известняка. Месторождения известняка развиваются как кокколиты (мельчайшие известковые пластинки, образовавшиеся в результате разложения скелетов планктона) накапливаются, образуя осадочные слои. Планктон, крошечный морской организм, концентрирует кальций, содержащийся в морской воде, от 0,04 до 40 процентов, который затем выпадает в осадок, когда планктон умирает.

Для производства мела сначала добывают известняк, как правило, открытым способом. Далее известняк необходимо измельчить. Первичное дробление, например, в щековой дробилке, разрушает большие валуны; при вторичном дроблении более мелкие куски измельчаются в гальку. Затем известняк подвергается мокрому помолу с водой в шаровой мельнице - вращающемся стальном барабане со стальными шариками внутри для дальнейшего измельчения мела. На этом этапе смываются загрязнения и остается мелкий порошок.

Основа пастельных мелков - сульфат кальция (CaSO ₄ ), который получают из гипса (CaSO ₄ -2H ₂ О), минерал эвапорит, образовавшийся в результате осаждения морской воды; он также встречается в виде вкраплений в известняке. Таким образом, мел и обезвоженный гипс имеют схожее происхождение и свойства. Пастель также содержит глины и масла для связывания, а также сильные пигменты. Из этой смеси получаются палочки, которые пишут ровно, не размазываясь, и лучше рисуют на бумаге, чем на классных досках. Хотя при производстве мела уделяется большое внимание удалению загрязняющих веществ, некоторые примеси, присущие минералу, остаются. Главными из них являются кремнезем, глинозем, железо, фосфор и сера. В менее значительных количествах также могут присутствовать марганец, медь, титан, оксид натрия, оксид калия, фтор, мышьяк и стронций.

Производственный
процесс

Добыча известняка

• 1 Примерно 95 процентов известняка, добываемого в Соединенных Штатах, добывается в карьерах. После разведки достаточного запаса (рекомендуется на двадцать пять лет) земля, покрывающая месторождение, удаляется бульдозерами и скреперами. Если мел находится близко к поверхности, можно использовать метод открытых полок; однако это очень редко. Обычно вместо этого используется карьерный метод. В этом методе в скале просверливаются отверстия, внутрь помещается взрывчатка, и порода разносится на части. В зависимости от характера месторождения котлован может быть увеличен в поперечном или вертикальном направлении.

Мел в порошок

• 2 После добычи сравнительно больших кусков известняка их необходимо транспортировать к дробильным машинам, где они измельчаются в порошок, чтобы удовлетворить потребности меловой промышленности. Первый шаг - первичное дробление. Существуют разные дробилки, но принцип тот же:все сжимают камень челюстями или конусом или разбивают его ударом. Вторичное дробление осуществляется дробилками меньшего размера, которые работают на более высоких скоростях, производя гальку, которая затем измельчается и измельчается.
• 3 Следующий этап, мокрый помол, смывает загрязнения. Он используется для получения мелкого известняка, необходимого для изготовления мела, пригодного для письма. Мокрый помол осуществляется в шаровых мельницах - вращающихся стальных барабанах со стальными шарами внутри, которые измельчают мел до очень мелкого помола.

После измельчения частицы мела просеиваются через вибрирующие сита для отделения более мелких частиц. Затем частицы смешивают с водой, экструдируют через фильеру нужного размера и разрезают на нужную длину. Наконец, мел выдерживают в духовке в течение четырех дней.

Обезвоживание гипса

• 4 Гипс, как и известняк, также добывают и измельчают в порошок. Основное различие в обработке гипса состоит в том, что его необходимо обезвоживать для образования сульфата кальция, основного компонента цветного мела. Это делается в котле, большой камере сгорания, в которой гипс нагревается до температуры от 244 до 253 градусов по Фаренгейту (116-121 градусов по Цельсию). Ей разрешается кипятить, пока она не уменьшится на двенадцать-пятнадцать процентов, после чего содержание воды в ней снизится с 20,9 процентов до 5-6 процентов. Чтобы еще больше уменьшить количество воды, гипс повторно нагревают примерно до 402 градусов по Фаренгейту (204 градуса по Цельсию), после чего его вынимают из чайника. К настоящему времени почти вся вода испарилась, оставив сульфат кальция.

Просеивание, очистка и отправка
мела

• 5 Теперь частицы мела или сульфата кальция транспортируются на вибрационные грохоты, которые отсеивают более мелкий материал. Затем полученный мелкий мел промывают, сушат, упаковывают в мешки и отправляют производителю. После получения мела или сульфата кальция меловая фабрика обычно снова измельчает материалы, чтобы сделать их гладкими и однородно мелкими.

Изготовление белого мела в классе

• 6 Чтобы сделать белый школьный мел, производитель добавляет воду, чтобы образовалась густая суспензия с консистенцией глины. Затем суспензию помещают в фильеру и экструдируют из нее - отверстие желаемой длинной и тонкой формы. Нарезанные на кусочки длиной примерно 24,43 дюйма (62 сантиметра), затем палочки помещаются на лист, на котором есть места для пяти таких палочек. Затем лист помещают в духовку, где мел застывает в течение четырех дней при температуре 188 градусов по Фаренгейту (85 градусов по Цельсию). После застывания палочки разрезаются на отрезки длиной 80 миллиметров.

Изготовление цветного мела в классе

• 7 пигменты (сухие, натуральные, цветные) смешиваются с карбонатом кальция, пока они оба остаются сухими (процедура аналогична просеиванию муки и разрыхлителя перед добавлением жидкости, как в рецепте торта). Затем к смеси добавляют воду, которую затем запекают так же, как белый школьный мел.

Изготовление пастели

• 8 Другой метод изготовления пастели используется для художественного рисования. Процедура похожа на то, что используется для цветного мела в классе, но вместо карбоната кальция используется сульфат кальция. Кроме того, сухой материал смешивают с глиной и маслами, и добавляют больше пигментов, чтобы получить суспензию, имеющую консистенцию зубной пасты. Поскольку конечный продукт должен быть относительно влажным, пастель обычно сушат на воздухе, а не запекают.

Бокс с мелом

• 9 Помещенные в маленькие коробки, готовые палочки для мела складываются в большие коробки для отправки в магазины снабжения.

Контроль качества

Мел, предназначенный для использования в классе, должен пройти строгие испытания, чтобы иметь хорошие результаты и быть маркированным как нетоксичный. Все поступающие материалы перед использованием проверяются на чистоту. После того, как мел был превращен в палочки, для испытаний выбирается одна палочка из каждой партии. Определяются плотность и прочность на разрыв образца стержня. Затем образец используется для письма, и изучается качество отметки. Также изучается стираемость. Сначала стирается меловой след с помощью сухого ластика и проверяется качество стирания. Затем классная доска моется и снова проверяется количество мела, оставшегося на доске. Кроме того, образец из каждой партии хранится в течение пяти лет, чтобы его можно было проверить, если в будущем его качество будет поставлено под сомнение.

Мел для использования в классе соответствует стандартам качества Американского национального института стандартов. В письменных спецификациях указывается правильная длина палочки для мела, а также количество палочек в коробке. 18 ноября 1990 г. был принят Федеральный закон (Публичный закон 100-695) . вступил в силу, требуя, чтобы все художественные материалы, продаваемые в Соединенных Штатах, должны быть оценены квалифицированным токсикологом, который затем должен выдать этикетку с объяснением их токсичности. Токсикологов волнует не стоимость, а безопасность, и они должны учитывать множество факторов, прежде чем давать разрешение. Изучаются каждый ингредиент, количество, в котором он используется, и его возможные побочные реакции с другими ингредиентами. Также учитываются размер и упаковка продукта, его потенциальный вред для человека и его склонность к аллергическим реакциям. Токсикологи также принимают во внимание использование продуктов и возможное неправильное использование, а также все федеральные и государственные нормативы. Формулы для каждого цвета и каждое изменение формулы должны получать одобрение.

Классный мел имеет маркировку «CP [сертифицированный продукт] нетоксичный», если он соответствует стандартам Art and Craft Materials Institute, некоммерческой ассоциации производителей. Этот ярлык подтверждает, что художественные материалы для детей нетоксичны и соответствуют добровольным стандартам качества и характеристик, а также что токсичность художественных материалов для взрослых была правильно указана. Печать CP также указывает на то, что продукт соответствует стандартам материалов, изготовления, рабочих качеств и цвета, разработанным Институтом материалов для искусства и ремесел и другими организациями, такими как Американский национальный институт стандартов и Американское общество испытаний и материалов (ASTM). Чтобы гарантировать честность, большинство производителей мела проходят выборочную проверку независимым токсикологом, который проверяет, соответствуют ли они стандартам нетоксичности. Большинство производителей соблюдают такие строгие стандарты, потому что хорошо осведомленные школы не будут покупать мел без надлежащей маркировки.

Будущее

Многие люди считают, что использование мелка и классных досок для представления материала является устаревшим. Некоторые эксперты утверждают, что учителя упорно сопротивлялись новым технологиям, которые могли бы улучшить преподавание, и полностью исключить классную доску. Исследование, в ходе которого недавно выяснялось, было ли обучение с помощью проектора более эффективным, чем использование классных досок, пришло к выводу, что классные доски были более интерактивными, прогрессивными и плодотворными.

В последнее время большая часть образовательных новостей получила развитие электронной классной доски. Вместо обычной классной доски учитель использует большой экран телевизора, вводя материалы с компьютерного терминала. В более продвинутом сценарии каждый ученик использует терминал, на который учитель отправляет информацию с главного компьютера. Эксперты утверждают, что такие установки более интересны для учащихся, более универсальны, чем старомодные классные доски, чище, чем пыльный мел, более просты в использовании для учителя и позволяют лучше представить более сложный материал за счет использования графики и анимации. . Тем не менее, было проведено множество исследований возможности создания электронных классных досок, и большинство из них, кажется, отдают предпочтение сохранению традиционной классной доски, по крайней мере, на данный момент. Сложные и легко читаемые электронные доски выходят за рамки бюджетных ограничений и технологических возможностей большинства школ. Кроме того, исследования эффективности электронной системы показывают, что учителя, которые ее используют, тратили больше времени на подготовку уроков, учителя и ученики были менее интерактивными, ученики были недовольны электронными классными досками, а новые устройства разделяли внимание учеников между экраном и экраном. учитель передает информацию. Хотя энтузиазм по поводу электронных досок в некоторых областях остается высоким, использование мела в классе гарантировано на некоторое время.