チョーク

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背景

学校の教室で使用されるチョークは、直径約.35インチ（9ミリメートル）、長さ3.15インチ（80ミリメートル）の細い棒で提供されます。この方法は安価で簡単であることが証明されているため、レッスンはチョークの棒を使用してチョークボード（または元々呼ばれていた黒板）でクラス全体に提示されることがよくあります。

自然界に見られるように、チョークは先史時代から描画に使用されてきました。考古学者によると、チョークは初期の洞窟壁画のいくつかを作成するのに役立ちました。その後、さまざまな国やスタイルの芸術家が主にスケッチにチョークを使用し、シェラックまたは同様の物質で保護されたそのような図面のいくつかは生き残っています。チョークは、芸術家の便宜のために最初に棒に形成されました。その方法は、天然チョークを微粉末に粉砕し、次に水、結合剤としての粘土、およびさまざまな乾燥色を加えることでした。次に、得られたパテをシリンダーに丸めて乾燥させた。不純物は多くの色の天然チョークを生成しますが、アーティストが独自のチョークを作成する場合、通常、これらの色をより鮮やかにするために顔料を追加しました。たとえば、炭素は黒を強化するために使用され、酸化鉄（Fe ₂ O ₃ ）より鮮やかな赤を作成しました。

チョークは、クラスの人数が増え始め、教師が一度に多くの生徒に情報を伝える便利な方法を必要としていた19世紀まで、学校の部屋で標準にはなりませんでした。インストラクターは大きな黒板を使用しただけでなく、生徒はチョークスティックと消しゴムとして使用するスポンジまたは布を備えた個々の黒板を使用しました。これらの小さな黒板は、特に若い学生の間で練習に使用されました。インク壺に浸したペンは、最終的なコピーを書くための好ましいツールでしたが、これらは混乱しないように信頼できる年長の学生のために予約されていました。

教室のチョークの性質における重要な変化は、黒板の変化と平行していた。黒板は真のスレートから作られているため、以前は黒でした。一部の専門家は、紙への書き込みをシミュレートするために黄色の黒板と濃い青または紫のチョークへの変更を提唱しましたが、メーカーが20世紀に合成材料から黒板を作り始めたとき、彼らは緑色を選択し、目に優しいと主張しました。チョークの色は黄色になりました。

今日生産されているほとんどすべてのチョークは無塵です。以前は、柔らかいチョークはほこりの雲を生成する傾向があり、一部の人は呼吸器系の問題に寄与する可能性があります。ほこりのないチョークはまだほこりを生成します。ほこりが早く落ち着くだけです。製造業者は、チョークをより長く焼き、より固めることによってこれを達成します。フランスの会社で使用されている別の方法は、チョークが手にこすれるのを防ぐために、各無塵チョークスティックの80％をシェラックに浸すことです。

原材料

チョークの主成分は炭酸カルシウム（CaCO ₃ ）、石灰岩の形。石灰岩の堆積物はコッコリスとして発達します （プランクトンの骨格が分解してできた微細な石灰質板）が堆積し、堆積層を形成します。小さな海洋生物であるプランクトンは、海水中に自然に存在するカルシウムを.04パーセントから40パーセントまで濃縮し、プランクトンが死ぬと沈殿します。

チョークを作るために、石灰石は最初に、一般的に露天掘りの採石方法で採石されます。次に、石灰石を粉砕する必要があります。ジョークラッシャーなどの一次破砕は、大きな岩を破壊します。二次破砕は、小さな塊を小石に粉砕します。次に、石灰石をボールミルで水で湿式粉砕します。これは、チョークをさらに粉砕するために内部に鋼球を備えた回転する鋼ドラムです。このステップで不純物が洗い流され、微粉末が残ります。

パステルチョークのベースは硫酸カルシウム（CaSO ₄ ）、これは石膏（CaSO ₄ -2H ₂ O）、海洋塩水の堆積によって形成された蒸発岩鉱物。また、石灰岩にまき散らされて発生します。したがって、チョークと脱水石膏は同様の起源と特性を持っています。パステルには、結合用の粘土や油、強力な顔料も含まれています。この混合物は、汚れることなく滑らかに書き、黒板よりも紙によく描くスティックを生成します。チョークの製造時には汚染物質の除去に細心の注意が払われていますが、鉱物に固有の不純物がいくつか残っています。これらの中で最も重要なのは、シリカ、アルミナ、鉄、リン、硫黄です。それほど重要ではありませんが、マンガン、銅、チタン、酸化ナトリウム、酸化カリウム、フッ素、ヒ素、およびストロンチウムも発生する可能性があります。

製造
プロセス

石灰岩の採石

• 1米国で生産された石灰石の約95％が採石されています。十分な埋蔵量（25年分が推奨）が見込まれた後、堆積物を覆っている土地はブルドーザーとスクレーパーで取り除かれます。チョークが表面に近い場合は、オープンシェルフ採石法を使用できます。ただし、これは非常にまれです。通常、代わりに露天掘り採石法が使用されます。この方法では、岩に穴を開け、爆薬を内部に配置し、岩を吹き飛ばします。堆積物の性質に応じて、ピットは横方向または縦方向に拡大することができます。

チョークの粉砕

• 2比較的大きな石灰石の塊が採石されたら、粉砕機に輸送する必要があります。粉砕機では、チョーク業界の需要を満たすために粉砕されます。最初のステップは一次破砕です。さまざまな破砕機が存在しますが、原理は同じです。すべてが顎または円錐で石を圧縮するか、衝撃によって石を粉砕します。二次破砕は、より高速で作動する小型の破砕機によって行われ、小石が生成され、次に粉砕されて粉砕されます。
• 3次の段階である湿式粉砕は、不純物を洗い流します。チョークを書くのに適したものにするために必要な上質な石灰石を作るために使用されます。湿式粉砕はボールミルで行われます。ボールミルを回転させ、内部に鋼球を入れて、チョークを非常に細かく粉砕します。

粉砕後、チョーク粒子は振動するスクリーン上でふるいにかけられ、より細かい粒子が分離されます。次に、粒子は水と混合され、適切なサイズのダイを通して押し出され、適切な長さに切断されます。最後に、チョークはオーブンで4日間硬化されます。

脱水石膏

• 4石膏も石灰石と同様に、採石および粉砕されます。石膏の処理における主な違いは、着色チョークの主成分である硫酸カルシウムを形成するために脱水する必要があることです。これは、石膏が華氏244度から253度（摂氏116度から121度）に加熱される大きな燃焼室であるケトルで行われます。それが12から15パーセント減少するまでそれは沸騰することが許されます、その時点でその水分含有量は20.9パーセントから5から6パーセントの間で減少するでしょう。水をさらに減らすために、石膏は華氏約402度（摂氏204度）に再加熱され、その時点でケトルから取り出されます。今では、ほとんどすべての水が蒸発し、硫酸カルシウムが残っています。

ふるいにかけ、掃除し、輸送する
チョーク

• 5チョークまたは硫酸カルシウムの粒子は、より細かい材料をふるいにかける振動スクリーンに運ばれます。その後、細かいチョークは洗浄され、乾燥され、バッグに詰められ、製造業者に出荷されます。チョークまたは硫酸カルシウムを受け取ると、チョーク工場は通常、材料を再び粉砕して、滑らかで均一に細かくします。

白い教室のチョークを作る

• 6白い教室用チョークを作るために、製造業者は水を加えて、粘土の粘稠度を持つ濃厚なスラリーを形成します。次に、スラリーをダイ（所望の長くて薄い形状のオリフィス）に入れて押し出す。約24.43インチ（62センチメートル）の長さにカットし、次にスティックを5本のスティックの場所を含むシートに配置します。次に、シートをオーブンに入れ、チョークが華氏188度（摂氏85度）で4日間硬化します。それが硬化した後、スティックは80ミリメートルの長さにカットされます。

色付きの教室用チョークを作る

• 7つの顔料（乾燥した、天然の、着色された材料）は、両方が乾燥している間に炭酸カルシウムと混合されます（手順は、ケーキのレシピのように、液体を加える前に小麦粉とベーキングパウダーを一緒にふるいにかけるのと似ています）。次に水を混合物に加え、それを白い教室のチョークと同じ方法で焼きます。

パステルを作る

• 8パステルには、アートドローイングに使用されるチョークという別の製造方法が使用されます。手順は、着色された教室のチョークに使用される手順と似ていますが、炭酸カルシウムの代わりに硫酸カルシウムが使用されます。さらに、乾燥した材料を粘土や油と混合し、さらに顔料を加えて、練り歯磨きの粘稠度を持つスラリーを生成します。最終製品は比較的湿っている必要があるため、パステルは通常、焼くのではなく風乾します。

チョークのボクシング

• 9完成したチョークスティックは小さな箱に入れられ、大きな箱に積み重ねられて供給店に送られます。

品質管理

教室向けのチョークは、パフォーマンスを向上させ、無毒と表示するために、厳格なテストを受ける必要があります。入ってくるすべての材料は、使用前に純度がテストされます。チョークを棒状にした後、各バッチから1本の棒をテスト用に選択します。サンプルスティックの密度と破断強度が決定されます。次に、サンプルを使用して書き込みを行い、マークの品質を調べます。消去可能性も研究されています。まず、乾式消しゴムでチョークマークを消し、消しゴムの品質を調べます。その後、黒板を洗い、再び黒板に残っているチョークの量を調べます。さらに、各バッチのサンプルは5年間保管されるため、将来その品質に疑問がある場合に検査することができます。

教室で使用するチョークは、米国規格協会の性能基準に準拠しています。書面による仕様には、チョークスティックの適切な長さ、およびボックスに入れるスティックの数が記載されています。 1990年11月18日、連邦法（公法100-695） 発効し、米国で販売されるすべての画材は、資格のある毒物学者によって評価されなければならず、その毒性を説明するラベルを発行する必要があります。毒物学者はコストではなく安全性に関心があり、承認を与える前に多くの要因を考慮する必要があります。各成分、それが使用される量、および他の成分とのその起こり得る副作用が研究されています。製品のサイズとパッケージ、人体への潜在的な害、およびアレルギー反応を引き起こす傾向も考慮されます。毒物学者は、製品の使用と潜在的な誤用、およびすべての連邦および州の規制も考慮に入れます。すべての色とすべての式の変更の式は、承認を満たす必要があります。

教室のチョークは、非営利の製造業者協会であるArt and Craft Materials Instituteの基準を満たしている場合、「CP [認定製品]無毒」と表示されます。このラベルは、子供向けの画材が無毒であり、品質とパフォーマンスの自主基準を満たしていること、および成人向けの画材の毒性が正しくラベル付けされていることを証明します。 CPシールは、製品が、米国材料規格協会や米国材料試験協会（ASTM）などのArt and Craft Materials Instituteによって開発された材料、仕上がり、作業品質、および色の基準を満たしていることも示します。正直さを保証するために、ほとんどのチョークメーカーは独立した毒物学者によってランダムにテストされ、彼らは無毒の基準を満たしていることを確認します。知識のある学校は適切にラベル付けされていないチョークを購入しないため、ほとんどのメーカーはそのような厳格な基準に準拠しています。

未来

多くの人々は、時代遅れの資料を提示するためにチョークとチョークボードを使用することを検討しています。一部の専門家は、教師が教育を改善し、黒板を完全に排除する可能性のある新しいテクノロジーに頑固に抵抗したと主張しています。オーバーヘッドプロジェクターで教えることが黒板を使用するよりも効果的であるかどうかを最近調査した研究は、黒板はよりインタラクティブで、進歩的で、実り多いものであると結論付けました。

最近の教育ニュースの多くの発展は、電子黒板です。通常の黒板の代わりに、教師は大きなテレビ画面を使用して、コンピューター端末から資料を入力します。より高度なシナリオでは、各生徒は端末を使用し、教師はこの端末にマスターコンピューターから情報を送信します。専門家は、このような設定は生徒にとって視覚的に刺激的であり、昔ながらの黒板よりも用途が広く、ほこりっぽいチョークよりもきれいで、教師が使いやすく、グラフィックやアニメーションを使用してより複雑な素材を提示できると主張しています。 。しかし、電子黒板の実現可能性について多くの研究が行われており、少なくとも今のところ、ほとんどの人が従来の黒板を維持することを支持しているようです。洗練されていて読みやすい電子黒板は、ほとんどの学校の予算の制約や技術的能力を超えています。さらに、電子システムの有効性レポートの調査によると、それを使用する教師は授業の準備に多くの時間を費やし、教師と生徒はインタラクティブ性が低く、生徒は電子黒板に不満を持っており、新しいデバイスは生徒の注意を画面と情報を伝える先生。一部の地域では電子黒板への熱意は依然として高いものの、教室でのチョークの使用は今後しばらくの間保証されています。