Lyijykynä
Lyijykynä on lyijyksi kutsutusta grafiittiytimestä ja sitä ympäröivästä, perinteisesti puusta valmistetusta, kuoresta koostuva kynä. Lyijykynä toimii jättämällä grafiittia kirjoitus- tai piirtopinnalle. Lyijykynän jälki vaihtelee vaaleanharmaasta tummanharmaaseen.
Vaikka lyijyä käytettiin yleisesti piirustus- ja kirjoitusvälineenä ennen lyijykynän keksimistä, lyijykynät eivät nimestään huolimatta ole koskaan sisältäneet lyijyä muuten kuin mahdollisesti kuorta peittävässä maalissa aikana jolloin lyijymaaleja vielä käytettiin yleisesti. Niin kutsutun lyijykynän lyijyn materiaali eli grafiitti on eräs hiilen allotrooppinen muoto, ja kun sitä painetaan paperia vasten siitä irtoaa ohuita hiutaleita, jotka jättävät paperiin harmaan jäljen. Paras lyijykynägrafiitti on perinteisesti saatu Englannin Cumbriasta vuonna 1564 löydetystä esiintymästä, jonka löytyminen johti nykyaikaisen lyijykynän syntyyn, kun hauras grafiitti keksittiin suojata puulla.
Hyvälaatuinen, puhtaana käyttökelpoinen grafiitti on harvinaista, ja lähes kaikissa lyijykynissä käytetäänkin nykyään grafiitin ja posliinisaven seosta. Grafiitti hienonnetaan ja siihen lisätään savea ja vettä. Seoksesta muotoillaan sauvoja, jotka poltetaan uunissa 1 200 °C:ssa ja käsitellään lopuksi kirjoitusjälkeä tasoittavalla vahalla sekä aineella, joka estää lyijyn liukumisen pois kynän kuoren sisältä. Posliinisaven ja grafiitin suhdetta muuttamalla säädellään lyijyn kovuutta. Puiset lyijykynät valmistetaan levyittäin: kahteen puulevyyn työstetään yhdensuuntaisia kouruja grafiittisydäntä varten, sydämet asetetaan paikalleen ja levyt liimataan yhteen. Kynät leikataan irti toisistaan, viimeistellään muotoonsa ja yleensä maalataan. Lyijykynien valmistuksessa yleisimmin käytetty puu on oregonintuoksusetri.
Muinaisessa Egyptissä sekä antiikin Kreikassa ja Roomassa käytettiin pieniä lyijykiekkoja piirtämiseen ja kirjoittamiseen. Antiikin Roomassa kirjoittajat käyttivät muun muassa lyijyä "styluksen" eli kirjoituspuikon materiaalina kirjoittaessaan papyrukselle. Eurooppalaiset taiteilijat alkoivat 1300-luvulla käyttää lyijystä, sinkistä tai hopeasta valmistettuja puikkoja eli hopeakyniä himmeän harmaiden piirrosten tekemiseen. Lyijyä sisältäviä piirustus- ja kirjoitusvälineitä ei kuitenkaan suomen kielessä missään vaiheessa kutsuttu lyijykyniksi.
Borrowdalessa, Englannissa löydettiin laaja grafiittiesiintymä noin vuonna 1500. Sen jälkeen myrkyttömän ja tummemman jäljen jättävän grafiitin käyttö yleistyi.
Pehmeä ja hauras grafiitti tarvitsi pidikkeen ja aluksi grafiittipötky käärittiin naruun. Nykyisen lyijykynän alkuna pidetään 1565 Englannissa valmistettua kynää, jossa grafiittipalanen on kiinnitetty puiseen uraan.
1600-luvulla yritettiin valmistaa lyijyjä grafiitista, rikistä ja antimonista, mutta tulokset olivat kehnoja. Ensimmäiset savipohjaiset keinotekoiset lyijyt valmisti saksalainen Kasper Faber 1700-luvun lopulla. Kehittyneempiä menetelmiä keksivät 1790-luvulla Ranskassa toiminut taiteilija-upseeri Nicolas Jacques Conté, kun Napoleonin Ranskaan oli vaikeuksia saada grafiittia Englannista, sekä Itävallassa keraamikko Joseph Hardtmuth. Contén keinotekoinen lyijy osoittautui hyväksi käytössä, koska sen kovuutta voitiin säädellä. Contén menetelmä on pääpiirteissään samanlaisena käytössä edelleenkin. Suuri osa lyijykynäteollisuudesta on vanhojen sukuyritysten, kuten Contén, Faberin, Staedtlerin ja Hardtmuthin hallussa.
Valmistusprosessissa grafiitti jauhetaan hienoksi ja sekoitetaan saveen. Grafiittipuikot saadaan survomalla massa pusertimeen, josta massa työntyy ulos kuin spagetti pastakoneesta. Puikot kuivataan ja hehkutetaan uunissa ja lopuksi suljetaan puiseen kuoreen.
Ensimmäisiä sarjatuotettuja grafiittikyniä alettiin valmistaa Nürnbergissä Saksassa 1662. Sarjatuotetut lyijykynät olivat aluksi maalaamattomia, ja ostaja valitsi kynänsä sen kuoreen käytetyn puun laadun perusteella. Parhaiden lyijykynien kuoret valmistetaan nykyisinkin tuoksusetripuusta.
Valmistajat alkoivat maalata lyijykyniä 1800-luvun lopulla. Noihin aikoihin paras grafiitti saatiin Kiinasta, joten kynien tuottajat halusivat viestiä kynän sisältävän juuri kiinalaista grafiittia. Kiinassa keltainen väri yhdistettiin kuninkaallisiin ja arvostettuun asemaan, joten lyijykyniä alettiin tuotteistaa maalaamalla ne keltaisiksi. Nykyisin 75 prosenttia Yhdysvalloissa myytävistä lyijykynistä on väriltään keltaisia, Euroopassa kysyntä jakautuu tasaisemmin eri väristen lyijykynien kesken.
Grafiitti on maan uumenissa tiivistynyttä ja puristunutta hiiltä. Lyijykynän ”lyijy” ei täten sisällä laisinkaan lyijyä, vaan se on myrkytöntä. Kynän grafiittiin sekoitetaan savea, minkä jälkeen saatua seosta kuumennetaan.
Lyijykyniin kuuluvat myös timpurinkynät, joissa on kaksi poikkeavaa ominaisuutta. Timpurinkynän muoto estää sen pyörimästä pois kaltevalta tasolta, esimerkiksi katolta, joten ne ovat tavallisesti litteitä ja suorakulmaisia. Kynä toimii myös kätevänä kaksimittaisena rakotulkkina. Lisäksi grafiitin täytyy olla niin vahvaa, että se kestää kirvesmiehen ja puusepän työt, joten grafiittipötky on tavallisesti sekin muodoltaan leveä ja litteä.
Grafiitin ja saven sekoitussuhteen mukaan kynät luokitellaan kovista kirjoituskynistä (H –sarja) pehmeisiin piirustuskyniin (B -sarja) seuraavasti:
9H, 8H, 7H, 6H, 5H, 4H, 3H, 2H, H, F, HB, B, 2B, 3B, 4B, 5B, 6B, 7B, 8B, 9B
jossa 9H on kovin ja 9B pehmein.
Kokenut piirtäjä valitsee piirustuskynänsä ominaisuudet sen mukaan, käyttääkö hän karkeaa vai sileää piirustuspaperia. Piirtäjällä saattaa myös olla luontaisesti raskaampi (kovempi kynä) tai hennompi (pehmeämpi kynä) ”käsi” eli piirustusote. Varsinaisissa piirustustutkielmissa saatetaan käyttää useita erilaisia piirustuskyniä, kovia ja pehmeitä.
Piirrettäessä vapaalla kädellä samalla piirustuskynällä täytyy pystyä vetämään mahdollisimman voimakasta eli tummaa ja himmeää viivaa, sekä leveää ja ohutta viivaa. Näin saadaan piirustuksen sävyyn vaihtelua eli, kuten valokuvauksessa sanotaan, "sävyalaa". Teknisessä piirtämisessä, jossa piirretään tavallisesti viivottimen avulla kovalle paperille, viivan täytyy olla mahdollisimman tasainen. Joskus myös piirtäjän omat tottumukset saattavat vaikuttaa käytettävän kynän valintaan.
Korkealaatuisesta grafiitista puristetut paksut puikot soveltuvat rohkeaan ja ilmaisuvoimaiseen työskentelyyn sekä laaja-alaiseen sävypiirräntään. Jälkeä voi vaihdella käyttämällä milloin puikon kärkeä, milloin sivulle syntynyttä litteää pintaa tai koko puikon leveyttä.
Piirustuskynää voi teroittaa hiomalla, veitsellä tai teroittimella. Kynää ei kannata pudottaa lattialle, koska hauras grafiitti katkeaa helposti.
Yhdysvaltalainen lyijykynien keräilyyn erikoistunut harrastaja Doug Martin luetteloi verkkosivuillaan "The Pencil Pages" 217 lyijykynän valmistajaa eri puolilla maailmaa (kesäkuu 2005).
Helsingin kaupungin koulujen hankintakeskuksen tarjouspyynnössä mainitaan, että kaupungin koulut tarvitsevat vuonna 2006 HB-lyijykyniä 220 000 kpl, muita kovuuksia 8 000 kpl ja piirustuskyniä eri vahvuisina 15 000 kpl.
Kosmoskynä eli kopiokynä on puuvärikynä, jossa väriaineena on aniliiniväri. Kosmoskynän kärkeä on kostutettava, jotta se jättää jäljen, ja sillä kirjoitetusta tekstistä voidaan tehdä jäljennös. Kosmoskynän jälki paperilla on myös lähtemätön, mistä syystä sitä on käytetty sellaisten merkintöjen tekemiseen, joita ei voi huomaamatta muuttaa. Kuulakärkikynän markkinoille tulon jälkeen kosmoskynät harvinaistuivat nopeasti.
Lyijytäytekynät eli mekaaniset kynät ovat myös grafiittikyniä. Ohuita grafiitteja sisältävät kynät on suunniteltu kirjoittamiseen ja tekniseen piirtämiseen. Ne sopivat myös vapaalla kädellä piirtämiseen ja ovat nykyään monien piirtäjien valinta. Piirustustustarkoituksiin käytetään myös paksumpia kolmen ja kuuden millimetrin grafiittipötkyjä sisältäviä lyijytäytekyniä.
Ensimmäisen lyijytäytekynän patentoivat englantilaiset Sampson Mordan ja John Isaac Hawkins vuonna 1822. Lyijytäytekynästä teki menestystuotteen kuitenkin vasta 1900-luvulla japanilainen Tokuji Hayakawa, joka markkinoi kynää nimellä "Ever-Sharp" ("ikiterävä"). Hayakawan yrityksestä kehittyi myöhemmin Sharp-yhtiö. Lyijytäytekynässä käytetään ohuita, yleensä 0,5 tai 0,7 mm:n paksuisia pyöreitä kirjoituslyijytankoja Lyijyn kärjen kuluessa napin painallus, kynän kierto, heilutus tai muu vastaava mekanismi työntää esiin lisää lyijyä.