張紅鳴

湖北信息工程學(xué)校 湖北省荊門(mén)市 448124

橡皮擦是一種可擦掉筆跡的文具。橡皮擦的種類繁多，形狀和色彩各異，以滿足不同需求。按用途可分為普通的橡皮擦，繪畫(huà)用2B、4B、6B 等型號(hào)的美術(shù)專用橡皮擦，素描橡皮擦，鋼筆橡皮擦等；根據(jù)外形特點(diǎn)可分為磨砂、可塑、電動(dòng)橡皮擦；按顏色可分為黑色、白色、彩色橡皮擦；按其所采用的材料可分為塑料橡皮擦、橡膠橡皮擦（含合成材料橡皮擦）。

一、 橡皮擦的原料

橡皮擦主要由聚氯乙烯、丁苯熱塑性彈性體、橡膠等合成或天然彈性高分子聚合物為基本原料，按要求添加增塑劑、填充料、研磨劑、穩(wěn)定劑、著色劑、香味劑等輔助材料經(jīng)混和及特定加工工藝制造而成。按生產(chǎn)橡皮擦所用的高分子聚合物可細(xì)分為塑料（PVC 或聚苯乙烯系）橡皮擦、熱塑性橡膠 (TPE 或TPR）橡皮擦、橡膠（NR 或SR）橡皮擦等。

塑料橡皮擦：PVC 塑料橡皮擦利用軟質(zhì)PVC 為主的材料來(lái)制造PVC 粉、 增塑劑、碳酸鈣與穩(wěn)定劑混合后，在適當(dāng)條件下進(jìn)行膠化以制造橡皮擦。聚苯乙烯系塑料（苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯-乙烯、丁烯-苯乙烯嵌段共聚物或其混合物）、填充料(碳酸鈣、滑石粉、二氧化硅、黏土、高嶺土等或其混合物)、軟化劑(石蠟油、植物油、篦麻油等或其混合物)、添加劑（滑劑、分散劑、鈦白粉、抗UV 劑、抗氧化劑等或其混合物），控制在加工溫度150～180℃條件下，持續(xù)混煉攪拌5～20 min，接著再進(jìn)行擠出及冷卻成型而制成聚苯乙烯橡皮擦；或上述橡皮擦組成物通過(guò)加熱捏合機(jī)混煉，控制溫度160～180℃持續(xù)混煉攪拌15～20 min，然后冷卻加以粉碎，再射出成型或擠出成型，接著裁切成預(yù)定尺寸橡皮擦。

橡膠橡皮擦：天然橡膠（生橡膠）或者合成橡膠（丁苯橡膠、丁腈橡膠、丁基橡膠等)與碳酸鈣及硫磺混煉后，再壓出加熱或熱壓成型，即可得橡皮擦。

（一）彈性高分子聚合物

1.橡膠

（1）天然橡膠（NR）

是一種以順-1，4-聚異戊二烯為主要成分的天然高分子化合物，其成分中91%～94%是橡膠烴（順-1，4-聚異戊二烯），其余為蛋白質(zhì)、脂肪酸、灰分、糖類等非橡膠物質(zhì)。天然橡膠是應(yīng)用最廣的通用橡膠。通常我們所說(shuō)的天然橡膠，是指從巴西橡膠樹(shù)上采集的天然膠乳，經(jīng)過(guò)凝固、干燥等加工工序而制成的彈性固狀物。天然橡膠按形態(tài)可以分為兩大類：固體天然橡膠（膠片與顆粒膠）和濃縮膠乳。在日常使用中，固體天然橡膠占了絕大部分的比例。（2）合成橡膠（SR）合成橡膠，又稱為合成彈性體，是由人工合成的高彈性聚合物。

2.熱塑性樹(shù)脂

熱塑性樹(shù)脂主要為聚氯乙烯、氯乙烯與其它的共聚性單體的共聚物的氯乙烯類樹(shù)脂，乙烯-醋酸乙烯酯等的醋酸乙烯酯類樹(shù)脂，聚丙烯、乙烯-聚丙烯共聚物、丁二烯類樹(shù)脂等的烯烴類樹(shù)脂，乙烯、乙烯-丙烯酸乙酯共聚物、離子聚合物樹(shù)脂等。橡皮擦優(yōu)選氯乙烯類樹(shù)脂，特別是聚氯乙烯。現(xiàn)在用于做橡皮擦的PVC 是醫(yī)用級(jí)的，要求符合ROHS 及16P,6P（鄰苯二甲酸酯及鹽）檢測(cè)。但有些國(guó)家或地區(qū)限制PVC 用于生產(chǎn)橡皮擦及玩具。PVC 橡皮的去污能力都很好。

3. 熱塑性彈性體

熱塑性彈性體主要為苯乙烯-丁二烯-苯乙烯類彈性體、苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯類彈性體、苯乙烯-乙烯丁烯-苯乙烯類彈性體等，其可單獨(dú)使用或者也可兩種以上組合使用。

熱塑性彈性體含量少于10%時(shí)，在使用時(shí)橡皮擦?xí)都埢蛘咦兊靡子谧冃?，?dāng)多于80%時(shí)就會(huì)變硬、彈性降低，最佳用量30%～50%。

（1）TPE

TPE 是以SEBS 彈性體為基礎(chǔ)添加其他組分共混改性得到的軟膠原材料。外觀為本白色塑膠粒子，比重1.35～1.5 g/cm3?？芍苯幼⑺芗庸こ尚停哂幸欢ǖ南鹉z彈性，橡皮擦產(chǎn)品擦拭效果良好。其比傳統(tǒng)的PVC 軟膠更為環(huán)保，沒(méi)有難聞的氣味，無(wú)毒，不含鹵素，不含壬基苯酚NP,不含多環(huán)芳烴族PAHs,不含塑化劑鄰苯二甲酸酯及鹽類16P,6P. 符合玩具EN71，ASTM F963 及ROHS,REACH 檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)。通過(guò)螺桿注塑機(jī)加工直接注塑成型，注塑溫度120～150℃度材料縮水率1.8%～2.0%，材料流動(dòng)性好，易加工，易配色，易噴油及絲印.橡皮擦擦拭效果好，擦拭污漬易清除，不會(huì)在紙張上留下殘余污漬。通過(guò)設(shè)計(jì)師的設(shè)計(jì)靈感，通過(guò)產(chǎn)品及模具設(shè)計(jì)，TPE 橡皮擦料可做成各種形狀及色彩及圖案的玩具橡皮擦，深受市場(chǎng)認(rèn)可。

（2）TPR

英文全名為：Thermo Plastic Rubber，是一種塑料膠材料，叫做人工合成熱塑性彈性體橡膠。TPR 橡皮擦是一種環(huán)保型橡皮擦，彈性很好，不含鄰苯塑化劑(6P,16P)，不含壬基苯酚NP,不含多環(huán)芳烴族PAHs，符合ROHS,REACH(SVHC),EN71。但TPR 橡皮的去污能力不如PVC 好，具有橡膠的高彈性，高強(qiáng)度，高回彈性，又具有可注塑加工的特征，環(huán)保，硬度范圍廣，有優(yōu)良的著色性，觸感柔軟，耐候性，加工性能佳，無(wú)須硫化，可以循環(huán)使用降低成本。粒料分透明色和本白色，常見(jiàn)硬度在20-85A，比重在0.9-1.7 之間，一般多采用注塑加工成型。

（二）增塑劑

凡添加到塑料中能使塑料的塑性增加的物質(zhì)都可以叫做塑料增塑劑，塑料橡皮擦選用的增塑劑：鄰苯二甲酸二辛酯、鄰苯二甲酸二庚酯等的鄰苯二甲酸酯類增塑劑、鄰苯二甲酸丁卞酯、鄰苯二甲酸二異丁酯及鄰苯二甲酸二異壬酯等的鄰苯二甲酸酯類增塑劑、己二酸二異壬酯、己二酸二辛酯等。用量40%～60%。

（三）添加劑

1.軟化劑

可采用植物油、動(dòng)物油、礦物油、液體石蠟、聚丁烯等，用量40%～60%。

2.填充劑

填充劑可以是碳酸鈣、碳酸鎂、氧化鎂、滑石、粘土、硅藻土、石英粉、氧化鋁、鋁硅酸鹽、云母等，以及研磨料（氧化鋯、二氧化硅）添加二氧化硅粒子可得到透明橡皮擦。而且不僅在使用時(shí)可產(chǎn)生適當(dāng)?shù)哪p量，同時(shí)消字率提高，要求粒徑1.0～15.0 μm,吸油量200～250 ml/100 g，當(dāng)吸油量超過(guò)300 ml/100 g 時(shí)所得到的橡皮擦易于變得不透明。用量可為2.0%～5.0%。

碳酸鈣體質(zhì)顏料作為填充劑，通過(guò)添加該碳酸鈣，使用時(shí)通過(guò)與紙面的摩擦橡皮擦磨損，由此產(chǎn)生的橡皮擦屑將書(shū)寫(xiě)在紙面上的由鉛筆所產(chǎn)生的筆跡的鉛筆粉如卷入般剝離、聚集，其結(jié)果可消除筆跡從而達(dá)到消字目的，此橡皮擦呈現(xiàn)不透明的白色。

3.硫磺

添加到幾乎所有橡膠中的重要成分是硫磺。硫磺使橡膠被硫化，這個(gè)過(guò)程是由查爾斯·古德伊爾（Charles Goodyear）于1839 年發(fā)明的。它利用熱量和硫磺使橡膠更耐用，更耐熱。

4.穩(wěn)定劑

為防止透明性橡皮擦變色、劣化可添加穩(wěn)定劑，可采用月桂酸丁基錫類、蘋(píng)果酸丁基錫類、巰基丁基錫類、月桂酸辛基錫類、蘋(píng)果酸辛基錫類、巰基辛基錫類、各種金屬肥皂、鋇-鋅類的穩(wěn)定劑、鈣-鋅類、鎂-鋅類的穩(wěn)定劑等

5.抗氧化劑

可采用羥基甲苯二丁酯、Irganox 1010 等的受阻酚類抗氧化劑。

6.香味劑

可以采用各種食用香味劑，前提是不能影響橡皮擦其他組成物性能。

（四）著色劑

橡皮擦著色劑為有機(jī)顏料、無(wú)機(jī)顏料、熒光顏料、染料等。可使用由通過(guò)摩擦力而被壓碎的壓敏性微囊體所構(gòu)成的變色性色素成分(壓敏變色性色素成分)、含有通過(guò)摩擦熱而變色的熱敏性著色成分的變色性色素成分(熱敏變色性色素成分)。著色劑用量≤5%。

橡皮擦著色過(guò)程中，對(duì)于橡膠橡皮擦由于著色劑是在橡膠進(jìn)行硫化以前加入全部配料中，經(jīng)充分混合后著色與硫化同時(shí)進(jìn)行，為使著色效果趨于完善，對(duì)著色劑有一定的基本要求。當(dāng)然一般著色劑并非各項(xiàng)指標(biāo)均能滿足要求，但并不是所有橡皮擦對(duì)著色劑各項(xiàng)性能的要求同樣苛刻，在具體使用中應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況加以適當(dāng)選擇。橡膠橡皮擦選用橡膠制品加工著色用的著色劑，塑料橡皮擦則選用適用于塑料著色的著色劑。

著色劑必須滿足各類橡皮擦標(biāo)準(zhǔn)中安全指標(biāo)要求，如特定元素的遷移限量，鄰苯二甲酸酯的含量，有害芳香胺的限量等。

1.粒徑

著色劑與橡皮擦配料混合攪拌時(shí)，由于橡膠本身較為稠滯，如果著色劑粒徑大，勢(shì)必不易均勻分散，需要高效率的機(jī)械攪拌，否則混合不勻而致著色效果降低，所以對(duì)著色劑要求有一定的粒徑，并且制成高效分散的形式。要求粒徑在1～5 μ m，亦有要求為100 目篩全過(guò)。

2.耐熱性

橡膠硫化溫度最高達(dá)170℃，除少數(shù)低溫硫化橡膠制品外，著色劑是硫化以前加入到配料混合物中，在110～170℃下統(tǒng)一定時(shí)加熱硫化，所以用于橡膠橡皮擦的著色劑要求能耐受140～170℃ 高溫。

3.穩(wěn)定性

著色劑的穩(wěn)定性指其對(duì)硫磺和其他配合劑（如促進(jìn)劑、防老劑、軟化劑等）和化學(xué)品穩(wěn)定性良好，著色劑不應(yīng)與這些配合劑反應(yīng)而使制品變色或降低使用性能。橡皮擦有氯丁橡膠的著色劑必須具有一定的耐酸性。

4.耐水及耐溶劑性

橡皮擦有浸泡水中的狀況，要使著色劑不會(huì)與水接觸而褪色，故要求著色劑不溶于水，在水和濕潤(rùn)環(huán)境中堅(jiān)牢度好。在橡皮擦著色及加工過(guò)程中，常遇到汽油、苯等有機(jī)溶劑，所用的著色劑如果沒(méi)有耐溶劑性也不能適用。

5.耐遷移性

有遷移性的著色劑用于橡皮擦?xí)a(chǎn)生浮色，使顏色不均勻或呈現(xiàn)斑紋，有時(shí)甚至沾污其他物件。橡皮擦著色用顏料的耐遷移要好。

對(duì)于PVC 塑料橡皮擦著色，著色顏料在增塑PVC中的溶解度隨溫度升高溶解度提高，當(dāng)顏料在較高的加工溫度下，較多地溶解在介質(zhì)中（高聚物和增塑劑）；而當(dāng)其在儲(chǔ)存或使用的較低溫度下，顏料的溶解度降低，使其出現(xiàn)過(guò)飽和現(xiàn)象而析出，尤其對(duì)于玻璃化溫度較低的軟PVC 就會(huì)出現(xiàn)顏料的自由遷移，或伴隨增塑劑遷移至橡皮擦表面，出現(xiàn)花斑模糊或發(fā)粘。

6.其他性能

橡皮擦著色劑還要求盡可能不改變橡皮擦的物理機(jī)械性能，老化作用小，在任何情況下無(wú)升華性，在干燥和濕潤(rùn)情況下摩擦仍能保持其所呈現(xiàn)的顏色、耐光牢度好。

橡皮擦著色劑要求著色力及遮蓋力強(qiáng)，以減少著色劑的用量，著色劑中有害金屬（尤其是銅、錳、鈷）的含量盡量要低，易于分散以提高工效并使橡皮擦色澤均勻一致。尤其是兒童使用橡皮擦或橡皮擦玩具的著色劑必須符合相關(guān)安全、環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)。

橡皮擦著色劑品種依橡膠和塑料而異，表1～表9 列出各類橡膠和熱塑性彈性體橡皮擦用著色劑[1]，表10～表11 列出PVC 塑料橡皮擦用著色劑[2]。

表1 橡膠橡皮擦著色無(wú)機(jī)顏料

表2 橡膠橡皮擦著色有機(jī)顏料和染料

注：SKC—住友、C—科萊恩、BASF—巴斯

表3 Clariant 粒狀橡膠或熱塑性彈性體著色劑品種與性能

表4 Clariant 粉狀橡膠或熱塑性彈性體著色劑品種與性能

＊有限的適用性

表5 BASF 專用橡膠著色劑品種與性能

表6 Kaibao（凱寶）色膠母各項(xiàng)性能

紅 R-8916 6-7 200 4 4紅 R-9528 6 200 4 4紅 R-9625 7 200 4-5 4綠 G-8910 6-7 200 4-5 4綠 G-8919 6 190 4-5 4藍(lán) B-8905 7-8 200 4-5 4藍(lán) B-9583 7-8 200 4-5 4棕 Br-8963 5-6 180 4 4紫 P-9010 6 170 4 4紫 P-9003 7-8 200 4-5 4黑 C-9531 7-8 200 4-5

表7 紅旗牌R M B橡膠著色劑性能

表8 皇冠顏料crownpigment（常州）有限公司橡膠顏料品種與性能

＊此顏料有限制使用

表9 無(wú)錫犀牛色料股份有限公司的塑料，橡膠著色劑品種與性能

表10 可以用于PVC 橡皮擦的有機(jī)顏料品種與性能

Paliotol 黃K1070 C.I.顏料黃168 5 7～8 7 - - 0.37 1.66 0.25 Cromophtal 黃K1210FP C.I.顏料黃93 5 8 7～8 5 5 0.15 1.45 0.14 Cromophtal 黃2DF C.I.顏料黃155 4.8 8 7～8 5 4 0.15 1.40 0.20 Cromophtal 黃K1310＊C.I.顏料黃215 5 7～8 7 4 4 0.15 1.62 0.30 Irgalite 黃K1320 C.I.顏料黃14 4.7 6 6 - - 0.11 1.63 0.21 Cromophtal 黃K1410 C.I.顏料黃180 5 8 7～8 5 4 0.11 1.40 0.21 Irgalite 黃K1415 C.I.顏料黃13 5 7 6 - - 0.08 1.34 0.21 Paliotol 黃K1420 C.I.顏料黃62 5 7 7 - - 0.33 1.59 0.20 Cromophtal 黃K1500FP C.I.顏料黃95 5 8 7～8 4～5 4～5 0.13 1.36 0.14 Paliotol 黃K1700 C.I.顏料黃183 5 7 6 4 3～4 0.18 1.70 0.10 Irgalite 黃K1740 C.I.顏料黃83 5 8 7～8 5 3～4 0.05 1.51 0.20 Paliotol 黃K1760FP C.I.顏料黃191:1 5 8 7 4～5 3～4 0.31 1.43 0.21 Paliotol 黃K1800 C.I.顏料黃183 5 8 7 4～5 3～4 0.34 1.80 0.40 Paliotol 黃K1841/PP C.I.顏料黃139 4.5 7 6 3～4 3～4 0.10 1.60 0.30 Irgalite 黃K2060FP C.I.顏料黃110 5 8 8 4～5 4～5 0.30 1.80 0.23 Irgalite 黃K2070 C.I.顏料黃110 5 8 8 4～5 4～5 0.20 1.67 0.25 Irgalite 黃K2080 C.I.顏料黃110 5 8 8 4～5 4～5 0.22 1.78 0.27 Rgalite 橙K2890 C.I.顏料橙61 4.9 8 8 5 5 0.20 1.66 0.30 Irgalite 橙K2910 C.I.顏料橙71 5 7～8 7～8 4～5 4 0.17 1.40 0.17 Paliotol 橙K2920 C.I.顏料橙79 5 5 4 - - 0.27 1.70 0.18 Irgalite 橙K2925 C.I.顏料橙34 4.7 6～7 5～6 - - 0.10 1.37 0.16 Cromophtal 橙K2960 C.I.顏料橙64 5 7～8 7～8 4～5 3～4 0.21 1.59 0.39 Irgalite 橙K2990 C.I.顏料橙73 4.6 7～8 6～7 3～4 - 0.37 1.30 0.29 Cromophtal 棕K3001 C.I.顏料棕23 4.9 5 7～8 5 5 0.15 1.55 0.21 Cromophtal 大紅K3540 C.I.顏料紅166 5 8 7 5 4～5 0.18 1.47 0.19 Paliotol 紅K3580 C.I.顏料紅149 5 8 7～8 5 3～4 0.12 1.40 0.23 Irgalite 紅K3690 C.I.顏料紅53:3 5 4 2 - - 0.18 1.70 0.33 Irgazin Flame 紅K3800 C.I.顏料紅272 4.9 7～8 7 4 3～4 0.15 1.38 0.18 Cromophtal 紅K3830＊C.I.顏料紅220 4.8 7 7 - - 0.17 1.40 0.25 Irgazin 紅K3840 C.I.顏料紅254 5 8 8 5 5 0.15 1.63 0.18 Irgazin 紅K3840LW＊C.I.顏料紅254 5 8 7～8 4～5 4～5 0.15 1.63 0.18 Irgazin 紅K3845 C.I.顏料紅254 5 8 8 5 5 0.23 1.62 0.33

表11 可以用于PVC 橡皮擦的無(wú)機(jī)顏料品種與性能