橡皮擦

背景

橡皮擦是一种用来去除纸上痕迹的物体。大多数橡皮擦旨在去除铅笔痕迹。其他橡皮擦设计用于打字机标记。一些特殊的笔含有可以用橡皮擦去除的可擦除墨水。虽然一些橡皮擦以宽而细的块的形式单独出售，但更多的橡皮擦被永久固定在铅笔上。其他橡皮擦是临时附着在铅笔上的。一些橡皮擦装在类似于铅笔的木盒中。这些橡皮擦设计为像铅笔一样削尖，通常附有刷子。这用于擦去擦除标记后留下的小块橡皮擦。这种类型的橡皮擦通常用于去除打字机的痕迹。

历史

第一个橡皮擦是面包片。在旧世界可以使用橡胶之前，没有更好的物质可以去除铅笔痕迹。早在欧洲人来到新大陆之前，中美洲和南美洲的居民就知道橡胶。早在十一世纪，它就被用来涂装衣服和制作球。它还被用来制作鞋类和瓶子，方法是将液体形式倒在土模上并使其干燥。

1735 年，法国科学家 Charles de la Condamine 描述了一种名为 caoutchouc 的物质并将样品寄往欧洲。 Caoutchouc 来源于在新大陆热带地区发现的树皮下产生的一种液体。这种乳状液体，被称为乳胶，仍然用于制造天然橡胶。

可能是让·德·麦哲伦 (Jean de Magellan) 于 1752 年在《法兰西学院院刊》中首次建议将 Caoutchouc 用作橡皮擦。 1770 年，英国科学家约瑟夫·普里斯特利 (Joseph Priestley) 建议将天然橡胶命名为橡胶，因为它具有擦去铅笔痕迹的能力。他还告诉读者他的书视角理论与实践的熟悉介绍 哪里可以买到“一立方块，大约半英寸，三先令”。在英国，橡皮擦仍被称为橡皮。

直到 19 世纪后期，铅笔和橡皮擦一直是分开的。 1858 年，费城的海曼·利普曼 (Hyman Lipman) 获得了一种笔尖有凹槽的铅笔的专利，其中粘有橡皮擦。到 1860 年代初，Faber 公司制造了带有橡皮擦的铅笔。 1862 年，纽约市的 Joseph Rechendorfer 为 Lipman 的设计改进申请了专利，并起诉了 Faber。美国最高法院裁定，将铅笔与橡皮擦结合的想法不能申请专利。做出这个决定的原因是，铅笔和橡皮擦的结合并没有改变两者的功能。这一决定为许多公司用橡皮擦制作铅笔开辟了道路。

1867 年，费城的 J. B. Blair 发明了一种可以插入铅笔的空心橡皮擦。已知也存在较早的版本。 1872年，Eagle公司制作了铅笔，橡皮擦直接插入铅笔的木盒中。其他公司很快就生产了类似的铅笔，由于价格低廉，这种铅笔被称为便士铅笔。在教室里提供带有橡皮擦的铅笔起初是有争议的。人们认为，容易纠正错误的能力会使学生粗心大意。尽管如此，带橡皮擦的铅笔仍然非常受欢迎。大约 90% 的现代美国铅笔是用附带的橡皮擦制成的。没有橡皮擦的铅笔在欧洲更为常见。

原材料

橡皮擦中最重要的原材料是橡胶。橡胶可以是天然的或合成的。天然橡胶是从橡胶树 (Hevea brasilienesis) 生产的乳胶中获得的。 合成橡胶以多种形式存在。最常见的合成橡胶源自化学品苯乙烯和丁二烯。苯乙烯是一种衍生自乙苯的液体。乙苯通常由乙烯和苯制成，这两种物质都来自石油。丁二烯是一种气体，直接来源于石油或来源于石油的丁烷和丁烯。

添加到橡胶中的其他成分包括改变橡皮擦颜色的颜料。白色可以用氧化锌和氧化钛生产。氧化铁可以产生红色。许多其他颜色可以用各种有机染料产生。

添加到几乎所有橡胶中的一种重要成分是硫磺。硫可以使橡胶硫化。这一工艺是查尔斯·古德伊尔 (Charles Goodyear) 于 1839 年发明的。它利用热量和硫磺使橡胶更加耐用和耐热。

可以将各种其他成分添加到橡胶中。这些包括植物油，使橡胶更柔软，更容易成型，以及浮石，一种使橡皮擦更具磨蚀性的天然矿物质。

制造
过程

制作天然橡胶

1 橡胶树种植园仅存在于年降水量高的热带地区。马来西亚是橡胶树的主要生产国。通过在工人可以轻松够到的高度从树上切下约 0.04 英寸（1 毫米）深的树皮薄条，对橡胶树进行轻敲。稍后的条带将被切割到第一个下方。每个条带大约到达树圆周的一半，并以大约 30 度的角度向下倾斜，以使乳胶流入容器中。如果让乳胶自然凝固，则每次切割将产生约 1 盎司（28 克）乳胶，然后乳胶会在几小时后停止流动。可以在树皮上涂抹一种化学物质，以防止乳胶凝结，使其流动数天。
2 收集的乳胶通过筛子去除异物。将水加到乳胶中，然后将混合物泵入装有铝隔板的大型卧式罐中。加入稀醋酸或甲酸，使橡胶在隔板上凝结成块状。板坯在通过一系列滚筒时被喷水。多余的水由另一组滚筒除去。板坯打包成捆，通常重 225-250 磅（102-113 千克），呈立方体形状，每边约 2 英尺（60 厘米）。捆包涂有粘土以防止粘连，用金属带捆扎，然后运送给制造商。

制造合成橡胶

3 根据制造的合成橡胶的种类，可以使用多种制造工艺。合成橡胶最常见的形式是丁苯橡胶，通常采用乳液工艺制成。
4 各种化学品可通过分馏从石油中获得。这个过程包括将石油加热到大约 600-700° F (315-370° C) 并让蒸汽通过一个高的垂直塔。当蒸汽通过塔上升时，它会冷却。具有不同沸点的化学品在塔内的不同点从气态变为液态并被收集。沸点非常高的化学品在石油加热时保持液态，可以从塔底排出。沸点非常低的化学品以气体形式保留，可以从塔顶排出。
橡皮擦由天然橡胶或合成橡胶制成。天然橡胶是由从橡胶树上收集的乳胶制成的。从胶乳中除去水，使橡胶含量增加到 60%。酸被添加到液体浓缩物中以生产干橡胶的固体片。
5 其他化学品通过催化裂化获得。该过程包括在催化剂存在下在压力下将石油加热至约 850-900°F（454-510°C）。催化剂导致化学反应发生。然后通过分馏分离新的化学品混合物。
6 苯乙烯和丁二烯是通过将某些源自石油的化学品进行各种化学反应而获得的。苯乙烯在正常条件下是液体，但丁二烯是气体，必须在压力下储存以使其保持液态。
7 将两种液体泵入一个容器中，并与水、肥皂和催化剂混合。催化剂使苯乙烯和丁二烯反应形成合成橡胶颗粒。肥皂使这些颗粒以光滑的乳液形式分散在水中。不断搅拌可防止橡胶颗粒沉淀。
8 添加到混合物中的其他化学品包括防止橡胶分解的稳定剂和改变橡胶特性的改性剂。添加另一种化学品以在最佳点阻止橡胶颗粒的形成。未转化的苯乙烯和丁二烯被去除并重新使用。将凝结剂添加到乳液中，导致合成橡胶沉积。苯乙烯-丁二烯橡胶通常装在由聚乙烯塑料制成的袋子中运送给制造商，每个袋子装有 75 磅（34 公斤）的橡胶。

制作橡皮擦

9 橡胶到达橡皮擦工厂，与颜料、植物油、浮石、硫磺和其他改变最终产品特性的成分混合。合成橡胶更容易混合，因为它通常以粉末或液体的形式出现。天然橡胶通常成包到达，在混合之前必须粉碎成粉末或溶解在溶剂中。
一旦天然或合成橡胶与颜料、植物油、浮石、硫磺和其他附加成分混合，加热混合物并形成橡皮擦。为了制作将连接到铅笔末端的橡皮塞，将橡胶混合物挤出并切成塞子。为了制作扁平的矩形橡皮擦，将混合物注入模具，然后冷却。
10 加热混合物，使硫磺硫化，使其更加稳定。为了制造将连接到铅笔的插头，通常使用挤压工艺。将软固体形式的混合物强制通过模具以形成长圆柱体。圆柱体在出现时被反复切割，形成塞子。
11 要制作不附在铅笔上的平面，通常使用注塑成型工艺。将温热液体形式的混合物压入模具中并冷却成固体。然后将平面从模具中取出。
12 个插头直接运送给铅笔制造商。它们通过称为套圈的小型圆柱形金属盒连接到铅笔上。套圈由普通铝制成，用于较便宜的铅笔，或由黄铜制成，用于较昂贵的铅笔。套圈用胶水或小金属尖头固定在铅笔上。将插头插入套圈并夹在其周围。
13 公寓可能标有制造商名称或其他标记。这可以通过印记来完成——在橡皮擦上印上一个印记。也可以通过丝网印刷来完成——将墨辊移动到有图案的丝绸或其他覆盖橡皮擦的材料上。 3D 标记可以通过压花制作——用锋利的模具在橡皮擦上切割。完成的公寓被装入纸板箱并运往零售商。