橡皮擦的着色与配色技术（待续）

张红鸣

湖北信息工程学校 湖北省荆门市 448124

橡皮擦是一种可擦掉笔迹的文具。橡皮擦的种类繁多，形状和色彩各异，以满足不同需求。按用途可分为普通的橡皮擦，绘画用2B、4B、6B 等型号的美术专用橡皮擦，素描橡皮擦，钢笔橡皮擦等；根据外形特点可分为磨砂、可塑、电动橡皮擦；按颜色可分为黑色、白色、彩色橡皮擦；按其所采用的材料可分为塑料橡皮擦、橡胶橡皮擦（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、丁苯热塑性弹性体、橡胶等合成或天然弹性高分子聚合物为基本原料，按要求添加增塑剂、填充料、研磨剂、稳定剂、着色剂、香味剂等辅助材料经混和及特定加工工艺制造而成。按生产橡皮擦所用的高分子聚合物可细分为塑料（PVC 或聚苯乙烯系）橡皮擦、热塑性橡胶 (TPE 或TPR）橡皮擦、橡胶（NR 或SR）橡皮擦等。

塑料橡皮擦：PVC 塑料橡皮擦利用软质PVC 为主的材料来制造PVC 粉、 增塑剂、碳酸钙与稳定剂混合后，在适当条件下进行胶化以制造橡皮擦。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(碳酸钙、滑石粉、二氧化硅、黏土、高岭土等或其混合物)、软化剂(石蜡油、植物油、篦麻油等或其混合物)、添加剂（滑剂、分散剂、钛白粉、抗UV 剂、抗氧化剂等或其混合物），控制在加工温度150～180℃条件下，持续混炼搅拌5～20 min，接着再进行挤出及冷却成型而制成聚苯乙烯橡皮擦；或上述橡皮擦组成物通过加热捏合机混炼，控制温度160～180℃持续混炼搅拌15～20 min，然后冷却加以粉碎，再射出成型或挤出成型，接着裁切成预定尺寸橡皮擦。

橡胶橡皮擦：天然橡胶（生橡胶）或者合成橡胶（丁苯橡胶、丁腈橡胶、丁基橡胶等)与碳酸钙及硫磺混炼后，再压出加热或热压成型，即可得橡皮擦。

（一）弹性高分子聚合物

1.橡胶

（1）天然橡胶（NR）

是一种以顺-1，4-聚异戊二烯为主要成分的天然高分子化合物，其成分中91%～94%是橡胶烃（顺-1，4-聚异戊二烯），其余为蛋白质、脂肪酸、灰分、糖类等非橡胶物质。天然橡胶是应用最广的通用橡胶。通常我们所说的天然橡胶，是指从巴西橡胶树上采集的天然胶乳，经过凝固、干燥等加工工序而制成的弹性固状物。天然橡胶按形态可以分为两大类：固体天然橡胶（胶片与颗粒胶）和浓缩胶乳。在日常使用中，固体天然橡胶占了绝大部分的比例。（2）合成橡胶（SR）合成橡胶，又称为合成弹性体，是由人工合成的高弹性聚合物。

2.热塑性树脂

热塑性树脂主要为聚氯乙烯、氯乙烯与其它的共聚性单体的共聚物的氯乙烯类树脂，乙烯-醋酸乙烯酯等的醋酸乙烯酯类树脂，聚丙烯、乙烯-聚丙烯共聚物、丁二烯类树脂等的烯烃类树脂，乙烯、乙烯-丙烯酸乙酯共聚物、离子聚合物树脂等。橡皮擦优选氯乙烯类树脂，特别是聚氯乙烯。现在用于做橡皮擦的PVC 是医用级的，要求符合ROHS 及16P,6P（邻苯二甲酸酯及盐）检测。但有些国家或地区限制PVC 用于生产橡皮擦及玩具。PVC 橡皮的去污能力都很好。

3. 热塑性弹性体

热塑性弹性体主要为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯类弹性体、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯类弹性体、苯乙烯-乙烯丁烯-苯乙烯类弹性体等，其可单独使用或者也可两种以上组合使用。

热塑性弹性体含量少于10%时，在使用时橡皮擦会拉扯纸或者变得易于变形，当多于80%时就会变硬、弹性降低，最佳用量30%～50%。

（1）TPE

TPE 是以SEBS 弹性体为基础添加其他组分共混改性得到的软胶原材料。外观为本白色塑胶粒子，比重1.35～1.5 g/cm3。可直接注塑加工成型，具有一定的橡胶弹性，橡皮擦产品擦拭效果良好。其比传统的PVC 软胶更为环保，没有难闻的气味，无毒，不含卤素，不含壬基苯酚NP,不含多环芳烃族PAHs,不含塑化剂邻苯二甲酸酯及盐类16P,6P. 符合玩具EN71，ASTM F963 及ROHS,REACH 检测标准。通过螺杆注塑机加工直接注塑成型，注塑温度120～150℃度材料缩水率1.8%～2.0%，材料流动性好，易加工，易配色，易喷油及丝印.橡皮擦擦拭效果好，擦拭污渍易清除，不会在纸张上留下残余污渍。通过设计师的设计灵感，通过产品及模具设计，TPE 橡皮擦料可做成各种形状及色彩及图案的玩具橡皮擦，深受市场认可。

（2）TPR

英文全名为：Thermo Plastic Rubber，是一种塑料胶材料，叫做人工合成热塑性弹性体橡胶。TPR 橡皮擦是一种环保型橡皮擦，弹性很好，不含邻苯塑化剂(6P,16P)，不含壬基苯酚NP,不含多环芳烃族PAHs，符合ROHS,REACH(SVHC),EN71。但TPR 橡皮的去污能力不如PVC 好，具有橡胶的高弹性，高强度，高回弹性，又具有可注塑加工的特征，环保，硬度范围广，有优良的着色性，触感柔软，耐候性，加工性能佳，无须硫化，可以循环使用降低成本。粒料分透明色和本白色，常见硬度在20-85A，比重在0.9-1.7 之间，一般多采用注塑加工成型。

（二）增塑剂

凡添加到塑料中能使塑料的塑性增加的物质都可以叫做塑料增塑剂，塑料橡皮擦选用的增塑剂：邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二庚酯等的邻苯二甲酸酯类增塑剂、邻苯二甲酸丁卞酯、邻苯二甲酸二异丁酯及邻苯二甲酸二异壬酯等的邻苯二甲酸酯类增塑剂、己二酸二异壬酯、己二酸二辛酯等。用量40%～60%。

（三）添加剂

1.软化剂

可采用植物油、动物油、矿物油、液体石蜡、聚丁烯等，用量40%～60%。

2.填充剂

填充剂可以是碳酸钙、碳酸镁、氧化镁、滑石、粘土、硅藻土、石英粉、氧化铝、铝硅酸盐、云母等，以及研磨料（氧化锆、二氧化硅）添加二氧化硅粒子可得到透明橡皮擦。而且不仅在使用时可产生适当的磨损量，同时消字率提高，要求粒径1.0～15.0 μm,吸油量200～250 ml/100 g，当吸油量超过300 ml/100 g 时所得到的橡皮擦易于变得不透明。用量可为2.0%～5.0%。

碳酸钙体质颜料作为填充剂，通过添加该碳酸钙，使用时通过与纸面的摩擦橡皮擦磨损，由此产生的橡皮擦屑将书写在纸面上的由铅笔所产生的笔迹的铅笔粉如卷入般剥离、聚集，其结果可消除笔迹从而达到消字目的，此橡皮擦呈现不透明的白色。

3.硫磺

添加到几乎所有橡胶中的重要成分是硫磺。硫磺使橡胶被硫化，这个过程是由查尔斯·古德伊尔（Charles Goodyear）于1839 年发明的。它利用热量和硫磺使橡胶更耐用，更耐热。

4.稳定剂

为防止透明性橡皮擦变色、劣化可添加稳定剂，可采用月桂酸丁基锡类、苹果酸丁基锡类、巯基丁基锡类、月桂酸辛基锡类、苹果酸辛基锡类、巯基辛基锡类、各种金属肥皂、钡-锌类的稳定剂、钙-锌类、镁-锌类的稳定剂等

5.抗氧化剂

可采用羟基甲苯二丁酯、Irganox 1010 等的受阻酚类抗氧化剂。

6.香味剂

可以采用各种食用香味剂，前提是不能影响橡皮擦其他组成物性能。

（四）着色剂

橡皮擦着色剂为有机颜料、无机颜料、荧光颜料、染料等。可使用由通过摩擦力而被压碎的压敏性微囊体所构成的变色性色素成分(压敏变色性色素成分)、含有通过摩擦热而变色的热敏性着色成分的变色性色素成分(热敏变色性色素成分)。着色剂用量≤5%。

橡皮擦着色过程中，对于橡胶橡皮擦由于着色剂是在橡胶进行硫化以前加入全部配料中，经充分混合后着色与硫化同时进行，为使着色效果趋于完善，对着色剂有一定的基本要求。当然一般着色剂并非各项指标均能满足要求，但并不是所有橡皮擦对着色剂各项性能的要求同样苛刻，在具体使用中应根据实际情况加以适当选择。橡胶橡皮擦选用橡胶制品加工着色用的着色剂，塑料橡皮擦则选用适用于塑料着色的着色剂。

着色剂必须满足各类橡皮擦标准中安全指标要求，如特定元素的迁移限量，邻苯二甲酸酯的含量，有害芳香胺的限量等。

1.粒径

着色剂与橡皮擦配料混合搅拌时，由于橡胶本身较为稠滞，如果着色剂粒径大，势必不易均匀分散，需要高效率的机械搅拌，否则混合不匀而致着色效果降低，所以对着色剂要求有一定的粒径，并且制成高效分散的形式。要求粒径在1～5 μ m，亦有要求为100 目筛全过。

2.耐热性

橡胶硫化温度最高达170℃，除少数低温硫化橡胶制品外，着色剂是硫化以前加入到配料混合物中，在110～170℃下统一定时加热硫化，所以用于橡胶橡皮擦的着色剂要求能耐受140～170℃ 高温。

3.稳定性

着色剂的稳定性指其对硫磺和其他配合剂（如促进剂、防老剂、软化剂等）和化学品稳定性良好，着色剂不应与这些配合剂反应而使制品变色或降低使用性能。橡皮擦有氯丁橡胶的着色剂必须具有一定的耐酸性。

4.耐水及耐溶剂性

橡皮擦有浸泡水中的状况，要使着色剂不会与水接触而褪色，故要求着色剂不溶于水，在水和湿润环境中坚牢度好。在橡皮擦着色及加工过程中，常遇到汽油、苯等有机溶剂，所用的着色剂如果没有耐溶剂性也不能适用。

5.耐迁移性

有迁移性的着色剂用于橡皮擦会产生浮色，使颜色不均匀或呈现斑纹，有时甚至沾污其他物件。橡皮擦着色用颜料的耐迁移要好。

对于PVC 塑料橡皮擦着色，着色颜料在增塑PVC中的溶解度随温度升高溶解度提高，当颜料在较高的加工温度下，较多地溶解在介质中（高聚物和增塑剂）；而当其在储存或使用的较低温度下，颜料的溶解度降低，使其出现过饱和现象而析出，尤其对于玻璃化温度较低的软PVC 就会出现颜料的自由迁移，或伴随增塑剂迁移至橡皮擦表面，出现花斑模糊或发粘。

6.其他性能

橡皮擦着色剂还要求尽可能不改变橡皮擦的物理机械性能，老化作用小，在任何情况下无升华性，在干燥和湿润情况下摩擦仍能保持其所呈现的颜色、耐光牢度好。

橡皮擦着色剂要求着色力及遮盖力强，以减少着色剂的用量，着色剂中有害金属（尤其是铜、锰、钴）的含量尽量要低，易于分散以提高工效并使橡皮擦色泽均匀一致。尤其是儿童使用橡皮擦或橡皮擦玩具的着色剂必须符合相关安全、环保标准。

橡皮擦着色剂品种依橡胶和塑料而异，表1～表9 列出各类橡胶和热塑性弹性体橡皮擦用着色剂[1]，表10～表11 列出PVC 塑料橡皮擦用着色剂[2]。

表1 橡胶橡皮擦着色无机颜料

表2 橡胶橡皮擦着色有机颜料和染料

注：SKC—住友、C—科莱恩、BASF—巴斯

表3 Clariant 粒状橡胶或热塑性弹性体着色剂品种与性能

表4 Clariant 粉状橡胶或热塑性弹性体着色剂品种与性能

＊有限的适用性

表5 BASF 专用橡胶着色剂品种与性能

表6 Kaibao（凯宝）色胶母各项性能

红 R-8916 6-7 200 4 4红 R-9528 6 200 4 4红 R-9625 7 200 4-5 4绿 G-8910 6-7 200 4-5 4绿 G-8919 6 190 4-5 4蓝 B-8905 7-8 200 4-5 4蓝 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 红旗牌R M B橡胶着色剂性能

表8 皇冠颜料crownpigment（常州）有限公司橡胶颜料品种与性能

＊此颜料有限制使用

表9 无锡犀牛色料股份有限公司的塑料，橡胶着色剂品种与性能

表10 可以用于PVC 橡皮擦的有机颜料品种与性能

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

表11 可以用于PVC 橡皮擦的无机颜料品种与性能