童年之谜：那种好看的香橡皮，为何总是擦不干净？

本文来自微信公众号：果壳 （ID：Guokr42），作者：孙亚飞，题图来自：unsplash前阵子在网上看到这么一张梗图《如果你觉得自己没用，就想想这些家伙吧》——不得不说，这张图真是满满的童年回忆啊！回忆被勾起的同时，我们就要问了：为什么童年记忆里，这些漂亮的香橡皮常常不好用，而那些擦得很干净的橡皮又往往难看又难闻？其实，从橡皮诞生起，这个问题就出现了。橡皮：橡胶擦除器说到橡皮，就要先说铅笔。之前，铅笔的木质笔杆中包裹的是真的“铅”。到16世纪，铅笔中的铅被石墨替代，变得笔迹明显又容易擦除，自然广泛应用起来。对需要画图纸的工程师们来说，简直是一次技术革命。但问题也随之而来。最初，人们一般用面包来擦除铅笔痕迹。背后原理并不复杂：石墨吸附在纸张表面形成笔迹，只要找个吸附力比纸更强的东西，就可以擦除。虽然潦草，倒也对付得过去。这种擦除办法，在18世纪时迎来了转机。当时，在欧洲，有一种美洲大陆来的舶来品引起了很多人的兴趣，那就是：天然橡胶。1770年，英国化学家普利斯特利（也是氧气最早的发现人之一）在用橡胶做实验的时候注意到，这种物质似乎很适合用来擦除铅笔的笔迹。这主要是因为，天然橡胶有很好的弹性，和粗糙的纸面之间能够更好地贴合，擦除效果自然也就提升了。于是，根据这个特点，普利斯特利给橡胶起名“rubber”，字面意义就是“擦除器”。至今，“rubber”也同时具有“橡胶”和“橡皮擦”的含义，不过，在日常生活中，也会用来指代“橡胶避孕套”。此处插播一个冷知识：我们国家1993年出版的人教版中学英语教材，就是有著名的“李雷和韩梅梅”那个版本，教材中橡皮的英文是“eraser”，在此之前的版本中则是“rubber”。不过，这种“橡胶擦除器”有个不足之处在于，天然橡胶太过柔软，使用起来的体验不够好。1839年，转机再次来临。一位名叫查尔斯·古德伊尔（Charles Goodyear）的美国人开发出一种橡胶处理工艺，他将硫磺和天然橡胶混合起来加热，制成了最早的硫化橡胶。所谓硫化，就是橡胶的分子通过硫原子连接起来，硫在其中起到了固定位置的作用。这样，橡胶分子就不再能随意移动，成品形状也就确定了。如此，也就诞生了现代意义的橡皮。橡皮悖论：好用的不好闻，好看好闻的不好用只是，新问题也随之而来。这种硫化天然橡胶做成的橡皮擦，好处是形状固定，更加耐用，擦除效果确实不错，但是味道实在有些糟糕。这也不奇怪，硫化工艺最早使用的原料就是硫磺，一种有着“地狱元素”之称的化学元素，气味委实有些刺鼻。即便是现代的硫化剂，很多也仍然含硫，难免会有难闻的味道。硫化天然橡胶做成的橡皮擦，本身的颜色是鹅黄色到棕黄色丨putitonpaper.bigcartel.com到了20世纪，人工合成的聚合物成为新材料的发展趋势。其中，一种叫聚氯乙烯的聚合物，因为成本低廉等优点，迅速跻身最通用、用量最大的人工合成材料之一。聚氯乙烯（PVC），一般情况下被视为塑料。有时候，你会在一些塑料制品的包装上看到三角形标志，如果标志中的数字是“3”，就代表它是聚氯乙烯，有时候人们也会用“乙烯基”简称这种材料。图丨@许小然/知乎不过，这种塑料很特殊，它本身比较脆，不容易定型，所以就需要加入增塑剂（也叫塑化剂），然后混合加热才能定型。在PVC中添加塑化剂的比例，可以有很大的调整空间。如果添加量在10%左右，那么最终的成品也只是刚刚能够定型，仍然很脆，通常被用来做水管；但是，如果添加量在50%左右，这是的PVC就变得非常柔软，甚至还有些弹性，就跟橡胶似的。所以，这种状态下的PVC也常被称为塑胶，它也能像天然橡胶那样擦除笔迹。PVC橡皮擦确实有一些优点。比如在塑化剂的添加量较多时，它就变成半透明的状态了，这时候如果添加一些色素，就可以制作成各种有趣的造型，比如水果或者各种动物。另外一方面，大量添加的塑化剂相当于溶剂，橡皮也就能溶解一些香精，这样就成了有香味的橡皮擦。好看，还有点香，这样的橡皮谁看了不喜欢？这样的橡皮谁看了不喜欢？丨SKsiddhartthan / Wikimedia Commons对厂家来说，生产PVC橡皮非常考验工艺水平。一旦条件控制不够理想，很容易导致橡皮的质量不稳定。比如橡皮的硬度。如果对塑化剂的含量控制不佳，可能造出的橡皮就会太硬或者太软，都不是很实用，因为硬橡皮的摩擦力太小，擦除效果比较弱，而软橡皮耐磨性差，一擦就掉出很多橡皮屑。而且，当长期使用或是放置时受热以后，塑化剂还会出现分离，这样一来，橡皮擦的材质就会越来越硬，直到丧失擦除的能力；另一方面，如果将它和塑料尺子放在一起，渗出来的塑化剂还会溶解尺子的塑料材质，然后就粘在一起，这恐怕也是很多人童年的噩梦。图丨@紫绝/知乎铅笔顶端的橡皮头，原本是为了应急关于童年的橡皮，还有一种特殊的存在形式，就是那种安装在铅笔顶端的橡皮头。时间拨回到1858年，一位名叫海曼·李普曼（Hyman L. Lipman）的美国画家突发奇想，将铅笔和橡皮组合在一起，并为此申请了专利。这种“带橡皮的铅笔（eraser pencil）”受到了消费者的欢迎，穷困潦倒的李普曼因此大赚一笔，并在14年后将专利以10万美元的高价转手给生产商。这里还有一个小插曲：由于市面上还有其他人模仿，于是这种二合一的工具挑起了一场专利战。李普曼的专利并没有获得法院支持，法官认为这种发明没有创新性。尽管如此，这场专利战后来还是成为知识产权领域的经典案例。遗憾的是，这款经典设计虽然保留至今，但是从实用的角度，这种铅笔上的橡皮略显鸡肋，同样也是很多人童年记忆中很不好的部分。不过，不知是否有人注意到，这种橡皮虽然擦铅笔笔迹效果不佳，却能够擦掉钢笔笔迹。这是因为，铅笔橡皮二合一的设计本就是为了应急，生产厂家也不是很上心，往往会安装最廉价的“办公橡皮”。这种橡皮含有一些“轻石”矿物，生产成本较低，但它能够刮掉纸张表面一层，从而擦除那些渗透在纸张纤维中的钢笔笔迹，却又因为太硬不适合用于擦除铅笔笔迹。铅笔上的橡皮丨Unsplash如今，虽然应用的场景越来越少，但是随着消费者对它的要求越来越高，橡皮也有了很多改进。比如最通用的PVC橡皮，其中的塑化剂往往使用邻苯二甲酸酯类，摄入后可能会给儿童发育造成性早熟之类的影响。于是，PVC橡皮开始转型，使用更环保安全的塑化剂。同时，因为颜值低而被冷落的天然橡胶橡皮又重新开始流行起来，当然，这也和硫化剂的气味进一步减弱有关。此外，那种带橡皮的铅笔工艺现在也已经有了很大进步，一些生产商将更适合擦掉笔迹的橡皮和铅笔结合起来，使用起来既便捷且橡皮不易丢失，擦除效果也有了改善。或许等现在的孩子们长大，关于橡皮的童年记忆会更美好一些吧。参考文献[1] Historical Note. MRS Bulletin 19， 69 (1994).https://doi.org/10.1557/S0883769400036824[2]Grady， M. F.， & Alexander， J. I. (1992). Patent law and rent dissipation. Va. L. Rev.， 78， 305-350. https://doi.org/10.2307/1073310本文来自微信公众号：果壳 （ID：Guokr42），作者：孙亚飞