なぜ消しゴムで鉛筆の跡を消すことができるのでしょうか?

鉛筆と消しゴムはどちらも便利な文房具です。自由に書いて簡単に消すことができます。なぜ消しゴムで鉛筆で書いた文字を消すことができるのでしょうか?鉛筆と消しゴムは何でできていますか？鉛筆と色鉛筆の違いは何ですか？鉛筆と消しゴムの原理を説明しましょう。

鉛筆の芯は、「黒鉛」と「粘土」を混ぜて1000℃以上の高温で焼成し、油に浸して作られます。鉛筆を使って紙に文字や絵を描くと、鉛筆の芯が紙の繊維に擦れ、鉛筆の芯に含まれる黒鉛の粒子が削り取られて紙の表面に並びます（下図参照）。このようにして、鉛筆で紙に文字を書いたり描いたりすることができます。紙の表面は肉眼では平らに見えますが、実は紙を作る際に原料となる「パルプ」の繊維を混ぜ合わせるため、表面は凹凸があります。そのため、鉛筆の芯はこれらの繊維によって削り取られ、紙の上に黒鉛が残ります。

鉛筆で紙に書くと、鉛筆の芯に含まれる黒鉛粒子が紙の表面に並びます（左の写真）。消しゴムを紙にこすりつけると、消しゴムの粘着力により黒鉛粒子が消しゴムに付着し、文字が消えます（中央の写真）。右の画像は、可塑剤と充填剤が塩化ビニル分子の間に挟まれたゴム構造の拡大図です。

また、鉛筆には「H」や「B」といった硬度のラベルが貼られており、全部で17種類あります。これらの硬度の違いは、グラファイトと粘土の比率を変えることによって生じます。粘土の割合が高くなるほど、ペン芯は硬くなり、紙の表面に残る黒鉛の量もそれに応じて減少するため、文字は非常に軽く見えます。逆に、ペン芯が柔らかいほど、黒鉛の割合が高くなり、筆跡は太くなります。

パート1

消しゴムにグラファイトをつけて書いたものを消す

消しゴムは紙の表面にある黒鉛粒子を消すことができます。これらは通常、非常に柔軟なプラスチックであり、「ポリ塩化ビニル」とプラスチックの柔軟性を高めることができる「可塑剤」の混合物です。このプロセスを使用して作られたプラスチックは紙よりも粘着性が高くなります。そのため、紙の表面に配置された黒鉛粒子は、紙よりも消しゴムに吸着されやすくなります。消しゴムを紙の上で数回こすると、摩擦時の力と消しゴムの粘性により、紙の表面に元々配置されていた黒鉛粒子が消しゴムに移ります。このように消しゴムは鉛筆で書いた文字を消すことができます。消しゴムの使用済み部分は消しカスとなって剥がれ落ち、新品の面が現れます。現在一般的に使用されているゴムは、ポリ塩化ビニルの分子の間に炭酸カルシウムなどの「充填材」が挟まれています。この充填材の存在により、塩化ビニルの分子同士が結合しにくくなり、ゴムに外力が加わるとゴムの形状が崩れることがあります。そのため、消しゴムを紙の上で数回こすると、消しゴムのカスが落ちてきます。

パート2

「フロスティング」を使用して色を消す

「フロスト消しゴム」は消しゴムに少し似ています。しかし、違いは、それが「合成ゴム」と混合された「石英砂」という鋭い粒子で作られていることです。研磨消しゴムの主な用途は、色付きのインクで書かれた文字を消すことです。紙に染み込んだインク粒子を消しゴムに吸着させるのではなく、石英砂の粒子で紙の一部を削り取り、インクの色を拭き取るという方法です。

パート3

消しゴムのカスは製造方法が異なる

消しゴムにはいろいろな種類があります。消しゴムの中には、文字を消した後に消しカスが出やすいものがあり、そのカスは比較的細かいものです。他のものは、一緒に集まる傾向がある大きなパンくずを生成します。日本のトンボ鉛筆株式会社の品質保証部長である牛若円氏によると、消しカスが出やすく、文字が消えやすい消しゴムは、内部に小さな気泡が含まれており、消しカスが消しゴムから簡単に落ちてしまうという。逆に、消しカスが集まりやすく、文字が消しにくい場合は、消しゴムに何らかの「ポリマー」（高分子）つまり長くて強い繊維が加えられており、消しカスが消しゴムから離れにくくなっているためと考えられます。

消しゴムを筆箱や机の引き出しの中にしばらく入れておくと、消しゴムとプラスチック定規がくっついてしまう可能性が高くなります。これは、時間が経つにつれて、ゴムに含まれる可塑剤が周囲のプラスチックに移行するためです。

ゴムでは、ポリ塩化ビニルの分子間に可塑剤が存在します。しかし、高温やその他の条件の影響により、可塑剤は非常に流動性が高くなり、ゴムと接触する他のプラスチック製品に移行する可能性があります。これを防ぐために、消しゴムは通常、紙袋に包むなどして、プラスチックに簡単にさらされない場所に保管されます。

パート4

色鉛筆は紙に染み込むため消すことができない

色鉛筆は鉛筆と非常によく似ています。しかし、鉛筆と違って、色鉛筆で書いた文字は消しゴムで消すのが難しいです。何故ですか？

色鉛筆の芯は、顔料成分である「顔料」（色の粉）と油状成分である「ワックス」を混ぜて固めて作られています。顔料はワックスの中に分散され、ワックスと一体化します。

画像の上半分は、鉛筆で紙に書いた場合（左）と色鉛筆で書いた場合（右）の違いを示しています。写真の下部には、2 つの状況がそれぞれ拡大して表示されています。色鉛筆で書くと、紙の繊維の間まで色が広がります。

色鉛筆の顔料とワックスの粒子が紙の「繊維の隙間」に浸透します（上図）。繊維の隙間に入り込んだ粒子は消しゴムの表面に吸着しにくいため、色鉛筆で書いた文字は消しゴムできれいに消すことができません。無理に拭き取ろうとすると、消しゴムと紙の摩擦熱でワックスが流れやすくなり、色が広がってしまうので注意が必要です。

出典：サイエンスワールド