橡胶名人——固特异

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橡胶硫化和固特异

2019-08-12

当查尔斯•固特异发明“硫化橡胶”的时候,他没有想到,这个耗费了无数精力,浸注了无限希望的发明并没有帮他致富,反而让他更加贫困。当弗兰克•史伯林把自己创建的轮胎橡胶公司命名为“固特异”的时候,他也没有想到,百年之后,这三个字成为轮胎业最响亮的一个名字。

十九世纪是个出奇迹的时代,许许多多影响人类的重大发明都源自那时,十九世纪也是个培养发明家的时代,横空出世了许许多多响亮的名字。面对哪些众多的发明家,却很容易把他们分成两类:一类凭借自己发明,腰缠万贯,名利双收,他们中以爱迪生、诺贝尔为代表。汽车业里的卡尔•本茨和高特利布•戴姆勒也依靠自己的发明创造了自己的产业。但也有命运不济的一类。他们虽殚精竭虑,不断求索,但一生都贫困潦倒,直到死后其价值才被人们认识。像柴油机的发明者鲁道夫•迪赛尔,他与他的发明一生不被别人重视,最后债台高筑,溺毙于大西洋中。“橡胶硫化技术”的发明者查尔期•固特异很不幸的与迪赛尔归到了一类。当有些人因兴趣而进行发明的时候,他则是为了还债而进行发明的。

1800年11月29日,查尔斯•固特异生于美国康涅狄格州的纽黑文。他的父亲是个发明者,能创造一些小五金和家具,他的祖父也有这方面的专长,因而固特异家族在此地也小有名气。四代人中曾有七项发明。1817年,16岁的固特异到费城的五金厂学徒,4年之后他回到了纽黑文与父亲一起经商。1824年8月,他娶了一位小旅馆主的女儿克拉丽莎(Clarissa Beecher),他们生了9个孩子。1826年固特异与他的父亲在费城建筑了美国第一个冶金炉,但这个冶金厂陷入了经营不善。1830年由于过度的扩张,固特异家族最终破产,固特异本人也接二连三地遭受牢狱之苦。

即使在监狱之中,固特异仍然坚持自己在橡胶方面的试验。出狱之后,由于财力有限,他终止了自己在五金上的业务,成为了一明专职的发明者。他所研究的方向就是对橡胶这种材料进行改性。1830年至1834年,他取得了六项发明专利。

橡胶作为一种古老的材料很早就为东方的先民所使用,那时橡胶大都用于黏合剂。西文人第一次见到橡胶制品大概是在哥伦布西征,他曾记载了美洲印第安人用树汁制造的一种有弹性的球,这种球比西方人的充气球要重,但弹性更好。土著人把白色的树汁倒在木质的模子上,用熏蒸的办法去掉水分,固化成球。1775年对于“橡胶”有了正式的命名。

自橡胶发现伊始,西方人便不断开发它的用途。德国的佛雷德里克用溶解在乙醚中的橡胶制成了一双骑马用的长统靴。由于橡胶能擦去铅笔痕迹,因而人们把它制作成了橡皮。1791年英国制造商用松节油作溶剂将橡胶制成了防水服,并申请了橡胶的第一个专利。在19世纪初,英国和美国兴起早期的橡胶工业。但橡胶却有一个致命的缺点,就是对温度过于敏感。温度稍高它就会变软变粘,而且有臭味;温度一低它就会变脆变硬。这一缺点像得橡胶产品亮无市场,早期的橡胶工业无一例外地陷入了危机。

1834年夏天,固特异参观了纽约的印第安橡胶公司,他了解到橡胶的这种性质困扰着整个橡胶工业,但橡胶同时具有高弹性、可塑性、耐用、防水、绝缘等一系列优秀性质,因而固特异决心研究橡胶的改性。从这时一直到他的生命结束,他都到致力于橡胶的研究和推广。

固特异既不是化学家,也不是科学家。在工厂中,他就像工人一样不停的劳作,不停把各种材料拿来与橡胶一起试验。经过持之以恒的工作,固特异的研究不断取得突破。1837年固特异用硝酸处理橡胶薄片并取得“酸气过程”的专利。1839年1月,固特异的试验有了重大突破,他偶然把橡胶、氧化铅和硫黄放在一起加热并得到了类似皮革状的物质。这种物质不像通常知道的弹性橡胶会在较高的温度下分解。固特异经过一系列改良,最终确信他所制备的这种物质不会在沸点以下的任何温度分解,“橡胶硫化技术”问世了。但可惜的是,这一技术与这一技术的价值却没有同时到来。

1841年11月6日,美国专利局承认了他的发明。同一年,他不顾极端贫困和身体疾病,把自己的发明投入生产,还没有产生效益他就再次破产,被关进监狱。1844年6月14日美国专利局批准了他的专利(专利号3633),但他不得不把该专利的制造和收益的权利转给他的债权人。

在余下的16年间,他仍然围绕着自己的专利开发了各种各样的产品。但由于硫化技术“太容易”掌握,许多橡胶厂都在无偿享受他用辛苦换来的成果。固特异陷入与侵权者无休止的斗争。1852年9月28日,固特异在新泽西伦登获得了诉讼的胜利。但这些诉讼大量消耗了固特异的时间和金钱,固特异依然一贫如洗。

1851年5月1日,固特异靠借来的3万美元参加了维多利亚女王主办的展览会,他的展品从家具到地毯,从梳子到钮扣都是由橡胶制成的,有成千上万的人参观了他的作品。他因此被授予国会勋章以及拿破伦三世的英雄荣誉勋章、军团英雄十字勋章。但他的债权人以他的发明得不到收益为由将他告上法庭,这次他挂着勋章进了牢房。

1853年3月,与固特异共享梦想、苦难、贫穷30年的妻子去世了。他古怪、偏见,对橡胶的执着,使得他的许多朋友离开了他。1854年5月30日,固特异在伦敦又结婚了。他的第二个妻子芳妮•瓦德尔(Fanny Wardell)是个英国人,为他养育了三个孩子。其中只有一个比父亲长寿。1858年固特异又回到了钮黑文,以自己的名誉典当了妻子的珠宝手饰来支付他的旅费。1859年,他移居美国首都华盛顿。不久又迁居纽约。在那里,生病迫使他不能去参加他的第一妻子生的第三个女儿辛西娅(Cynthia)的葬礼。1860年6月1日,固特异在纽约因贫病去世。他死后负债估计为200,000到600,000美元之间。

固特异的硫化过程涉及到橡胶单体——异戊二烯的聚合与交联。这是今天数十亿美元工业的基础。他的发现的深远意义是众所周知的。他在论文“弹性胶”第一卷中写到:“这一过程不是简单物质性质的改善。总而言之,事实上是一个新物质的产生”。固特异的论文描述了当时所有的“橡胶”的性质、化学结构、稳定性以及关于他的硫化发现的描述和自传。

固特异认为橡胶可以制成生活中的任何东西。在一个多世纪前,他就预言,各种人造橡胶将在“新的”“现代”领域中得到应用。他的论文第二卷标题为:“硫化弹性胶的利用和直接制取的说明”。有关产品和制取过程的细节有600多条。其中有许多在今天仍是有益的。当然他忽视了目前橡胶的几种最重要的利用。如特殊轮胎,每年消耗了天然橡胶和合成橡胶总产量的60%~70%。但这种用途他是不可能颈见的,因为那时工业上马力和蒸气力还没有被电动机和电力所代替。

第三十章是固特异对橡胶的展望。他指出了橡胶的广泛应用,包括:地坪、帐蓬、房屋、船、野营制品……,以及在医学、外科、哲学、光学和数学仪器、音乐、体育、体操上应用和玩具、游泳用具等。论文中还指出它们的性质及如何保护延长使用寿命。其中有关医学外科学上的应用,一直到今天仍在使用。他所设计的橡胶水床至今对健康仍有根大帮助。虽然也有许多建议今天看来似乎可笑、离奇,如墙、桌子、家庭用具等。

自固特异时代到今天,橡胶技术有了飞跃的发展,橡胶用途迅速得到开拓。今天一半以上的橡胶制品来自于合成橡胶,橡胶成了世界上最重要的工业原料之一。

在固特异去世后的38年以后,为了纪念查尔斯•固特异对美国橡胶工业做出的巨大贡献,弗兰克•克伯林把自己创建的轮胎橡胶公司命名为固特异。

从血缘上到经济上,查尔斯•固特异与后来的固特异公司并没有联系。但固特异公司却更乐于认为,他们不但在技术上是对查尔斯•固特异的传承,更重要的是他们继承了查尔斯•固特异在逆境中不断探索的精神。

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