グッドイアの家皇法と仁祖鼓舞の誕生
ゴムは以前から使われてきたが、15世紀末になって欧州に伝来された。 プリーストリーは1770年にゴムを消しゴムで使用し、マッキントッシュは1823年にゴムで雨具を作った。
米国の発明家グッドイヤーは1839年に'加硫法'を使用して人造ゴムを開発した後、1844年に特許を取得した。 1898年にはグッドイヤータイヤやゴム会社が設立され、'加硫法'使用してタイヤを製造し始めた。
1920年代にはゴムの科学的原理が解明されており、1930年には合成ゴムが世界で初めて商業化されるに至った。
今日最も広く使われる有機素材としてはゴムが挙げられる。 ゴムには自然状態で得られる天然ゴムと人工的に作られる人工ゴムがある。
人工ゴムの作り方には天然ゴムに他の化学物質を追加する方法といくつかの化合物を合成してゴムを作る方法があるが、後者は合成ゴムと呼ばれる。
この中で技術の領域に該当するのは合成ゴムを含む人造ゴムである。 技術は人工物(artifact)、すなわち人間が作った物体を対象にするからだ。
ゴムが技術の領域に進入するにはチャールズ・グッドイヤー(Charles Goodyear、1800年~1860年)の役割が大きかった。 彼の名前は今日もグッドイヤータイヤ(Goodyear tire)を通じて引き続き残っている。
昔の人はゴムをどこに使ったのだろうか?
人類がゴムを使用した歴史も3,500年以上になる。 紀元前1600年頃に中央アメリカの原住民たちはゴムの木から抽出した乳液(乳液)を止めて使わた。
それは考古学的遺物によって確認された事実だが、当時のゴムの用途が何だったのかは明確でない。さらに、紀元前500年頃、エジプトではアカシアゴムから抽出したコメ(Komi)を使用したが、
それは今日も使用されているアラビアゴム(gum Arabic)の祈願に該当する。 エジプト人はゴムの抽出液を接着剤としてだけでなく、ミラの防腐処理にも使ったという。
ヨーロッパの人々がゴムを接したのは15世紀末にあった事で知られている。 新大陸を発見したことで有名なコロンブス(Christopher Columbus)は1493年に西インド諸島で二度目の航海を離れた。
ハイチに滞在する間、コロンブス一行は原住民たちがパラゴの木(Hevea brasiensis)の乳液で作ったボールを持ってゲームをするのを見た。
当時、欧州では糸を巻いて作ったボールを使っていたが、ハイチ原住民たちが使うボールは欧州のボールに比べ、さらに軽くて高く跳ね上がった。 その後、パラゴムから出る乳液は「ラテックス(latex)」と呼ばれた。
消しゴムと雨具に使われた天然ゴム。
コロンブス一行を通じて欧州にゴムが伝来されたが、18世紀になってもこれといった商品価値がなかった。 いくつかの人たちがゴムに対する実験をするなか、1770年にイギリスの化学者プリーストリー(Joseph Priestley)はゴムの新たな用途を突き止めた。
彼はゴムが"紙に鉛筆でつけた跡を消してしまう目的にとても適合する"と指摘した後、一辺が3センチの立方体が"価格は3シリングだが、数年間使うことができるだろう"と評価した。 今日、鼓舞に当たる英語の単語である「ラバー(rubber)」も「擦る」を意味する「ラブ(rub)」に由来する。
1783年フランスではゴムが空を飛ぶのに使われたりもした。 当時、フランスの科学者シャルル(Jacques Charles)が水素で作動する熱気球を製作する際、ガスが漏れないようにゴムで塗った布を使ったのだ。
1803年には世界初のゴム工場がパリに建てられた。 その後、ゴムの用途は医療器具に使われるゴム管、服を絞る時に使うゴムベルト、防水機能を持ったゴム靴などに広がり始めた。
さらに、1823年には英国の化学者マッキントッシュ(Charles Macintosh)が、インド産天然ゴムで雨具(raincoat)を作った。 二枚の布地の間に天然ゴムを塗って熱で圧着させる方式だった。
マッキントッシュの雨具は立派に雨水をふさいだので、雨の中で作業する人たちの代表的な生地になった。 これが英国のレインコート専門店「マッキントッシュ(Mackintosh)」の由来であり、マッキントッシュはイギリスでレインコードの代名詞と呼ばれるほど有名になった。
もともとマッキントッシュの英語のつづりにはkがなかったが、2000年代初めに入ったという。
猫のおかげで誕生したゴム加硫法
天然ゴムを越えて人造ゴムの時代を切り開いたのは米国の発明家グッドイヤーだった。 1839年のある日、グッドイヤーはゴムに対する実験をしてゴムの塊を実験室の机の上に置いて昼飯を食べに行った。
食事を終えて実験室に戻った時、猫が彼の机の上でゴムのかたまりを持って遊んでいた。 グッドイヤーが猫を駆逐しようとすると、猫は本棚の上にいた缶一つを覆しながらの隙間を通じて逃げた。 缶の中身はゴムのかたまりの上に流れ、ゴムは白い粉でごちゃごちゃになった。
午前中ずっと念入りに作ったゴムのかたまりが無用の長物になると、あまりにも頭に来たグッドイヤーは隣の部屋でうろついていた猫に向かってゴムのかたまりを投げつけた。 猫はまた逃げ、ゴムのかたまりはストーブの上に落ちた。
グッドイヤーはストーブの熱で日焼けしたゴムのかたまりを眺めてびっくりした。 どんな方法を動員してもべたべたしていたゴムのかたまりがまるで生きているかのように弾力ができて光沢まで出るのではないか!
すぐに実験室の机に戻ってきたグッドイヤーは、缶の名札を見た。 粉末硫黄だった。 ゴムと粉末硫黄の組み合わせは彼が以前にも試みたが,それを加熱する作業は思ってもいなかった. グッドイヤーは天然ゴム、硫黄、加熱の組み合わせからヒントを得て、カワンのゴムを作る実験に没頭した。
その結果、天然ゴムを安定化させる適当な温度と加熱時間、ゴムと硫黄の割合を完璧に決めた。 これをもとに、グッドイヤーは1844年に加硫法(vulcanization、火の新人'ブルカン'の名前を取った)で特許を取得した。
タイヤに残された名前
Goodyear developed the vulcanisation method but did not have much fun with it.
グッドイヤーは、家皇法を開発したが、それであまり楽しめなかった。 家皇法は比較的簡単な技術だったので、簡単に模倣することができた。 グッドイヤーは特許訴訟を起こしたが、訴訟は8年も退屈に続いた。
まもなく彼は借金をして事業を始めたが、それすら思わしくなかった。 結局、グッドイヤーは刑務所を往生する身となり、晩年を寂しく過ごした。
彼は死ぬ直前に次のような言葉を残した。 必ず私の時代が来るだろう。 その時のために加硫ゴムを引き続き発展させなさい。"1898年にはグッドイアの名前を取った会社が設立された。
セイバーリング(Frank Seiberling)がオハイオ州アクロンに設立したグッドイヤータイヤおよびゴム会社(Goodyear Tire & Rubber Company)だった。
その会社はグッドイヤーの家況法を基にタイヤを作って販売した. グッドイヤータイヤは最初自転車に使われていたが、まもなく自動車会社に供給され始めた。
1910年代に自動車産業が繁盛し、グッドイヤー社は世界自動車タイヤ市場の約50%を占有したりもした。 グッドイアの予言どおり、彼の時代が来たものの、それは彼が亡くなって50年も経った後の事だった。
今日もゴムは自動車タイヤとして最も広く使われている。 自動車のタイヤはゴムではなく木や鉄でできていると考えよ. 道路がちょっとごつごつしても、自動車内部がひどく揺れるだろう。
乗車感が悪いだけでなく、車両の機器や荷物が破損することも発生するだろう。 ゴムがなかったら自動車が運送手段として広く普及しなかったかもしれない。 このようにゴムと自動車は互いに強化関係を形成している。
合成ゴム時代の幕開け
グッドイヤーの歌況鼓舞の次に登場したゴムは、合成ゴムだった。 1907年にドイツの化学者ホフマン(Fritz Hofmann)は、最初の合成ゴム印ポリイソプレン(polyisoprene)を人工的に合成することに成功した。
ポリイソプレーンは天然ゴムと成分ガーの類似していたため、人類はもはや天然ゴムに依存する必要がなくなった。 しかし、ホフマンが開発した合成ゴムは品質が落ち、価格も高かったため、商業的に成功できなかった。
1920年代には高分子化学が姿を現し、ゴムのような重合体(polymer)に対する科学的原理も究明され始めた。 ゴムを構成する最初の単位であるイソプレン(isoprene)は5つの炭素に行われている。
単量体(monomer)さんの末から二重結合を構成する炭素(1、4番)は他の単量体の炭素と結合して、その結果、中間炭素(2、3番)間に新たな結合が形成される。
メチル基(CH3-)と水素(-H)が二重結合を中心に同じ方向に結合すれば、シス型イソプレンが形成され、メチル基と水素がお互いに対角線方向に位置した形で結合すれば、トランス型イソプレンが形成される。
シース結合をしたゴムの弾性はトランス結合をしたゴムの弾性より大きい。
世界で初めて商業化に成功した合成ゴムは、ネオプレン(neoprene)だった。 それは米国のデュポン社に勤務していたカロザース(Wallace Carothers)によって1930年に開発された。
ネオプレンはイソプレンのメチル基位置にヤギ原子が置換されたクロロプレーン(chloroprene)で合成した素材に該当する。 ネオプレンは熱に強いが有機溶媒によく溶けないため、自動車のベルト、燃料のゴムホース、パッキング用のオーリング(O-ring)などに広く使われている。
1986年にスペースシャトルチャレンジャー号が爆発した理由がおりんが歓声を失ったためだったという点も注目すべきことだ。
References
아서 셧클리프 외(조경철 옮김), 『청소년을 위한 케임브리지 과학사 4(기술 이야기)』 (서해문집, 2006년). 야마다 히로타카(김자영 옮김), 『천재과학자들의 유쾌한 발상』 (함께, 2006년). 마리 노엘 샤를(김성희 옮김), 『세상을 바꾼 작은 우연들』 (윌컴퍼니, 2014년). 오진곤, 『화학의 역사』 (전파과학사, 1993년).
Source document
[네이버 지식백과] 고무 - 굿이어의 가황법과 인조고무의 탄생 (세상을 바꾼 발명과 혁신, 송성수, 생각의힘)
