科学

夏に溶けるゴムが、ストーブの偶然で生まれ変わった？

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紀元前1600年、中米のゴムまり

ゴムを加工した最初の人々は、ヨーロッパではなく中米にいました。マサチューセッツ工科大学（MIT）の研究チームは1999年、紀元前1600年ごろのメソアメリカの人々が、ゴムノキの樹液からゴムを作っていたと発表しています。

樹液を固めただけのゴムは、もろくて弾みません。そこで人々は、アサガオの仲間（イポメア・アルバ）の汁を混ぜて弾力を高めました。2010年の再現実験では、樹液とアサガオの汁を半分ずつ混ぜたときに、いちばんよく弾みました。こうして作られたまりは大きいものでビーチボールほど、重さは7キログラムに達し、儀式の球技に使われました。

ヨーロッパでゴムが身近な物になるのは、ずっと後です。1770年、イギリスの化学者ジョゼフ・プリーストリーは、この素材を「鉛筆の跡を消すのにすぐれた物質」として紹介しました。英語でゴムを「ラバー（こするもの）」と呼ぶのは、この使い道から来ています。

1830年代、溶けて割れる「奇跡の素材」

1830年代のアメリカでは、水を通さないゴムが「奇跡の素材」ともてはやされ、防水の靴やコートが売り出されました。ところが売れたのは最初だけです。夏の暑さで表面が溶けてべたつき、冬の寒さで硬くなって割れました。

グッドイヤーは1800年、コネチカット州ニューヘイブンに生まれました。父の金物店が倒産したあと、33歳でゴム製品の道に入ります。1834年、ニューヨークのロクスベリー・インディア・ラバー社を訪ねたことが、ゴムを安定させる方法を探すきっかけになりました。

暮らしは苦しいままでした。1837年の金融恐慌で一家は財産を失い、グッドイヤーは借金を払えず、何度も債務者監獄に入っています。それでも実験はやめませんでした。

1838年の硫黄と、1839年のストーブ

硫黄を使う発想は、グッドイヤーが一から思いついたものではありません。同じアメリカのナサニエル・ヘイワードが、布に塗ったゴムに硫黄を載せると加工が楽になる、と発見していました。1838年、グッドイヤーはその権利を3,000ドルで譲り受け、ヘイワードを雇い入れます。ただし、硫黄を混ぜるだけでは、夏に溶けて冬に割れる弱点は消えませんでした。

グッドイヤーは、居合わせた兄弟やゴム製造に詳しい人たちに知らせました。しかし誰も気に留めません。いつもの「新しい実験の売り込み」だと思われたのです。

彼は考えました。焦げる手前の適切な時点で加熱を止めれば、ゴム全体のべたつきが消えるはずだ。暖炉の火の前で同じような布を熱すると、焦げた部分の縁に、焦げずにうまく固まった帯が現れます。そこから温度と時間を詰める作業に、さらに数年がかかりました。

熱と硫黄が、鎖に橋を架ける

生のゴムの中では、長い分子の鎖がただ絡まり合っているだけです。引っ張ると鎖どうしが滑ってずれるため、いったん伸びると形が戻りません。熱が加わればなおさら滑りやすくなります。夏に溶けたのはこのためです。

硫黄を加えて熱すると、硫黄の原子がつながった短い鎖が、ゴムの鎖と鎖のあいだに橋を架けます。これを架橋と呼びます。橋でつながれた鎖は、伸びても元の位置に引き戻されます。これが「引っ張っても戻る」弾力の正体です。

橋のかけ方でも性質は変わります。硫黄の橋が短いほど熱に強く、硫黄の原子が多い長い橋ほど、曲げ伸ばしには強い代わりに熱に弱くなります。硫黄だけでは反応が遅いので、今は反応を速める薬品を組み合わせて加硫します。

1843〜1860年、特許と争い

グッドイヤーは1844年6月15日、加硫の米国特許（3633号）を得ました。ところがイギリスでは、マッキントッシュ社で働くトーマス・ハンコックが、1843年11月21日に硫黄による加硫の特許を取っていました。グッドイヤーの米国での手続きより、約8週間早い日付です。

加硫を意味する英語「バルカナイゼーション」は、ハンコックの友人ウィリアム・ブロッケドンが提案した名前です。ローマ神話の火の神ウルカヌス（英語でバルカン）は、火山の熱と硫黄に結びつけられていました。

グッドイヤーは、各地で特許をめぐる裁判を戦い続けました。1852年のグッドイヤー対デイ裁判では、加硫の特許が彼のものだと認められています。ヘイワードも後に、譲った権利の範囲をめぐってグッドイヤーを訴えています。ただし宣誓供述書では、加硫を発明したのは自分ではないと認めました。

1855年のパリ万国博覧会では、加硫ゴムの展示にかけた費用が借金になり、イギリスとフランスで債務者監獄に入ります。フランスのレジオン・ドヌール勲章を受けたのは、その獄中でした。1860年7月1日、グッドイヤーはニューヨークで亡くなります。残ったのは約20万ドルの借金でした。

本人は「偶然」を認めなかった

ストーブの逸話は「偶然の発明」の代表としてよく語られます。しかしグッドイヤー自身は、1853年の自著で違う説明をしています。この発見は科学的な化学の研究から生まれた物ではない。しかし世間でいう偶然の結果でもない。最も熱心な取り組みと観察の結果だ、と書きました。

同じ本で彼は、自分の体験を、木から落ちるリンゴの話にたとえています。何年も同じ目的を追い、関係する物事を1つも見逃さなかった。だからこそストーブの上の焦げ方に意味を見つけられた、という主張です。実際、居合わせた人たちは同じ焦げたゴムを見ても、何も気づきませんでした。

硫黄の原子がゴムの鎖をつなぐ仕組みは、元素そのものを知ると分かりやすくなります。黄色い結晶の硫黄が、身の回りのどんな物に使われているかは、写真の多い元素の図鑑で見比べられます。

1898年に創業したグッドイヤー・タイヤ＆ラバー社は、彼に敬意を表して名づけられた会社で、本人が創業したわけではありません。発明者が生きているうちに受け取れなかった評価は、社名と、夏でも溶けないタイヤや靴底の中に残りました。次に輪ゴムを伸ばしたときは、鎖をつなぐ硫黄の橋を思い出してみてください。

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