グッドイヤーの硬化ゴムに関する特許について

大阪市立科学館研究報告 25, 15 - 18 (2015)
グッドイヤーの硬化ゴムに関する特許について
有 紀 子*
岳 川
概 要
天然 ゴムに硫 黄 を混 ぜてゴムを硬 化 させ特 許を取得 したチャールズ・グッドイヤーは、硬化 ゴムを含 むさ
まざまな特許 を取 得 している。その中 から、硬化 ゴム「エボナイト」に関する特 許とその内容について まとめ
る。
1.はじめに 
筆者が担当している展 示 場 3階「プラスチック」コーナ
という商 標 もある。展 示 資 料 の一 部 は図 2~5のとおり
である。
ーでは、「半 合 成 プラスチック」として、セルロイド、エボ
ナイト、カゼイン樹 脂の資 料 を展 示、解 説 している。
半 合 成 プラスチックとは、天 然 の高 分 子 材 料 に 化 学
薬 品 を 作 用 させ、プラスチックのような材 料 にしたもの
をいう。セルロイドは、1869年 に誕 生 した半 合 成 プラス
チックで、木 綿 由 来 のセルロースに硝 酸 と樟 脳 を作 用
させた材料で、合 成 プラスチックが誕 生 する以 前 、広く
使 われていた。カゼイン樹 脂 は、1876 年 に誕 生 し、牛
乳 などに含 まれるタンパク質 のカゼインにホルマリンを
加えて化学反応させた材 料 である。
エボナイトは、天 然のゴムから作られる。ゴムに硫黄を
図2.「半 合 成プラスチック」の展 示
加 えると(加 硫 )、化 学 反 応 が起 こり弾 力 が 増 す。さら
に硫黄を大量に加 えてその割 合 を30%以 上 にすると、
硬く固まりプラスチックのようになる。もともと黒 いので着
色 はできず、熱 に比 較 的 強 い。エボナイトは、アメリカ
のグッドイヤーが特 許を取 得 しており、ヴォルカナイトと
図3.エボナイト製ネックレス。1920年 頃、フランス製。
図1.「プラスチック」コーナー(一 部)
 *
大 阪 市 立 科 学 館 学 芸 員 /中 之 島 科 学 研 究 所 研 究 員
takegawa@sci-museum.jp
図4.フランス CHACOM社 製 。吸 口がエボナイト。
岳川 有紀子
は実 験 でゴムに硫 黄 を混 ぜ、それを加 熱 した(資 料 に
よっては、誤 ってストーブに接 触 させたのだという)。加
熱 されたゴムは溶 解 せずに 革 のように 焼 け焦 げ、周 り
に 乾 燥 した 弾 力 のあ る 褐 色 の 物 質 が 残 った 。彼 は 硫
黄 がゴムに耐 熱 性 を持 たせることを知 った。』『実 験 の
末 、彼 は 華 氏 約 270度 を 維 持 し、4 ~6 時 間 蒸 気 で圧
力 をかけた際 に一 定 の結 果 を得 られることを発 見 し
図 5.エボナイト製 の手 軽 な摩 擦 静 電 気 の実 験 道 具 。 別
の素 材と擦ると静 電 気を発 生 。現 代の理 科 実 験 用 具。
た。』 ※2
『1839年 アメリカのチャールズ・グッドイヤーにより生ゴ
ムに硫黄を加えることで弾 性 や強 度を飛躍的に向上さ
せ る 加 硫 工 程 ( US Patent No. 3,633 on June 15,
1844)が発 見され、1843年にイギリスのトーマス・ハンコ
図6.エボナイト製
万 年 筆 1923 年 頃 、 ア メ リ カ
ックThomas Hancockにより、反応の仕組みが解明され
ました。』 ※3
CONKLIN社 製。
といった 具 体 的 な時 期 や実 験 方 法 が 書 か れ ているも
2.チャールズ・グッドイヤーの業 績
のも少なくない。
アメリカの発 明 家 、チャールズ・グッドイヤー(Charles
それでは、ということで、グッドイヤーの特 許 書 類 を調
Goodyear, 1800年 -1860年 )は、ゴムの加 硫 法 を発 明
べてみると、特許の数が多く、また、そうした記 述をスム
した人 物 として知 られている。ただ、それらの加 硫 法 の
ーズに 見 つけることも できず、 上 記 の 記 述 の 元 ネタは
特 許 について数 多 くの裁 判 が起 こり、グッドイヤーも渦
いったいどこにあるのか、よくわからなかった。
中 の 人 であった。つまり その頃 、同 じような研 究 をして
いた化 学 者 や発 明 家 は、グッドイヤー以 外 にも何 人 も
いたということである。
そうしたとき、チャールズ・グッドイヤーの特 許 を集 め
た論文に出会った。 ※4
本 稿では、その論 文 で挙 げられているグッドイヤーの
特 許 書 類 において、上 記 の 「よく紹 介 されていること」
を検証した。
3.チャールズ・グッドイヤーの特許
その論 文 によると、チャールズ・グッドイヤーは、28の
特 許 をアメリカで取得 している。ただし、1836年にアメリ
カ特 許 庁 で火災 が起こり、それまでのすべての特 許 書
類を消 失した。グッドイヤーの特 許も2件はリカバリでき、
6件はタイトルが判明したが、いくつかの特許書 類が復
図7.チャールズ・グッドイヤーの肖像画。(出典
元 で き な い で い る 。 28 の 特 許 の う ち 、 タ イ ト ル に ゴ ム
Wikipedia)
(gum, elastic, rubber, caoutchuc)が含 まれている 特
許は21件だった(表1)。
天 然 ゴムの 加 硫 法 に つ いて は 、 化 学 反 応 上 、また
高 分 子 化 学 の発 展 において重 要 なターニングポイント
表1.グッドイヤーに交 付 された特 許(一 部 抜 粋 )
であるため、書 籍 やインターネットで取 り上 げられること
patent No.
Date issued
が多い。
849
1838/7/24
そうした解説の中では、
Improvement in the manufacture of gum-elastic shoes
『1839年 に加 硫 法 を発 明 。ある日 、誤 ってラテックス
弾 性ゴム靴の製 造における改 良
と硫黄の混合物を熱 いストーブの上にこぼしてしまいま
1090
した。それを削 り落 とし、さめるまで放 置 しておきました。
Improvement in the mode of preparing caoutchouc
そのときその物質 がもはやべたつくこともなく、伸ばした
with sulfur for the manufacture of various articles.
りねじったりしてもすぐにもとの形 にもどり、 低 温 でも弾
さまざまな製 品 を製 造 するための、天 然 ゴムと硫 黄 の調
力を失 わず、高 温 でも固 体 のままで、化 学 薬 品 にも強
合 方 法の改 良
いことを発見しました』
※1
『重 要 な発 見 は1839年 の冬 になされた。グッドイヤー
1839/2/24
グッドイヤーの硬化ゴムに関する特許について
3461
1844/3/9
表2.特 許 No.1090におけるキーワードの有無
下線のキーワード
India rubber fabric
天 然ゴム素 材
記述
1839年
○
ゴムに硫黄を混ぜ、それを加熱
○
Improvement in India rubber fabrics
ストーブに接触
×
天 然ゴム素 材の改 良
弾力のある物質
×
3633
化学薬品に強い
×
Improvement in India rubber fabrics
耐熱性
×
天 然ゴム素 材の改 良
華 氏 約270度
×
3633
3462
1844/3/9
1844/6/15
1849/12/25
4~6時 間 蒸気で圧力
×
Process for the manufacture of India rubber
強度
×
天 然ゴムの製 造 過 程
No. 3,633
×
3633
1849/12/25
Felting India rubber with cotton fiber
は書 かれているが、それ以 外 のキーワードは記 述 がな
木 綿 繊 維を添 加した天 然ゴムのフェルト化
かった。
3633
1860/11/20
Improvement in the manufacture caoutchouc.
天 然ゴム製 造における改 良
3633
1860/11/20
Improvement in the preparing caoutchouc
天 然ゴムの調 合における改 善
3-2.1844年(No.3633)の特許
前 述 の『加 硫 工 程 (US Patent No. 3,633 on June
15, 1844)が発見』の記述にしたがって、該当する特 許
No.3633を調べた(図9)。
特 許 No.3633は2ページで構 成されている。2章 で紹
介 したよくある解 説 のキーワード(下 線 )について記 述
3-1.1839年(No.1090)の特 許
前 述 の『重 要 な発 見 は1839年 』という記 述 にしたが
って、該当する特 許No.1090を調べた(図8)。
を調べると、表3の結果となった。
特 許 No.1090と比 較 して、加 熱 する際 の 温 度 が 記 さ
れており、強 度 のある素 材 ができることが書 かれている。
特 許 No.1090 は 1 ペ ー ジ で 構 成 さ れ ている 。 2 章 で
また、1839年に取 得した特 許 No.1090を参 照する内 容
紹 介 したよくある解 説 のキーワード(下 線 )について記
も書 かれている。しかし、それ以 外 のキーワードについ
述を調べた(表2)。
ては記述がなかった。
その結果、1839年 の特 許 No.1090では、ゴムに硫黄
を加 えて、熱 したシリンダー を使 って加 熱 していること
図9.1844年6月15日に交 付 された特 許 No.3633の1ペー
ジ目。
図8.1839年2月24に交付 された特 許 No.1090。
岳川 有紀子
ATIONAL CONTRIBUTIONS TO THE RUBBER
表3.特 許 No.3633のキーワードの有 無
記述
INDUSTRY,Rubber Chemistry and Technology
1839年
○
September 2010, Vol. 83, No. 3, pp. 303 -321
ゴムに硫黄を混ぜ、それを加 熱
○
ストーブに接触
×
弾力のある物質
×
化学薬品に強い
×
耐熱性
○
華 氏 約270度
○
4~6時 間 蒸 気で圧 力
×
強度
○
No. 3,633
○
下線 のキーワード
以上のように、今 回の調 査 では、グッドイヤーの加硫
法の紹 介の中でキーワードとしてよく見 る記 述 は、少 な
くとも、グッドイヤーのよく知 られた2件 の特 許 だけでは、
加 硫 化 の具 体 的 な方 法 や、加 硫 ゴムの特 性 などは理
解できないという結 論となった。
これらのキーワードは、どこに書 かれているのだろう
か。グ ッド イヤーの 他 の 特 許 のほか に 、 論 文 や手 紙 、
日記などで記録しているとも考えられるので、今 後は範
囲を広げて調査を進めたいと考えている。
5.おわりに
タイヤでよく知られているグッドイヤーという名 前 の会
社 のおかげで、実 際 にはタイヤメーカーのグッドイヤー
は、チャールズ・グッドイヤーとは関 係 がないのだが、グ
ッドイヤーという名 前 とゴムとがつながって連 想 する人
は少なくないと思う。
展示「半合成プラスチック」の充 実をはかるため、より
詳 しい解 説 が できるように 、文 献 の 調 査 に ついても 進
めていきたい。
参考文 献
1)ハーマン・F・マーク著 、野 口 達 弥 翻 訳 監 修 ,「高 分
子のはなし」,昭和47年(4版)発 行
2) ウ ィ キ ペ デ ィ ア 「 チ ャ ー ル ズ ・ グ ッ ド イ ヤ ー 」 ,
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%81%E3%83%A3
%E3%83%BC%E3%83%AB%E3%82%BA%E3%83%BB%E3%8
2%B0%E3%83%83%E3%83%89%E3%82%A4%E3%83%A4%E
3%83%BC
3)ホームページ「電 気の歴 史 イラスト館 プラスチック以
前の絶縁物」,http://www.geocities.jp/ hiroyuki062
0785/zairyou/plastichistorypuri.htm
4)Jo Ann Calzonetti Christopher J. Laursen,
PATENTS OF CHARLES GOODYEAR: HIS INTERN