橡胶硫化专利：材料怎样经受冷与热

1844年6月15日，美国向查尔斯·古德伊尔颁发第3,633号专利，题为《橡胶织物的改进》。文书把他的地址列为纽约；此前探索加热作用的关键试验发生在马萨诸塞州沃本。

天然橡胶本有弹性和防水用途，制成用品却容易因受热发黏、软化或遇冷变硬而失效。专利提出，把橡胶与硫、铅白等成分配合，再受到控制温度的加热，以改善成品对热、冷和某些溶剂的稳定性。

参考：[1] [2]

古德伊尔在1853年出版的自述中，把加热或硫化过程的发现追溯到1838至1839年的冬季。他叙述，在沃本试验原先曾使邮袋等制品失效的配料时，一份样品接触热炉后像皮革一样焦化，没有像普通橡胶那样熔化。后来在明火旁继续加热，他又注意到焦化边缘出现了一道未烧焦、性质却已改变的区域。

古德伊尔据此猜想，可以在完全焦化之前控制加热程度，随后尝试蒸汽、明火和炉子。冬季样品不变僵，夏季又不因热而软化，这些观察使他继续试验加热工艺。

参考：[2]

1844年的专利既讨论胶料，也讨论如何制造织物。胶料可以铺展成片，或者借助加热辊筒、压延辊与布或皮革结合。古德伊尔承认，仅在较紧实的布料上涂胶会有剥离问题，因此提出在胶层之间加入梳棉机形成的棉絮薄层，再继续覆胶，以取得较薄而强韧的复合材料。

专利另规定，材料干燥后再接受较高温度处理，所举较理想的温度约为华氏270度。加热可以借助辊筒，也可让连续料幅通过有滚轴的烘炉。他还提醒，加热中的胶片会软化到不能承受自身重量，需要底布支承；温度较高时，暴露时间必须缩短。这些细节说明，成分、厚度、支承方式和温度控制需要一同考虑。

参考：[1]

自述记载，古德伊尔最初用明火处理的多是薄小样品。尺寸或厚度增加后，胶料会起泡，难以同样处理，这种问题也给后来取得许可的生产者造成损失。他在1839年春尝试较完整的料幅和砖炉，但用溶剂制成的胶料尚未赶上加热，就已经变质，几次筹集的资金因此耗尽。

要让别人检验材料，需要足够大的试件、合适的加工次序和可靠的热处理设备。专利写入了配料、复合和加热的安排；投入生产后，整幅材料的受热、胶料存放时间和加热时的支承又成为需要解决的问题。

参考：[2] [1]

第3,633号专利把配合铅化合物、夹入棉絮层以及与这些措施结合的高温处理分别列入权利要求。这些安排把胶料性质与织物制造结合在一起。

硬橡胶发展出另一类用途。纳尔逊·古德伊尔1851年的第8,075号专利援引查尔斯1844年的加热工艺及1849年的再授权，以更高的硫用量及其他添加成分取得硬而刚的物质。弹性制品与硬质制品由此形成了不同的配方和加工目标。

参考：[1] [3]