第九章 奇妙的新工艺
在评价托·阿·爱迪生的创造发明时，经常有人流露这样的想法，认为他的主要发明都与电有关系，而且旨在广泛地以各种方式把电能用于工业、运输业、通讯和日常生活。然而爱迪生对与电毫无关系的工艺问题并不陌生。他说，他最喜欢化学，并认为自己是化学家；由此可以得出结论，工艺的改进也会使他感到兴趣。
爱迪生在工艺方面的研究工作，没有明确的方向。当他的某一发明需要改进的时候，他就不仅着手解决力学和电工技术问题，而且着手制定新的工艺方法。例如，为了改进白炽灯，特别是为了改进灯丝的质量和性能，就需要找到特别复杂的工艺方法。爱迪生承担了这一工作，而且获得了良好的结果。在研究碱性蓄电池过程中，他遇到了完全是另一个方面的困难，这种困难也只有通过改进工艺才能克服，他经过长期寻求才获得成果。可以这样说，爱迪生在工艺改进方面的重要的研究工作，都具有独立性，与他的其他发明没有关联。
一
范围很大和十分重要的工作之一，就是深入研究磁选铁矿的方法。在上个世纪后25年中，美国出现了大的工业，对黑色金属的需求不断在增长。然而美国的黑色冶金的矿源有限。到上一世纪80年代，美国东部的铁矿大部分已经采空，而从美国其他地区运输矿石是不合算的。当时，爱迪生在用高价购买钢材生产电机的同时就预见到，这一情况将成为发展电照明和建设电站的障碍。以后热电力机械（蒸汽锅炉和发动机）和电机的大量制造，将会造成钢材不足和钢材价格大涨的局面。
爱迪生在他一次到长岛海岸旅行时注意到，沿岸的白沙土中有许多黑粒子，因此许多地方的地貌都黑黝黝的。这种黑黝黝的沙子沿着海岸蜿蜒许多英里。爱迪生用小磁铁查明，沙子中的黑色驳杂成分是磁铁矿晶粒，即最常见的铁矿晶粒。这些微粒的出现是由于水成岩受海水的侵蚀。对黑沙标本的研究表明，黑沙中有将近20%的金属。这就有根据认为这些沙子是有利于提炼精矿的原料。磁选矿的思想已不新颖，但实际上是磁选矿方法只是在瑞典极小范围内使用。爱迪生决定详细研究这一方法，并使这一方法达到工业使用程度。他把这看成是有利可图的。爱迪生对贫矿问题所进行的研究表明，这种矿在全国星罗棋布。因此，他在某一地区所开始的工作，将在美国的许多州得到扩展。
爱迪生在这方面的最初一些试验，使许多人警觉地期待着采矿业中的这种革命。报纸（当然十分含糊地）报导说，爱迪生想出了一种十分重要的办法，从贫而劣的矿石中提取包括金子在内的贵重金属。但这种报导为时过早。为了深入研究工业磁选矿方法，爱迪生应当拥有贫矿矿床。精炼矿石的数量特别大，这就产生了错综复杂的矿石运输等问题。采掘矿石是用功率强大的机器来进行的。爱迪生知道，自己所面临的工作是多么浩繁，多么困难。为了从黑砂中提取出铁来，必须彻底把山从地球上搬走，把巨大的顽石变成粉末，然而这些都没有难倒他。这一宏伟的技术任务吸引住他，他开始对这一任务进行认真而详细的研究。爱迪生从一位对这一研究工作感兴趣的新闻记者那里打听到，在新泽西州的奥格登斯堡村，即在距纽瓦克有60英里远的地方，在深山老林中间有一个许多年以前被废弃的铁矿场。爱迪生在这里买了一块面积为1.6万英亩的土地。这一区域的贫矿储藏量是很大的，根据最保守的计算，够美国用70年。爱迪生建设了一个叫“爱迪生”的矿山工人新村，这个新村有供全体人员用的厂房和住房，他还购置了各种设备，专门制造了某些特别大而功率强的机器。爱迪生在芝加哥灌溉渠竣工后，就从那里把最大的蒸汽挖土机调来一台。巨大的移动式蒸汽起重机，伸出部分达70米。还运来了其他一些功率强大的机械。工艺操作过程由下面主要工序组成：预先爆破岩石或干脆不爆破，就用挖土机掘进；把大块的岩石挖出并运去粉碎；粉碎分三次进行，把细沙状的岩石运去烘干，然后再运到磁分离器内；把铁矿石与岩石分开；把矿石运去压成块状，而把碎岩石运往岩石堆以便以后作为建筑材料加以利用。操作过程是复杂的，而且也以多种多样的形式，广泛地采用了各种机械。应当对操作过程的各个阶段进行各种改进，消除在工作过程中暴露出来的缺点。发明家的思想，在这广阔天地可以无限地自由驰骋。爱迪生一个星期在矿山工人新村住5天，只是在星期六和星期天才回家。叫做“矿山分离工厂”的这一企业的建设工程进行了两年，爱迪生花费了200万美元。蒸汽挖土机一年掘进了1.5公里多，挖出的矿石不少于60万吨。粉碎机是用功率一百马力的科尔利斯蒸汽机带动的。粉碎机有两个大直径的辊子，而两辊子的相对旋转速度为每分钟700转。矿石烘焙后，就用磁分离机进行分离。粉末状的岩石经过大电磁铁系统，把矿石与岩石分离开来。然后，矿石与胶合料混在一起，在强大的压力下形成块状。最后一个阶段是烧结成块状体。爱迪生设计了粉碎机、磁分离机、压块机、焙烧炉。顺便说一下，在这一企业里第一次使用了橡胶传送带。这个企业生产的精矿的价格，每公吨为6.5美元左右。爱迪生与最大的工业公司“伯利恒钢铁公司”签订了供应精矿的合同。经过几年的准备工作，爱迪生在商业方面取得了有利的进展。但这时发生了新的情况，导致了这一企业事务的衰落，以至于倒闭（1892年）。在明尼苏达州的地质勘探，发现了巨大的富铁矿。而且有优越的开采和运输矿石的条件，矿石价格要比爱迪生工厂生产的精矿低一半。冶金厂使用富铁矿的矿石冶炼，比使用爱迪生生产的精矿，当然更为有利。情况发生了急剧变化。爱迪生冷静地对付这一挫折，他把助手们召集起来并对他们说：“我认为，同我们新的竞争者较量没有意义。但我们至少要证明，我们国家永远都不会缺铁。我认为，现在我们的企业应当停办。但我们在这方面所取得的经验，可以用于我所已经想出来的新事务中。”爱迪生及其助手们在磁选方面创造出的先进工艺，后来在其他方面不止一次地得到了应用。爱迪生制造的磁分离机就是一种例证。磁分离机的效用与已经使用的选矿机不同，用前者较用后者有利。这是一台单极电机，它不直接与粉碎成细末的岩石的磁成份接触。磁分离机是一个下面装有很多磁铁的漏斗车。磁铁下面装有漏斗，把精矿和岩石分开。爱迪生所使用的传送带，是一个有许多支线并能相互精确配合的传送装置系统。在19世纪90年代任何工业中，都还没有这种系统。
二
磁选矿方面的研究工作停止了，爱迪生认为这并不意味着企业的完全倒闭。他当时思考的问题是，在奥格登斯堡已建造起来的那些东西和已积累的全部经验，最适合于哪方面的大规模生产。他在生产水泥工艺方面找到了出路。爱迪生预见到，建筑业的原料已从用石头和砖转到大量地使用混凝土和钢筋混凝土方面来。水泥的需求量将会猛烈增长，因此生产这种建筑材料的工艺值得注意研究、分析和加以根本改进。爱迪生详细地研究了现代水泥的生产，并查明，现有的工艺没有保障大量生产水泥，因为用以焙烧的水泥窑容量比较小，而装窑和出窑的过程，会缩短窑的使用寿命。在奥格登斯堡停止研究工作后不久，爱迪生就组织了一个“爱迪生水泥公司”来领导对水泥生产问题的研究工作。为了实现自己的想法，他购买了一片有石灰石矿床的土地，在宾夕法尼亚州也购买了这样一块地，并把粉碎岩石的设备从奥格登斯堡运往那儿。除了磁分离机外，所有的设备新企业都能使用。而大型转盘窑，以及某些其他机械，如专门配制炉料的自动配料磅秤、粉碎装置、自动称量和把粉末状水泥装桶或装袋的装置，都得专门设计和制造。
1907年水泥厂投产使用。工厂完全实现了机械化：全厂日产量为1100桶（大约220吨）。每一窑日产量为200桶（约50吨）。预期能够用增加窑数的办法来继续扩大生产。爱迪生的窑长约50米，宽3米。大型窑的设计原理证明是正确的，所以爱迪生开始生产廉价水泥，这就更大地提高了对水泥的需求量。当时，即在20世纪初，水泥主要是用于来配制灰浆，供砌石、铺水泥路和生产钢筋混凝土构件。爱迪生认为，水泥应用的前景颇为宽广。爱迪生产生了“浇注式房屋”的想法，也就是用专门机器把水泥浆浇注到模里而制成框架式的房屋。爱迪生关于浇注式房屋的方案是以下列方式表述的：我总是力求在我力所能及的范围内做些什么，以便使我国人民进一步摆脱繁重的劳动，并力求创造出最大的可能性，使人类得到幸福和繁荣。我认为，如果我们建立一个工厂，它能生产出比现代水泥质量更好、价格更低廉的水泥的话，我们一定为此作出努力。如果我们能实现这一点，那么一座有六个房间的水泥房子，我们可以只花300美元就建立起来。
为了实现这一点，应当详细研制出各种构件，用这些构件，可在几个小时内就能在建筑工地把模具安装好。模具的结构和材料应能多次使用，容易拆装。浇注的水泥应当具有较高的流动性，固着力强，凝固得快。爱迪生深入研制出了相应的配方，这种配方经过多次检验，被认为是合乎标准的。为了浇制房屋，他需要有磨得很细的水泥，于是他就制造相应的机器。建筑浇注式房屋的整个工艺过程的试验表明：模具安装需要几个小时；用专门的搅拌机和传送带来进行浇注需要6小时；水泥浆的固着和凝固需要四昼夜。这些过程完成后，房屋骨架就制造成了。这是建筑方面的创新工作，这一新工艺能够快速地建筑出廉价房屋。在爱迪生之前，如果不把美国建筑师威廉·连索姆算在内（尽管他也产生了类似的想法），没有任何人在这方面进行过研究。大块材料建筑法和大块壁板建筑法，被认为是现代先进的建筑技术方法，并在苏联和其他各国得到广泛的应用。这一大规模的快速住宅建筑法与爱迪生所提出的浇注式房屋建筑法根本不同，但是它们之间也有某些共同点：广泛使用混凝土和钢筋混凝土，为此就需要大量水泥，而水泥的生产应当用工业生产方法来进行；需要用工业生产方法和大规模地预备非建筑零件（爱迪生用的是模具）；需要推广建筑标准化。
建筑浇注式房屋的工艺发明，没有给爱迪生带来物质利益。在设计、制造机械和模具，在对浇注模具用的水泥成分进行试验等方面，他花费了不下10万美元，而他所获得的成果没有付诸实践。但这并没有使他放弃这一领域的工作。他重新坐在画图板前，设计大容量的转盘窑，并指望能发展大量生产高质量的廉价水泥。“爱迪生水泥公司”所生产的水泥，开始在美国的一些体育场（其中包括布朗克斯美国体育场）、大桥和大型建筑物中，得到了广泛应用。这个企业给爱迪生带来了利润，而这些利润足能弥补磁选矿方面研究工作所造成的亏损。
三
1914年爆发了第一次世界大战。欧洲变成了一个巨大的作战地区。美国是一个中立国。社会舆论基本上赞同政府的这一立场。爱迪生发表了意见，表现出了自己的和平主义精神，而认为他的国家参加屠杀人类的战争是不能容许的。在德国潜艇1915年5月击沉横越太平洋的定期客轮“卢西塔尼亚”号以前，这种观点在美国人中间很普遍。但当德国开始了无限制的潜艇战时，美国就开始准备参战。1917年4月美国对德国宣战，这对结束战争起了一定的作用。
早在第一次世界大战爆发的初期，在美国就已感觉到许多化学材料不足，因为这些材料在和平时期多数是从拥有大规模化学工业的德国进口的。特别突出地感觉到石炭酸（酚）和苯十分缺乏。石炭酸适用于制造唱片，所以这一工业部门在战前就是石炭酸的最主要的消费者。在战时，对石炭酸的需求量猛增，因为石炭酸是生产苦味酸所必需的，而从苦味酸中能制造出烈性炸药即苦味酸盐，特别是制出具有巨大破坏力的三硝基酚。1914年9月1日，美国的石炭酸和苯的储藏量不够使用一个月。在德国，石炭酸是从煤焦油中提炼出来的。爱迪生决定详细研究出生产合成石炭酸的方法。他问过许多专家，他们认为这是不可能的。但是爱迪生却着手进行试验。他组织了一个由他本人亲自率领的“日夜突击队”。不到三个星期，爱迪生获得了解决办法：由他仓促建成的工厂每天生产酚350公斤左右，而后来日产量提高到一吨。过了一段时间又建立了第二个工厂，酚的生产量每昼夜达到6吨。大概一个半月之后，第一座炼焦炉投入生产，很快就提炼出生产石炭酸所必需的苯来。此外，从苯中又提炼出生产染料用的苯胺油和其他物质。因此，无论是在军事工业酚和苯的供应方面，还是在民用酚和苯的供应方面，美国都已不再依赖外国了。这些研究工作的成就，促使爱迪生着手研究生产美国以前需要进口的其他物资。他装备了苯胺油工厂，详细研究适用于生产唱片以及作为毛皮工业用的染料的“对二氨基苯”的工艺。爱迪生建起了一个工厂，而这个工厂的产量能满足“对二氨基苯”的全部需求量。这个工厂的部分产品甚至出了口。还可以说出许多爱迪生对其工艺加以详细研究的产品，这就是乙酰西安苯及其变体、对氨酚、联苯胺、甲苯、晶体苯等。过了一段时间，爱迪生所深入研究的工艺方法成了公共的财产。
这些研究工作在难以置信的短时间内完成，并使某些专家认为这就是发明家想像力所获得的成果，而爱迪生就以这些研究成果来证明自己有化学工艺师的卓越才能。在以大工业生产规模来为化学工业新部门创造发展方面，他对美国的功劳无疑是特别大的。
四
在第一次世界大战前，橡胶问题特别尖锐化了。美国的汽车工业，在这几年发展得非常快。在橡胶缺乏的条件下，内胎和外胎的生产，是汽车制造业的薄弱环节。汽车大王当时在巴西和利维里亚都拥有大量橡胶植物种植园。由于当地工人的工资低廉，他们获得了高质量的廉价产品。但一旦发生了战争，把橡胶运到美国港口是很困难的。所以美国最大的橡胶用户（即“汽车大王”亨利·福特和“橡胶工业大王”哈尔韦·费尔斯通），开始对这个与美国汽车工业发展密切有关的重要问题，十分关切。爱迪生的私人朋友福特，在佛罗里达买了一座别墅，这座别墅与爱迪生的别墅相毗连，而爱迪生已先在这里住了大半年。福特曾劝爱迪生研究在美国的气候条件下培植橡胶植物，这对爱迪生来说完全是新的课题。爱迪生听了福特的劝告，便在佛罗里达致力于培植许多种热带植物。他建立了一个实验室，组织植物学专家致力于选种和杂交。他本人却埋头于进行植物观察，力图找到解决某些实际问题的办法。但是爱迪生并未马上向福特“降服”着手研究橡胶。爱迪生与福特和费尔斯通一起，拜访了加利福尼亚著名的杂交工作者柳捷尔·伯班克，并了解了杂交所揭示出的巨大可能性。这时爱迪生完全相信，在美国参加当时已开始的第一次世界大战后，对于各工业部门来说，特别对于汽车部门来说，橡胶会成为奇缺材料中最重要的材料。爱迪生终于在经过了“一段时间”之后，同意研究这个问题。由于在战时加紧从巴西把橡胶输入美国，橡胶的问题不像最初所预想的那样尖锐。这就说明，爱迪生之所以没有展开研究橡胶植物和在美国培植橡胶植物，原因就在这里。当然，橡胶的价格在战时提高了，但没有出现危机。1924年至1925年，由于英国制定了限制从东南亚热带国家出口橡胶的政策，美国的橡胶价格又上涨了。福特和费尔斯通再一次建议爱迪生认真调查橡胶植物资源。他们提出要爱迪生领导这一研究工作，并保证提供所需一切资金。1927年，成立了“爱迪生植物研究公司”，福特和费尔斯通提供了将近20万美元。研究工作开始是收集图书资料（值得指出的是，在1826年，即在爱迪生开始这一研究工作的整整一百年前，法拉第曾研究过橡胶，并试图确定橡胶的化学分子式）。为了研究有关橡胶的各种文字的书籍，爱迪生就把通晓数国语言的语言学家巴鲁赫·焦纳斯招聘来，这样他就了解了三百年来所发表的有关橡胶的西班牙史料、葡萄牙史料、德国的史料和其他国家的史料。此外，爱迪生还派代表到各国去收集橡胶植物标本。初步研究阶段用了两年时间。世界获取橡胶的主要来源是巴西的三叶胶：这种树马来亚、锡兰和非洲已成功地培植起来了。当时还了解到在其他植物中，其中包括生长在亚热带、温带的杂草、蕨、蔓生种和灌木种中也含有乳状汁。这些植物中的许多种是野生的，而且需要水分极少，它们能生长在荒漠地区和干旱地区。当时查清楚了，长有叶像皮肤的常青欧洲夹竹桃、观赏品种的芬香金银花和大戟，都能分泌出乳浆。橡胶植物中有一种墨西哥银胶菊，它生长在加利福尼亚的南部，但由它制取的橡胶并不令人完全满意。爱迪生的任务就是选择能在美国的气候环境中生长的橡胶植物，而且每隔一年到一年半就能收获一次。橡胶植物中极少能具有一年到一年半就收获一次的特性，而其中许多品种种上5年之后才能收获。开始研究后不到一年，爱迪生通知福特，已收集了3000多种生长在美国中部地带的野生植物和灌木，其中百分之七能产生出各种性能的和数量不等的优质乳浆。到第二年末，就研究和试验了1.4万种。这些植物中的“一枝黄花”，邓黄花（它是菊科中很高的植物），引起了爱迪生的注意。这一种普通的高茎多年生植物，有一个开满金黄色花朵的圆锥花序的花冠。它的含乳浆量平均为百分之五，而“一枝黄花”的变种为数极多，它们的含乳浆量达到百分之十二。这一结果鼓舞着福特在佐治亚州买了一大块地来种植一枝黄花。爱迪生的初步试验表明，每公顷可以获得125公斤到200公斤乳浆。但这种橡胶的质量比进口的橡胶差，而每公斤的价格却要高出4美元。应当继续进行研究。但疾病却使爱迪生不得不从1929年起停止了工作，不能像以前那样紧张地继续研究。爱迪生本人深信，他能达到预期的效果，只是需要时间，按他的计算，大概需要五年时间。但发明家这时已82岁，年老体弱使他力不从心了。20年代中期报刊有消息说，德国的化学家研究出了把衍生的煤或石油变成了丁二烯型橡胶的方法。在化学康采恩“德国苯胺染料工业康采恩”的一些实验室里，这个方法得到了改进，并组织了半工业性生产。但这个方法的要害部分，被当作一种战略机密，因此福特和费尔斯通就未能获得许可证。结果，德国在第一次世界大战时期生产了200多万吨人造橡胶。人造橡胶的价格当然要比天然橡胶高，但德国在战时没有别的出路。当战争结束后，天然橡胶价格降低，人造橡胶生产已不合算。为了在美国研究人造橡胶问题，需要进行新的研究和试验，需要制造新的试验装置。但美国主要的橡胶用户福特和费尔斯通却没有这样作。
1929年，费尔斯通获得了一大批用一枝黄花制成的价格昂贵的橡胶。他用这种橡胶制造了四个汽车外胎赠送给爱迪生。关于研究出生产合成橡胶的报道，使人们对爱迪生寻找国产橡胶植物研究的商业效益失去了。从爱迪生对各种发明的研究过程中，特别是从电照明方面的研究过程中可以看出，发明家解决技术的方法常常是正确的，并且从他的工业组织的方面来看也是适宜的，但是在商业上都是不适宜的。在研究的新阶段上爱迪生也能解决问题的第二部分——投入商业经营的困难。因为爱迪生在进一步的研究中也可能把本国橡胶的质量加以提高，而把生产价格降下来。但发明家的体力条件不允许他完成这一任务。他已是风烛残年，逐渐地在向他生命的终点走近。
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