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塑料百年发展史 精彩瞬间面面观 |
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伦敦科学博物馆5月22日开始的纪念合成塑料问世百年的展览取名为“可塑性”。早在1926年3月，美国《塑料》杂志对塑料也这样定义:“一种物质的性质，使它可以形成任何想要的形状，而不像非塑性物质那样需要切凿。”
其实伦敦科学博物馆早在1934年就举办过盛况空前的塑料展，展品中甚至有一个完全用塑料建成，并摆满了塑料用品的房间。
2007年的展览呈现了400件经典塑料制品，既有1938年用酚醛塑料制成的棺材、塑料外壳的Ekco收音机、装饰艺术风格的壁钟、精致的烟盒，也有60年代的聚氯乙烯雨衣和靴子、1968年荷兰建筑师马蒂?祖诺伦设计的太空风格“未来住房”，还有聚亚安酯制成的2006年世界杯足球、极轻的高弹性滑雪服、可生物降解的汽车，以及能制作三维塑料模型的打印机。
科学博物馆馆长苏珊?莫斯曼说:“塑料的故事是过去百年材料世界的核心线索之一。有了塑料，才有消费革命，收音机、电视、计算机、合成纤维、一次性用具才得以大量生产。”
塑料时代的开始
第一种完全合成的塑料出自美籍比利时人列奥?亨德里克?贝克兰，100年前的1907年7月14日，他注册了酚醛塑料的专利。
贝克兰是鞋匠和女仆的儿子，1863年生于比利时根特。1884年，21岁的贝克兰获得根特大学博士学位，24岁时就成为比利时布鲁日高等师范学院的物理和化学教授。1889年，刚刚娶了大学导师的女儿，贝克兰又获得一笔旅行奖学金，到美国从事化学研究。
在哥伦比亚大学的查尔斯?钱德勒教授鼓励下，贝克兰留在美国，为纽约一家摄影供应商工作。这使他几年后发明了Velox照相纸，这种相纸可以在灯光下而不是必须在阳光下才能显影。1893年，贝克兰辞职创办了Nepera化学公司。
在新产品冲击下，摄影器材商伊士曼?柯达吃不消了。1898年，经过两次谈判，柯达方以75万美元（相当于现在1500万美元）的价格购得Velox照相纸的专利权。不过柯达很快发现配方不灵，贝克兰的回答是:这很正常，发明家在专利文件里都会省略一两步，以防被侵权使用。柯达被告知:他们买的是专利，但不是全部知识。又付了10万美元，柯达方知秘密在一种溶液里。
掘得第一桶金，贝克兰买下了纽约附近扬克斯的一座俯瞰哈德逊河的豪宅，将一个谷仓改成设备齐全的私人实验室，还与人合作在布鲁克林建起试验工厂。当时刚刚萌芽的电力工业蕴藏着绝缘材料的巨大市场。贝克兰嗅到的第一个诱惑是天然的绝缘材料虫胶价格的飞涨，几个世纪以来，这种材料一直依靠南亚的家庭手工业生产。经过考察，贝克兰把寻找虫胶的替代品作为第一个商业目标。当时，化学家已经开始认识到很多可用作涂料、黏合剂和织物的天然树脂和纤维都是聚合物，即结构重复的大分子，开始寻找能合成聚合物的成分和方法。
早在1872年，德国化学家阿道夫?冯?拜尔就发现:苯酚和甲醛反应后，玻璃管底部有些顽固的残留物。不过拜尔的眼光在合成染料上，而不是绝缘材料上，对他来说，这种黏糊糊的不溶解物质是条死胡同。对贝克兰等人来说，这种东西却是光明的路标。从1904年开始，贝克兰开始研究这种反应。最初得到的是一种液体――苯酚－甲醛虫胶，称为Novolak，但市场并不成功。3年后，他得到一种糊状的黏性物，模压后成为半透明的硬塑料――酚醛塑料。
图1，酚醛塑料外壳的收音机
不同的是，赛璐珞来自化学处理过的绵以及其他含纤维素的植物材料，而酚醛塑料是世界第一种完全合成的塑料。贝克兰将它用自己的名字命名为“贝克莱特”（Bakelite）。他很幸运，英国同行詹姆斯?斯温伯恩爵士只比他晚一天提交专利申请，否则英文里酚醛塑料可能要叫“斯温伯莱特”。1909年2月8日，贝克兰在美国化学协会纽约分会的一次会议上公开了这种塑料。
酚醛塑料绝缘、稳定、耐热、耐腐蚀、不可燃，贝克兰自称为“千用材料”。特别是在迅速发展的汽车、无线电和电力工业中，它被制成插头、插座、收音机和电话外壳、螺旋桨、阀门、齿轮、管道。在家庭中，它出现在台球、把手、按钮、刀柄、桌面、烟斗、保温瓶、电热水瓶、钢笔和人造珠宝上。这是20世纪的炼金术，从煤焦油那样的廉价产物中，得到用途如此广泛的材料。1924年《时代》周刊的一则封面故事称:那些熟悉酚醛塑料潜力的人表示，数年后它将出现在现代文明的每一种机械设备里。1940年5月20日的《时代》周刊则将他称为“塑料之父”。当然，酚醛塑料也有缺点，它受热会变暗，只有深褐、黑或暗绿3种颜色，而且容易摔碎。
1910年，贝克兰创办了通用酚醛塑料公司，在新泽西的工厂开始生产。很快有了竞争对手，特别是Redmanol和Condensite两种牢固的塑料，爱迪生曾试图用它们制成留声机唱片控制市场，但未成功。假冒酚醛塑料的出现还使贝克兰很早就在产品上采用了类似今天“Intel Inside”的真品标签。1926年专利保护到期，大批同类产品涌入市场。经过谈判，贝克兰与对手合并，拥有了一个真正的酚醛塑料帝国。
作为科学家，贝克兰可谓名利双收，他拥有超过100项专利，荣誉职位数不胜数，死后也位居科学和商界两类名人堂。他身上既有科学家少有的商业精明，又有科学家太多的生活迟钝。除了电影和汽车，他最大的爱好是穿着衬衫、短裤流连于游艇“离子号”上。不过据说他只有一套正装，而且总是穿一双旧运动鞋。为了让他换套行头，身为艺术家的妻子在服装店挑了一件125美元的英国蓝斜纹哔叽套装，预付了店主100美元，要他把这套衣服陈列在橱窗里，挂上一个25美元的标签。当晚，贝克兰从妻子口中获悉这等价廉物美的好事，第二天就买了下来。回家路上碰到邻居、律师萨缪尔?昂特迈耶，贝克兰的新衣服立刻被对方以75美元买走，成为他向妻子显示精明的得意事例。
1939年，贝克兰退休时，儿子乔治?华盛顿?贝克兰无意从商，公司以1650万美元（相当于今天2亿美元）出售给联合碳化物公司。1945年，贝克兰死后一年，美国的塑料年产量就超过40万吨，1979年又超过了工业时代的代表――钢。在今年伦敦科学博物馆的展览上，贝克兰的曾孙休?卡拉克一手执一个30年代的尿素甲醛塑料电话，一手展示着一个用生物可降解塑料制成的手机。
尼龙丝袜革命
塑料的早期发展是经验主义的，长达60年的时间里，人们并不了解聚合物的形成和结构。直到德国有机化学家霍尔曼?施陶丁格在20世纪20年代提出大分子的概念。就在贝克兰金盆洗手之前不久，塑料历史上的另一个里程碑带着另一种偶然性出现了。1926年，美国杜邦公司的研究主管查尔斯?斯泰恩建议开展一些基础研究。
对斯泰恩而言，化学发现就如同在一次家庭聚会中将所有的陌生人聚拢起来。第二年，公司决定每年为此拨出25万美元经费。1928年，年仅32岁的华莱士?卡罗瑟斯博士受聘为基础化学研究所有机化学部负责人。斯泰恩的要求是:“只探求有关各种物质特质与性能的客观现象，不在乎发现的现象有什么具体用途。”
卡罗瑟斯是伊利诺伊大学有机化学博士，这位性格内向的天才患有急性抑郁症，加入杜邦可以使他逃离受罪一般的哈佛大学讲台，又可以证明正值激烈争论的施陶丁格高分子理论是否正确，因此他将高分子作为有机化学部的主攻方向。
1930年，在用乙二醇和癸二酸缩合制取聚酯的实验中，卡罗瑟斯的同事朱利安?希尔出于一种本能的好奇，将一支玻璃棒放入烧瓶中，轻轻搅拌瓶底的熔化物。当他慢慢提起玻璃棒时，惊奇地发现一个有趣现象:聚酯能像棉花糖那样抽出丝来，即使冷却后也不会变硬或断裂，长度可达原来的几倍，强度和弹性也大大增加。他们预感到，这种特性可以纺制纤维，但前提是必须解决易水解、熔点低、易溶于有机溶剂等缺点。
图 2，第二次世界大战后百分之九十的尼龙转向内衣生产，尼龙丝袜风靡全球
即使在大萧条中，杜邦的基础研究项目也没有解散，这实在是幸运，但艰难时世也给卡罗瑟斯的实验室带来了更大的压力。他们必须研究出一种适销的超聚合纤维，代替已显过时的嫘萦（即人造丝）。卡罗瑟斯的团队已经提交了约60件专利申请，但正如新任研究主管埃尔默?博尔顿喜欢说的，这其中没有一项让他听到“现金出纳机的叮当声”。其实1931年末，焦虑不安的卡罗瑟斯就给希尔看过挂在表链上的氰化物胶囊。
1935年初，卡罗瑟斯用戊二胺和癸二酸合成出的聚酰胺纤维强度和弹性超过了蚕丝，而且不易吸水，很难溶解，只是熔点较低，原料昂贵。2月28日，卡罗瑟斯又用各含6个碳原子的己二胺和己二酸合成出聚酰胺66，这种聚合物拉制的纤维外观和光泽不亚于天然丝，耐磨性和强度超过当时任何一种纤维，而且原料价格便宜。
1938年7月，杜邦公司首次生产出聚酰胺纤维。同月，以聚酰胺66做刷毛的牙刷投放市场，还取了个不同凡响的名字――“奇迹丛”。10月27日，杜邦公司正式宣布世界第一种合成纤维诞生，命名为尼龙，这个词后来成为聚酰胺类合成纤维的通用商品名称。
从杜邦公司没有明确应用目的的基础研究开始，11年的时间，2200万美元的投资和230名科学家的努力，奠定了合成纤维工业的基础。遗憾的是，卡罗瑟斯没能看到这一成果。1936年4月，刚刚入选国家科学院的卡罗瑟斯被送往医院治疗严重抑郁症。1937年4月29日，这位41岁的化学家在费城一家饭店吞下了氰化钾药丸。他的助手保罗?弗洛里总结了聚酰胺理论，1974年获得诺贝尔化学奖。
1938年10月，美国制造的第一双尼龙丝袜参加了纽约世界博览会。这种丝袜透明、高弹力、轻盈结实、耐穿、易干、摩擦系数低、不受真菌和昆虫侵扰，杜邦公司的广告词称其为“像蛛网一样精细，像钢一样牢固，弹性超过任何普通天然纤维”。次年10月，杜邦公司在总部所在地威明顿的百货商店首次销售尼龙丝袜，要求每人限买3双，还要提供当地住址，为此来自全国的时尚女性必须首先抢订城内的旅馆。1940年5月15日，杜邦在全美首次发售，尽管每人限购1双，500万双还是当天告罄。7个月内尼龙丝袜带来300万美元的利润。买不到的女人很多在裸腿上画纹路冒充丝袜。在一次民意调查中，尼龙丝袜是2/3的女人最想要的东西。
到1940年5月，尼龙纤维织品开始遍及美国各地，工业上尼龙也用做齿轮、轴承和医用缝合线。不过两年后太平洋战争爆发，尼龙立刻从民用市场消失，主要用于生产降落伞、军用帐篷、飞机轮胎帘子布、军服等军工产品。战后最初10年，尼龙产量猛增25倍，到1964年占到合成纤维的一半以上。至今，聚酰胺纤维仍是三大合成纤维之一。
尼龙合成成功，有力地证明了高分子的存在，施陶丁格直到1953年才因1926年的研究获诺贝尔化学奖。高分子化学一旦真正建立起来，人造纤维、玻璃纸、聚氯乙烯和聚乙烯等新材料很快接踵而至。
塑料文化
在英语里，塑料同时也是个有感情色彩的形容词，不幸的是往往也是指易变化、不真实和不自然，暗指某种虚伪或欺骗。作为现代生活无处不在的一部分，塑料的用处早已视而不见。相反，作为复杂的化学处理的产物，它被视为不如木材和金属等传统材料真实，难以处理更加恶化了它的形象。
塑料遭受指责的根源在于它总是使奢侈品变成大众消费品。任何产品一旦人人拥有，廉价和普通的感觉也随之而来。19世纪下半叶，穿带赛璐珞领口的廉价套装似乎为英国贫民窟的穷人提供了装扮成中产阶级的机遇，有人评论:“但他最好的套装的工艺看着还是像个打扮入时的工匠，没人会把他认成中产阶级。”时间一长，赛璐珞领会卷曲、发黄，发出异味，仍然活脱脱一个阶级差别的标志。美国作家J.B.普列斯特利在1937年的小说《沙漠午夜》中说:“在一个酚醛塑料的屋子里，盘子倒是打不碎，但心会碎。”1957年英国大众文化学者理查德?霍格特这样描写工薪阶层家庭的变化:“连锁店的现代主义，全是劣质的胶合板喷上着色漆，正在代替桃花心木老家具，多彩的塑料和镀铬饼干桶正悄然潜入。”
实际上，塑料的身份认同危机始终存在，但并非塑料假冒贵族。法国学者罗兰?巴特在1957年的小说《神话》中写道:塑料可以制成桶，也可以制成珠宝。1940年，当纽约世博会出现全套尼龙服装时，一本书也曾这样展望塑料时代:“一个远离虫蛀和生锈，充满色彩的世界，一个主要由合成材料建成的世界，它们主要来自分布普遍的原料。当硝烟散去，开始重建，科学将带着新的力量和资源回到创新使命上来。我们将看到一个明亮、洁净和美丽的新世界。”
图 3，无论评论家如何的喋喋不休，塑料已经越来越溶入我们的日常生活
1999年3月，《时代》周刊的文章揭开了我们面对塑料的矛盾心理:“他们喜欢便宜而容易清洁的福米卡塑料贴面厨房台面，又羡慕大理石和木材真实的触感。”“每次超市店员问你‘纸袋还是塑料袋’，新和旧、自然还是合成、可生物降解还是不可降解，这些问题就会悄然在每个购物者心中回旋。”英国作家格拉汉姆?斯威福特在1992年的小说《从此》中问道:“一个塑料杯不如一个瓷杯真实吗?尼龙袜不如丝袜真实吗?更重要的是，塑料比一场舞台表演或一首诗更具欺骗性吗?”
还是设计史学家彼得?多默说的好:“如果你日常生活中接触的就是塑料板、仿木材、印花棉布帘子、工业印染的织物、旅馆大堂式的假豪华，你怎么会想象或关心别人所说的好品位――包豪斯的现代主义的自然秩序、德国彼德迈式的装饰、英格兰乔治王时代的古典主义。如果你没有意识到这些，就不要想了，不管怎样，对你现在拥有的感到快乐，就是完美。”
贵贱塑料
塑料与低级、廉价有关的名声好像由来已久，罗兰?巴特说：“塑料显露最多的是空洞平板的声响，它的噪音就是它的毁灭，它的色彩也一样，它只能保留最平庸无奇的化学外貌。”
塑料是一种人工合成物，因为本身的可热熔性能够注塑成型，也就擅长模仿原先木头、钢铁或者其他什么昂贵材料。1866年，美国人海亚特使用赛璐珞的初衷据说是为了替代几乎让大象毁灭的象牙桌球，当时一颗象牙只能制造5个桌球。当然，塑料的模仿仅仅是出于实用，使用价值淹没了美学价值，所以，它无法赢得高贵的身份。
贝克兰在1907年的酚醛塑料（Bakelite）发明最初是作为20世纪的“炼金术”被用到上千种产品中，他的专利一开始解放了无线电的设计，利用这种胶木或者说电木，英国依柯公司请加拿大建筑师韦尔斯?科特斯（Wells Coates）设计出了经典的圆形Ekco AD65收音机，三个调节开关围绕着扬声器呈圆弧状排列在下方。1931年，又是贝克兰这位可敬的美籍比利时化学家研制出黑色胶木配方，瑞典爱立信公司也在同一年推出了带转盘的黑色胶木电话机，来代替过去的金属机身，并最早形成了规模化、标准化生产。
在低廉的标签之前，塑料曾作为制造人造宝石的材料而享有声望，早期的Art Deco艺术家也曾把它和宝石、铂金或人造水晶一起用在首饰设计上。1956年，德国布劳恩牌（Braun）的超级留声机“白雪公主棺材”是一个用白色塑料和浅色木头做成的长方形箱子，上面盖一个有机玻璃（Perspex）的盖子，当时这种透明合成树脂材料可是“现代工业的宝石”。
60年代以后，飞利浦、索尼、布劳恩这些大公司经常把一些“优良设计”的典范放置在黑色的塑料方盒子之中，外观细节减少到最低限度，在这之前像电视音响等电器一直是沿袭木制家具的风格，这种“无名性”的理性设计从那时起改变了许多家用电器产品的形式，它的影响一直延续到现在。
图 4，经过设计师的天才发挥，塑料产品不再是廉价低档产品的代名词
真正对塑料感到欢天喜地的是欧洲那些波普设计、激进设计或者反设计的设计师们，他们不在乎这种材料被认为是廉价的、平庸的还是没有品位的，塑料家具前所未有的光滑表面、有机造型以及艳丽的色彩才能更好地表达他们的创意。1969年，英国人艾伦?琼斯（Allen Jones）让手足匍匐在地的塑料裸女用背部托起玻璃桌面的茶几，这当然是一个色情迷恋的恶俗设计，但是，像Blow吹气椅子、绿色泡沫塑料仙人掌挂衣架或者一根柔软透明的塑料管子里面放置了许多小灯泡的Boalum灯具，现在已经是意大利设计史上的经典。
很早就把塑料用到家具设计上的是意大利人，从此，所有可能造型的椅子和桌子都能在机器的简单击打下便宜地制作。把廉价的塑料卖出天价的也是意大利人，像Alessi的好多厨房用品都是由塑料制成，带有大量拉伯雷式的幽默，偶尔也带点黄色笑话的成分。
从第一代iMac桌面电脑诞生时起，全世界都对塑料在IT产品设计中的运用有了新的感受，在苹果公司之前，斯沃琪是另外一个廉价的塑料拯救了整个贵重的瑞士钟表工业的故事。现在，我们生活里差不多每一种消费品都要仰仗塑料，至少是某个外壳或者部件。就像手机的“金属”外壳一样，轻飘飘的塑料表面经常要被喷涂成金属、水晶之类的质感，来获得一点关于贵重的视觉幻想。
菲利浦?斯塔克倒是曾把塑料描述成“一种有贵族气质的材料”，他的观点是“塑料是当今唯一真正的生态材料，不可能把一棵树伐倒，再换上你这个傻瓜站立在那里”。如果把塑料应用在耐久性的产品上，循环利用确实可能对生态有利。
反塑料，需要理由吗？
一场厌烦塑料的群体情绪，崇尚自然材料的倾向正在从单纯的设计思维向大众消费者转移。
2005年初，有位网名叫ZapWizard的加拿大人，将自己手工改造的红木外壳iPod贴上flickr相册，一夜之间成为快速消费品和设计界办公室内传递的热门连接，很多人惊奇于ZapWizard厌恶iPod流水线身份的态度，更体察到新世纪的消费者对于塑料身份的反感，当时最引人瞩目的论坛标题无疑是《塑料让位木头，复古还是新机会》。至少ZapWizard改装的木头iPod，在抛光打蜡之后，外观效果和使用手感并不输于工程塑料，而塑料易掉漆，金属外壳则磁性干扰，皮革易污，且容易引起动物保护者的心理抵触。在ZapWizard现象的背后，实际上是一场厌烦塑料的群体情绪，崇尚自然材料的倾向正在从单纯的设计思维向大众消费者转移。
20世纪末一份有关塑料袋无法在自然环境降解、造成全球性生态危机的调查报告，直接将塑料制品的公众形象从简便易用，拖入了环保公害行列，聚氯乙烯和聚碳酸酯的成分让所有塑料品种都背负上了坏名声，甚至直接被医生们与诸多疾病挂上了钩。塑料确实让很多物质产品变得廉价，让普通人可以消费得起，与塑料相伴的流水线文化，让每个产品的塑料外观都一个样，即便那些首席营销官们拼命创造个性化理念，用花纹和各种颜色修饰塑料本身，可塑料制品依旧是一个模子刻出来的。全球每年接近1亿吨的塑料制品产量，依旧在以每年10%的速度递增，这不单单直接造成了自然环境的危害，更是让传统时代摆弄木头、瓷器、金属、皮革这些自然材质的手工制造者彻底走向了稀有的工匠之列。
纯粹的设计界早已经对塑料进行过反思，曾经在上世纪80年代复制Quasar Khahn可充气扶手椅的著名设计人孟菲斯感慨道:“塑料也许可以创造出千奇百怪的设计形象，并且可以在流水线上疯狂地批量生产，但却让体验变得廉价，这不是富人与穷人之间的问题，这是塑料产品设计成本的问题。”实际上，在采访全球诸多消费电子巨头的设计中心时，注塑机肯定很随意地被扔在墙角。对于各式各样的设计师们，塑料产品设计更接近造型构思和化学勾兑，精雕细刻变得极为奢侈，磨具决定一切成为工业时代的设计铁律。
而塑料制品的廉价，更在100年间让人们买了太多自己并不需要的东西，仅仅是因为价格便宜，塑料的，用坏了就扔，这种没有节制的消费观念伴随塑料工艺的不断改良而愈演愈烈。AC尼尔森在2002年做过一次有关塑料手表使用率的调查，全球15到25岁的女孩，平均每人拥有2.7块手表，至少有1.2块是斯沃琪，并且73.6%的姑娘平时根本就不戴这块斯沃琪，宁愿让这块平均售价65美元的塑料块躺在抽屉里浪费电池。另一个例子来自于饮料界，可口可乐曾经在上世纪70年代宣称玻璃瓶是最好的包装材料，只有玻璃瓶才能真正保持温度与气泡间的平衡，可90年代铝罐成本狂涨，玻璃瓶回收又让可口可乐难以全球化，于是塑料瓶被抬到了前台，当时《商业周刊》将此列为全球化的100个细节之一。而啤酒业却将此称为与饮料界彻底分道扬镳的标志，当时喜力啤酒的掌门人弗雷迪嘲讽道:“只有玻璃瓶和铝罐才能真正保证饮料中二氧化碳的压力，那些使用塑料瓶的饮料公司都暗地里降低了二氧化碳浓度，这也是为什么没有啤酒厂商会用塑料瓶的原因，造糖水的家伙们只希望孩子们随身带着他们的饮料，拼命地猛喝，随手扔掉瓶子，因为瓶子很不值钱，然后街头自动售货机中再买一瓶。消费者仅仅是糖水商们的提款机，而不是饮用愉快的享受者。”(end)
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| 文章内容仅供参考
(投稿)
(6/17/2007) |
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