www.reneschils.nl James Watt James Watt staat bekend als uitvinder van de stoommachine en aanjager van de industriële revolutie. Niet helemaal terecht, want zijn uitvinding was eigenlijk een verbetering van een stoommachine die al een halve eeuw eerder was uitgevonden. Watt was daarentegen wel de echte uitvinder van het kopieerapparaat.
www.reneschils.nl Stoommachine In de werkplaats van zijn vader leerde James Watt de beginselen van de instrumentenmakerij. Na zijn studie in Glasgow en Londen opende hij in 1757 zelf een werkplaats aan de universiteit van Glasgow. Daar maakte hij vooral instrumenten als passers en weegschalen. In de jaren daarna begon Watt te experimenteren met stoom, maar het lukte hem niet om een werkend model te maken. Op dat moment kwam hij erachter dat de universiteit in bezit was van een model van een zogenaamde Newcomen stoommachine, maar die stond in Londen op reparatie te wachten. Deze machine maakte geen gebruik van stoomdruk, maar van de onderdruk door de condensatie van de stoom. Watt liet het model naar Glasgow overkomen, waar hij het weer aan de gang kreeg. Veel belangrijker dan de reparatie zelf was dat Watt met een essentiële verbetering het verlies aan energie drastisch beperkte. In het kort kwam het erop neer dat hij de stoom in een aparte kamer liet condenseren, waardoor de cilinder met de zuiger op temperatuur kon blijven. In 1769 vroeg Watt octrooi aan op A new invented Method of Lessening the Consumption of Steam and Fuel in Fire Engines. Instrumentenmaker aan de universiteit van Glasgow. A new invented Method of Lessening the Consumption of Steam and Fuel in Fire Engines, octrooi op een essentiële verbetering van de stoommachine van Newcomen. Eerste Boulton & Watt stoommachines in gebruik. A New Method of Copying Letters and Other Writings Expeditiously, octrooi op het eerste kopieerapparaat. Parallel Eidograph, een machine om beeldhouwwerken te kopiëren. 1736 1757 1769 1776 1780 1809 1819 James Watt 56 Einsteins koelkast en andere vergeten ontdekkingen van grote wetenschappers
www.reneschils.nl James Watt In eerste instantie lukte het Watt echter niet om de productie van de grond te krijgen. Het succes kwam pas toen Michael Boulton in 1775 het octrooi overnam. Een jaar later waren de eerste twee Boulton & Watt stoommachines actief, één als waterpomp in een kolenmijn, en één als luchtpomp voor de ovens van een ijzergieterij. In de jaren daarna verbeterden Watt en zijn medewerkers de stoommachine op tal van belangrijke punten. Dankzij de krukas bijvoorbeeld, werd het mogelijk om de heen en weer gaande beweging van de zuiger om te zetten in een draaiende beweging. Daardoor was de stoommachine opeens ook inzetbaar in graan- en katoenverwerkende bedrijven. Tevens paste hij de stoommachine zo aan dat de zuiger afwisselend door onder- en bovendruk werd voortbewogen. Rond 1800 hadden Boulton & Watt 500 machines afgeleverd. Ondanks alle verbeteringen die Watt had doorgevoerd was het rendement van dit type stoommachine nog altijd niet veel meer dan 2%. In de loop van de 19 e eeuw werd het rendement van de stoommachine geleidelijk verhoogd tot zo n 17%, onder andere door het gebruik van stoom onder hoge druk. Om de kracht van zijn stoommachines weer te kunnen geven bedacht Watt de Paardenkracht (PK) zodat hij voor zijn klanten kon berekenen hoeveel paarden ze konden besparen met een stoommachine. Gedurende lange tijd was de PK de eenheid voor vermogen, maar in 1960 werd de PK internationaal vervangen door, hoe kan het ook anders, de Watt. Kopieerapparaat In Redruth, Cornwall, zat James Watt mistroostig tegen stapels achterstallig papierwerk aan te staren. Samen met zijn partner Michael Boulton had Watt een bloeiend bedrijf dat stoom-aangedreven waterpompen leverde aan de plaatselijke mijnen waar men letterlijk met de voeten in het water stond. De orders stroomden binnen. Maar de keerzijde van het succes was papierwerk, véél papierwerk. Brieven, gedetailleerde bouwtekeningen en rekeningen lagen te wachten om gekopieerd te worden. In die tijd was het kopiëren van documenten geen eenvoudige zaak. Bedrijven hadden kantoorklerken in dienst om de belangrijkste documenten handmatig over te schrijven. Watt zag het vinden van geschikte klerken als een van zijn grootste problemen. Hij stoorde zich mateloos aan de fouten die met het handmatig kopiëren werden gemaakt. Daarom bedacht hij een apparaat waarmee brieven en andere documenten sneller en zorgvuldiger gekopieerd konden worden. Einsteins koelkast en andere vergeten ontdekkingen van grote wetenschappers 57
www.reneschils.nl In een brief uit 1779 deelde Watt zijn geheim met zijn vriend Joseph Black, een Schotse chemicus: Recentelijk heb ik een methode ontdekt waarmee geschriften, binnen 24 uur nadat ze geschreven zijn, gekopieerd kunnen worden. Watt besefte onmiddellijk de commerciële waarde van zijn vinding, en Black was een van de weinigen waarmee hij zijn geheim deelde. Watt en Black waren beiden lid van de Lunar Society, een groep geleerde mannen die iedere maandag rond volle maan in de omgeving van Birmingham bij elkaar kwamen in de periode van 1765 tot 1813. De Lunar Society was weliswaar een informele organisatie, maar wat wetenschappelijke invloed betreft hoefden ze alleen de Royal Society voor te laten gaan. Behalve Watt en Black waren onder andere Joseph Priestley, Matthew Boulton, Erasmus Darwin en Benjamin Franklin lid van het genootschap, de laatste uiteraard vooral als corresponderend lid. Als gemeenschappelijk doel hadden ze het toepassen van wetenschap in productie, transport en andere maatschappelijke activiteiten. Het netwerk van de Lunar Society werd gebruikt om Watt in contact te brengen met enkele prominenten die vast wel belangstelling zouden hebben voor een kopieerapparaat. Tot de uiteenlopende groep belangstellenden behoorden Adam Smith, auteur van de economische klassieker The Wealth of Nations, de bankier William Forbes en de arts William Cullen, allen uit Edinburgh. Een draagbaar uitvouwbaar kopieerapparaat van James Watt. 58 Einsteins koelkast en andere vergeten ontdekkingen van grote wetenschappers
Het principe van Watts vinding was vrij eenvoudig. Het oorspronkelijke document diende met een soort gelatineuze inkt geschreven te worden. Daarna werd het origineel tegen het vochtig gemaakte kopieerpapier aangelegd en samen onder een drukpers gelegd of door twee rollen geperst. Hierdoor werd de inkt van het origineel onder druk door het kopieerpapier heen geperst, waardoor de tekst aan de andere kant van het kopieerpapier zichtbaar was. Voor correspondentie was dit acceptabel, maar bouwtechnische tekeningen moesten op dik ondoorzichtig papier worden gekopieerd. Deze werden vervolgens voorzien van het opschrift REVERSE. De leden van de Lunar Society waren ook behulpzaam bij het oplossen van enkele technische problemen. De ontwikkeling van een geschikte inkt was bijvoorbeeld een tijdrovende chemische puzzel. De inkt waarmee het originele document werd geschreven moest dik genoeg zijn, maar zonder dat het uit zou vloeien. Als de inkt in contact kwam met het vochtige kopieerpapier moest een deel van de inkt vloeibaar worden zodat het onder druk door het kopieerpapier heen zou kunnen dringen, maar ook weer zonder zijwaarts uit te vloeien. In zijn octrooiaanvraag geeft Watt onder andere de volgende bestanddelen op voor de inkt: bronwater, Arabische gom, gal uit de Turkse provincie Aleppo en groene vitriool (ijzersulfaat). In vergelijking met de normale inkt uit die periode bevatte Watts recept meer gom en gal. Toch bleek de kwaliteit niet optimaal te zijn en waren de kopieën wat bleek. Op advies van James Keir verhoogde Watt het aandeel gom en gal nog verder, wat op alle fronten een verbetering bleek te zijn. Zowel de kwaliteit van het origineel als de kwaliteit van de kopie werden beter, en bovendien konden per origineel meer kopieën worden gemaakt. Een jaar na zijn brief aan Black verkreeg Watt het octrooi op a new method of copying letters and other writings expeditiously waarna het kopieerapparaat in productie kon worden genomen. Het apparaat werd een groot succes. Na één jaar had hij 200 exemplaren verkocht. Watts vinding verspreidde zich al snel tot buiten de grenzen van Schotland en Engeland. Thomas Jefferson, mede-opsteller van de Amerikaanse onafhankelijkheidsverklaring en derde president van de Verenigde Staten, zag als geen ander het belang van het zorgvuldig archiveren van kopieën van publieke documenten. Hij gebruikte daarvoor verschillende versies van Watts kopieerapparaat. De productie van het kopieerapparaat werd uitgevoerd door James Watt & Company, waarin Keir en Boulton partners waren. Gedurende de 19 e eeuw veroverde het kopieerapparaat geleidelijk een vaste plaats in het kantoor. Naast stationaire kopieerapparaten produceerde James Watt & Company later ook een draagbare versie. In de loop der jaren kwamen steeds meer varianten op de Einsteins koelkast en andere vergeten ontdekkingen van grote wetenschappers 59
Benjamin Chevertons machine om beeldhouwwerken te kopiëren, ontwikkeld naar een eerder ontwerp van James Watt. 60 Einsteins koelkast en andere vergeten ontdekkingen van grote wetenschappers
markt, inmiddels ook van concurrerende bedrijven, maar lange tijd bleef het alleen mogelijk om vers geschreven documenten te kopiëren. Met de opkomst van carbonpapier, vooral in combinatie met de typemachine, verdween Watts vinding geleidelijk naar de achtergrond. Later werden de eerste pogingen ondernomen om kopieën te maken met behulp van lichtgevoelig papier. Die ontwikkeling resulteerde in technieken als blueprinting en de Kodak Photostat machine. De doorbraak naar het moderne fotokopiëren van de 20 e eeuw kwam in 1938 met de uitvinding van Chester Carlson. Met behulp van elektrofotografie was het mogelijk om heel eenvoudig fotokopieën te maken. Nadat zijn idee door een twintigtal bedrijven was afgewezen vond hij in 1944 uiteindelijk een partner die de techniek verder met hem wilde ontwikkelen. Ze vervingen de term elektrofotografie door xerografie, en in 1949 was de eerste xerox een feit. Dankzij de opbrengsten van de octrooien was Watt tegen het einde van de 18 e eeuw financieel binnen en trok hij zich geleidelijk aan terug. Maar nog één keer bedacht hij een kopieerapparaat, niet voor zoiets simpels als papier, maar voor beeldhouwwerken. Onder zijn eigen motto wat is het leven zonder stokpaardje ontwikkelde hij in zijn laatste levensjaren diverse prototypen. Een exacte beschrijving van het apparaat ontbreekt, maar het principe was gebaseerd op een systeem van parallelle scharnierende armen. Aan de ene zijde bevond zich een pen waarmee het origineel werd afgetast. Via het parallellogram werd de beweging overgebracht naar een ronddraaiend snij-element dat het origineel in verkleinde vorm nabootste in een relatief zacht materiaal. Hoewel Watt zeker met de gedachte speelde om de uitvinding te patenteren kreeg hij het gedurende zijn leven niet meer praktijkrijp. Zo n twintig jaar later voltooide Benjamin Cheverton, beeldhouwer en ingenieur, het apparaat en in 1844 verkreeg hij octrooi op de uitvinding. Andrew Carnegie, 1905. James Watt. Cosimo Classics, 260 pp. Jennifer Pugh et al., 1985. The Chemical Work of James Watt, F.R.S. Notes and Records of the Royal Society of London 40 (1), 41-52. J. Dallas, 2001. The Cullen Consultation Letters. Proceedings Royal College of Physicians of Edinburgh 31, 66-68. Einsteins koelkast en andere vergeten ontdekkingen van grote wetenschappers 61