不起眼的发明:解开拉链的前世今生

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我们每天都在使用拉链,这是一项改变了我们日常生活的十分有趣的发明,从让你的裤子轻松系紧到把早期的太空服牢固地连接在一起,都有拉链的身影。然而,拉链本来可能会以失败告终, 尽管看似简易,它却花费了极其漫长的演化时间。也有人争辩说, "相较发明飞机或电子计算机的时间",发明拉链的时间并不长,《拉链:新奇的探索》(Zipper: An Exploration in Novelty)的作者,马里兰大学(University of Maryland)历史学家罗伯特·弗里德尔(Robert Friedel)说。

设计上的改良花费了数十年,在此期间一位又一位发明家抓耳挠腮,试图让你我能更轻松地用它扣紧我们的鞋子和夹克衫。北卡罗来纳州杜克大学(Duke University, North Carolina)的工程师亨利·彼得罗斯基(Henri Petroski)说:"通过从失败中吸取教训,技术不断进步,但是在改良拉链中,失败不仅仅意味着彻底中断,可能还意味着无法很顺溜的使用。"

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Image caption 1917年发明的"可分离的扣件"(separable fastener)是我们今天使用的拉链的雏形(图片来源: Science Photo Library)

作为我们生活中可能最常见的装置,拉链需要高精度的制造能力,而且在一个世纪之后,它仍然不是最简单或最便宜的用来封闭或紧固东西的方式。但是它值得更多的关注和重视,弗里德尔说,不仅仅是因为它如此完美地展示了机械发明的现代魅力,而且也因为它迅速成为了性自由和可能性的重要象征。

没有一位拉链的发明者的名字是家喻户晓的。第一款设计的发明专利在1851年由伊莱亚斯·豪(Elias Howe)获得,他还发明了一款缝纫机,但该设计并没有对钩扣或者老式纽扣有真正的大幅改进。他设计的"自动连续服装锁扣"(Automatic, Continuous Clothing Closure)很难使用,易于生锈,容易在最不合时宜的时候挂破或崩开,并且成本昂贵,使得一条裤子的零售价格翻了一倍。

这个想法既未得到青睐也并没有被重视,直到44年后芝加哥的惠特科姆·贾德森(Whitcomb Judson)设计了一款类似的他称之为"鞋子的扣锁或解锁"(Clasp Locker or Unlocker for Shoes)的装置,并将其商业化。它比我们今天所知道的方法复杂多了,但是它改进了扣环设计:贾德森的设计并不要求穿戴者依次扣合或逐次解开扣子,而是允许简单地 "拉上拉链"穿上鞋子,或者 "拉开拉链"脱掉鞋子。

尽管在1893年芝加哥世博会(Chicago World's Fair)上尝试将此项发明推向市场,但它只取得了有限的商业成功。可以说,贾德森的心思并没有在拉链上。贾德森并没有花费精力去完善和改进拉链,相反他花费了大部分的时间用于设计"气动有轨电车"(Pneumatic Streetcar),而此发明以失败告终。

快进到20世纪初,瑞典裔美国电气工程师吉德昂·逊德巴克(Gideon Sundback)开始为通用扣件公司(Universal Fastener Company)工作。 由于他的技能(也可能部分原因是他与工厂经理女儿的婚姻),逊德巴克成为了通用的总设计师,并在改进了贾德森的发明后,于1913年研发出了一种铺平了通往现代拉链之路的"无钩扣件装置"(hookless fastening devise)。逊德巴克将链齿数量从每英寸四个(约每6.4mm一个)增加到10或11个(约2.5mm一个),放置在两排相对的链齿中,为在每个链齿上增加了一个凹口和凸起,使得它们互锁且可以通过滑块拉成一体,还增加了由滑块引导的齿间空隙。 他的设计被称为"可分离的扣件"(separable fastener),于1917年获得专利。

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Image caption 传统的拉链在空间轨道上短期使用没有问题,但在国际空间站执行更长时间的任务意味着需要进行新的设计(图片来源:Science Photo Library)

然而,逊德巴克并没有停滞不前,他又为他的拉链研制了一台称为"S-L"或称为无废料的拉链制造机器。从Y形线开始,机器切割出小勺,然后在其上冲出凹口,最后将所有勺子夹在一条布带上,形成连续的拉链。该设计热销了,在一定程度上是由于刘易斯·沃克上校(Colonel Lewis Walker)的财务支持,以及该公司的新设备首席推销员威尔逊·威尔(Wilson Wear)的鼎力相助。在运营的第一年,这台机器就能每天生产几百英尺的拉链。

"拉链"这一名称是稍后由B F 古德里奇公司(B F Goodrich Company)提出的,该公司将逊德巴克的拉链用于他们的胶套鞋,一种新型的橡胶靴上。据说古德里奇很喜欢拉拉链或者"呲拉"的响声,以至于他之后以此命名,并且该名称一直应用至今。

早期的拉链不仅用于靴子,还用于封闭烟草袋。二十年后,时装业就后来居上在服装上开始使用拉链,特别是之后《君子》(Esquire)杂志在20世纪30年代后期将拉链用于长裤上,并将其宣称为"最新的男士裁缝理念"。

第二次世界大战以后,拉链变成了反叛的象征。好莱坞使用了带有多个拉链的机车骑行夹克,来作为机车党的电影《飞车党》(The Wild One)中马龙·白兰度(Marlon Brando)所扮演的年轻人的叛逆性格的文化速写。突然间,拉链象征着粗鲁、冲动的文化和性放纵的开始,直到20世纪70年代,当时著名的"滚石乐队"的专辑《小偷小摸》(Sticky Fingers)塑造了用实用的前置拉链的牛仔裤的特色形象。

1956年,英国人设计了一款用于密封对湿度敏感的军事设备的储存袋拉链。甚至美国国家航空航天局(Nasa)也发现了这个机制,并于1958年研制了用于高空压力套装的密封拉链,而且之后即使是早期的太空服也能在真空中保持套装内部的空气压力。与一般拉链的一个区别是,它们使用由聚乙烯增强纤维制成的防水薄片缠绕在每排链齿的外侧。当拉链闭合时,塑料薄片的两个相对侧形成双重密封。

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Image caption 随着合成纤维的改进,拉链也随之改变了(图片来源: iStock)

这种拉链通常很僵硬,难以拉开和拉上。美国航空航天局首次在水星和双子座空间计划(Mercury and Gemini space programs)中使用了它们,后来为阿波罗太空计划(Apollo space program)研制了更加牢固的产品。拉链被用于飞行员的压力服和太空服的主要开口和密封处,从连接到头盔的颈环延伸,从前面或者后面到胯部,以允许飞行员或宇航员轻松地着装。华盛顿特区国家航空航天博物馆(National Air and Space Museum)策展人凯西·刘易斯(Cathy Lewis)表示:"拉链非常适合使用,因为它们轻便,易于集成到柔软的布衣服中,并在穿戴时柔韧灵活。

尽管现代宇航服不再使用拉链。以前所使用的拉链类型依靠于当套装增压时压紧了夹在其间的橡胶垫片的两个耐用的黄铜拉链。刘易斯说,虽然这个密封是可靠的,但是它在整个生产和飞行测试周期中都的确要求频繁重新测试。她说:"短期使用时密封是可靠,长期使用时并非如此。"

黄铜拉链中的铜与橡胶垫片之间发生的化学作用导致橡胶的快速老化,但是只要任务不到几周的时间,只需要几次无需重新测试的重新增压,那么就不用担心。然而,因为现代宇航员在国际空间站停留数周和数月,当前用于出舱空间活动(Extravehicular Space Activity ,EVA)的太空服是依赖于硬密封的,将两个金属件(通常为铝,但在某些情况下为钢)连接在一起用以压紧橡胶垫圈或O形圈。 刘易斯说,"这就要求套装比较重,但可以经常检查密封,并在必要时更换O形圈。"

尽管美国航空航天局禁止使用防水的密封拉链,但世界各地的许多军队和水肺潜水员仍然使用它们,消防员有时甚至化工厂的工人也都使用不仅防火,而且耐化学腐蚀的拉链。

多年来,拉链经过多次革新,随着20世纪60年代引进了尼龙等新材料,而发明了两端开放的拉链。最近,设计师们在使用拉链方面更进一步。例如,波兰的服装公司福佑我们(Blessus)研发了可以使用隐藏式拉链的设计以改变服装的裁剪和设计。 戴维南希斯科特设计有限公司(DNS Designs LLC)研发了一款智能磁吸式拉链(后来改称为 "安德玛公司的磁吸拉链",Magzip by Under Armour),它自动闭合并允许你单手拉链。

不过,无论毫不起眼的拉链得到哪种修改,尽管在任何意想不到的时候都可以见到它,我们只是使用它,而没有进一步的思考,或深思它是如何发明的。彼得罗斯基说,这并不奇怪,因为"东西越是不显眼,就越是成功"。

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