不起眼的發明:解開拉鏈的前世今生

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我們每天都在使用拉鏈,這是一項改變了我們日常生活的十分有趣的發明,從讓你的褲子輕鬆系緊到把早期的太空服牢固地連接在一起,都有拉鏈的身影。然而,拉鏈本來可能會以失敗告終, 儘管看似簡易,它卻花費了極其漫長的演化時間。也有人爭辯說, "相較發明飛機或電子計算機的時間",發明拉鏈的時間並不長,《拉鏈:新奇的探索》(Zipper: An Exploration in Novelty)的作者,馬里蘭大學(University of Maryland)歷史學家羅伯特·弗里德爾(Robert Friedel)說。

設計上的改良花費了數十年,在此期間一位又一位發明家抓耳撓腮,試圖讓你我能更輕鬆地用它扣緊我們的鞋子和夾克衫。北卡羅來納州杜克大學(Duke University, North Carolina)的工程師亨利·彼得羅斯基(Henri Petroski)說:"通過從失敗中吸取教訓,技術不斷進步,但是在改良拉鏈中,失敗不僅僅意味著徹底中斷,可能還意味著無法很順溜的使用。"

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Image caption 1917年發明的"可分離的扣件"(separable fastener)是我們今天使用的拉鏈的雛形(圖片來源: Science Photo Library)

作為我們生活中可能最常見的裝置,拉鏈需要高精度的製造能力,而且在一個世紀之後,它仍然不是最簡單或最便宜的用來封閉或緊固東西的方式。但是它值得更多的關注和重視,弗里德爾說,不僅僅是因為它如此完美地展示了機械發明的現代魅力,而且也因為它迅速成為了性自由和可能性的重要象徵。

沒有一位拉鏈的發明者的名字是家喻戶曉的。第一款設計的發明專利在1851年由伊萊亞斯·豪(Elias Howe)獲得,他還發明了一款縫紉機,但該設計並沒有對鉤扣或者老式紐扣有真正的大幅改進。他設計的"自動連續服裝鎖扣"(Automatic, Continuous Clothing Closure)很難使用,易於生鏽,容易在最不合時宜的時候掛破或崩開,並且成本昂貴,使得一條褲子的零售價格翻了一倍。

這個想法既未得到青睞也並沒有被重視,直到44年後芝加哥的惠特科姆·賈德森(Whitcomb Judson)設計了一款類似的他稱之為"鞋子的扣鎖或解鎖"(Clasp Locker or Unlocker for Shoes)的裝置,並將其商業化。它比我們今天所知道的方法複雜多了,但是它改進了扣環設計:賈德森的設計並不要求穿戴者依次扣合或逐次解開扣子,而是允許簡單地 "拉上拉鏈"穿上鞋子,或者 "拉開拉鏈"脫掉鞋子。

儘管在1893年芝加哥世博會(Chicago World's Fair)上嘗試將此項發明推向市場,但它只取得了有限的商業成功。可以說,賈德森的心思並沒有在拉鏈上。賈德森並沒有花費精力去完善和改進拉鏈,相反他花費了大部分的時間用於設計"氣動有軌電車"(Pneumatic Streetcar),而此發明以失敗告終。

快進到20世紀初,瑞典裔美國電氣工程師吉德昂·遜德巴克(Gideon Sundback)開始為通用扣件公司(Universal Fastener Company)工作。 由於他的技能(也可能部分原因是他與工廠經理女兒的婚姻),遜德巴克成為了通用的總設計師,並在改進了賈德森的發明後,於1913年研發出了一種鋪平了通往現代拉鏈之路的"無鉤扣件裝置"(hookless fastening devise)。遜德巴克將鏈齒數量從每英寸四個(約每6.4mm一個)增加到10或11個(約2.5mm一個),放置在兩排相對的鏈齒中,為在每個鏈齒上增加了一個凹口和凸起,使得它們互鎖且可以通過滑塊拉成一體,還增加了由滑塊引導的齒間空隙。 他的設計被稱為"可分離的扣件"(separable fastener),於1917年獲得專利。

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Image caption 傳統的拉鏈在空間軌道上短期使用沒有問題,但在國際空間站執行更長時間的任務意味著需要進行新的設計(圖片來源:Science Photo Library)

然而,遜德巴克並沒有停滯不前,他又為他的拉鏈研製了一台稱為"S-L"或稱為無廢料的拉鏈製造機器。從Y形線開始,機器切割出小勺,然後在其上衝出凹口,最後將所有勺子夾在一條布帶上,形成連續的拉鏈。該設計熱銷了,在一定程度上是由於劉易斯·沃克上校(Colonel Lewis Walker)的財務支持,以及該公司的新設備首席推銷員威爾遜·威爾(Wilson Wear)的鼎力相助。在運營的第一年,這台機器就能每天生產幾百英尺的拉鏈。

"拉鏈"這一名稱是稍後由B F 古德里奇公司(B F Goodrich Company)提出的,該公司將遜德巴克的拉鏈用於他們的膠套鞋,一種新型的橡膠靴上。據說古德里奇很喜歡拉拉鏈或者"呲拉"的響聲,以至於他之後以此命名,並且該名稱一直應用至今。

早期的拉鏈不僅用於靴子,還用於封閉煙草袋。二十年後,時裝業就後來居上在服裝上開始使用拉鏈,特別是之後《君子》(Esquire)雜誌在20世紀30年代後期將拉鏈用於長褲上,並將其宣稱為"最新的男士裁縫理念"。

第二次世界大戰以後,拉鏈變成了反叛的象徵。好萊塢使用了帶有多個拉鏈的機車騎行夾克,來作為機車黨的電影《飛車黨》(The Wild One)中馬龍·白蘭度(Marlon Brando)所扮演的年輕人的叛逆性格的文化速寫。突然間,拉鏈象徵著粗魯、衝動的文化和性放縱的開始,直到20世紀70年代,當時著名的"滾石樂隊"的專輯《小偷小摸》(Sticky Fingers)塑造了用實用的前置拉鏈的牛仔褲的特色形像。

1956年,英國人設計了一款用於密封對濕度敏感的軍事設備的儲存袋拉鏈。甚至美國國家航空航天局(Nasa)也發現了這個機制,並於1958年研製了用於高空壓力套裝的密封拉鏈,而且之後即使是早期的太空服也能在真空中保持套裝內部的空氣壓力。與一般拉鏈的一個區別是,它們使用由聚乙烯增強纖維製成的防水薄片纏繞在每排鏈齒的外側。當拉鏈閉合時,塑料薄片的兩個相對側形成雙重密封。

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Image caption 隨著合成纖維的改進,拉鏈也隨之改變了(圖片來源: iStock)

這種拉鏈通常很僵硬,難以拉開和拉上。美國航空航天局首次在水星和雙子座空間計劃(Mercury and Gemini space programs)中使用了它們,後來為阿波羅太空計劃(Apollo space program)研製了更加牢固的產品。拉鏈被用于飛行員的壓力服和太空服的主要開口和密封處,從連接到頭盔的頸環延伸,從前面或者後面到胯部,以允許飛行員或宇航員輕鬆地著裝。華盛頓特區國家航空航天博物館(National Air and Space Museum)策展人凱西·劉易斯(Cathy Lewis)表示:"拉鏈非常適合使用,因為它們輕便,易於集成到柔軟的布衣服中,並在穿戴時柔韌靈活。

儘管現代宇航服不再使用拉鏈。以前所使用的拉鏈類型依靠於當套裝增壓時壓緊了夾在其間的橡膠墊片的兩個耐用的黃銅拉鏈。劉易斯說,雖然這個密封是可靠的,但是它在整個生產和飛行測試週期中都的確要求頻繁重新測試。她說:"短期使用時密封是可靠,長期使用時並非如此。"

黃銅拉鏈中的銅與橡膠墊片之間發生的化學作用導致橡膠的快速老化,但是只要任務不到幾周的時間,只需要幾次無需重新測試的重新增壓,那麼就不用擔心。然而,因為現代宇航員在國際空間站停留數周和數月,當前用於出艙空間活動(Extravehicular Space Activity ,EVA)的太空服是依賴於硬密封的,將兩個金屬件(通常為鋁,但在某些情況下為鋼)連接在一起用以壓緊橡膠墊圈或O形圈。 劉易斯說,"這就要求套裝比較重,但可以經常檢查密封,並在必要時更換O形圈。"

儘管美國航空航天局禁止使用防水的密封拉鏈,但世界各地的許多軍隊和水肺潛水員仍然使用它們,消防員有時甚至化工廠的工人也都使用不僅防火,而且耐化學腐蝕的拉鏈。

多年來,拉鏈經過多次革新,隨著20世紀60年代引進了尼龍等新材料,而發明了兩端開放的拉鏈。最近,設計師們在使用拉鏈方面更進一步。例如,波蘭的服裝公司福佑我們(Blessus)研發了可以使用隱藏式拉鏈的設計以改變服裝的裁剪和設計。 戴維南希斯科特設計有限公司(DNS Designs LLC)研發了一款智能磁吸式拉鏈(後來改稱為 "安德瑪公司的磁吸拉鏈",Magzip by Under Armour),它自動閉合併允許你單手拉鏈。

不過,無論毫不起眼的拉鏈得到哪種修改,儘管在任何意想不到的時候都可以見到它,我們只是使用它,而沒有進一步的思考,或深思它是如何發明的。彼得羅斯基說,這並不奇怪,因為"東西越是不顯眼,就越是成功"。

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