跳到主要內容

科技大觀園商標

分類項目
Menu

辦公室日常用品的發明

99/12/03 瀏覽次數 34143
我們的日常生活中有許許多多的細節,也需要動用到許許多多的用具,而很多用品是經過精心設計與發明的,如果沒有這些發明,你一定會感到很不方便,這是「窮則變、變則通」或「需要是發明之母」的印證。讓我們來看幾項辦公室日常用品的小發明:迴形針、膠帶和留言膠紙。

小檔案

紙夾(paper clips)又稱迴形針,使用的材料必須有彈性,一般都用鐵絲製造。膠帶又稱蘇格蘭膠帶(Scotch tape),它的「膠水」是介於固態與液態之間的黏劑,有透明膠帶(辦公室用的),也有家庭和工業界用的紙或布膠帶。留言膠紙是可以重複壓在紙張上或拉開的貼紙,紙上鋪的膠質是壓克力微球,有形形色色的產品。
紙夾(paper clips)又稱迴形針
 
紙與紙夾的發明

紙的發明始於中國,公元 105 年東漢蔡倫用樹皮及破布製紙。蔡倫製紙是把一團紙漿澆在蓆子上,因沒經抄紙過程,紙質較粗,所以不能用來書寫。直到晉朝,紙才全部改用竹木做材料,也才開始用紙書寫。後來慢慢擴及到書畫、信箋、風箏、燈籠、日常生活用品、裝飾、藝品、娛樂、佛經、佛像、冥紙等。

到了 751 年造紙術西傳,1798 年法國人羅勃(Louis Robert)發明了木製的造紙機,再經過不斷改良,1815 年才有機器製紙。機器能快速、大量、低成本製紙,立刻取代了手工製紙業。

紙與印刷成書、文件檔案是傳遞資訊的重要工具,當初有人用針穿插紙張把幾張紙夾在一起,就是使用紙夾的開始。那迴形針是誰在什麼時候發明的呢?根據文獻,第1個彎曲線的夾子專利在 1867 年頒給費伊(Samuel B. Fay),它當初的用途是要把標簽夾到紡織品上,但專利列項說明可以用來夾紙張文件,可惜這發明並沒有被普遍應用。

1877 年,第 2 個紙夾專利頒給萊特(Erlman Wright)。1899 年,挪威的瓦拉(Johan Vaaler)用彎曲鐵絲製作紙夾而獲得設計專利,挪威人一直堅持紙夾是他們發明的,把瓦拉當做國寶。說來奇怪,英國的寶石製造公司(The Gem Manufacturing Company)在 1880 年就開始銷售自家製造的紙夾,就叫寶石紙夾(Gem paper clips),到目前寶石紙夾仍然留傳下來。

目前市場上有形形色色的紙夾,有不同的材料與設計,例如鐵絲外覆不同顏色的塑膠。此外,厚的文件需要使用有彈性的鋼片,主要是要把幾十或百張文件夾在一起,可以容易折開與傳遞,不同於永久性的釘書機。
留言膠紙
膠帶和留言膠紙的發明

在辦公室裡,除了紙張、迴紋針、電腦外,總少不了透明膠帶和留言膠紙。膠帶與膠紙的發明都出自於美國的3M公司(Minnesota Mining and Manufacturing Company),這二樣發明都並非一開始就策劃的研究成果,可以說是意外發生的。

先來看膠帶的發明,發明者是卒魯(Richard G. Drew),他的工作是供應砂紙給汽車修理廠,砂紙是把各種大小矽砂鋪在布或紙上。卒魯在汽車修理工廠注意到一個噴漆的問題,連接在一起的二種顏色的周邊通常很不整齊,他就開始思考如何克服這困難,經過2年的摸索與試驗,在 1925 年他發明了一種有壓力敏感(pressure sensitive)的膠帶。

這膠帶用點壓力就可黏貼到車殼上,在噴二種顏色的漆時,先鋪上一層 2 英寸寬的膠帶,噴完一種顏色後,換上新膠帶放在已經噴完的一邊,再在另一邊噴漆上另一種顏色,因此新舊二邊顏色的界線清晰分明。1930 年,3M 公司進一步推出透明膠帶,並命名為 Scotch tape(蘇格蘭膠帶)。
膠帶又稱蘇格蘭膠帶(Scotch tape)
 
膠帶看起來好像是很簡單的東西,其實它是很有學問的。首先黏貼性的化合物必須是介於液態與固態之間,液態能使黏貼性的化合物在有壓力下流動擴展到整個面積(壓力敏感),固態則能抵抗黏性流動。

除了有黏貼性的化合物(膠水)鋪在透明塑膠帶上之外,「膠水」還必須先有一層底漆(primer)才能把黏貼性的化合物鋪在塑膠帶上。就像油漆牆壁或新木板時,常常需要塗上一層底漆,新油漆才能牢固黏貼在牆壁上一樣。還有膠帶的另外一面必須有一層釋放劑(release agent),才可保證膠水不會黏到頂部,否則透明膠帶就無法展開使用了。

再來看留言膠紙的發明,發明者是施爾(Spencer Silver)和弗萊(Arthur Fry)。施爾是一位化學博士,當初他在 3M 的研究是合成能有永久黏貼的聚合物。1968 年,施爾合成了一種很特別的分子(acrylic micro sphere,壓克力微球),這分子的黏度不是很好,它的化學結構與物理性質與卒魯發明的膠水也不一樣。它雖然能黏貼物件,但並沒有永久性,用力就能把用膠質黏在一起的二樣東西分開。更重要的是,膠黏劑可以用同樣方式一次又一次地拉開再貼上去。

但是它有什麼用途呢?施爾經常在 3M 公司的研發部與同事分享他的發明,試試能否找到它的用處。你可以想像,一個沒有實際用途的發明可能是永遠擱置在櫃檯上,無人問津。

話說 3M 的另一員工弗萊,他是教會唱聖詩班的成員,他在演唱之前都會把即將演唱的讚美詩歌用書籤標好。有一天當他拿起讚美聖詩歌譜時,那些書籤都不翼而飛,原來那天早上他的小孩好奇把那些書籤抽掉了,使弗萊不知所措。還有一次不小心,聖詩冊掉落地上,那些書籤也都掉了出來,這些意外使弗萊感到非常不便。

有一次弗萊去參加公司非正式的討論會,聽到施爾的發明報告,在徵求同事們的應用建議。在一剎那間,弗萊把他的書籤經驗與施爾的發明連在一起。弗萊就向他的上司提出他的構想,利用施爾的膠黏劑製作能重複使用的書籤。但是他的提議並沒有得到公司的贊助,於是弗萊與施爾開始在弗萊家的地下室自行試驗,並設計機器及製造,實驗成功後,再次向 3M 公司研發部提出建議案。

有了初步的研究,再經審查與市場調查,發現這可重複使用書籤的產品值得開發,於是 3M 公司就開始全力支持。接著花了 5 年,才完善規劃和設計機器製造產品,1980 年就推出產品,一炮而紅,成為辦公室不折不扣的必需品。
施爾(左)及弗萊(右)(繪圖者:張雅鈴)施爾(左)及弗萊(右)(繪圖者:張雅鈴)
 

掌聲回響

紙夾的發明已有一百四十多年的歷史。今年美國發明家名人館(National Inventors Hall of Fame)徵召 2 位留言膠紙的發明者入館,美國各大報紙曾競相宣揚。當初弗萊與施爾堅持自己的構想而自行花費資金去設計機器製造,最後由 3M 公司出品銷售,據報導,3M 公司靠膠帶與留言膠紙的每年盈利高達千萬美金。施爾一生有 20 項美國專利。

留言膠紙看起來似乎是簡單的日常用品,但它幾乎是每一個辦公室不可或缺的用品,真是小兵立大功。弗萊與施爾在退休之前,得過無數 3M 公司的表揚與榮譽,國際工程協會也曾頒獎給他們二人。

深度閱讀
  1. Davide Castelvecchi, et. al. (2009) The Start of Everything. Scientific American, 301, 70.
  2. Flatow I. (1993) They All Laughed… From Light Bulbs to Lasers: The Fascinating Stories Behind the Great Inventions That Have Changed Our Lives, Harper-Perennial, New York, NY.
  3. Washington Post, March 31, 2010.
  4. http://en.wikipedia.org/wiki/Post_it
紙夾(paper clips)又稱迴形針留言膠紙膠帶又稱蘇格蘭膠帶(Scotch tape)
OPEN
回頂部