Вы, наверняка, сталкивались с ситуацией, когда заполненный ручкой бланк чудесным образом копируется на второй, третий и даже четвертый лист, хотя никакой копировальной бумаги между ними нет. Этот «фокус» стал возможен благодаря самокопирующейся бумаге — изобретению, которое прочно вошло в нашу жизнь, но о принципе работы которого мы редко задумываемся.
Самокопирующаяся бумага (или, как ее часто называют, самокопирка) — это специальный вид бумаги, внешне почти не отличимый от обычной, но обладающий особым свойством: если по верхнему листу провести ручкой или надавить другим предметом, текст или рисунок автоматически появляется на нижележащих листах. При этом ваши руки остаются чистыми — в отличие от копировальной бумаги, которой можно легко запачкаться.
Предлагаем вашему вниманию увлекательную историю изобретения этого материала.
Предыстория: эволюция копирования документов
Первые технологии копирования документов появились в начале XIX века. В те времена копирование деловых бумаг было настоящей проблемой — каждую копию приходилось писать заново, что отнимало много времени, и при переписывании, что неудивительно, допускались ошибки.
До начала XIX века все документы и их копии писали вручную. Составителям многостраничных торговых соглашений или долговых обязательств тратили много времени и усилий на бумажную работу. Документы, как и их копии, обычно писали писцы (писари) или секретари, которые несли ответственность за точность воспроизведения текста.
В 1806 году английский изобретатель Ральф Уэджвуд запатентовал «Стилографическую машину» (Stylographic Writer), также известную как ноктограф, — раннюю форму копировальной технологии. Его система состояла из тонкого листа специальной бумаги, покрытого композицией на основе воска и сажи с одной стороны. Этот лист помещался окрашенной стороной вниз на чистую бумагу, а пользователь писал металлическим стилусом по обратной стороне, создавая давление. В результате краситель переносился на нижний лист, создавая читаемую копию.
Уэджвуд целенаправленно совершенствовал свое изобретение и расширял его функциональность. Ноктограф был предназначен не только для копирования, но и для письма в условиях плохой освещенности или людьми с ослабленным зрением. Устройство включало в себя рамку-направитель, которая надежно удерживала бумагу и помогала вести ровные строки.
Несмотря на новаторство, система Уэджвуда имела практические ограничения: верхний лист (оригинал) содержал лишь слабо видимое продавленное изображение, а для письма требовался металлический стилус вместо привычного гусиного пера с чернилами. Однако для людей со слабым зрением этот металлический стилус оказался настоящей находкой — им удобнее писать, он не требовал постоянного смачивания чернилами и избавлял от клякс. Тем не менее, изобретение Уэджвуда нашло свое применение в коммерческой и государственной переписке начала XIX века, предложив более быстрый и удобный способ создания копий по сравнению с ручным переписыванием.
Примерно в то же время, в 1808 году, итальянский изобретатель Пеллегрино Турри создал одну из первых в мире пишущих машинок для графини Каролины Фантони да Фивиццано, которая потеряла зрение, но хотела самостоятельно вести личную переписку. Это был аппарат, напоминающий маленький ящик с клавишами. При нажатии на клавишу металлический рычаг с литерой на конце ударял по бумаге через специальную чернильную бумагу (а не ленту, как в более поздних моделях печатных машинок), оставляя отпечаток буквы.
Что важно для нашей истории, одновременно с пишущей машинкой Турри разработал собственную версию копировальной бумаги, которая была необходима для работы этого устройства. Некоторые источники указывают, что он мог изобрести ее еще в 1801 году, возможно, даже раньше Уэджвуда. Эта «черная бумага», как ее тогда называли, использовалась не только для печати текста, но и как привычная нам копирка.
Возможность найти нужную клавишу на ощупь, а также фиксированный интервал между символами позволяли печатать разборчивый текст. Это устройство стало технологическим достижением в двух направлениях: впервые слепой человек получил возможность создавать читаемые тексты без посторонней помощи, а также был сделан важный шаг в развитии копировальной бумаги.
Печатная машинка Пеллегрино Турри не сохранилась до наших дней.
Модель на фото демонстрирует, как значительно печатные машинки XIX века отличались от современных моделей
Настоящий прорыв в массовом производстве копировальной бумаги произошел в 1823 году, когда американец Сайрус Дакин наладил её промышленный выпуск в США, развив идеи европейских изобретателей. К началу XX века копировальная бумага прочно вошла в деловой мир многих стран и активно использовалась с усовершенствованными моделями печатных машинок.
Однако у копирки были серьезные недостатки: она пачкала руки и документы, её нужно было аккуратно вставлять между листами, а после использования — вынимать. К тому же, со временем она высыхала и становилась непригодной для использования. Все эти недостатки подталкивали изобретателей к поиску более совершенных решений.
Революционное открытие: микрокапсуляция
В середине XX века в лабораториях американской компании National Cash Register (NCR) работал талантливый химик Барри Грин. Хотя процесс микрокапсуляции был разработан ранее, именно в 1950-х годах Грин совершил открытие, которое впоследствии изменило мир делопроизводства – применение микрокапсуляции для создания самокопирующейся бумаги. Суть открытия заключалась в том, что Грину удалось заключить микроскопические капельки жидкости в крошечные оболочки, создав своего рода миниатюрные «контейнеры» с веществом внутри.
Эта технология была настолько революционной, что руководство компании сразу осознало ее потенциал. К работе подключился еще один исследователь – Лоуэлл Шлейхер. Вместе они начали экспериментировать с различными веществами, которые можно было бы заключить в микрокапсулы, и в результате пришли к идее создания бумаги, которая копировала бы текст без использования отдельного копировального листа.
В 1953 году Грин и Шлейхер подали заявку на патент, описывающий процесс микрокапсуляции для самокопирующейся бумаги. Патент на это изобретение (US2800457A) был выдан в 1957 году.
Хотя патент US2800457A называется «Маслосодержащие микроскопические капсулы и способ их изготовления», пусть это название не вводит вас в заблуждение. Он описывает основополагающую технологию микрокапсуляции, которая легла в основу создания самокопирующейся бумаги NCR. Суть изобретения заключается именно в методе создания микрокапсул, содержащих масляный раствор красителя. Именно эти микрокапсулы, разрушаясь под давлением, обеспечивают копирование изображения на самокопирующейся бумаге.
Интересная, хотя, возможно, и выдуманная история связана с патентованием этого изобретения. Рассказывают, что патентный эксперт отказывался верить, что микрокапсулы действительно существуют, считая, что на бумагу просто нанесена эмульсия из масла и воды.
Шлейхеру пришлось идти на крайние меры. Как он сам вспоминал: «Я принес свое оборудование и материалы прямо на стол эксперта и продемонстрировал весь процесс прямо у него на глазах». Только после этой наглядной демонстрации патент был одобрен. Эта история показывает, насколько новаторской была технология – даже профессиональный эксперт патентного бюро не мог поверить, что такое возможно.
С 1951 по 1954 годы NCR искала партнера, который смог бы наладить промышленное производство самокопирующейся бумаги. В конечном итоге таким партнером стала компания Appleton Coated Paper Company. После выпуска нескольких опытных партий, в 1954 году состоялась первая коммерческая продажа самокопирующейся бумаги NCR Paper. За первый год было продано значительное количество этой бумаги (по некоторым данным больше 400 тонн) – и это было только начало.
После успешного запуска производства самокопирующейся бумаги в 1954 году компания NCR активно продвигала свой инновационный продукт с юмористическим слоганом «Используем ли мы бумагу NCR? А желе трясется?» (намекая на очевидность положительного ответа). Реклама подчеркивает экономическую выгоду для бизнеса, несмотря на высокую стоимость продукта
Как это работает
Принцип действия самокопирующейся бумаги основан на взаимодействии двух химических веществ, которые при контакте вступают в реакцию и образуют цветное соединение.
Представьте себе типичный трехстраничный бланк. Каждый из трех листов имеет свое специальное покрытие, которое взаимодействует с соседними листами:
- Верхний лист (CB — Coated Back)
На нижнюю сторону нанесены миллионы микроскопических капсул размером 3-8 микрон, содержащих бесцветный краситель. Эти капсулы настолько малы, что невооруженным глазом их увидеть невозможно – на одном квадратном сантиметре поверхности их могут быть миллионы. - Средний лист (CFB — Coated Front and Back)
Этот лист имеет два покрытия – на верхней стороне находится слой реагента, который взаимодействует с красителем, а на нижней – такие же микрокапсулы с красителем, как и на верхнем листе. - Нижний лист (CF — Coated Front)
На верхнюю сторону нанесен только слой реагента.
Когда вы пишете на верхнем листе, давление от ручки передается вниз и разрушает микрокапсулы с красителем на его обратной стороне. Освободившийся краситель вступает в контакт с реагентом на верхней стороне среднего листа, и происходит химическая реакция – появляется черное или синее изображение. То же самое происходит между средним и нижним листами.
Микрокапсулы разрушаются только в тех местах, где было приложено давление. Поэтому копируется именно тот текст или рисунок, который вы написали или нарисовали, а не все содержимое листа.
Существует также бумага типа SC (Self-Contained), или самодостаточная, на которой изображение появляется без взаимодействия с другими листами. В этом случае и микрокапсулы с красителем, и реагент нанесены на одну сторону бумаги, но разделены специальным слоем-барьером. При надавливании этот разделительный слой нарушается, вещества смешиваются и изображение проявляется на том же листе. SC-бумага — это нишевый продукт для специфических задач, где нужно проявление предварительно скрытой информации прямо на том же листе.
Стоит отметить, что на протяжении десятилетий основной принцип действия самокопирующейся бумаги остается неизменным. Хотя сами материалы и технологии производства постоянно совершенствуются: улучшается четкость отпечатков и увеличивается срок их сохранности.
Современное использование
самокопирующейся бумаги
На фоне стремительной цифровизации нашей жизни некоторые изобретения прошлого века не устаревают. Самокопирующаяся бумага — одно из них. Секрет прост — ничто не может сравниться с ней по скорости и простоте одновременного создания нескольких копий без использования какой-либо техники.
Где самокопирка незаменима сегодня
Финансы и торговля
Квитанции об оплате, бланки заказов и товарные чеки, напечатанные или написанные от руки на самокопирующейся бумаге, по-прежнему активно используются в розничной торговле и сфере услуг.
Логистика и транспорт
Товарно-транспортные накладные, путевые листы и экспедиторские расписки на самокопирке упрощают документооборот в движении, где доступ к цифровым системам не всегда удобен или возможен.
Государственные и медицинские учреждения
Полицейские протоколы, бланки ГИБДД, медицинские рецепты и направления – в этих сферах скорость оформления и создание копий «на месте» критически важны.
Во всех случаях самокопирующаяся бумага обеспечивает оперативность и исключает зависимость от электронных систем.
Нужны удобные многослойные документы для эффективного документооборота?
Наша типография изготовит на заказ самокопирующиеся бланки с цветовой кодировкой листов.
Переходите на страницу САМОКОПИРУЮЩИЕСЯ БЛАНКИ >>,
чтобы узнать больше и получить консультацию.
Любопытные факты
Химия цвета
Знаете ли вы, что краситель в микрокапсулах изначально бесцветен? Он проявляется только после контакта с реагентом, нанесенным на принимающий слой бумаги.
Микрокапсулы содержат бесцветные лейкокрасители (чаще всего это производные трифенилметана или флуорана). Когда микрокапсулы разрушаются под давлением, лейкокраситель высвобождается и вступает в реакцию с кислотным проявителем на принимающем слое. В результате этой химической реакции образуется цветное соединение, и на бумаге появляется изображение.
Проявитель обычно представляет собой специально обработанную глину (например, монтмориллонит или каолин). Эта глина активируется кислотными соединениями, например, фенольными смолами. Именно кислотная среда проявителя вызывает химическую реакцию с лейкокрасителем, превращая его в цветную форму.
При надавливании на верхний лист самокопирующейся бумаги микрокапсулы на его обратной стороне лопаются. Высвободившийся бесцветный лейкокраситель переносится на принимающий слой нижнего листа и контактирует с кислотным проявителем. В результате этой химической реакции мгновенно появляется четкое цветное изображение — обычно синего или черного цвета.
Шпионские истории
Когда люди впервые сталкиваются с самокопирующейся бумагой, у многих возникает ассоциация с технологиями из шпионских фильмов. И в этом есть доля истины.
С древних времен человечество искало способы скрыть важную информацию от посторонних глаз. Наши предки использовали молоко или лимонный сок в качестве симпатических чернил, которые становились видимыми только при нагревании. В XX веке, с развитием химии и физики, появились и более изощренные методы – например, чернила, проявляющиеся только под воздействием определенных химических реагентов или ультрафиолетового излучения.
Хотя самокопирующаяся бумага была создана для мирных целей, принцип микрокапсуляции, благодаря своей универсальности, заинтересовал и специалистов секретных служб. Технологии «исчезающих чернил» и «самоуничтожающихся документов» действительно существуют — это подтверждают многочисленные упоминания в технической литературе и патенты на подобные разработки.
Особенно интересно, что эти технологии используют принципы, схожие с самокопирующейся бумагой — микрокапсуляцию реагентов, которые активируются при определенных условиях. Только вместо создания стойкого отпечатка они обеспечивают его исчезновение. В технической литературе 1970-1980-х годов обсуждалась концепция создания бумаги с «программируемым сроком жизни», что открывало новые возможности для защиты секретной информации.
Хотя нет доказательств прямой связи между разработкой самокопирующейся бумаги и секретными разработками, совпадение принципов и хронологии, а главное – универсальность технологии микрокапсуляции, позволяет предположить, что это изобретение косвенно повлияло на создание специальных средств для спецслужб.
* * *
Несмотря на стремительное развитие цифровых технологий и электронного документооборота, самокопирующаяся бумага не теряет своей актуальности. Когда необходимо быстро зафиксировать информацию «здесь и сейчас» и сделать копии рукописного документа без лишних сложностей, эта технология остается незаменимой. Изобретение, которое когда-то казалось фантастикой, сегодня облегчает нашу повседневную жизнь.
Источники
- Johnson, Henry Lewis. The Printing Art. Vol. 11. Cambridge, MA: The University Press, 1908.
- Патент US2800457A
(https://patents.google.com/patent/US2800457A/en) - Typewriters – From the idea to a standard — Heinz Nixdorf MuseumsForum
(https://www.hnf.de/en/permanent-exhibition/exhibition-areas/the-mechanization-of-information-technology/typewriters-from-the-idea-to-a-standard.html) - Бумага с секретом
(https://www.publish.ru/articles/200207_4046623)
