【科展解析】小掛鉤大力士

 

從大賣場買了不同的掛鉤回家，經過一段時間後發現，有些掛鉤承受不了重量而掉落下來。後來經過減輕重量後，還是脫落下來。我們感到很納悶，為什麼同樣的掛鉤貼在不同的地方，能夠承受的重量卻相差很大?

 

【X博士摘要說明】

1. 比較不同材質的牆面是否影響掛鉤的負載重量


2. 探討不同廠牌掛鉤標示與實際負載重量的差異性


3. 找出增強掛鉤載重量的方法


4. 探討溫度對掛鉤負載重量的影響

 

第    51 屆 國小生活與應用科學科作品

題目：小掛鉤大力士

作者：臺北市內湖區明湖國民小學的同學們

 

【摘要(原文)】

本研究在探討背膠式掛鉤的吊掛承重程度、不同牆面適合使用的掛鉤背膠種類，並尋找增加掛鉤負載重量的方法。我們以寶特瓶裝水自製簡易秤重計，測量掛鉤的載重量，研究過程中發現不同牆面的材質，確實會影響背膠式掛鉤的載重量；其中以磁磚與玻璃牆面最容易受環境溫度的影響，不適合使用背膠式掛鉤。不過就實驗數據得知，市面上所販售的掛鉤，實際負載的重量大多超過廠商所標示的負載重量，值得參考。實驗過程中，水泥牆面易受到掛鉤脫落時造成的破壞，因此如何讓殘留的背膠輕鬆去除，進而運用價廉、易於取得的材質替代背膠，只要鉤體完整，掌握改造與使用的要訣，使用過的掛鉤就可以再次 DIY 運用，小小的掛鉤即可發揮大大的潛力。

 

【X博士步驟說明】

●比較不同材質的牆面是否影響掛鉤的負載重量

我們選定 3M 無痕掛鉤 NO.27002（荷重標示 450 克）做負載重量的測試。

   

(一)水泥牆＞鐵板＞木板＞美耐板＞玻璃＞磁磚＞毛玻璃＞花紋磁磚

(二)掛鉤黏著於水泥牆面，能夠承載最大的重量，是使用場地的最佳選擇。從實驗數據顯示，無論背膠式掛鉤黏貼在哪一種場地材質上，都符合廠商所標示的負載重量。

 

●找出增強掛鉤載重量的方法

我們選擇佳佳牌強力無痕掛鉤進行改造。將 7 種不同的背膠材質以相同面積 4平方公分大小固定在掛鉤後，再以水泥、木板和磁磚牆面進行實驗。

   

載重結果排序與上個實驗水泥牆＞木板＞磁磚相符。

從圖可見AB膠改造的掛鉤載重力最高可達10㎏，但是它在脫落時會破壞牆壁的表面，因此即使耐重的程度最好，在日常生活中並不符合實用性。海報N次貼在7種改造的掛鉤中，不論在哪種牆面，幾乎完全無法載重。

 

●不同形狀的掛鉤背膠負載重量紀錄表-磁磚牆

   

載重結果排序與上個實驗水泥牆＞木板＞磁磚相符。

以一般市售泡棉膠為背膠材料，裁切成相同面積時，長方形背膠能負載最多的重量；三角形背膠負載的重量最少。

 

●探討溫度對掛鉤負載重量的影響

選定 3M 無痕掛鉤、佳佳牌、佳佳牌鉤體＋長條形泡棉膠 3 種掛鉤、以磁磚牆面進行實驗。將牆面以吹風機持續加熱 10 秒、20 秒、40 秒，棒狀溫度計測得磁磚周圍溫度達 40℃、 60℃、80℃時分別貼上 3 種掛鉤，在 24 小時之後同時開始實驗，

   

各種廠牌掛鉤載重量都隨著溫度升高而增加，其中又以D-佳佳牌最為明顯。

當加熱10秒、溫度到達40℃之後，掛鉤載重量之增加變得緩慢。

 

數據分析與結論

各種廠牌的掛鉤以 3M 無痕掛鉤、VIM 冷膠粘著掛鉤、CHI-HAO 冷膠粘著掛鉤表現最佳，它們都使用 3M 生產的泡棉膠做為背膠材質。所有廠牌的掛鉤在水泥牆、木板牆載重皆超過標示的 500g，甚至 19~3.5 倍。使用過後的掛鉤，只要鉤體完整，利用一般市售泡棉膠，善用「牆面選擇」、「背膠形狀」、「升高溫度」等 3 個重點，並且熟記 DIY 的口訣：算→剪→熱→熱→等，即可回收再利用。

步驟一：測量掛重物重量，計算所需面積或掛鉤數量

步驟二：將泡棉膠裁剪成長方形

步驟三：以吹風機加熱掛鉤背面 10 秒後黏貼背膠

步驟四：吹風機加熱牆面 10 秒後固定掛鉤

步驟五：靜置等待 24 小時後開始使用

 

以下是評審給的評語

   

 

【X博士評語】

大多數的家庭都有使用掛鉤，其中背膠式掛鉤占了一大部分。而掛鉤的價格是否就等於它的載重力呢?其實只要使用舊的掛鉤，就可以自行DIY，過程相當簡單，同時也符合經濟與實用性，是一份值得推廣的科展作品。