Nastro adesivo

Background

Il nastro adesivo è un nastro in tessuto rivestito con una resina polietilenica su un lato e adesivo a base di gomma molto appiccicoso sullaltro. A differenza di altri nastri, il supporto in tessuto conferisce resistenza al nastro adesivo ma consente di strapparlo facilmente. Il nastro adesivo è anche molto malleabile e può aderire a unampia varietà di superfici. Sebbene sia stato progettato principalmente per luso in condotti daria e applicazioni simili, i consumatori hanno trovato unampia gamma di usi per questo popolare prodotto. Può essere utilizzato per una serie di lavori di riparazione domestica, come elemento di fissaggio al posto di viti o chiodi e nella manutenzione dellauto. È anche noto che i motoslitte applicano del nastro adesivo sul naso per contrastare il gelo e le scottature. Il prodotto ha suscitato così tanto interesse, che ci sono libri e siti web dedicati ai suoi usi non convenzionali, e spesso comici. Ad esempio, The Duct Tape Book descrive come utilizzare il nastro adesivo per realizzare grembiuli e coperture per trampolini.

Storia

Esistono resoconti contrastanti riguardo alla storia del nastro adesivo. Secondo Manco, Inc. (produttore del nastro DuckTM Brand), è stato creato da Permacell, una divisione di Johnson and Johnson, durante la seconda guerra mondiale negli anni 40. Altri esperti sostengono che il nastro adesivo sia stato inventato negli anni 20 dai ricercatori della 3M Company, guidati da Richard Drew. La maggior parte dei resoconti concorda, tuttavia, sul fatto che Permacell abbia perfezionato il nastro adesivo durante la guerra. Utilizzando una tecnologia allavanguardia, il loro team di ricerca ha sviluppato un processo per combinare più strati di adesivo su un supporto in tessuto rivestito di polietilene. Alcuni dicono che questo primo prodotto fosse soprannominato “nastro danatra” perché respingeva lacqua come le piume degli uccelli o perché la rete in tessuto era fatta di stoffa danatra.

Indipendentemente dalla sua origine, i militari trovarono molti usi per nastro adesivo. Una delle sue prime applicazioni era di tenere insieme scatole di munizioni. Per questo motivo, i soldati lo chiamavano “nastro per armi”. LAir Force ha trovato altri usi per il prodotto e il nastro adesivo è stato utilizzato per coprire le porte delle armi sugli aerei per ridurre lattrito dellaria durante il decollo. Come molti altri prodotti militari, il nastro adesivo era originariamente colorato di verde oliva, ma dopo la guerra è stato cambiato con il più familiare colore argento. I produttori hanno iniziato a commercializzarlo ai consumatori domestici che hanno trovato una varietà di nuovi usi. Il nastro è più facile da usare e altrettanto efficace quanto viti e bulloni quando si tratta di tenere insieme il tipo di canalizzazione che si trova nelle nuove case con riscaldamento ad aria forzata.

Con la crescita della domanda dei consumatori , i professionisti del marketing hanno iniziato a confezionare i loro nastri i n una moda più a misura di consumatore. Secondo Manco, sono stati la prima azienda a termoretrattare ed etichettare il nastro adesivo in modo che potesse essere facilmente impilato sugli scaffali. Questo miglioramento del packaging ha reso più facile per gli acquirenti distinguere tra i diversi gradi. Nel 1999, Manco vendeva circa 5.900 tonnellate corte (5.352 tonnellate metriche), o 246.217 mi (396.240 km), di nastro ogni anno.

Design

Il nastro adesivo è progettato per diverse applicazioni in base al suo grado. Il grado è determinato dalla combinazione del tipo di adesivo e dalla resistenza del materiale di supporto. La forza del tessuto di stoffa dipende dal numero di fili che contiene; questo numero determina la resistenza allo strappo del tessuto. Ad esempio, il nastro di grado militare ha una resistenza allo strappo di 40 libbre (18 kg) mentre la resistenza dei nastri meno costosi è compresa tra 9 kg (20 libbre). Il nastro progettato per essere utilizzato dal governo federale deve essere conforme a una lunga guida alle specifiche di 12 pagine che ne determina la forza e altri fattori. I gradi commerciali sono meno impegnativi e sono generalmente classificati come utilità, uso generale o grado premium. Altri gradi speciali includono “nastro nucleare”, che viene utilizzato nei reattori, e un nastro “200 miglia (322 km) lora” specificamente progettato per auto da corsa.

Materie prime

Rete di cotone

La rete di cotone costituisce la spina dorsale del nastro adesivo. Fornisce resistenza alla trazione e consente di tomare il nastro in entrambe le direzioni. Il tessuto che ha una trama più stretta e un numero di fili più elevato è di qualità superiore, fornisce una maggiore resistenza e dà uno strappo più pulito. Un nastro di qualità premium può avere un numero di fili di 44 x 28 fili per pollice quadrato. Di conseguenza, il nastro realizzato con questo tessuto è più costoso. Il tessuto di cotone è chiamato “rete” quando viene steso sul macchinario di rivestimento.

Rivestimento in polietilene

Il tessuto di cotone è rivestito con polietilene, un materiale plastico che lo protegge dallumidità e dallabrasione. Questo rivestimento in plastica è flessibile e consente al nastro di aderire meglio su superfici irregolari. Il polietilene viene fuso e applicato al tessuto in unoperazione di rivestimento preliminare. Il tessuto rivestito viene quindi conservato su rotoli fino a quando il produttore è pronto per applicare ladesivo.

Composto adesivo

Ladesivo utilizzato nel nastro adesivo è unico per due motivi. Innanzitutto, ladesivo stesso è formulato con composti di gomma che garantiscono un legame a lungo termine. Altri nastri utilizzano tipicamente polimeri adesivi che non sono così leganti. In secondo luogo, ladesivo viene applicato al substrato in un rivestimento molto più spesso di quelli utilizzati su nastri di cellophane o mascheratura. Anche questo serve ad aumentare le proprietà adesive del nastro.

Il processo di produzione

Composizione delladesivo

• 1 Ladesivo a base di gomma utilizzato nel nastro adesivo viene preparato in un processo a più fasi. Nella prima fase ladesivo viene composto in un miscelatore noto come miscelatore tipo Branbury costituito da un serbatoio in acciaio inossidabile dotato di una camicia di vapore per riscaldare il composto e un miscelatore ad alta coppia. I composti di gomma vengono introdotti sotto forma di pellet, quindi riscaldati e miscelati fino a quando non sono fusi e omogenei. Altri ingredienti vengono aggiunti al serbatoio della miscela come specificato nella formulazione. Questi includono agenti adesivanti, modificatori di viscosità, antiossidanti e altri coadiuvanti. La miscela finale è densa ma abbastanza liscia da essere pompata in un serbatoio di raccolta collegato allattrezzatura di rivestimento.

Applicazione delladesivo

• 2 Ladesivo e il tessuto vengono combinati utilizzando sofisticate apparecchiature di rivestimento. In primo luogo, ladesivo viene ulteriormente ammorbidito dal calore su un laminatoio. Un laminatoio è costituito da rulli cavi ravvicinati, realizzati in acciaio inossidabile di grosso spessore. I rulli sono fissati a ingranaggi ad alta coppia e un motore che li fa ruotare a una velocità impostata. La temperatura dei rulli è controllata pompando continuamente acqua attraverso di essi. Il rullo superiore viene mantenuto a una temperatura di 127 ° C (260 ° F) e il rullo centrale a 38 ° C (100 ° F). I cilindri sono fissati in posizione in modo che esista solo un piccolo spazio tra di loro. Quando i rulli ruotano, il composto di gomma viene alimentato in questo spazio. Lattrito generato riscalda e ammorbidisce la gomma. Questa disposizione consente alladesivo fuso di formare un foglio sottile attraverso la superficie dei rulli.
• 3 Il tessuto viene quindi inserito nella macchina di rivestimento attraverso un altro set di rulli. Corre contro il terzo rullo (tenuto a 199 ° F) che è a contatto con ladesivo. Durante questo processo, noto come rivestimento, ladesivo viene trasferito sul tessuto. Controllando gli spazi tra i rulli, loperatore della macchina può determinare la quantità di adesivo applicato al tessuto. Quando ladesivo è pronto, il materiale di supporto del tessuto, che è stato pretrattato con polietilene, viene alimentato dal suo rullo di stoccaggio e sui rulli di rivestimento. Quando il materiale di supporto viene a contatto con il terzo rullo,
  

  A. Calandra a nastro sensibile alla pressione a tre rulli. B. Calendario adesivo a due rulli. C. Polietilene e calandra adesiva. D. Calendario per nastro in tessuto rivestito di polietilene.

  raccoglie un po di adesivo dal rullo di trasferimento. Questo processo utilizzato per applicare adesivi così pesanti è noto come calendario. È possibile utilizzare rivestimenti sottili fino a 0,002 pollici (0,05 mm), ma diventano meno uniformi al di sotto di 0,004 pollici (0 mm). Queste fluttuazioni si verificano perché i rulli subiscono un piccolo grado di flessione durante la rotazione. Ciò crea spazi irregolari tra i rulli che causano variazioni nel peso del rivestimento attraverso il nastro.

• 4 Dopo il rivestimento, il tessuto del nastro viene avvolto su grandi anime di cartone. Quando una quantità sufficiente di nastro è stata rivestita e il rotolo è pieno, viene rimosso dal suo mandrino e spostato in unaltra area dove può essere tagliato alla dimensione corretta. Questi rotoli di stoccaggio sono larghi circa 5 piedi e hanno un diametro di 152 cm x 91 cm.

Respool and slitting

• 5 Al termine del processo di rivestimento, i ruoli possono essere tagliati alla dimensione finale. Questo viene fatto “srotolando”, o svolgendo, i grandi rotoli su una macchina dotata di una serie di coltelli. I coltelli tagliano il nastro in segmenti più stretti che vengono poi riavvolti su anime di cartone più piccole. Questo processo è noto come “taglio”.

Operazioni di confezionamento

• 6 In questa fase finale i rotoli di nastro adesivo vengono confezionati per la vendita. In genere sono avvolti in pellicola termoretraibile, singolarmente o in confezioni da due o tre. Questi pacchetti vengono poi inscatolati e commercializzati per la spedizione.

  A seconda del produttore, i passaggi sopra descritti possono essere combinati attraverso lautomazione in meno passaggi. Ad esempio, Permacell utilizza un apparecchio autonomo che mescola, riscalda e fissa ladesivo sul supporto. Questo metodo consente di preparare la colla senza solventi inquinanti.

Controllo di qualità

Il nastro adesivo deve soddisfare una serie di test standard descritti dallAmerican Society for Testing and Materials.Questi metodi misurano due proprietà chiave delladesivo: la sua forza adesiva (che determina quanto bene il nastro aderirà a unaltra superficie) e forza coesiva (che mostra quanto bene ladesivo aderirà al supporto del tessuto). Un metodo comune per valutare queste proprietà comporta lapplicazione del nastro su una piastra di acciaio inossidabile standardizzata e quindi la misurazione della forza richiesta per strapparla. La piastra viene quindi esaminata per determinare la quantità, se presente, del residuo adesivo rimasto. Il rivestimento adesivo stesso viene monitorato per valutare quanto bene aderisce al supporto. Le condizioni in cui ladesivo lascia un residuo sono note come striscianti, screpolature, stillicidio e sanguinamento. I tecnici del controllo qualità prestano attenzione anche agli occhi di pesce, il termine usato per descrivere unapplicazione non uniforme delladesivo.

Oltre ai test standard, ogni produttore ha i propri metodi proprietari per valutare i propri prodotti. Ad esempio, le aziende possono misurare il punto di rottura del nastro adesivo. Altre valutano il suono “scrunch” del nastro mentre si srotola perché i consumatori ritengono che uno strappo rumoroso del rotolo sia un segno di forza. Altri test sono progettati per misurare lavvolgimento rapido . Un modo per farlo è sparare palline da ping-pong alle strisce di nastro con il lato adesivo rivolto verso lalto per misurare quanto rotolano prima di essere fermati dal nastro.

Nonostante la reputazione di superiore del nastro adesivo adesione, test effettuati da ricercatori indipendenti hanno scoperto che il nastro non funziona come dovrebbe. Nel 1998, i ricercatori Max Sherman e lain Walker del Lawrence Berkeley National Laboratory del Dipartimento dellEnergia hanno valutato 12 diversi tipi di nastro adesivo. Hanno progettato un test di invecchiamento accelerato che imitava le condizioni di temperatura di una casa o di un ufficio dalla notte al giorno e dallinverno allestate. Hanno utilizzato una serie di giunti a pettine standard che collegavano un condotto più piccolo a uno più grande. Avvolgendo ogni connessione di prova con una marca diversa di nastro adesivo, hanno valutato la tenuta in condizioni di temperatura e umidità progettate per essere simili a quelle trovate nei sistemi di riscaldamento e aria condizionata domestici. I ricercatori hanno anche eseguito un test di cottura in cui i giunti del campione sono stati cotti a temperature più elevate. La maggior parte delle articolazioni testate hanno riscontrato perdite del 50% o più, secondo i ricercatori. I risultati dei loro test ha anche dimostrato che una grande percentuale dei nastri non funzionava quando le temperature scendevano sotto lo zero (32 ° F) o salivano oltre i 200 ° F (93 ° C). Lindustria del pe ha contestato questi risultati, sostenendo che per unefficienza ottimale i loro prodotti a nastro dovrebbero essere assistiti da collari o morsetti.

Il futuro

Considerazioni ambientali e di prezzo guidano le ricerche per identificare nuove formulazioni adesive a un costo inferiore: prezzo generale per una larghezza di 5 cm e 46 m (50 yd) il rotolo di nastro adesivo per tutti gli usi costa circa tre dollari, che mantiene unelevata funzionalità senza essere dannoso per lambiente. Inoltre, le considerazioni di marketing guidano i miglioramenti del prodotto. In risposta alla critica che il nastro adesivo non funziona bene a temperature estreme, i produttori stanno creando formulazioni più avanzate appositamente progettate per resistere a forti fluttuazioni di caldo e freddo. Per la prima volta, vengono creati standard formali specifici per il nastro adesivo da utilizzare su lavori di condotti flessibili. I produttori di nastri supportano questo piano perché ritengono che la certificazione di Underwriters Laboratories (unorganizzazione di test sulla sicurezza dei prodotti) aumenterà le loro vendite.